Guide des opérations OmniPGW

OmniPGW - Plan de contrôle de la passerelle de paquets (PGW-C)

par Omnitouch Network Services

Table des matières

Aperçu
Architecture
Interfaces réseau
Concepts clés
Prise en main
Configuration
Interface Web - Tableau de bord des opérations en temps réel
Surveillance et métriques
Documentation détaillée
Ressources supplémentaires
Contributions
Support

Aperçu

OmniPGW est une implémentation de haute performance du Plan de contrôle de la passerelle de paquets (PGW-C) pour les réseaux 3GPP LTE Evolved Packet Core (EPC), développée par Omnitouch Network Services. Il gère les fonctions du plan de contrôle pour les sessions de données, y compris :

Gestion des sessions - Création, modification et terminaison des sessions de données UE (Équipement Utilisateur)
Attribution d'adresses IP - Attribution d'adresses IP aux appareils mobiles à partir de pools configurés
Contrôle des politiques et de la 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 QoS à travers des contextes de bearer et des règles QoS
Suit les informations de facturation pour les systèmes de facturation

Architecture

Aperçu des composants

Architecture des 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 nœud PFCP - Maintient les associations PFCP avec les pairs PGW-U

Chaque composant est supervisé et redémarrera automatiquement en cas de défaillance, garantissant la fiabilité du système.

Interfaces réseau

PGW-C implémente trois interfaces 3GPP principales :

Interface S5/S8 (GTP-C v2)

But : Signalisation du 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 bearer
Demande/Réponse de suppression de bearer

Configuration : Voir Configuration S5/S8

Interface Sxb (PFCP)

But : Signalisation du plan de contrôle entre PGW-C et PGW-U

Protocole : PFCP (Protocole de contrôle de transfert de paquets) 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 la fonction de règles de politique et de facturation (PCRF)

Protocole : Diameter (RFC IETF 6733)

Messages clés :

Demande/Réponse de contrôle de crédit initial (CCR-I/CCA-I)
Demande/Réponse de contrôle de crédit de terminaison (CCR-T/CCA-T)

Configuration : Voir Documentation de l'interface Diameter Gx

Concepts clés

Session PDN

Une session PDN (Packet Data Network) 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 bearer - 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 bearer

Un bearer représente un flux de trafic avec des caractéristiques QoS spécifiques :

Bearer par défaut - Créé avec chaque session PDN
Bearers dédiés - Bearers supplémentaires pour des besoins QoS spécifiques
EBI (Identifiant de bearer EPS) - Identifiant unique pour chaque bearer
Paramètres QoS - QCI, ARP, débits (MBR, GBR)

Règles PFCP

Le PGW-C programme le PGW-U avec des règles de traitement des paquets :

PDR (Règle de détection de paquets) - Correspond aux paquets (montant/descendant)
FAR (Règle d'action de transfert) - Spécifie le comportement de transfert
QER (Règle d'application 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.

Attribution d'adresses IP

Les adresses IP des UE sont attribuées à partir de pools de sous-réseaux configurés :

Sélection basée sur l'APN - Différents APN peuvent utiliser différents sous-réseaux
Attribution dynamique - Sélection aléatoire d'une IP dans la plage disponible
Attribution statique - Support pour les adresses IP demandées par l'UE
Détection de collision - Assure une attribution d'IP unique

Voir Attribution de pool IP UE pour la configuration.

Prise en main

Prérequis

Elixir ~1.16
Erlang/OTP 26+
Connectivité réseau vers 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 du fonctionnement

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 du pool IP
pco	Options de configuration de protocole	Configuration PCO

Voir le Guide de configuration complet pour des informations détaillées.

Interface Web - Tableau de bord des opérations en temps réel

OmniPGW comprend une Interface Web intégrée pour la surveillance et les opérations en temps réel, offrant une visibilité instantanée sur l'état du système sans avoir besoin d'outils en ligne de commande ou de requêtes de métriques.

Accéder à l'Interface Web

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

Pages disponibles :

Page	URL	But	Taux de rafraîchissement
Sessions PGW	`/pgw_sessions`	Voir toutes les sessions PDN actives	2 secondes
Sessions PFCP	`/pfcp_sessions`	Voir les sessions PFCP avec PGW-U	2 secondes
État UPF	`/upf_status`	Surveiller les associations de pairs PFCP	2 secondes
Pairs Diameter	`/diameter`	Surveiller la connectivité PCRF	1 seconde
Journaux	`/logs`	Diffusion en temps réel des journaux	En direct

Fonctionnalités clés

Mises à jour en temps réel :

Toutes les pages se rafraîchissent automatiquement (pas de rechargement manuel nécessaire)
Diffusion de données en direct depuis les processus OmniPGW
Indicateurs de statut codés par couleur (vert/rouge)

Recherche et filtrage :

Rechercher des sessions par IMSI, IP, MSISDN ou APN
Filtrage instantané sans rechargement de page

Détails extensibles :

Cliquez sur n'importe quelle ligne pour voir tous les détails
Inspecter l'état complet de la session
Voir la configuration et les capacités des pairs

Aucune authentification requise (usage interne) :

Accès direct depuis le réseau de gestion
Conçu pour l'utilisation par l'équipe NOC/opérations
Lier uniquement à l'IP de gestion pour des raisons de sécurité

Flux de travail opérationnels

Dépannage de session :

1. L'utilisateur signale un problème de connexion
2. Ouvrir la page des sessions PGW
3. Rechercher par IMSI ou numéro de téléphone
4. Vérifier que la session existe et a :
   - Adresse IP UE allouée
   - Paramètres QoS de PCRF
   - Points de terminaison de tunnel établis
5. Si aucune session trouvée → Vérifier la page Diameter pour la connectivité PCRF

Vérification de la santé du système :

Ouvrir la page État UPF → Vérifier que tous les pairs PGW-U sont "Associés"
Ouvrir la page Diameter → Vérifier que tous les pairs PCRF sont "Connectés"
Ouvrir les sessions PGW → Vérifier le nombre de sessions actives par rapport à la capacité

Surveillance de la capacité :

Jeter un coup d'œil au nombre de sessions PGW
Comparer à la capacité sous licence/attendue
Identifier les pics d'utilisation
Surveiller la distribution entre les APN

Interface Web vs. Métriques

Utilisez l'Interface Web pour :

Détails de session individuels
État des pairs en temps réel
Vérifications rapides de la santé
Dépannage d'utilisateurs spécifiques
Vérification de la configuration

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 - Interface Web pour les opérations immédiates, Prometheus pour les tendances et les alertes.

Surveillance et métriques

En plus de l'Interface Web, OmniPGW expose des métriques compatibles avec Prometheus pour la surveillance :

Métriques disponibles

Métriques de session
- teid_registry_count - Sessions S5/S8 actives
- seid_registry_count - Sessions PFCP actives
- session_id_registry_count - Sessions Gx actives
- address_registry_count - Adresses IP UE allouées
- charging_id_registry_count - IDs de facturation actifs
Métriques de message
- s5s8_inbound_messages_total - Messages GTP-C reçus
- sxb_inbound_messages_total - Messages PFCP reçus
- gx_inbound_messages_total - Messages Diameter reçus
- Durées de traitement des messages
Métriques d'erreur
- s5s8_inbound_errors_total - Erreurs de protocole S5/S8
- sxb_inbound_errors_total - Erreurs de protocole PFCP
- gx_inbound_errors_total - Erreurs Diameter

Accéder aux métriques

Les métriques sont exposées via HTTP à l'endpoint configuré :

curl http://127.0.0.42:42069/metrics

Voir Guide de surveillance et de métriques pour la configuration du tableau de bord et des alertes.

Documentation détaillée

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 et installation
    │   ├── configuration.md          Référence complète de runtime.exs
    │   ├── ue-ip-allocation.md       Configuration du 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 la session PDN
        └── monitoring.md             Métriques Prometheus et alertes

Documentation par sujet

🚀 Prise en main

Document	Description	But
OPERATIONS.md	Guide principal des opérations (ce document)	Aperçu et prise en main

⚙�� Configuration

Document	Description	Lignes
configuration.md	Référence complète de runtime.exs	1,600+
ue-ip-allocation.md	Gestion et allocation du pool IP UE	943
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 et surveillance

Document	Description	Lignes
session-management.md	Cycle de vie et opérations de session PDN	435
monitoring.md	Métriques Prometheus, tableaux de bord Grafana, alertes	807

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 réseau

💡 Exemples pratiques

Chaque document comprend :

Exemples de configuration du monde réel
Configurations prêtes à copier-coller
Cas d'utilisation courants

🔍 Dépannage

Chaque document d'interface comprend :

Problèmes courants et solutions
Commandes de débogage
Métriques pour le diagnostic

🔗 Renvois croisés

Les documents sont largement interconnectés pour une navigation facile.

Chemins de lecture

Pour les opérateurs réseau

OPERATIONS.md - Aperçu (ce document)
configuration.md - Installation
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 des sessions
ue-ip-allocation.md - Gestion des IP

Pour la configuration et le déploiement

configuration.md - Référence complète
ue-ip-allocation.md - Pools IP
pco-configuration.md - Paramètres réseau
monitoring.md - Configuration de la surveillance

Statistiques du document

Documents totaux : 10
Lignes totales : ~7,300+
Taille totale : ~180 Ko
Diagrammes Mermaid : 65+
Exemples de code : 120+

Concepts clés couverts

Architecture

✅ Séparation du plan de contrôle/plan utilisateur
✅ Architecture OTP/Elixir
✅ Supervision des processus
✅ Sessions basées sur GenServer

Protocoles

✅ PFCP (Protocole de contrôle de transfert de paquets)
✅ GTP-C v2 (Protocole de tunneling 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 des sessions
✅ Stratégies d'attribution d'IP
✅ Application de QoS
✅ Intégration de la facturation
✅ Surveillance et alertes

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 du domaine de paquets
TS 23.401	Architecture EPC

Documentation connexe

README du projet : README.md
Fichier de configuration : config/runtime.exs

Contributions

Pour mettre à jour la documentation :

Modifier les fichiers Markdown dans docs/
Inclure des diagrammes Mermaid pour les concepts visuels
Ajouter des exemples pratiques
Renvois croisés vers les documents connexes
Mettre à jour OPERATIONS.md si de nouveaux documents sont ajoutés

Liens rapides

Support

Pour des questions ou des problèmes avec OmniPGW :

Consultez la documentation de ce guide
Vérifiez les exemples de configuration
Consultez les sections de dépannage dans les documents d'interface
Référez-vous au dépôt du projet pour les contributions

OmniPGW - Plan de contrôle de la passerelle de paquets LTE de niveau opérateur

Développ�� par Omnitouch Network Services

Version de la documentation : 1.0 Dernière mise à jour : 2025-10-29

Table des matières​

Aperçu​

Ce que fait PGW-C​

Architecture​

Aperçu des composants​

Architecture des processus​

Interfaces réseau​

Interface S5/S8 (GTP-C v2)​

Interface Sxb (PFCP)​

Interface Gx (Diameter)​

Concepts clés​

Session PDN​

Contexte de bearer​

Règles PFCP​

Attribution d'adresses IP​

Prise en main​

Prérequis​

Démarrer OmniPGW​

Vérification du fonctionnement​

Configuration​

Aperçu de la configuration​

Référence rapide de configuration​

Interface Web - Tableau de bord des opérations en temps réel​

Accéder à l'Interface Web​

Fonctionnalités clés​

Flux de travail opérationnels​

Interface Web vs. Métriques​

Surveillance et métriques​

Métriques disponibles​

Accéder aux métriques​

Documentation détaillée​

Structure de la documentation​

Documentation par sujet​

🚀 Prise en main​

⚙�� Configuration​

🔌 Interfaces réseau​

📊 Opérations et surveillance​

Fonctionnalités de la documentation​

📈 Diagrammes Mermaid​

💡 Exemples pratiques​

🔍 Dépannage​

🔗 Renvois croisés​

Chemins de lecture​

Pour les opérateurs réseau​

Pour les ingénieurs réseau​

Pour la configuration et le déploiement​

Statistiques du document​

Concepts clés couverts​

Architecture​

Protocoles​

Interfaces 3GPP​

Opérations​

Ressources supplémentaires​

Spécifications 3GPP​

Documentation connexe​

Contributions​

Liens rapides​

Support​

Table des matières

Aperçu

Ce que fait PGW-C

Architecture

Aperçu des composants

Architecture des processus

Interfaces réseau

Interface S5/S8 (GTP-C v2)

Interface Sxb (PFCP)

Interface Gx (Diameter)

Concepts clés

Session PDN

Contexte de bearer

Règles PFCP

Attribution d'adresses IP

Prise en main

Prérequis

Démarrer OmniPGW

Vérification du fonctionnement

Configuration

Aperçu de la configuration

Référence rapide de configuration

Interface Web - Tableau de bord des opérations en temps réel

Accéder à l'Interface Web

Fonctionnalités clés

Flux de travail opérationnels

Interface Web vs. Métriques

Surveillance et métriques

Métriques disponibles

Accéder aux métriques

Documentation détaillée

Structure de la documentation

Documentation par sujet

🚀 Prise en main

⚙�� Configuration

🔌 Interfaces réseau

📊 Opérations et surveillance

Fonctionnalités de la documentation

📈 Diagrammes Mermaid

💡 Exemples pratiques

🔍 Dépannage

🔗 Renvois croisés

Chemins de lecture

Pour les opérateurs réseau

Pour les ingénieurs réseau

Pour la configuration et le déploiement

Statistiques du document

Concepts clés couverts

Architecture

Protocoles

Interfaces 3GPP

Opérations

Ressources supplémentaires

Spécifications 3GPP

Documentation connexe

Contributions

Liens rapides

Support