Guía de Operaciones de OmniUPF

Tabla de Contenidos

Descripción General
Comprendiendo la Arquitectura del Plano de Usuario 5G
Componentes del UPF
Protocolo PFCP e Integración con SMF
Operaciones Comunes
Resolución de Problemas
Documentación Adicional
Glosario

Descripción General

OmniUPF (Función de Plano de Usuario basada en eBPF) es una Función de Plano de Usuario 5G/LTE de alto rendimiento que proporciona reenvío de paquetes de grado de operador, aplicación de QoS y gestión de tráfico para redes móviles. Construido sobre la tecnología eBPF de Linux (Filtro de Paquetes de Berkeley extendido) y mejorado con capacidades de gestión integrales, OmniUPF ofrece la infraestructura central de procesamiento de paquetes requerida para redes 5G SA, 5G NSA y LTE.

¿Qué es una Función de Plano de Usuario?

La Función de Plano de Usuario (UPF) es el elemento de red estandarizado por 3GPP responsable del procesamiento y reenvío de paquetes en redes 5G y LTE. Proporciona:

Reenvío de paquetes de alta velocidad entre dispositivos móviles y redes de datos
Aplicación de Calidad de Servicio (QoS) para diferentes tipos de tráfico
Detección y enrutamiento de tráfico basado en filtros y reglas de paquetes
Informe de uso para facturación y análisis
Almacenamiento en búfer de paquetes para escenarios de gestión de movilidad y sesiones
Soporte para intercepción legal para cumplimiento regulatorio

OmniUPF implementa la funcionalidad completa de UPF definida en 3GPP TS 23.501 (5G) y TS 23.401 (LTE), proporcionando una solución de plano de usuario completa y lista para producción utilizando la tecnología eBPF del núcleo de Linux para un rendimiento máximo.

Capacidades Clave de OmniUPF

Procesamiento de Paquetes:

Procesamiento de paquetes de plano de usuario completamente conforme a 3GPP
Ruta de datos basada en eBPF para un rendimiento a nivel de núcleo
Encapsulación y desencapsulación de GTP-U (Protocolo de Túnel GPRS)
Soporte para IPv4 e IPv6 tanto para redes de acceso como de datos
XDP (Ruta de Datos eXpress) para procesamiento de latencia ultra baja
Procesamiento de paquetes multihilo

QoS y Gestión de Tráfico:

Reglas de Aplicación de QoS (QER) para gestión de ancho de banda
Reglas de Detección de Paquetes (PDR) para clasificación de tráfico
Reglas de Acción de Reenvío (FAR) para decisiones de enrutamiento
Filtrado de Flujo de Datos de Servicio (SDF) para enrutamiento específico de aplicaciones
Reglas de Informe de Uso (URR) para seguimiento de volumen y facturación

Control y Gestión:

Interfaz PFCP (Protocolo de Control de Reenvío de Paquetes) a SMF/PGW-C
API RESTful para monitoreo y diagnóstico
Estadísticas y métricas en tiempo real
Monitoreo de capacidad de mapas eBPF
Panel de control basado en web

Características de Rendimiento:

Procesamiento de paquetes sin copia a través de eBPF
Reenvío de paquetes a nivel de núcleo (sin sobrecarga de espacio de usuario)
Escalabilidad multinúcleo
Capaz de descarga para aceleración de hardware
Optimizado para implementaciones nativas en la nube

Para un uso detallado del panel de control, consulte Operaciones de UI Web.

Comprendiendo la Arquitectura del Plano de Usuario

OmniUPF es una solución unificada de plano de usuario que proporciona reenvío de paquetes de grado de operador para redes 5G Standalone (SA), 5G NSA y 4G LTE/EPC. OmniUPF es un solo producto que puede funcionar simultáneamente como:

UPF (Función de Plano de Usuario) - plano de usuario 5G/NSA (controlado por OmniSMF a través de N4/PFCP)
PGW-U (Puerta de Enlace de PDN de Plano de Usuario) - puerta de enlace EPC 4G a redes externas (controlado por OmniPGW-C a través de Sxc/PFCP)
SGW-U (Puerta de Enlace de Servicio de Plano de Usuario) - puerta de enlace de servicio EPC 4G (controlado por OmniSGW-C a través de Sxb/PFCP)

OmniUPF puede operar en cualquier combinación de estos modos:

Solo UPF: Implementación pura de 5G
PGW-U + SGW-U: Puerta de enlace 4G combinada (implementación típica de EPC)
UPF + PGW-U + SGW-U: Soporte simultáneo para 4G y 5G (escenario de migración)

Todos los modos utilizan el mismo motor de procesamiento de paquetes basado en eBPF y el protocolo PFCP, proporcionando un alto rendimiento consistente ya sea operando como UPF, PGW-U, SGW-U, o los tres simultáneamente.

Arquitectura de Red 5G (Modo SA)

La solución OmniUPF se sitúa en el plano de datos de las redes 5G, proporcionando la capa de reenvío de paquetes de alta velocidad que conecta dispositivos móviles a redes y servicios de datos.

Arquitectura de Red 4G LTE/EPC

OmniUPF también soporta implementaciones 4G LTE y EPC (Núcleo de Paquetes Evolucionado), funcionando como OmniPGW-U o OmniSGW-U dependiendo de la arquitectura de la red.

Modo Combinado PGW-U/SGW-U (Implementación Típica de 4G)

En este modo, OmniUPF actúa como SGW-U y PGW-U, controlado por funciones de plano de control separadas.

Modo Separado SGW-U y PGW-U (Roaming/Múltiples Sitios)

En implementaciones de roaming o múltiples sitios, se pueden desplegar dos instancias separadas de OmniUPF: una como SGW-U y otra como PGW-U.

Cómo Funcionan las Funciones de Plano de Usuario en la Red

La función de plano de usuario (OmniUPF, OmniPGW-U o OmniSGW-U) opera como el plano de reenvío controlado por el respectivo plano de control:

Establecimiento de Sesión
- 5G: OmniSMF establece la asociación PFCP a través de la interfaz N4 con OmniUPF
- 4G: OmniPGW-C o OmniSGW-C establece la asociación PFCP a través de Sxb/Sxc con OmniPGW-U/OmniSGW-U
- El plano de control crea sesiones PFCP para cada sesión PDU de UE (5G) o contexto PDP (4G)
- El plano de usuario recibe reglas PDR, FAR, QER y URR a través de PFCP
- Los mapas eBPF se llenan con reglas de reenvío
Procesamiento de Paquetes de Enlace Ascendente (UE → Red de Datos)
- 5G: Los paquetes llegan a través de la interfaz N3 desde gNB con encapsulación GTP-U
- 4G: Los paquetes llegan a través de la interfaz S1-U (SGW-U) o S5/S8 (PGW-U) desde eNodeB con encapsulación GTP-U
- El plano de usuario compara los paquetes con los PDR de enlace ascendente basándose en TEID
- El programa eBPF aplica QER (limitación de tasa, marcado)
- FAR determina la acción de reenvío (reenviar, descartar, almacenar en búfer, duplicar)
- Se elimina el túnel GTP-U, los paquetes se reenvían a la interfaz N6 (5G) o SGi (4G)
- URR rastrea el conteo de paquetes y bytes para la facturación
Procesamiento de Paquetes de Enlace Descendente (Red de Datos → UE)
- 5G: Los paquetes llegan a través de la interfaz N6 como IP nativa
- 4G: Los paquetes llegan a través de la interfaz SGi como IP nativa
- El plano de usuario compara los paquetes con los PDR de enlace descendente basándose en la dirección IP de UE
- Los filtros SDF pueden clasificar aún más el tráfico por puerto, protocolo o aplicación
- FAR determina el túnel GTP-U y los parámetros de reenvío
- Se agrega la encapsulación GTP-U con el TEID apropiado
- 5G: Los paquetes se reenvían a la interfaz N3 hacia gNB
- 4G: Los paquetes se reenvían a S1-U (SGW-U) o S5/S8 (PGW-U) hacia eNodeB
Movilidad y Transferencia
- 5G: OmniSMF actualiza las reglas PDR/FAR durante escenarios de transferencia
- 4G: OmniSGW-C/OmniPGW-C actualiza las reglas durante la transferencia inter-eNodeB o TAU (Actualización de Área de Seguimiento)
- El plano de usuario puede almacenar paquetes en búfer durante el cambio de ruta
- Transición sin problemas entre estaciones base sin pérdida de paquetes

Integración con el Plano de Control (4G y 5G)

OmniUPF se integra con funciones de plano de control 5G y 4G a través de interfaces estándar de 3GPP:

Interfaces 5G

Interfaz	De → A	Propósito	Especificación 3GPP
N4	OmniSMF ↔ OmniUPF	Establecimiento, modificación, eliminación de sesión PFCP	TS 29.244
N3	gNB → OmniUPF	Tráfico de plano de usuario desde RAN (GTP-U)	TS 29.281
N6	OmniUPF → Red de Datos	Tráfico de plano de usuario hacia DN (IP nativa)	TS 23.501
N9	OmniUPF ↔ OmniUPF	Comunicación entre UPF para roaming/borde	TS 23.501

Interfaces 4G/EPC

Interfaz	De → A	Propósito	Especificación 3GPP
Sxb	OmniSGW-C ↔ OmniUPF (modo SGW-U)	Control de sesión PFCP para puerta de enlace de servicio	TS 29.244
Sxc	OmniPGW-C ↔ OmniUPF (modo PGW-U)	Control de sesión PFCP para puerta de enlace PDN	TS 29.244
S1-U	eNodeB → OmniUPF (modo SGW-U)	Tráfico de plano de usuario desde RAN (GTP-U)	TS 29.281
S5/S8	OmniUPF (SGW-U) ↔ OmniUPF (PGW-U)	Plano de usuario entre puertas de enlace (GTP-U)	TS 29.281
SGi	OmniUPF (modo PGW-U) → PDN	Tráfico de plano de usuario hacia la red de datos (IP nativa)	TS 23.401

Nota: Todas las interfaces PFCP (N4, Sxb, Sxc) utilizan el mismo protocolo PFCP definido en TS 29.244. Los nombres de las interfaces difieren, pero el protocolo y los formatos de mensaje son idénticos.

Componentes del UPF

Ruta de Datos eBPF

La ruta de datos eBPF es el motor central de procesamiento de paquetes que se ejecuta en el núcleo de Linux para un rendimiento máximo.

Funciones Principales:

Procesamiento de GTP-U: Encapsulación y desencapsulación de túneles GTP-U
Clasificación de Paquetes: Comparar paquetes con reglas PDR utilizando TEID, IP de UE o filtros SDF
Aplicación de QoS: Aplicar limitación de tasa y marcado de paquetes según las reglas QER
Decisiones de Reenvío: Ejecutar acciones FAR (reenviar, descartar, almacenar en búfer, duplicar, notificar)
Seguimiento de Uso: Incrementar contadores URR para facturación basada en volumen

Mapas eBPF: La ruta de datos utiliza mapas eBPF (tablas hash en la memoria del núcleo) para el almacenamiento de reglas:

Nombre del Mapa	Propósito	Clave	Valor
`uplink_pdr_map`	PDR de enlace ascendente	TEID (32 bits)	Información PDR (ID de FAR, ID de QER, IDs de URR)
`downlink_pdr_map`	PDR de enlace descendente (IPv4)	Dirección IP de UE	Información PDR
`downlink_pdr_map_ip6`	PDR de enlace descendente (IPv6)	Dirección IPv6 de UE	Información PDR
`far_map`	Reglas de reenvío	ID de FAR	Parámetros de reenvío (acción, información de túnel)
`qer_map`	Reglas de QoS	ID de QER	Parámetros de QoS (MBR, GBR, marcado)
`urr_map`	Seguimiento de uso	ID de URR	Contadores de volumen (enlace ascendente, enlace descendente, total)
`sdf_filter_map`	Filtros SDF	ID de PDR	Filtros de aplicación (puertos, protocolos)

Características de Rendimiento:

Sin copia: Paquetes procesados completamente en espacio de núcleo
Soporte XDP: Adjuntar a nivel de controlador de red para latencia sub-microsegundo
Multinúcleo: Escala a través de núcleos de CPU con soporte de mapa por CPU
Capacidad: Millones de PDRs/FARs en mapas eBPF (limitado por la memoria del núcleo)

Para el monitoreo de capacidad, consulte Gestión de Capacidad.

Manejador de Interfaz PFCP

La interfaz PFCP implementa 3GPP TS 29.244 para la comunicación con SMF o PGW-C.

Funciones Principales:

Gestión de Asociación: Latido PFCP y configuración/liberación de asociación
Ciclo de Vida de Sesión: Crear, modificar y eliminar sesiones PFCP
Instalación de Reglas: Traducir IEs de PFCP en entradas de mapa eBPF
Informe de Eventos: Notificar a SMF sobre umbrales de uso, errores o eventos de sesión

Soporte de Mensajes PFCP:

Tipo de Mensaje	Dirección	Propósito
Configuración de Asociación	SMF → UPF	Establecer asociación de control PFCP
Liberación de Asociación	SMF → UPF	Destruir asociación PFCP
Latido	Bidireccional	Mantener viva la asociación
Establecimiento de Sesión	SMF → UPF	Crear nueva sesión PDU con PDR/FAR/QER/URR
Modificación de Sesión	SMF → UPF	Actualizar reglas para movilidad, cambios de QoS
Eliminación de Sesión	SMF → UPF	Eliminar sesión y todas las reglas asociadas
Informe de Sesión	UPF → SMF	Informar uso, errores o eventos

Elementos de Información (IE) Soportados:

Crear PDR, FAR, QER, URR
Actualizar PDR, FAR, QER, URR
Eliminar PDR, FAR, QER, URR
Información de Detección de Paquetes (IP de UE, F-TEID, filtro SDF)
Parámetros de Reenvío (instancia de red, creación de encabezado externo)
Parámetros de QoS (MBR, GBR, QFI)
Disparadores de Informe de Uso (umbral de volumen, umbral de tiempo)

Servidor API REST

La API REST proporciona acceso programático al estado y operaciones del UPF.

Funciones Principales:

Monitoreo de Sesiones: Consultar sesiones PFCP activas y asociaciones
Inspección de Reglas: Ver configuraciones de PDR, FAR, QER, URR
Estadísticas: Recuperar contadores de paquetes, estadísticas de rutas, estadísticas de XDP
Gestión de Búfer: Ver y controlar búferes de paquetes
Información de Mapas: Monitorear uso y capacidad de mapas eBPF

Puntos Finales de API: (34 puntos finales en total)

Categoría	Puntos Finales	Descripción
Salud	`/health`	Verificación de salud y estado
Configuración	`/config`	Configuración del UPF
Sesiones	`/pfcp_sessions`, `/pfcp_associations`	Datos de sesión/asociación PFCP
PDRs	`/uplink_pdr_map`, `/downlink_pdr_map`, `/downlink_pdr_map_ip6`, `/uplink_pdr_map_ip6`	Reglas de detección de paquetes
FARs	`/far_map`	Reglas de acción de reenvío
QERs	`/qer_map`	Reglas de aplicación de QoS
URRs	`/urr_map`	Reglas de informe de uso
Búferes	`/buffer`	Estado y control del búfer de paquetes
Estadísticas	`/packet_stats`, `/route_stats`, `/xdp_stats`, `/n3n6_stats`	Métricas de rendimiento
Capacidad	`/map_info`	Capacidad y uso de mapas eBPF
Plano de Datos	`/dataplane_config`	Direcciones de interfaz N3/N9

Para detalles y uso de la API, consulte Guía de Monitoreo.

Panel de Control Web

El Panel de Control Web proporciona un tablero en tiempo real para el monitoreo y gestión del UPF.

Características:

Vista de Sesiones: Navegar por sesiones PFCP activas con IP de UE, TEID y conteos de reglas
Gestión de Reglas: Ver y gestionar PDRs, FARs, QERs y URRs en todas las sesiones
Monitoreo de Búferes: Rastrear paquetes almacenados en búfer y controlar el almacenamiento en búfer por FAR
Tablero de Estadísticas: Estadísticas en tiempo real de paquetes, rutas, XDP y estadísticas de interfaces N3/N6
Monitoreo de Capacidad: Uso de mapas eBPF con indicadores de capacidad codificados por colores
Vista de Configuración: Mostrar configuración del UPF y direcciones del plano de datos
Visor de Registros: Transmisión de registros en vivo para resolución de problemas

Para operaciones detalladas de la UI, consulte Guía de Operaciones de UI Web.

Protocolo PFCP e Integración con SMF

Asociación PFCP

Antes de que se puedan crear sesiones, el SMF debe establecer una asociación PFCP con el UPF.

Ciclo de Vida de Asociación:

Puntos Clave:

Cada SMF establece una asociación con el UPF
UPF rastrea la asociación por ID de Nodo (FQDN o dirección IP)
Los mensajes de latido mantienen viva la asociación
Todas las sesiones bajo una asociación se eliminan si se libera la asociación

Para ver asociaciones, consulte Vista de Sesiones.

Detección de Reinicio de SMF y Limpieza de Sesiones Huérfanas

OmniUPF detecta automáticamente cuando un SMF se reinicia y limpia sesiones huérfanas según las especificaciones de 3GPP TS 29.244.

Cómo Funciona:

Cuando un SMF establece una asociación PFCP, proporciona un Timestamp de Recuperación que indica cuándo se inició. OmniUPF almacena este timestamp para cada asociación. Si el SMF se reinicia:

El SMF pierde todo el estado de sesión en memoria
El SMF restablece la asociación PFCP con el UPF
El SMF envía un nuevo Timestamp de Recuperación (diferente al anterior)
UPF detecta el cambio de timestamp = ¡SMF reiniciado!
UPF elimina automáticamente todas las sesiones huérfanas de la antigua instancia de SMF
El SMF crea nuevas sesiones para suscriptores activos

Flujo de Detección de Reinicio:

Ejemplo de Registro:

Cuando un SMF se reinicia, verás:

WARN: La asociación con NodeID: smf-1 y dirección: 192.168.1.10 ya existe
WARN: El Timestamp de Recuperación del SMF cambió (antiguo: 2025-01-15T10:00:00Z, nuevo: 2025-01-15T10:30:15Z) - SMF reiniciado, eliminando 245 sesiones huérfanas
INFO: Eliminando sesión huérfana 2 (LocalSEID) debido a reinicio de SMF
INFO: Eliminando sesión huérfana 3 (LocalSEID) debido a reinicio de SMF
...
INFO: Eliminando sesión huérfana 246 (LocalSEID) debido a reinicio de SMF

Notas Importantes:

Aislamiento: Solo se eliminan las sesiones del SMF reiniciado. Otras asociaciones de SMF y sus sesiones no se ven afectadas.
Comparación de Tiempos: Si el Tiempo de Recuperación es idéntico, las sesiones son retenidas (SMF reconectado sin reiniciar).
Cumplimiento de 3GPP: Este comportamiento está mandado por la sección 5.22.2 de 3GPP TS 29.244:

"Si el Tiempo de Recuperación de la función CP ha cambiado desde la última Configuración de Asociación, la función UP considerará que la función CP ha reiniciado y deberá eliminar todas las sesiones PFCP asociadas con esa función CP."

Para solucionar problemas de sesiones huérfanas, consulte la Guía de Solución de Problemas.

Manejo de Indicación de Error GTP-U

OmniUPF maneja mensajes de Indicación de Error GTP-U de pares descendentes (PGW-U, SGW-U, eNodeB, gNodeB) según las especificaciones de 3GPP TS 29.281.

¿Qué son las Indicaciones de Error?:

Cuando OmniUPF reenvía un paquete GTP-U a un par remoto (por ejemplo, PGW-U en una implementación SGW-U), el par puede enviar de vuelta una Indicación de Error si no reconoce el TEID (Identificador de Punto de Final de Túnel). Esto indica:

El par remoto ha reiniciado y perdió el estado del túnel
El túnel nunca se creó en el lado remoto (desajuste de configuración)
El túnel ya fue eliminado en el lado remoto

Cómo Funciona:

UPF reenvía paquete → Envía paquete GTP-U con TEID X al par remoto (puerto 2152)
El par remoto no reconoce TEID X → Busca TEID en su tabla de túneles, no encontrado
El par remoto envía Indicación de Error → Mensaje GTP-U tipo 26 con IE que contiene TEID erróneo
UPF recibe Indicación de Error → Analiza el mensaje para extraer TEID X
UPF encuentra sesiones afectadas → Busca todas las sesiones para FARs que reenvían a TEID X
UPF elimina sesiones → Elimina sesiones de los mapas eBPF y del estado PFCP
UPF actualiza métricas → Incrementa contadores de Prometheus para monitoreo

Flujo de Indicación de Error:

Formato del Paquete (Sección 7.3.1 de 3GPP TS 29.281):

Indicación de Error GTP-U:
┌─────────────────────────────────────────┐
│ Encabezado GTP-U (12 bytes)            │
├─────────────────────────────────────────┤
│ Versión, PT, Banderas      │ 0x32        │
│ Tipo de Mensaje            │ 26 (0x1A)   │
│ Longitud                   │ 9 bytes     │
│ TEID                       │ 0 (siempre) │
│ Número de Secuencia        │ varía       │
│ Número N-PDU               │ 0           │
│ Siguiente Encabezado de Extensión │ 0     │
├─────────────────────────────────────────┤
│ IE: Datos TEID I (5 bytes)             │
├─────────────────────────────────────────┤
│ Tipo                      │ 16 (0x10)   │
│ TEID erróneo             │ 4 bytes     │
└─────────────────────────────────────────┘

Cuándo Esto Importa:

Escenario 1: Reinicio de PGW-U en Arquitectura GTP S5/S8

SGW-U (OmniUPF) reenvía tráfico S5/S8 a PGW-U
PGW-U reinicia y pierde todo el estado del túnel S5/S8
SGW-U continúa reenviando a TEIDs antiguos
PGW-U envía Indicaciones de Error
SGW-U deja de usar automáticamente túneles muertos

Escenario 2: Reinicio de UPF Par en Arquitectura N9

UPF-1 (OmniUPF) reenvía tráfico N9 a UPF-2
UPF-2 reinicia
UPF-1 recibe Indicaciones de Error
UPF-1 limpia sesiones

Ejemplo de Registro:

Al recibir una Indicación de Error:

WARN: Recibida Indicación de Error GTP-U de 192.168.50.10:2152 para TEID 0x12345678 - el par remoto no reconoce este TEID
WARN: Sesión encontrada LocalSEID=42 con FAR GlobalId=1 reenviando a TEID erróneo 0x12345678 desde el par 192.168.50.10
INFO: Eliminando sesión LocalSEID=42 debido a Indicación de Error GTP-U para TEID 0x12345678 de 192.168.50.10
WARN: Eliminadas 1 sesión(es) debido a Indicación de Error GTP-U para TEID 0x12345678 del par 192.168.50.10

Métricas de Prometheus:

Monitoree la actividad de Indicación de Error con granularidad por par y por nodo:

# Total de Indicaciones de Error recibidas de pares
upf_buffer_listener_error_indications_received_total{node_id="pgw-u-1",peer_address="192.168.50.10"}

# Sesiones eliminadas debido a Indicaciones de Error
upf_buffer_listener_error_indication_sessions_deleted_total{node_id="pgw-u-1",peer_address="192.168.50.10"}

# Indicaciones de Error enviadas (para TEIDs entrantes desconocidos)
upf_buffer_listener_error_indications_sent_total{node_id="enodeb-1",peer_address="10.60.0.1"}

Etiquetas de Métricas:

node_id: ID de Nodo PFCP de la asociación (o "desconocido" si no existe asociación)
peer_address: Dirección IP del par remoto

Estas métricas ayudan a identificar pares problemáticos y rastrear patrones de Indicación de Error por nodo de plano de control.

Notas Importantes:

Limpieza Automática: No se necesita intervención del operador - las sesiones se eliminan automáticamente
Coincidencia de TEID: Solo se eliminan las sesiones con FARs que reenvían al TEID erróneo exacto
Aislamiento por Par: Las Indicaciones de Error de un par solo afectan las sesiones que reenvían a ese par
Múltiples Sesiones: Si múltiples sesiones reenvían al mismo TEID muerto, todas son eliminadas
Complementario al Tiempo de Recuperación:
- Detección de Tiempo de Recuperación = proactivo (detecta reinicio durante la configuración de asociación)
- Manejo de Indicación de Error = reactivo (detecta túneles muertos cuando fluyen datos)
Manejo de Paquetes Malformados: Las Indicaciones de Error inválidas se registran e ignoran (no se eliminan sesiones)

Para solucionar problemas de Indicaciones de Error, consulte la Guía de Solución de Problemas.

Creación de Sesión PFCP

Cuando un UE establece una sesión PDU (5G) o contexto PDP (LTE), el SMF crea una sesión PFCP en el UPF.

Flujo de Establecimiento de Sesión:

Contenidos Típicos de la Sesión:

PDR de Uplink: Coincidir en TEID N3, reenviar a través de FAR a N6
PDR de Downlink: Coincidir en dirección IP del UE, reenviar a través de FAR a N3 con encapsulación GTP-U
FAR: Parámetros de reenvío (creación de encabezado externo, instancia de red)
QER: Límites de QoS (MBR, GBR) y marcado de paquetes (QFI)
URR: Reporte de volumen para facturación (opcional)

Modificación de Sesión PFCP

El SMF puede modificar sesiones para eventos de movilidad (cambio de mano), cambios de QoS o actualizaciones de servicio.

Escenarios Comunes de Modificación:

Cambio de Mano (basado en N2)
- Actualizar FAR de uplink con nuevo punto final de túnel gNB (F-TEID)
- Opcionalmente almacenar paquetes durante el cambio de ruta
- Vaciar el búfer a la nueva ruta cuando esté listo
Cambio de QoS
- Actualizar QER con nuevos valores MBR/GBR
- Puede agregar/eliminar filtros SDF en PDR para QoS específico de la aplicación
Actualización de Servicio
- Agregar nuevos PDRs para flujos de tráfico adicionales
- Modificar FARs para cambios de enrutamiento

Flujo de Modificación de Sesión:

Para la gestión de reglas, consulte la Guía de Gestión de Reglas.

Eliminación de Sesión PFCP

Cuando se libera una sesión PDU, el SMF elimina la sesión PFCP en el UPF.

Flujo de Eliminación de Sesión:

Limpieza Realizada:

Todos los PDRs eliminados (uplink y downlink)
Todos los FARs, QERs, URRs eliminados
Búferes de paquetes vaciados
Informe de uso final enviado al SMF para facturación

Operaciones Comunes

OmniUPF proporciona capacidades operativas integrales a través de su panel de control basado en web y API REST. Esta sección cubre tareas operativas comunes y su significado.

Monitoreo de Sesiones

Entendiendo las Sesiones PFCP:

Las sesiones PFCP representan sesiones PDU activas de UE (5G) o contextos PDP (LTE). Cada sesión contiene:

SEIDs locales y remotos (Identificadores de Punto de Final de Sesión)
PDRs para clasificación de paquetes
FARs para decisiones de reenvío
QERs para aplicación de QoS (opcional)
URRs para seguimiento de uso (opcional)

Operaciones Clave de Sesión:

Ver todas las sesiones con direcciones IP de UE, TEIDs y conteos de reglas
Filtrar sesiones por dirección IP o TEID
Inspeccionar detalles de la sesión incluyendo configuraciones completas de PDR/FAR/QER/URR
Monitorear conteos de sesiones por asociación PFCP

Para procedimientos detallados de sesión, consulte Vista de Sesiones.

Gestión de Reglas

Reglas de Detección de Paquetes (PDR):

Las PDR determinan qué paquetes coinciden con flujos de tráfico específicos. Los operadores pueden:

Ver PDRs de uplink indexados por TEID de la interfaz N3
Ver PDRs de downlink indexados por dirección IP del UE (IPv4 e IPv6)
Inspeccionar filtros SDF para clasificación específica de la aplicación
Monitorear conteos de PDR y uso de capacidad

Reglas de Acción de Reenvío (FAR):

Las FAR definen qué hacer con los paquetes coincidentes. Los operadores pueden:

Ver acciones de FAR (REENVIAR, DESCARTAR, ALMACENAR, DUPLICAR, NOTIFICAR)
Inspeccionar parámetros de reenvío (creación de encabezado externo, destino)
Monitorear estado de almacenamiento por FAR
Alternar almacenamiento para FARs específicos durante la solución de problemas

Reglas de Aplicación de QoS (QER):

Las QER aplican límites de ancho de banda y marcado de paquetes. Los operadores pueden:

Ver parámetros de QoS (MBR, GBR, presupuesto de retraso de paquetes)
Monitorear QERs activos por sesión
Inspeccionar marcas QFI para flujos de QoS 5G

Reglas de Reporte de Uso (URR):

Las URRs rastrean volúmenes de datos para facturación. Los operadores pueden:

Ver contadores de volumen (uplink, downlink, bytes totales)
Monitorear umbrales de uso y desencadenadores de reporte
Inspeccionar URRs activos en todas las sesiones

Para operaciones de reglas, consulte la Guía de Gestión de Reglas.

Almacenamiento de Paquetes

Por Qué el Almacenamiento es Crítico para UPF

El almacenamiento de paquetes es una de las funciones más importantes de un UPF porque previene la pérdida de paquetes durante eventos de movilidad y reconfiguraciones de sesión. Sin almacenamiento, los usuarios móviles experimentarían conexiones caídas, descargas interrumpidas y comunicaciones en tiempo real fallidas cada vez que se mueven entre torres de celular o cuando cambian las condiciones de la red.

El Problema: Pérdida de Paquetes Durante la Movilidad

En redes móviles, los usuarios están en constante movimiento. Cuando un dispositivo se mueve de una torre de celular a otra (cambio de mano), o cuando la red necesita reconfigurar la ruta de datos, hay una ventana crítica donde los paquetes están en vuelo pero la nueva ruta aún no está lista:

Sin almacenamiento: Los paquetes que llegan durante esta ventana crítica serían descartados, causando:

Conexiones TCP que se detienen o se reinician (navegación web, descargas interrumpidas)
Llamadas de video que se congelan o se caen (Zoom, Teams, llamadas de WhatsApp fallan)
Sesiones de juego que se desconectan (juegos en línea, aplicaciones en tiempo real fallan)
Llamadas VoIP que tienen interrupciones o se caen por completo (llamadas telefónicas interrumpidas)
Descargas que fallan y necesitan reiniciarse

Con almacenamiento: OmniUPF retiene temporalmente los paquetes hasta que se establece la nueva ruta, luego los reenvía sin problemas. El usuario experimenta cero interrupciones.

Cuándo Ocurre el Almacenamiento

OmniUPF almacena paquetes en estos escenarios críticos:

1. Cambio de Mano Basado en N2 (5G) / Cambio de Mano Basado en X2 (4G)

Cuando un UE se mueve entre torres de celular:

Línea de Tiempo:

T+0ms: Ruta antigua aún activa
T+10ms: SMF le dice a UPF que almacene (ruta antigua cerrándose, nueva ruta no lista)
T+10-50ms: Ventana crítica de almacenamiento - los paquetes llegan pero no se pueden reenviar
T+50ms: Nueva ruta lista, SMF le dice a UPF que reenvíe
T+50ms+: UPF vacía los paquetes almacenados a la nueva ruta, luego reenvía nuevos paquetes normalmente

Sin almacenamiento: ~40ms de paquetes (potencialmente miles) serían perdidos. Con almacenamiento: Cero pérdida de paquetes, cambio de mano sin problemas.

2. Modificación de Sesión (Cambio de QoS, Actualización de Ruta)

Cuando la red necesita cambiar los parámetros de la sesión:

Actualización/disminución de QoS: El usuario se mueve de cobertura 4G a 5G (modo NSA)
Cambio de política: El usuario empresarial entra en el campus corporativo (cambios en la dirección del tráfico)
Optimización de red: La red central redirige el tráfico a un UPF más cercano (actualización de ULCL)

Durante la modificación, el plano de control puede necesitar actualizar múltiples reglas de manera atómica. El almacenamiento asegura que los paquetes no se reenvíen con conjuntos de reglas parciales/inconsistentes.

3. Notificación de Datos de Downlink (Recuperación de Modo Inactivo)

Cuando un UE está en modo inactivo (pantalla apagada, ahorro de batería) y llegan datos de downlink:

Sin almacenamiento: El paquete inicial que activó la notificación sería perdido, requiriendo que el remitente lo retransmita (agrega latencia). Con almacenamiento: El paquete que despertó al UE se entrega inmediatamente cuando el UE se reconecta.

4. Cambio de Mano Inter-RAT (4G ↔ 5G)

Cuando un UE se mueve entre cobertura 4G y 5G:

Cambios de arquitectura (eNodeB ↔ gNB)
Cambios en los puntos finales de túnel (asignación diferente de TEID)
El almacenamiento asegura una transición suave entre tipos de RAT

Cómo Funciona el Almacenamiento en OmniUPF

Mecanismo Técnico:

OmniUPF utiliza una arquitectura de almacenamiento en dos etapas:

Etapa eBPF (Kernel): Detecta paquetes que requieren almacenamiento basándose en las banderas de acción de FAR
Etapa de Espacio de Usuario: Almacena y gestiona paquetes almacenados en memoria

Proceso de Almacenamiento:

Detalles Clave:

Puerto de Almacenamiento: Puerto UDP 22152 (paquetes enviados desde eBPF al espacio de usuario)
Encapsulación: Paquetes envueltos en GTP-U con ID de FAR como TEID
Almacenamiento: Búferes en memoria por FAR con metadatos (marca de tiempo, dirección, tamaño del paquete)
Límites:
- Límite por FAR: 10,000 paquetes (por defecto)
- Límite global: 100,000 paquetes en todos los FARs
- TTL: 30 segundos (por defecto) - paquetes más antiguos que TTL son descartados
Limpieza: Proceso en segundo plano elimina paquetes expirados cada 60 segundos

Ciclo de Vida del Búfer:

Almacenamiento Habilitado: SMF establece acción de FAR BUFF=1 (bit 2) a través de Modificación de Sesión PFCP
Paquetes Almacenados: eBPF detecta la bandera BUFF, encapsula paquetes, envía al puerto 22152
Almacenamiento en Espacio de Usuario: El gestor de búfer almacena paquetes con ID de FAR, marca de tiempo, dirección
Almacenamiento Deshabilitado: SMF establece acción de FAR FORW=1, BUFF=0 con nuevos parámetros de reenvío
Vaciar Búfer: El espacio de usuario reproduce paquetes almacenados utilizando nuevas reglas de FAR (nuevo punto final de túnel)
Reanudar Normalidad: Nuevos paquetes reenviados inmediatamente a través de la nueva ruta

Por Qué Esto Importa para la Experiencia del Usuario

Impacto en el Mundo Real:

Escenario	Sin Almacenamiento	Con Almacenamiento
Llamada de Video Durante el Cambio de Mano	La llamada se congela durante 1-2 segundos, puede caerse	Sin interrupciones, sin problemas
Descarga de Archivo en el Límite de la Celda	La descarga falla, debe reiniciarse	La descarga continúa sin interrupciones
Juego en Línea Mientras se Mueve	La conexión se cae, se expulsa del juego	Juego suave, sin desconexiones
Llamada VoIP en el Auto	La llamada se cae en cada cambio de mano	Cristalina, sin caídas
Video en Streaming en el Tren	El video se almacena en búfer, la calidad disminuye	Reproducción fluida
Hotspot Móvil para Laptop	La sesión SSH se cae, la llamada de video falla	Todas las conexiones mantenidas

Beneficios para el Operador de Red:

Tasa de Caída de Llamadas Reducida (CDR): KPI crítico para la calidad de la red
Mayor Satisfacción del Cliente: Los usuarios no notan las transferencias
Menores Costos de Soporte: Menos quejas sobre conexiones caídas
Ventaja Competitiva: Marketing de "mejor red para cobertura"

Operaciones de Gestión de Buffers

Los operadores pueden monitorear y controlar el almacenamiento en búfer a través de la interfaz web y la API:

Monitoreo:

Ver paquetes en búfer por ID de FAR (conteo, bytes, antigüedad)
Rastrear uso de búfer contra límites (por FAR, global)
Alertar sobre desbordamiento de búfer o duración excesiva de almacenamiento
Identificar búferes atascados (paquetes en búfer > umbral TTL)

Operaciones de Control:

Vaciar búferes: Activar manualmente la reproducción del búfer (solución de problemas)
Limpiar búferes: Descartar paquetes en búfer (limpiar búferes atascados)
Ajustar TTL: Cambiar el tiempo de expiración de paquetes
Modificar límites: Aumentar la capacidad del búfer por FAR o global

Solución de Problemas:

Búfer no se vacía: Verificar si el SMF envió una actualización de FAR para deshabilitar el almacenamiento en búfer
Desbordamiento de búfer: Aumentar límites o investigar por qué la duración del almacenamiento es excesiva
Paquetes antiguos en el búfer: El TTL puede ser demasiado alto, o la actualización de FAR se retrasó
Almacenamiento excesivo: Puede indicar problemas de movilidad o problemas con el SMF

Para operaciones detalladas de búfer, consulte la Guía de Gestión de Buffers.

Configuración de Buffers

Configure el comportamiento del almacenamiento en búfer en /etc/omniupf/runtime.exs:

# Configuraciones de búfer
buffer_port = 22152                # Puerto UDP para paquetes en búfer (predeterminado)

Recomendaciones:

Redes de alta movilidad (autopistas, trenes): Aumentar buffer_max_packets a 20,000+
Áreas urbanas densas (transferencias frecuentes): Disminuir buffer_packet_ttl a 15s
Aplicaciones de baja latencia: Establecer buffer_packet_ttl a 10s para prevenir datos obsoletos
Redes IoT: Disminuir límites (los dispositivos IoT generan menos tráfico durante la transferencia)

Para opciones de configuración completas, consulte la Guía de Configuración.

Estadísticas y Monitoreo

Estadísticas de Paquetes:

Métricas de procesamiento de paquetes en tiempo real que incluyen:

Paquetes RX: Total recibido de todas las interfaces
Paquetes TX: Total transmitido a todas las interfaces
Paquetes descartados: Paquetes descartados debido a errores o políticas
Paquetes GTP-U: Conteos de paquetes en túneles

Estadísticas de Rutas:

Métricas de reenvío por ruta:

Acercamientos de ruta: Paquetes coincidentes con cada ruta
Conteos de reenvío: Éxito/fallo por destino
Contadores de errores: TEIDs inválidos, IPs de UE desconocidas

Estadísticas de XDP:

Métricas de rendimiento de eXpress Data Path:

XDP procesados: Paquetes manejados en la capa XDP
XDP pasados: Paquetes enviados a la pila de red
XDP descartados: Paquetes descartados en la capa XDP
XDP abortados: Errores de procesamiento

Estadísticas de Interfaz N3/N6:

Contadores de tráfico por interfaz:

N3 RX/TX: Tráfico hacia/desde RAN (gNB/eNodeB)
N6 RX/TX: Tráfico hacia/desde la red de datos
Conteos totales de paquetes: Estadísticas agregadas de la interfaz

Para detalles de monitoreo, consulte la Guía de Monitoreo.

Gestión de Capacidad

Monitoreo de Capacidad del Mapa eBPF:

El rendimiento del UPF depende de la capacidad del mapa eBPF. Los operadores pueden:

Monitorear el uso del mapa con indicadores de porcentaje en tiempo real
Ver límites de capacidad para cada mapa eBPF
Alertas codificadas por colores:
- Verde (<50%): Normal
- Amarillo (50-70%): Precaución
- Ámbar (70-90%): Advertencia
- Rojo (>90%): Crítico

Mapas Críticos a Monitorear:

uplink_pdr_map: Clasificación de tráfico de enlace ascendente
downlink_pdr_map: Clasificación de tráfico IPv4 de enlace descendente
far_map: Reglas de reenvío
qer_map: Reglas de QoS
urr_map: Seguimiento de uso

Planificación de Capacidad:

Cada PDR consume una entrada de mapa (tamaño de clave + tamaño de valor)
La capacidad del mapa se configura al inicio del UPF (límite de memoria del kernel)
Exceder la capacidad causa fallos en el establecimiento de sesiones

Para monitoreo de capacidad, consulte Gestión de Capacidad.

Gestión de Configuración

Configuración del UPF:

Ver y verificar parámetros operativos del UPF:

Interfaz N3: Dirección IP para conectividad RAN (GTP-U)
Interfaz N6: Dirección IP para conectividad de red de datos
Interfaz N9: Dirección IP para comunicación entre UPFs (opcional)
Interfaz PFCP: Dirección IP para conectividad SMF
Puerto API: Puerto de escucha de la API REST
Punto de Métricas: Puerto de métricas de Prometheus

Configuración del Dataplane:

Parámetros activos de la ruta de datos eBPF:

Dirección N3 activa: Vinculación de la interfaz N3 en tiempo de ejecución
Dirección N9 activa: Vinculación de la interfaz N9 en tiempo de ejecución (si está habilitada)

Para ver la configuración, consulte Vista de Configuración.

Solución de Problemas

Esta sección cubre problemas operativos comunes y sus estrategias de resolución.

Fallos en el Establecimiento de Sesiones

Síntomas: Las sesiones PFCP no se crean, el UE no puede establecer conectividad de datos

Causas Raíz Comunes:

Asociación PFCP No Establecida
- Verifique que el SMF pueda alcanzar la interfaz PFCP del UPF (puerto 8805)
- Verifique el estado de la asociación PFCP en la vista de Sesiones
- Verifique que la configuración del ID de Nodo coincida entre el SMF y el UPF
Capacidad del Mapa eBPF Agotada
- Verifique la vista de Capacidad para el uso del mapa rojo (>90%)
- Aumente los tamaños de los mapas eBPF en la configuración del UPF
- Elimine sesiones obsoletas si el mapa está lleno
Configuración Inválida de PDR/FAR
- Verifique que la dirección IP del UE sea única y válida
- Verifique que la asignación de TEID no tenga conflictos
- Asegúrese de que el FAR haga referencia a instancias de red válidas
Problemas de Configuración de Interfaz
- Verifique que la IP de la interfaz N3 sea accesible desde el gNB
- Verifique las tablas de enrutamiento para la conectividad N6 a la red de datos
- Confirme que el tráfico GTP-U no esté bloqueado por el firewall

Para una solución de problemas detallada, consulte la Guía de Solución de Problemas.

Pérdida de Paquetes o Problemas de Reenvío

Síntomas: El UE tiene conectividad pero experimenta pérdida de paquetes o no hay flujo de tráfico

Causas Raíz Comunes:

Configuración Incorrecta de PDR
- Verifique que el TEID del PDR de enlace ascendente coincida con el TEID asignado por el gNB
- Verifique que la IP del PDR de enlace descendente del UE coincida con la IP asignada
- Inspeccione los filtros SDF por reglas excesivamente restrictivas
Problemas de Acción FAR
- Verifique que la acción FAR sea REENVIAR (no DESCARTAR o ALMACENAR)
- Verifique los parámetros de creación de encabezados externos para GTP-U
- Asegúrese de que el punto final de destino sea correcto
Límites de QoS Excedidos
- Verifique la configuración de MBR (Tasa de Bits Máxima) de QER
- Verifique la asignación de GBR (Tasa de Bits Garantizada)
- Monitoree la pérdida de paquetes debido a limitación de tasa
Problemas de MTU de Interfaz
- Verifique que el overhead de GTP-U (40-50 bytes) no cause fragmentación
- Verifique la configuración de MTU de las interfaces N3/N6
- Monitoree los mensajes ICMP que indican necesidad de fragmentación

Problemas Relacionados con el Buffer

Síntomas: Paquetes almacenados en búfer indefinidamente, desbordamiento de búfer

Causas Raíz Comunes:

Almacenamiento en Búfer No Deshabilitado Después de la Transferencia
- Verifique la bandera de almacenamiento en búfer de FAR (bit 2)
- Verifique que el SMF envió la Modificación de Sesión para deshabilitar el almacenamiento en búfer
- Desactive manualmente el almacenamiento en búfer a través del panel de control si está atascado
Expiración del TTL del Búfer
- Verifique la antigüedad del paquete en la vista de búfer
- Verifique la configuración del TTL del búfer (el predeterminado puede ser demasiado largo)
- Limpie los búferes expirados manualmente
Capacidad del Búfer Agotada
- Monitoree el uso total del búfer y los límites por FAR
- Verifique si hay reglas mal configuradas que causen almacenamiento excesivo
- Ajuste los límites de búfer max_per_far y max_total

Para la solución de problemas de búfer, consulte Operaciones de Búfer.

Anomalías en las Estadísticas

Síntomas: Contadores de paquetes inesperados, estadísticas faltantes

Causas Raíz Comunes:

Desbordamiento de Contador
- Los mapas eBPF utilizan contadores de 64 bits (no deberían desbordarse)
- Verifique eventos de reinicio de contadores en los registros
- Verifique que el informe de URR esté funcionando
Estadísticas de Ruta No Actualizadas
- Verifique que el programa eBPF esté adjunto a las interfaces
- Verifique que la versión del kernel soporte las características eBPF requeridas
- Revise las estadísticas de XDP para errores de procesamiento
Desajuste de Estadísticas de Interfaz
- Compare las estadísticas N3/N6 con los contadores de interfaz del kernel
- Verifique si hay tráfico que elude eBPF (por ejemplo, enrutamiento local)
- Verifique que todo el tráfico fluya a través de los ganchos de XDP

Degradación del Rendimiento

Síntomas: Alta latencia, bajo rendimiento, saturación de CPU

Diagnóstico:

Monitorear Estadísticas de XDP: Verifique si hay descartes o abortos de XDP
Verificar Tiempo de Acceso al Mapa eBPF: Las búsquedas hash deben ser sub-microsegundo
Revisar Utilización de CPU: eBPF debe distribuirse entre núcleos
Analizar Interfaz de Red: Verifique que el NIC soporte la descarga de XDP

Consideraciones de Escalabilidad:

Rendimiento de XDP: 10M+ paquetes por segundo por núcleo
Capacidad de PDR: Millones de PDRs limitados solo por la memoria del kernel
Conteo de Sesiones: Miles de sesiones concurrentes por instancia de UPF
Rendimiento: Rendimiento de múltiples gigabits con la descarga adecuada del NIC

Para la optimización del rendimiento, consulte la Guía de Arquitectura.

Documentación Adicional

Guías de Operaciones Específicas por Componente

Para operaciones detalladas y solución de problemas para cada componente del UPF:

Guía de Configuración

Referencia completa de configuración que incluye:

Parámetros de configuración (YAML, variables de entorno, CLI)
Modos de operación (UPF/PGW-U/SGW-U)
Descripción general de modos de adjunto de XDP
Compatibilidad con hipervisores (Proxmox, VMware, KVM, Hyper-V, VirtualBox)
Compatibilidad de NIC y soporte de controladores de XDP
Ejemplos de configuración para diferentes escenarios
Dimensionamiento de mapas y planificación de capacidad

Guía de Modos XDP

Configuración y optimización detalladas de XDP que incluyen:

Modos de adjunto de XDP explicados (genérico/nativo/descarga)
Comparación de rendimiento y benchmarks
Configuración nativa de XDP en Proxmox VE paso a paso
Configuración de múltiples colas para un rendimiento óptimo
Configuración de XDP en VMware ESXi, KVM y Hyper-V
Verificación y solución de problemas de XDP
Selección de hardware para el rendimiento de XDP

Guía de Arquitectura

Profundización técnica que incluye:

Fundación de tecnología eBPF y ciclo de vida del programa
Pipeline de procesamiento de paquetes XDP con llamadas finales
Implementación del protocolo PFCP
Arquitectura de almacenamiento en búfer (encapsulación GTP-U al puerto 22152)
Limitación de tasa de ventana deslizante de QoS (ventana de 5ms)
Características de rendimiento (latencia de 3.5μs, 10 Mpps/núcleo)

Guía de Gestión de Reglas

Referencia de reglas PFCP que incluye:

Reglas de Detección de Paquetes (PDR) - Clasificación de tráfico
Reglas de Acción de Reenvío (FAR) - Decisiones de enrutamiento con banderas de acción
Reglas de Aplicación de QoS (QER) - Gestión de ancho de banda (MBR/GBR)
Reglas de Informe de Uso (URR) - Seguimiento y reporte de volumen
Diagramas de flujo de paquetes de enlace ascendente y descendente
Lógica de procesamiento de reglas y precedencia

Guía de Monitoreo

Estadísticas y gestión de capacidad que incluyen:

Estadísticas de interfaz N3/N6 y distribución de tráfico
Estadísticas de procesamiento de XDP (pasar/descartar/redirigir/abortar)
Monitoreo de capacidad del mapa eBPF con zonas codificadas por colores
Métricas de rendimiento (tasa de paquetes, rendimiento, tasa de descarte)
Fórmulas de planificación de capacidad y estimación de sesiones
Umbrales de alerta y mejores prácticas

Guía de Operaciones de Interfaz Web

Uso del panel de control que incluye:

Descripción general del panel y navegación
Monitoreo de sesiones (estados saludables/no saludables)
Inspección de reglas (detalles de PDR, FAR, QER, URR)
Monitoreo de búfer y estado de almacenamiento de paquetes
Panel de estadísticas en tiempo real
Visualización de capacidad del mapa eBPF
Visualización de configuración

Documentación de API

Referencia completa de la API REST que incluye:

Documentación interactiva OpenAPI/Swagger
Paginación de API (basada en páginas y basada en desplazamiento)
Puntos finales de sesiones y asociaciones PFCP
Reglas de Detección de Paquetes (PDR) - IPv4 e IPv6
Reglas de Acción de Reenvío (FAR)
Reglas de Aplicación de QoS (QER)
Reglas de Informe de Uso (URR)
Gestión de búfer de paquetes
Puntos finales de estadísticas y monitoreo
Gestión de rutas e integración FRR
Información del mapa eBPF
Gestión de configuración
Directrices de autenticación y seguridad
Flujos de trabajo y ejemplos comunes de API

Referencia de Métricas

Documentación de métricas de Prometheus que incluye:

Métricas de mensajes PFCP (contadores, latencia, errores por par)
Métricas de acción de XDP (veredictos del dataplane)
Métricas de paquetes (contadores a nivel de protocolo con etiquetas de tipo_paquete)
Métricas de sesión y asociación PFCP (por nodo de plano de control)
Métricas de URR (volumen de tráfico por par PFCP)
Métricas de almacenamiento en búfer de paquetes (estado de búfer, capacidad, rendimiento)
Métricas de notificación de Informe de Datos de Enlace Descendente (seguimiento DLDR)
Métricas de capacidad del mapa eBPF (utilización de recursos)
Ejemplos de configuración de Prometheus
Recomendaciones de panel de Grafana

Referencia de Códigos de Causa PFCP

Documentación de códigos de error PFCP que incluye:

Definiciones de códigos de causa y cumplimiento de 3GPP (TS 129.244)
Cuándo ocurre cada código de causa (éxito, errores del cliente, errores del servidor)
Escenarios de fallo comunes con resoluciones
Solución de problemas con métricas de Prometheus
Fallos en la configuración de asociación y ciclo de vida de sesiones
Pasos de depuración para altas tasas de rechazo
Recomendaciones de alerta para códigos de causa

Guía de Gestión de Rutas de UE

Integración de enrutamiento FRR que incluye:

Descripción general y arquitectura de FRR (Free Range Routing)
Ciclo de vida de sincronización de rutas de UE
Sincronización automática de rutas al demonio de enrutamiento
Anuncio de rutas a través de OSPF y BGP
Monitoreo de vecinos OSPF
Verificación de base de datos LSA externa de OSPF
Gestión de sesiones de pares BGP
Interfaz de monitoreo de rutas de la interfaz web
Operaciones de sincronización de rutas manuales
Diagramas de Mermaid para flujo de rutas y arquitectura

Guía de IPv6 / Doble Pila

Operación de IPv6 en el plano de usuario para sesiones PDN IPv6 e IPv4v6:

Requisitos previos del kernel (habilitar IPv6 y reenvío)
Configuración del grupo de direcciones IPv6 del UE
Anuncio OSPFv3 de rutas de host /128 del UE
Comportamiento del plano de datos de enlace descendente/enlace ascendente de IPv6
Solución de problemas de reenvío de IPv6 y anuncio de rutas

Guía de Solución de Problemas

Diagnóstico integral de problemas que incluye:

Lista de verificación de diagnóstico rápido y herramientas
Problemas de instalación y configuración
Fallos en asociaciones PFCP
Problemas de procesamiento de paquetes
Errores de XDP y eBPF
Degradación del rendimiento
Problemas específicos de hipervisores (Proxmox, VMware, VirtualBox)
Problemas de NIC y controladores
Procedimientos de resolución paso a paso

Documentación por Caso de Uso

Instalación y Configuración de OmniUPF

Comience con esta guía para una visión general
Guía de Configuración para parámetros de configuración
Guía de Interfaz Web para acceder al panel de control

Despliegue en Proxmox

Guía de Modos XDP - Configuración Nativa de XDP en Proxmox - Comience aquí para rendimiento
Guía de Configuración - Compatibilidad con Hipervisores
Guía de Configuración - Configuración SR-IOV en Proxmox
Solución de Problemas - Problemas en Proxmox

Optimización del Rendimiento

Guía de Modos XDP - Habilite XDP nativo para un aumento de rendimiento de 5-10x
Guía de Arquitectura - Optimización del Rendimiento
Guía de Configuración - Modos XDP
Guía de Monitoreo - Métricas de Rendimiento
Solución de Problemas - Problemas de Rendimiento

Comprensión del Procesamiento de Paquetes

Planificación de Capacidad

Gestión de Rutas de UE e Integración FRR

Guía de Gestión de Rutas de UE - Guía completa de integración de enrutamiento
Documentación de API - Gestión de Rutas - Puntos finales de API de rutas
Guía de Interfaz Web - Operaciones de la página de rutas
Gestión de Rutas de UE - Verificación de FRR - Verificación de LSA de OSPF

Uso de la API REST

Documentación de API - Referencia completa de la API
Documentación de API - Swagger UI - Explorador de API interactivo
Documentación de API - Características de la API - Ejemplos de uso de la API
Guía de Interfaz Web - Ejemplo de cliente API como interfaz web

Solución de Problemas

Guía de Solución de Problemas - Comience aquí
Guía de Monitoreo - Verifique estadísticas y capacidad
Guía de Interfaz Web - Use diagnósticos del panel de control

Referencia Rápida

Puntos Finales Comunes de API

OmniUPF proporciona una API REST para monitoreo y gestión:

# Estado y salud
GET http://localhost:8080/api/v1/upf_status

# Asociaciones PFCP
GET http://localhost:8080/api/v1/upf_pipeline

# Sesiones
GET http://localhost:8080/api/v1/sessions

# Estadísticas
GET http://localhost:8080/api/v1/packet_stats
GET http://localhost:8080/api/v1/xdp_stats

# Monitoreo de capacidad
GET http://localhost:8080/api/v1/map_info

# Estadísticas de búfer
GET http://localhost:8080/api/v1/upf_buffer_info

Para documentación completa de la API, acceda a la interfaz Swagger en http://<upf-ip>:8080/swagger/index.html

Parámetros de Configuración Esenciales

# /etc/omniupf/runtime.exs
xdp_interfaces = "eth0"              # Interfaces para tráfico N3/N6/N9
xdp_attach_mode = "native"           # "generic" | "native" | "offload"
n3_address = "10.100.50.233"         # IP de la interfaz N3
pfcp_address = "10.100.50.241"       # Dirección de escucha PFCP
pfcp_port = 8805                     # Puerto PFCP
node_id = "10.100.50.241"            # ID de Nodo PFCP

# Capacidad
max_sessions = 100_000               # Máximo de sesiones concurrentes

# API
api_port = 8080                      # Puerto de la API REST

Umbrales de Monitoreo Importantes

Capacidad del Mapa eBPF < 70%: Operación normal
Capacidad del Mapa eBPF 70-90%: Planificar aumento de capacidad dentro de 1 semana
Capacidad del Mapa eBPF > 90%: Crítico - se requiere acción inmediata
Tasa de Pérdida de Paquetes < 0.1%: Excelente
Tasa de Pérdida de Paquetes 0.1-1%: Buena - problemas menores
Tasa de Pérdida de Paquetes > 5%: Crítico - investigar de inmediato
XDP Abortado > 0: Problema crítico con el programa eBPF

Referencia de Normas 3GPP

OmniUPF implementa las siguientes especificaciones 3GPP:

Especificación	Título	Relevancia
TS 23.501	Arquitectura del sistema para el Sistema 5G (5GS)	Arquitectura y interfaces del UPF 5G
TS 23.401	Mejoras del Servicio de Paquetes Generales (GPRS) para acceso E-UTRAN	Arquitectura del UPF LTE (PGW-U)
TS 29.244	Interfaz entre los nodos de plano de control y plano de usuario (PFCP)	Protocolo PFCP N4
TS 29.281	Protocolo de Túnel de Paquetes Generales (GPRS) en el Plano de Usuario (GTPv1-U)	Encapsulación GTP-U
TS 23.503	Marco de control de políticas y cobro para el Sistema 5G (5GS)	QoS y cobro
TS 29.212	Control de Políticas y Cobro (PCC)	Aplicación de QoS

Glosario

Términos de Arquitectura 5G

3GPP: Proyecto de Asociación de Tercera Generación - Organismo de estándares para telecomunicaciones móviles
AMF: Función de Gestión de Acceso y Movilidad - Elemento de red central 5G para control de acceso
CHF: Función de Cobro - Sistema de cobro 5G
DN: Red de Datos - Red externa (Internet, IMS, empresa)
eNodeB: Nodo Evolved B - Estación base LTE
F-TEID: Identificador de Punto de Túnel Totalmente Calificado - ID de túnel GTP-U con dirección IP
gNB: Nodo de Nueva Generación - Estación base 5G
GTP-U: Protocolo de Túnel de Paquetes GPRS en el Plano de Usuario - Protocolo de túnel para datos de usuario
MBR: Tasa de Bits Máxima - Parámetro de QoS para ancho de banda máximo permitido
GBR: Tasa de Bits Garantizada - Parámetro de QoS para ancho de banda mínimo garantizado
N3: Interfaz entre RAN y UPF (tráfico de plano de usuario)
N4: Interfaz entre SMF y UPF (control PFCP)
N6: Interfaz entre UPF y Red de Datos (tráfico de plano de usuario)
N9: Interfaz entre dos UPFs (tráfico de plano de usuario inter-UPF)
PCF: Función de Control de Políticas - Servidor de políticas 5G
PDU: Unidad de Datos de Protocolo - Sesión de datos en 5G
PGW-C: Plano de Control de la Puerta de Acceso PDN - Equivalente de plano de control LTE al SMF
PGW-U: Plano de Usuario de la Puerta de Acceso PDN - Plano de usuario LTE (equivalente al UPF)
QFI: Identificador de Flujo QoS - Marcado de flujo QoS 5G
QoS: Calidad de Servicio - Priorización de tráfico y gestión de ancho de banda
RAN: Red de Acceso Radio - Red de estaciones base (gNB/eNodeB)
SEID: Identificador de Punto de Sesión - ID de sesión PFCP
SMF: Función de Gestión de Sesiones - Elemento de red central 5G para control de sesiones
TEID: Identificador de Punto de Túnel - ID de túnel GTP-U
UE: Equipo de Usuario - Dispositivo móvil
UPF: Función de Plano de Usuario - Elemento de red de reenvío de paquetes 5G

Términos del Protocolo PFCP

Asociación: Relación de control entre SMF y UPF
FAR: Regla de Acción de Reenvío - Determina el comportamiento de reenvío de paquetes
IE: Elemento de Información - Componente del mensaje PFCP
ID de Nodo: Identificador de UPF o SMF (FQDN o dirección IP)
PDR: Regla de Detección de Paquetes - Clasifica los paquetes en flujos
PFCP: Protocolo de Control de Reenvío de Paquetes - Protocolo de control N4
QER: Regla de Aplicación de QoS - Aplica límites de ancho de banda y marcado
SDF: Flujo de Datos de Servicio - Filtro de tráfico específico de la aplicación
Sesión: Sesión PFCP que representa la sesión PDU de UE o contexto PDP
URR: Regla de Reporte de Uso - Rastrea volúmenes de datos para facturación

Términos de eBPF y del Núcleo de Linux

BPF: Filtro de Paquetes de Berkeley - Tecnología de filtrado de paquetes en el núcleo
eBPF: BPF Extendida - Ruta de datos programable en el núcleo
Hash Map: Almacenamiento de clave-valor eBPF para búsquedas rápidas
XDP: Ruta de Datos eXpress - Procesamiento de paquetes en el núcleo a nivel de controlador
Verificador: Componente del núcleo que valida programas eBPF por seguridad
Mapa: Estructura de datos eBPF compartida entre el núcleo y el espacio de usuario
Zero-copy: Procesamiento de paquetes sin copiar al espacio de usuario

Términos del Producto OmniUPF

OmniUPF: Función de Plano de Usuario basada en eBPF (este producto)
Datapath: Motor de procesamiento de paquetes (programas eBPF)
Plano de Control: Manejador PFCP y gestión de sesiones
REST API: API HTTP para monitoreo y gestión
Web UI: Panel de control basado en navegador

Tabla de Contenidos​

Descripción General​

¿Qué es una Función de Plano de Usuario?​

Capacidades Clave de OmniUPF​

Comprendiendo la Arquitectura del Plano de Usuario​

Arquitectura de Red 5G (Modo SA)​

Arquitectura de Red 4G LTE/EPC​

Modo Combinado PGW-U/SGW-U (Implementación Típica de 4G)​

Modo Separado SGW-U y PGW-U (Roaming/Múltiples Sitios)​

Cómo Funcionan las Funciones de Plano de Usuario en la Red​

Integración con el Plano de Control (4G y 5G)​

Interfaces 5G​

Interfaces 4G/EPC​

Componentes del UPF​

Ruta de Datos eBPF​

Manejador de Interfaz PFCP​

Servidor API REST​

Panel de Control Web​

Protocolo PFCP e Integración con SMF​

Asociación PFCP​

Detección de Reinicio de SMF y Limpieza de Sesiones Huérfanas​

Manejo de Indicación de Error GTP-U​

Creación de Sesión PFCP​

Modificación de Sesión PFCP​

Eliminación de Sesión PFCP​

Operaciones Comunes​

Monitoreo de Sesiones​

Gestión de Reglas​

Almacenamiento de Paquetes​

Por Qué el Almacenamiento es Crítico para UPF​

El Problema: Pérdida de Paquetes Durante la Movilidad​

Cuándo Ocurre el Almacenamiento​

Cómo Funciona el Almacenamiento en OmniUPF​

Por Qué Esto Importa para la Experiencia del Usuario​

Operaciones de Gestión de Buffers​

Configuración de Buffers​

Estadísticas y Monitoreo​

Gestión de Capacidad​

Gestión de Configuración​

Solución de Problemas​

Fallos en el Establecimiento de Sesiones​

Pérdida de Paquetes o Problemas de Reenvío​

Problemas Relacionados con el Buffer​

Anomalías en las Estadísticas​

Degradación del Rendimiento​

Documentación Adicional​

Guías de Operaciones Específicas por Componente​

Documentación por Caso de Uso​

Instalación y Configuración de OmniUPF​

Despliegue en Proxmox​

Optimización del Rendimiento​

Comprensión del Procesamiento de Paquetes​

Planificación de Capacidad​

Gestión de Rutas de UE e Integración FRR​

Uso de la API REST​

Solución de Problemas​

Referencia Rápida​

Puntos Finales Comunes de API​

Parámetros de Configuración Esenciales​

Umbrales de Monitoreo Importantes​

Referencia de Normas 3GPP​

Glosario​

Términos de Arquitectura 5G​

Términos del Protocolo PFCP​

Términos de eBPF y del Núcleo de Linux​

Términos del Producto OmniUPF​

Tabla de Contenidos

Descripción General

¿Qué es una Función de Plano de Usuario?

Capacidades Clave de OmniUPF

Comprendiendo la Arquitectura del Plano de Usuario

Arquitectura de Red 5G (Modo SA)

Arquitectura de Red 4G LTE/EPC

Modo Combinado PGW-U/SGW-U (Implementación Típica de 4G)

Modo Separado SGW-U y PGW-U (Roaming/Múltiples Sitios)

Cómo Funcionan las Funciones de Plano de Usuario en la Red

Integración con el Plano de Control (4G y 5G)

Interfaces 5G

Interfaces 4G/EPC

Componentes del UPF

Ruta de Datos eBPF

Manejador de Interfaz PFCP

Servidor API REST

Panel de Control Web

Protocolo PFCP e Integración con SMF

Asociación PFCP

Detección de Reinicio de SMF y Limpieza de Sesiones Huérfanas

Manejo de Indicación de Error GTP-U

Creación de Sesión PFCP

Modificación de Sesión PFCP

Eliminación de Sesión PFCP

Operaciones Comunes

Monitoreo de Sesiones

Gestión de Reglas

Almacenamiento de Paquetes

Por Qué el Almacenamiento es Crítico para UPF

El Problema: Pérdida de Paquetes Durante la Movilidad

Cuándo Ocurre el Almacenamiento

Cómo Funciona el Almacenamiento en OmniUPF

Por Qué Esto Importa para la Experiencia del Usuario

Operaciones de Gestión de Buffers

Configuración de Buffers

Estadísticas y Monitoreo

Gestión de Capacidad

Gestión de Configuración

Solución de Problemas

Fallos en el Establecimiento de Sesiones

Pérdida de Paquetes o Problemas de Reenvío

Problemas Relacionados con el Buffer

Anomalías en las Estadísticas

Degradación del Rendimiento

Documentación Adicional

Guías de Operaciones Específicas por Componente

Documentación por Caso de Uso

Instalación y Configuración de OmniUPF

Despliegue en Proxmox

Optimización del Rendimiento

Comprensión del Procesamiento de Paquetes

Planificación de Capacidad

Gestión de Rutas de UE e Integración FRR

Uso de la API REST

Solución de Problemas

Referencia Rápida

Puntos Finales Comunes de API

Parámetros de Configuración Esenciales

Umbrales de Monitoreo Importantes

Referencia de Normas 3GPP

Glosario

Términos de Arquitectura 5G

Términos del Protocolo PFCP

Términos de eBPF y del Núcleo de Linux

Términos del Producto OmniUPF