[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

[教學] 教你如何 成為準...電信業者 - NextEPC安裝教學 / SIM卡燒錄教學

上星期在交大舉辦了一個5G的Workshop
主要是提供4G/5G的概念
並且宣傳實驗室正在執行計畫的內容

小弟負責主講
實驗室開發的5G Open Source核心網路的基底 - NextEPC概念與安裝教學
知識的分享
是促進國家進步的重要過程
在這裡也分享給大家

在進行安裝之前
先準備好一台主機
以及一個Ubuntu的系統
可以灌在實體或虛擬機上
但我推薦灌在虛擬機上
原因是
如果不小心做錯步驟
還能夠還原到上個snapshot或是直接砍掉重練

先簡單介紹一下NextEPC是什麼
他是一個4G開源核心網路專案
大家以前可能較常聽過的是Openair-cn
(但是他很爛，很難安裝，功能又很陽春)
NextEPC這個專案的兩個賣點是
現今開源專案中實作最完整(具備MME, HSS, S-GW, P-GW, PCRF)
最新版(符合行動網路標準組織3GPP的Release 13)

這邊以KVM當作虛擬機的Hypervisor
詳細安裝步驟可參考這裡

接下來灌好一個Ubuntu的VM
在我們的場景下這個VM需要兩張網卡
一張是用於對外連線的(Internet)
一張是用於對內連線的(eNB)

預設的VM會建立一個NAT的網卡
就是第一張網卡(對外)的功能

另一張對內的網卡採用Bridge的模式到對應的實體網卡
完成之後即可開始安裝NextEPC
NextEPC安裝指令集：https://hackmd.io/s/ryWBaxU6Om

簡介一下上面安裝步驟的意義
第1步是給HSS使用的database
第2~6步設定TUN裝置，這個裝置的目的是從核網轉送封包到Internet
第7~9步針對NextEPC的原始碼進行編譯
第10~12步安裝WebUI，控制HSS的database介面，並且加入subscriber的資訊
第13步是設定核網的一些資訊
第14步是設定轉送封包的規則
第15步是NextEPC執行指令

接下來是製作自己的SIM卡

我們採用的SIM卡是可以進行資料改寫的款式

可以在這購買
讀卡機就找市面上可以讀晶片卡的那種即可

SIM卡燒錄指令集：https://hackmd.io/s/rkPxfLTdm
提醒：先準備好要燒進去的K/OP(OPc)/IMSI/ADM1 key

Acknowledgement:
張霽和朱家佐協助步驟整理
謝承穎學長坐在旁邊支持我ＸＤ