OmniPGW 操作指南

OmniPGW - 数据包网关控制平面 (PGW-C)

由 Omnitouch 网络服务提供

概述

OmniPGW 是一个高性能的数据包网关控制平面 (PGW-C) 实现，适用于 3GPP LTE 演进包核心 (EPC) 网络，由 Omnitouch 网络服务开发。它管理数据会话的控制平面功能，包括：

会话管理 - 创建、修改和终止 UE (用户设备) 数据会话
IP 地址分配 - 从配置的池中为移动设备分配 IP 地址
策略与计费控制 - 与 PCRF 接口进行策略执行和计费
用户平面协调 - 控制 PGW-U (用户平面) 进行数据包转发

PGW-C 的功能

接受来自 SGW-C 的会话请求 通过 S5/S8 接口 (GTP-C)
从配置的子网池中分配 UE IP 地址
通过 Gx 接口 (Diameter) 向 PCRF 请求策略决策
通过 Sxb 接口 (PFCP) 在 PGW-U 中编程转发规则
通过承载上下文和 QoS 规则管理 QoS 执行
跟踪计费信息 供计费系统使用

架构

组件概述

过程架构

PGW-C 基于 Elixir/OTP 构建，并使用监督的过程架构：

应用监督者 - 顶层监督者，管理所有组件
协议代理 - 处理进出协议消息
会话进程 - 每个活动 PDN 连接一个 GenServer
注册表 - 跟踪分配的资源 (IP、TEID、SEID 等)
PFCP 节点管理器 - 维护与 PGW-U 对等体的 PFCP 关联

每个组件都受到监督，并将在故障时自动重启，以确保系统的可靠性。

网络接口

PGW-C 实现了三个主要的 3GPP 接口：

S5/S8 接口 (GTP-C v2)

目的： SGW-C 和 PGW-C 之间的控制平面信令

协议： 基于 UDP 的 GTP-C 版本 2

关键消息：

创建会话请求/响应
删除会话请求/响应
创建承载请求/响应
删除承载请求/响应

配置： 请参见 S5/S8 配置

Sxb 接口 (PFCP)

目的： PGW-C 和 PGW-U 之间的控制平面信令

协议： 基于 UDP 的 PFCP (数据包转发控制协议)

关键消息：

关联设置请求/响应
会话建立请求/响应
会话修改请求/响应
会话删除请求/响应
心跳请求/响应

配置： 请参见 PFCP/Sxb 接口文档

Gx 接口 (Diameter)

目的： 策略与计费规则功能 (PCRF) 接口

协议： Diameter (IETF RFC 6733)

关键消息：

信用控制初始请求/应答 (CCR-I/CCA-I)
信用控制终止请求/应答 (CCR-T/CCA-T)

配置： 请参见 Diameter Gx 接口文档

关键概念

PDN 会话

PDN (数据包数据网络) 会话表示 UE 与外部网络 (如互联网) 的数据连接。每个会话具有：

UE IP 地址 - 从配置的子网池中分配
APN (接入点名称) - 标识外部网络
承载上下文 - 包含 QoS 参数和隧道信息
计费 ID - 用于计费的唯一标识符
TEID (隧道端点 ID) - S5/S8 接口隧道标识符
SEID (会话端点 ID) - Sxb 接口会话标识符

承载上下文

承载表示具有特定 QoS 特性的流量流：

默认承载 - 每个 PDN 会话创建
专用承载 - 针对特定 QoS 需求的额外承载
EBI (EPS 承载 ID) - 每个承载的唯一标识符
QoS 参数 - QCI、ARP、比特率 (MBR、GBR)

PFCP 规则

PGW-C 向 PGW-U 编程数据包处理规则：

PDR (数据包检测规则) - 匹配数据包 (上行/下行)
FAR (转发动作规则) - 指定转发行为
QER (QoS 执行规则) - 执行比特率限制
BAR (缓冲动作规则) - 控制数据包缓冲

有关详细信息，请参见 PFCP 接口文档。

IP 地址分配

UE IP 地址从配置的子网池中分配：

基于 APN 的选择 - 不同的 APN 可以使用不同的子网
动态分配 - 从可用范围中随机选择 IP
静态分配 - 支持 UE 请求的 IP 地址
冲突检测 - 确保唯一的 IP 分配

有关配置，请参见 UE IP 池分配，以及 IPv6 / 双栈以获取 IPv6 和 IPv4v6 PDN 操作。

入门

先决条件

Elixir ~1.16
Erlang/OTP 26+
与 SGW-C、PGW-U 和 PCRF 的网络连接
理解 LTE EPC 架构

启动 OmniPGW

在 config/runtime.exs 中配置运行时设置
编译应用程序：
```
mix deps.get
mix compile
```
启动应用程序：
```
mix run --no-halt
```

验证操作

检查日志以确认成功启动：

[info] 启动 OmniPGW...
[info] 在 127.0.0.42:42069 启动指标导出器
[info] 在 127.0.0.10 启动 S5/S8 代理
[info] 在 127.0.0.20 启动 Sxb 代理
[info] 启动 Gx 代理
[info] 启动 PFCP 节点管理器
[info] OmniPGW 成功启动

访问指标在 http://127.0.0.42:42069/metrics (配置地址)。

配置

所有运行时配置都在 config/runtime.exs 中定义。配置结构分为几个部分：

配置概述

快速配置参考

部分	目的	文档
metrics	Prometheus 指标导出器	监控指南
diameter	Gx 接口到 PCRF	Diameter Gx 配置
s5s8	GTP-C 接口到 SGW-C	S5/S8 配置
sxb	PFCP 接口到 PGW-U	PFCP 配置
ue	UE IP 地址池	IP 池配置
pco	协议配置选项	PCO 配置
CDR	离线计费与使用报告	CDR 格式

请参阅完整配置指南以获取详细信息。

实时操作监控 (OAM API)

OmniPGW 提供一个 OAM REST API 用于实时监控和操作，提供系统状态的即时可见性。根据需要查询这些读取端点 (或在轮询间隔/从脚本中) 以获取实时操作视图 - 无需命令行访问主机或原始指标查询。

访问 OAM API

API 通过 HTTPS/TLS 提供。所有路由都在 /api 前缀下提供。

https://<omnipgw-ip>:8443/

交互式 API 文档 (Swagger UI) 可在以下地址访问：

https://<omnipgw-ip>:8443/api/docs

示例健康检查 (使用 -k 进行自签名实验室证书)：

curl -k https://localhost:8443/api/status
{"result":"ok"}

可用端点：

目的	端点	替代 (旧页面)
深入了解特定订阅者 (IMSI/MSISDN/IP)	`POST /api/ue_search`	UE 搜索
列出/搜索活动 PDN 会话	`GET /api/sessions[?search=<imsi\|msisdn\|ip>]`	PGW 会话
按 IMSI 获取一个会话	`GET /api/sessions/<imsi>`	PGW 会话 (详细)
会话历史/审计事件	`GET /api/session_history[?type=&search=&page=&page_size=]`	会话历史
网络拓扑概述	`GET /api/topology`	网络拓扑
UE IP 地址池利用率	`GET /api/ip_pools`, `GET /api/ip_pools/<name>`	IP 池
UPF / PFCP 对等体状态	`GET /api/upf`, `GET /api/upf/<ip>`	PFCP 会话 / UPF 状态
UPF 选择规则、健康、PCO 配置	`GET /api/upf_selection`	UPF 选择
Diameter (Gx/Gy) 对等体连接性	`GET /api/diameter[?status=connected\|disconnected]`, `GET /api/diameter/<origin-host>`	Diameter 对等体
每个会话的在线计费 (Gy) 状态	`GET /api/charging[?search=<imsi>]`, `GET /api/charging/<imsi>`	Gy 状态
P-CSCF DNS 发现状态	`GET /api/pcscf_monitor`	P-CSCF 监控
健康检查	`GET /api/status`	-

要获取实时仪表板样式视图，请在间隔内轮询集合端点，例如：

watch -n 2 'curl -sk https://localhost:8443/api/sessions'
watch -n 1 'curl -sk https://localhost:8443/api/diameter?status=disconnected'

注意：以前的日志页面 (实时日志流) 和 Gy 模拟器 页面没有 OAM API 等效项。从主机/您的日志聚合器流式传输日志，并使用 GET /api/charging 检查实时 Gy/在线计费状态。

主要功能

按需和轮询数据：

每个端点返回 OmniPGW 进程的当前实时状态
使用 watch/cron/脚本按间隔轮询以获取自动刷新的视图
状态字段 (例如对等体 connected/associated) 在 JSON 中明确返��

搜索与过滤：

通过 IMSI、IP、MSISDN 或 APN 通过 GET /api/sessions?search=... 搜索会话
通过 ?status=connected|disconnected 过滤 Diameter 对等体
通过 ?search=<imsi> 过滤计费状态

完整详细记录：

每个实体端点 (/api/sessions/<imsi>、/api/upf/<ip>、/api/diameter/<origin-host>、/api/charging/<imsi>) 返回完整状态作为 JSON
检查完整会话、对等体配置和能力

访问控制：

通过 HTTPS/TLS 在 8443 端口提供
仅绑定到管理 IP，并前置您的访问控制
旨在用于 NOC/运营团队和自动化使用

操作工作流

会话故障排除 (深入了解)：

1. 用户报告连接问题
2. POST /api/ue_search，JSON 主体包含 IMSI、MSISDN 或 IP
3. 查看响应中的综合会话详细信息：
   a) 活动会话 - 验证会话存在且参数正确
   b) 当前位置信息 - 检查 TAC、单元 ID、服务网络
   c) 承载信息 - 验证默认和专用承载
      - QCI、MBR/GBR、计费规则名称
      - APN-AMBR 限制
   d) 计费信息 - Gy 会话 ID、配额状态 (也可使用 GET /api/charging/<imsi>)
   e) 策略信息 - Gx 会话、已安装的 PCC 规则
   f) 最近事件 - GET /api/session_history?search=<imsi>
4. 如果未找到会话 → GET /api/diameter?status=disconnected 检查 PCRF 连接性

快速会话查找：

1. 用户报告问题
2. GET /api/sessions?search=<imsi|msisdn> (或 GET /api/sessions/<imsi>)
3. 验证会话存在且基本详细信息：
   - 分配的 UE IP 地址
   - QoS 参数
   - 已建立的隧道端点
4. 要进行详细分析 → POST /api/ue_search

系统健康检查：

GET /api/upf              → 验证所有 PGW-U 对等体 "已关联"
GET /api/diameter?status=connected → 验证所有 PCRF 对等体 "已连接"
GET /api/sessions         → 检查活动会话数量与容量
GET /api/status           → 整体健康检查 ({"result":"ok"})

容量监控：

计算 GET /api/sessions 返回的条目
与许可/预期容量进行比较
确定峰值使用时间
监控 APN 之间的分布；使用 GET /api/ip_pools 获取每个池的利用率

API 与指标

使用 OAM API 进行：

深入分析订阅者故障排除 (POST /api/ue_search)
单个会话详细信息和状态检查 (GET /api/sessions/<imsi>)
实时对等体状态 (GET /api/upf、GET /api/diameter)
跨所有接口的快速健康检查 (GET /api/status)
按 IMSI/MSISDN/IP 故障排除特定用户
承载 QoS 分析 (MBR、GBR、QCI)
策略和计费规则检查 (GET /api/charging)
会话历史和��计记录 (GET /api/session_history)
IP 池容量监控 (GET /api/ip_pools)
验证配置和规则 (GET /api/upf_selection)

使用 Prometheus 指标进行：

历史趋势
报警和通知
容量规划图
性能分析
长期监控

最佳实践： 同时使用两者 - OAM API 用于即时操作，Prometheus 用于趋势和警报。

监控与指标

除了 OAM API，OmniPGW 还提供与 Prometheus 兼容的指标进行监控：

可用指标

会话指标
- teid_registry_count - 活动 S5/S8 会话
- seid_registry_count - 活动 PFCP 会话
- session_id_registry_count - 活动 Gx 会话
- address_registry_count - 分配的 UE IP 地址
- charging_id_registry_count - 活动计费 ID
消息指标
- s5s8_inbound_messages_total - 接收的 GTP-C 消息
- sxb_inbound_messages_total - 接收的 PFCP 消息
- gx_inbound_messages_total - 接收的 Diameter 消息
- 消息处理持续时间分布
错误指标
- s5s8_inbound_errors_total - S5/S8 协议错误
- sxb_inbound_errors_total - PFCP 协议错误
- gx_inbound_errors_total - Diameter 错误
会话生命周期指标
- pgw_session_create_total{result,cause,pdn_type,rat_type} - PDN 会话创建尝试，按结果 (success/failure)、返回�� GTP 原因、PDN 类型 (ipv4/ipv6/ipv4v6) 和 RAT 类型进行细分
- pgw_session_delete_total{pdn_type} - 按 PDN 类型删除 PDN 会话
- pgw_session_modify_total - 处理的修改承载请求
UE IP 池指标
- ue_pool_addresses_allocated{pool,ip_version} - 每个池 (APN 模式) 和 IP 版本分配的 UE 地址
- ue_pool_addresses_total{pool,ip_version} - 总池容量
- ue_pool_addresses_utilization_ratio{pool,ip_version} - 分配的比例 (0.0-1.0)；用于池耗尽警报。注意共享地址范围的池每个都计算共享分配
- ue_ip_allocation_failures_total{ip_version,reason} - 分配失败 (pool_exhausted, already_registered)
每个对等体 UPF / PFCP 指标
- upf_peer_associated{peer_ip} - 每个对等体的 PFCP 关联状态 1/0
- upf_peer_healthy{peer_ip} - 每个对等体的健康状态 1/0
- upf_peer_missed_heartbeats{peer_ip} - 每个对等体连续错过的心跳
- upf_heartbeat_rtt - PFCP 心跳往返时间分布，按 peer_ip
承载与 QoS 指标
- pgw_bearer_create_total{type,qci} - 按类型创建的承载 (default/dedicated) 和 QCI
- pgw_bearer_delete_total{type} - 按类型删除的承载
Diameter 对等体指标
- diameter_peers_connected{application} - 按应用程序连接的 Diameter 对等体 (gx/gy/all)

访问指标

指标通过 HTTP 在配置的端点上公开：

curl http://127.0.0.42:42069/metrics

请参阅监控与指标指南以获取仪表板设置和警报。

详细文档

本节提供 OmniPGW 文档的全面概述。文档按主题和用例组织。

文档结构

OmniPGW 文档
├── OPERATIONS.md (本指南)
│
└── docs/
    ├── 配置与设置
    │   ├── configuration.md          完整的 runtime.exs 参考
    │   ├── ue-ip-allocation.md       IP 池配置
    │   └── pco-configuration.md      DNS、P-CSCF、MTU 设置
    │
    ├── 网络接口
    │   ├── pfcp-interface.md         Sxb/PFCP (PGW-U 通信)
    │   ├── diameter-gx.md            Gx (PCRF 通信)
    │   ├── diameter-gy.md            Gy/Ro (OCS 通信)
    │   └── s5s8-interface.md         S5/S8 (SGW-C 通信)
    │
    └── 操作
        ├── session-management.md     PDN 会话生命周期
        └── monitoring.md             Prometheus 指标与警报

按主题分类的文档

🚀 入门

文档	描述	目的
OPERATIONS.md	主��操作指南 (本文件)	概述和快速入门

⚙️ 配置

文档	描述	行数
configuration.md	完整的 runtime.exs 配置参考	1,600+
ue-ip-allocation.md	UE IP 池管理与分配	943
ipv6-dual-stack.md	跨 PGW-C 和 UPF 的 IPv6 / IPv4v6 PDN 操作	-
pco-configuration.md	协议配置选项 (DNS、P-CSCF、MTU)	344

🔌 网络接口

文档	描述	行数
pfcp-interface.md	PFCP/Sxb 接口到 PGW-U	1,355
diameter-gx.md	Diameter Gx 接口到 PCRF (策略控制)	941
diameter-gy.md	Diameter Gy/Ro 接口到 OCS (在线计费)	1,100+
s5s8-interface.md	GTP-C S5/S8 接口到 SGW-C	456

📊 操作与监控

文档	描述	行数
session-management.md	PDN 会话生命周期与操作	435
monitoring.md	Prometheus 指标、Grafana 仪表板、警报	807
data-cdr-format.md	CDR 文件格式、URR 配置、离线计费	847
qos-bearers.md	QoS 与承载管理、策略控制	448
troubleshooting.md	故障排除程序和常见问题	687

🔧 高级功能

文档	描述	行数
pcscf-monitoring.md	P-CSCF 发现与健康监控	894

文档特点

📈 Mermaid 图表

所有文档都包含 Mermaid 图表 以便于理解：

架构图
序列图 (消息流)
状态机
网络拓扑

💡 实用示例

每个文档都包含：

真实的配置示例
可复制粘贴的配置
常见用例

🔍 故障排除

每个接口文档都包含：

常见问题和解决方案
调试命令
诊断指标

🔗 交叉引用

文档之间广泛交叉链接，便于导航。

阅读路径

对于网络操作员

OPERATIONS.md - 概述 (本文件)
configuration.md - 设置
monitoring.md - 监控
session-management.md - 日常操作

对于网络工程师

OPERATIONS.md - 架构概述 (本文件)
pfcp-interface.md - 用户平面控��
diameter-gx.md - 策略控制
diameter-gy.md - 在线计费
s5s8-interface.md - 会话管理
ue-ip-allocation.md - IP 管理

对于配置与部署

configuration.md - 完整参考
ue-ip-allocation.md - IP 池
pco-configuration.md - 网络参数
monitoring.md - 设置监控

文档统计

文档总数： 14
总行数： ~10,900+
总大小： ~265 KB
Mermaid 图表： 75+
代码示例： 150+

涉及的关键概念

架构

✅ 控制/用户平面分离
✅ OTP/Elixir 架构
✅ 过程监督
✅ 基于 GenServer 的会话

协议

✅ PFCP (数据包转发控制协议)
✅ GTP-C v2 (GPRS 隧道协议)
✅ Diameter (RFC 6733)

3GPP 接口

✅ Sxb (PGW-C ↔ PGW-U)
✅ Gx (PGW-C ↔ PCRF)
✅ Gy/Ro (PGW-C ↔ OCS)
✅ S5/S8 (SGW-C ↔ PGW-C)

操作

✅ 会话管理
✅ IP 分配策略
✅ QoS 执行
✅ 计费集成
✅ 监控与警报

其他资源

3GPP 规范

规范	标题
TS 29.274	GTP-C v2 (S5/S8 接口)
TS 29.244	PFCP (Sxb 接口)
TS 29.212	Diameter Gx 接口 (策略控制)
TS 32.299	Diameter 计费应用 (Gy/Ro)
TS 32.251	分组交换域计费
TS 23.401	EPC 架构

目录​

概述​

PGW-C 的功能​

架构​

组件概述​

过程架构​

网络接口​

S5/S8 接口 (GTP-C v2)​

Sxb 接口 (PFCP)​

Gx 接口 (Diameter)​

关键概念​

PDN 会话​

承载上下文​

PFCP 规则​

IP 地址分配​

入门​

先决条件​

启动 OmniPGW​

验证操作​

配置​

配置概述​

快速配置参考​

实时操作监控 (OAM API)​

访问 OAM API​

主要功能​

操作工作流​

API 与指标​

监控与指标​

可用指标​

访问指标​

详细文档​

文档结构​

按主题分类的文档​

🚀 入门​

⚙️ 配置​

🔌 网络接口​

📊 操作与监控​

🔧 高级功能​

文档特点​

📈 Mermaid 图表​

💡 实用示例​

🔍 故障排除​

🔗 交叉引用​

阅读路径​

对于网络操作员​

对于网络工程师​

对于配置与部署​

文档统计​

涉及的关键概念​

架构​

协议​

3GPP 接口​

操作​

其他资源​

3GPP 规范​

相关文档​

目录

概述

PGW-C 的功能

架构

组件概述

过程架构

网络接口

S5/S8 接口 (GTP-C v2)

Sxb 接口 (PFCP)

Gx 接口 (Diameter)

关键概念

PDN 会话

承载上下文

PFCP 规则

IP 地址分配

入门

先决条件

启动 OmniPGW

验证操作

配置

配置概述

快速配置参考

实时操作监控 (OAM API)

访问 OAM API

主要功能

操作工作流

API 与指标

监控与指标

可用指标

访问指标

详细文档

文档结构

按主题分类的文档

🚀 入门

⚙️ 配置

🔌 网络接口

📊 操作与监控

🔧 高级功能

文档特点

📈 Mermaid 图表

💡 实用示例

🔍 故障排除

🔗 交叉引用

阅读路径

对于网络操作员

对于网络工程师

对于配置与部署

文档统计

涉及的关键概念

架构

协议

3GPP 接口

操作

其他资源

3GPP 规范

相关文档