Guide des Opérations OmniPGW
OmniPGW - Passerelle de Données de Paquet Plan de Contrôle (PGW-C)
par Omnitouch Network Services
Table des Matières
- Aperçu
- Architecture
- Interfaces Réseau
- Concepts Clés
- Prise en Main
- Configuration
- Surveillance des Opérations en Temps Réel (API OAM)
- Surveillance & Métriques
- Documentation Détailée
- Ressources Supplémentaires
Aperçu
OmniPGW est une implémentation de haute performance de la Passerelle de Données de Paquet Plan de Contrôle (PGW-C) pour les réseaux 3GPP LTE Evolved Packet Core (EPC), développée par Omnitouch Network Services. Elle gère les fonctions de plan de contrôle pour les sessions de données, y compris :
- Gestion de Session - Création, modification et terminaison des sessions de données UE (Équipement Utilisateur)
- Allocation d'Adresse IP - Attribution d'adresses IP aux dispositifs mobiles à partir de pools configurés
- Contrôle de Politique & de Facturation - Interface avec PCRF pour l'application des politiques et la facturation
- Coordination du Plan Utilisateur - Contrôle du PGW-U (Plan Utilisateur) pour le transfert de paquets
Ce que fait PGW-C
- Accepte les demandes de session de SGW-C via l'interface S5/S8 (GTP-C)
- Alloue des adresses IP UE à partir de pools de sous-réseaux configurés
- Demande des décisions de politique à PCRF via l'interface Gx (Diameter)
- Programme des règles de transfert dans PGW-U via l'interface Sxb (PFCP)
- Gère l'application de QoS à travers des contextes de porteur et des règles de QoS
- Suit les informations de facturation pour les systèmes de facturation
Architecture
Aperçu des Composants
Architecture de Processus
PGW-C est construit sur Elixir/OTP et utilise une architecture de processus supervisée :
- Superviseur d'Application - Superviseur de niveau supérieur gérant tous les composants
- Courtiers de Protocole - Gèrent les messages de protocole entrants/sortants
- Processus de Session - Un GenServer par connexion PDN active
- Registres - Suivent les ressources allouées (IPs, TEIDs, SEIDs, etc.)
- Gestionnaire de N��ud PFCP - Maintient les associations PFCP avec les pairs PGW-U
Chaque composant est supervisé et redémarrera automatiquement en cas d'échec, garantissant la fiabilité du système.
Interfaces Réseau
PGW-C implémente trois interfaces 3GPP principales :
Interface S5/S8 (GTP-C v2)
But : Signalisation de plan de contrôle entre SGW-C et PGW-C
Protocole : GTP-C Version 2 sur UDP
Messages Clés :
- Demande/Réponse de Création de Session
- Demande/Réponse de Suppression de Session
- Demande/Réponse de Création de Porteur
- Demande/Réponse de Suppression de Porteur
Configuration : Voir Configuration S5/S8
Interface Sxb (PFCP)
But : Signalisation de plan de contrôle entre PGW-C et PGW-U
Protocole : PFCP (Protocole de Contrôle de Transfert de Paquet) sur UDP
Messages Clés :
- Demande/Réponse de Configuration d'Association
- Demande/Réponse d'Établissement de Session
- Demande/Réponse de Modification de Session
- Demande/Réponse de Suppression de Session
- Demande/Réponse de Heartbeat
Configuration : Voir Documentation de l'Interface PFCP/Sxb
Interface Gx (Diameter)
But : Interface de Fonction de Règles de Politique et de Facturation (PCRF)
Protocole : Diameter (IETF RFC 6733)
Messages Clés :
- Demande/Réponse de Contrôle de Crédit Initial (CCR-I/CCA-I)
- Demande/Réponse de Terminaison de Contrôle de Crédit (CCR-T/CCA-T)
Configuration : Voir Documentation de l'Interface Diameter Gx
Concepts Clés
Session PDN
Une Session PDN (Réseau de Données de Paquet) représente la connexion de données d'un UE à un réseau externe (comme Internet). Chaque session a :
- Adresse IP UE - Allouée à partir d'un pool de sous-réseaux configuré
- APN (Nom de Point d'Accès) - Identifie le réseau externe
- Contexte de Porteur - Contient des paramètres QoS et des informations de tunnel
- ID de Facturation - Identifiant unique pour la facturation
- TEID (Identifiant de Point de Terminaison de Tunnel) - Identifiant de tunnel de l'interface S5/S8
- SEID (Identifiant de Point de Terminaison de Session) - Identifiant de session de l'interface Sxb
Contexte de Porteur
Un porteur représente un flux de trafic avec des caractéristiques QoS spécifiques :
- Porteur par Défaut - Créé avec chaque session PDN
- Porteurs Dédiés - Porteurs supplémentaires pour des besoins QoS spécifiques
- EBI (Identifiant de Porteur EPS) - Identifiant unique pour chaque porteur
- Paramètres QoS - QCI, ARP, débits (MBR, GBR)
Règles PFCP
Le PGW-C programme le PGW-U avec des règles de traitement de paquets :
- PDR (Règle de Détection de Paquet) - Correspond aux paquets (montant/descendant)
- FAR (Règle d'Action de Transfert) - Spécifie le comportement de transfert
- QER (Règle d'Application de QoS) - Applique des limites de débit
- BAR (Règle d'Action de Mise en Tampon) - Contrôle la mise en tampon des paquets
Voir Documentation de l'Interface PFCP pour plus de détails.
Allocation d'Adresse IP
Les adresses IP UE sont allouées à partir de pools de sous-réseaux configurés :
- Sélection basée sur l'APN - Différents APNs peuvent utiliser différents sous-réseaux
- Allocation dynamique - Sélection aléatoire d'IP à partir de la plage disponible
- Allocation statique - Support pour les adresses IP demandées par l'UE
- Détection de collision - Assure une attribution d'IP unique
Voir Allocation de Pool IP UE pour la configuration, et IPv6 / Double Pile pour le fonctionnement PDN IPv6 et IPv4v6.
Prise en Main
Prérequis
- Elixir ~1.16
- Erlang/OTP 26+
- Connectivité réseau avec SGW-C, PGW-U et PCRF
- Compréhension de l'architecture EPC LTE
Démarrer OmniPGW
- Configurer les paramètres d'exécution dans
config/runtime.exs - Compiler l'application :
mix deps.get
mix compile - Démarrer l'application :
mix run --no-halt
Vérification de l'Opération
Vérifiez les journaux pour un démarrage réussi :
[info] Démarrage d'OmniPGW...
[info] Démarrage de l'Exportateur de Métriques sur 127.0.0.42:42069
[info] Démarrage du Courtier S5/S8 sur 127.0.0.10
[info] Démarrage du Courtier Sxb sur 127.0.0.20
[info] Démarrage du Courtier Gx
[info] Démarrage du Gestionnaire de Nœud PFCP
[info] OmniPGW démarré avec succès
Accédez aux métriques à http://127.0.0.42:42069/metrics (adresse configurée).
Configuration
Toute la configuration d'exécution est définie dans config/runtime.exs. La configuration est structurée en plusieurs sections :
Aperçu de la Configuration
Référence Rapide de Configuration
| Section | But | Documentation |
|---|---|---|
| metrics | Exportateur de métriques Prometheus | Guide de Surveillance |
| diameter | Interface Gx vers PCRF | Configuration Diameter Gx |
| s5s8 | Interface GTP-C vers SGW-C | Configuration S5/S8 |
| sxb | Interface PFCP vers PGW-U | Configuration PFCP |
| ue | Pools d'adresses IP UE | Configuration de Pool IP |
| pco | Options de Configuration de Protocole | Configuration PCO |
| CDR | Facturation hors ligne & rapport d'utilisation | Format CDR |
Voir le Guide de Configuration Complet pour des informations détaillées.
Surveillance des Opérations en Temps Réel (API OAM)
OmniPGW expose une API REST OAM pour la surveillance et les opérations en temps réel, fournissant une visibilité instantanée sur l'état du système. Interrogez ces points de terminaison en lecture à la demande (ou à intervalles de polling / depuis un script) pour une vue opérationnelle en direct - aucun accès en ligne de commande à l'hôte ou requêtes de métriques brutes nécessaires.
Accéder à l'API OAM
L'API est servie sur HTTPS/TLS. Tous les itinéraires sont servis sous le préfixe /api.
https://<omnipgw-ip>:8443/
La documentation interactive de l'API (Swagger UI) est disponible à :
https://<omnipgw-ip>:8443/api/docs
Exemple de vérification de santé (utilisez -k pour un certificat de laboratoire auto-signé) :
curl -k https://localhost:8443/api/status
{"result":"ok"}
Points de Terminaison Disponibles :
| But | Point de Terminaison | Remplace (ancienne page) |
|---|---|---|
| Plongée dans un abonné spécifique (IMSI/MSISDN/IP) | POST /api/ue_search | Recherche UE |
| Lister / rechercher des sessions PDN actives | GET /api/sessions[?search=<imsi|msisdn|ip>] | Sessions PGW |
| Une session par IMSI | GET /api/sessions/<imsi> | Sessions PGW (détail) |
| Historique des sessions / événements d'audit | GET /api/session_history[?type=&search=&page=&page_size=] | Historique des Sessions |
| Vue d'ensemble de la topologie du réseau | GET /api/topology | Topologie du Réseau |
| Utilisation du pool d'adresses IP UE | GET /api/ip_pools, GET /api/ip_pools/<name> | Pools IP |
| État des pairs UPF / PFCP | GET /api/upf, GET /api/upf/<ip> | Sessions PFCP / État UPF |
| Règles de sélection UPF, santé, configuration PCO | GET /api/upf_selection | Sélection UPF |
| Connectivité des pairs Diameter (Gx/Gy) | GET /api/diameter[?status=connected|disconnected], GET /api/diameter/<origin-host> | Pairs Diameter |
| État de facturation en ligne (Gy) par session | GET /api/charging[?search=<imsi>], GET /api/charging/<imsi> | État Gy |
| État de découverte DNS P-CSCF | GET /api/pcscf_monitor | Moniteur P-CSCF |
| Vérification de santé | GET /api/status | - |
Pour une vue de style tableau de bord en direct, interrogez les points de terminaison de collection à un intervalle, par exemple :
watch -n 2 'curl -sk https://localhost:8443/api/sessions'
watch -n 1 'curl -sk https://localhost:8443/api/diameter?status=disconnected'
Remarque : l'ancienne page Journaux (streaming de journaux en direct) et la page Simulateur Gy n'ont pas d'équivalent API OAM. Diffusez les journaux depuis l'hôte / votre agrégateur de journaux, et utilisez
GET /api/chargingpour inspecter l'état en direct de Gy/facturation en ligne.
Fonctionnalités Clés
Données à la Demande et Pollées :
- Chaque point de terminaison retourne l'état actuel en direct des processus OmniPGW
- Poll sur un intervalle avec
watch/cron/un script pour une vue auto-rafraîchissante - Les champs d'état (par exemple, pair
connecté/associé) sont retournés explicitement dans le JSON
Recherche & Filtre :
- Rechercher des sessions par IMSI, IP, MSISDN ou APN via
GET /api/sessions?search=... - Filtrer les pairs Diameter par
?status=connected|disconnected - Filtrer l'état de facturation par
?search=<imsi>
Enregistrements de Détails Complets :
- Points de terminaison par entité (
/api/sessions/<imsi>,/api/upf/<ip>,/api/diameter/<origin-host>,/api/charging/<imsi>) retournent l'état complet en JSON - Inspecter la session complète, la configuration des pairs et les capacités
Contrôle d'Accès :
- Servi sur HTTPS/TLS sur le port 8443
- Lier uniquement à l'IP de gestion et faire face à vos contrôles d'accès
- Destiné à l'équipe NOC/opérations et à l'utilisation d'automatisation
Flux de Travail Opérationnels
Dépannage de Session (Plongée Profonde) :
1. L'utilisateur signale un problème de connexion
2. POST /api/ue_search avec un corps JSON contenant l'IMSI, le MSISDN ou l'IP
3. Examiner les détails complets de la session dans la réponse :
a) Sessions Actives - Vérifier que la session existe avec les bons paramètres
b) Localisation Actuelle - Vérifier TAC, ID de Cellule, réseau de service
c) Informations sur le Porteur - Vérifier les porteurs par défaut et dédiés
- QCI, MBR/GBR, Noms de Règles de Facturation
- Limites APN-AMBR
d) Informations de Facturation - ID de session Gy, état de quota (également GET /api/charging/<imsi>)
e) Informations de Politique - Session Gx, règles PCC installées
f) Événements Récents - GET /api/session_history?search=<imsi>
4. Si session non trouvée → GET /api/diameter?status=disconnected pour la connectivité PCRF
Recherche Rapide de Session :
1. L'utilisateur signale un problème
2. GET /api/sessions?search=<imsi|msisdn> (ou GET /api/sessions/<imsi>)
3. Vérifier que la session existe avec des détails de base :
- Adresse IP UE allouée
- Paramètres QoS
- Points de terminaison de tunnel établis
4. Pour une analyse détaillée → POST /api/ue_search
Vérification de Santé du Système :
1. GET /api/upf → Vérifier que tous les pairs PGW-U sont "Associés"
2. GET /api/diameter?status=connected → Vérifier que tous les pairs PCRF sont "Connectés"
3. GET /api/sessions → Vérifier le nombre de sessions actives par rapport à la capacité
4. GET /api/status → Vérification de santé globale ({"result":"ok"})
Surveillance de Capacité :
- Compter les entrées retournées par
GET /api/sessions - Comparer à la capacité sous licence/attendue
- Identifier les pics d'utilisation
- Surveiller la distribution à travers les APNs ; utiliser
GET /api/ip_poolspour l'utilisation par pool
API vs. Métriques
Utilisez l'API OAM pour :
- Dépannage approfondi des abonnés (
POST /api/ue_search) - Détails et inspection de l'état des sessions individuelles (
GET /api/sessions/<imsi>) - État des pairs en temps réel (
GET /api/upf,GET /api/diameter) - Vérifications de santé rapides à travers toutes les interfaces (
GET /api/status) - Dépannage d'utilisateurs spécifiques par IMSI/MSISDN/IP
- Analyse de QoS de porteur (MBR, GBR, QCI)
- Inspection des règles de politique et de facturation (
GET /api/charging) - Historique des sessions et pistes d'audit (
GET /api/session_history) - Surveillance de la capacité des pools IP (
GET /api/ip_pools) - Vérification de la configuration et des règles (
GET /api/upf_selection)
Utilisez les Métriques Prometheus pour :
- Tendances historiques
- Alertes et notifications
- Graphiques de planification de capacité
- Analyse de performance
- Surveillance à long terme
Meilleure Pratique : Utilisez les deux ensemble - l'API OAM pour les opérations immédiates, Prometheus pour les tendances et les alertes.
Surveillance & Métriques
En plus de l'API OAM, OmniPGW expose des métriques compatibles avec Prometheus pour la surveillance :
Métriques Disponibles
-
Métriques de Session
teid_registry_count- Sessions S5/S8 activesseid_registry_count- Sessions PFCP activessession_id_registry_count- Sessions Gx activesaddress_registry_count- Adresses IP UE allouéescharging_id_registry_count- IDs de facturation actifs
-
Métriques de Message
s5s8_inbound_messages_total- Messages GTP-C reçussxb_inbound_messages_total- Messages PFCP reçusgx_inbound_messages_total- Messages Diameter reçus- Durées de traitement des messages
-
Métriques d'Erreur
s5s8_inbound_errors_total- Erreurs de protocole S5/S8sxb_inbound_errors_total- Erreurs de protocole PFCPgx_inbound_errors_total- Erreurs Diameter
-
Métriques de Cycle de Vie de Session
pgw_session_create_total{result,cause,pdn_type,rat_type}- Tentatives de création de session PDN, décomposées par résultat (success/failure), la cause GTP retournée, type de PDN (ipv4/ipv6/ipv4v6) et type RATpgw_session_delete_total{pdn_type}- Suppressions de session PDN par type de PDNpgw_session_modify_total- Demandes de Modification de Porteur traitées
-
Métriques de Pool IP UE
ue_pool_addresses_allocated{pool,ip_version}- Adresses UE allouées par pool (modèle APN) et version IPue_pool_addresses_total{pool,ip_version}- Capacité totale du poolue_pool_addresses_utilization_ratio{pool,ip_version}- Fraction allouée (0.0-1.0) ; utile pour l'alerte d'épuisement de pool. Remarque : les pools partageant une plage d'adresses comptent chacun les allocations partagéesue_ip_allocation_failures_total{ip_version,reason}- Échecs d'allocation (pool_exhausted,already_registered)
-
Métriques UPF / PFCP par Pair
upf_peer_associated{peer_ip}- État d'association PFCP 1/0 par pairupf_peer_healthy{peer_ip}- Santé 1/0 par pairupf_peer_missed_heartbeats{peer_ip}- Battements de cœur consécutifs manqués par pairupf_heartbeat_rtt- Distribution du temps de trajet aller-retour du battement de cœur PFCP, parpeer_ip
-
Métriques de Porteur & QoS
pgw_bearer_create_total{type,qci}- Porteurs créés par type (default/dedicated) et QCIpgw_bearer_delete_total{type}- Porteurs supprimés par type
-
Métriques de Pair Diameter
diameter_peers_connected{application}- Pairs Diameter connectés par application (gx/gy/all)
Accéder aux Métriques
Les métriques sont exposées via HTTP à l'itinéraire configuré :
curl http://127.0.0.42:42069/metrics
Voir Guide de Surveillance & Métriques pour la configuration du tableau de bord et l'alerte.
Documentation Détailée
Cette section fournit un aperçu complet de toute la documentation OmniPGW. Les documents sont organisés par sujet et cas d'utilisation.
Structure de la Documentation
Documentation OmniPGW
├── OPERATIONS.md (Ce Guide)
│
└── docs/
├── Configuration & Mise en Place
│ ├── configuration.md Référence complète de runtime.exs
│ ├── ue-ip-allocation.md Configuration de pool IP
│ └── pco-configuration.md Paramètres DNS, P-CSCF, MTU
│
├── Interfaces Réseau
│ ├── pfcp-interface.md Sxb/PFCP (communication PGW-U)
│ ├── diameter-gx.md Gx (communication PCRF)
│ ├── diameter-gy.md Gy/Ro (communication OCS)
│ └── s5s8-interface.md S5/S8 (communication SGW-C)
│
└── Opérations
├── session-management.md Cycle de vie de session PDN
└── monitoring.md Métriques Prometheus & alerte
Documentation par Sujet
🚀 Prise en Main
| Document | Description | But |
|---|---|---|
| OPERATIONS.md | Guide principal des opérations (ce document) | Aperçu et démarrage rapide |
⚙️ Configuration
| Document | Description | Lignes |
|---|---|---|
| configuration.md | Référence complète de runtime.exs | 1,600+ |
| ue-ip-allocation.md | Gestion et allocation de pool IP UE | 943 |
| ipv6-dual-stack.md | Fonctionnement PDN IPv6 / IPv4v6 à travers PGW-C et UPF | - |
| pco-configuration.md | Options de Configuration de Protocole (DNS, P-CSCF, MTU) | 344 |
🔌 Interfaces Réseau
| Document | Description | Lignes |
|---|---|---|
| pfcp-interface.md | Interface PFCP/Sxb vers PGW-U | 1,355 |
| diameter-gx.md | Interface Diameter Gx vers PCRF (Contrôle de Politique) | 941 |
| diameter-gy.md | Interface Diameter Gy/Ro vers OCS (Facturation en Ligne) | 1,100+ |
| s5s8-interface.md | Interface GTP-C S5/S8 vers SGW-C | 456 |
📊 Opérations & Surveillance
| Document | Description | Lignes |
|---|---|---|
| session-management.md | Cycle de vie de session PDN et opérations | 435 |
| monitoring.md | Métriques Prometheus, tableaux de bord Grafana, alerte | 807 |
| data-cdr-format.md | Format de fichier CDR, configuration URR, facturation hors ligne | 847 |
| qos-bearers.md | Gestion de QoS & de porteur, contrôle de politique | 448 |
| troubleshooting.md | Procédures de dépannage et problèmes courants | 687 |
🔧 Fonctionnalités Avancées
| Document | Description | Lignes |
|---|---|---|
| pcscf-monitoring.md | Découverte P-CSCF et surveillance de santé | 894 |
Fonctionnalités de la Documentation
📈 Diagrammes Mermaid
Tous les documents incluent des diagrammes Mermaid pour une compréhension visuelle :
- Diagrammes d'architecture
- Diagrammes de séquence (flux de messages)
- Machines d'état
- Topologie du réseau
💡 Exemples Pratiques
Chaque document inclut :
- Exemples de configuration du monde réel
- Configurations prêtes à copier-coller
- Cas d'utilisation courants
🔍 Dépannage
Chaque document d'interface inclut :
- Problèmes courants et solutions
- Commandes de débogage
- Métriques pour le diagnostic
🔗 Liens Croisés
Les documents sont largement interconnectés pour une navigation facile.
Chemins de Lecture
Pour les Opérateurs Réseau
- OPERATIONS.md - Aperçu (ce document)
- configuration.md - Mise en Place
- monitoring.md - Surveillance
- session-management.md - Opérations quotidiennes
Pour les Ingénieurs Réseau
- OPERATIONS.md - Aperçu de l'architecture (ce document)
- pfcp-interface.md - Contrôle du plan utilisateur
- diameter-gx.md - Contrôle de politique
- diameter-gy.md - Facturation en ligne
- s5s8-interface.md - Gestion de session
- ue-ip-allocation.md - Gestion IP
Pour la Configuration & le Déploiement
- configuration.md - Référence complète
- ue-ip-allocation.md - Pools IP
- pco-configuration.md - Paramètres réseau
- monitoring.md - Configurer la surveillance
Statistiques du Document
- Total de Documents : 14
- Total de Lignes : ~10,900+
- Taille Totale : ~265 Ko
- Diagrammes Mermaid : 75+
- Exemples de Code : 150+
Concepts Clés Couvert
Architecture
- ✅ Séparation du plan de contrôle/utilisateur
- ✅ Architecture OTP/Elixir
- ✅ Supervision des processus
- ✅ Sessions basées sur GenServer
Protocoles
- ✅ PFCP (Protocole de Contrôle de Transfert de Paquet)
- ✅ GTP-C v2 (Protocole de Tunnel 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)
Opérations
- ✅ Gestion de session
- ✅ Stratégies d'allocation IP
- ✅ Application de QoS
- ✅ Intégration de facturation
- ✅ Surveillance & alerte
Ressources Supplémentaires
Spécifications 3GPP
| Spécification | Titre |
|---|---|
| TS 29.274 | GTP-C v2 (interface S5/S8) |
| TS 29.244 | PFCP (interface Sxb) |
| TS 29.212 | Interface Diameter Gx (Contrôle de Politique) |
| TS 32.299 | Applications de Facturation Diameter (Gy/Ro) |
| TS 32.251 | Facturation dans le domaine de Paquet |
| TS 23.401 | Architecture EPC |
Documentation Connexe
- Fichier de configuration : config/runtime.exs