1、​参考资料

3gpp

TS 29.060 V17.1.0-GPRS Tunnelling Protocol (GTP)

TS 29.281 V17.1.0-GPRS Tunnelling Protocol User Plane (GTPv1-U)

2、GTP协议

GTP（GPRS隧道协议(GPRSTunnelingProtocol)），可以分解成三种独立的协议，GTP-C、GTP-U及GTP'。GTP-U用于在GPRS核心网内，无线接入网与核心网之间传送用户数据。 GTP可以用在UDP或TCP上，GTP v1仅用于UDP上，UDP的2123端口是为GTP-C登记的端口号， 2152端口是为GTP-U登记的端口号。

GTP-U协议使用的GTP头是变长度的。GTP头的最小长度是8个字节。

GTP-U消息格式：

​

必选字段：

• 版本号(Ver)：用于确定GTP协议的版本，转换成10进制表示。
• 协议类型(PT)：用于区分GTP(置’1’)和GTP’(置’0’)协议。
• 扩展头标志(e)：置’1’表示有下一个扩展头字段。置’0’表示没有下一个扩展头字段，或有但不必解释。
• 序号标志(s)：置’1’表示有序号字段。置’0’表示要么没有序号字段，要么有但不必做出解释。在GTP-C消息中s标志应置’1’。
• N-PDU编号标志(Pn)：置’1’表示有N-PDU编号字段。置’0’表示要么没有N-PDU编号字段，要么有但不必做出解释。这个标志仅对GTP-U有意义。所以，GTP-C不使用这个标志。
• 消息类型：这个字段指出GTP消息的类型。
• 长度：这个字段指出以字节为单位的净荷长度，即分组中除了GTP头的必选部分外剩余部分的长度(即除去前面的8个字节)。
• 隧道端点标识符(TEID)：这个字段清楚地标识了对端的GTP-U或GTP-C协议实体中的隧道端点。

可选字段：

• 序号：这个字段在GTP-U中是可选的。对GTP-C控制面消息，序号用于事务标识。通过GTP-U隧道传输时，如果必须保护传输顺序，用该字段对T-PDU进行编号，且每传输一个T-PDU就增加序号值。
• N-PDU标号：这个字段在SGSN间的路由区更新过程中和某些系统间切换过程(如2G和3G无线接入网间切换)中使用。当MS和SGSN间的通讯工作在确认模式下时，使用这个字段协调它们间的数据传输。这个字段的确切意义取决于使用场合。如GSM/GPRS到GSM/GRPS，这个字段就是SNDCP N-PDU编号。
• 下一个扩展头类型：这个字段定义在G-PDU中紧接着这个字段的扩展头的类型。

3、GTP-U消息类型

消息类型占 1Byte，共256种。其中GTP-U用到如下7种：

Message Type value	Message	Reference
1	Echo Request	3GPP TS 29.060
2	Echo Response	3GPP TS 29.060
26	Error Indication	3GPP TS 29.281 [41]
31	Supported Extension Headers Notification	3GPP TS 29.060
253	Tunnel Status	3GPP TS 29.281 [41]
254	End Marker	3GPP TS 29.281 [41]
255	G-PDU	3GPP TS 29.281 [41]

4、GTP-U扩展头

    4.1 扩展头格式

Octets      1		Extension Header Length
2 – m		Extension Header Content
m+1		Next Extension Header Type

    4.2 扩展头类型

Next Extension Header Field Value	Type of Extension Header
0000 0000	No more extension headers
0000 0001	Reserved - Control Plane only.
0000 0010	Reserved - Control Plane only.
0000 0011-0x03	Long PDCP PDU Number.
0010 0000-0x20	Service Class Indicator
0100 0000-0x40	UDP Port. Provides the UDP Source Port of the triggering message.
1000 0001-0x81	RAN Container
1000 0010-0x82	Long PDCP PDU Number.
1000 0011-0x83	Xw RAN Container
1000 0100-0x84	NR RAN Container
1000 0101-0x85	PDU Session Container.
1100 0000-0xC0	PDCP PDU Number [4]-[5].
1100 0001	Reserved - Control Plane only.
1100 0010	Reserved - Control Plane only.

    4.3扩展头详细格式说明

Type Value	Description	Format
0x40	UDP Port	Bits Octets 8 7 6 5 4 3 2 1 1 0x01 2-3 UDP Port number 4 Next Extension Header Type (note)
0xC0	PDCP PDU Number	Bits Octets 8 7 6 5 4 3 2 1 1 0x01 2 PDCP PDU number 3 PDCP PDU number. 4 Next Extension Header Type (Note 3)
0x03/0x82	Long PDCP PDU Number	Bits Octets 8 7 6 5 4 3 2 1 1 0x02 2 Spare PDCP PDU number 3 PDCP PDU number 4 PDCP PDU number 5 Spare 6 Spare 7 Spare 8 Next Extension Header Type (Note 1)
0x20	Service Class Indicator	Bits Octets 8 7 6 5 4 3 2 1 1 0x01 2 Service Class Indicator 3 Spare 4 Next Extension Header Type (note)
0x81	RAN Container	Bits Octets 8 7 6 5 4 3 2 1 1 0xn 2-(4n -1) RAN Container 4n Next Extension Header Type (NOTE)
0x83	Xw RAN Container	Bits Octets 8 7 6 5 4 3 2 1 1 0xn 2-(4n -1) Xw RAN Container 4n Next Extension Header Type (NOTE)
0x84	NR RAN Container	Bits Octets 8 7 6 5 4 3 2 1 1 0xn 2-(4n -1) NR RAN Container 4n Next Extension Header Type (NOTE)
0x85	PDU Session Container	Bits Octets 8 7 6 5 4 3 2 1 1 0xn 2-(4n -1) PDU Session Container 4n Next Extension Header Type (NOTE)

4.3扩展头报文格式

UDP Port:

PDCP PDU Number:

 

5故障处理

5.1协议故障

协议故障即是指带有不认识的、未预见到的或内容错误的信息。术语’’默默地丢弃”意思是实现时丢弃这个消息而不作进一步的处理，在事件日志中记录这个错误消息，并将该故障记录在统计计数器中。

消息定义的”是否要求”列如果是”必选项”，这个IE必须在消息中出现。

消息定义的”是否要求”列如果是”有条件的”，这个条件有如下的结果：

1. 必须出现；
2. 可选出现；
3. 必不出现；

消息中遗漏了必须出现的IE看成是数据丢失；出现了必不出现的IE看成是意外数据。

5.1.1不同的GTP版本

如果接收节点接收到一个它不支持的版本的GTP控制面信息，则发回GTP版本不支持消息，且在GTP头的版本字段中指出节点支持的最新GTP版本。丢弃接收到的G-PDU。

仅支持GTPv0版本的GSN可能不会监听2123端口，因此它不能给请求方发回版本不支持消息。同时支持GTPv1版本和GTPv0版本的GSN试图使用v1版本跟对等实体联系失败时，应退回到GTPv0版本。

实现选项：保留一个最近联系过的仅支持GTPv0版本的GSN列表，以及发回’版本不支持’消息的节点支持的版本。

5.1.2 GTP消息太短

当接收到一个消息太短而没有完整的包含该消息声明的GTP版本所应有的消息头时，应默默地丢弃这个G-PDU消息。

5.1.3 不认识的GTP控制面消息

当接收到一个消息的消息类型值未知时，应默默地丢弃。

5.1.4 意外的GTP控制面消息

当收到一个意外的GTP控制面消息时，如接收到的响应消息没有相应的未决的请求消息或GTP控制面消息在错误的方向发送，应默默地丢弃。

5.1.5 缺少必须有的IE

当接收到丢失了必须有的IE的请求消息时，将默默地丢弃并在错误日志中登记。应发送一个响应消息，且原因值设成’必选IE丢失’。当接收到丢失了必须出现的IE的响应消息时，经通知上层协议并在错误日志中登记。

5.1.6 无效的长度

在接收到的GTP控制面请求消息中，强制TLV(类型、长度、值)格式的IE的长度可能与消息声明的版本定义的长度不一致，则应默默地丢弃，并在错误日志中登记，响应消息的原因值应设成’必选IE不正确’。

在接收到的GTP控制面响应消息中，假如强制TLV(类型、长度、值)格式的IE的长度可能与消息声明的版本定义的长度不一致，请求实体把这个GTP控制面过程看作失败。

5.1.7 无效的必选IE

在接收到的GTP控制面请求消息中，必选IE的值超出了这个IE值的定义范围则应丢弃这个请求、在错误日志中登记，把响应消息的原因值设成’比选IE不正确’。

在接收到的GTP控制面响应消息中，必选IE的值超出了这个IE值的定义范围则应通知上层协议，并在错误日志中登记。

假如GSN接收到的IE值是保留值，则应看成IE值超出了定义范围。

注释：接收者不检查IE字段的内容就定义为空。

5.1.8 无效的可选IE

在接收到的GTP控制面消息中，可选IE的值超出了IE值的定义范围则应丢弃这个IE、在错误日志中登记、当成这个IE没有出现来处理消息的剩余部分。

假如GSN收到的IE的值是保留值，把它当成IE值超出范围处理。

注释：接收者不检查IE字段内容就定义为空。

5.1.9 不认识的IE

如果IE的类型值不认识接收者应忽略。如果是TLV格式的IE，就根据长度值跳过去，如果是TV格式的IE，就丢弃消息的剩余部分。

如果接收节点由于忽略了IE而不能解释剩余部分，接收节点应丢弃这个消息并在错误日志中登记，此外如果消息是请求消息，还应把响应消息的原因值设成’无效的消息格式’。

5.1.10 IE乱序

如果消息中两个或更多的IE乱序，接收节点将丢弃这个消息，并在错误日志中登记，此外如果消息是请求消息，还应把响应消息的原因值设成’无效的消息格式’。

5.1.11 意外的IE

如果IE的类型在GTP中有定义，但是不应出现在接收到的消息中，就跳过这个IE，其余按正常情况处理。

5.1.12 重复

如果在一个GTP控制面信息中出现未规定的重复的IE时，则应只处理第一次出现的IE的内容，并应忽略此后出现的所有重复的IE。当规定了重复的IE时，应只处理所规定的重复IE的内容。

5.1.13 可选IE不正确

在GTP控制面消息中所有错误的可选IE应视为未在该消息中出现。但是，如果接收方的GSN因这一可选IE错误而不能正确处理该消息，则接收方的GSN应在错误日志中登记，并把响应消息的原因值设成’可选IE不正确’。

5.2路径失败

每当在某路径上接收到一个响应的时候都应复位路径计数器，并且对该路径上发送的任何消息，当T3-RESPONSE定时器超时时，就增加计数器值。如果计数器值超出N3-REQUESTS定义的值，则认为路径down掉了。在这种情况下GSN或RNC可以通知OMC网络元素。GTP也应通知上层协议路径失败，以便删除与该路径关联的PDP上下文。

5.3 MS分离

当MS分离时，所有与MS相关的正在进行的GTP控制面过程都应中断。SGSN应针对所有激活的PDP上下文给对等的GGSN发删除PDP上下文请求消息。

5.4重启和恢复

所有GSN应在非易失性存储器中保存具有本地意义的重启计数器值。在重启过程完成后，GSN应立即更新重启计数器值。计数器值按模256递增。

所有GSN也应在易失性存储器中保存与之联系的每个GSN的重启计数器值。在重启过程完成后，保存的与之联系的所有GSN的重启计数器值将被清除。

5.5 报文格式

在请求中，Cause Value表示请求的原因。原因应包含在请求消息中。

在响应中，Cause Value表示接受或拒绝相应的请求。此外，Cause Value可以指示对应请求的原因。Cause值应包含在响应消息中。

Table 5.1: Cause Values

	Cause			Value (Decimal)
			Request IMSI	0
			Request IMEI	1
	request		Request IMSI and IMEI	2
			No identity needed	3
			MS Refuses	4
			MS is not GPRS Responding	5
			Reactivation Requested	6
			PDP address inactivity timer expires	7
			Network Failure	8
			QoS parameter mismatch	9
			For future use	10-48
			Cause values reserved for GPRS charging protocol use (see GTP' in 3GPP TS 32.295 [33])	49-63
For future use				64-127
		acc	Request accepted	128
			New PDP type due to network preference	129
			New PDP type due to single address bearer only	130
			For future use	131-176
			Cause values reserved for GPRS charging protocol use (see GTP' in 3GPP TS 32.295 [33])	177-191
			Non-existent	192
			Invalid message format	193
response		rej	IMSI/IMEI not known	194
			MS is GPRS Detached	195
			MS is not GPRS Responding	196
			MS Refuses	197
			Version not supported	198
			No resources available	199
			Service not supported	200
			Mandatory IE incorrect	201
			Mandatory IE missing	202
			Optional IE incorrect	203
			System failure	204
			Roaming restriction	205
			P-TMSI Signature mismatch	206
			GPRS connection suspended	207
			Authentication failure	208
			User authentication failed	209
			Context not found	210
			All dynamic PDP addresses are occupied	211
			No memory is available	212
			Relocation failure	213
			Unknown mandatory extension header	214
			Semantic error in the TFT operation	215
			Syntactic error in the TFT operation	216
			Semantic errors in packet filter(s)	217
			Syntactic errors in packet filter(s)	218
			Missing or unknown APN	219
			Unknown PDP address or PDP type	220
			PDP context without TFT already activated	221
			APN access denied – no subscription	222
			APN Restriction type incompatibility with currently active PDP Contexts	223
			MS MBMS Capabilities Insufficient	224
			Invalid Correlation-ID	225
			MBMS Bearer Context Superseded	226
			Bearer Control Mode violation	227
			Collision with network initiated request	228
			APN Congestion	229
			Bearer handling not supported	230
			"Target access restricted for the subscriber"	231
			UE is temporarily not reachable due to power saving	232
			Relocation failure due to NAS message redirection	233
			For future use	234-240
			Cause values reserved for GPRS charging protocol use (see GTP' in 3GPP TS 32.295 [33])	241-255
NOTE: With this coding, bits 8 and 7 of the Cause Value respectively indicate whether the message was a request or a response, and whether the request was accepted or rejected.

Table 5.2: Use of the Cause Values

Cause 8	value bits 7	Result
0	0	Request
0	1	For future use (note)
1	0	Acceptance
1	1	Rejection

例：Optional IE incorrect