Guia de Operações do OmniPGW

OmniPGW - Controle de Plano de Controle do Gateway de Pacotes (PGW-C)

por Omnitouch Network Services

Índice

Visão Geral
Arquitetura
Interfaces de Rede
Conceitos Chave
Introdução
Configuração
Interface Web - Painel de Operações em Tempo Real
Monitoramento & Métricas
Documentação Detalhada
Recursos Adicionais
Contribuindo
Suporte

Visão Geral

OmniPGW é uma implementação de alto desempenho do Controle de Plano de Controle do Gateway de Pacotes (PGW-C) para redes 3GPP LTE Evolved Packet Core (EPC), desenvolvida pela Omnitouch Network Services. Ele gerencia as funções do plano de controle para sessões de dados, incluindo:

Gerenciamento de Sessão - Criar, modificar e encerrar sessões de dados do UE (Equipamento do Usuário)
Alocação de Endereço IP - Atribuindo endereços IP a dispositivos móveis a partir de pools configurados
Controle de Políticas e Cobrança - Interface com PCRF para aplicação de políticas e cobrança
Coordenação do Plano do Usuário - Controlando o PGW-U (Plano do Usuário) para encaminhamento de pacotes

O que o PGW-C Faz

Aceita solicitações de sessão do SGW-C via interface S5/S8 (GTP-C)
Aloca endereços IP do UE a partir de pools de sub-rede configurados
Solicita decisões de políticas do PCRF via interface Gx (Diameter)
Programa regras de encaminhamento no PGW-U via interface Sxb (PFCP)
Gerencia a aplicação de QoS através de contextos de bearer e regras de QoS
Rastreia informações de cobrança para sistemas de faturamento

Arquitetura

Visão Geral dos Componentes

Arquitetura do Processo

O PGW-C é construído sobre Elixir/OTP e utiliza uma arquitetura de processo supervisionada:

Supervisor da Aplicação - Supervisor de nível superior gerenciando todos os componentes
Corretores de Protocolo - Lidam com mensagens de protocolo de entrada/saída
Processos de Sessão - Um GenServer por conexão PDN ativa
Registros - Rastreiam recursos alocados (IPs, TEIDs, SEIDs, etc.)
Gerenciador de Nó PFCP - Mantém associações PFCP com peers PGW-U

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

Interfaces de Rede

O PGW-C implementa três interfaces principais do 3GPP:

Interface S5/S8 (GTP-C v2)

Propósito: Sinalização do plano de controle entre SGW-C e PGW-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 Criação de Bearer
Solicitação/Resposta de Exclusão de Bearer

Configuração: Veja Configuração S5/S8

Interface Sxb (PFCP)

Propósito: Sinalização do plano de controle entre PGW-C e PGW-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 Heartbeat

Configuração: Veja Documentação da Interface PFCP/Sxb

Interface Gx (Diameter)

Propósito: Interface da Função de Controle de Políticas e Cobrança (PCRF)

Protocolo: Diameter (IETF RFC 6733)

Mensagens Chave:

Solicitação/Resposta de Controle de Crédito Inicial (CCR-I/CCA-I)
Solicitação/Resposta de Controle de Crédito de Término (CCR-T/CCA-T)

Configuração: Veja Documentação da Interface Diameter Gx

Conceitos Chave

Sessão PDN

Uma Sessão PDN (Rede de Dados de Pacotes) representa a conexão de dados de um UE a uma rede externa (como a Internet). Cada sessão possui:

Endereço IP do UE - Alocado a partir de um pool de sub-rede configurado
APN (Nome do Ponto de Acesso) - Identifica a rede externa
Contexto de Bearer - Contém parâmetros de QoS e informações de túnel
ID de Cobrança - Identificador único para faturamento
TEID (ID de Ponto de Extremidade do Túnel) - Identificador de túnel da interface S5/S8
SEID (ID de Ponto de Extremidade da Sessão) - Identificador de sessão da interface Sxb

Contexto de Bearer

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

Bearer Padrão - Criado com cada sessão PDN
Bearers Dedicados - Bearers adicionais para necessidades específicas de QoS
EBI (ID de Bearer EPS) - Identificador único para cada bearer
Parâmetros de QoS - QCI, ARP, taxas de bits (MBR, GBR)

Regras PFCP

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

PDR (Regra de Detecção de Pacotes) - Combina pacotes (uplink/downlink)
FAR (Regra de Ação de Encaminhamento) - Especifica o comportamento de encaminhamento
QER (Regra de Aplicação de QoS) - Aplica limites de taxa de bits
BAR (Regra de Ação de Bufferização) - Controla a bufferização de pacotes

Veja Documentação da Interface PFCP para detalhes.

Alocação de Endereço IP

Os endereços IP do UE são alocados a partir de pools de sub-rede configurados:

Seleção baseada em APN - Diferentes APNs podem usar diferentes sub-redes
Alocação dinâmica - Seleção aleatória de IP do intervalo disponível
Alocação estática - Suporte para endereços IP solicitados pelo UE
Detecção de colisão - Garante a atribuição única de IP

Veja Alocação de Pool de IP do UE para configuração.

Introdução

Pré-requisitos

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

Iniciando o OmniPGW

Configure as configurações de tempo de execução em config/runtime.exs
Compile a aplicação:
```
mix deps.get
mix compile
```
Inicie a aplicação:
```
mix run --no-halt
```

Verificando a Operação

Verifique os logs para startup bem-sucedido:

[info] Iniciando OmniPGW...
[info] Iniciando Exportador de Métricas em 127.0.0.42:42069
[info] Iniciando Corretor S5/S8 em 127.0.0.10
[info] Iniciando Corretor Sxb em 127.0.0.20
[info] Iniciando Corretor Gx
[info] Iniciando Gerenciador de Nó PFCP
[info] OmniPGW iniciado com sucesso

Acesse as métricas em http://127.0.0.42:42069/metrics (endereço configurado).

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
diameter	Interface Gx para PCRF	Configuração Diameter Gx
s5s8	Interface GTP-C para SGW-C	Configuração S5/S8
sxb	Interface PFCP para PGW-U	Configuração PFCP
ue	Pools de endereços IP do UE	Configuração de Pool de IP
pco	Opções de Configuração de Protocolo	Configuração PCO

Veja o Guia de Configuração Completo para informações detalhadas.

Interface Web - Painel de Operações em Tempo Real

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

Acessando a Interface Web

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

Páginas Disponíveis:

Página	URL	Propósito	Taxa de Atualização
Sessões PGW	`/pgw_sessions`	Visualizar todas as sessões PDN ativas	2 segundos
Sessões PFCP	`/pfcp_sessions`	Visualizar sessões PFCP com PGW-U	2 segundos
Status UPF	`/upf_status`	Monitorar associações de peers PFCP	2 segundos
Peers Diameter	`/diameter`	Monitorar conectividade PCRF	1 segundo
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 OmniPGW
Indicadores de status codificados por cor (verde/vermelho)

Busca & Filtro:

Pesquisar sessões por IMSI, IP, MSISDN ou APN
Filtragem instantânea sem recarregar a página

Detalhes Expansíveis:

Clique em qualquer linha para ver detalhes completos
Inspecionar estado completo da sessão
Visualizar configuração e capacidades do peer

Sem Autenticação Necessária (Uso Interno):

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

Fluxos de Trabalho Operacionais

Solução de Problemas de Sessão:

1. Usuário relata problema de conexão
2. Abra a página Sessões PGW
3. Pesquise por IMSI ou número de telefone
4. Verifique se a sessão existe e tem:
   - Endereço IP do UE alocado
   - Parâmetros de QoS do PCRF
   - Pontos de extremidade do túnel estabelecidos
5. Se nenhuma sessão encontrada → Verifique a página Diameter para conectividade PCRF

Verificação de Saúde do Sistema:

Abra a página Status UPF → Verifique se todos os peers PGW-U estão "Associados"
Abra a página Diameter → Verifique se todos os peers PCRF estão "Conectados"
Abra Sessões PGW → Verifique a contagem de sessões ativas em comparação com a capacidade

Monitoramento de Capacidade:

Dê uma olhada na contagem de Sessões PGW
Compare com a capacidade licenciada/esperada
Identifique horários de pico de uso
Monitore a distribuição entre APNs

Interface Web vs. Métricas

Use a Interface Web para:

Detalhes de sessão individuais
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 de longo prazo

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

Monitoramento & Métricas

Além da Interface Web, o OmniPGW expõe métricas compatíveis com Prometheus para monitoramento:

Métricas Disponíveis

Métricas de Sessão
- teid_registry_count - Sessões S5/S8 ativas
- seid_registry_count - Sessões PFCP ativas
- session_id_registry_count - Sessões Gx ativas
- address_registry_count - Endereços IP do UE alocados
- charging_id_registry_count - IDs de cobrança ativas
Métricas de Mensagens
- s5s8_inbound_messages_total - Mensagens GTP-C recebidas
- sxb_inbound_messages_total - Mensagens PFCP recebidas
- gx_inbound_messages_total - Mensagens Diameter recebidas
- Distribuições de duração de manuseio de mensagens
Métricas de Erro
- s5s8_inbound_errors_total - Erros de protocolo S5/S8
- sxb_inbound_errors_total - Erros de protocolo PFCP
- gx_inbound_errors_total - Erros Diameter

Acessando Métricas

As métricas são expostas via HTTP no endpoint configurado:

curl http://127.0.0.42:42069/metrics

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

Documentação Detalhada

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

Estrutura da Documentação

Documentação OmniPGW
├── OPERATIONS.md (Este Guia)
│
└── docs/
    ├── Configuração & Setup
    │   ├─��� configuration.md          Referência completa do runtime.exs
    │   ├── ue-ip-allocation.md       Configuração de pool de IP
    │   └── pco-configuration.md      Configurações de DNS, P-CSCF, MTU
    │
    ├── Interfaces de Rede
    │   ├── pfcp-interface.md         Sxb/PFCP (comunicação PGW-U)
    │   ├── diameter-gx.md            Gx (comunicação PCRF)
    │   ├── diameter-gy.md            Gy/Ro (comunicação OCS)
    │   └── s5s8-interface.md         S5/S8 (comunicação SGW-C)
    │
    └── Operações
        ├── session-management.md     Ciclo de vida da sessão PDN
        └── monitoring.md             Métricas Prometheus & alertas

Documentação por Tópico

🚀 Introdução Rápida

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

⚙️ Configuração

Documento	Descrição	Linhas
configuration.md	Referência completa do runtime.exs	1.600+
ue-ip-allocation.md	Gerenciamento e alocação de pool de IP do UE	943
pco-configuration.md	Opções de Configuração de Protocolo (DNS, P-CSCF, MTU)	344

🔌 Interfaces de Rede

Documento	Descrição	Linhas
pfcp-interface.md	Interface PFCP/Sxb para PGW-U	1.355
diameter-gx.md	Interface Diameter Gx para PCRF (Controle de Políticas)	941
diameter-gy.md	Interface Diameter Gy/Ro para OCS (Cobrança Online)	1.100+
s5s8-interface.md	Interface GTP-C S5/S8 para SGW-C	456

📊 Operações & Monitoramento

Documento	Descrição	Linhas
session-management.md	Ciclo de vida e operações da sessão PDN	435
monitoring.md	Métricas Prometheus, painéis Grafana, alertas	807

Recursos da Documentação

📈 Diagramas Mermaid

Todos os documentos incluem gráficos Mermaid para compreensão visual:

Diagramas de arquitetura
Diagramas de sequência (fluxos de mensagens)
Máquinas de estado
Topologia de rede

💡 Exemplos Práticos

Cada documento inclui:

Exemplos de configuração do mundo real
Configurações prontas para copiar e colar
Casos de uso comuns

🔍 Solução de Problemas

Cada documento de interface inclui:

Problemas comuns e soluções
Comandos de depuração
Métricas para diagnóstico

🔗 Referências Cruzadas

Os documentos estão extensivamente interligados para fácil navegação.

Caminhos de Leitura

Para Operadores de Rede

OPERATIONS.md - Visão geral (este documento)
configuration.md - Configuração
monitoring.md - Monitoramento
session-management.md - Operações diárias

Para Engenheiros de Rede

OPERATIONS.md - Visão geral da arquitetura (este documento)
pfcp-interface.md - Controle do plano do usuário
diameter-gx.md - Controle de políticas
diameter-gy.md - Cobrança online
s5s8-interface.md - Gerenciamento de sessão
ue-ip-allocation.md - Gerenciamento de IP

Para Configuração & Implantação

configuration.md - Referência completa
ue-ip-allocation.md - Pools de IP
pco-configuration.md - Parâmetros de rede
monitoring.md - Configurar monitoramento

Estatísticas do Documento

Total de Documentos: 10
Total de Linhas: ~7.300+
Tamanho Total: ~180 KB
Diagramas Mermaid: 65+
Exemplos de Código: 120+

Conceitos Chave Abordados

Arquitetura

✅ Separação do plano de controle/plano do usuário
✅ Arquitetura OTP/Elixir
✅ Supervisão de processos
✅ Sessões baseadas em GenServer

Protocolos

✅ PFCP (Protocolo de Controle de Encaminhamento de Pacotes)
✅ GTP-C v2 (Protocolo de Tunelamento 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)

Operações

✅ Gerenciamento de sessão
✅ Estratégias de alocação de IP
✅ Aplicação de QoS
✅ Integração de cobrança
✅ Monitoramento & alertas

Recursos Adicionais

Especificações 3GPP

Especificação	Título
TS 29.274	GTP-C v2 (interface S5/S8)
TS 29.244	PFCP (interface Sxb)
TS 29.212	Interface Diameter Gx (Controle de Políticas)
TS 32.299	Aplicações de Cobrança Diameter (Gy/Ro)
TS 32.251	Cobrança de domínio de Pacotes
TS 23.401	Arquitetura EPC

Documentação Relacionada

README do Projeto: README.md
Arquivo de configuração: config/runtime.exs

Contribuindo

Para atualizar a documentação:

Edite os arquivos Markdown em docs/
Inclua diagramas Mermaid para conceitos visuais
Adicione exemplos práticos
Referencie documentos relacionados
Atualize o OPERATIONS.md se adicionar novos documentos

Links Rápidos

Suporte

Para perguntas ou problemas com o OmniPGW:

Revise a documentação neste guia
Verifique exemplos de configuração
Consulte seções de solução de problemas nos documentos de interface
Consulte o repositório do projeto para contribuições

OmniPGW - Plano de Controle do Gateway de Pacotes LTE de grau de operadora

Desenvolvido pela Omnitouch Network Services

Versão da Documentação: 1.0 Última Atualização: 2025-10-29

Índice​

Visão Geral​

O que o PGW-C Faz​

Arquitetura​

Visão Geral dos Componentes​

Arquitetura do Processo​

Interfaces de Rede​

Interface S5/S8 (GTP-C v2)​

Interface Sxb (PFCP)​

Interface Gx (Diameter)​

Conceitos Chave​

Sessão PDN​

Contexto de Bearer​

Regras PFCP​

Alocação de Endereço IP​

Introdução​

Pré-requisitos​

Iniciando o OmniPGW​

Verificando a Operação​

Configuração​

Visão Geral da Configuração​

Referência Rápida de Configuração​

Interface Web - Painel de Operações em Tempo Real​

Acessando a Interface Web​

Principais Recursos​

Fluxos de Trabalho Operacionais​

Interface Web vs. Métricas​

Monitoramento & Métricas​

Métricas Disponíveis​

Acessando Métricas​

Documentação Detalhada​

Estrutura da Documentação​

Documentação por Tópico​

🚀 Introdução Rápida​

⚙️ Configuração​

🔌 Interfaces de Rede​

📊 Operações & Monitoramento​

Recursos da Documentação​

📈 Diagramas Mermaid​

💡 Exemplos Práticos​

🔍 Solução de Problemas​

🔗 Referências Cruzadas​

Caminhos de Leitura​

Para Operadores de Rede​

Para Engenheiros de Rede​

Para Configuração & Implantação​

Estatísticas do Documento​

Conceitos Chave Abordados​

Arquitetura​

Protocolos​

Interfaces 3GPP​

Operações​

Recursos Adicionais​

Especificações 3GPP​

Documentação Relacionada​

Contribuindo​

Links Rápidos​

Suporte​

Índice

Visão Geral

O que o PGW-C Faz

Arquitetura

Visão Geral dos Componentes

Arquitetura do Processo

Interfaces de Rede

Interface S5/S8 (GTP-C v2)

Interface Sxb (PFCP)

Interface Gx (Diameter)

Conceitos Chave

Sessão PDN

Contexto de Bearer

Regras PFCP

Alocação de Endereço IP

Introdução

Pré-requisitos

Iniciando o OmniPGW

Verificando a Operação

Configuração

Visão Geral da Configuração

Referência Rápida de Configuração

Interface Web - Painel de Operações em Tempo Real

Acessando a Interface Web

Principais Recursos

Fluxos de Trabalho Operacionais

Interface Web vs. Métricas

Monitoramento & Métricas

Métricas Disponíveis

Acessando Métricas

Documentação Detalhada

Estrutura da Documentação

Documentação por Tópico

🚀 Introdução Rápida

⚙️ Configuração

🔌 Interfaces de Rede

📊 Operações & Monitoramento

Recursos da Documentação

📈 Diagramas Mermaid

💡 Exemplos Práticos

🔍 Solução de Problemas

🔗 Referências Cruzadas

Caminhos de Leitura

Para Operadores de Rede

Para Engenheiros de Rede

Para Configuração & Implantação

Estatísticas do Documento

Conceitos Chave Abordados

Arquitetura

Protocolos

Interfaces 3GPP

Operações

Recursos Adicionais

Especificações 3GPP

Documentação Relacionada

Contribuindo

Links Rápidos

Suporte