Plataforma de CORE 5G em nuvem para disponibilização de funções de rede como serviço

Abstract

O 5G é a nova geração de rede móvel que, dentre outros fatores, visa melhorar a latência, a velocidade e a capacidade das comunicações sem fio, atendendo aplicações de Internet das Coisas, Indústria 4.0 e cidades inteligentes. O componente principal de uma rede 5G é o CORE, responsável por gerenciar a conexão dos dispositivos de usuário e o tráfego de informações. Neste trabalho, propôs-se uma plataforma de CORE implementada em containers e disponível em um ambiente em nuvem com o intuito de popularizar a utilização das funções de rede por pequenas e médias instituições, fomentando o modelo de negócios de rede como serviço. Escolheu-se o pacote free5GC para desempenhar as tarefas das funções de rede 5G e criou-se uma imagem base da implementação através do aplicativo Docker. Para gerenciamento dos containers, empregou-se o aplicativo Docker Compose. Configurou-se as informações do dispositivo de usuário no CORE por meio de uma interface Web disponível no pacote free5GC e adaptou-se alguns algoritmos de simulação de acesso que também estavam presentes em tal pacote. Instalou-se o conjunto de containers em uma máquina virtual local e em uma máquina na nuvem da empresa Amazon. Realizou-se, então, testes de gerenciamento dos containers, de registro de dispositivo de usuário na rede 5G, de requisição de sessão, de ping e de exclusão de registro da rede 5G, capturando-se o tráfego com o software Wireshark. Ao final, comprovou-se que a arquitetura em containers foi de fácil manuseamento e que a plataforma de CORE foi eficaz em ambiente local e também em nuvem, podendo ser acessada por meio da Internet.

5G is the new mobile network generation that, among other factors, aims to improve latency, speed and capacity of wireless communications, serving applications of Internet of Things, Industry 4.0 and smart cities. The main component of a 5G network is the CORE, that is responsible for managing the user equipment connections and the data traffic. In order to promote the Network as Service business model and to spread the use of the network functions by small and medium companies, this work proposes a CORE platform deployed in containers and available in the cloud. The free5GC package was chosen for performing the 5G network functions tasks and a base image of the deploy was created using Docker. For container management, the Docker Compose application was used. The user equipment information was configured in the CORE through a Web interface included in the free5GC package and access simulation algorithms, also present in the package, were adjusted for the tests. The containers were installed on a local virtual machine and on an Amazon cloud instance. Container management tests, registration of user equipment in the 5G network, session establishment, ping and deregistration from 5G network were performed while capturing the traffic with the Wireshark software. In the end, it was proved that the container architecture was easy to manage and that the CORE platform was effective in local and cloud environment, being accessible through the Internet.