Documentación de la Interfaz Sxa

Comunicación PFCP con SGW-U

OmniSGW de Omnitouch Network Services

Tabla de Contenidos

Descripción General
Detalles del Protocolo
Configuración
Asociación PFCP
Gestión de Sesiones
Reglas PFCP
Informes de Uso
Operaciones de Red
Solución de Problemas

Descripción General

La interfaz Sxa conecta OmniSGW al SGW-U (Serving Gateway User Plane) utilizando el protocolo PFCP (Packet Forwarding Control Protocol). Esta interfaz controla el reenvío de paquetes del plano de usuario, la aplicación de QoS y la elaboración de informes de uso.

Características Clave

PFCP v1.0 - Control de reenvío de paquetes conforme a estándares
Seguimiento de Sesiones Basado en SEID - Identificadores de Punto de Final de Sesión para asociación
Reglas de Detección de Paquetes - Coincidencia flexible de paquetes para uplink/downlink
Reglas de Acción de Reenvío - Control del enrutamiento y encapsulación de paquetes
Aplicación de QoS - Limitación de bitrate por portadora y priorización
Medición de Uso - Seguimiento de volumen para facturación y análisis
Control de Buffering - Buffering automático durante eventos de movilidad

Detalles del Protocolo

Versión PFCP 1.0

Protocolo: PFCP v1.0 (3GPP TS 29.244)
Transporte: UDP
Puerto: 8805 (estándar)
Tipo de Interfaz: Plano de Control
Modelo de Asociación: CP y UP forman una asociación persistente

SEID (Identificador de Punto de Final de Sesión)

Cada sesión tiene SEIDs únicos para seguimiento:

CP SEID - Asignado por SGW-C, utilizado en mensajes de uplink a SGW-U
UP SEID - Asignado por SGW-U, utilizado en mensajes de downlink a SGW-C

Enrutamiento de Mensajes:
  SGW-C → SGW-U: Usa el UP SEID de SGW-U
  SGW-U → SGW-C: Usa el CP SEID de SGW-C

Resumen de Tipos de Mensajes

Configuración

Configuración Básica

# config/runtime.exs
config :sgw_c,
  sxa: %{
    # Dirección IP local para la interfaz Sxa
    local_ip_address: "10.0.0.20",

    # Opcional: Sobrescribir puerto por defecto
    local_port: 8805,

    # Pares SGW-U a los que conectarse
    peers: [
      %{
        ip_address: "10.0.0.30",
        node_id: "sgw-u-1.example.com"
      },
      %{
        ip_address: "10.0.0.31",
        node_id: "sgw-u-2.example.com"
      }
    ],

    # Intervalo de latido de asociación (segundos)
    heartbeat_interval_s: 20,

    # Tiempo de espera para el establecimiento de sesión (milisegundos)
    session_timeout_ms: 5000,

    # Máximo de reintentos para operaciones de sesión
    max_retries: 3
  }

Requisitos de Red

Reglas de Firewall:

# Permitir PFCP desde la red SGW-U
iptables -A INPUT -p udp --dport 8805 -s <sgwu_network>/24 -j ACCEPT

# Permitir PFCP saliente a SGW-U
iptables -A OUTPUT -p udp --dport 8805 -d <sgwu_network>/24 -j ACCEPT

Enrutamiento:

# Asegurar ruta a la red SGW-U
ip route add <sgwu_network>/24 via <gateway_ip> dev eth0

Pruebas de Red:

# Probar conectividad PFCP
# Verificar registros para el mensaje "Configuración de Asociación Completa"

# Monitorear sesiones PFCP activas
curl http://127.0.0.40:42068/metrics | grep seid_registry_count

Asociación PFCP

Ciclo de Vida de la Asociación

Antes de que se puedan establecer sesiones, SGW-C y SGW-U deben formar una asociación PFCP.

Máquina de Estados de Asociación

[Desconectado]
    ↓ (Solicitud de Configuración)
[Asociando]
    ↓ (Respuesta de Configuración OK)
[Asociado]
    ↓ (Sesiones Creadas)
[Sesiones Activas]
    ↓ (Fallo de Latido)
[Re-asociando]
    ↓ (Configuración OK o Tiempo de Espera)
[Asociado o Desconectado]

Manejo de Recuperación

Si se pierde y recupera una asociación PFCP:

Detección de Recuperación:
- El tiempo de espera del latido activa la recuperación
- Se envía una nueva Configuración de Asociación
- Se verifica la Marca de Tiempo de Recuperación
Recuperación de Sesiones:
- Las sesiones pueden o no ser recuperables
- Consultar a SGW-U por sesiones existentes
- Reestablecer sesiones perdidas si es necesario
Reenvío de Datos:
- Buffering del plano de usuario en SGW-U durante la recuperación
- Los PDRs permanecen activos hasta que se eliminen explícitamente
- Minimizar la pérdida de paquetes durante el failover

Gestión de Sesiones

Establecimiento de Sesión

Disparador: Solicitud de Crear Sesión desde MME (recibida en S11)

Elementos de Información Enviados:

Elemento	Descripción
CP SEID	Asignado por SGW-C para esta sesión
PDRs	Reglas de Detección de Paquetes (ver abajo)
FARs	Reglas de Acción de Reenvío
QERs	Reglas de Aplicación de QoS
BAR	Regla de Acción de Buffering para movilidad
Crear PDR	Identificadores de reglas para respuesta

Estado de la Sesión:

[Sin Sesión]
    ↓ (Solicitud de Establecimiento)
[Estableciendo]
    ↓ (Respuesta de Establecimiento)
[Sesión Activa]

Modificación de Sesión

Disparador: Solicitud de Modificación de Portadora desde MME (cambio de QoS, traspaso)

Modificaciones Comunes:

Modificación	Elementos Actualizados	Razón
Cambio de QoS	QERs	Mejora/reducción de portadora
Traspaso	PDRs, FARs	Cambio de eNodeB, selección de SGW-U
Añadir Portadora	Nuevo PDR, FAR, QER	Activación de portadora dedicada
Eliminar Portadora	Eliminar PDR, FAR, QER	Desactivación de portadora

Eliminación de Sesión

Disparador: Solicitud de Eliminación de Sesión desde MME (desvinculación)

Estado de la Sesión:

[Sesión Activa]
    ↓ (Solicitud de Eliminación)
[Eliminando]
    ↓ (Respuesta de Eliminación)
[Sesión Terminada]

Reglas PFCP

PDR (Regla de Detección de Paquetes)

Coincide paquetes entrantes para identificar flujos de tráfico.

Criterios de Detección de Paquetes:

Criterio	Descripción	Ejemplo
Interfaz de Origen	Desde dónde llega el paquete	Acceso (S1-U), Núcleo (S5/S8)
Dirección IP de Origen	Dirección IP del UE (para Acceso)	10.45.0.50
Dirección IP de Destino	IP de red externa (para Núcleo)	8.8.8.8
Tipo de Protocolo	Número de protocolo IP	TCP (6), UDP (17)
Puerto de Origen	Coincidencia de puerto	1024-65535
Puerto de Destino	Coincidencia de puerto	80 (HTTP), 443 (HTTPS)
TEID	Identificador de túnel GTP-U	Para paquetes de downlink

Estructura de PDR:

Estructura de PDR:
├── ID de PDR (único dentro de la sesión)
├── Precedencia (prioridad para reglas superpuestas)
├── Criterios de Detección de Paquetes
│   ├── Interfaz de Origen
│   ���── Instancia de Red (APN)
│   └── Dirección IP del UE / Dirección IP de Destino
├── ID de FAR (qué regla de reenvío aplicar)
├── ID de QER (qué regla de QoS aplicar)
└── Disparador de Informe de Uso

Caso de Uso Ejemplo - Portadora por Defecto:

Detecta: Todos los paquetes de/hacia la IP del UE
Acción: Reenviar a través de PDN (dirección PGW-U)
QoS: Aplicado por portadora

Caso de Uso Ejemplo - Portadora Dedicada:

Detecta: Paquetes que coinciden con flujo específico (rango de puertos, protocolo)
Acción: Reenviar por camino dedicado
QoS: Tarifas premium (GBR)

FAR (Regla de Acción de Reenvío)

Especifica cómo manejar los paquetes coincidentes.

Acciones de Reenvío:

Acción	Descripción	Caso de Uso
Reenviar	Enviar paquete a la red de destino	Reenvío normal
Buffer	Almacenar paquete temporalmente	Durante movilidad/paging
Descartar	Eliminar paquete	Aplicación de políticas, firewall
Duplicar	Enviar paquete a múltiples destinos	Intercepción legal

Opciones de Encapsulación:

GTP-U - Agregar encabezado de túnel GTP-U (S1-U, S5/S8)
Ethernet - Agregar encabezado Ethernet (para interconexión directa)
IPv4 - Reenvío IPv4 simple (para salida a internet)
IPv6 - Reenvío IPv6 simple

Ejemplo - UE a Internet:

Coincidencia de PDR: Interfaz de Origen = Acceso, IP del UE = 10.45.0.50
Acción de FAR:
  - Reenviar = Sí
  - Encapsulación de Encabezado Externo = Ninguna (internet directa)
  - Parámetros de Reenvío = Puerta de enlace a internet

QER (Regla de Aplicación de QoS)

Aplica límites de bitrate por portadora.

Parámetros de QoS:

Parámetro	Tipo	Descripción
QCI	Entero	Identificador de Clase de QoS (1-9)
MBR (Bitrate Máximo)	Bitrate	Tasa máxima permitida
GBR (Bitrate Garantizado)	Bitrate	Tasa mínima garantizada
ARP	Entero	Prioridad de Asignación y Retención (1-15)

Clases de QoS (QCI):

QCI	Tipo de Servicio	Ejemplos de Bitrate
1	Voz (GBR)	MBR: 64 kbps
2	Llamada de Video (GBR)	MBR: 256 kbps
3	Juegos en Tiempo Real (GBR)	MBR: 50 kbps
4	No-GBR	GBR: 128 kbps, MBR: 256 kbps
5	Señalización IMS	GBR: 100 kbps, MBR: 256 kbps
6	Streaming de Video	MBR: 10 Mbps
7	Voz con Video (GBR)	GBR: 64 kbps, MBR: 384 kbps
8	Navegación Web	MBR: 5 Mbps
9	Correo Electrónico	MBR: 3 Mbps

Ejemplo - Portadora por Defecto (QCI 9):

QCI: 9 (Mejor Esfuerzo)
MBR: 100 Mbps (dependiente del sitio)
GBR: Ninguno (no-GBR)
ARP: 15 (prioridad más baja)

Ejemplo - Portadora Dedicada de Voz (QCI 1):

QCI: 1 (Voz)
MBR: 128 kbps (uplink + downlink)
GBR: 64 kbps (garantizado)
ARP: 1 (prioridad más alta)

BAR (Regla de Acción de Buffering)

Controla el buffering de paquetes durante eventos de movilidad.

Escenarios de Buffering:

Buffering de Traspaso:
- UE se transfiere entre eNodeBs
- Paquetes almacenados mientras se mueve
- Liberados cuando se completa el traspaso
Buffering de Paging:
- UE en estado inactivo (portadoras suspendidas)
- Llega datos de downlink
- Almacenados hasta que el UE se reactive
Reubicación de SGW:
- Durante el traspaso inter-MME con cambio de SGW
- SGW antiguo almacena y reenvía al nuevo SGW
- Se mantiene la entrega ordenada

Configuración de BAR:

Configuración de BAR:
├── Tiempo de Espera de Buffer: Cuánto tiempo mantener los paquetes
├── Umbral de Conteo de Paquetes: Máx. paquetes almacenados
└── Disparador de Informe de Datos de Downlink
    └── Enviar notificación al CP cuando lleguen datos

Informes de Uso

Mensajes de Informe de Uso

SGW-U envía informes de uso a SGW-C para facturación y análisis.

Disparadores de Informe de Uso

Los informes se envían cuando:

Disparador	Condición
Período de Tiempo	Informe periódico cada N segundos
Umbral de Volumen	Después de N octetos reenviados
Umbral de Duración	Después de N segundos de reenvío
Fin de Sesión	Cuando se elimina la sesión
Modificación	Cuando se actualizan las reglas
Informe Inmediato	Solicitado en el mensaje de modificación

Campos del Informe de Uso

Informe de Uso:
├── Disparador de Informe de Uso: Qué causó este informe
├── UR-SEQN: Número de secuencia para ordenación
├── Información de Uso por Portadora:
│   ├── EBI: Identificador de portadora
│   ├── Medición de Volumen
│   │   ├── UL: Octetos de uplink
│   │   ├── DL: Octetos de downlink
│   │   ├── Total: Total de octetos
│   │   └── Paquetes: Total de paquetes
│   ├── Medición de Duración: Segundos activos
│   └── Hora del Primer/Último Paquete: Timestamps
└── Consulta UR: Solicitar informe inmediato

Flujo de Generación de CDR

Operaciones de Red

Monitoreo de Asociación PFCP

Monitorear asociaciones PFCP activas:

# Verificar estado de asociación
curl -s http://127.0.0.40:42068/metrics | grep pfcp_association

# Salida esperada:
# pfcp_association_status{peer_ip="10.0.0.30"} 1  (asociado)
# pfcp_association_status{peer_ip="10.0.0.31"} 1  (asociado)

# Interfaz Web → Página de Estado de SGW-U
# Muestra todos los pares con estado "Asociado" e información de recuperación

Métricas de Sesión

Monitorear sesiones PFCP activas:

# Contar sesiones activas
curl -s http://127.0.0.40:42068/metrics | grep seid_registry_count

# Monitorear distribución por SGW-U
curl -s http://127.0.0.40:42068/metrics | grep seid_by_peer

# Tasa de uso (octetos/segundo)
curl -s http://127.0.0.40:42068/metrics | grep usage_octets_rate

Monitoreo del Flujo de Mensajes

Rastrear la actividad de mensajes PFCP:

# Monitorear todos los mensajes PFCP
watch -n 1 'curl -s http://127.0.0.40:42068/metrics | grep sxa_inbound'

# Salida de ejemplo:
# sxa_inbound_messages_total{message_type="session_establishment_response"} 5432
# sxa_inbound_messages_total{message_type="session_modification_response"} 12100
# sxa_inbound_messages_total{message_type="session_report_request"} 67000

Verificación de Instalación de Reglas

Verificar si las reglas están correctamente instaladas en SGW-U:

# Monitorear éxitos/fallos en el establecimiento de sesiones
curl -s http://127.0.0.40:42068/metrics | grep sxa_session_establishment

# Verificar problemas de instalación de PDR
curl -s http://127.0.0.40:42068/metrics | grep pdr_installation

# Buscar tiempos de espera
curl -s http://127.0.0.40:42068/metrics | grep sxa_timeout_total

Solución de Problemas

Fallos de Asociación

Problema: "Configuración de Asociación Fallida"

Diagnóstico:

Verificar conectividad de red: ping <sgwu_ip>
Verificar puerto: netstat -an | grep 8805
Verificar registros para detalles de error

Causas Comunes y Soluciones:

Causa	Síntoma	Solución
Red inalcanzable	Tiempo de espera en configuración	Verificar enrutamiento a SGW-U
Puerto bloqueado	Conexión rechazada	Verificar reglas de firewall
SGW-U apagado	Sin respuesta	Reiniciar proceso SGW-U
Desajuste de ID de Nodo	Configuración rechazada	Verificar configuración

Fallos en el Establecimiento de Sesión

Problema: "Establecimiento de Sesión Fallido"

Diagnóstico:

# Verificar métricas
curl -s http://127.0.0.40:42068/metrics | grep seid_registry_count

# Verificar registros para error específico
tail -f /var/log/sgw_c/sgw_c.log | grep "Establecimiento de Sesión"

Causas Comunes:

Causa	Mensaje de Error	Solución
SGW-U sin recursos	"Recursos insuficientes"	Verificar capacidad de SGW-U
PDR inválido	"IE obligatoria faltante"	Verificar definiciones de reglas
Conflicto de SEID	"SEID ya existe"	Verificar duplicación de sesión
Tiempo de espera	"Tiempo de espera para establecimiento de sesión"	Aumentar tiempo de espera o verificar SGW-U

Problemas de Informe de Uso

Problema: "Informes de Uso Faltantes"

Diagnóstico:

# Verificar conteo de informes
curl -s http://127.0.0.40:42068/metrics | grep session_report_request_total

# Monitorear generación de CDR
tail -f /var/log/sgw_c/cdrs/<timestamp>

Soluciones:

Verificar que el latido de SGW-U esté activo
Verificar configuración del disparador de Informe de Sesión
Asegurarse de que los permisos del directorio CDR sean correctos
Monitorear para desbordamiento de buffer en SGW-U

Problemas de Rendimiento

Problema: Alta latencia de mensajes PFCP

Métricas a Verificar:

# Duración del procesamiento de mensajes
curl -s http://127.0.0.40:42068/metrics | grep sxa_inbound_duration_seconds

# Carga por par
curl -s http://127.0.0.40:42068/metrics | grep seid_by_peer

# Profundidad de la cola
curl -s http://127.0.0.40:42068/metrics | grep pfcp_queue_depth

Pasos de Optimización:

Balancear carga entre múltiples pares SGW-U
Aumentar tiempo de espera de latido si la red es propensa a pérdidas
Monitorear y reducir la complejidad de las reglas
Escalar horizontalmente con instancias adicionales de SGW-C

Para referencia completa de métricas, configuración de panel y configuración de alertas, consulte la Guía de Monitoreo y M��tricas.

Mejores Prácticas

Configuración

Intervalo de Latido: Establecer entre 20-30 segundos para detección confiable
Tiempo de Espera de Sesión: 5-10 segundos basado en RTT de red
Máximo de Reintentos: 2-3 para balance entre confiabilidad y latencia
Selección de Pares: Distribuir carga entre todos los pares SGW-U

Operaciones

Redundancia de Pares: Configurar múltiples instancias de SGW-U para failover
Recarga Suave: Soporte para actualizaciones de software en servicio
Drenaje de Sesiones: Migrar sesiones antes del mantenimiento
Monitoreo: Rastrear frecuencia de recuperación de asociación

Solución de Problemas

Mantener Registros: Conservar trazas de mensajes PFCP para depuración
Correlación: Vincular mensajes S11 a operaciones de sesión PFCP
Métricas de Línea Base: Establecer línea base de rendimiento normal
Probar Escenarios de Fallo: Practicar procedimientos de failover de SGW-U

Tabla de Contenidos​

Descripción General​

Características Clave​

Detalles del Protocolo​

Versión PFCP 1.0​

SEID (Identificador de Punto de Final de Sesión)​

Resumen de Tipos de Mensajes​

Configuración​

Configuración Básica​

Requisitos de Red​

Asociación PFCP​

Ciclo de Vida de la Asociación​

Máquina de Estados de Asociación​

Manejo de Recuperación​

Gestión de Sesiones​

Establecimiento de Sesión​

Modificación de Sesión​

Eliminación de Sesión​

Reglas PFCP​

PDR (Regla de Detección de Paquetes)​

FAR (Regla de Acción de Reenvío)​

QER (Regla de Aplicación de QoS)​

BAR (Regla de Acción de Buffering)​

Informes de Uso​

Mensajes de Informe de Uso​

Disparadores de Informe de Uso​

Campos del Informe de Uso​

Flujo de Generación de CDR​

Operaciones de Red​

Monitoreo de Asociación PFCP​

Métricas de Sesión​

Monitoreo del Flujo de Mensajes​

Verificación de Instalación de Reglas​

Solución de Problemas​

Fallos de Asociación​

Fallos en el Establecimiento de Sesión​

Problemas de Informe de Uso​

Problemas de Rendimiento​

Mejores Prácticas​

Configuración​

Operaciones​

Solución de Problemas​

Tabla de Contenidos

Descripción General

Características Clave

Detalles del Protocolo

Versión PFCP 1.0

SEID (Identificador de Punto de Final de Sesión)

Resumen de Tipos de Mensajes

Configuración

Configuración Básica

Requisitos de Red

Asociación PFCP

Ciclo de Vida de la Asociación

Máquina de Estados de Asociación

Manejo de Recuperación

Gestión de Sesiones

Establecimiento de Sesión

Modificación de Sesión

Eliminación de Sesión

Reglas PFCP

PDR (Regla de Detección de Paquetes)

FAR (Regla de Acción de Reenvío)

QER (Regla de Aplicación de QoS)

BAR (Regla de Acción de Buffering)

Informes de Uso

Mensajes de Informe de Uso

Disparadores de Informe de Uso

Campos del Informe de Uso

Flujo de Generación de CDR

Operaciones de Red

Monitoreo de Asociación PFCP

Métricas de Sesión

Monitoreo del Flujo de Mensajes

Verificación de Instalación de Reglas

Solución de Problemas

Fallos de Asociación

Fallos en el Establecimiento de Sesión

Problemas de Informe de Uso

Problemas de Rendimiento

Mejores Prácticas

Configuración

Operaciones

Solución de Problemas