Guide des opérations OmniSGW

OmniSGW - Serving Gateway (SGW)

par Omnitouch Network Services

---

Table des matières

1. Aperçu
2. Architecture
3. Interfaces réseau
4. Concepts clés
5. Prise en main
6. Configuration
7. Interface Web - Tableau de bord des opérations en temps réel
8. Surveillance & Métriques
9. Documentation détaillée
10. Ressources supplémentaires
11. Contribuer
12. Support

---

Aperçu

OmniSGW est une implémentation de Serving Gateway (SGW) haute performance pour les réseaux 3GPP LTE Evolved Packet Core (EPC), développée par Omnitouch Network Services. Il gère les fonctions de mobilité UE et de gestion des porteurs, y compris :

• Gestion de session - Création, modification et terminaison des sessions de données UE (User Equipment)
• Coordination de mobilité - Gestion des transferts entre eNodeBs avec transfert de données
• Gestion des porteurs - Création et modification de porteurs dédiés pour différentes exigences de QoS
• Informations de facturation - Suivi des événements de session pour la facturation hors ligne
• Coordination du plan utilisateur - Contrôle du SGW-U (User Plane) pour le transfert de paquets

Ce que fait SGW-C

• Accepte les demandes de session de MME via l'interface S11 (GTP-C)
• Coordonne avec PGW-C pour la connectivité PDN via l'interface S5/S8 (GTP-C)
• Gère le cycle de vie des porteurs y compris la création, la modification et la suppression
• Programme les règles de transfert dans SGW-U via l'interface Sxa (PFCP)
• Gère la mobilité UE en gérant les transferts entre eNodeBs
• Fournit la pagination des données descendantes pour les sessions suspendues
• Suit les informations de facturation pour les systèmes de facturation hors ligne

---

Architecture

Vue d'ensemble des composants

Architecture des processus

SGW-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 (S11, S5/S8, Sxa)
• Processus de session - Un GenServer par session UE active
• Registres - Suivent les ressources allouées (TEIDs, SEIDs, IDs de facturation, etc.)
• Gestionnaire de nœud PFCP - Maintient les associations PFCP avec les pairs SGW-U

Chaque composant est supervisé et redémarrera automatiquement en cas d'échec, garantissant la fiabilité du système.

Les métriques de santé du système en temps réel peuvent être surveillées via la page de l'application Web UI :

---

Interfaces réseau

SGW-C implémente trois interfaces 3GPP principales :

Interface S11 (GTP-C v2)

But : Signalisation du plan de contrôle entre MME et SGW-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 modification de porteur
• Demande/Réponse de création de porteur
• Demande/Réponse de suppression de porteur
• Notification/Acknowledgment de données descendantes

Configuration : Voir Documentation de l'interface S11

Interface Sxa (PFCP)

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

Protocole : PFCP (Packet Forwarding Control Protocol) 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 rapport de session
• Demande/Réponse de heartbeat

Configuration : Voir Documentation de l'interface PFCP/Sxa

Interface S5/S8 (GTP-C v2)

But : Signalisation du plan de contrôle entre SGW-C et PGW-C pour la connectivité PDN

Protocole : GTP-C Version 2 sur UDP

Messages clés :

• Demande/Réponse de création de session
• Demande/Réponse de suppression de session
• Demande/Réponse de modification de porteur
• Demande/Réponse de création de porteur
• Demande/Réponse de suppression de porteur

Configuration : Voir Documentation de l'interface S5/S8

---

Concepts clés

Session UE

Une session UE représente un dispositif mobile actif connecté au réseau. Chaque session gère :

• IMSI (Identité internationale d'abonné mobile) - Identifiant unique de l'abonné
• GUTI (Identifiant temporaire global unique) - Identifiant temporaire de l'UE provenant du MME
• MSISDN - Numéro de téléphone mobile
• TAI (Identifiant de zone de suivi) - Zone de localisation actuelle
• TEIDs de session - Identifiants de point de terminaison de tunnel pour S11 et S5/S8
• Porteurs actifs - Liste des porteurs de données associés

Connexion PDN

Une connexion PDN (Packet Data Network) représente la connexion de données d'un UE à travers un PGW-C spécifique. Chaque session a :

• APN (Nom du point d'accès) - Identifie le réseau externe
• ID de facturation - Identifiant unique pour la facturation entre SGW et PGW
• 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 Sxa
• Porteur par défaut - Créé avec chaque connexion PDN
• Porteurs dédiés - Porteurs supplémentaires pour des besoins spécifiques de QoS

Contexte de porteur

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

• Porteur par défaut - Créé avec chaque connexion PDN pour le trafic en mode meilleur effort
• Porteurs dédiés - Porteurs supplémentaires pour des exigences de service spécifiques (voix, vidéo, etc.)
• EBI (Identifiant de porteur EPS) - Identifiant unique pour chaque porteur au sein d'une session
• Paramètres de QoS - QCI (Identifiant de classe de QoS), ARP (Priorité d'allocation et de conservation), débits (MBR, GBR)

Règles PFCP

Le SGW-C programme le SGW-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 mémoire tampon) - Contrôle la mise en mémoire tampon des paquets pendant les transferts

Voir Documentation de l'interface Sxa pour plus de détails.

Mobilité & Transfert

SGW-C prend en charge la mobilité UE à travers les eNodeBs :

• Transfert intra-MME - Transfert au sein du même MME (sans changement de SGW)
• Transfert inter-MME - Transfert entre MMEs avec relocalisation de SGW
• Transfert de données - Mise en mémoire tampon et transfert de données pendant le transfert
• Mise à jour de la zone de suivi - Réenregistrement de l'UE lors du déplacement entre les zones

---

Prise en main

Prérequis

• Elixir ~1.16
• Erlang/OTP 26+
• Connectivité réseau vers MME, SGW-U et PGW-C
• Compréhension de l'architecture EPC LTE

Vérification de l'opération

Vérifiez les journaux pour un démarrage réussi :

[info] Démarrage d'OmniSGW...
[info] Démarrage de l'exportateur de métriques sur 127.0.0.40:42068
[info] Démarrage du courtier S11 sur 127.0.0.10
[info] Démarrage du courtier S5/S8 sur 127.0.0.15
[info] Démarrage du courtier Sxa sur 127.0.0.20
[info] Démarrage du gestionnaire de nœud PFCP
[info] OmniSGW démarré avec succès

Accédez aux métriques à http://127.0.0.40:42068/metrics (adresse configurée).

---

Configuration

Toute la configuration d'exécution est définie dans config/runtime.exs. La configuration est structurée en plusieurs sections :

Vue d'ensemble de la configuration

Référence rapide de configuration

Section	But	Documentation
metrics	Exportateur de métriques Prometheus	Guide de surveillance
s11	Interface GTP-C vers MME	Configuration S11
s5s8	Interface GTP-C vers PGW-C	Configuration S5/S8
sxa	Interface PFCP vers SGW-U	Configuration Sxa

Voir le Guide de configuration complet pour des informations détaillées.

---

Interface Web - Tableau de bord des opérations en temps réel

OmniSGW 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.

Accès à l'interface Web

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

Pages disponibles :

Page	URL	But	Taux de rafraîchissement
Sessions UE	/ue_sessions	Voir toutes les sessions UE actives et les porteurs	2 secondes
Sessions PFCP	/pfcp_sessions	Voir les sessions PFCP avec SGW-U	2 secondes
État SGW-U	/sgwu_status	Surveiller les associations de pairs PFCP	2 secondes
Journaux	/logs	Streaming de journaux en temps réel	En direct

Fonctionnalités clés

Mises à jour en temps réel :

• Toutes les pages se rafraîchissent automatiquement (pas besoin de rechargement manuel)
• Streaming de données en direct depuis les processus OmniSGW
• Indicateurs de statut codés par couleur (vert/rouge)

Recherche & Filtre :

• Rechercher des sessions par IMSI, GUTI, numéro de téléphone
• Filtrage instantané sans rechargement de page

Détails extensibles :

• Cliquez sur n'importe quelle ligne pour voir les détails complets de la session
• Inspectez tous les porteurs actifs et leurs paramètres de QoS
• Voir la configuration et les capacités des pairs

Aucune authentification requise (usage interne) :

• Accès direct depuis le réseau de gestion
• Conçu pour une 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 connectivité
2. Ouvrir la page des sessions UE
3. Rechercher par IMSI ou numéro de téléphone
4. Vérifier que la session existe et a les éléments suivants :
   - Zone de suivi
   - Porteurs actifs et leur QoS
   - Points de terminaison de tunnel établis
   - Association PGW-C correcte
5. Si aucune session trouvée → Vérifier les journaux pour la raison du rejet

Vérification de la santé du système :

1. Ouvrir la page d'état SGW-U → Vérifier que tous les pairs SGW-U sont "Associés"
2. Ouvrir les sessions UE → Vérifier le nombre de sessions actives par rapport à la capacité
3. Surveiller la distribution des porteurs à travers les APN

Surveillance de la capacité :

• Jeter un œil au nombre de sessions UE
• Comparer à la capacité sous licence/attendue
• Identifier les pics d'utilisation
• Surveiller la distribution par type de service

Interface Web vs. Métriques

Utilisez l'interface Web pour :

• Détails sur les sessions et porteurs individuels
• État des pairs en temps réel
• Vérifications de santé rapides
• 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 alertes.

---

Surveillance & Métriques

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

Métriques disponibles

• Métriques de session

  • teid_registry_count - TEIDs S11/S5S8 actifs
  • seid_registry_count - Sessions PFCP actives
  • charging_id_registry_count - IDs de facturation actifs
  • active_ue_sessions - Total des sessions UE actives
  • active_bearers - Total des porteurs actifs à travers toutes les sessions

• Métriques de message

  • s11_inbound_messages_total - Messages GTP-C reçus sur S11
  • s5s8_inbound_messages_total - Messages GTP-C reçus sur S5/S8
  • sxa_inbound_messages_total - Messages PFCP reçus
  • Durées de traitement des messages

• Métriques d'erreur

  • s11_inbound_errors_total - Erreurs de protocole S11
  • s5s8_inbound_errors_total - Erreurs de protocole S5/S8
  • sxa_inbound_errors_total - Erreurs de protocole Sxa

Accès aux métriques

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

curl http://127.0.0.40:42068/metrics

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

---

Documentation détaillée

Cette section fournit un aperçu complet de toute la documentation d'OmniSGW. Les documents sont organisés par sujet et cas d'utilisation.

Structure de la documentation

Documentation OmniSGW
├── OPERATIONS.md (Ce guide)
│
└── docs/
    ├── Configuration & Mise en place
    │   ├── configuration.md          Référence complète de runtime.exs
    │
    ├── Interfaces réseau
    │   ├── sxa-interface.md          Sxa/PFCP (communication SGW-U)
    │   ├── s11-interface.md          S11 (communication MME)
    │   └── s5s8-interface.md         S5/S8 (communication PGW-C)
    │
    └── Opérations
        ├── session-management.md     Cycle de vie de la session UE
        ├── bearer-management.md      Opérations sur les porteurs
        ├── cdr-format.md             Enregistrements de facturation hors ligne
        └── monitoring.md             Métriques Prometheus & alertes

Documentation par sujet

🚀 Prise en main

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

⚙️ Configuration

Document	Description
configuration.md	Référence complète de la configuration runtime.exs

🔌 Interfaces réseau

Document	Description
sxa-interface.md	Interface PFCP/Sxa vers SGW-U
s11-interface.md	Interface GTP-C S11 vers MME
s5s8-interface.md	Interface GTP-C S5/S8 vers PGW-C

📊 Opérations & Surveillance

Document	Description
session-management.md	Cycle de vie et opérations de session UE
bearer-management.md	Création, modification, suppression de porteurs
cdr-format.md	Format des données d'enregistrement de facturation hors ligne
monitoring.md	Métriques Prometheus, tableaux de bord Grafana, alertes

Chemins de lecture

Pour les opérateurs réseau

1. OPERATIONS.md - Aperçu (ce document)
2. configuration.md - Mise en place
3. monitoring.md - Surveillance
4. session-management.md - Opérations quotidiennes

Pour les ingénieurs réseau

1. OPERATIONS.md - Aperçu de l'architecture (ce document)
2. sxa-interface.md - Contrôle du plan utilisateur
3. s11-interface.md - Gestion mobile
4. s5s8-interface.md - Connectivité PDN
5. session-management.md - Cycle de vie de la session
6. bearer-management.md - Opérations sur les porteurs

Pour la configuration & le déploiement

1. configuration.md - Référence complète
2. monitoring.md - Configuration de la surveillance

---

Ressources supplémentaires

Spécifications 3GPP

Spécification	Titre
TS 29.274	GTP-C v2 (interfaces S11 et S5/S8)
TS 29.244	PFCP (interface Sxa)
TS 32.251	Facturation du domaine à commutation de paquets
TS 32.298	Encodage CDR
TS 23.401	Architecture EPC