AUTOR: SERGIO CALDERÓN CÁMARA
TÍTULO: EVALUACIÓN, IMPLANTACIÓN Y PRUEBAS DE UN ENTORNO CORE 5G
OBJETIVO
El objetivo del proyecto consistió en la evaluación, selección, implantación y pruebas de un entorno Core 5G basado en software de código abierto. En particular se pretendía evaluar el entorno Open5GS. Para ello se realizó una evaluación del estado del arte mediante el estudio de las soluciones de código abierto que hay hoy en día en desarrollo para implementar el Core 5G.
Del mismo modo se analizó la funcionalidad soportada por cada una de las funciones de red (NF) del Core 5G Network.
Este tipo de plataformas nos van a permitir disponer de la capacidad de desarrollar entornos de prueba que son indispensables en las etapas iniciales de implantación para, sin necesidad de disponer de acceso a un entorno 5G real, desarrollar distintos experimentos para evaluar la incorporación de nuevos protocolos o servicios a la red.
Tras la evaluación de las plataformas y la selección de Open5GS como nuestra plataforma a implementar, se desarrollaron una serie de hitos para poder probar el funcionamiento de este en diferentes entornos, actuando de forma conjunta con diferentes softwares, comprobando la compatibilidad de los mismos con la plataforma open source.
En la elaboración del proyecto se establecieron 3 hitos, en cada cual contaba con un entorno distinto, con distintos elementos de la red ejecutados en distintas máquinas virtuales y con el objetivo de probar el funcionamiento de cada uno.
Cada uno de estos entornos necesita una serie de configuraciones y archivos ejecutables a modificar para su funcionamiento. Además, cada plataforma open source utilizada en los hitos fue encapsulada en máquinas virtuales distintas, con sus redes privadas y direcciones IP para crear una red 5G realista. Esto se consiguió mediante el uso del programa de virtualización VirtualBox.
HITO I
Creación de una red 5G básica con Open5GS para el 5GC y UERANSIM como NG-RAN y UE para el testeo del primer entorno nombrado.
Primero creamos nuestros entornos con las plataformas Open5GS y UERANSIM, mediante la configuración de distintos archivos en distintas máquinas virtuales. Tras su correcta configuración (tal y como se indica en el pdf del proyecto) se procedió a arrancar la estación base (UERANSIM) y conectarla al núcleo de la red 5G (Open5GS).
Más tarde, se creó un nuevo dispositivo, desde el cual nos conectamos a Internet (en un principio esta máquina virtual no posee conexión a Internet propia), a través de la estación base ya establecida por Open5GS.
Al completarse la conexión del UE al RAN se estableció una sesión PDU y una nueva interfaz TUN llamado uesimtun0, a través del cual nos conectamos a Internet para hacer las pruebas de conexión
HITO II
Creación de una red 5G con Open5GS para el 5GC y UERANSIM como NG-RAN y UE en redes privadas independientes, unidas mediante un túnel IPsec.
Al igual que hicimos en el hito 1, se comenzó conectando, tanto el acceso radio (gNB), como el dispositivo (UE) a través de UERANSIM con Open5GS.
A diferencia del hito anterior, este nuevo entorno contaba con la estación base y el dispositivo final en una red privada distinta a la del núcleo de red. Es por ello que, en un principio su conexión era inaccesible, siendo necesario crear un túnel IPsec entre las distintas redes, creando una red privada virtual (VPN) y consiguiendo la conexión entre ambas redes privadas.
La instalación del software necesario para poder crear el túnel fue a cargo de strongSwan. Tras la instalación del software mencionado se procedió a elaborar el entorno. Este contó con 3 redes distinguidas: la red en la que se sitúa el núcleo de la red 5G y un Gateway extremo del túnel IPsec, otra red donde estaba el acceso radio (UERANSIM) y el otro Gateway extremo del túnel, y, además, la red que simula la red de Internet y donde se configuró el túnel IPsec mencionado.
HITO III
Creación de una red 5G con Open5GS con 5GC y RSTI simulando el NG-RAN conectadas a la misma red privada.
Este hito final se elaboró con la finalidad de comprobar la compatibilidad de la herramienta de inyección de tráfico, desarrollada por el grupo RSTI, con Open5GS
A la hora de desplegar esta red 5G fué necesario instalar y configurar las VM, de tanto Open5GS como del inyector de tráfico, con todos los detalles indicados en el pdf del proyecto.
La prueba de conexión entre ambos entornos fue elaborada mediante el código incluido en el archivo 5gvinni-stgutg/src/stg-utg.go, en el cual se registró el nuevo usuario creado en el archivo de configuración (config.yaml). Este código fue desarrollado en su momento a partir del código y las librerías del free5GC, y aunque, en un principio, debió de funcionar para ambos entornos (tanto Open5GS como free5GC), esto no sucedío debido a diversos problemas en el contexto de seguridad entre ambos entornos.
CONCLUSIÓN
El objetivo principal del proyecto ha sido el desarrollo de distintos entornos de redes 5G para comprobar el funcionamiento, las capacidades y la adaptación del software de código libre Open5GS a estos distintos entornos. Se inició con una extensa documentación sobre el 5G, los protocolos y especificaciones, además de comparar distintas tecnologías open source desarrolladas en la actualidad.
Tras la elección de una de las tecnologías descritas y con lo desarrollado con posterioridad en el TFG, se ha logrado comprender mejor el funcionamiento de Open5GS, comprobar la capacidad que este software puede llegar a ofrecer como, por ejemplo, a la hora de registrar usuarios, como se hizo en el primer hito.
Además, se ha comprobado su funcionamiento y posible conexión con diferentes herramientas (UERANSIM, en nuestro caso) en redes independientes, en un principio inalcanzables, excepto por el uso de túneles, como el que se ha conseguido crear en el hito 2.
Por último, gracias a los resultados obtenidos en el último escenario, se ha podido sacar en claro si, Open5GS, podía ser compatible con otros softwares, del mismo ámbito, desarrollados en el grupo de investigación de la Universidad y se ha comprobado cómo de compatible son con estos, al usar distintos estándares, como los relacionados con la seguridad de la red.
El proyecto también tiene la función de poder ser usado en post de ayudar a otros proyectos relacionados, explicando, en líneas generales, como es el funcionamiento básico de Open5GS, y sus aptitudes frente a otros códigos desarrollados.
AUTOR
Sergio Claderón Cámara
TUTOR: JOSÉ I. MORENO
Evaluación de plataformas Core 5G
