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IPv6 / 双栈 (IPv4v6) PDN 支持

在 OmniPGW（控制平面）和 OmniUPF（用户平面）之间操作支持 IPv6 的 PDN 连接的端到端指南。此页面涵盖了 PDN 类型的协商和信令、两个节点所需的配置以及如何通过动态路由实现 UE 的 IPv6 可达性。

有关详细的 UE 地址池模型（APN 匹配、分配、冲突处理），请参见 UE IP Pool Allocation。有关 PFCP 和 Gx 接口的一般信息，请参见 PFCP/Sxb 和 Diameter Gx。

目录​

概述​

PDN 连接可以是 IPv4、IPv6 或 IPv4v6（双栈）。PDN 类型由 UE/SGW 在 GTPv2 创建会话请求中请求，并由 PGW-C 在响应中确认。要实现端到端的 IPv6 PDN，需要在三个���口和两个节点之间进行协调行为：

节点 / 接口IPv6 的责任
OmniPGW — S5/S8协商 PDN 类型；分配 UE 地址；返回 PDN 地址分配 (PAA)
OmniPGW — Gx将 UE 地址传达给 PCRF：Framed-IP-Address（IPv4）用于 IPv4/IPv4v6 PDN，Framed-IPv6-Prefix 用于仅 IPv6 PDN
OmniPGW — Sxb通过 PFCP 向 UPF 信号 UE IPv6 地址和 PDN 类型
OmniUPF — 数据平面编程 IPv6 下行查找；转发/封装 IPv6 用户流量
OmniUPF — FRR通过 OSPFv3 向边缘路由器通告每个 UE IPv6 /128 主机路由

参考文献：3GPP TS 29.274 (GTPv2-C)， 3GPP TS 29.212 (Gx)， 3GPP TS 29.244 (PFCP)。

PDN 类型​

值PDN 类型UE 接收PAA 内容 (TS 29.274 §8.14)
1IPv4IPv4 地址4 字节 IPv4 地址
2IPv6IPv6 前缀 (/64)前缀长度字节 + 16 字节地址
3IPv4v6IPv4 地址 + IPv6 前缀前缀长度字节 + 16 字节 IPv6 + 4 字节 IPv4

PGW-C 从 PDN Type IE 派生有效的 PDN 类型，如果 PDN Type IE 缺失，则回退到 PAA IE 的类型。相同的协商类型驱动返回给 SGW 的 PAA、发送给 UPF 的 PFCP PDN Type IE，以及分配的地址族/多个地址族。

IPv4v6 无 IPv6 池。 如果请求 IPv4v6 PDN，但匹配的 APN 没有配置 IPv6 范围，PGW-C 不会崩溃；它会将 PDN 降级为仅 IPv4 或拒绝，具体取决于 APN 是否为紧急 (SOS) APN。请参见 APN 没有 IPv6 池时的 IPv4v6 请求。

端到端流程​

重传的创建会话请求（相同的序列号）以幂等方式处理，并产生相同的响应。

PGW-C 配置​

UE IPv6 地址池​

UE 地址从 runtime.exs 中 ue.subnet_map 键下的每个 APN 池中提取。为任何应提供 IPv6 或双栈的 APN 添加一个 IPv6 CIDR。池会自动按地址族解析。

config :pgw_c,
  ue: %{
    subnet_map: %{
      # APN 名称 => CIDR 字符串列表（IPv4 和/或 IPv6）
      default: [
        "100.64.16.0/24",
        "2001:db8:6f85:70::/64"
      ]
    }
  }
参数类型必需默认描述
ue.subnet_mapMap是-将 APN 名称（或 :default）映射到 CIDR 字符串列表。：default 是当没有 APN 特定条目匹配时的后备。
（列表条目）字符串（CIDR）是-IPv4（例如 100.64.16.0/24）或 IPv6（例如 2001:db8:6f85:70::/64）前缀。地址族从字符串中检测。IPv6 UE 地址从配置的前缀中提取，并向 UE 信号一个 /64。

有关 APN 正则表达式匹配、每个 APN 的多个子网、静态地址和分配算法，请参见 UE IP Pool Allocation。

同时具有 IPv4 和 IPv6 CIDR 的 APN 支持 IPv4、IPv6 和 IPv4v6 PDN；PGW-C 从协商的 PDN 类型所需的任何族/多个族中进行分配（对于 IPv4v6，从每个族中分配一个地址）。

Gx (Framed-IPv6-Prefix)​

Gx 不需要额外的配置。PGW-C 根据地址族从 UE 地址设置 Gx 帧地址 AVP：

  • 仅 IPv6 PDN — 使用 Framed-IPv6-Prefix AVP 传达 UE IPv6 前缀 （RFC 3162 §2.3），而不是 Framed-IP-Address（仅承载 IPv4）。
  • IPv4 和 IPv4v6 PDN — UE IPv4 地址在 Framed-IP-Address 中传达。对于 IPv4v6，IPv6 前缀 不 在 Gx 中承载（CCR 的帧地址 AVP 来源于 IPv4 地址）；IPv6 前缀仍通过 PFCP 信号传递给 UPF，并在 PAA 中传递给 UE。

对于仅 IPv6 的用户，PCRF 必须被配置并能够处理 Framed-IPv6-Prefix；否则，信用控制请求将被丢弃，会话失败 — 请参见 故障排除。

用户平面 (OmniUPF)​

为了让 IPv6 PDN 承载流量，OmniUPF 必须启用 IPv6，从 PGW-C 发送的 PFCP 会话中编程 IPv6 下行查找，并通过 OSPFv3 向边缘路由器通告每个 UE IPv6 /128 主机路由，以便下行流量能够吸引到 UPF。

这些是配置在 OmniUPF 上的用户平面关注点，而不是 PGW-C。有关内核设置、UPF UE 池和 OSPFv3 路由通告的信息，请��见 OmniUPF IPv6 / 双栈指南。从 PGW-C 的角度来看，唯一的要求是所选的 UPF 支持 IPv6 — PGW-C 通过 PFCP 信号 UE IPv6 地址和 PDN 类型（请参见 PFCP/Sxb）。

参考表​

PDN 地址分配 (PAA) — TS 29.274 §8.14​

PDN 类型地址字段布局
IPv44 字节：IPv4 地址
IPv61 字节前缀长度 + 16 字节 IPv6 前缀/地址
IPv4v61 字节前缀长度 + 16 字节 IPv6 + 4 字节 IPv4

Gx 帧地址 AVP​

AVP代码家族格式参考
Framed-IP-Address8IPv44 字节地址RFC 4005
Framed-IPv6-Prefix97IPv6保留字节 + 前缀长度 + 前缀RFC 3162 §2.3

PFCP PDN 类型 IE — TS 29.244​

值意义
1IPv4
2IPv6
3IPv4v6

故障排除​

Gx CCR 超时用于 IPv6 会话​

症状：某个用户的 IPv4 会话成功，但 IPv6/IPv4v6 会话返回原因 remote_peer_not_responding；Gx 信用控制请求超时。

可能的原因：

  • PCRF 无法处理 Framed-IPv6-Prefix AVP，并静默丢弃请求。
  • 该用户在 PCRF/HSS 上未���置为 IPv6。

解决方案：

  1. 确认该用户在 PCRF/HSS 上已配置并启用。
  2. 验证 PCRF 接受 Gx CCR-I 的 Framed-IPv6-Prefix。
  3. 与同一用户的 IPv4 会话进行比较，以隔离 IPv6 特定行为。

IPv6 会话被接受但下行流量未到达 UE​

症状：创建会话响应携带 IPv6 PAA，上行正常，但来自网络到 UE 的流量被丢弃。

这是一个用户平面（OmniUPF）问题 — PGW-C 已经分配了地址并通过 PFCP 信号传递。通常的原因是 UE /128 主机路由未到达边缘路由器（UPF 上未运行 OSPFv3/未相邻，或收敛延迟）。请参见 OmniUPF IPv6 / 双栈指南以获取路由通告配置和故障排除信息。

未分配 IPv6 地址​

症状：IPv6 PDN 请求被拒绝，或者未返回 IPv6 PAA。

可能的原因：

  • 匹配的 APN（或 :default）在 ue.subnet_map 中没有 IPv6 CIDR。
  • 配置的 IPv6 池已耗尽。

解决方案：

  1. 在 APN 的 ue.subnet_map 条目中添加 IPv6 CIDR（请参见 PGW-C 配置）。
  2. 确认池中有空闲地址。

APN 没有 IPv6 池时的 IPv4v6 请求​

症状：某个 UE 针对仅在 ue.subnet_map 中配置了 IPv4 CIDR 的 APN 请求 IPv4v6 PDN（没有 IPv6 范围）。根据 APN 的不同，会话要么以 仅 IPv4 的方式建立，要么被 拒绝。

行为：IPv6 分配器 (AddressRegistry.register_new_ipv6/1) 在匹配的 APN 具有空 IPv6 列表时返回 {:error, :no_ipv6_pool}，而不是崩溃会话进程。会话过程然后根据 APN 类型选择（根据 TS 29.274 / TS 23.401 单地址承载 / PDN 类型降级处理）：

APN 类型结果UE / PCRF / UPF 看到的内容
紧急 (SOS) APN降级为仅 IPv4 — 分配 IPv4 地址，清除 IPv6 地址，将协商的 PDN 类型设置为 IPv4。PAA、PFCP PDN 类型和 PFCP UE IP 为仅 IPv4；Gx 携带 Framed-IP-Address。P-CSCF 仍在 PCO 中返回，以便紧急 IMS 注册可以继续。记录 warning。
常规 APN拒绝 — 会话不会静默降级；{:error, :no_ipv6_pool} 被显现，以便错误配置（或真正不支持的请求）可见。记录 error。创建会话失败，原因非成功。

紧急 APN 通过其名称识别：APN 包含 "sos"（例如 sos、sos.mnc410.mcc310.gprs）。针对没有 IPv6 池的 APN 的仅 IPv6 请求同样被拒绝。

实际上，MME 通常会在请求到达 PGW-C 之前将常规用户的 IPv4v6 请求降级为其订阅的 IPv4，因此拒绝路径是针对真正到达而没有 IPv6 池的 IPv4v6 请求的后备。SOS 降级路径确保紧急（例如 911/112）呼叫在仅 IPv4 部署上连接。

解决方案：

  1. 对于应该提供双栈的常规 APN，在 APN 的 ue.subnet_map 条目中添加 IPv6 CIDR（请参见 PGW-C 配置）。
  2. 对于仅 IPv4 部署的紧急 (SOS) APN，无需采取任何措施 — 仅 IPv4 降级是故意的。仅在您打算将 SOS PDN 设置为双栈时，才添加 IPv6 CIDR。
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