飞腾-麒麟-ARM-5GC-UERANSIM

组网图

本次部署用到了两块飞腾的开发板，一块开发板用于跑free5GC，一块开发板用于跑UERANSIM，当然也可以用一块开发板进行操作。下图红色框部分运行在DT_D2008_2103-1开发板上，黄色部分运行在DT_2008_2103-2开发板上面。
欢迎多多交流共同学习进步！

Q&A

编译时访问go代理超时

• 查看go安装过程中是否配置了go代理为直接访问方式
  

mongodb启动失败

• 删除配置mongo环境两个目录中的所有文件
• 进行mongodb 修复
• 重新启动

rm -rf /var/lib/mongo/*
rm -rf /var/log/mongo/*
mongod --repair

• 查看启动结果

pgrep mongo -l

安装gtp5g失败

• 提示权限不足
  
• 麒麟系统安全中心，关掉不需要的安全控制选项
  

编译upf报错

• 下载upf代码为go代码，目录前面带了go-upf
• upf代码在free5gc的新版本中由c代码改为了go代码
  
• 将go-upf修改为upf
  

运行free5GC测试脚本gtp5g报错

• 提示版本gtp5g版本不匹配
  
• 卸载并安装对应的版本即可

运行网元提示配置文件版本不匹配

• 运行nrf网元提示nrf配置文件版本不匹配
  
• 修改nrf配置文件，文件目录~/free5gc/config/nrfcfg.yaml
  

编译webconsole报错

node版本低

升级node版本

• 查看当前版本

node -v

• 清楚node缓存

sudo npm cache clean -f

• 如果没有npm工具，安装npm工具

sudo apt-get install npm

• 安装node版本管理工具

sudo npm install n -g

• 升级node到最新版本

sudo n stable

环境要求

软件

此处所列为当前我使用的开发板软件资源，详细的要求可查看free5gc需要的最小资源

Software	Version
内核	5.4.18-53-generic
OS	Kylin V10 SP1
gcc	gcc version 9.3.0 (Ubuntu 9.3.0-10kylin2)
go	1.15.7 or later
mongodb	4.4

硬件

此处所列为当前我使用的开发板硬件资源，详细的要求可查看free5gc需要的最小资源

Hardware	Version
CPU	Phytium,D2000/8 E8C
RAM	16G
Hard drive	512G
NIC	2*1Gbps Ethernet card supported in the Linux kernel

工具安装

安装go

go官网

• golan官网

下载安装

sudo  wget https://golang.google.cn/dl/go1.15.7.linux-arm64.tar.gz

配置环境变量

• 编辑/etc/profile，在最后加速go的环境变量配置

export GOROOT=/usr/local/go/
export GOPATH=$HOME/go
export PATH=$PATH:$GOROOT/bin:$GOPATH/bin

下载镜像库

• golang github上建立了一个镜像库，下载github上的镜像库放入GOPATH下
• 编译free5gc源码时用到的go的依赖库会到本机该目录下查找

mkdir -p $GOPATH/src/golang.org/x
cd $GOPATH/src/golang.org/x
git clone https:/github.com/golang/sync.git
git clone https://github.com/golang/crypto.git
git clone https://github.com/golang/sys.git 

添加go代理

• 解决编译时不能访问go代理

go env -w GOPROXY=https://goproxy.cn,direct

测试安装结果

• 查看安装go版本

go version

• 编写测试程序 gohelloworld.go

vim gohelloworld.go

package main
import (
    "fmt"
)

func main(){
    fmt.Printf("hello world\n")
}

• 构建gohelloworld.go

go build gohelloworld.go

• 会在当前目录生成gohelloworld的可执行程序
  
• 运行gohelloworld测试

./gohelloworld

安装mongodb

官网下载

• mongodb官网
  

下载mongodb4.4

wget https://fastdl.mongodb.org/linux/mongodb-linux-aarch64-ubuntu2004-4.4.18.tgz

tar -zxvf mongodb-linux-aarch64-ubuntu2004-4.4.18.tgz

配置mongodb环境

• 将mongodb拷贝到系统环境变量目录

cp mongodb-linux-aarch64-ubuntu2004-4.4.18/bin/* /usr/local/bin/

• 创建示例存储目录和log目录

sudo mkdir -p /var/lib/mongo
sudo mkdir -p /var/log/mongo

测试安装结果

• 启动mongod

mongod --dbpath /var/lib/mongo --logpath /var/log/mongodb/mongod.log --fork
ps -ef | grep mongodb

安装gtp5g

安装

cd ~
git clone -b v0.7.0 https://github.com/free5gc/gtp5g.git
cd gtp5g
make
sudo make install

卸载

sudo make uninstall

free5GC部署

配置网络环境

• 更新环境库和工具

sudo apt -y update
sudo apt -y install git gcc g++ cmake autoconf libtool pkg-config libmnl-dev libyaml-dev

• 配置路由和包过滤转发规则关防火墙

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

源码下载

• 克隆github上的free5GC源码

    cd ~
    git clone --recursive -b v3.2.1 -j `nproc` https://github.com/free5gc/free5gc.git
    cd free5gc

• 各个网元子模块下载失败，free5GC中NFs目录各个网元目录为空，手动再次下载

# 删除空文件夹
rm -rf ~/free5gc/NFs/*
# 切换到NFs目录下
cd ~/free5gc/NFs
# 重新手动git
git clone https://github.com/free5gc/amf.git
git clone https://github.com/free5gc/smf.git
git clone https://github.com/free5gc/pcf.git
git clone -b v1.1.1 -j `nproc` https://github.com/free5gc/ausf.git
git clone https://github.com/free5gc/nssf.git
git clone -b v1.1.1 -j `nproc` https://github.com/free5gc/nrf.git
git clone https://github.com/free5gc/udm.git
git clone https://github.com/free5gc/udr.git
git clone https://github.com/free5gc/go-upf.git
git clone https://github.com/free5gc/n3iwf.git

cd ~/free5gc
rm -rf ~/free5gc/webconsole  # webconsole 文件夹也为空，和处理一样，重新手动git webconsole文件
git clone https://github.com/free5gc/webconsole.git

源码编译

• 进入free5GC目录编译

cd ~/free5gc
make

• upf编译报错
  
• 进入NFs目录将go-upf改为upf，即可
  

测试脚本测试

• free5GC提供了测试脚本，可运行脚本测试不同的功能
• 简单测试注册功能,会打印一些log信息，并且没报错即可

cd ~/free5gc
./test.sh TestRegistration

运行free5GC

单个网元运行

• 运行nrf为示例

cd ~/free5gc
./bin/nrf

• 单个网元启动，启动顺序要求
  NRF > UDR > UDM > AUSF > NSSF > AMF > PCF > UPF > SMF > N3IWF

脚本启动所有网元

• 执行run.sh

cd ~/free5gc
./run.sh

• 可打开另一终端查看网元进程

ps -ef

free5GC测试

安装WebConsole

卸载旧工具

sudo apt remove cmdtest
sudo apt remove yarn

安装node.js和Yarn

curl -sS https://dl.yarnpkg.com/debian/pubkey.gpg | sudo apt-key add -
echo "deb https://dl.yarnpkg.com/debian/ stable main" | sudo tee /etc/apt/sources.list.d/yarn.list
sudo apt-get update
sudo apt-get install -y nodejs yarn

编译webconsole

cd ~/free5gc
make webconsole

测试webconsole

• 运行server.go服务

cd ~/free5gc/webconsole
go run server.go

• 打开本机浏览器访问http://192.168.1.121:5000

• 登录用户名 admin 密码 free5gc
• 配置增加UE用户数据

安装UERANSIM

UERANSIM链接

下载UERANSIM源码

git clone -b v3.2.6 https://github.com/aligungr/UERANSIM.git

安装依赖工具

• 不要使用 sudo apt-get install cmake，因为默安装安装的版本比较旧。用下面给的命令安装
• make、gcc/g++、cmake再build UERANSIM时会用到，libsctp-dev，lksctp-tools，iproute2运行时会用到
• 如果snap没有安装先安装snap,sudo apt install snap snapd
• 将/snap/bin加入环境变量vim /etc/profile
  
• 刷新配置文件source /etc/profile
• 安装依赖工具命令

sudo apt install make
sudo apt install gcc
sudo apt install g++
sudo apt install libsctp-dev lksctp-tools
sudo apt install iproute2
sudo snap install cmake --classic

编译UERANSIM

• 进入UERANSIM目录编译

cd ~/UERANSIM
make

• 编译后会创建build目录
  
• libdevbnd.so 动态nr-binder库
• nr-binder 用于UE访问网络的工具
• nr-gnb 模拟5G基站
• nr-ue 模拟5G UE
• nr-cli CLI工具配置UE和gNB

配置和应用

• 启动基站加载指定配置文件nr-gnb -c myconfig.yaml
• 启动UE加载指定配置文件nr-ue -c myconfig.yaml
• 启动10个UE 配置文件中的IMSI自增1 nr-ue -c myconfig.yaml -n 10
• 启动10个UE 从指定的IMSI自增1 nr-ue -c myconfig.yaml -n 10 -i imsi-286010000000001
• 通过CLI登录到UE或者基站 nr-cli node-namenr-cli imsi-001010000000001
• 查看当前环境中的UE和基站nr-cli --dump
• 登录到基站或者UE后可查看可使用的命令commands

UERANSIM+Free5GC测试

测试环境框图

• 两台飞腾天乾EDU220F开发板
• 运行free5gc的开发板DT_D2008_2103-1的IP为192.168.1.121
• 运行ueransim的开发板DT_D2008_2103-2的IP为192.168.1.118
  

修改free5gc配置文件并启动5gc

amf配置文件修改

• 文件路径~/free5gc/config/amfcfg.yam
• 修改N2接口地址，修改为本机IP192.168.1.121
  

smf配置文件修改

• 文件路径~/free5gc/config/smfcfg.yaml
• 配置给UPFN3/N9的地址，修改为本机IP192.168.1.121
  

upf配置文件修改

• 文件路径~/free5gc/NFs/upf/build/config/upfcfg.yaml
• 修改UPF的N3接口地址为free5gc本机IP192.168.1.121
  

配置网络环境

• 该步骤在free5GC部署章节已经配置，但是这是临时配置，系统重启后会失效，为保证测试顺利可再次配置

sudo sysctl -w net.ipv4.ip_forward=1
sudo iptables -I FORWARD 1 -j ACCEPT
sudo iptables -t nat -A POSTROUTING -o enaphyt4i0 -j MASQUERADE
sudo systemctl stop ufw

启动free5GC

• 此处使用脚本全部启动

cd ~/free5gc
./run.sh

修改UERANSIM配置文件并启动UE和RAN

基站配置文件修改

• 文件路径~/UERANSIM/config/myfree5gc-gnb.yaml
• ngapIP为基站N2接口IP，配置为基站宿主机IP192.168.1.118
• gtpIP为基站N3接口IP，配置为基站宿主机IP192.168.1.118
• amfConfigs配置参数中的IP为AMF的N2接口IP，配置为free5gc宿主机IP192.168.1.121
  

UE配置文件查看

• 文件路径~/UERANSIM/config/myfree5gc-ue.yaml

运行基站

• 基站需要和free5gc建立链接，确保free5gc已经成功启动
• 在~/UERANSIM下执行命令

cd ~/UERANSIM
./build/nr-gnb -c config/myfree5gc-gnb.yaml

运行UE

• UE需要向基站附着，确保基站已经成功启动
• 在~/UERANSIM下执行命令

cd ~/UERANSIM
./build/nr-ue -c config/myfree5gc-ue.yaml

• 测试UE的是否可访问DNping -I uesimtun0 baidu.com
  
  至此通过UERANSIM+free5gc的部署完成，且成功运行。