Guía de Operaciones de OmniPGW

OmniPGW - Plano de Control de la Puerta de Enlace de Paquetes (PGW-C)

por Omnitouch Network Services

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Tabla de Contenidos

1. Descripción General
2. Arquitectura
3. Interfaces de Red
4. Conceptos Clave
5. Introducción
6. Configuración
7. Interfaz Web - Panel de Operaciones en Tiempo Real
8. Monitoreo y Métricas
9. Documentación Detallada
10. Recursos Adicionales

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Descripción General

OmniPGW es una implementación de alto rendimiento del Plano de Control de la Puerta de Enlace de Paquetes (PGW-C) para redes de Núcleo de Paquetes Evolucionado (EPC) LTE de 3GPP, desarrollado por Omnitouch Network Services. Gestiona las funciones del plano de control para sesiones de datos, incluyendo:

• Gestión de Sesiones - Creación, modificación y terminación de sesiones de datos de UE (Equipo de Usuario)
• Asignación de Direcciones IP - Asignación de direcciones IP a dispositivos móviles desde grupos configurados
• Control de Políticas y Cargos - Interfaz con PCRF para la aplicación de políticas y cargos
• Coordinación del Plano de Usuario - Control del PGW-U (Plano de Usuario) para el reenvío de paquetes

Lo que hace PGW-C

• Acepta solicitudes de sesión de SGW-C a través de la interfaz S5/S8 (GTP-C)
• Asigna direcciones IP a UE desde grupos de subred configurados
• Solicita decisiones de políticas a PCRF a través de la interfaz Gx (Diameter)
• Programa reglas de reenvío en PGW-U a través de la interfaz Sxb (PFCP)
• Gestiona la aplicación de QoS a través de contextos de portadora y reglas de QoS
• Rastrea información de cargos para sistemas de facturación

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Arquitectura

Descripción General de Componentes

Arquitectura de Procesos

PGW-C está construido sobre Elixir/OTP y utiliza una arquitectura de procesos supervisados:

• Supervisor de Aplicación - Supervisor de nivel superior que gestiona todos los componentes
• Corredores de Protocolo - Manejan mensajes de protocolo entrantes/salientes
• Procesos de Sesión - Un GenServer por cada conexión PDN activa
• Registros - Rastrea recursos asignados (IPs, TEIDs, SEIDs, etc.)
• Gestor de Nodo PFCP - Mantiene asociaciones PFCP con pares PGW-U

Cada componente está supervisado y se reiniciará automáticamente en caso de fallo, asegurando la fiabilidad del sistema.

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Interfaces de Red

PGW-C implementa tres interfaces principales de 3GPP:

Interfaz S5/S8 (GTP-C v2)

Propósito: Señalización del plano de control entre SGW-C y PGW-C

Protocolo: GTP-C Versión 2 sobre UDP

Mensajes Clave:

• Solicitud/Respuesta de Creación de Sesión
• Solicitud/Respuesta de Eliminación de Sesión
• Solicitud/Respuesta de Creación de Portadora
• Solicitud/Respuesta de Eliminación de Portadora

Configuración: Ver Configuración S5/S8

Interfaz Sxb (PFCP)

Propósito: Señalización del plano de control entre PGW-C y PGW-U

Protocolo: PFCP (Protocolo de Control de Reenvío de Paquetes) sobre UDP

Mensajes Clave:

• Solicitud/Respuesta de Configuración de Asociación
• Solicitud/Respuesta de Establecimiento de Sesión
• Solicitud/Respuesta de Modificación de Sesión
• Solicitud/Respuesta de Eliminación de Sesión
• Solicitud/Respuesta de Latido

Configuración: Ver Documentación de la Interfaz PFCP/Sxb

Interfaz Gx (Diameter)

Propósito: Interfaz de la Función de Reglas de Políticas y Cargos (PCRF)

Protocolo: Diameter (IETF RFC 6733)

Mensajes Clave:

• Solicitud/Respuesta de Control de Crédito Inicial (CCR-I/CCA-I)
• Solicitud/Respuesta de Control de Crédito de Terminación (CCR-T/CCA-T)

Configuración: Ver Documentación de la Interfaz Diameter Gx

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Conceptos Clave

Sesión PDN

Una Sesión PDN (Red de Datos de Paquetes) representa la conexión de datos de un UE a una red externa (como Internet). Cada sesión tiene:

• Dirección IP de UE - Asignada desde un grupo de subred configurado
• APN (Nombre de Punto de Acceso) - Identifica la red externa
• Contexto de Portadora - Contiene parámetros de QoS e información de túnel
• ID de Carga - Identificador único para facturación
• TEID (ID de Punto de Finalización de Túnel) - Identificador de túnel de la interfaz S5/S8
• SEID (ID de Punto de Finalización de Sesión) - Identificador de sesión de la interfaz Sxb

Contexto de Portadora

Una portadora representa un flujo de tráfico con características específicas de QoS:

• Portadora Predeterminada - Creada con cada sesión PDN
• Portadoras Dedicadas - Portadoras adicionales para necesidades específicas de QoS
• EBI (ID de Portadora EPS) - Identificador único para cada portadora
• Parámetros de QoS - QCI, ARP, tasas de bits (MBR, GBR)

Reglas PFCP

El PGW-C programa el PGW-U con reglas de procesamiento de paquetes:

• PDR (Regla de Detección de Paquetes) - Coincide con paquetes (uplink/downlink)
• FAR (Regla de Acción de Reenvío) - Especifica el comportamiento de reenvío
• QER (Regla de Aplicación de QoS) - Aplica límites de tasa de bits
• BAR (Regla de Acción de Almacenamiento) - Controla el almacenamiento de paquetes

Ver Documentación de la Interfaz PFCP para más detalles.

Asignación de Direcciones IP

Las direcciones IP de UE se asignan desde grupos de subred configurados:

• Selección basada en APN - Diferentes APNs pueden usar diferentes subredes
• Asignación dinámica - Selección aleatoria de IP del rango disponible
• Asignación estática - Soporte para direcciones IP solicitadas por UE
• Detección de colisiones - Asegura la asignación única de IP

Ver Asignación de IP de UE para configuración.

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Introducción

Requisitos Previos

• Elixir ~1.16
• Erlang/OTP 26+
• Conectividad de red a SGW-C, PGW-U y PCRF
• Comprensión de la arquitectura EPC LTE

Iniciando OmniPGW

1. Configurar ajustes de tiempo de ejecución en config/runtime.exs
2. Compilar la aplicación:

   mix deps.get
   mix compile

3. Iniciar la aplicación:

   mix run --no-halt

Verificando la Operación

Verifique los registros para confirmar el inicio exitoso:

[info] Iniciando OmniPGW...
[info] Iniciando Exportador de Métricas en 127.0.0.42:42069
[info] Iniciando Corredor S5/S8 en 127.0.0.10
[info] Iniciando Corredor Sxb en 127.0.0.20
[info] Iniciando Corredor Gx
[info] Iniciando Gestor de Nodo PFCP
[info] OmniPGW iniciado con éxito

Acceda a las métricas en http://127.0.0.42:42069/metrics (dirección configurada).

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Configuración

Toda la configuración de tiempo de ejecución se define en config/runtime.exs. La configuración está estructurada en varias secciones:

Descripción General de la Configuración

Referencia Rápida de Configuración

Sección	Propósito	Documentación
metrics	Exportador de métricas de Prometheus	Guía de Monitoreo
diameter	Interfaz Gx a PCRF	Configuración Diameter Gx
s5s8	Interfaz GTP-C a SGW-C	Configuración S5/S8
sxb	Interfaz PFCP a PGW-U	Configuración PFCP
ue	Pools de direcciones IP de UE	Configuración de Pool de IP
pco	Opciones de Configuración de Protocolo	Configuración PCO
CDR	Cargos fuera de línea e informes de uso	Formato CDR

Consulte la Guía Completa de Configuración para información detallada.

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Interfaz Web - Panel de Operaciones en Tiempo Real

OmniPGW incluye una Interfaz Web integrada para monitoreo y operaciones en tiempo real, proporcionando visibilidad instantánea del estado del sistema sin necesidad de herramientas de línea de comandos o consultas de métricas.

Accediendo a la Interfaz Web

http://<omnipgw-ip>:<web-port>/

Páginas Disponibles:

Página	URL	Propósito	Tasa de Actualización
Búsqueda de UE	/ue_search	Profundizar en sesiones de suscriptores específicas	Bajo demanda
Sesiones PGW	/pgw_sessions	Ver todas las sesiones PDN activas	2 segundos
Historial de Sesiones	/session_history	Registro de auditoría de eventos de sesión	5 segundos
Topología de Red	/topology	Vista visual de la topología de la red	5 segundos
Pools de IP	/ip_pools	Utilización del pool de direcciones IP de UE	2 segundos
Sesiones PFCP	/pfcp_sessions	Ver sesiones PFCP con PGW-U	2 segundos
Estado de UPF	/upf_status	Monitorear asociaciones de pares PFCP	2 segundos
Selección de UPF	/upf_selection	Ver reglas de selección de UPF y estado de P-CSCF	Estático
Pares Diameter	/diameter	Monitorear conectividad PCRF	1 segundo
Monitor de P-CSCF	/pcscf_monitor	Estado de descubrimiento DNS de P-CSCF	5 segundos
Simulador Gy	/gy_simulator	Probar cargos en línea Gy/Ro	Bajo demanda
Torres de Celular	/cell_towers	Navegar por la base de datos OpenCellID	Estático
Registros	/logs	Transmisión de registros en tiempo real	En vivo

Características Clave

Actualizaciones en Tiempo Real:

• Todas las páginas se actualizan automáticamente (sin necesidad de recarga manual)
• Transmisión de datos en vivo desde los procesos de OmniPGW
• Indicadores de estado codificados por colores (verde/rojo)

Búsqueda y Filtrado:

• Buscar sesiones por IMSI, IP, MSISDN o APN
• Filtrado instantáneo sin recarga de página

Detalles Expandibles:

• Haga clic en cualquier fila para ver detalles completos
• Inspeccionar el estado completo de la sesión
• Ver configuración y capacidades del par

Sin Autenticación Requerida (Uso Interno):

• Acceso directo desde la red de gestión
• Diseñado para uso del equipo de NOC/operaciones
• Vincular solo a la IP de gestión por seguridad

Flujos de Trabajo Operativos

Solución de Problemas de Sesiones (Profundización):

1. El usuario informa un problema de conexión
2. Abrir la página de Búsqueda de UE (/ue_search)
3. Buscar por IMSI, MSISDN o dirección IP
4. Revisar detalles completos de la sesión:
   a) Sesiones Activas - Verificar que la sesión exista con los parámetros correctos
   b) Ubicación Actual - Verificar TAC, ID de Celda, ubicación geográfica
   c) Información de Portadora - Verificar portadoras predeterminadas y dedicadas
      - QCI, MBR/GBR, Nombres de Reglas de Carga
      - Límites APN-AMBR
   d) Información de Carga - ID de sesión Gy, estado de cuota
   e) Información de Políticas - sesión Gx, reglas PCC instaladas
   f) Eventos Recientes - historial de sesión y cambios de estado
5. Si no se encuentra la sesión → Verificar la página de Diameter para conectividad PCRF
6. Si hay problemas de ubicación → Verificar datos de torres de celular en la sección de Ubicación Actual

Búsqueda Rápida de Sesiones:

1. El usuario informa un problema
2. Abrir la página de Sesiones PGW (/pgw_sessions)
3. Buscar por IMSI o número de teléfono
4. Verificar que la sesión exista con detalles básicos:
   - Dirección IP de UE asignada
   - Parámetros de QoS
   - Puntos de finalización de túnel establecidos
5. Para un análisis detallado → Haga clic en la sesión para expandir o use Búsqueda de UE

Chequeo de Salud del Sistema:

1. Abrir la página de Estado de UPF → Verificar que todos los pares PGW-U estén "Asociados"
2. Abrir la página de Diameter → Verificar que todos los pares PCRF estén "Conectados"
3. Abrir Sesiones PGW → Verificar el conteo de sesiones activas frente a la capacidad

Monitoreo de Capacidad:

• Echar un vistazo al conteo de Sesiones PGW
• Comparar con la capacidad licenciada/esperada
• Identificar momentos de uso máximo
• Monitorear la distribución entre APNs

Interfaz Web vs. Métricas

Utilice la Interfaz Web para:

• Profundizar en la solución de problemas de suscriptores (Búsqueda de UE)
• Detalles de sesiones individuales e inspección de estado
• Estado en tiempo real de pares (PFCP, Diameter)
• Comprobaciones rápidas de salud en todas las interfaces
• Solución de problemas de usuarios específicos por IMSI/MSISDN/IP
• Verificación de ubicación geográfica (integración de Torres de Celular)
• Análisis de QoS de portadoras (MBR, GBR, QCI)
• Inspección de reglas de políticas y cargos
• Historial de sesiones y registros de auditoría
• Monitoreo de capacidad de pools de IP
• Verificación de configuración y reglas

Utilice las Métricas de Prometheus para:

• Tendencias históricas
• Alertas y notificaciones
• Gráficos de planificación de capacidad
• Análisis de rendimiento
• Monitoreo a largo plazo

Mejor Práctica: Utilice ambos juntos - Interfaz Web para operaciones inmediatas, Prometheus para tendencias y alertas.

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Monitoreo y Métricas

Además de la Interfaz Web, OmniPGW expone métricas compatibles con Prometheus para monitoreo:

Métricas Disponibles

• Métricas de Sesión

  • teid_registry_count - Sesiones S5/S8 activas
  • seid_registry_count - Sesiones PFCP activas
  • session_id_registry_count - Sesiones Gx activas
  • address_registry_count - Direcciones IP de UE asignadas
  • charging_id_registry_count - IDs de carga activos

• Métricas de Mensajes

  • s5s8_inbound_messages_total - Mensajes GTP-C recibidos
  • sxb_inbound_messages_total - Mensajes PFCP recibidos
  • gx_inbound_messages_total - Mensajes Diameter recibidos
  • Distribuciones de duración del manejo de mensajes

• Métricas de Errores

  • s5s8_inbound_errors_total - Errores de protocolo S5/S8
  • sxb_inbound_errors_total - Errores de protocolo PFCP
  • gx_inbound_errors_total - Errores de Diameter

Accediendo a las Métricas

Las métricas se exponen a través de HTTP en el punto final configurado:

curl http://127.0.0.42:42069/metrics

Consulte la Guía de Monitoreo y Métricas para la configuración del panel y alertas.

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Documentación Detallada

Esta sección proporciona una visión general completa de toda la documentación de OmniPGW. Los documentos están organizados por tema y caso de uso.

Estructura de la Documentación

Documentación de OmniPGW
├── OPERATIONS.md (Esta Guía)
│
└── docs/
    ├── Configuración y Configuración
    │   ├── configuration.md          Referencia completa de runtime.exs
    │   ├── ue-ip-allocation.md       Configuración de pool de IP
    │   └── pco-configuration.md      Configuración de DNS, P-CSCF, MTU
    │
    ├── Interfaces de Red
    │   ├── pfcp-interface.md         Sxb/PFCP (comunicación PGW-U)
    │   ├── diameter-gx.md            Gx (comunicación PCRF)
    │   ├── diameter-gy.md            Gy/Ro (comunicación OCS)
    │   └── s5s8-interface.md         S5/S8 (comunicación SGW-C)
    │
    └── Operaciones
        ├── session-management.md     Ciclo de vida de la sesión PDN
        └── monitoring.md             Métricas de Prometheus y alertas

Documentación por Tema

🚀 Introducción

Documento	Descripción	Propósito
OPERATIONS.md	Guía principal de operaciones (este documento)	Visión general y inicio rápido

⚙️ Configuración

Documento	Descripción	Líneas
configuration.md	Referencia completa de runtime.exs	1,600+
ue-ip-allocation.md	Gestión y asignación de pool de IP de UE	943
pco-configuration.md	Opciones de Configuración de Protocolo (DNS, P-CSCF, MTU)	344

🔌 Interfaces de Red

Documento	Descripción	Líneas
pfcp-interface.md	Interfaz PFCP/Sxb a PGW-U	1,355
diameter-gx.md	Interfaz Diameter Gx a PCRF (Control de Políticas)	941
diameter-gy.md	Interfaz Diameter Gy/Ro a OCS (Carga en Línea)	1,100+
s5s8-interface.md	Interfaz GTP-C S5/S8 a SGW-C	456

📊 Operaciones y Monitoreo

Documento	Descripción	Líneas
session-management.md	Ciclo de vida y operaciones de la sesión PDN	435
monitoring.md	Métricas de Prometheus, paneles de Grafana, alertas	807
data-cdr-format.md	Formato de archivo CDR, configuración de URR, carga fuera de línea	847
qos-bearers.md	Gestión de QoS y portadoras, control de políticas	448
troubleshooting.md	Procedimientos de solución de problemas y problemas comunes	687

🔧 Características Avanzadas

Documento	Descripción	Líneas
pcscf-monitoring.md	Descubrimiento y monitoreo de salud de P-CSCF	894

Características de la Documentación

📈 Diagramas Mermaid

Todos los documentos incluyen gráficos de Mermaid para una comprensión visual:

• Diagramas de arquitectura
• Diagramas de secuencia (flujos de mensajes)
• Máquinas de estado
• Topología de red

💡 Ejemplos Prácticos

Cada documento incluye:

• Ejemplos de configuración del mundo real
• Configuraciones listas para copiar y pegar
• Casos de uso comunes

🔍 Solución de Problemas

Cada documento de interfaz incluye:

• Problemas comunes y soluciones
• Comandos de depuración
• Métricas para diagnóstico

🔗 Referencias Cruzadas

Los documentos están extensamente interconectados para una fácil navegación.

Rutas de Lectura

Para Operadores de Red

1. OPERATIONS.md - Visión general (este documento)
2. configuration.md - Configuración
3. monitoring.md - Monitoreo
4. session-management.md - Operaciones diarias

Para Ingenieros de Red

1. OPERATIONS.md - Visión general de la arquitectura (este documento)
2. pfcp-interface.md - Control del plano de usuario
3. diameter-gx.md - Control de políticas
4. diameter-gy.md - Carga en línea
5. s5s8-interface.md - Gestión de sesiones
6. ue-ip-allocation.md - Gestión de IP

Para Configuración y Despliegue

1. configuration.md - Referencia completa
2. ue-ip-allocation.md - Pools de IP
3. pco-configuration.md - Parámetros de red
4. monitoring.md - Configurar monitoreo

Estadísticas del Documento

• Total de Documentos: 14
• Total de Líneas: ~10,900+
• Tamaño Total: ~265 KB
• Diagramas Mermaid: 75+
• Ejemplos de Código: 150+

Conceptos Clave Cubiertos

Arquitectura

• ✅ Separación de plano de control/plano de usuario
• ✅ Arquitectura OTP/Elixir
• ✅ Supervisión de procesos
• ✅ Sesiones basadas en GenServer

Protocolos

• ✅ PFCP (Protocolo de Control de Reenvío de Paquetes)
• ✅ GTP-C v2 (Protocolo de Túneles GPRS)
• ✅ Diameter (RFC 6733)

Interfaces 3GPP

• ✅ Sxb (PGW-C ↔ PGW-U)
• ✅ Gx (PGW-C ↔ PCRF)
• ✅ Gy/Ro (PGW-C ↔ OCS)
• ✅ S5/S8 (SGW-C ↔ PGW-C)

Operaciones

• ✅ Gestión de sesiones
• ✅ Estrategias de asignación de IP
• ✅ Aplicación de QoS
• ✅ Integración de cargos
• ✅ Monitoreo y alertas

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Recursos Adicionales

Especificaciones 3GPP

Especificación	Título
TS 29.274	GTP-C v2 (interfaz S5/S8)
TS 29.244	PFCP (interfaz Sxb)
TS 29.212	Interfaz Diameter Gx (Control de Políticas)
TS 32.299	Aplicaciones de Carga Diameter (Gy/Ro)
TS 32.251	Cargos en dominio de Paquetes Conmutados
TS 23.401	Arquitectura EPC

Documentación Relacionada

• Archivo de configuración: config/runtime.exs

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