[介紹] free5GC - 全世界第一個符合5G標準的核心網路開源專案

大家好啊~~
這次在大兵週記之間來穿插個不一樣的文章
可能之後工作會用到先寫來放著

free5GC是個開源的5G(核心網路)*專案
符合以行動網路標準組織3GPP所制定的5G標準 (Release 15)
開發團隊主要是由國立交通大學(之後要變成陽交大了QQ)
陳志成教授所帶領
於2019年1月首次發行第一版

這個專案的第一版是基於韓國的4G開源核心網路專案NextEPC為基底
將其中的網路元件MME、SGW、PGW實作成5G的AMF、SMF、UPF
並且在AMF與SMF之間實作了N11 Service-based Interface
由於此時還未能取得5G相關的設備
因此還保留了一些4G的網路元件[1]
算是一個過渡期

如果想了解更多
可以參考free5GC的官方網站
https://www.free5gc.org/
(會有一個廣告請等五秒鐘)

*核心網路的意思就是
平常我們使用行動網路的時候
手機會先連到基地台
基地台會再經過電信業者的網路機房
才會出去到真正的網際網路上
所以核心網路就是從基地台後一直到出來網際網路之前的部分
可以想成是電信網路的概念

引用論文：
[1] 4G 與5G 核心網路資料層效能分析，吳奕華&翁甫廉&張霽&陳志成&何平凡，2019，https://tanet2019.nsysu.edu.tw/assets/TANET2019_thesis/A2_003.pdf

[筆記] GTP Echo Request / Response

大家好啊~~
最近在鑽研GTP Echo Request / Response這個訊息

它的用途是：檢查Serving-gateway (S-GW) 和 eNB 之間的路徑是否仍然正常運作(alive)
誰會發送Request：可以是S-GW或eNB

GTP message 的封包格式

GTP Message Format

其欄位的定義這裡有好的解釋
故不加以贅述了
https://wenku.baidu.com/view/ce175ed5767f5acfa1c7cd98.html

此外
參考 TS 29.060 7.1的章節
其IE欄位如下

Echo Request

Echo Response

可以看到在Response的部分
只有Recovery是Mandatory
表示最少一定要填這個IE
此訊息才完整

當時在實作此訊息的時候未添加此IE
僅完成前面第一張圖的欄位
雖然能夠被Wireshark偵測到
但還是達不到預期的效果
後來補上此欄位後
就成功獲得我要的結果了

[筆記] 3GPP Release 15 (5G Spec)

大家好啊~~
這次來簡單介紹一下R15的重點


在R15提到，未來網路會有兩大特色

1. Service Based Architecture(SBA)
2. Network Slicing

並且有兩個原則要實現

1. CUPS(Control and User Plane Seperation)(此為R14就存在的功能，並非新的)
   要讓control plane和user plane的function互相分離，這樣可以提高scalability, evolution and flexibility deployment
   像是：為了提高data rate，只要多啟用幾個user plane node就可以達到效果，而不需連同control plane node一起增加；沒有在用的時候，也能停用這些node減少資源消耗。
   或是：如果有low latency的應用，可以把user plane根據需求建立在靠近RAN端，讓control plane留在中心。
2. Modularize function
   可達到有效率且有彈性的network slicing

Service Based Architecture

現今的4G核心網路中，我們都固定使用所有的entity去服務user，在5G的核心網路中，會將本來4G之中的MME具有的功能打散，成為許多小小的network function，能讓user連上的時候，選擇需要的function去載入，可以減少latency，也能減少執行的資源

下圖是架構圖

3GPP R15架構圖

可以看到比較特別的兩個

Network Exposure Function (NEF) 用來告訴UE核心網路它可以提供什麼樣的服務，舉例來說：當外面要求要查詢計費資訊的時候，不用讓外面進到核心網路的PCF查看，可以增加核心網路的安全性。

Network Repository Function (NRF) 當UE發送請求到核網的時候，因為network function都被拆開散落在各個地方，不像原本的MME都集中在同一台主機上，直接呼叫就好。所以要知道他們這些network function的所在地(可能是IP)，就得靠NRF去尋找。

運作流程大概是：UE透過N1介面連上AMF，再連上NRF讓他辨識UE的要求去啟動所需的NF

User Plane Function (UPF) 像是4G的S-GW + P-GW的user plane部分

Unified Data Management (UDM) 相當於4G之中的HSS元件

其餘的部分在4G裡都可以找的到對應的部分

延伸閱讀：

5G新在哪兒?