Guia de Operações do OmniSGW

OmniSGW - Gateway de Serviço (SGW)

por Omnitouch Network Services

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Índice

1. Visão Geral
2. Arquitetura
3. Interfaces de Rede
4. Conceitos Chave
5. Introdução
6. Configuração
7. Web UI - Painel de Operações em Tempo Real
8. Monitoramento & Métricas
9. Documentação Detalhada
10. Recursos Adicionais

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Visão Geral

OmniSGW é uma implementação de Gateway de Serviço (SGW) de alto desempenho para redes 3GPP LTE Evolved Packet Core (EPC), desenvolvida pela Omnitouch Network Services. Ele gerencia as funções de mobilidade de UE e gerenciamento de bearer, incluindo:

• Gerenciamento de Sessão - Criar, modificar e encerrar sessões de dados de UE (Equipamento do Usuário)
• Coordenação de Mobilidade - Gerenciar transferências entre eNodeBs com encaminhamento de dados
• Gerenciamento de Bearer - Criar e modificar bearers dedicados para diferentes requisitos de QoS
• Informações de Cobrança - Rastrear eventos de sessão para cobrança offline
• Coordenação do Plano do Usuário - Controlar o SGW-U (Plano do Usuário) para encaminhamento de pacotes

O que o SGW-C Faz

• Aceita solicitações de sessão do MME via interface S11 (GTP-C)
• Coordena com o PGW-C para conectividade PDN via interface S5/S8 (GTP-C)
• Gerencia o ciclo de vida do bearer incluindo criação, modificação e exclusão
• Programa regras de encaminhamento no SGW-U via interface Sxa (PFCP)
• Gerencia a mobilidade da UE controlando transferências entre eNodeBs
• Fornece paginação de dados de downlink para sessões suspensas
• Rastreia informações de cobrança para sistemas de faturamento offline

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Arquitetura

Visão Geral dos Componentes

Arquitetura de Processos

O SGW-C é construído sobre Elixir/OTP e utiliza uma arquitetura de processos supervisionados:

• Supervisor de Aplicação - Supervisor de nível superior que gerencia todos os componentes
• Corretores de Protocolo - Manipulam mensagens de protocolo de entrada/saída (S11, S5/S8, Sxa)
• Processos de Sessão - Um GenServer por sessão ativa de UE
• Registros - Rastreiam recursos alocados (TEIDs, SEIDs, IDs de Cobrança, etc.)
• Gerenciador de Nó PFCP - Mantém associações PFCP com peers SGW-U

Cada componente é supervisionado e será reiniciado automaticamente em caso de falha, garantindo a confiabilidade do sistema.

Métricas de saúde do sistema em tempo real podem ser monitoradas através da página da Aplicação Web UI:

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Interfaces de Rede

O SGW-C implementa três interfaces principais 3GPP:

Interface S11 (GTP-C v2)

Propósito: Sinalização do plano de controle entre MME e SGW-C

Protocolo: GTP-C Versão 2 sobre UDP

Mensagens Chave:

• Solicitação/Resposta de Criação de Sessão
• Solicitação/Resposta de Exclusão de Sessão
• Solicitação/Resposta de Modificação de Bearer
• Solicitação/Resposta de Criação de Bearer
• Solicitação/Resposta de Exclusão de Bearer
• Notificação/Aceitação de Dados de Downlink

Configuração: Veja Documentação da Interface S11

Interface Sxa (PFCP)

Propósito: Sinalização do plano de controle entre SGW-C e SGW-U

Protocolo: PFCP (Protocolo de Controle de Encaminhamento de Pacotes) sobre UDP

Mensagens Chave:

• Solicitação/Resposta de Configuração de Associação
• Solicitação/Resposta de Estabelecimento de Sessão
• Solicitação/Resposta de Modificação de Sessão
• Solicitação/Resposta de Exclusão de Sessão
• Solicitação/Resposta de Relatório de Sessão
• Solicitação/Resposta de Heartbeat

Configuração: Veja Documentação da Interface PFCP/Sxa

Interface S5/S8 (GTP-C v2)

Propósito: Sinalização do plano de controle entre SGW-C e PGW-C para conectividade PDN

Protocolo: GTP-C Versão 2 sobre UDP

Mensagens Chave:

• Solicitação/Resposta de Criação de Sessão
• Solicitação/Resposta de Exclusão de Sessão
• Solicitação/Resposta de Modificação de Bearer
• Solicitação/Resposta de Criação de Bearer
• Solicitação/Resposta de Exclusão de Bearer

Configuração: Veja Documentação da Interface S5/S8

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Conceitos Chave

Sessão de UE

Uma Sessão de UE representa um dispositivo móvel ativo conectado à rede. Cada sessão gerencia:

• IMSI (Identidade Internacional do Assinante Móvel) - Identificador único do assinante
• GUTI (Identificador Temporário Global Único) - Identificador temporário da UE do MME
• MSISDN - Número de telefone móvel
• TAI (Identificador da Área de Rastreamento) - Área de localização atual
• TEIDs de Sessão - Identificadores de ponto final de túnel para S11 e S5/S8
• Bearers Ativos - Lista de bearers de dados associados

Conexão PDN

Uma Conexão PDN (Rede de Dados de Pacote) representa a conexão de dados de uma UE através de um PGW-C específico. Cada sessão tem:

• APN (Nome do Ponto de Acesso) - Identifica a rede externa
• ID de Cobrança - Identificador único para faturamento entre SGW e PGW
• TEID (ID de Ponto Final de Túnel) - Identificador de túnel da interface S5/S8
• SEID (ID de Ponto Final de Sessão) - Identificador de sessão da interface Sxa
• Bearer Padrão - Criado com cada conexão PDN
• Bearers Dedicados - Bearers adicionais para necessidades específicas de QoS

Contexto de Bearer

Um bearer representa um fluxo de tráfego com características específicas de QoS:

• Bearer Padrão - Criado com cada conexão PDN para tráfego de melhor esforço
• Bearers Dedicados - Bearers adicionais para requisitos específicos de serviço (voz, vídeo, etc.)
• EBI (ID de Bearer EPS) - Identificador único para cada bearer dentro de uma sessão
• Parâmetros de QoS - QCI (Identificador de Classe de QoS), ARP (Prioridade de Alocação e Retenção), taxas de bits (MBR, GBR)

Regras PFCP

O SGW-C programa o SGW-U com regras de processamento de pacotes:

• PDR (Regra de Detecção de Pacote) - Corresponde a pacotes (uplink/downlink)
• FAR (Regra de Ação de Encaminhamento) - Especifica o comportamento de encaminhamento
• QER (Regra de Aplicação de QoS) - Impõe limites de taxa de bits
• BAR (Regra de Ação de Bufferização) - Controla a bufferização de pacotes durante transferências

Veja Documentação da Interface Sxa para detalhes.

Mobilidade & Transferência

O SGW-C suporta a mobilidade da UE entre eNodeBs:

• Transferência Intra-MME - Transferência dentro do mesmo MME (sem mudança de SGW)
• Transferência Inter-MME - Transferência entre MMEs com realocação de SGW
• Encaminhamento de Dados - Bufferização e encaminhamento de dados durante a transferência
• Atualização da Área de Rastreamento - Re-registrar a UE ao se mover entre áreas

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Introdução

Pré-requisitos

• Elixir ~1.16
• Erlang/OTP 26+
• Conectividade de rede com MME, SGW-U e PGW-C
• Compreensão da arquitetura EPC LTE

Verificando a Operação

Verifique os logs para inicialização bem-sucedida:

[info] Iniciando OmniSGW...
[info] Iniciando Exportador de Métricas em 127.0.0.40:42068
[info] Iniciando Corretor S11 em 127.0.0.10
[info] Iniciando Corretor S5/S8 em 127.0.0.15
[info] Iniciando Corretor Sxa em 127.0.0.20
[info] Iniciando Gerenciador de Nó PFCP
[info] OmniSGW iniciado com sucesso

Acesse as métricas em http://127.0.0.40:42068/metrics (endereço configurado).

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Configuração

Toda a configuração em tempo de execução é definida em config/runtime.exs. A configuração é estruturada em várias seções:

Visão Geral da Configuração

Referência Rápida de Configuração

Seção	Propósito	Documentação
metrics	Exportador de métricas Prometheus	Guia de Monitoramento
s11	Interface GTP-C para MME	Configuração S11
s5s8	Interface GTP-C para PGW-C	Configuração S5/S8
sxa	Interface PFCP para SGW-U	Configuração Sxa

Veja o Guia de Configuração Completo para informações detalhadas.

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Web UI - Painel de Operações em Tempo Real

O OmniSGW inclui uma Web UI integrada para monitoramento e operações em tempo real, fornecendo visibilidade instantânea sobre o status do sistema sem a necessidade de ferramentas de linha de comando ou consultas de métricas.

Acessando a Web UI

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

Páginas Disponíveis:

Página	URL	Propósito	Taxa de Atualização
Sessões de UE	/ue_sessions	Ver todas as sessões e bearers de UE ativas	2 segundos
Sessões PFCP	/pfcp_sessions	Ver sessões PFCP com SGW-U	2 segundos
Status SGW-U	/sgwu_status	Monitorar associações de peers PFCP	2 segundos
Logs	/logs	Streaming de logs em tempo real	Ao Vivo

Principais Recursos

Atualizações em Tempo Real:

• Todas as páginas atualizam automaticamente (sem necessidade de recarregar manualmente)
• Streaming de dados ao vivo dos processos do OmniSGW
• Indicadores de status codificados por cores (verde/vermelho)

Pesquisa & Filtro:

• Pesquisar sessões por IMSI, GUTI, número de telefone
• Filtragem instantânea sem recarregar a página

Detalhes Expansíveis:

• Clique em qualquer linha para ver detalhes completos da sessão
• Inspecione todos os bearers ativos e seus parâmetros de QoS
• Veja a configuração e capacidades do peer

Sem Autenticação Necessária (Uso Interno):

• Acesso direto da rede de gerenciamento
• Projetado para uso da equipe NOC/operações
• Vincular apenas ao IP de gerenciamento por segurança

Fluxos de Trabalho Operacionais

Solução de Problemas de Sessão:

1. Usuário relata problema de conectividade
2. Abra a página de Sessões de UE
3. Pesquise por IMSI ou número de telefone
4. Verifique se a sessão existe e tem:
   - Área de Rastreamento
   - Bearers ativos e suas QoS
   - Pontos finais de túnel estabelecidos
   - Associação correta com PGW-C
5. Se nenhuma sessão encontrada → Verifique os logs para a razão da rejeição

Verificação de Saúde do Sistema:

1. Abra a página de Status SGW-U → Verifique se todos os peers SGW-U estão "Associados"
2. Abra Sessões de UE → Verifique a contagem de sessões ativas vs. capacidade
3. Monitore a distribuição de bearers entre APNs

Monitoramento de Capacidade:

• Olhe a contagem de Sessões de UE
• Compare com a capacidade licenciada/esperada
• Identifique horários de pico de uso
• Monitore a distribuição por tipo de serviço

Web UI vs. Métricas

Use a Web UI para:

• Detalhes individuais de sessões e bearers
• Status de peers em tempo real
• Verificações rápidas de saúde
• Solução de problemas de usuários específicos
• Verificação de configuração

Use Métricas Prometheus para:

• Tendências históricas
• Alertas e notificações
• Gráficos de planejamento de capacidade
• Análise de desempenho
• Monitoramento a longo prazo

Melhor Prática: Use ambos juntos - Web UI para operações imediatas, Prometheus para tendências e alertas.

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Monitoramento & Métricas

Além da Web UI, o OmniSGW expõe métricas compatíveis com Prometheus para monitoramento:

Métricas Disponíveis

• Métricas de Sessão

  • teid_registry_count - TEIDs S11/S5S8 ativos
  • seid_registry_count - Sessões PFCP ativas
  • charging_id_registry_count - IDs de cobrança ativos
  • active_ue_sessions - Total de sessões de UE ativas
  • active_bearers - Total de bearers ativos em todas as sessões

• Métricas de Mensagens

  • s11_inbound_messages_total - Mensagens GTP-C recebidas no S11
  • s5s8_inbound_messages_total - Mensagens GTP-C recebidas no S5/S8
  • sxa_inbound_messages_total - Mensagens PFCP recebidas
  • Distribuições de duração de manipulação de mensagens

• Métricas de Erro

  • s11_inbound_errors_total - Erros de protocolo S11
  • s5s8_inbound_errors_total - Erros de protocolo S5/S8
  • sxa_inbound_errors_total - Erros de protocolo Sxa

Acessando Métricas

As métricas são expostas via HTTP no endpoint configurado:

curl http://127.0.0.40:42068/metrics

Veja Guia de Monitoramento & Métricas para configuração de painel e alertas.

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Documentação Detalhada

Esta seção fornece uma visão abrangente de toda a documentação do OmniSGW. Os documentos estão organizados por tópico e caso de uso.

Estrutura da Documentação

Documentação OmniSGW
├── OPERATIONS.md (Este Guia)
│
└── docs/
    ├── Configuração & Setup
    │   ├── configuration.md          Referência completa do runtime.exs
    │
    ├── Interfaces de Rede
    │   ├── sxa-interface.md          Sxa/PFCP (comunicação SGW-U)
    │   ├── s11-interface.md          S11 (comunicação MME)
    │   └── s5s8-interface.md         S5/S8 (comunicação PGW-C)
    │
    └── Operações
        ├── session-management.md     Ciclo de vida da sessão UE
        ├── bearer-management.md      Operações de Bearer
        ├── cdr-format.md             Formato de registros de cobrança offline
        └── monitoring.md             Métricas Prometheus & alertas

Documentação por Tópico

🚀 Introdução

Documento	Descrição	Propósito
OPERATIONS.md	Guia principal de operações (este documento)	Visão geral e início rápido

⚙️ Configuração

Documento	Descrição
configuration.md	Referência completa do runtime.exs

🔌 Interfaces de Rede

Documento	Descrição
sxa-interface.md	Interface PFCP/Sxa para SGW-U
s11-interface.md	Interface GTP-C S11 para MME
s5s8-interface.md	Interface GTP-C S5/S8 para PGW-C

📊 Operações & Monitoramento

Documento	Descrição
session-management.md	Ciclo de vida e operações da sessão UE
bearer-management.md	Criação, modificação, exclusão de Bearer
cdr-format.md	Formato de dados de cobrança offline
monitoring.md	Métricas Prometheus, painéis Grafana, alertas

Caminhos de Leitura

Para Operadores de Rede

1. OPERATIONS.md - Visão geral (este documento)
2. configuration.md - Configuração
3. monitoring.md - Monitoramento
4. session-management.md - Operações do dia a dia

Para Engenheiros de Rede

1. OPERATIONS.md - Visão geral da arquitetura (este documento)
2. sxa-interface.md - Controle do plano do usuário
3. s11-interface.md - Gerenciamento móvel
4. s5s8-interface.md - Conectividade PDN
5. session-management.md - Ciclo de vida da sessão
6. bearer-management.md - Operações de Bearer

Para Configuração & Implantação

1. configuration.md - Referência completa
2. monitoring.md - Configurar monitoramento

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Recursos Adicionais

Especificações 3GPP

Especificação	Título
TS 29.274	GTP-C v2 (interfaces S11 e S5/S8)
TS 29.244	PFCP (interface Sxa)
TS 32.251	Cobrança do domínio de Pacotes
TS 32.298	Codificação de CDR
TS 23.401	Arquitetura EPC