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硕士论文 在s g s n 侧g t p c 协议的设计、实现和测试 摘要 第三代移动通信系统( 3 g ) 是一种能够提供多种类型和高质量的数据业务、能 实现全球无缝覆盖、具有全球漫游能力、与固定网络互连互通并以小型便携式终端在 任何时候与任何地点进行任何类型的通信系统。作为3 g 的候选方案之一，通用移动 通信系统( u m t s ) 采用宽带码分多址作为其无线传输技术。u m t s 核心网兼容全球 移动通信系统( g s m ) 。由于g s m 在世界范围内的主导地位，g s m 向u m t s 的过渡 将是2 g 向3 g 过渡的主要方式。 g s m 以传输话音和低速数据业务为目的，基于电路交换( c i m m ts 谢t c h e d ，c s ) ， 而u m t s 致力于提供多种类型和带有服务质量( q o s ) 的业务，这些业务既可以是基 于电路域的也可以是基于分组域的。为实现核心网从g s m 向u m t s 的平滑过渡，引 入了通用分组无线业务( g p r s ) ，在电路交换的基础上，增加了分组交换( p a c k e t s w i t e h c d ，p s ) 模式。为了支持基于分组域的业务，增加了两个网络功能实体( n e t w o r k e n t i t y ) ：s g s n ( 服务的g p r s 支持节点) 与g g s n ( 网关g p r s 支持节点) 。 为了支持m s 能接入多种网络中的应用业务，s g s n 与g g s n 之间的通讯通过 g p r s 隧道协议( g t p ) ，g p r s 隧道协议可以封装多种类型的数据包，比如i p v 4 、 i p v 6 和p p p 等协议的数据包，这样m s 能够通过u m t s 网络访问多种类型网络。 本课属于中兴通讯南京分公司3 gs g s n 与g g s n 项目组，主要依据3 g p p 2 ( t h i r d g e n e r m i o n p a r t n e r s h i p p r o i e c t 2 ) 2 0 0 3 年1 2 月发布的r 4 协议2 9 0 6 0 v 4 1 0 0 ( 2 0 0 3 - 1 2 ) ， 结合测试开发的实践，在s g s n 侧实现r 4 版本的g t p c 协议。首先，作为背景知识， 简单介绍了u m t s 网络和g t p c 协议。然后，对系统的总体设计思路做了一个介绍： 采用多任务方式，任务间采用消息队列的通信方式，每个任务拥有自己的消息队列。 消息驱动任务的运行，任务再把相应的消息分发到相应的独立通讯进程，独立通讯进 程具体处理消息。这种设计方式降低了消息处理之间的耦合，使系统流程清晰，层次 化和模块化好，如果要增加一个模块的功能，只需要增加相应的消息处理函数，特别 适合增量开发方法和不断变化的协议版本。接着，具体讨论s g t p c 模块的设计和实 现。对s g t p c 模块按照2 5 g 和3 g 完全合一的原则进行设计，向下完全兼容2 5 g 的g t p c ，其重点是接口设计和消息的封装及可靠性传输。最后，对s g t p c 模块进 行了一个细致的单元测试。 关键词：3 g ，u m t s ，g t p ，单元测试，分组交换 ! 旦型型生苎! 鱼! 翌型竺! ! 堡望塑塑生：壅堡塑! ! 堡 a b s t f a c t 3 gm o b i l ec o m m u n i c a t i o ns y s t e mc a l lp r o v i d em a n y k i n d so fd a t as e r v i c e sw i t hq o st o s u b s c r i b e r st h a tc o m m u n i c a t ew i t he a c ho t h e ro rw i t hu s e r $ a c c e s st of i x e dn e t w o r kb y u s i n gm o b i l es t a t i o na n y w h e r ea n da n y t i m e a saf a m i l ym e m b e ro f3 gu m t s a d o p t s w c d m aa si t sr a d i ot r a n s m i s s i o nt e c h n o l o g y i nu m t s c o r en e t w o r ki sc o m p a t i b l e w i t h g s m b e c a u s eo ft h ed o m i n a t i o no fg s mi nt h ew o r l d ，t h ee v o l u t i o nf r o mg s m t ou m t s i s t h e m a i n s t e p f r o m 2 g t o3 g a sac i r c u i ts w i t c h e ds y s t e m ，g s ma i m e da tv o i c ea n dl o w s p e e dd a t aw h i l eu m t s p r o v i d e sh i g hs p e e dd a t as e r v i c e sw i t hq o sw h i c hi se i t h e rp a c k e ts w i t c h e do rc i r c u i t s w i t c h e d f o rt h es m o o t ht r a n s i t i o nf r o mg s mt ou m t s g p r si si n v o l v e di n i ta d d s p a c k e ts w i t c h e dm o d e t os u p p o r tp a c k e ts w i t c h e dm o d e ，u m t sa d d st w on e t w o r ke n t i t i e s s g s na n dg g s n g s n sc o m m u n i c a t ew i t l le a c ho t h e rb y u s i n gg t p w h i c hc a ne n c a p s u l a t em a n yk i n d so f p d us u c ha si p v 4 ，i p v 6 ，p p pa n ds oo n m sc a na c c e s st ov a r i t i e so fn e t w o r k b yu s i n g g t p t h i sd i s c o u r s e a p p o i n t e db y3 gs g s na n dg g s np r o j e c t t e a mo fz h o n g x i n g c o m m u n i c a t i o nc o r p o r a t i o ni sb a s e do n3 g p p 2r 4 p r o t o c o l sr e l e a s e di nd e c e m b e r 2 0 0 3 a n dt h ea u t h o r st e s ta n dw o r ke x p e r i e n c et o d e s i g na n di m p l e m e n tg t pc o n t r o lp l a n e p r o t o c 0 1 f i r s t ，a sab a c k g r o u n do ft h i sd i s c o u r c e ，u m t ss y s t e ma n dg t pp r o t o c o la r c i n t r o d u c e d s e c o n d ，i ta n a l y s e s at o t a lo u t l i n eo fs y s t e md e s i g n m e n tw h i c ha d o p t s m u l t i - t a s k t a s k sw h oo w n e ri t s e l fam e s s a g eq u e u ec o m m u n i c a t ew i t he a c ho t h e rb y u s i n g m e s s a g ea n d a r ed r i v e db y m e s s a g e i t a l s oa s s i g n s m e s s a g e t oa p p r o p r i v a t ep r o c e s sw h i c h d e a lw i t l l m e s s a g e 1 1 l i s m o d eo f d e s i g n m e n t m a k e m e s s a g e sp r o c e s s i n g i n d e p e n d e n c e ，p r o g r a m f l o w s i m p l e a n d l o g i c a l s t r u c t u r e c l a r i t y i t i s v e r y f i tf o r d e s i g n m e n ta n di m p l e m e n t o f c o n t i n u a l l yv a r i a b l ev e r s i o no fp r o t o c o l s 1 1 1 i r d i td i s c u s s e s t od e s i g n ，i m p l e m e n ta n dt e s td e t a i l e d l yg t pc o n t r o lp l a n ep r o t o c o li ns g s n g t pc o n t r o l p l a n ep r o t o c o li sd e s i g n e da c c o r d i n g t os y n c r e t i s mo f2 5 ga n d3 0 ，i n t e r f a c ed e s i g n m e n t a n d m e s s a g ee n c a p s u l a t i o n i st h o u g h t o v e r f i n a l l y , g t p c o n t r o lp l a n e p r o t o c o li ns g s n i s t e s t e dc a r f u l l yb y u s i n gu n i tt e s t k e yw o r d s ：3 gu m t s ，g t p , u n i tt e s t ，p a c k e ts w i t c h e d 声明 本学位论文是我在导师的指导下取得的研究成果，尽我所知，在 本学位论文中，除了加以标注和致谢的部分外，不包含其他人已经发 表或公布过的研究成果，也不包含我为获得任何教育机构的学位或学 历而使用过的材料。与我一同工作的同事对本学位论文做出的贡献均 已在论文中作了明确的说明。 研究生签名：途l 药 妒绰月肜日 学位论文使用授权声明 南京理工大学有权保存本学位论文的电子和纸质文档，可以借阅 或上网公布本学位论文的全部或部分内容，可以向有关部门或机构送 交并授权其保存、借阅或上网公布本学位论文的全部或部分内容。对 于保密论文，按保密的有关规定和程序处理。 研究生签名：鑫4 ：塾弦 年月p 日 里堕型鎏王一垄! g ! 型型鱼! 竺堡望塑望生：壅翌塑塑蔓 缩略词表 缩写英文全拼 备注 3 g p p3 “g e n e r a t i o n p a r t n e r s h i pp r o j e c t第三代移动通信伙伴项目 a p na c c c s sp o i n tn a m e 访问点名称 a r m a s y c h r o n i z et r a n s m i s s i o nm o d e l异步传输模式 c nc o r en e t w o r k 核心网 c sc i r c u i ts w i t c h e d 电路交换 d n sd o m a i nn a m e s y s t e m域名系统 g g s n g a t e w a y g p r s s u r p o r t n o d e 网关g p r s 支持节点 g m mg p r sm o b i l em a n a g e m e n t 移动性管理 g p r sg e n e r a lp a e k e tr a d i os e r v i c e 通用分组无线业务 g s mg l o b a ls y s t e mf o rm o b i l ec o m m u n i c a t i o n s 全球移动通信系统 g s ng p r s s u p p o r t n o d e g p r s 支持节点 g s n m a pg p r s s u p p o r t n o d em o b i l e a p p l i c a t i o np a r tg p r s 支持节点移动应用模块 g t pg p r s t u n n e l l i n gp r o t o c o lg p r s 隧道协议 g t p cg t pc o n t r o lp l a n e g t p 控制面 g t p ug t pu s e rp l a n e g t p 用户面 h l rh o m el o c a t i o nr e g i s t e r 归属位置寄存器 i m s ii n t e r n a t i o n a lm o b i l es u b s c r i b e ri d e n t i t y 国际移动用户标识 i pi n t e r n e tp r o t o c 0 1 网际协议 m a pm o b i l a p p l i c a t i o n p r o t o c o l移动应用部分 m sm o b i l es t a t i o n移动台 m s cm o b i l es w i t c h i n gc e n t e r 移动交换中心 m tm o b i l et e r m i n a l移动终端 n s a p in e t w o r k l a y e rs e r v i c ea c c e s s p o i n ti d e n t i f i e r网络层业务访问点标识 p d c pp a c k e td a t ac o n v e r g e n c ep r o t o c 0 1分组数据会聚协议 p d np a c k e td a t an e t w o r k分组数据网 p d pp a c k e td a t ap r o t o c 0 1 分组数据协议 p d up r o t o c o ld a t au n i t协议数据单元 p l m np u b l i cl a n dm o b i l en e t w o r k公用陆地移动通信网 p sp a c k e ts w i t c h e d分组交换 i 堕主堡苎 垄! 鱼! 翌型鱼! 兰塑望塑堡盐：壅翌塑型堕 p s t np u b l i cs w i t c h i n g d i g i t a ln e t w o r k公用交换电话网 p t m s ip a c k e tt m s l 分组t m s i q o sq u a l i t yo fs e r v i c e服务质量 r a r o u t e i n g a r e a 路由区 r a br a d i oa c c e s sb c a r e ts e r v i c e 无线接入承载业务 r a i r o u t e i n g a r e ai d e n t i t y 路由区标识 r a n a pr a d i oa c c e s sn e t w o r k a p p l i c a t i o np r o t o c o l无线接入网络应用协议j r br a d i ob e a r e r 无线承载业务 r n cr a d i on e t w o r kc o n t r o l l e r 无线网络控制器 r r cr a d i or e s o u r c ec o n 订。 无线资源控制 s g s ns e r v i c eg p r s s u r p o r t n o d e 服务g p r s 支持节点 s ms e s s i o nm a n a g e m e n t会话管理 t et e r m i n a le q u i p m e n t 终端设备 t e i dt u n n e l e n d p o i n t i d e n t i f i e r 隧道终结标识 t e i d ct e i dc o n t r o lp l a n e 隧道终结控制面标识 t e i d ut e i du s e rp l a n e隧道终结用户面标识 t i dt u n n e li d e n t i f i e r隧道标识 t l l i t e m p o r a r yl o g i c a ll i n ki d e n t i t y l 临时逻辑链路标识 t m s i t e m p o r a r y m o b i l es u b s c r i b e ri d e n t i t y临时移动用户标识 u d pu s e rd a t a g r a mp r o t o c o l用户数据报协议 u m t su n i v e r s a lm o b i l et e l e c o m m u n i c a t i o ns y s t e m通用移动通信系统 u t r a nu m t st e r r e s t r i a lr a d i oa c c e s sn e t w o r ku m t s 地面接入网 w c d m aw i d e b a n dc o d ed i v i s i o nm u l t i p l ea c c e s s宽带码分多址 硕士论文在s g s n 侧g t p c 协议的设计、实现和测试 1绪论 1 1 第三代移动通信u m t s 系统的应用与发展 随着通信技术的不断成熟以及用户对通信质量的要求越来越高，以提供话音业务 为主的第二代移动通信系统2 g ( g s m ) 将不可避免的向第三代通信系统3 g 演进， 这种演进的过程估计大约需要十年，因此采用2 5 g 通用分组无线业务( g p r s ，g e n e r a l p a c k e tr a d i os e r v i c e ) 作为过渡，在我国各大城市都已开始投入商用。 通用移动通信系统( u m t s ，u n i v e r s a lm o b i l et e l e c o m m u n i c a t i o ns y s t e m ) 作为 3 g 的代表，因为能够把第二代移动通信系统通过通用分组无线业务平滑演进到3 g ， 早在1 9 9 1 年就被提出来，它在传输数据的能力上远远超越了前面两代，最高速率达 2 m b i t s 。同时它很好的支持数据业务。 u m t s 系统主要有四个版本，即r 9 9 、r 4 、r 5 和r 6 i l “。 r 9 9 系统采用分组域和电路域分别承载和处理的方式，分别接入公用交换电话网 p s t n 和公用数据网p d n ，r 9 9 充分考虑了产品的向下兼容以及投资保护。 r 4 系统对于无线接入网络结构没有改变，只是增强了一些接口协议的特性和功 能，对核心网络结构做了比较大的改变，采用开放式的结构，业务逻辑和底层承载相 分离，话音承载由分组方式实现。 r 5 系统是全i p 化( 或者全分组化) 的第一个版本，相对于r 9 9 、r 4 核心网增 加多媒体子系统i m s 。但由于标准定稿不久。同时大量业务由于时间关系，不得不推 后到r 6 来考虑，只是r 4 的补充和满足l p 多媒体业务需求的一个版本。 而r 6 系统目前研究包括p s 域与承载无关的网络框架，即研究是否在分组域实 现控制和承载的分离，还研究i m s 与p l m n p s t n i s d n 等网络的互操作，实现i m s 与其他网络的互联互通。无线方面研究新的调制技术正交频分复用o f d m 和多天线 系统m i m o 技术以及w l a n 与3 g 系统的结合问题。其中o f d m 技术也是后3 g ( 即 4 g ) 研究的重点技术。 1 2u m t s 系统的p s 域 通用移动通信系统( u m t s 系统) 网络部分采用了与第二代移动通信系统类似的 结构，包括核心网络( c o r en e t w o r k ，c n ) 和无线接入网络( r a d i o a c c e s sn e t w o r k ，r a n ) 。 核心网络处理u m t s 系统内所有的话音业务和数据业务( 语音和数据业务既可以是 基于电路域的，又可以是基于分组域的) ，并实现与外部网络的交换和路由功能。核 心网c n 同时支持两种接入方式：2 gb s s 通过g b 口接入和3 gu t r a n 通过i ui = 1 按 入。与g s m 核心网络相比，g p r s u m t s 网络增加了基于分组域的交换。为了支持 硕士论文在s g s n 侧g t p c 协议的设计、实现和测试 基于分组域的业务，增加了两个网络功能实体( n e t w o r ke n t i t y ) ：s g s n ( 服务的g p r s 支持节点) 与g g s n ( 网关g p r s 支持节点) 。 s g s n 是分组业务的处理中心，直接服务于移动用户。向移动用户提供移动性管 理、会话管理( 包括分组数据协议p d p 上下文的处理、q o s 的监测控制) 和其他的 分组域p s 类型的业务。s g s n 存储有p s 域用户的相关位置和签约信息，这些数据在 处理起始或被动的分组数据传输时是必要的。g g s n 是p l m n 网络连接外部分组网 的节点，它实际上是个互联网网关。通过g i 口与p d n 网络互联，通过g n ，g p 口与 s g s n 互联，g g s n 存储了来自s g s n 和h l r 的数据，这两种数据在处理起始或被 动的分组数据传输是必要的。g g s n 包含用于连接用户的路由信息，为外部数据网的 p d u 送到m s 提供通道。 为了支持m s 能接入多种网络中的应用业务，s g s n 与g g s n 之间的通讯通过 g p r s 隧道协议( g t p ) ，g p r s 隧道协议可以封装多种类型的数据包，比如i p v 4 、 i p v 6 和p p p 等协议的数据包，这样m s 能够通过u m t s 网络访问多种类型网络。g t p 目前有两个版本：g t p v 0 和g t p v l ，分别对应于2 5 g 和3 g 。 1 3 论文所作工作和结构 作者参加了中兴通讯南京分公司“第三代移动通信系统核心网分组数据业务”的 项目测试开发维护工作。在公司实习工作期间，详细的研读了3 g p p 2 的多个协议， 特别是2 3 0 6 0 和2 9 0 6 0 协议，学习了协议栈软件设计的常用方法及其思想，参与了 项目组的测试开发任务，完成了r 4 版本的g t p c 协议的在s g s n 侧的设计、开发、 调试和测试的任务。 论文的结构如下： 第一章绪论。简述论文的课题背景和来源，介绍第三代移动通信系统的应用与 发展，作者论文所作工作，列出本文的结构。 第二章u m t s 网络的系统结构。介绍了u m t s 系统的特点、分组域的逻辑结 构、各个功能实体、接口及分组域的协议栈。 第三章g t p c 协议的消息。介绍了g t p c 协议及其主要的信令消息。 第四章s g t p c 模块的设计与实现。讨论了s g s n 协议栈设计的设计方法并具 体的讨论了s g t p c 模块的接口设计及其实现。 第五章s g t p c 模块的测试。对s g t p c 模块进行了一个细致的测试，重点进行 了单元测试。 第六章结束语。对工作进行了一个简单的总结，对u m t s 网络的演进作了一 个简单的展望。 2 硕士论文 在s g s n 侧g t p c 协议的设计、实现和测试 2 u m t s 的系统结构 2 1 u m t $ 网络的特点 u m t s 系统具有以下特点： 1 使用要求不高 u m t s 业务建立在标准的业务能力上，对于所有用户和无线环境都是样的。即 使用户从本地网络漫游到其他u m t s 网络，也感觉不到太大的变化。这就是虚拟本 地环境( v h e ) ，即不管用户位于何时何地，或以何种方式接入，v h e 都将保证业务 提供者整个环境的传输( 包括用户的虚拟工作环境) 。 2 接入速度迅速 u m t s 可支持高达2 m b s 的数据速率，与i p 结合将更好的支持交互式多媒体业 务的其他宽带应用( 如可视电话和会议电视等) 。实际上，只要有足够的带宽，u m t s 可支持更高的速率。 3 应用范围广泛 在u m t s 的实际实现中，用户不会在任何时候都获得最好的服务。从无线传输的 物理限制和网络运营的经济性方面考虑，某些偏僻人口稀疏的地区，系统只能支持低 速的数据业务。因此，u m t s 服务要适应不同的数据速率和不同的服务质量q o s 。 4 移动灵活性强 u m t s 作为全球性的系统，包括了陆地和卫星网络，可以通过2 g 进行操作。目 标是通过不同网络间的无缝漫游，实现真正的个人通信。 5 较强的实时传输率 大多数蜂窝系统都采用电路交换技术进行无线数据传输，u m t s 则将电路交换和 分组交换结合，为用户提供更加个性化和高性能的通信。 2 1 2u m t sp s 域逻辑结构总体图 按3 g p p 2r 4 的规范，p s 域在核心网中的位置如图2 2 1 t ”1 所示，图中s g s n 为 本文所要论述软件实体所在的功能节点： 硕士论文在s g s n 侧g t p c 协议的设计、实现和测试 2 3 网络功能实体 图2 2 ip s 域逻辑结构总体图 网络功能实体( n e t w o r ke n t i t y ) 代表了一组功能，并不等同于物理设备。一个 物理设备可能只代表一个功能实体，也可能是多个功能实体的组合。一个功能实体也 可能分散到多个物理设备中。 由图2 2 1 可知，u m t s 系统中的功能实体1 5 1 包括以下几个部分： 1 m s m s 是用户终端设备，包括t e ( 终端设备) 和m t ( 移动终端) 两部分。 2 b s s b s s 包括b t s 和b s c 两部分。 3 u t r a n u t r a n 包括n o d e b 和r n c 两部分。n o d e b 是u m t s 系统的基站。r n e 是无线 网络控制器，主要完成连接建立和断开、切换、宏分集合并、无线资源管理控制等功 能。 4 m s c v l r m s c v l r 是移动交换中心和访问位置寄存器的结合体。它是u m t s 核心网c s 域功能节点，主要功能是提供c s 域的呼叫控制、移动性管理、鉴权和加密等功能。 哽圭论文在s g s n 侧g t p c 协议的设计、实现和测试 v l r 存储着进入该控制区域内己登记用户的相关信息，为移动用户提供呼叫接续的 必要数据。可以将其视为一个动态数据库系统。 5 g m s c g m s c 是u m t s 的c s 域与外部网络之间的网关节点，主要功能是完成呼入呼叫 的路由功能及与固定网等外部网络的网间结算功能。 6 s g s n s g s n 类似m s c ，s g s n 是分组业务的处理中心，支持b s c 和r n c 的接入。s g s n 直接服务于移动用户，向移动用户提供移动性管理、p d p 上下文的处理和其他的p s 类型的业务。s g s n 存储有g p r s 用户的相关位置和签约信息，这些数据在处理起始 或被动的分组数据传输是必要的，它非常类似v l r ，同样是一个动态的数据库系统。 7 g g s n g g s n 是p l m n 网络连接外部p d n 网络的节点，它实际上是个互联网网关。通 过g i 口与p d n 网络互联，通过g n ，o p 口与s g s n 互联，g g s n 存储了来自s g s n 和h l r 的数据，这两种数据在处理起始或被动的分组数据传输是必要的。g g s n 包 含用于连接用户的路由信息，为外部数据网的p d u 送到m s 提供通道。同时g g s n 还要有安全控制功能。 8 h l 鼬，a u c h l r 是管理移动用户的数据中心，一个p l m n 可能包含一个或多个h l r ( 这取 决于用户的数量) 。h l r 存储有用户标识、用户的签约业务数据、移动用户的位置及 位置业务等数据。 a u c 是p l m n 的鉴权中心，存储有本h l r 所有用户的鉴权密钥，主要用来产 生用户鉴权和加密的5 元参数组和3 元参数组。当这些鉴权参数组传送到v l r 和 s g s n 时，必须要加密。 9 e i r e i r 在p l m n 中负责存储i m e i ，它把这些i m e l 分为“白名单”、“灰名单”、“黑 名单”几种类型。其中“白名单”表示这些终端设备合法，可以使用；“灰名单”的 用户设备可以使用，但必须跟踪：进入“黑名单”的终端设备表示必须禁止。 1 0 c g f c f g 是计费服务器，可以把其看作一个计费数据库系统。 2 4 系统接口 1 5 】 r它是t e 与m t 之间的参考点，支持一个标准的串行接口，支持v 2 5 0 标准的a t 命令。 硕士论文在s g s n 侧g t p c 协议的设计、实现和测试 g r g s g d g f g i g a 它是m s 与g s m 接入网之间的接口，通过它g s m 网络可以向m s 提 供g p r s 业务。 它是m s 与w c d m a 接入网之间的接口，通过它u m t s 网络可以向 m s 提供p s 域业务。 它是2 gs g s n 与b s s 之间的接口，s g s n 通过g b 口与基站b s s 相联， 为移动台m s 服务。 它是r n s 与核心网之间的接口。在u m t s 系统中，每个r n s 与核心网 之间可以有一个l u c s 接口、一个i u p s 接口。 在同一个p l m n 内的两个g s n s 节点之间的接口，在此之上采用g t p 协议。 不同p l m n 之间的两个g s n s 之间的接口，g p 接口允许在不同g p r s p l m n 运营商之间的业务提供。在此之上采用g t p 协议，它与g n 接 口基本相同，只是增加了运营商之间的安全协商机制。 它是s g s n 和h l r 之间的接口，在此之上采用m a p 信令。 它是s g s n 和m s c v l r 之间的接口，在此之上采用b s s a p + 信令，是 一个可选接口。采用此接口的目的在于减少空口接口的消息量，节省无 线资源。 它是g g s n 与h l r 之间的接口，在此之上采用m a p 信令。这是一个 可选接口，如果g g s n 不具备g g s n 号码( 7 号信令点编码) ，则可以 通过具有7 号信令点的模块( 如s g s n ) 实现g t p 与m a p 信令的转换。 它是s m s g m s c 与s g s n 、s m s i w m s c 和s g s n 之间的接口，用于 收发短消息。在此之上采用m a p 信令。 它是s g s n 与e i r 之间的接口，用于校验i m e i 的合法性，在此之上采 用m a p 信令。 它是p s 网络( 或g p r s 网络) 与外部数据网之间互通的参考点，r 9 9 和后面的版本仅支持与i p 网的互通，不再支持与x 2 5 网的互通。 它是g s n 节点与计费网关功能节点( c g f ) 之间的接口，在此之上采 用g t p 协议。 6 嘶 m 曲 k 血 唧 硕士论文在s g s n 侧g t p c 协议的设计、实现和测试 2 5 分组域协议栈【1 5 】 2 5 1u m t s 用户面协议栈 a p p l i c a t i o n e g ，i p ，e g ，i p ， p p pp p p ：j ! r e ! p d c pg t p u i r l cu d p ，i pu d m p u d p ，i pu d p i p m a cm a c a a l 5a a l 5l 2l 2 l la 1 ma 刑 l l i i u ul u p s o n m su t r a n 3 g - s g s n3 g - g g s n 图2 5 1 1u m t s 用户面协议栈 2 5 2m s s g s nu m t s 控制面协议栈 g m m ， 0 m m ， s m ，s m ss m ，s m s 刚乡 r r c n n ， g g s n ) 作为跨s g s n 的路由区更新或跨s g s n 的s r n s 重定位或s g s n 发起的p d p 上 下文修改过程的一部分，由s o s n 向g g s n 发送更新p d p 上下文请求消息，用来更 新o n 口，改变p d p 上下文的q o s 或路径，在跨s g s n 路由区更新时也可以用来改 硕士论文 在s g s n 侧g t p c 协议的设计、实现和测试 变g t p 的版本。消息中携带m s 的i m s i 、n s a p i 、s g s n 分配的控制面t e i d ( 更新6 m 口时需要带) 和用户面t e i d d a t a 、s g s n 的控制面和用户面的i p 地址、路径、o o s 、 t f t 及s g s n 的重起次数。 4 更新p d p 上下文请求( u p d a t e p d pc o n t e x t r e q u e s t ) ( g g s n s g s n ) 当g g s n 要重新协商p d p 上下文q o s 或g g s n 作为d h c p 中继代理或移动i p 外部代理向s g s n 和m s 提供一个p d p 地址时，g g s n 向s g s n 发送更新p d p 上下 文请求，消息中携带n s a p i 、e n du s e r a d d r e s s 、q o s 及g g s n 重起次数。只有要重新 协商q o s 时，q o s 信息才会被携带。同样只有g g s n 作为d h c p 中继代理或移动i p 外部代理向s g s n 和m s 提供一个p d p 地址时，e n d u s e r a d d r e s s 信息才会被携带。 5 更新p d p 上下文响应( u p d a t e p d pc o n t e x t r e s p o n s e ) ( g g s n 一 s g s n ) g g s n 收到s g s n 的更新p d p 上下文请求后，应该给s g s n 回更新p d p 上下文 响应，消息中携带c a u s e 值，如果不为“r e q u e s t a c c e p t e d ”，那么消息中可能只会还 携带g g s n 重起次数，s g s n 将中止更新p d p 上下文过程。如果c a u s e 值为“r e q u e a a c c e p t e d ”时，消息中还携带g g s n 分配的控制面t e i d ( 更新g n 口时需要带) 和用 户面t e i dd a t a 、g g s n 的控制面和用户面的i p 地址、协商的q o s 、计费i d 号及g g s n 重起次数。 6 更新p d p 上下文响应( u p d a t e p d pc o n t e x t r e s p o n s e ) ( s g s n g g s n ) 如果是g g s n 发起的更新p d p 上下文请求，s g s n 作相应处理后回更新p d p 上 下文响应，消息中携带c a u s e 值，如果不为“r e q u e s t a c c e p t e d ”，那么消息中可能只 会还携带g g s n 重起次数，s g s n 将中止g g s n 发起的更新p d p 上下文过程。如果 c a u s e 值为“r e q u e s t a c c e p t e d ”时，消息中还携带q o s ( 如果有的话) 及g g s n 重起 次数。 7 删除p d p 上下文请求( d e l e t e p d pc o n t e x tr e q u e s t ) 作为g p r s 分离过程( 分离时有激活的p d p 上下文) 或s g s n 发起的p d p 上下 文删除过程的一部分，s g s n 应该向g g s n 发送删除p d p 上下文请求，或在g g s n 发起的删除p d p 上下文过程中g g s n 应该向s g s n 发送删除p d p 上下文请求，用来 去活一个或一组和同一个p d p 地址相关联的p d p 上下文。消息中携带n s a p i 及 t e a r d o w ni n d ( 如果是去活关联同一p d p 地址的一组p d p 上下文，就置位t e a r d o w n i n d ) 。 8 删除p d p 上下文响应( d e l e t ep d pc o n t e x tr e s p o n s e ) 一个g s n 节点收到删除p d p 上下文请求后，会回删除p d p 上下文响应消息， 消息中携带c a u s e 消息。如果g s n 没有找到相应的要删除的p d p 上下文，那么c a u s e 的值为”n o ne x i s t e n t ”。 9 错误指示( e r r o r i n d i c a t i o n ) 1 2 硕士论文 在s g s n 侧g t p c 协议的设计、实现和测试 这个消息是g t p u 的消息，g t p c 没有这个消息。 1 0 p d u 通知请求( p d un o t i f i c a t i o nr e q u e s t ) 当g g s n 从外网收到一个t - p d u ，它首先搜索和这个t - p d u 相关的p d p 上下 文，如果没有找到相关的p d p 上下文，g g s n 也许决定把p d u 缓存，发起网络侧 的p d p 上下文激活过程。在得到m s 的所在s g s n 的i p 地址以后，g g s n 向s g s n 发送p d u 通知请求，消息中携带m s 的i m s i 、g g s n 分配的控制面t e i d 、g g s n 的 控制面i p 地址信息、p d p 地址信息及a p n 信息。a p n 及p d p 地址信息是根据收到 的t - p d u 得到的。 如果s g s n 在已经发送了激活同样的p d p 地址的创建p d p 上下文请求消息，还 没有收到刨建p d p 上下文响应消息却收到了p d u 通知请求，那么s g s n 给g g s n 回p d u 通知响应，消息中只有c a u s e 值为“r e q u e s ta c c e p t e d ”，然后等g g s n 回创 建p d p 上下文响应。 1 1 p d u 通知响应( p d un o t i f i c a t i o nr e s p o n s e ) s g s n 收到p d u 通知请求消息，作相应的处理后向g g s n 回p d u 通知响应消 息，消息中携带c a u s e 值，如果c a u s e 的值为“r e q u e s t a c c e p t e d ”，则网络侧激活过 程继续。如果不为“r e q u e s t a c c e p t e d ”，则网络侧激活过程会被中止，同时根据c a u s e 值，s o s n 和g g s n 会完成一些其他的行为以阻止对h l r 的不必要的访问。 1 2 p d u 通知拒绝请求( p d u n o t i f i c a t i o nr e j e c tr e q u e s t ) 如果s g s n 在发送了p d u 通知响应消息以后，由于某种原因p d p 上下文没有 成功建立，s g s n 会向g g s n 发送p d u 通知拒绝请求，消息中携带c a u s e 值、s g s n 分配的控制面t e i d 、a p n 信息及p d p 地址信息。c a u s e 值将指出p d p 上下文为什么 不能建立的原因，一般为“m sn o tg p r sr e s p o n