GPRS Tunnelling Protocol

Sơ lược về giao thức GTP

GTP là một nhóm giao thức truyền thông dựa trên nền công nghệ IP. GTP được sử dụng để truyền tải gói tin GPRS trong mạng GSM và UMTS.
GTP có thể được phân tách thành các giao thức riêng biệt: GTP-C, GTP-U và các giao thức GTP cơ bản. Trong đó, GTP-C được sử dụng để báo hiệu giữa GGSN (cổng hỗ trợ GPRS) và SGSN (nút dịch vụ GPRS) trong mạng lõi GPRS. GTP-C cho phép SGSN thiết lập một phiên làm việc cho người sử dụng dịch vụ. GTP-C cũng cho phép tắt phiên làm việc, điều chỉnh các tham số chật lượng dịch vụ hoặc cập nhật một phiên làm việc cho một thuê bao đến từ một nút dịch vụ GPRS khác.
GTP-U được sử dụng cho việc truyền tải dữ liệu (của người sử dụng) trong mạng lõi GPRS cũng như giữa mạng truy cập vô tuyến (RAN) và mạng lõi. Dữ liệu cần truyền được đóng gói (packaged) theo một trong các định dạng: IPv4, IPv6 hoặc PPP.
Giao thức cơ bản của GTP: Sử dụng cấu trúc bản tin tương tự GTP-C và GTP-U, nhưng có chức năng độc lập. Nó có thể truyền dữ liệu thanh toán (nạp tiền) từ CDF (Charging Data Function)của mạng GSM hoặc UMTS tới CGF (Charging Gateway Function). Trong đa số trường hợp, chức năng này đồng nghĩa với việc: Từ nhiều phần tử mạng, ví dụ như các GGSN, dữ liệu thanh toán được tập trung về một máy tính trung tâm, giúp cho việc điều hành của trung tâm tính cước trở nên thuận tiện hơn.
Các phiên bant GTP khác nhau được thự thi bởi RNCs, SGSNs, GGSNs và CGFs trong mạng 3GPP. GTP hoàn toàn trong suốt đối với người sử dụng thuê bao di động sử dụng GPRS khi thiết bị này kết nối tới SGSN.
GTP có thể hoạt động trên cả hai giao thức TCP và UDP (xem thêm mô hình TCP/IP). GTP phiên bản một (GTPv1) chỉ hoạt động trên nền giao thức UDP.

Những đặc tính chung

Tất cả các phiên bản của GTP đều có chung cấu trúc bản tin. Đó là phần header và cơ chế kết nối

GTP-C

Giao thức GTP-C là phần điều khiển của GTP tiêu chuẩn. Khi một thuê bao yêu cầu PDP context (tình huống PDP), SGSN sẽ gửi yêu cầu tạo PDP context, dưới dạng bản tin GTP-C, tới GGSN, liệt kê chi tiết các yêu cầu của thuê bao. GGSN sẽ gửi lại bản tin GTP-C phản hồi, bao gồm thông tin chi tiết về PDP context đã thực sự được kích hoạt hoặc thông báo quá trình đáp ứng yêu cầu đã thất bại, kèm theo đó là nguyên nhân thất bại. GTP-C sử dụng cổng dịch vụ 2123 của chuẩn bản tin UDP.

GTP-U

GTP-U, dựa trên nền công nghệ IP một cách tương đối, là một giao thức "đường hầm", cho phép thiết lập nhiều "đường hầm" giữa các điểm đầu cuối. Khi sử dụng trong mạng UMTS, mỗi thuê bao sẽ được cấp một hoặc nhiều "đường hầm", mỗi tình huống PDP được kích hoạt sẽ có một "đường hầm" tương ứng. "Đường hầm" có thể được tạo một cách riêng biệt cho các kết nối cụ thể với các yêu cầu chất lượng dịch vụ khác nhau.
Các "đường hầm" riêng biệt được xác định bởi tham số TEID (Tunnel Endpoint Identifier - tham số xác định điểm cuối "đường hầm") trong bản tin GTP-U, TEID được nhận một số ngẫu nhiên thông qua quá trình cấp phát động. Nếu quá trình này được mã hóa một cách tin cậy, nó sẽ cung cấp một phương thức bảo mật giúp ngăn chặn một số loại hình tấn công trái phép. Ngoài ra, theo yêu cầu của chuẩn 3GPP cho tất cả lưu lượng truy cập GTP, bao gồm cả dữ liệu người dùng, cần được truyền tải trong mạng riêng an toàn, không kết nối trực tiếp với mạng internet.
GTP-U làm việc trên nền giao thức UDP thông qua cổng dịch vụ 2152.

GTP cơ bản

GTP cơ bản là giao thức được sử dụng trong mạng GSM và UMTS dựa trên nền công nghệ IP, nó sử dụng cấu trúc bản tin tương tự GTP-C và GTP-U, nhưng về cơ bản là khác biệt với hai giao thức kể trên. GTP cơ bản truyền dữ liệu thông qua cổng đã được đăng ký 3386 của giao thức UDP/TCP.

Sử dụng trên giao diện IuPS

Chỉ giao thức GTP-U được sử dụng cho giao diện IuPS (giao diện tương tác giữa mạng lõi GPRS với mạng truy cập di động (Radio Access Network - RAN). Trong trường hợp này, RANAP được sử dụng như một giao thức kiểm soát và thiết lập "đường hầm" GTP-U giữa SGSN và RNC (Radio Network Controller - Bộ điều khiển mạng di động).

Việc chuẩn hóa GTP

GTP ban đầu được chuẩn hóa bởi ETIS (tiêu chuẩn GSM 09.06). Với việc xây dựng chuẩn cho UMTS, việc xây dựng tiêu chuẩn cho GTP được chuyển sang 3GPP, chuẩn TS 29.060. GTP cơ bản sử dụng định dạng bản tin tương tự các giao thức GTP khác, nhưng được sử dụng một cách chuyên biệt hơn với tiêu chuẩn dành riêng 32.259, tiêu chuẩn định dạng cho dữ liệu giao dịch mà nó truyền tải.
Những phiên bản sau này của tiêu chuẩn TS 29.060 không chấp nhận tương tác giữa GTPv1 và GTPv0, điều này có nghĩa là GSN sẽ không hỗ trợ cho các phiên bản cao hơn.
Chuẩn GTPv2 (dành cho việc phát triển dịch vụ gói tin) bắt đầu được xây dựng vào đầu năm 2008 và chính thức công bố vào tháng 12 năm 2008. GTPv2 được xây dựng nhằm hỗ trợ GPTv1 trong vấn đề "Phiên bản cao hơn không được hỗ trợ bởi GSN". Tuy nhiên, GTPv2 hoàn toàn không hỗ trợ cho GTPv0 trong vấn đề này.