UERANSIM 配置和使用

目录

1. 配置

2. 使用

2.1 基础用法-多用户接入

2.2 命令行界面的使用

2.3 数据平面的使用

2.4 TUN接口的使用

2.4.1 通过./nr-binder工具使用TUN接口

3. Ueransim特性

附录

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我们参考Ueransim官网提供的资料，该教程使用的是下载源代码或克隆存储库的方式，与使用docker的方式大同小异:

cd ~
git clone https://github.com/aligungr/UERANSIM

其他Linux发行版可能在一般情况下都能工作（ubantu16.04及更高版本）但不幸的是，Windows不支持，因为微软没有实现SCTP协议。您需要一个虚拟机来解决问题。

注意:Windows子系统for Linux (WSL)也不能用作虚拟机。同样，基于guest - to - host NAT的网络配置在Windows上也可能无法工作。然而，VirtualBox与桥接适配器设置应该工作在Windows上很好。

 

1. 配置

配置详情页见ueransim配置官网，或者详见oai提供的ueransim.yaml文件

进入~/UERANSIM/build文件夹可以看到如下文件：

• nr-gnb | 5G gNB可执行文件(RAN)
• nr-ue | 5G终端可执行文件
• nr-cli |用于5G gNB和UE的CLI工具
• nr-binder |一个UE的互联网连接的工具。
• libdevbnd |是nr-binder的动态库

Nr-binder和libdevbnd只有将终端连接到互联网同时绑定到任意应用程序时才需要，通常不使用。 

环境配置：

• 确保设置中的所有节点(UE、gNB和核心网络)都可以通过网络相互连接，并且某些防火墙规则不会阻止节点之间的5G通信。
• gNB和AMF之间使用SCTP协议，默认端口号为38412。gNB和UPF之间使用GTP协议，指定端口号为2152。gNB和UE之间使用RLS协议，端口号为4997。

2. 使用

2.1 基础用法-多用户接入

nr-ue -c myconfig.yaml -n 10

这样，10个终端将在该流程中启动和运行。IMSI号为每台终端加1(从配置文件中设置的IMSI号开始)。您也可以通过命令行覆盖配置文件中的IMSI参数:

nr-ue -c myconfig.yaml -i imsi-286010000000001

或者

nr-ue -c myconfig.yaml -n 10 -i imsi-286010000000001

2.2 命令行界面的使用

我们为gNB和ue提供nr-cli工具。

注意:UE和gNB的CLI命令不同。例如，在gNB中可以检查AMF连接状态，或者在UE中可以触发注销。本文件解释了更多细节。

使用方式：nr-cli <node-name>

这里需要将<node-name>替换为UE或gNB名称。例如:

nr-cli imsi-001010000000001

您可以通过以下方式查询当前环境中的UE和gnb:

$ nr-cli --dump
 
imsi-001010000000001
imsi-001010000000002
imsi-001010000000003

执行nr-cli <node-name>命令后，如果给定的节点存在并在环境中运行，则会打开一个交互式shell。现在可以为该节点执行进一步的命令，例如

user@pc:~/UERANSIM/build$ ./nr-cli UERANSIM-gnb-001-01-1
--------------------------------------------------------------------------------------------
$ commands
amf-info | Show some status information about the given AMF
amf-list | List all AMFs associated with the gNB
info     | Show some information about the gNB
status   | Show some status information about the gNB
ue-count | Print the total number of UEs connected the this gNB
ue-list  | List all UEs associated with the gNB
--------------------------------------------------------------------------------------------

您可以进一步调查子命令的用法和帮助信息，例如

$ amf-info --help
$ ue-list --version

如果你想直接执行命令，而不是使用交互式shell，你也可以使用-e/--exec选项。

nr-cli imsi-001010000000001 --exec "status"

需要更多详细信息，请查看 nr-cli --help

2.3 数据平面的使用

UERANSIM提供了一个TUN接口，以便使用UE的互联网连接。对于v2.2.1版本，自动应用所有TUN配置。

为每个PDU会话建立一个TUN接口。成功建立PDU会话后，终端自动执行如下操作:

1. 完成TUN接口的创建。
2. 配置路由表、IP规则和IP路由。

注意:路由配置可能与当前设置冲突。如果不需要自动路由配置(第2项)，可以使用nr-ue——no-route-config启动UE。但是TUN接口总是在PDU会话建立后创建(第1项)。

注意:在同一台计算机上使用UE和核心网通常会出现问题。UERANSIM和核心网请使用两台不同的机器。(您可以使用虚拟机或非虚拟机。)

2.4 TUN接口的使用

如果您想手动使用该接口，只需将TCP/IP套接字绑定到uesimtunX接口即可。

ping -I uesimtun0 google.com

或者

sudo curl --interface uesimtun0 google.com

但是，我们也提供了我们的实验性的./nr-binder工具，以方便地利用UE的连接。

2.4.1 通过./nr-binder工具使用TUN接口

您可以使用./nr-binder工具将uesimtunX接口绑定到几乎任何应用程序。

注意:使用。/nr-binder必须启用自动路由配置。例如，如果你想使用nr-binder功能，不要使用no-routing-config启动UE。

注意:./nr-binder是实验性的，可能不适用于某些应用程序。

使用方式：./nr-binder {PDU-SESSION-IP-ADDRESS} {COMMAND} {ARGS}

例如

./nr-binder 10.45.0.2 curl google.com

这样，curl命令将使用UE的IP地址10.45.0.2与google连接。(这里10.45.0.2是您要使用的PDU会话的IP地址。您可能需要将其替换为您自己的PDU会话地址。) 

你也可以使用网络浏览器，比如Firefox。例如:

./nr-binder 10.45.0.2 firefox

运行此命令后，所有在Firefox中发生的网络流量，都将使用UE的internet连接。

注意:在运行上述命令之前，请关闭所有Firefox进程。

3. Ueransim特性

概述

UERANSIM实现了以下技术：                                                                                                       

1. 5G独立终端(3GPP接入)
2. 5G独立RAN (CU gNB)

从基本意义上讲，UE可以被认为是移动电话，gNodeB可以被认为是基站。

接口

UE/RAN视角有3个主界面:

• 控制接口(RAN和AMF之间)
• 用户界面(介于RAN和UPF之间)
• 无线接口(UE和RAN之间)

控制平面

控制平面有2个接口:

1. NAS控制UE
2. NGAP控制RAN。

NAS的特性

NAS层实现如下特性:

• 主认证和密钥协议
• 安全模式控制
• 识别
• 通用终端配置更新
• 初始和定期注册
• 终端和网络发起注销
• UE主动建立PDU会话
• 终端和网络发起PDU会话释放
• 服务请求

以下特性尚未实现:

• e-Call不活动，通知
• PDU会话授权、修改

对于NAS安全：

• 实现了所有的完整性和加密算法。(ia1, ia2, ia3, ea1, ea2, ea3)
• 所有主身份验证和密钥协商过程都被实现。(5g aka, eap aka ')

识别：

• 目前还没有实现NAI和加密SUCI。所有其他身份类型都可以使用(IMSI, IMEI, IMEISV)

注册：

• 实现了初始注册、移动更新注册、定期注册。
• 暂未实施紧急登记。

NGAP特性：

NGAP层实现了以下特性:

• PDU会话资源设置
• PDU会话资源释放
• 初始上下文设置
• UE上下文发布(NG-RAN节点启动和AMF节点启动)
• 终端环境修改
• UE初始消息
• 分页
• 下行NAS传输
• 上行NAS传输
• NAS未交付指示
• 重新路由NAS请求
• NG设置
• 错误提示

用户平面：

我们的RAN实现了用户平面的GTP协议。目前只支持IPv4。

无线接口：

UERANSIM不实现RRC层以下的5G无线电协议。5G无线电部分是通过端口4997的UDP协议模拟的。因此，PHY、MAC、RLC、PDCP在UERANSIM中没有实现。然而，主要的RRC程序在UERANSIM中可用。

附录

如果您无法连接到互联网，请确保满足以下条件:

• UERANSIM和核心网配置成功。
• PDU会话建立成功。
• 给nr-binder的IP地址与相关IP PDU Session的IP地址完全相同。

注意:UERANSIM中的路由配置是实验性的，它不是该软件的主要功能。UERANSIM只保证创建TUN接口，但IP路由配置不保证服务于任何目的。如本文档所述，您应该将应用程序直接绑定到TUN接口，以便利用UE的internet连接。