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本系列文為 IThome 鐵人賽第十三屆參賽作品：5G 核心網路與雲原生開發之亂彈阿翔 系列文的初稿。

本系列文介紹 5G 核心網路的概念與實作：

• 從認識 5G 系統概觀到原始程式碼探討
  • 讀規格書讓人想睡覺？沒關係，這邊有懶人包讓你看！
  • 使用世界第一套開源核心網路專案 free5GC 探討實作細節
• 學習網路基礎、認識林姓商人的作業系統如何處理網路封包
  • Kernel & User space 上分別有什麼作法？效能瓶頸在哪裡？
  • 除了使用 Container，還有什麼方法可以隔絕 Process 之間的網路資源
• 了解為什麼各大 CSP（Cloud Service Provider）都想參與核心網路專案的開發/整合
  • 學習使用 docker 將核心網路專案容器化
  • 使用 docker-compose 管理 Network Functions
  • 容器化之後：認識 CNCF 產出的優秀專案（Kubernetes、Prometheus、Helm），將核心網路專案轉型為 Cloud-Native 應用
  • DevOps 與 GitOps 是什麼？怎麼做？

微服務架構、雲原生應用、持續整合與持續交付這幾個名詞在這幾年充滿了整個軟體開發領域，對於像我這樣沒有經驗的軟體開發者來說，要從頭：

• 規劃一個具規模性的網路服務
• 以微服務架構的精神進行系統架構的設計
• 實作它並且保證服務的可靠性、可維護性、可觀察性與可用性
• 設計與實作可靠的持續整合與交付方案
• 將服務部署至公有雲/私有雲

...並非不可能！ 但是一個人要做到這麼多事需要耗費非常多的時間。對於我來說，快速掌握這些技術的方式是：

• 站在巨人的角度看世界
• 模仿
• 發想與實踐

於是我決定結合自己本身的研究領域（核心網路）與想要學習的技術（DevOps），大量的閱讀前輩的文章與嘗試，最後就意外的產生這個系列文了。

在去年寫完兩個系列的挑戰賽後，我以為就讀碩士期間是不可能再參與 IT 邦幫忙鐵人賽了，這次還能順利參賽需要感謝兩個人：

• 一個是我的指導老師陳志成教授，非常感謝老師同意我使用實驗室的開放原始碼專案參賽，相信藉由這次參賽，我能夠讓自己以及讀者群更了解核心網路的運作原理。
• 同樣感謝我的女朋友支持我再度參賽，因為寫稿、內容編排調整花費的都是原本可以用來約會相處的時間，感恩女朋友、讚嘆女朋友！

• 3GPP 會議報告
  • 工研院資訊與通訊研究所參與 3GPP 會議的會議紀錄，如果想關注最新的發展，可以閱讀這些會議報告。
• ONF - SD Core
  • ONF 的核心網路，文件整合的很清楚。
• Awesome5G
  • 一個包含 5G 專案、學習資源連結的列表
• TelecomHall Forum

繁體中文社群幾乎沒有介紹核心網路的文章（即使有也很破碎），導致對核網有興趣的人很難入門（會不知道該怎麼看規格書、該看哪一本規格書），本系列文的基礎章節會以 TS 23.501 與 TS 23.502 這兩份規格書為主軸，介紹 5G 核心網路的核心概念。

• 核心網路的演進

• 什麼是 5G NR？

• Network Functions Overview

• Network Slicing

• SBI 介紹

• OpenAPI

• 常見符號

• CM & RM

• 5GMM and Related procedures

• PDU Session

• 5G Policies

• 5G Authentication

• 5G QoS

• Token Bucket

• Policy and Charging Control

• UE

介紹完核網的基本概念後，會探討除了 SBI 以外的幾個 Interface 分別使用哪些網路協定溝通，從 high layer 到 low layer 介紹每一層的工作與特性。

• NGAP
• PFCP
• GTP-U
• TCP & UDP
• SCTP
• MPTCP
• Data Link Layer in 5G NR

在核心網路的世界中，每秒都會有大量的流程觸發，如果你嘗試閱讀 3GPP TS 23.502 也會發現它提到了許多讓人頭昏眼花的流程。考慮到系列文的可讀性，筆者會挑選幾個最常見的流程來介紹整個系統的運作，並且選擇最基本的註冊流程詳細說明，幫助大家理解規格書上的內容。

• 常見流程
• General Registration
• Registration with AMF re-allocation

結束前兩章後，讀者們應該對核心網路有了基礎的認知，接下來就會進入進階篇章，分析專案原始碼與嘗試其他 DevOps tool 的整合。

• 安裝 free5GC 也能學習網路概念！
• 學習 Linux Kernel Network NS (namespace)
• 5G NF 通用架構
• GO-UPF 原始程式碼解說
• Linux Networking
• Linux 封包處理流程
• Linux Network Device Driver
• gtp5g 原始程式碼解說
• 5G 核心網路與 DevOps
• 使用 Docker 建構容器
• Docker Network 介紹
• 使用 free5GC-compose 進行測試
• 使用 free5gc-compose 模擬 ULCL 拓墣
• 使用 Prometheus 結合 free5GC 實作告警系統
• 為什麼需要 Kubernetes？
• 什麼是 Kubernetes？
• 使用 Helm 管理 Kubernetes 資源
• 淺談 Infrastructure as Code
• 為 free5GC 導入 CI workflow
• 設計模式與重構
• 軟體設計雜談

• AwesomeCS
• Google DSC Lead @NCTU 2021
• 技術文章寫手：
  • [獲鐵人賽佳作肯定]微自幹的作業系統輕旅行
  • Deno 入門指南
• COSCUP 2021 IT Team lead
• 曾在 SITCON、COSCUP、GDG DevFest、六角學院 擔任講者
• 菜鳥軟體工程師

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