WCDMA的GTP协议技术规范

WCDMA的GTP协议技术规范

IMTDSFDD(WCDMA)系统Gn和Gp接口

GPRS隧道协议(GTP)技术规范(R99)

IMTDSFDD(WCDMA)TechnicalSpecificationforGPRS

^GeneralPacketRadioService)TunnelIingProtocol(GTP)

acrosstheGnandGpInterface

(ReIease99)

（第二稿）

**—

刖B

本规范是在3GPP技术规范TS29.060"3GPPTSGCNGPRS（通用分组无线业

务）隧道协议（GTP）Gn和Gp接口（R99）”（12月版本3.b.0）基础上制定的，

主要内容与上述标准等效。

Gn和Gp接口是指IMTDSFDD（WCDMA）系统核心网络分组域中GSN节点（GPRS

支持节点）之间的接口，这是一个开放的系统互联接口。GPRS隧道协议GTP是用

于GSN节点之间的接口协议。GTP协议是由GTP控制面和用户面协议组成的。GTP

协议控制平面完成移动台MS接入分级GPR&网络的隧道控制和管理功能，消息主

要执行建立、修改和删除GSN之间隧道功能，同时还负责GSN芭点间的移动性管

理、位置管理、路径管理功能，GTP协议用户平面负责数据在隧道中传输，以及

传输隧道的部分维护功能。

GTP协议用户平面同时使用在WCDMA系统无线子系统和核心网络分组域之间

的lu接口，用于lu-PS接口用户平面的上层消息的承载。本规范的GTP协议用

户面同样适用于lu-PS。

支丽•费功能的GTP协议称为GTP，协议HTP，是用于产生计费话单的网络单

元（SGSN,GGSN）和计费网关功能单元（CGF）之间的接口协议。GTP，协议基于

GTPvO,在3Gpp技术规范TS12.15中有详细规定，不在本规范的描述范围之中。

GTF协议的要求为可选。

本规范的制定可满足中国WCDMA系统设备开发和引进的需要,保证运营者采

用不同厂家（公司）的设备联网时实现互通。

本规范由信息产业部电信研究院提出并归口。

本规范主要起草单位：信息产业部电信传输研究所华为公司中兴公司

本规范主要起草人：孙元宁

目次

1范围................................................1

2参考标准..................................................................1

3名词术语和缩略语.............................................................1

3.1名词术语..............................................................1

3.2缩略语.................................................................2

4综述.........................................................................3

5传输顺序和比特定义...........................................................5

6GTP字头.....................................................................5

6.1基本GTG头............................................................5

6.2GTP扩展头.............................................................7

6.2.1PDCPPDU的序号........................................................................................................8

7GTP消息和消息格式........................................8

7」消息格式................................................................8

7.2路径管理消息.......................................................10

7.2./回应请求(EchoRequest)..................................................10

7.2.2回应响应(EchoReaponse)..................................................................................10

7.2.3版本不支持(VersionNotSupport).....................................................................11

7.2.4支持扩展包头通知(SupDoriedExtensionHeadersNotificatEn)..................."

7.3隧道管理消息.........................................................12

7.3./PDP上下文请求(CreatePDPContextRequest)...........................................12

7.3.2PDP上下文响应(CreatePDPContextResponse).........................................14

7.3.3更新PDP上下文请求(UudalePDPContextRewesl).................................17

7.3.J更新PDP上下文响应(UDdatePDPConlexiResponse)..............................19

7.3.5删除PDP上下文请求(DeletePDPContextRequest).................................21

7.3.6删除0D尸上下文响应(DeletePDPContextResponse)..............................22

7.3.7差错指示(ErrorIndication).............................................................................22

73.8PDU通知请求(PDUNotificationRequest).....................................................23

7.3.9PDU通知响应(PDUNotificationResponse).................................................24

73.10PDU通知拒绝请求(PDUNotificationRejectRequest)................................25

73.11PDU通知拒绝响应(PDUNcrificationRejectResponxe)..............................25

7.4位置管理消息..........................................................26

7.4.1为GPRS发送路由信息请求(SendRoiUei〃史InformationforGPRSRequest)

................................................................................................................................................................26

7.42为GPRS发送路由信息响应消息(SendRoutein式InfonnationforGPRS

Response)...........................................................................................................................................27

7.4.3失败报告请求(FailureReuo门Request)..............................................................28

744失败报告响应(FailureReportResponse)............................................................28

7.4.5通知MSGPRS出现请求(NoteMSGPRSPresentRequest)..........................28

7.4.6通知MSGPRS出现响应(NoteMSGPRSPresentRewcnse)........................29

7.5移动性管理消息.................................................29

7.5./标识请求([denlificalionRequest)......................................................................29

7.5.2标识响应(IdentificalionResponse)....................................................................30

7.5.3SGSN上下文请求(SGSNContextRequesl)..................................................30

7.5.4SGSV上下文响应(SGSNContextResponse).................................................31

7.5.5SGSN上下文证实(SGSNContextAcknowlodae).........................................33

7.5.6前向重定位请求(ForwardRelocaiionRequest)...............................................34

757前向重定位响应(ForwardRelocationResponse)...............................................35

7.5.8前向重定位完成(ForwardRelocationComplete).............................................36

7.5.9重定位取消请求(RelocationCancelRequest)..................................................36

7.5./0重定位取消响应(RelocationCancelResponse)..............................................31

7.5.11前向重定位完成证实(ForwardRelocationCc”H)leieAcknowledge)..........37

75.12前向SRNS上下文证实(ForwardSRN3ContextAcknowledge).................37

75.13前向SRNS上下文(ForwardSRNSContext)..................................................37

7.6信令消息的可靠传送....................................................38

7.7信息单元..............................................................38

7.7」原....................................................因(Cause)4.1

7.7.2国际移动用户识别(IMSI).................................................................................45

7.7.3路由区识别(RAI).................................................................................................45

7.7，临.........................................时逻辑链路识别.46

7.7.5分组型临时移动用户识别(P・TMSD................................................................46

7.7.6需要重新排序(Reorderi〃史Required)................................................................46

7.7.7鉴权三元组(AiUhenticationTriplet).................................................................47

7.7.8MAP原因dWA尸Cause)......................................................................................47

7.7.9分组型临时移动用户识别(P-TMSI)..............................................................47

7710MS已髓证(MSValidated)..................................................................................47

7.7.11复原(7?ecoyerv)....................................................................................................48

7.7.12选择模式(SelectionMode).................................................................................48

7.7.13数据的隧道端标识I(TunnelEndpoinlIdenlifierDalaI).............................49

7.7.74控制平面的隧道端标识(TiuindEndpointIdentifierControlPlane)..........49

7.7.75数据的隧道端标识〃(TunnelEndpointIdentifierDataII).................49

7.716拆卸指示符(TeardownInd)...............................................................................50

7717ASAP/..........................................................................................................................50

7.7J8RANAP原因(RANAPCause)...........................................................................50

7.7.”RAB上下文(RABContext)................................................................................51

7.7.2。无线优先级SMS(RadioPr沁心SMS)...........................................................51

7.7.2/无线优先级(Radi。Priori")...............................................................................51

7.7.22分组流标识(PacketFlowId).............................................................................52

7.7.23计费特征(Char史in戈Characteristics).................................................................52

7.7.24跟踪参考(TraceReference)...............................................................................52

7.7.25跟踪类型(Trace加“...........................................53

7.7.25AMS不可及原因(MSNotReachableReason)..........................................53

7.7.25B分组传送命令(PacketTraunferCommand).................................................53

7.7.26计费标识(CharRinEID)....................................................................................54

7.7.27端用户地址(EndUserAddress).......................................................................54

7.7.28移动性管理6WM)上下文....................................................56

7.7.29PDP上下文(PDPOmtexi)..............................................................................59

7.7.30接入点名(AccessPointName).........................................................................62

7.7.3/协议配置选项(ProtocolCo而出uralionOptions)...........................................62

7732GSN地址(GSNAddress).......................................................................................63

7.7.33MS的国际PSTN/1SDN号码(MSISDN).......................................................63

7.7.34业务质量(QoS)描述(OoSProfile).............................................................63

7.7.35鉴权五元组(AuthenticationOiUniuplet).........................................................64

7.7.36数据流模块(TrafficFlowTemplate)..............................................................64

7.7.37目标标识(TargetIdentification).......................................................................65

7.7.38UTRAN透明容罂(UTRANTransuarentContainer)....................................65

7.7.39RAB建立信息(RABSetupInfo门nation).......................................................65

7.7.40扩展头类型列表(ExtensionHeaderTypeLi”)..............................................66

7.7.4/触发标识符(Tri践erId).....................................................................................67

7.7.42OMC标识符OMCIde,而y)............................................................................67

7.7.43计费网关地址(CharqEHGatewayAddress)...................................................67

7.7.J4专用扩展(PrivateExtension)............................................................................68

8控制平面(GTP・C)..................................................................................................................68

8.1控制平面协议..........................................................68

8.2GTPY头的使用........................................................69

9GTP-U..........................................................................................................................................70

9-GTP-U协议实体........................................................70

9.1.1序列号的处理...........................................................................................................70

9.2GTPU业务接入点和原语...............................................70

9.2」GTPU-CONTRCLSAP.........................................................................................71

9.2.2GTPUUNIT.DA774业务接入点和原语............................................................72

9.3协议栈................................................................73

931GTP-U头的使用..........................................................................................................73

9.4SGSN之间的隧道......................................................74

9.5源RNC和目标RNC之间经过SGSN的力道..............................74

9.6GGSN之间的隧道......................................................74

10路径协议..................................................................74

1Q.1UDP/IP..................................................................................................................................74

10.1.1UDP包头................................................................................................................74

10.L2IP包头.........................................................................................................................75

11差错处理..................................................................75

11.1协议错误..............................................................75

11.1.1不同的GTP版本...................................................................................................76

〃./.2GTP消息太短.............................................................................................................76

1LL3未知的GTP控制平面消息.......................................................................................76

1L1.4未预期的GTP控制平面消息.............................................................................76

11.13丢失必须出现的信息单元........................................................................................76

1LL6无效的长度.................................................................................................................76

1LL7无效的必选信息单元................................................................................................76

11.1.8无效的可选信息单元................................................................................................77

未知的信息单元.........................................................................................................77

11.1.10失序的信息单元..................................................................................................77

U.1.11未预期的信息单元..................................................................................................77

11.1.12重复的信息单元..................................................................................................77

”.1.13不正确的可选信息单元..........................................................................................77

11.2路径失败............................................................78

11.3MS分离............................................................78

11.4重新启动和复原.....................................................78

12GP接口上PLMN之间的GTP通信.........................................78

13GTP使用的网络技术一IP......................................................................................................78

13.1IP版本...............................................................78

13.2IP分段...............................................................78

1321MO方向.......................................................................................................................79

13.2.2MT方向.......................................................................................................................79

/3.2.3从原SGSN到新SGSN的隧道...............................................................................79

14GTP参数.................................................................79

14.1定时圈................................79

14.2其它.................................................80

1范围

本规范定义了GTP协议的第二个版本，适用于：

"GPRS网络的Gn和Gp接口；带格式的：左，缩进：首行缩进：0.9厘米，定义

网格后不调整右缩进，段落间距段后：0磅，行距：

UMTS系统的lu、Gn和Gp接口。最小值15.9磅，项目符号+级别：1+对齐位置:

0厘米+制表符后于：0.75厘米+缩进位置：

0.75厘米，无琬行控制

注：GTP协议的版本号在GTP消息头中标明。当前有两个版本，版本0是GTP

的第一个版本，由GSM09.60规定；版本1是第二个版本，在3GPPTS29.060

中描述。

2参考标准

本规范包括以下参考文献，经过在本规范中引用而构成为本规范的条文。

所有标准都会被修订，使用本规范的各方应探讨使用下列标准最新版本。

11]YD/Ttm-tnu900/1800MHzTDMA数字蜂窝移动通信网移动应用部分

（Phase2+）技术规范。

[2]GSM03.03（7.2.0版本）数字蜂窝通信系统：编号，寻址和识别。

[3]GSM03.60（6.1.0版本）数字蜂窝通信系统：通用分组无线业务

（GPRS）:业务描述。

[41GSM04.08（TS-24.0083.1.0版本）移动台无线接口层三规范。

[5]GSM04.64（6.1.0版本）数字蜂窝通信系统：移动台和服务GPRS支

持节点（MS-SGSN）之间逻辑链路控制（LLC）层规范。

[6]GSM12.15（7.2.1版本）数字蜂窝通信系统：GPRS计费。

[7]RFC1700号码分配。

[8]ITU建议X.213开放系统互连一网络业务定义。

[9]ITU建议X.121公众数据网国际编号方案

3名词术语和缩略语

3.1名词术语

本规范定义了以下名词术语。

Conditional:当信息单元的存在要求是条件的，接端协议层能够根据收到

的信息检查信息单元是否存在。

G-ProtocolDataUnit（PDU）：G-PDU是用户数据消息。它由T-PDU加

上一个GTP头组成。

GTP-CMessage：GTP控制面消息在GSN之间的一条路径上传输。控制面

消息在GSN之间传送GSN能力信息，以创立、更新和删除GTP隧道和路径管

理。

GTP-PDU：GTP协议数据单元是GTP-C或者GTP-U消息。

GTP-UMessage：GTP用户消息在GSN之间或GSN/RNC之间的一条路径

上传输。用户面消息承载用户数据分组、路径管理的信令消息和差错指示。

GPRSTunnelingProtocol（GTP）tunnel：对于GSN中的每一个PDP上

下文和/或RNC中的每一个RAB会定义一条GTP用户面的GTP隧道。对于同

—PDP地址和APN（隧道管理消息）的所有PDP上下文或者对于每个MS（非

隧道管理消息）定义GTP控制面的GTP隧道。GTP隧道在每个节点由TEID、

IP地址和UDP端口号标识一起标识。GTP隧道用于外部分组数据网和MS用

户之间的分组传送。

MobilityManagement(MM)Context：移动性管理上下文。在MS和GSN

中，为GPRS用户保存的有关移动性管理的信息集合(参见MMContext信息

单元)。

NetworkServiceAccessPointIdentifier(NSAPI)：网络业务访问点标识

符。值的范围是在0-15之间，用于识别一个特定PDP上下文。对从属于某个

特定移动性管理上下文标识的PDP上下文进行识别。

Path：路径。例如UDP/1P路径和TCP/IP路径就是路径的例子，可用于

复用多路GTP隧道。

PathProtocol：路径协议。路径协议用于GSN之间、GSN和RNC之间的

GTP承载业务。

PacketDataProtocol(PDP)：分组数据协议。PDP是网络协议，用于外

部分组数据网与GPRS网的接口协议。

PDPContext：分组数据协议上下文。在MS和GSN中，为一个PDP地址

保存的信息集合(参见PDPContextInformation信息单元)»

QualityofService(QoS):服务质量。如果路径媒质支持服务质量能够

在GPRS核心网和lu接口上应用。GSN之间或GSN和RNC之间能够定义不

同优先级的路径。

SignallingMessage：信令消息。G-PDU之外的GTP-PDU。

T-PDU：来自MS或者外部分组数据网网络节点的原始分组，例如1P数据

包。T-PDU是GTP用户面隧道传输的有效载荷。

TrafficFlow-Template：GGSN使用TFT区分不同的用户负载分组，并在

同一PDP地址的不同PDP上下文采用不同QoS要求传输分组。

TunnelEndpointIDentiHer(TEID)：TEID明确标识收端GTP用户面或

GTP控制面协议实体的隧道端点。TEID值由GTP隧道的收端分配，发端必须

使用。TEID值使用控制面GTP协议(在hi接口由RANAP)消息在隧道端点

之间交换。

UDP/IPPath：UDP/IP路径是两端点间的无连接单向或双向路径。一个端

点由IP地址和UDP端口共同确定。UDP/IP路径在GSN节点间或者GSN和

RNC节点之间的CTP隧道中承载GTP消息。

3.2缩略语

本文使用的缩略语参见GSM01.04。下面所列是额外的缩略语：

BBBackboneBearer骨干网承载体

BSBilling-System计费系统

CDRCallDetailRecord呼叫详细记录(话单)

ChargingID计费标识

CGFChargingGatewayFunctionality计费网关功能性

FFSForFurtherStudv尚在研究

GPRSGeneralPacketRadioService通用分组无线业务

GSNGPRSSupportNodesGPRS支持节点

GTPGPRSTunnellingProtocol-GPRS隧道协议

GTP-CGTPControlGTP控制面

GTPUGTPUserGTP用户面

IANAInternetAssignedNumber因特网号码分配部门

Authority

ICMPInternetControlMessage因特网控制消息协议

Protocol

IEInformationElements信息单元

IETFInternetEngineeringTaskForce因特网工程任务组

IPInternetProtocol因特网（互联网）协议

IPv4InternetProtocolVersion4互联网协议第四版

IPv6InternetProtocolVersion6互联网协议第六版

MSTSDNMSInternationalPSTN/ISDN移动台国际PSTN/ISDN号码

Number

MTUMaximumTransmissionUnit最大的传输单元

N-PDUNetwork-ProtocolDataUnit网络协议数据单元

PPPPointtoPointProtocol点对点协议

PTProtocolType协议类型

QoSQualityofService服务质量

SNDCPSubnetworkDependent子网相关的收敛协议

ConvergenceProtocol

TCPTransmissionControlProtocol传输控制协议

UDPUserDatagramProtocol用户数据报协议

4综述

本规范定义了GPRS隧道协议（GTP）,即用于UMTS/GPRS骨干网上的

GPRS支持节点（GSN）之间的协议GTP。它包括GTP控制平面（GTP-C）和

数据传输（GTP-U）程序，同时列出基于GTP的计费协议GTP”使用的消息和

信息单元，GTP”的描述参见GSM12.15.

GTP协议是为Gn和Gp接口而定义，Gn接口即公众陆地移动网PLMN

内部GSN节点间的接口，Gp接口即公众陆地移动网PLMN间GSN节点间的

接口。SGSN和UTRAN（UMTS陆地无线接入网）之间的lu接口只使用GTP-U

部分，而RANAP（无线接入网络应用部分）协议对GTP-U进行控制。

GTP”用于PLMN内产生CDR的功能网元和CG（计费网关）间的接口。

CG和GTP”都是可选的，因为CGF（计费网关功能单元）既能够置于独立的

CG中，也能够置于产生CDR的网元（GSN）中，后者用在GSN和CGF间的

接口对网元（GSN）外不需要可见的情况。上述和GTP有关的接口见图1中的

灰框之间。

图中：

BSS:基站子系统

CGF：计费网关功能单元

HLR：归属位置寄存器

MAP：移动应用部分

MSC：移动交换中心

MT：移动终端

PDN：公众数据网

TE：终端设备

VLR：拜访位置寄存器

GTP-MAPprotocolconvertingGSN：GTP-MAP协议转换GSN

GTP允许多种协议包在UMTS/GPRS骨干网上的GSN节点之间、SGSN

和UTRAN之间传输。

在控制平面上，GTP规定了隧道控制和管理协议（GTP-C）,经过此协议

SGSN能够使MS接入分组数据网。控制平面的信令用于建立、修改和删除隧道。

在传输平面上，GTP利用隧道机制（GTP-U）提供承载用户数据包的业务。

GTP-U协议运行在UMTS/GPRS骨干网中的SGSN和GGSN以及UTRAN

中的RNC（无线网络控制器）上，而GTP-C协议只在UMTS/GPRS骨干网中

的SGSN和GGSN上运行。其它系统无需了解GTP,包括和SGSN通信的

UMTS/GPRSMS.

SGSN和GGSN能够是多对多的关系，一个SGSN能够向多个GGSN提供

业务，一个GGSN也能够连接多个SGSN,向地理位置不同的大量移动台提供

传输数据。

支持GTP协议版本1的SGSN和GGSN应能前向兼容GTP协议版本0.

所有的GSN应能支持早期的所有GTP版本。

5传输顺序和比特定义

本规范中的消息是按照网络字节顺序即从第一字节开始传输。当消息中有

重复的信息单元时，传输顺序取决于定义消息中信息单元的表格中的出现顺序。

GTP消息中字节的最高有效比特是第8比特。如果GTP消息中一个值长几

个字节而没有做任何说明，则最高有效比特是其中最小字节号的字节的第8比

特。

6GTP字头

6.1基本GTP头

GTP头用于GTP-C和GTP-U协议，其长度可变，最小为8字节。PN、S

和E标识符分别表示是否带有三个附加的可选字段。PN标识指示是否带有

N-PDU号字段。S标识指明是否带有序列号字段。E标识指明是否带有扩展字

段，以便将来不用其它版本就能够扩展本规范中定义的GTP头。如果三个标识

中的任一个标识置1,GTP头的长度最小为12字节，收端应接收和标识对应的

字段。对于没用到的字段，发端置其所有比特为0,收端不考虑没用到的字段。

GTP-C和GTP-U对GTP头中某些字段有不同的使用，具体说明参见

GTP-C和GTP-U的相关章节。

必选字段:

•版本字段：该字段用于指示GTP协议的版本。本版本号设为1.

其它版本的处理见11.1.1节“不同的GTP版本”。

•协议类型（PT）：该比特用于区别GTP（PT设为1）和GTP”

协议（PT设为0）.本规范说明GTP协议，GTP”协议在GSM12.15

中规定。需要注意的是GTP”对头中字段的用法可能不同。

•扩展头标识（E）：该标识指明是否带有扩展字段。标识为1说

明带有扩展字段；标识为0说明没有扩展字段，即使有也不去解释。

•序列号标识（S）：该标识指明是否带有序列号字段。标识置1

说明带有序列号字段；标识置0说明没有序列号字段，即使有也不去解

释。在GTP-C消息中该标识置1»

•N-PDU号标识（PN）：该标识指示带有N-PDU号字段。标识

置1说明带有N-PDU号字段；标识置（）说明没有序列号字段，即使有

也不去解释。该标识只在GTP-U中使用，在（JTP-C中不用或被GTP-C

实体忽略。

•消息类型：该字段指明GTP消息的类型。GTP-C和GTP-U中

有效的消息类型在7.1节中定义。

•长度：该字段指明有效载荷的字节数，即GTP包除了包头必选

字段（即GTP包的前8个字节）以外的字节数。序列号、N-PDU号和

其它扩展头也被计入其中。

•隧道端点标识（TEID）：该字段明确标识所用的接收GTP-U

或GTP-C协议实体中隧道的端点。一条GTP隧道的收端本地分配

TEID值，发端必须使用这个值。TEID值用GTP-C消息（在加接口

上用RANAP）在隧道两端之间传递。

可选字段:

•序列号：该字段在GTP-U的T-PDU中是可选字段。它用作信

令消息的传输标识，这些信令中带有对请求消息的响应；也在GTP-U

隧道上为了保证传输顺序用作传输T-PDU的递增序列号。

•N-PDU号：该字段用于SGSN间漫游更新和系统间的切换（例

如2G和3G无线接入网间的切换）时，协调MS和SGSN间确认模式

数据的传输。根据情况该字段有其它含义（例如，对于GSM/GPRS到

GSM/GPRS网络，该字段填入SNDCPN-PDU号）。

•下一个扩展头类型：该字段定义了G-PDU中该字段后下一个扩

展头的类型。

比特

字节87654321

1版本字段协议类型