UMTS - GPRS 隧道协议

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GPRS 隧道协议 (GTP) 的产生实际上是不可能的，但也不希望为新系统提供它，但另一方面，为了能够进行交互，也需要进行改进，这是完全可以理解的与旧版 PS 的世界无缝衔接，并支持最新系统所需的功能。

GPRS 隧道协议 (GTP)

GTP 协议专为 GPRS 中数据单元和控制消息的隧道和封装而设计。自20世纪90年代末设计以来，经过大规模部署，积累了丰富的经验。

用于演进 3GPP 系统的 GTP 有两种变体：控制平面和用户平面。GTP-C管理控制面信令，除了用户纯度上的数据传输协议外，还需要GTP-U；它被称为用户平面。当前适用于 EPS 的版本是 GTPv1 US 和 GTPv2-C。

GTP 的特点是它支持其主要 GTP 隧道持有者内的流量分离，或者换句话说，能够将它们组合在一起并处理载波。GTP隧道的端点通过TEID（隧道端点标识符）来标识；它们由对等实体分配给上行链路和下行链路的本地级别，并在它们之间横向报告。TEID 通过 S5 和 S8 上的具体示例 PDN 连接以及 S3 / S4 / S10 / S11 接口上的 EU 以不同的粒度使用。

GPRS隧道协议的控制平面

GTPv2-C用在EPC信令接口（包括至少Rel.8的SGSN）上。例如 -

• S3（SGSN和MME之间），
• S4（SGSN 和服务 GW 之间），
• S5和S8（服务GW和PDN GW之间），
• S10（两个 MME 之间），以及
• S11（MME 和服务 GW 之间）。

与此相对应，一个典型的GTPv2-C协议数据单元如上图所示，具体部分GTP前面是IP和UDP报头，它由报头GTPv2-C和包含数量可变的信息GTPv2-C部分组成，长度和格式，取决于消息的类型。由于不支持协议版本的回显和通知，因此不存在TEID信息。在这个版本的协议中，版本显然被坚定地设置为2。

GTP 具有复杂的遗留扩展头机制；大多数 GTPv2-C 中未使用它。消息类型在第二个字节中定义（因此最多可以定义 256 个消息以供将来扩展）。下表提供了当前定义的 GTPv2-C 消息的概述。消息的长度以字节 3 和 4 编码（以字节为单位测量，不包含前四个字节本身）。

TEID是隧道端点的ID，对端/接收端的单一值；它允许在必须区分 GTP 隧道上非常频繁的情况下，在一端复用和解复用隧道。

增强型 GTPv1-U

GTP-U仅进行了微小但有效的改进，因此认为没有必要加强协议版本数。因此，我们仍然期待 GTPv1-U，但至少它是最新的 Rel。8.

协议栈本质上与 GTPv2-C 相同，只是相应地替换了层名称和协议。扩展头机制保持不变；如有必要，它允许插入两个元素。

• 触发消息的UDP源端口（两个八位字节）；

• PDCP PDU编号 - 与无损传输特性相关；在这种情况下，需要在 EPC 中对数据包进行编号（两个八位字节）。

改进之处在于在用户平面传输“终端市场”的能力。它用在 eNodeB 间的切换过程中，并给出在数据包之后立即激活路径的指示，例如，该功能对于 pre-Rel.8 来说不是必需的，因为 GTP-U 没有在无线接入中结束节点（即不在BS或NodeB中）仅存在少量消息。GTPv1-U，它们列于上表中。

很明显，实际上通过 GTPv1-U（回声机制和末端标记）可以实现非常有限的信号传导。传输真实用户数据的唯一消息是255类型，即所谓的G-PDU消息；标头之后它携带的唯一信息是来自用户或外部 PDN 设备的原始数据包。

参考架构中并未列出 GTP-U 隧道的所有实例（其目的是捕获网络节点之间不再存在的关联）；临时隧道是可能的 -

• 两个Serving GW之间，适用于基于S1的转移，在业务移动GW的情况下；

• 在两个SGSN之间，对应于前面的情况，但是在传统PS网络中；

• 两个RNC之间，适用于3G PS网络中RNC的迁移（与EPC无关，这里只是为了完整而提及）。