Протокол GTP

Протокол GTP обеспечивает так называемый механизм туннелирования для передачи через магистраль GPRS между узлами GSN пакетов различных протоколов. С точки зрения сигнализации GTP определяет механизмы контроля и управления, позволяющие SGSN обеспечить для MS доступ в сеть GPRS. Сигнализация служит для создания, модификации и уничтожения туннелей. С точки зрения передачи, GTP использует механизм туннелирования для того, чтобы передавать пользовательские пакеты данных. Выбор маршрута зависит от того, требует ли передаваемые по туннелю данные повышения надежности соединения или нет.

Протокол GTP поддерживается только сервисными узлами SGSN и шлюзами GGSN. Другие системы не обязаны знать что-либо о работе этого протокола. При подключении мобильных станций GPRS к узлам SGSN работа с протоколом GTP не требуется. Предполагаетс,что при работе сети будут устанавливаться множественные соединения между узлами GGSN. Один узел SGSN может обеспечивать сервис для множества шлюзов GGSN. Один шлюз GGSN может иметь связь со многими узлами SGSN для распределения трафика между множеством территориально распределенных мобильных станций.

Заголовок GTP содержит информацию о мобильном абоненте и идентификатор контекста пакетного протокола PDP (Packet Data Protocol), т.е. используемого пользователем протокола ЩР или Х.25). GTP функционирует поверх протокола IP в прозрачном режиме (т.е. прикладные задачи фактически «не знают» о существовании GTP). Таким образом, магистральной сетью GPRS может быть любая сеть с поддержкой IP, такая, как Ethernet, Frame Relay, ATM. Протокол TCP переносит блоки PDU GTP в опорной сети GPRS для протоколов, которые нуждаются в надежной линии передачи данных (например, Х.25), и протокол UDP переносит блоки GTP для протоколов, которые не нуждаются в надежной линии передачи данных (например, IP). TCP обеспечивает управление потоком и защиту от потерянных и разрушенных PDU-блоков протокола GTP.

Заголовок пакета GTP используется для всех типов сообщений GTP и имеет фиксированную длину

16 октетов (рис. 10.12).

Рис. 10.12. Структура заголовка GTP-пакета

Версия (Version) – устанавливается в 0, показывая первую версию протокола GTP.

Зарезервировано (Reserved) – биты, зарезервированные для будущего использования, имеют значение 1.

Флаг (LFN) – показывает, включен ли в сообщение номер кадра LLC. Для сигнальных сообщений LFN=O.

Тип сообщения (Message type) – указывает тип сообщения GTP. Для сигнальных сообщений это поле имеет значение, уникальное для каждого используемого типа сообщений.

Длина (Length) – содержит длину GTP-сообщения (G-POU) в октетах. Для сигнальных сообщений это поле включает размер сигнального сообщения и заголовка GTP.

Порядковый номер (Sequence number) – идентификатор транзакции для сигнальных сообщений или порядковый номер для туннелированных сообщений T-PDU.

Метка потока (Flow label) – идентифицирует GTP-поток. В сигнальных сообщениях Path Management и Location Management метка потока не используется и данное поле имеет значение 0.

Номер пакета LLC (LLC frame number) – используется для координации передачи данных на канальном уровне (Link layer) между MS и SGSN в процедурах обновления маршрутной информации внутри SGSN. Для сигнальных сообщений это поле не используется.

Идентификатор туннеля (TID) указывает ММ- и PDP-контекст в принимающем узле GSN.

Все протокольные блоки данных PDU-PDP должны быть инкапсулированы протоколом туннелирования GPRS. PDU (Protocol Data Unit) – протокольный блок данных, который используется для обмена данными между одноуровневыми логическими объектами сети.

Таким образом, GTP обеспечивает передачу данных между узлами GSN в магистральной сети GPRS. GTP определяется как для интерфейса Gn (т.е. интерфейса между GSN внутри одной PLMN), так и для интерфейса Gp (т.е. интерфейса между GSN в различных PLMN). Пакеты GTP инкапсулируются сегментами протокола дейтаграмм пользователя UDP. Как уже говорилось, GTP позволяет использовать туннелирование (прозрачный перенос) для передачи через магистраль GPRS между узлами GSN пакетов различных протоколов.

В качестве идентификатора каждого абонента в коммутационной подсистеме сети используется IMSI, а для идентификации приложений пользователя используется идентификатор точки доступа к сетевым услугам NSAPI. Идентификаторы IMSI и NSAPI (идентификатор точки доступа к сетевому сервису) формируют идентификатор туннеля TID. Данный идентификатор указывает контекст управления мобильностью ММ-контекст (Mobility Management) и контекст пакетного протокола – PDP-контекст (Packet Data Protocol), т.е. однозначно определяет звено, назначенное для передачи данных абонента между узлами GSN, и является частью заголовка протокола GTP.

Участок сети GSM/GPRS между двумя точками доступа Gi и Um является лишь одним из участков общего тракта передачи данных пользователя. Если в качестве протокола передачи данных во внешней сети PDN используется IP, то звено между узлами GSN может быть ненадежным и необходимо использовать протокол UDP. Если применяется протокол сетевого доступа данных пользователя Х.25, в котором надежность передачи данных гарантируется в каждом звене, то надежность должна гарантироваться и на участке между узлами GSN. В этом случае должен использоваться протокол TCP.

Большинство новых протоколов определены для интерфейса Gb. Этот интерфейс позволяет мультиплексировать соединения нескольких пользователей в общем физическом канале. Два верхних уровня (протоколы SNDCP и LLC) используются для связи от звена к звену между узлом SGSN и мобильной станцией GPRS, в то время как нижние уровни применяются между SGSN и BSS (PCU).

На сетевом уровне GPRS поддерживает протоколы IP и Х.25, которые используются конечными приложениями. IP-пакеты или Х.25-пакеты отправляются через сеть GPRS, используя заранее определенные протоколы. Особенность GPRS – вне зависимости от транспортируемых пакетов, IP используется как протокол сетевого уровня для опорной сети GPRS, соединяющей узлы SGSN и GGSN. Протокол GTP GPRS дает возможность передвижения пакетов данных через базовую сеть GPRS между узлами GSN.