Guia de Operações do OmniUPF

Índice

Visão Geral
Entendendo a Arquitetura do Plano do Usuário 5G
Componentes do UPF
Integração do Protocolo PFCP e SMF
Operações Comuns
Solução de Problemas
Documentação Adicional
Glossário

Visão Geral

OmniUPF (Função de Plano do Usuário baseada em eBPF) é uma Função de Plano do Usuário 5G/LTE de alto desempenho que fornece encaminhamento de pacotes de grau de operadora, aplicação de QoS e gerenciamento de tráfego para redes móveis. Construído sobre a tecnologia eBPF do Linux (Extended Berkeley Packet Filter) e aprimorado com capacidades de gerenciamento abrangentes, o OmniUPF fornece a infraestrutura central de processamento de pacotes necessária para redes 5G SA, 5G NSA e LTE.

O que é uma Função de Plano do Usuário?

A Função de Plano do Usuário (UPF) é o elemento de rede padronizado pela 3GPP responsável pelo processamento e encaminhamento de pacotes em redes 5G e LTE. Ela fornece:

Encaminhamento de pacotes em alta velocidade entre dispositivos móveis e redes de dados
Aplicação de Qualidade de Serviço (QoS) para diferentes tipos de tráfego
Detecção e roteamento de tráfego com base em filtros e regras de pacotes
Relatórios de uso para cobrança e análises
Buffering de pacotes para cenários de mobilidade e gerenciamento de sessões
Suporte a interceptação legal para conformidade regulatória

OmniUPF implementa toda a funcionalidade de UPF definida na 3GPP TS 23.501 (5G) e TS 23.401 (LTE), fornecendo uma solução de plano do usuário completa e pronta para produção usando a tecnologia eBPF do kernel do Linux para desempenho máximo.

Principais Capacidades do OmniUPF

Processamento de Pacotes:

Processamento de pacotes de plano do usuário totalmente compatível com 3GPP
Caminho de dados baseado em eBPF para desempenho em nível de kernel
Encapsulação e desencapsulação de GTP-U (GPRS Tunneling Protocol)
Suporte a IPv4 e IPv6 para redes de acesso e de dados
XDP (eXpress Data Path) para processamento de latência ultra-baixa
Processamento de pacotes multithread

QoS e Gerenciamento de Tráfego:

Regras de Aplicação de QoS (QER) para gerenciamento de largura de banda
Regras de Detecção de Pacotes (PDR) para classificação de tráfego
Regras de Ação de Encaminhamento (FAR) para decisões de roteamento
Filtragem de Fluxo de Dados de Serviço (SDF) para roteamento específico de aplicação
Regras de Relatório de Uso (URR) para rastreamento de volume e cobrança

Controle e Gerenciamento:

Interface PFCP (Packet Forwarding Control Protocol) para SMF/PGW-C
API RESTful para monitoramento e diagnósticos
Estatísticas e métricas em tempo real
Monitoramento de capacidade de mapas eBPF
Painel de controle baseado na web

Características de Desempenho:

Processamento de pacotes sem cópia via eBPF
Encaminhamento de pacotes em nível de kernel (sem sobrecarga de espaço de usuário)
Escalabilidade multi-core
Capacidade de descarregar para aceleração de hardware
Otimizado para implantações nativas em nuvem

Para detalhes sobre o uso do painel de controle, consulte Operações da Interface Web.

Entendendo a Arquitetura do Plano do Usuário

OmniUPF é uma solução unificada de plano do usuário que fornece encaminhamento de pacotes de grau de operadora para redes 5G Standalone (SA), 5G NSA e 4G LTE/EPC. OmniUPF é um único produto que pode funcionar simultaneamente como:

UPF (Função de Plano do Usuário) - plano do usuário 5G/NSA (controlado pelo OmniSMF via N4/PFCP)
PGW-U (PDN Gateway User Plane) - gateway EPC 4G para redes externas (controlado pelo OmniPGW-C via Sxc/PFCP)
SGW-U (Serving Gateway User Plane) - gateway de serviço EPC 4G (controlado pelo OmniSGW-C via Sxb/PFCP)

OmniUPF pode operar em qualquer combinação desses modos:

Apenas UPF: Implantação pura de 5G
PGW-U + SGW-U: Gateway 4G combinado (implantação típica de EPC)
UPF + PGW-U + SGW-U: Suporte simultâneo a 4G e 5G (cenário de migração)

Todos os modos usam o mesmo mecanismo de processamento de pacotes baseado em eBPF e protocolo PFCP, proporcionando desempenho alto e consistente, seja operando como UPF, PGW-U, SGW-U ou todos os três simultaneamente.

Arquitetura da Rede 5G (Modo SA)

A solução OmniUPF está situada no plano de dados das redes 5G, fornecendo a camada de encaminhamento de pacotes em alta velocidade que conecta dispositivos móveis a redes e serviços de dados.

Arquitetura da Rede 4G LTE/EPC

OmniUPF também suporta implantações 4G LTE e EPC (Evolved Packet Core), funcionando como OmniPGW-U ou OmniSGW-U, dependendo da arquitetura da rede.

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

Neste modo, o OmniUPF atua como SGW-U e PGW-U, controlado por funções de plano de controle separadas.

Modo Separado SGW-U e PGW-U (Roaming/Múltiplos Locais)

Em implantações de roaming ou múltiplos locais, duas instâncias separadas do OmniUPF podem ser implantadas - uma como SGW-U e outra como PGW-U.

Como as Funções de Plano do Usuário Funcionam na Rede

A função de plano do usuário (OmniUPF, OmniPGW-U ou OmniSGW-U) opera como o plano de encaminhamento controlado pelo respectivo plano de controle:

Estabelecimento de Sessão
- 5G: OmniSMF estabelece associação PFCP via interface N4 com OmniUPF
- 4G: OmniPGW-C ou OmniSGW-C estabelece associação PFCP via Sxb/Sxc com OmniPGW-U/OmniSGW-U
- O plano de controle cria sessões PFCP para cada sessão PDU de UE (5G) ou contexto PDP (4G)
- O plano do usuário recebe regras PDR, FAR, QER e URR via PFCP
- Os mapas eBPF são preenchidos com regras de encaminhamento
Processamento de Pacotes de Uplink (UE → Rede de Dados)
- 5G: Pacotes chegam na interface N3 do gNB com encapsulação GTP-U
- 4G: Pacotes chegam na interface S1-U (SGW-U) ou interface S5/S8 (PGW-U) do eNodeB com encapsulação GTP-U
- O plano do usuário compara pacotes com PDRs de uplink com base em TEID
- O programa eBPF aplica QER (limitação de taxa, marcação)
- FAR determina a ação de encaminhamento (encaminhar, descartar, armazenar em buffer, duplicar)
- Túnel GTP-U removido, pacotes encaminhados para a interface N6 (5G) ou SGi (4G)
- URR rastreia contagens de pacotes e bytes para cobrança
Processamento de Pacotes de Downlink (Rede de Dados → UE)
- 5G: Pacotes chegam na interface N6 como IP nativo
- 4G: Pacotes chegam na interface SGi como IP nativo
- O plano do usuário compara pacotes com PDRs de downlink com base no endereço IP do UE
- Filtros SDF podem classificar ainda mais o tráfego por porta, protocolo ou aplicação
- FAR determina o túnel GTP-U e parâmetros de encaminhamento
- Encapsulação GTP-U adicionada com o TEID apropriado
- 5G: Pacotes encaminhados para a interface N3 em direção ao gNB
- 4G: Pacotes encaminhados para S1-U (SGW-U) ou S5/S8 (PGW-U) em direção ao eNodeB
Mobilidade e Transferência
- 5G: OmniSMF atualiza regras PDR/FAR durante cenários de transferência
- 4G: OmniSGW-C/OmniPGW-C atualiza regras durante transferência inter-eNodeB ou TAU (Atualização de Área de Rastreamento)
- O plano do usuário pode armazenar pacotes em buffer durante a troca de caminho
- Transição contínua entre estações base sem perda de pacotes

Integração com o Plano de Controle (4G e 5G)

OmniUPF integra-se com funções de plano de controle 5G e 4G via interfaces padrão da 3GPP:

Interfaces 5G

Interface	De → Para	Propósito	Especificação 3GPP
N4	OmniSMF ↔ OmniUPF	Estabelecimento, modificação, exclusão de sessão PFCP	TS 29.244
N3	gNB → OmniUPF	Tráfego de plano do usuário da RAN (GTP-U)	TS 29.281
N6	OmniUPF → Rede de Dados	Tráfego de plano do usuário para DN (IP nativo)	TS 23.501
N9	OmniUPF ↔ OmniUPF	Comunicação Inter-UPF para roaming/borda	TS 23.501

Interfaces 4G/EPC

Interface	De → Para	Propósito	Especificação 3GPP
Sxb	OmniSGW-C ↔ OmniUPF (modo SGW-U)	Controle de sessão PFCP para gateway de serviço	TS 29.244
Sxc	OmniPGW-C ↔ OmniUPF (modo PGW-U)	Controle de sessão PFCP para gateway PDN	TS 29.244
S1-U	eNodeB → OmniUPF (modo SGW-U)	Tráfego de plano do usuário da RAN (GTP-U)	TS 29.281
S5/S8	OmniUPF (SGW-U) ↔ OmniUPF (PGW-U)	Plano de usuário inter-gateway (GTP-U)	TS 29.281
SGi	OmniUPF (modo PGW-U) → PDN	Tráfego de plano do usuário para rede de dados (IP nativo)	TS 23.401

Nota: Todas as interfaces PFCP (N4, Sxb, Sxc) usam o mesmo protocolo PFCP definido na TS 29.244. Os nomes das interfaces diferem, mas o protocolo e os formatos de mensagem são idênticos.

Componentes do UPF

Caminho de Dados eBPF

O caminho de dados eBPF é o mecanismo central de processamento de pacotes que roda no kernel do Linux para desempenho máximo.

Funções Principais:

Processamento GTP-U: Encapsulação e desencapsulação de túneis GTP-U
Classificação de Pacotes: Comparação de pacotes com regras PDR usando TEID, IP do UE ou filtros SDF
Aplicação de QoS: Aplicar limitação de taxa e marcação de pacotes por regras QER
Decisões de Encaminhamento: Executar ações FAR (encaminhar, descartar, armazenar em buffer, duplicar, notificar)
Rastreamento de Uso: Incrementar contadores URR para cobrança baseada em volume

Mapas eBPF: O caminho de dados usa mapas eBPF (tabelas hash na memória do kernel) para armazenamento de regras:

Nome do Mapa	Propósito	Chave	Valor
`uplink_pdr_map`	PDRs de uplink	TEID (32 bits)	Informações PDR (ID FAR, ID QER, IDs URR)
`downlink_pdr_map`	PDRs de downlink (IPv4)	Endereço IP do UE	Informações PDR
`downlink_pdr_map_ip6`	PDRs de downlink (IPv6)	Endereço IPv6 do UE	Informações PDR
`far_map`	Regras de encaminhamento	ID FAR	Parâmetros de encaminhamento (ação, informações do túnel)
`qer_map`	Regras de QoS	ID QER	Parâmetros de QoS (MBR, GBR, marcação)
`urr_map`	Rastreamento de uso	ID URR	Contadores de volume (uplink, downlink, total)
`sdf_filter_map`	Filtros SDF	ID PDR	Filtros de aplicação (portas, protocolos)

Características de Desempenho:

Zero-copy: Pacotes processados inteiramente no espaço do kernel
Suporte a XDP: Anexar no nível do driver de rede para latência sub-microsegundo
Multi-core: Escala entre núcleos de CPU com suporte a mapas por CPU
Capacidade: Milhões de PDRs/FARs em mapas eBPF (limitado pela memória do kernel)

Para monitoramento de capacidade, consulte Gerenciamento de Capacidade.

Manipulador de Interface PFCP

A interface PFCP implementa a 3GPP TS 29.244 para comunicação com SMF ou PGW-C.

Funções Principais:

Gerenciamento de Associação: Batimento de coração PFCP e configuração/liberação de associação
Ciclo de Vida da Sessão: Criar, modificar e excluir sessões PFCP
Instalação de Regras: Traduzir IEs PFCP em entradas de mapa eBPF
Relatório de Eventos: Notificar SMF sobre limites de uso, erros ou eventos de sessão

Suporte a Mensagens PFCP:

Tipo de Mensagem	Direção	Propósito
Configuração de Associação	SMF → UPF	Estabelecer associação de controle PFCP
Liberação de Associação	SMF → UPF	Encerrar associação PFCP
Batimento de Coração	Bidirecional	Manter associação ativa
Estabelecimento de Sessão	SMF → UPF	Criar nova sessão PDU com PDR/FAR/QER/URR
Modificação de Sessão	SMF �� UPF	Atualizar regras para mobilidade, mudanças de QoS
Exclusão de Sessão	SMF → UPF	Remover sessão e todas as regras associadas
Relatório de Sessão	UPF → SMF	Relatar uso, erros ou eventos

Elementos de Informação (IE) Suportados:

Criar PDR, FAR, QER, URR
Atualizar PDR, FAR, QER, URR
Remover PDR, FAR, QER, URR
Informações de Detecção de Pacotes (IP do UE, F-TEID, filtro SDF)
Parâmetros de Encaminhamento (instância de rede, criação de cabeçalho externo)
Parâmetros de QoS (MBR, GBR, QFI)
Gatilhos de Relatório de Uso (limite de volume, limite de tempo)

Servidor API REST

A API REST fornece acesso programático ao estado e operações do UPF.

Funções Principais:

Monitoramento de Sessões: Consultar sessões PFCP ativas e associações
Inspeção de Regras: Visualizar configurações de PDR, FAR, QER, URR
Estatísticas: Recuperar contadores de pacotes, estatísticas de rotas, estatísticas de XDP
Gerenciamento de Buffers: Visualizar e controlar buffers de pacotes
Informações de Mapas: Monitorar uso e capacidade de mapas eBPF

Endpoints da API: (34 endpoints no total)

Categoria	Endpoints	Descrição
Saúde	`/health`	Verificação de saúde e status
Configuração	`/config`	Configuração do UPF
Sessões	`/pfcp_sessions`, `/pfcp_associations`	Dados de sessão/associação PFCP
PDRs	`/uplink_pdr_map`, `/downlink_pdr_map`, `/downlink_pdr_map_ip6`, `/uplink_pdr_map_ip6`	Regras de detecção de pacotes
FARs	`/far_map`	Regras de ação de encaminhamento
QERs	`/qer_map`	Regras de aplicação de QoS
URRs	`/urr_map`	Regras de relatório de uso
Buffers	`/buffer`	Status e controle do buffer de pacotes
Estatísticas	`/packet_stats`, `/route_stats`, `/xdp_stats`, `/n3n6_stats`	Métricas de desempenho
Capacidade	`/map_info`	Capacidade e uso de mapas eBPF
Plano de Dados	`/dataplane_config`	Endereços das interfaces N3/N9

Para detalhes e uso da API, consulte Guia de Monitoramento.

Painel de Controle Web

O Painel de Controle Web fornece um painel em tempo real para monitoramento e gerenciamento do UPF.

Recursos:

Visualização de Sessões: Navegar por sessões PFCP ativas com IP do UE, TEID e contagens de regras
Gerenciamento de Regras: Visualizar e gerenciar PDRs, FARs, QERs e URRs em todas as sessões
Monitoramento de Buffers: Rastrear pacotes armazenados em buffer e controlar o armazenamento por FAR
Painel de Estatísticas: Estatísticas em tempo real de pacotes, rotas, XDP e interfaces N3/N6
Monitoramento de Capacidade: Uso de mapas eBPF com indicadores de capacidade codificados por cores
Visualização de Configuração: Exibir configuração do UPF e endereços do plano de dados
Visualizador de Logs: Streaming de logs ao vivo para solução de problemas

Para operações detalhadas da interface, consulte Guia de Operações da Interface Web.

Protocolo PFCP e Integração SMF

Associação PFCP

Antes que as sessões possam ser criadas, o SMF deve estabelecer uma associação PFCP com o UPF.

Ciclo de Vida da Associação:

Pontos Chave:

Cada SMF estabelece uma associação com o UPF
O UPF rastreia a associação pelo ID do Nó (FQDN ou endereço IP)
Mensagens de batimento de coração mantêm a vivacidade da associação
Todas as sessões sob uma associação são excluídas se a associação for liberada

Para visualizar associações, consulte Visualização de Sessões.

Detecção de Reinício do SMF e Limpeza de Sessões Órfãs

OmniUPF detecta automaticamente quando um SMF reinicia e limpa sessões órfãs de acordo com as especificações da 3GPP TS 29.244.

Como Funciona:

Quando um SMF estabelece uma associação PFCP, ele fornece um Timestamp de Recuperação indicando quando começou. OmniUPF armazena esse timestamp para cada associação. Se o SMF reiniciar:

O SMF perde todo o estado da sessão na memória
O SMF restabelece a associação PFCP com o UPF
O SMF envia um novo Timestamp de Recuperação (diferente do anterior)
O UPF detecta a mudança de timestamp = SMF reiniciado
O UPF exclui automaticamente todas as sessões órfãs da antiga instância do SMF
O SMF cria novas sessões para assinantes ativos

Fluxo de Detecção de Reinício:

Exemplo de Log:

Quando um SMF reinicia, você verá:

WARN: Associação com NodeID: smf-1 e endereço: 192.168.1.10 já existe
WARN: Timestamp de Recuperação do SMF alterado (antigo: 2025-01-15T10:00:00Z, novo: 2025-01-15T10:30:15Z) - SMF reiniciado, excluindo 245 sessões órfãs
INFO: Excluindo sessão órfã 2 (LocalSEID) devido ao reinício do SMF
INFO: Excluindo sessão órfã 3 (LocalSEID) devido ao reinício do SMF
...
INFO: Excluindo sessão órfã 246 (LocalSEID) devido ao reinício do SMF

Notas Importantes:

Isolamento: Apenas as sessões do SMF reiniciado são excluídas. Outras associações de SMF e suas sessões não são afetadas.
Comparação de Timestamp: Se o Timestamp de Recuperação for idêntico, as sessões são mantidas (SMF reconectado sem reiniciar).
Conformidade com 3GPP: Esse comportamento é exigido pela 3GPP TS 29.244 Seção 5.22.2:

"Se o Timestamp de Recuperação da função CP tiver mudado desde a última Configuração de Associação, a função UP deverá considerar que a função CP foi reiniciada e deverá excluir todas as sessões PFCP associadas a essa função CP."

Para solucionar problemas de sessões órfãs, consulte o Guia de Solução de Problemas.

Manipulação de Indicação de Erro GTP-U

OmniUPF manipula mensagens de Indicação de Erro GTP-U de pares a jusante (PGW-U, SGW-U, eNodeB, gNodeB) de acordo com as especificações da 3GPP TS 29.281.

O que são Indicações de Erro:

Quando o OmniUPF encaminha um pacote GTP-U para um par remoto (por exemplo, PGW-U em uma implantação SGW-U), o par pode enviar de volta uma Indicação de Erro se não reconhecer o TEID (Identificador de Ponto de Extremidade do Túnel). Isso indica:

O par remoto foi reiniciado e perdeu o estado do túnel
O túnel nunca foi criado no lado remoto (incompatibilidade de configuração)
O túnel já foi excluído no lado remoto

Como Funciona:

UPF encaminha pacote → Envia pacote GTP-U com TEID X para par remoto (porta 2152)
Par remoto não reconhece TEID X → Procura TEID em sua tabela de túneis, não encontrado
Par remoto envia Indicação de Erro → Mensagem GTP-U tipo 26 com IE contendo TEID errôneo
UPF recebe Indicação de Erro → Analisa a mensagem para extrair TEID X
UPF encontra sessões afetadas → Pesquisa todas as sessões por FARs encaminhando para TEID X
UPF exclui sessões → Remove sessões dos mapas eBPF e do estado PFCP
UPF atualiza métricas → Incrementa contadores do Prometheus para monitoramento

Fluxo de Indicação de Erro:

Formato do Pacote (3GPP TS 29.281 Seção 7.3.1):

Indicação de Erro GTP-U:
┌─────────────────────────────────────────┐
│ Cabeçalho GTP-U (12 bytes)              │
├─────────────────────────────────────────┤
│ Versão, PT, Flags        │ 0x32        │
│ Tipo de Mensagem         │ 26 (0x1A)   │
│ Comprimento               │ 9 bytes     │
│ TEID                      │ 0 (sempre)  │
│ Número de Sequência      │ varia       │
│ Número N-PDU             │ 0           │
│ Próximo Cabeçalho de Extensão │ 0       │
├─────────────────────────────────────────┤
│ IE: Dados TEID I (5 bytes)              │
├─────────────────────────────────────────┤
│ Tipo                      │ 16 (0x10)   │
│ TEID errôneo             │ 4 bytes     │
└─────────────────────────────────────────┘

Quando Isso Importa:

Cenário 1: Reinício do PGW-U na Arquitetura GTP S5/S8

SGW-U (OmniUPF) encaminha tráfego S5/S8 para PGW-U
PGW-U reinicia e perde todo o estado do túnel S5/S8
SGW-U continua encaminhando para TEIDs antigos
PGW-U envia Indicações de Erro
SGW-U para automaticamente de usar túneis mortos

Cenário 2: Reinício do UPF Par na Arquitetura N9

UPF-1 (OmniUPF) encaminha tráfego N9 para UPF-2
UPF-2 reinicia
UPF-1 recebe Indicações de Erro
UPF-1 limpa sessões

Exemplo de Log:

Ao receber uma Indicação de Erro:

WARN: Recebida Indicação de Erro GTP-U de 192.168.50.10:2152 para TEID 0x12345678 - par remoto não reconhece este TEID
WARN: Sessão encontrada LocalSEID=42 com FAR GlobalId=1 encaminhando para TEID errôneo 0x12345678 do par 192.168.50.10
INFO: Excluindo sessão LocalSEID=42 devido à Indicação de Erro GTP-U para TEID 0x12345678 de 192.168.50.10
WARN: Excluídas 1 sessão(ões) devido à Indicação de Erro GTP-U para TEID 0x12345678 do par 192.168.50.10

Métricas do Prometheus:

Monitore a atividade de Indicação de Erro com granularidade por par e por nó:

# Total de Indicações de Erro recebidas de pares
upf_buffer_listener_error_indications_received_total{node_id="pgw-u-1",peer_address="192.168.50.10"}

# Sessões excluídas devido a Indicações de Erro
upf_buffer_listener_error_indication_sessions_deleted_total{node_id="pgw-u-1",peer_address="192.168.50.10"}

# Indicações de Erro enviadas (para TEIDs de entrada desconhecidos)
upf_buffer_listener_error_indications_sent_total{node_id="enodeb-1",peer_address="10.60.0.1"}

Rótulos de Métrica:

node_id: ID do Nó PFCP da associação (ou "desconhecido" se nenhuma associação existir)
peer_address: Endereço IP do par remoto

Essas métricas ajudam a identificar pares problemáticos e rastrear padrões de Indicação de Erro por nó de plano de controle.

Notas Importantes:

Limpeza Automática: Nenhuma intervenção do operador necessária - sessões são excluídas automaticamente
Correspondência de TEID: Apenas sessões com FARs encaminhando para o TEID errôneo exato são excluídas
Isolamento por Par: Indicações de Erro de um par afetam apenas sessões que encaminham para esse par
Múltiplas Sessões: Se várias sessões encaminham para o mesmo TEID morto, todas são excluídas
Complementar ao Timestamp de Recuperação:
- Detecção de Timestamp de Recuperação = proativa (detecta reinício durante a configuração da associação)
- Manipulação de Indicação de Erro = reativa (detecta túneis mortos quando o tráfego flui)
Manipulação de Pacotes Malformados: Indicações de Erro inválidas são registradas e ignoradas (nenhuma sessão excluída)

Para solucionar problemas de Indicações de Erro, consulte o Guia de Solução de Problemas.

Criação de Sessão PFCP

Quando um UE estabelece uma sessão PDU (5G) ou contexto PDP (LTE), o SMF cria uma sessão PFCP no UPF.

Fluxo de Estabelecimento de Sessão:

Conteúdos Típicos da Sessão:

PDR Uplink: Correspondência no TEID N3, encaminhar via FAR para N6
PDR Downlink: Correspondência no endereço IP do UE, encaminhar via FAR para N3 com encapsulação GTP-U
FAR: Parâmetros de encaminhamento (criação de cabeçalho externo, instância de rede)
QER: Limites de QoS (MBR, GBR) e marcação de pacotes (QFI)
URR: Relatório de volume para cobrança (opcional)

Modificação de Sessão PFCP

O SMF pode modificar sessões para eventos de mobilidade (handover), mudanças de QoS ou atualizações de serviço.

Cenários Comuns de Modificação:

Handover (baseado em N2)
- Atualizar FAR uplink com novo ponto de extremidade de túnel gNB (F-TEID)
- Opcionalmente, armazenar pacotes durante a troca de caminho
- Limpar o buffer para o novo caminho quando estiver pronto
Mudança de QoS
- Atualizar QER com novos valores MBR/GBR
- Pode adicionar/remover filtros SDF no PDR para QoS específica de aplicativo
Atualização de Serviço
- Adicionar novos PDRs para fluxos de tráfego adicionais
- Modificar FARs para mudanças de roteamento

Fluxo de Modificação de Sessão:

Para gerenciamento de regras, consulte o Guia de Gerenciamento de Regras.

Exclusão de Sessão PFCP

Quando uma sessão PDU é liberada, o SMF exclui a sessão PFCP no UPF.

Fluxo de Exclusão de Sessão:

Limpeza Realizada:

Todos os PDRs removidos (uplink e downlink)
Todos os FARs, QERs, URRs removidos
Buffers de pacotes limpos
Relatório de uso final enviado ao SMF para cobrança

Operações Comuns

OmniUPF fornece capacidades operacionais abrangentes através de seu painel de controle baseado na web e API REST. Esta seção cobre tarefas operacionais comuns e sua importância.

Monitoramento de Sessão

Entendendo Sessões PFCP:

As sessões PFCP representam sessões PDU ativas do UE (5G) ou contextos PDP (LTE). Cada sessão contém:

SEIDs local e remoto (Identificadores de Ponto de Extremidade da Sessão)
PDRs para classificação de pacotes
FARs para decisões de encaminhamento
QERs para aplica��ão de QoS (opcional)
URRs para rastreamento de uso (opcional)

Principais Operações de Sessão:

Visualizar todas as sessões com endereços IP do UE, TEIDs e contagens de regras
Filtrar sessões por endereço IP ou TEID
Inspecionar detalhes da sessão incluindo configurações completas de PDR/FAR/QER/URR
Monitorar contagens de sessão por associação PFCP

Para procedimentos detalhados de sessão, consulte Visualização de Sessões.

Gerenciamento de Regras

Regras de Detecção de Pacotes (PDR):

PDRs determinam quais pacotes correspondem a fluxos de tráfego específicos. Os operadores podem:

Visualizar PDRs uplink indexados por TEID da interface N3
Visualizar PDRs downlink indexados por endereço IP do UE (IPv4 e IPv6)
Inspecionar filtros SDF para classificação específica de aplicativo
Monitorar contagens de PDR e uso de capacidade

Regras de Ação de Encaminhamento (FAR):

FARs definem o que fazer com pacotes correspondentes. Os operadores podem:

Visualizar ações FAR (ENCAMINHAR, DESCARTAR, BUFFER, DUPLICAR, NOTIFICAR)
Inspecionar parâmetros de encaminhamento (criação de cabeçalho externo, destino)
Monitorar status de buffer por FAR
Alternar buffer para FARs específicas durante a solução de problemas

Regras de Aplicação de QoS (QER):

QERs aplicam limites de largura de banda e marcação de pacotes. Os operadores podem:

Visualizar parâmetros de QoS (MBR, GBR, orçamento de atraso de pacotes)
Monitorar QERs ativas por sessão
Inspecionar marcações QFI para fluxos de QoS 5G

Regras de Relatório de Uso (URR):

URRs rastreiam volumes de dados para cobrança. Os operadores podem:

Visualizar contadores de volume (uplink, downlink, total de bytes)
Monitorar limites de uso e gatilhos de relatório
Inspecionar URRs ativas em todas as sessões

Para operações de regras, consulte Guia de Gerenciamento de Regras.

Buffering de Pacotes

Por que o Buffering é Crítico para o UPF

O buffering de pacotes é uma das funções mais importantes de um UPF porque previne a perda de pacotes durante eventos de mobilidade e reconfigurações de sessão. Sem buffering, usuários móveis experimentariam conexões interrompidas, downloads interrompidos e falhas em comunicações em tempo real toda vez que se movem entre torres de celular ou quando as condições da rede mudam.

O Problema: Perda de Pacotes Durante a Mobilidade

Em redes móveis, os usuários estão constantemente se movendo. Quando um dispositivo se move de uma torre de celular para outra (handover), ou quando a rede precisa reconfigurar o caminho de dados, há uma janela crítica onde pacotes estão em trânsito, mas o novo caminho ainda não está pronto:

Sem buffering: Pacotes que chegam durante esta janela crítica seriam descartados, causando:

Conexões TCP travadas ou redefinidas (navegação na web, downloads interrompidos)
Chamadas de vídeo congeladas ou descartadas (Zoom, Teams, chamadas do WhatsApp falham)
Sessões de jogos desconectadas (jogos online, aplicativos em tempo real falham)
Chamadas VoIP com lacunas ou que caem completamente (chamadas telefônicas interrompidas)
Downloads falham e precisam ser reiniciados

Com buffering: OmniUPF retém temporariamente pacotes até que o novo caminho seja estabelecido, depois os encaminha sem problemas. O usuário experimenta zero interrupção.

Quando o Buffering Acontece

OmniUPF bufferiza pacotes nessas situações críticas:

1. Handover Baseado em N2 (5G) / Handover Baseado em X2 (4G)

Quando um UE se move entre torres de celular:

Linha do tempo:

T+0ms: Caminho antigo ainda ativo
T+10ms: SMF diz ao UPF para bufferizar (caminho antigo fechando, novo caminho não pronto)
T+10-50ms: Janela crítica de buffering - pacotes chegam, mas não podem ser encaminhados
T+50ms: Novo caminho pronto, SMF diz ao UPF para encaminhar
T+50ms+: UPF limpa pacotes bufferizados para novo caminho, depois encaminha novos pacotes normalmente

Sem buffering: ~40ms de pacotes (potencialmente milhares) seriam perdidos. Com buffering: Zero perda de pacotes, handover sem interrupções.

2. Modificação de Sessão (Mudança de QoS, Atualização de Caminho)

Quando a rede precisa mudar parâmetros de sessão:

Atualização/diminuição de QoS: Usuário se move de cobertura 4G para 5G (modo NSA)
Mudança de política: Usuário corporativo entra no campus corporativo (mudanças de direcionamento de tráfego)
Otimização de rede: Rede central redireciona tráfego para um UPF mais próximo (atualização ULCL)

Durante a modificação, o plano de controle pode precisar atualizar várias regras atomicamente. O buffering garante que pacotes não sejam encaminhados com conjuntos de regras parciais/inconsistentes.

3. Notificação de Dados Downlink (Recuperação de Modo Ocioso)

Quando um UE está em modo ocioso (tela desligada, economia de bateria) e dados downlink chegam:

Sem buffering: O pacote inicial que acionou a notificação seria perdido, exigindo que o remetente retransmitisse (adiciona latência). Com buffering: O pacote que acordou o UE é entregue imediatamente quando o UE se reconecta.

4. Handover Inter-RAT (4G ↔ 5G)

Quando um UE se move entre cobertura 4G e 5G:

Mudanças de arquitetura (eNodeB ↔ gNB)
Mudanças de pontos de extremidade de túnel (alocação de TEID diferente)
O buffering garante uma transição suave entre tipos de RAT

Como o Buffering Funciona no OmniUPF

Mecanismo Técnico:

OmniUPF usa uma arquitetura de buffering em duas etapas:

Etapa eBPF (Kernel): Detecta pacotes que requerem buffering com base em flags de ação FAR
Etapa de Espaço do Usuário: Armazena e gerencia pacotes bufferizados na memória

Processo de Buffering:

Detalhes Chave:

Porta de Buffer: Porta UDP 22152 (pacotes enviados do eBPF para o espaço do usuário)
Encapsulação: Pacotes embrulhados em GTP-U com ID FAR como TEID
Armazenamento: Buffers na memória por FAR com metadados (timestamp, direção, tamanho do pacote)
Limites:
- Limite por FAR: 10.000 pacotes (padrão)
- Limite global: 100.000 pacotes em todos os FARs
- TTL: 30 segundos (padrão) - pacotes mais antigos que o TTL são descartados
Limpeza: Processo em segundo plano remove pacotes expirados a cada 60 segundos

Ciclo de Vida do Buffer:

Buffering Habilitado: SMF define ação FAR BUFF=1 (bit 2) via Modificação de Sessão PFCP
Pacotes Bufferizados: eBPF detecta flag BUFF, encapsula pacotes, envia para a porta 22152
Armazenamento no Espaço do Usuário: Gerenciador de buffer armazena pacotes com ID FAR, timestamp, direção
Buffering Desabilitado: SMF define ação FAR FORW=1, BUFF=0 com novos parâmetros de encaminhamento
Limpar Buffer: Espaço do usuário repete pacotes bufferizados usando novas regras FAR (novo ponto de extremidade de túnel)
Retomar Normal: Novos pacotes encaminhados imediatamente via novo caminho

Por que Isso Importa para a Experiência do Usuário

Impacto no Mundo Real:

Cenário	Sem Buffering	Com Buffering
Chamada de Vídeo Durante Handover	Chamada congela por 1-2 segundos, pode cair	Sem interrupção, sem problemas
Download de Arquivo na Borda da Célula	Download falha, deve reiniciar	Download continua sem interrupções
Jogos Online Enquanto se Move	Conexão cai, expulso do jogo	Jogo suave, sem desconexões
Chamada VoIP no Carro	Chamada cai a cada handover	Cristalina, sem quedas
Streaming de Vídeo no Trem	Vídeo bufferiza, qualidade cai	Reprodução suave
Hotspot Móvel para Laptop	Sessão SSH cai, chamada de vídeo falha	Todas as conexões mantidas

Benefícios do Operador de Rede:

Taxa de Queda de Chamadas Reduzida (CDR): KPI crítico para a qualidade da rede
Maior Satisfação do Cliente: Usuários não percebem as transferências
Custos de Suporte Mais Baixos: Menos reclamações sobre conexões perdidas
Vantagem Competitiva: Marketing de "melhor rede para cobertura"

Operações de Gerenciamento de Buffer

Os operadores podem monitorar e controlar o buffer através da interface Web e API:

Monitoramento:

Visualizar pacotes em buffer por ID FAR (contagem, bytes, idade)
Rastrear uso do buffer em relação aos limites (por FAR, global)
Alertar sobre transbordo de buffer ou duração excessiva de buffering
Identificar buffers presos (pacotes em buffer > limite de TTL)

Operações de Controle:

Limpar buffers: Acionar manualmente a reprodução do buffer (solução de problemas)
Descartar buffers: Descartar pacotes em buffer (limpar buffers presos)
Ajustar TTL: Alterar o tempo de expiração dos pacotes
Modificar limites: Aumentar a capacidade do buffer por FAR ou global

Solução de Problemas:

Buffer não esvaziando: Verifique se o SMF enviou atualização FAR para desabilitar o buffering
Transbordo de buffer: Aumente os limites ou investigue por que a duração do buffering é excessiva
Pacotes antigos no buffer: TTL pode estar muito alto ou atualização FAR atrasada
Buffering excessivo: Pode indicar problemas de mobilidade ou problemas no SMF

Para operações detalhadas de buffer, veja Guia de Gerenciamento de Buffer.

Configuração de Buffer

Configure o comportamento do buffer em /etc/omniupf/runtime.exs:

# Configurações de buffer
buffer_port = 22152                # Porta UDP para pacotes em buffer (padrão)

Recomendações:

Redes de alta mobilidade (estradas, trens): Aumentar buffer_max_packets para 20.000+
Áreas urbanas densas (transferências frequentes): Diminuir buffer_packet_ttl para 15s
Aplicações de baixa latência: Definir buffer_packet_ttl para 10s para evitar dados obsoletos
Redes IoT: Diminuir limites (dispositivos IoT geram menos tráfego durante a transferência)

Para opções de configuração completas, veja Guia de Configuração.

Estatísticas e Monitoramento

Estatísticas de Pacotes:

Métricas de processamento de pacotes em tempo real, incluindo:

Pacotes RX: Total recebido de todas as interfaces
Pacotes TX: Total transmitido para todas as interfaces
Pacotes descartados: Pacotes descartados devido a erros ou políticas
Pacotes GTP-U: Contagem de pacotes encapsulados

Estatísticas de Rota:

Métricas de encaminhamento por rota:

Acertos de rota: Pacotes correspondidos por cada rota
Contagens de encaminhamento: Sucesso/falha por destino
Contadores de erro: TEIDs inválidos, IPs UE desconhecidos

Estatísticas XDP:

Métricas de desempenho do eXpress Data Path:

XDP processados: Pacotes tratados na camada XDP
XDP passados: Pacotes enviados para a pilha de rede
XDP descartados: Pacotes descartados na camada XDP
XDP abortados: Erros de processamento

Estatísticas da Interface N3/N6:

Contadores de tráfego por interface:

N3 RX/TX: Tráfego para/de RAN (gNB/eNodeB)
N6 RX/TX: Tráfego para/de rede de dados
Contagens totais de pacotes: Estatísticas agregadas da interface

Para detalhes de monitoramento, veja Guia de Monitoramento.

Gerenciamento de Capacidade

Monitoramento de Capacidade do Mapa eBPF:

O desempenho do UPF depende da capacidade do mapa eBPF. Os operadores podem:

Monitorar uso do mapa com indicadores de porcentagem em tempo real
Visualizar limites de capacidade para cada mapa eBPF
Alertas codificados por cores:
- Verde (<50%): Normal
- Amarelo (50-70%): Cuidado
- Âmbar (70-90%): Aviso
- Vermelho (>90%): Crítico

Mapas Críticos a Monitorar:

uplink_pdr_map: Classificação de tráfego de uplink
downlink_pdr_map: Classificação de tráfego IPv4 de downlink
far_map: Regras de encaminhamento
qer_map: Regras de QoS
urr_map: Rastreamento de uso

Planejamento de Capacidade:

Cada PDR consome uma entrada de mapa (tamanho da chave + tamanho do valor)
A capacidade do mapa é configurada na inicialização do UPF (limite de memória do kernel)
Exceder a capacidade causa falhas na criação de sessões

Para monitoramento de capacidade, veja Gerenciamento de Capacidade.

Gerenciamento de Configuração

Configuração do UPF:

Visualize e verifique os parâmetros operacionais do UPF:

Interface N3: Endereço IP para conectividade RAN (GTP-U)
Interface N6: Endereço IP para conectividade com a rede de dados
Interface N9: Endereço IP para comunicação entre UPFs (opcional)
Interface PFCP: Endereço IP para conectividade SMF
Porta API: Porta de escuta da API REST
Endpoint de Métricas: Porta de métricas do Prometheus

Configuração do Dataplane:

Parâmetros ativos da camada de dados eBPF:

Endereço N3 ativo: Vinculação da interface N3 em tempo de execução
Endereço N9 ativo: Vinculação da interface N9 em tempo de execução (se habilitado)

Para visualização de configuração, veja Visualização de Configuração.

Solução de Problemas

Esta seção cobre problemas operacionais comuns e suas estratégias de resolução.

Falhas na Estabelecimento de Sessão

Sintomas: Sessões PFCP falham ao criar, UE não consegue estabelecer conectividade de dados

Causas Raiz Comuns:

Associação PFCP Não Estabelecida
- Verifique se o SMF pode alcançar a interface PFCP do UPF (porta 8805)
- Verifique o status da associação PFCP na visualização de Sessões
- Verifique se a configuração do ID do Nó corresponde entre SMF e UPF
Capacidade do Mapa eBPF Esgotada
- Verifique a visualização de Capacidade para uso de mapa vermelho (>90%)
- Aumente os tamanhos do mapa eBPF na configuração do UPF
- Exclua sessões obsoletas se o mapa estiver cheio
Configuração Inválida de PDR/FAR
- Verifique se o endereço IP do UE é único e válido
- Verifique se a alocação de TEID não está em conflito
- Certifique-se de que o FAR referencia instâncias de rede válidas
Problemas de Configuração da Interface
- Verifique se o IP da interface N3 é acessível a partir do gNB
- Verifique as tabelas de roteamento para conectividade N6 com a rede de dados
- Confirme se o tráfego GTP-U não está bloqueado pelo firewall

Para solução de problemas detalhada, veja Guia de Solução de Problemas.

Perda de Pacotes ou Problemas de Encaminhamento

Sintomas: UE tem conectividade, mas experimenta perda de pacotes ou nenhum fluxo de tráfego

Causas Raiz Comuns:

Misconfiguração de PDR
- Verifique se o TEID do PDR de uplink corresponde ao TEID atribuído pelo gNB
- Verifique se o IP do PDR de downlink do UE corresponde ao IP atribuído
- Inspecione os filtros SDF para regras excessivamente restritivas
Problemas de Ação FAR
- Verifique se a ação FAR é FORWARD (não DROP ou BUFFER)
- Verifique os parâmetros de criação do cabeçalho externo para GTP-U
- Certifique-se de que o endpoint de destino está correto
Limites de QoS Excedidos
- Verifique as configurações de MBR (Taxa de Bits Máxima) do QER
- Verifique a alocação de GBR (Taxa de Bits Garantida)
- Monitore a perda de pacotes devido a limitação de taxa
Problemas de MTU da Interface
- Verifique se a sobrecarga do GTP-U (40-50 bytes) não causa fragmentação
- Verifique a configuração de MTU da interface N3/N6
- Monitore mensagens de ICMP indicando necessidade de fragmentação

Problemas Relacionados ao Buffer

Sintomas: Pacotes em buffer indefinidamente, transbordo de buffer

Causas Raiz Comuns:

Buffering Não Desabilitado Após Transferência
- Verifique a flag de buffering do FAR (bit 2)
- Verifique se o SMF enviou Modificação de Sessão para desabilitar o buffering
- Desabilite manualmente o buffering via painel de controle se estiver preso
Expiração do TTL do Buffer
- Verifique a idade dos pacotes na visualização do buffer
- Verifique a configuração do TTL do buffer (o padrão pode ser muito longo)
- Limpe buffers expirados manualmente
Capacidade do Buffer Esgotada
- Monitore o uso total do buffer e os limites por FAR
- Verifique se há regras mal configuradas causando buffering excessivo
- Ajuste os limites max_per_far e max_total do buffer

Para solução de problemas de buffer, veja Operações de Buffer.

Anomalias de Estatísticas

Sintomas: Contadores de pacotes inesperados, estatísticas ausentes

Causas Raiz Comuns:

Transbordo de Contador
- Mapas eBPF usam contadores de 64 bits (não devem transbordar)
- Verifique eventos de redefinição de contadores nos logs
- Verifique se o relatório URR está funcionando
Estatísticas de Rota Não Atualizando
- Verifique se o programa eBPF está anexado às interfaces
- Verifique se a versão do kernel suporta os recursos eBPF necessários
- Revise as estatísticas XDP para erros de processamento
Desajuste nas Estatísticas da Interface
- Compare as estatísticas N3/N6 com os contadores de interface do kernel
- Verifique se há tráfego contornando o eBPF (por exemplo, roteamento local)
- Verifique se todo o tráfego flui através dos ganchos XDP

Degradação de Desempenho

Sintomas: Alta latência, baixa taxa de transferência, saturação da CPU

Diagnóstico:

Monitore as Estatísticas XDP: Verifique se há descartes ou abortos no XDP
Verifique o Tempo de Acesso ao Mapa eBPF: As buscas de hash devem ser sub-microsegundo
Revise a Utilização da CPU: eBPF deve se distribuir entre os núcleos
Analise a Interface de Rede: Verifique se o NIC suporta descarregamento XDP

Considerações de Escalabilidade:

Desempenho do XDP: 10M+ pacotes por segundo por núcleo
Capacidade do PDR: Milhões de PDRs limitados apenas pela memória do kernel
Contagem de Sessões: Milhares de sessões simultâneas por instância do UPF
Taxa de Transferência: Taxa de transferência de múltiplos gigabits com descarregamento adequado do NIC

Para ajuste de desempenho, veja Guia de Arquitetura.

Documentação Adicional

Guias de Operações Específicas do Componente

Para operações detalhadas e solução de problemas para cada componente do UPF:

Guia de Configuração

Referência completa de configuração, incluindo:

Parâmetros de configuração (YAML, variáveis de ambiente, CLI)
Modos operacionais (UPF/PGW-U/SGW-U)
Visão geral dos modos de anexo XDP
Compatibilidade com hipervisores (Proxmox, VMware, KVM, Hyper-V, VirtualBox)
Compatibilidade de NIC e suporte a drivers XDP
Exemplos de configuração para diferentes cenários
Dimensionamento de mapas e planejamento de capacidade

Guia de Modos XDP

Configuração e otimização detalhadas do XDP, incluindo:

Modos de anexo XDP explicados (genérico/nativo/descarregamento)
Comparação de desempenho e benchmarks
Configuração nativa do XDP no Proxmox VE passo a passo
Configuração de múltiplas filas para desempenho ideal
Configuração do XDP no VMware ESXi, KVM e Hyper-V
Verificação e solução de problemas do XDP
Seleção de hardware para desempenho do XDP

Guia de Arquitetura

Análise técnica profunda, incluindo:

Fundamentos da tecnologia eBPF e ciclo de vida do programa
Pipeline de processamento de pacotes XDP com chamadas de cauda
Implementação do protocolo PFCP
Arquitetura de buffering (encapsulamento GTP-U para a porta 22152)
Limitação de taxa de controle de QoS com janela deslizante (janela de 5ms)
Características de desempenho (latência de 3,5μs, 10 Mpps/núcleo)

Guia de Gerenciamento de Regras

Referência de regras PFCP, incluindo:

Regras de Detecção de Pacotes (PDR) - Classificação de tráfego
Regras de Ação de Encaminhamento (FAR) - Decisões de roteamento com flags de ação
Regras de Aplicação de QoS (QER) - Gerenciamento de largura de banda (MBR/GBR)
Regras de Relatório de Uso (URR) - Rastreamento e relatório de volume
Diagramas de fluxo de pacotes de uplink e downlink
Lógica de processamento de regras e precedência

Guia de Monitoramento

Estatísticas e gerenciamento de capacidade, incluindo:

Estatísticas da interface N3/N6 e distribuição de tráfego
Estatísticas de processamento XDP (passar/descarregar/redirecionar/abortar)
Monitoramento de capacidade do mapa eBPF com zonas codificadas por cores
Métricas de desempenho (taxa de pacotes, taxa de transferência, taxa de descarte)
Fórmulas de planejamento de capacidade e estimativa de sessões
Limiares de alerta e melhores práticas

Guia de Operações da Interface Web

Uso do painel de controle, incluindo:

Visão geral do painel e navegação
Monitoramento de sessões (estados saudáveis/não saudáveis)
Inspeção de regras (detalhes de PDR, FAR, QER, URR)
Monitoramento de buffer e estado de buffering de pacotes
Painel de estatísticas em tempo real
Visualização da capacidade do mapa eBPF
Visualização de configuração

Documentação da API

Referência completa da API REST, incluindo:

Documentação interativa OpenAPI/Swagger
Paginação da API (baseada em página e baseada em offset)
Endpoints de sessões e associações PFCP
Regras de Detecção de Pacotes (PDR) - IPv4 e IPv6
Regras de Ação de Encaminhamento (FAR)
Regras de Aplicação de QoS (QER)
Regras de Relatório de Uso (URR)
Gerenciamento de buffer de pacotes
Endpoints de estatísticas e monitoramento
Gerenciamento de rotas e integração FRR
Informações sobre mapas eBPF
Gerenciamento de configuração
Diretrizes de autenticação e segurança
Fluxos de trabalho e exemplos comuns da API

Referência de Métricas

Documentação de métricas do Prometheus, incluindo:

Métricas de mensagens PFCP (contadores, latência, erros por par)
Métricas de ação XDP (veredictos do dataplane)
Métricas de pacotes (contadores em nível de protocolo com rótulos de tipo de pacote)
Métricas de sessão e associação PFCP (por nó de plano de controle)
Métricas URR (volume de tráfego por par PFCP)
Métricas de buffering de pacotes (estado do buffer, capacidade, taxa de transferência)
Métricas de notificação de Relatório de Dados de Downlink (DLDR)
Métricas de capacidade do mapa eBPF (utilização de recursos)
Exemplos de configuração do Prometheus
Recomendações de painel do Grafana

Referência de Códigos de Causa PFCP

Documentação de códigos de erro PFCP, incluindo:

Definições de códigos de causa e conformidade com 3GPP (TS 129.244)
Quando cada código de causa ocorre (sucesso, erros do cliente, erros do servidor)
Cenários de falha comuns com resoluções
Solução de problemas com métricas do Prometheus
Falhas na configuração de associação e ciclo de vida da sessão
Etapas de depuração para altas taxas de rejeição
Recomendações de alerta para códigos de causa

Guia de Gerenciamento de Rotas do UE

Integração de roteamento FRR, incluindo:

Visão geral e arquitetura do FRR (Free Range Routing)
Ciclo de vida de sincronização de rotas do UE
Sincronização automática de rotas para o daemon de roteamento
Anúncio de rotas via OSPF e BGP
Monitoramento de vizinhos OSPF
Verificação do banco de dados LSA externo do OSPF
Gerenciamento de sessão de pares BGP
Interface de monitoramento de rotas da Web UI
Operações manuais de sincronização de rotas
Diagramas Mermaid para fluxo de rotas e arquitetura

Guia de IPv6 / Dual-Stack

Operação do plano do usuário IPv6 para sessões PDN IPv6 e IPv4v6:

Pré-requisitos do kernel (habilitar IPv6 e encaminhamento)
Configuração do pool de endereços IPv6 do UE
Anúncio OSPFv3 de rotas de host /128 do UE
Comportamento do plano de dados de downlink/uplink IPv6
Solução de problemas de encaminhamento IPv6 e anúncio de rotas

Guia de Solução de Problemas

Diagnóstico abrangente de problemas, incluindo:

Lista de verificação de diagnóstico rápido e ferramentas
Problemas de instalação e configuração
Falhas de associação PFCP
Problemas de processamento de pacotes
Erros de XDP e eBPF
Degradação de desempenho
Problemas específicos de hipervisor (Proxmox, VMware, VirtualBox)
Problemas de NIC e driver
Procedimentos de resolução passo a passo

Documentação por Caso de Uso

Instalando e Configurando o OmniUPF

Comece com este guia para uma visão geral
Guia de Configuração para parâmetros de configuração
Guia da Web UI para acessar o painel de controle

Implantando no Proxmox

Guia de Modos XDP - Configuração Nativa do XDP no Proxmox - Comece aqui para desempenho
Guia de Configuração - Compatibilidade com Hipervisor
Guia de Configuração - Configuração SR-IOV do Proxmox
Solução de Problemas - Problemas no Proxmox

Otimizando Desempenho

Guia de Modos XDP - Habilite o XDP nativo para um aumento de desempenho de 5-10x
Guia de Arquitetura - Otimização de Desempenho
Guia de Configuração - Modos XDP
Guia de Monitoramento - Métricas de Desempenho
Solução de Problemas - Problemas de Desempenho

Compreendendo o Processamento de Pacotes

Planejando Capacidade

Gerenciando Rotas do UE e Integração FRR

Guia de Gerenciamento de Rotas do UE - Guia completo de integração de roteamento
Documentação da API - Gerenciamento de Rotas - Endpoints da API de rotas
Guia da Web UI - Operações da página de rotas
Gerenciamento de Rotas do UE - Verificação FRR - Verificação do LSA OSPF

Usando a API REST

Documentação da API - Referência completa da API
Documentação da API - Swagger UI - Explorador interativo da API
Documentação da API - Recursos da API - Exemplos de uso da API
Guia da Web UI - Interface da Web como exemplo de cliente da API

Solucionando Problemas

Guia de Solução de Problemas - Comece aqui
Guia de Monitoramento - Verifique estatísticas e capacidade
Guia da Web UI - Use diagnósticos do painel de controle

Referência Rápida

Endpoints Comuns da API

OmniUPF fornece uma API REST para monitoramento e gerenciamento:

# Status e saúde
GET http://localhost:8080/api/v1/upf_status

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

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

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

# Monitoramento de capacidade
GET http://localhost:8080/api/v1/map_info

# Estatísticas de buffer
GET http://localhost:8080/api/v1/upf_buffer_info

Para documentação completa da API, acesse a interface Swagger em http://<upf-ip>:8080/swagger/index.html

Parâmetros de Configuração Essenciais

# /etc/omniupf/runtime.exs
xdp_interfaces = "eth0"              # Interfaces para tráfego N3/N6/N9
xdp_attach_mode = "native"           # "generic" | "native" | "offload"
n3_address = "10.100.50.233"         # IP da interface N3
pfcp_address = "10.100.50.241"       # Endereço de escuta PFCP
pfcp_port = 8805                     # Porta PFCP
node_id = "10.100.50.241"            # ID do Nó PFCP

# Capacidade
max_sessions = 100_000               # Máximo de sessões simultâneas

# API
api_port = 8080                      # Porta da API REST

Limiares de Monitoramento Importantes

Capacidade do Mapa eBPF < 70%: Operação normal
Capacidade do Mapa eBPF 70-90%: Planeje aumento de capacidade dentro de 1 semana
Capacidade do Mapa eBPF > 90%: Crítico - ação imediata necessária
Taxa de Descarte de Pacotes < 0.1%: Excelente
Taxa de Descarte de Pacotes 0.1-1%: Boa - problemas menores
Taxa de Descarte de Pacotes > 5%: Crítico - investigar imediatamente
XDP Abortado > 0: Problema crítico com o programa eBPF

Referência de Normas 3GPP

OmniUPF implementa as seguintes especificações 3GPP:

Especificação	Título	Relevância
TS 23.501	Arquitetura do sistema para o Sistema 5G (5GS)	Arquitetura e interfaces do UPF 5G
TS 23.401	Melhorias do Serviço de Pacote Geral (GPRS) para acesso E-UTRAN	Arquitetura do UPF LTE (PGW-U)
TS 29.244	Interface entre os nós do Plano de Controle e do Plano do Usuário (PFCP)	Protocolo PFCP N4
TS 29.281	Protocolo de Tunelamento do Sistema de Pacote Geral (GTPv1-U)	Encapsulamento GTP-U
TS 23.503	Estrutura de controle de políticas e cobrança para o Sistema 5G (5GS)	QoS e cobrança
TS 29.212	Controle de Políticas e Cobrança (PCC)	Aplicação de QoS

Glossário

Termos da Arquitetura 5G

3GPP: 3rd Generation Partnership Project - Órgão de normas para telecomunicações móveis
AMF: Função de Gerenciamento de Acesso e Mobilidade - Elemento da rede central 5G para controle de acesso
CHF: Função de Cobrança - Sistema de cobrança 5G
DN: Rede de Dados - Rede externa (Internet, IMS, empresa)
eNodeB: Evolved Node B - Estação base LTE
F-TEID: Identificador de Endpoint de Tunelamento Totalmente Qualificado - ID de túnel GTP-U com endereço IP
gNB: Next Generation Node B - Estação base 5G
GTP-U: Protocolo de Tunelamento GPRS do Plano do Usuário - Protocolo de tunelamento para dados do usuário
MBR: Taxa de Bits Máxima - Parâmetro de QoS para largura de banda máxima permitida
GBR: Taxa de Bits Garantida - Parâmetro de QoS para largura de banda mínima garantida
N3: Interface entre RAN e UPF (tráfego do plano do usuário)
N4: Interface entre SMF e UPF (controle PFCP)
N6: Interface entre UPF e Rede de Dados (tráfego do plano do usuário)
N9: Interface entre dois UPFs (tráfego do plano do usuário inter-UPF)
PCF: Função de Controle de Políticas - Servidor de políticas 5G
PDU: Unidade de Dados de Protocolo - Sessão de dados em 5G
PGW-C: PDN Gateway Control Plane - Equivalente ao plano de controle LTE do SMF
PGW-U: PDN Gateway User Plane - Plano do usuário LTE (equivalente ao UPF)
QFI: Identificador de Fluxo de QoS - Marcação de fluxo de QoS 5G
QoS: Qualidade de Serviço - Priorização de tráfego e gerenciamento de largura de banda
RAN: Rede de Acesso Rádio - Rede de estação base (gNB/eNodeB)
SEID: Identificador de Endpoint de Sessão - ID de sessão PFCP
SMF: Função de Gerenciamento de Sessão - Elemento da rede central 5G para controle de sessão
TEID: Identificador de Endpoint de Tunelamento - ID de túnel GTP-U
UE: Equipamento do Usuário - Dispositivo móvel
UPF: Função do Plano do Usuário - Elemento de rede de encaminhamento de pacotes 5G

Termos do Protocolo PFCP

Associação: Relação de controle entre SMF e UPF
FAR: Regra de Ação de Encaminhamento - Determina o comportamento de encaminhamento de pacotes
IE: Elemento de Informação - Componente da mensagem PFCP
Node ID: Identificador do UPF ou SMF (FQDN ou endereço IP)
PDR: Regra de Detecção de Pacotes - Classifica pacotes em fluxos
PFCP: Protocolo de Controle de Encaminhamento de Pacotes - Protocolo de controle N4
QER: Regra de Aplicação de QoS - Aplica limites de largura de banda e marcação
SDF: Fluxo de Dados de Serviço - Filtro de tráfego específico da aplicação
Sessão: Sessão PFCP representando a sessão PDU do UE ou contexto PDP
URR: Regra de Relatório de Uso - Acompanha volumes de dados para cobrança

Termos do eBPF e do Kernel Linux

BPF: Filtro de Pacotes Berkeley - Tecnologia de filtragem de pacotes do kernel
eBPF: BPF Estendido - Caminho de dados programável do kernel
Hash Map: Armazenamento de chave-valor eBPF para buscas rápidas
XDP: Caminho de Dados eXpress - Processamento de pacotes do kernel em nível de driver
Verificador: Componente do kernel que valida programas eBPF para segurança
Mapa: Estrutura de dados eBPF compartilhada entre o kernel e o espaço do usuário
Zero-copy: Processamento de pacotes sem cópia para o espaço do usuário

Termos do Produto OmniUPF

OmniUPF: Função de Plano de Usuário baseada em eBPF (este produto)
Caminho de Dados: Motor de processamento de pacotes (programas eBPF)
Plano de Controle: Manipulador PFCP e gerenciamento de sessões
REST API: API HTTP para monitoramento e gerenciamento
Web UI: Painel de controle baseado em navegador

Índice​

Visão Geral​

O que é uma Função de Plano do Usuário?​

Principais Capacidades do OmniUPF​

Entendendo a Arquitetura do Plano do Usuário​

Arquitetura da Rede 5G (Modo SA)​

Arquitetura da Rede 4G LTE/EPC​

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

Modo Separado SGW-U e PGW-U (Roaming/Múltiplos Locais)​

Como as Funções de Plano do Usuário Funcionam na Rede​

Integração com o Plano de Controle (4G e 5G)​

Interfaces 5G​

Interfaces 4G/EPC​

Componentes do UPF​

Caminho de Dados eBPF​

Manipulador de Interface PFCP​

Servidor API REST​

Painel de Controle Web​

Protocolo PFCP e Integração SMF​

Associação PFCP​

Detecção de Reinício do SMF e Limpeza de Sessões Órfãs​

Manipulação de Indicação de Erro GTP-U​

Criação de Sessão PFCP​

Modificação de Sessão PFCP​

Exclusão de Sessão PFCP​

Operações Comuns​

Monitoramento de Sessão​

Gerenciamento de Regras​

Buffering de Pacotes​

Por que o Buffering é Crítico para o UPF​

O Problema: Perda de Pacotes Durante a Mobilidade​

Quando o Buffering Acontece​

Como o Buffering Funciona no OmniUPF​

Por que Isso Importa para a Experiência do Usuário​

Operações de Gerenciamento de Buffer​

Configuração de Buffer​

Estatísticas e Monitoramento​

Gerenciamento de Capacidade​

Gerenciamento de Configuração​

Solução de Problemas​

Falhas na Estabelecimento de Sessão​

Perda de Pacotes ou Problemas de Encaminhamento​

Problemas Relacionados ao Buffer​

Anomalias de Estatísticas​

Degradação de Desempenho​

Documentação Adicional​

Guias de Operações Específicas do Componente​

Documentação por Caso de Uso​

Instalando e Configurando o OmniUPF​

Implantando no Proxmox​

Otimizando Desempenho​

Compreendendo o Processamento de Pacotes​

Planejando Capacidade​

Gerenciando Rotas do UE e Integração FRR​

Usando a API REST​

Solucionando Problemas​

Referência Rápida​

Endpoints Comuns da API​

Parâmetros de Configuração Essenciais​

Limiares de Monitoramento Importantes​

Referência de Normas 3GPP​

Glossário​

Termos da Arquitetura 5G​

Termos do Protocolo PFCP​

Termos do eBPF e do Kernel Linux​

Termos do Produto OmniUPF​

Índice

Visão Geral

O que é uma Função de Plano do Usuário?

Principais Capacidades do OmniUPF

Entendendo a Arquitetura do Plano do Usuário

Arquitetura da Rede 5G (Modo SA)

Arquitetura da Rede 4G LTE/EPC

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

Modo Separado SGW-U e PGW-U (Roaming/Múltiplos Locais)

Como as Funções de Plano do Usuário Funcionam na Rede

Integração com o Plano de Controle (4G e 5G)

Interfaces 5G

Interfaces 4G/EPC

Componentes do UPF

Caminho de Dados eBPF

Manipulador de Interface PFCP

Servidor API REST

Painel de Controle Web

Protocolo PFCP e Integração SMF

Associação PFCP

Detecção de Reinício do SMF e Limpeza de Sessões Órfãs

Manipulação de Indicação de Erro GTP-U

Criação de Sessão PFCP

Modificação de Sessão PFCP

Exclusão de Sessão PFCP

Operações Comuns

Monitoramento de Sessão

Gerenciamento de Regras

Buffering de Pacotes

Por que o Buffering é Crítico para o UPF

O Problema: Perda de Pacotes Durante a Mobilidade

Quando o Buffering Acontece

Como o Buffering Funciona no OmniUPF

Por que Isso Importa para a Experiência do Usuário

Operações de Gerenciamento de Buffer

Configuração de Buffer

Estatísticas e Monitoramento

Gerenciamento de Capacidade

Gerenciamento de Configuração

Solução de Problemas

Falhas na Estabelecimento de Sessão

Perda de Pacotes ou Problemas de Encaminhamento

Problemas Relacionados ao Buffer

Anomalias de Estatísticas

Degradação de Desempenho

Documentação Adicional

Guias de Operações Específicas do Componente

Documentação por Caso de Uso

Instalando e Configurando o OmniUPF

Implantando no Proxmox

Otimizando Desempenho

Compreendendo o Processamento de Pacotes

Planejando Capacidade

Gerenciando Rotas do UE e Integração FRR

Usando a API REST

Solucionando Problemas

Referência Rápida

Endpoints Comuns da API

Parâmetros de Configuração Essenciais

Limiares de Monitoramento Importantes

Referência de Normas 3GPP

Glossário

Termos da Arquitetura 5G

Termos do Protocolo PFCP

Termos do eBPF e do Kernel Linux

Termos do Produto OmniUPF