【5G核心网】 GTP协议1. 定义概念2. GTP-PDU Stacks3. GTP-U header4. GTP-U Extension Header 扩展头

    GTP 可以提供移动性的功能。 使用 GTP，网络的终端能够在网络中移动位置，各个端点集之间可以建立多个隧道，从而根据业务不同可以提供不同的 Qos，可以隐藏 IP，安全性更高。

1. 定义概念

    GTP-U Message:  GTP-U（用户平面）消息是用户平面消息或信令消息。用户平面消息用于在 GTP-U 体之间承载用户数据分组。在网络节点之间的信令消息用于路径管理（path management）和隧道管理（tunnel management）。

   GTP-U peer:  实现任何基于 GTP 用户平面协议的至少一侧的节点。 RNC，SGSN，GGSN，eNodeB，SGW，ePDG，gNB，N3IWF，UPF，PGW或TWAN或MME。

   GTP-U Tunnel:  每个节点以 TEID， IP 地址和 UDP 端口号标识一个 GTP-U 隧道。必须在 GTP-U 实体之间开启转发数据包。  

   GTP-U Tunnel Endpoint:  GTP-U 隧道端点标识所接收的 GTP-U 分组所针对的用户平面上下文（例如，EPS承载，PDU会话或RAB）。给定的 GTP-U 隧道端点可以从多个源 GTP-U peer 接收 GTP-U分 组。（例如一个 UPF 上的 GTP-U 端点可从多个UPF 接收 GTP-U 分组）

   GTP-PDU：GTP 协议数据单元，可以是 G-PDU 或信令消息

   G-PDU：在GTP 网络节点间发送的用户数据包（T-PDU）加 GTP-U 报头

   Signalling Message: 在 GTP 网络节点间发送的 GTP-U 消息，用于路径管理消息或隧道管理消息

   T-PDU：T-PDU 是在 GTP-U 隧道中隧道传输的有效载荷

   1.1 GTP-U Tunnel

    GTP-U Tunnel 用来在给定的 GTP-U 端点承载包裹的 T-PDU 和信令消息。TEID 在 GTP 包头指示了 T-PDU 属于哪一个隧道。分组被 GTP-U 复用和解复用在隧道中

2. GTP-PDU Stacks

                                                               Figure: 4.4-1 G-PDU Protocol Stack

                                             Figure: 4.4-2 Signalling Message Protocol Stack

5GC对GTPv1-U协议的Extension Header进行了扩展，增加了两个Extension Header

   2.1 UDP/IP

    UDP/IP 是在 GTPv1 版本中定义为传输 GTP 消息的唯一路径协议

3. GTP-U header

    必要的字段

   -  Version， 用来决定 GTP 协议的版本，该版本应该设置为 1

   -  Protocol Type（PT），这一位用作为协议标识符在 GTP（PT为1）还是 GTP'(PT为0)。GTP' 在 3GPP TS 32.295 中定义，并且它的头部的含义和 GTP 一样的

   -  Extension Header flag (E)，这一位指示 Next Extension Header 域是否有意义。当设置为 0 时，Next Extension Header 不存在，如果存在也不被解释。当设置为 1 时，Next Extension Header 域要被解释

   -  Sequence number flag (S)，这一位指示 Sequence number 域是否有意义。当设置为 0 时，Sequence number 要么不存在，如果村在也不被解释。当这设置为 1 时，Sequence number 域要被解释

   -  N-PDU Number flag (PN)，指示 N-PDU Number 是否有意义。当设置为 0，N-PDU Number 不存在，或者存在不被解释，当设置 1，N-PDU Number 将被解释

   -  Message Type，定义了 GTP 的消息类型，包括 GTP-C 和 GTP-U

   -  Length，指示了 payload 的长度，以字节为单位

   -  Tunnel Endpoint Identifier (TEID)，该字段明确标识接收 GTP-U 协议实体中的隧道终结点，GTP 隧道的接收端在本地分配发送方必须使用的 TEID 值

                                                                   Figure 5.1-1: Outline of the GTP-U Header

    可选的字段

   -  Sequence Number，

   -  N-PDU Number，

   -   Next Extension Header Type

    发送请求 GTP 消息 

    reply GTP 消息

4. GTP-U Extension Header 扩展头

                                                    Figure 5.2.1-1: Outline of the Extension Header Format

   -  Extension Header Length，定义了 Extension Header 长度，单位是 4 字节倍数

   -  Extension Header types，定义一堆 TS 29.281 章节5

5. 信令消息

• 路径管理消息

• 隧道管理消息

• 位置管理消息

• 移动管理消息

• 信令消息的可靠传递

• 信息元素

   5.1 路径管理消息 （主要用于测试路径的活动性）

    Echo Request

       每隔一定时间向另一个 GSN 或者 RNC 发送 Echo Request 询问路径的活动性

    Echo Response

       请求的响应。同时在 Echo Response 中可以携带 Restart Counter 值

    Version Not Supported

        仅包含 GTP 头，指示给定的 UDP/IP 地址上的 GTP 实体能够支持的最新的 GTP 版本

   5.2 隧道管理消息

    Error Indication 用于指示错误，当本端收到对端 G-PDU，而对应的 G-TPU 上下文不存在或未激活时，本端向对端发送 Error Indication 消息，指示错误

                                               Table 7.3.1-1: Information Elements in an Error Indication

名词缩写

    GTP：GPRS Tunnel Protocol，GPRS隧道传输协议

    G-PDU：GTP encapsulated user Plane Data Unit，GTP 包裹的用户面数据单元

参考：

    TS 29.281

    TS 29.060

最后

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