Analysis of 5G Core networks in containers environment

Francisco José Rodrigues Raposo Simões Bento

Key information

Authors:

Francisco José Rodrigues Raposo Simões Bento (Francisco José Rodrigues Raposo Simões Bento)

Supervisors:

Rui Jorge Morais Tomaz Valadas (Rui Jorge Morais Tomaz Valadas); Raphael Zaid Esper

Published in

November 13, 2023

Abstract

Nos últimos anos, tem-se observado um interesse acentuado no 5G, devido às suas promessas de maior largura de banda, latência reduzida, segurança melhorada e a capacidade de conectar milhões de dispositivos em tempo real. Nas redes 5G mais avançadas, as funções serão virtualizadas usando contentores, os quais serão geridos através do Kubernetes, proporcionando funcionalidades como self-healing, auto-scaling e load-balancing, entre outras. Esta Dissertação de Mestrado realiza um estudo aprofundado do 5G Core. Este estudo envolveu a instalação e configuração de uma implementação open-source do 5G Core e de um simulador RAN, em dois setups: NVFs implementados em Linux network namespaces e NVFs implementados como contentores Docker, usando o Kubernetes como solução de orquestração dos contentores. Utilizando estas configurações, realizou-se uma demonstração detalhada dos protocolos 5G, com o foco em dois dos procedimentos mais comuns nas redes 5G: o 5G Standalone Registration e o 5G PDU Session Establishment. Este trabalho contou com o apoio do Instituto de Telecomunicações e da Nokia. In recent years, there has been a growing interest in 5G, due to its promises such as increased bandwidth, ultra-low latency, enhanced security, and the ability to connect millions of devices in real time. In the most advanced 5G networks, the network functions will be virtualized using containers and the containers will be managed using Kubernetes, which provides self-healing, auto-scaling, and load-balancing features, among others. This MSc Dissertation makes an in-depth study of the 5G Core network. This study involved the installation and configuration of an open-source implementation of the 5G Core and of a RAN simulator, in two setups: NVFs deployed within Linux network namespaces, and NVFs deployed as Docker containers and using Kubernetes as the containers orchestration solution. Using these setups, we performed a detailed demonstration of the 5G protocols, with an emphasis on two of the most common procedures in the 5G networks: the 5G Standalone Registration and PDU Session Establishment Procedures. This work was supported by Instituto de Telecomunicações and Nokia.