UMTS - Protocollo Tunneling GPRS

La generazione del GPRS Tunneling Protocol (GTP) era praticamente impossibile, ma non è neppure auspicabile darlo per il nuovo sistema, ma d'altra parte è abbastanza comprensibile che i miglioramenti siano necessari anche per poter interagire con il mondo di PS legacy senza problemi e funzioni di supporto necessarie per il sistema più recente.

Protocollo di tunneling GPRS (GTP)

Il protocollo GTP è progettato per il tunneling e l'incapsulamento di unità di dati e messaggi di controllo in GPRS. Fin dalla sua progettazione alla fine degli anni '90, è stato utilizzato per la distribuzione su larga scala e si è accumulata una solida esperienza.

Il sistema GTP per Evolved 3GPP è disponibile in due varianti, controllo e piano utente. GTP-C gestisce la segnalazione del piano di controllo, ed è necessario oltre al protocollo di trasferimento dati sulla purezza dell'utente, GTP-U; si chiama piano utente. Le versioni attuali, adatte per EPS sono GTPv1 US e GTPv2-C.

La particolarità di GTP è che supporta la separazione del traffico all'interno del suo detentore principale del tunnel GTP, ovvero la possibilità di raggrupparli insieme e trattare i vettori. Le estremità dei tunnel GTP sono identificate da TEID (Tunnel Endpoint identifier); sono assegnati a livello locale per l'uplink e il downlink da entità peer e riportati trasversalmente tra di loro. I TEID vengono utilizzati su diverse granularità mediante una connessione PDN di esempio specifica su S5 e S8 e EU sulle interfacce S3 / S4 / S10 / S11.

Piano di controllo del protocollo di tunneling GPRS

GTPv2-C viene utilizzato sulle interfacce di segnalazione EPC (inclusi SGSN di almeno Rel. 8). Ad esempio:

  • S3 (tra SGSN e MME),
  • S4 (tra SGSN e Serving GW),
  • S5 e S8 (tra Serving GW e PDN GW),
  • S10 (tra due MME) e
  • S11 (tra MME e Serving GW).

Corrispondentemente a questo, una tipica unità dati del protocollo GTPv2-C come mostrato nella figura sopra, la parte specifica GTP è preceduta da intestazioni IP e UDP, è costituita da un'intestazione GTPv2-C e da una parte contenente informazioni GTPv2-C variabile in numero, lunghezza e formato, a seconda del tipo di messaggio. Poiché l'eco e la notifica di una versione del protocollo non sono supportati, le informazioni TEID non sono presenti. La versione è ovviamente fissata saldamente a 2 in questa versione del protocollo.

GTP aveva un complesso meccanismo di intestazione di estensione legacy; non è utilizzato nella maggior parte dei GTPv2-C. Il tipo di messaggio è definito nel secondo byte (quindi è possibile definire il massimo di 256 messaggi per estensioni future). La tabella sottostante fornisce una panoramica dei messaggi attualmente definiti GTPv2-C. La lunghezza del messaggio è codificata nei byte 3 e 4 (misurata in byte e non contenente i primi quattro byte stessi).

TEID è l'ID del punto finale del tunnel, un unico valore sul lato opposto / ricevente; consente il multiplexing e il de-multiplexing di tunnel ad un'estremità nei casi molto frequenti su un tunnel GTP deve essere distinto.

Tipo di messaggio Messaggio Spiegazione aggiuntiva
0 Riservato Non deve mai essere utilizzato (intenzionalmente escluso dal protocollo, per applicare impostazioni esplicite)
1/2 Richiesta / risposta eco Utilizzato per verificare se una versione GTP è supportata dal nodo mittente.
3 Indicazione di versione non supportata Contiene l'ultima versione GTP supportata dal nodo di invio.
4/5 Richiesta / risposta di trasferimento diretto Utilizzato per il messaggio di segnalazione di tunneling sull'interfaccia S101 per l'handover ottimizzato, tra HRPD access not e MME
6/7 Richiesta / risposta di notifica Utilizzato per la notifica di tunneling su S101 tra il nodo di accesso HRPD e MME
25/26 Richiesta SRVCC da PS a CS Utilizzato per attivare e confermare l'avvio di SRVCC tra SGSN / MME e il server MSC
27/28 Notifica completa da SRVCC PS a CS Utilizzato per indicare e confermare il completamento di SRVCC tra il server MSC e SGSN / MME
32/33 Crea richiesta di sessione Utilizzato per stabilire la connettività tra due nodi
34/35 Modifica richiesta al portatore Utilizzato per modificare le proprietà di uno o più portatori, include le informazioni sul contesto del portatore
36/37 Elimina richiesta di sessione Elimina la sessione di controllo GTP
38/39 Modifica richiesta di notifica Utilizzato per segnalare le informazioni sulla posizione
66/67 Elimina comando portatore / indicazione di errore Chiedere ai nodi di eliminare il portatore e confermare di nuovo
68/69 Indicazione di comando / errore della risorsa portante Utilizzato per allocare o modificare le risorse
73 Interrompi l'indicazione del cercapersone Inviato da SGW a MME o SGSN
95/96 Crea richiesta / risposta al portatore Indica ai nodi di installare i portatori e conferma
97/98 Richiesta di aggiornamento del portatore Utilizzato per informare i nodi del piano di controllo dal piano utente sui cambiamenti della portante

GTPv1-U migliorato

Solo un piccolo ma efficace miglioramento è stato applicato a GTP-U e per questo non è stato ritenuto necessario rafforzare il numero di versioni del protocollo. Quindi, ci aspettiamo ancora GTPv1-U, ma almeno è la Rel più recente. 8.

Lo stack di protocolli è essenzialmente lo stesso di GTPv2-C con solo il nome dei livelli e i protocolli sostituiti di conseguenza. Il meccanismo dell'intestazione di estensione viene mantenuto in posizione; permette di inserire due elementi se necessario.

  • Porta UDP sorgente del messaggio di attivazione (due ottetti);

  • Numero PDCP PDU - relativo al trasferimento della caratteristica senza perdita; in questo caso, i pacchetti di dati devono essere numerati nell'EPC (due ottetti).

Il miglioramento è la capacità di trasmettere un "mercato finale" nel piano dell'utente. Viene utilizzato nella procedura di handover inter-eNodeB e dà l'indicazione che il percorso è attivato immediatamente dopo il pacchetto dati, ad esempio, la funzionalità non è necessaria per pre-Rel.8 perché GTP-U non è terminato con l'accesso radio node (cioè non nella BS o NodeB) esistono solo pochi messaggi. GTPv1-U e sono elencati nella tabella sopra.

È chiaro che, infatti, un tipo molto limitato di segnalazione è possibile tramite GTPv1-U (meccanismi di eco ed etichettatura finale). L'unico messaggio che il trasferimento di dati utente reali è di tipo 255, il cosiddetto messaggio G-PDU; l'unica informazione che trasporta, dopo l'intestazione, è il pacchetto di dati originale di un utente o di un'apparecchiatura PDN esterna.

Non tutte le istanze di tunnel GTP-U sono elencate nell'architettura di riferimento (che mirava a catturare le associazioni non più vivevano tra i nodi della rete); sono possibili tunnel temporanei -

  • Tra due Serving GW, applicabile per il trasferimento basato su S1, nel caso in cui il servizio venga spostato GW;

  • Tra due SGSN, corrisponde al caso precedente, ma nella rete PS legacy;

  • Tra due RNC, applicabile per il trasferimento del RNC nella rete 3G PS (nessuna relazione con l'EPC, qui viene menzionato solo per completezza).