Desarrollo de un entorno integrado para arquitecturas 5G

En el presente repositorio se ve una configuración de red básica utilizando la herramienta free5GC la cual permite crear una red centralizada 5G definida en 3GPP (R15) esto usando contenedores docker compose.

Todos los créditos a los desarrolladores de la herramienta.

Tabla de contenidos:

• Desarrollo de un entorno integrado para arquitecturas 5G
  • Requisitos
  • Instalación
    • Componentes básicos
    • GTP5G kernel module
    • Docker
  • Inicialización
  • Solución de problemas comunes
  • Visualización de datos
  • NF dependencias y puertos
  • Referencias
  • Anexos
    • Consola web

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Requisitos

Puede ver los requisitos recomendados en la documentación oficial requisitos recomendados free5gc

• Software utilizado

  • OS: GNU Linux Ubuntu 18.04.3
  • gcc 7.3.04
  • Golang 1.14.4 linux/amd64
  • kernel 5.0.0-23-generic

• Hardware utilizado

  • CPU: AMD Ryzen 7 2700X
  • RAM: 16GB
  • HDD: 180GB

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Instalación

Componentes básicos

1. Verificar la versión del kernel de linux

   uname -r
   5.0.0-23-generic
   

2. Instalación de Golang

   • Verificamos la versión de Go

       go version
     

   • Removemos si tenemos versiones distintas he instalamos Go 1.14.4

       # this assumes your current version of Go is in the default location
       sudo rm -rf /usr/local/go
       wget https://dl.google.com/go/go1.14.4.linux-amd64.tar.gz
       sudo tar -C /usr/local -zxvf go1.14.4.linux-amd64.tar.gz
     

   • Para instalar esta version desde cero

         wget https://dl.google.com/go/go1.14.4.linux-amd64.tar.gz
         sudo tar -C /usr/local -zxvf go1.14.4.linux-amd64.tar.gz
         mkdir -p ~/go/{bin,pkg,src}
         # The following assume that your shell is bash
         echo 'export GOPATH=$HOME/go' >> ~/.bashrc
         echo 'export GOROOT=/usr/local/go' >> ~/.bashrc
         echo 'export PATH=$PATH:$GOPATH/bin:$GOROOT/bin' >> ~/.bashrc
         echo 'export GO111MODULE=auto' >> ~/.bashrc
         source ~/.bashrc
     

3. Soporte para el usuario

   sudo apt -y update
   sudo apt -y install git gcc g++ cmake autoconf libtool pkg-config libmnl-dev libyaml-dev
   go get -u github.com/sirupsen/logrus
   
   

4. Soporte de red

   sudo sysctl -w net.ipv4.ip_forward=1
   sudo iptables -t nat -A POSTROUTING -o <dn_interface> -j MASQUERADE
   sudo iptables -A FORWARD -p tcp -m tcp --tcp-flags SYN,RST SYN -j TCPMSS --set-mss 1400
   sudo systemctl stop ufw
   

   Nota: para saber el <dn_interface> consultar el siguiente enlace:

   • Linux Show / Display Available Network Interfaces

5. Si desea continuar la intalacion para utilizarlo de manera local puede consultar el enlace free5gc installation

GTP5G kernel module

El host debe utilizar el kernel 5.0.0-23-generic. Y debería contener el módulo del kernel gtp5g.

git clone https://github.com/PrinzOwO/gtp5g.git
cd gtp5g
make
sudo make install

Docker

La instalación básica de docker puede verse en el siguiente enlace:

• Docker Engine

Para instalar docker compose puede seguir la siguiente guia:

• Docker Compose

Como dato para las pruebas se utilizaron las siguientes versiones

sudo apt-get install docker-ce=5:18.09.0~3-0~ubuntu-bionic docker-ce-cli=5:18.09.0~3-0~ubuntu-bionic containerd.io

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Inicialización

Para este caso como es necesario una interfaz de túnel es necesario instanciar los contenedores con privilegios de administrador.

$ git clone https://github.com/free5gc/free5gc-compose.git
$ cd free5gc-compose
$ make base
$ docker-compose build
$ sudo docker-compose up # Recommend use with tmux to run in foreground mode
$ sudo docker-compose up -d # Run in background mode if needed

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Solución de problemas comunes

En casos es necesario realizar tomas de datos almacenados mediante mongodb

$ docker exec -it mongodb mongo
> use free5gc
> db.subscribers.drop()
> exit # (Or Ctrl-D)

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Visualización de datos

Podemos ver los logs de cada imagen con docker logs . Por ejemplo para ver los datos del SMF podemos hacerlo de la siguiente manera:

docker logs smf

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NF dependencias y puertos

NF	Exposed Ports	Dependencies	Dependencies URI
amf	8000	nrf	nrfUri: https://nrf:8000
ausf	8000	nrf	nrfUri: https://nrf:8000
nrf	8000	db	MongoDBUrl: mongodb://db:27017
nssf	8000	nrf	nrfUri: https://nrf:8000/, nrfId: https://nrf:8000/nnrf-nfm/v1/nf-instances
pcf	8000	nrf	nrfUri: https://nrf:8000
smf	8000	nrf, upf	nrfUri: https://nrf:8000, node_id: upf1, node_id: upf2, node_id: upf3
udm	8000	nrf	nrfUri: https://nrf:8000
udr	8000	nrf, db	nrfUri: https://nrf:8000, url: mongodb://db:27017
n3iwf	N/A	amf, smf, upf
upf1	N/A	pfcp, gtpu, apn	pfcp: upf1, gtpu: upf1, apn: internet
upf2	N/A	pfcp, gtpu, apn	pfcp: upf2, gtpu: upf2, apn: internet
upfb (ulcl)	N/A	pfcp, gtpu, apn	pfcp: upfb, gtpu: upfb, apn: intranet
webui	5000	db	MongoDBUrl: mongodb://db:27017

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Referencias

• https://github.com/open5gs/nextepc/tree/master/docker
• https://github.com/abousselmi/docker-free5gc
• https://github.com/free5gc/free5gc-compose/
• https://github.com/LABORA-INF-UFG/NetSoft2020-Tutorial4
• https://arxiv.org/abs/2006.10409

Anexos

Consola web

URL: http://localhost:5000
Username: admin
Password: free5gc