EPC эмуляторы. Обзор доступных

Для разветывания LTE сети для тестов дома необходимо было выбрать что использовать в качестве EPC(ядра сети). Существует ряд интересных open source вариантов, и сегодня попробую их расмотреть и выбрать лучший.

OpenAirInterface (OAI)

• Полнофункциональная платформа для RAN + Core: содержит реализацию EPC и 5G-Core (OAI-5GC). Активна в академии/исследованиях (EURECOM и OAI Software Alliance). Подходит, если нужна глубокая интеграция RAN+Core и эксперименты с 3GPP-функциями. https://openairinterface.org/oai-5g-core-network-project/

srsRAN (ранее srsLTE) + srsEPC

• Лёгкий, хорошо документированный набор для 4G (и RAN-частично 5G RAN CU/DU). srsEPC реализует MME/HSS/SGW/PGW (EPC). Под лицензией AGPLv3; проект удобен для быстрых лабораторных развёртываний и SDR-экспериментов. https://github.com/srsran/srsRAN_4G

Open5GS

• C-реализация и для EPC (4G), и для 5G Core (Release-17). Активный проект, популярный для частных сетей и лабораторий; использует MongoDB для хранения подписчиков/сессий. Лицензия — AGPL (см. репо). https://github.com/open5gs/open5gs

free5GC

• Открытый 5G-Core (ориентирован на 3GPP R15 и далее). Разработан как проект с Apache-2.0 лицензией (Linux Foundation / академия NYCU). Часто разворачивается в контейнерах / k8s; также использует MongoDB. Хорош для изучения и тестирования 5G SA. https://github.com/free5gc/free5gc

NextEPC

• Open source реализация EPC (MME/SGW/PGW/HSS/PCRF). Имеются коммерческие/enterprise-варианты и веб-интерфейс. Подходит для простых LTE-лабораторий и лёгких on-prem сетей; лицензия — AGPL. https://github.com/aleksander0m/nextepc

Magma (Meta / OpenInfra Foundation)

• Не классический EPC. Это Federated Gateway Core, ориентированный на private LTE/5G, CBRS, Wi-Fi offload, enterprise core.Делает EPC/5G-функции, но архитектура нестандартная: AGW (Access Gateway) ≈ EPC node (MME/SGW/PGW-C/PGW-U), Orc8r ≈ контроллер cloud-native. https://github.com/magma/magma

OMEC (Open Mobile Evolved Core, by ONF)

• Классический EPC (MME + SGW-C/U + PGW-C/U + HSS + PCRF) + начинавшаяся разработка 5GC. Полный EPC на CUPS, high-performance (DPDK-based UPF), контейнерный дизайн, ориентирован на операторский класс и high-throughput LTE. https://github.com/omec-project/deployment

Подробнее про каждый проект

1.OpenAirInterface (OAI)

Что реализует: OAI — «полный стек»: RAN (eNB/gNB/UE эмуляции) + Core (OAI-EPC и OAI-5GC). OAI-5GC покрывает основные 5G SA процедуры: регистрация, PDU session, базовый N2/N3, N2 handover и некоторые сетевые сервисы (paging, частично network slicing). Поддержка расширенных N-SBI функций и некоторых 3GPP процедур развивается.

Интерфейсная картина: OAI обеспечивает N1/N2/N3 в рамках реализованных процедур; для полного покрытия всех N-функций (NRF, Nnssf, сложный slice management) — иногда требуется доработка.

Плюсы: лучший выбор для исследований, где нужно регулировать RAN и Core вместе (например, новые handover-алгоритмы, RAN-core интеграция).

Минусы: сборка и конфигурация сложнее; документация богата, но есть нюансы при интеграции с коммерческими UE. Рекомендуется для академических/глубоких исследований.

2.srsRAN / srsEPC

• Что реализует: фокус на 4G: srsUE / srsENB / srsEPC (MME/HSS/SGW/PGW). Есть развитие 5G RAN (CU/DU) но core-часть 5GC — не основной фокус. Отлично документирован с примерами (handover, ZeroMQ эмуляция и пр.).
• Интерфейсная картина: полнофункциональный EPC (S1, S11, S5 и др.) в рамках LTE. Хорош для S1-handover тестов.
• Плюсы: простота поднятия сети, подробные application notes, отличен для SDR-экспериментов.
• Минусы: если нужен нативный 5G Core (SA) — придётся комбинировать с Open5GS / free5GC или ждать дальнейших апдейтов srs-проекта.

3.Open5GS

• Что реализует: полноценный EPC и 5G Core (релизы до Release-17). Поддерживает широкий набор интерфейсов (S1, S11, S6a, N1–N11 и др.), CUPS, multiple UPFs, network slicing элементы. Очень активное сообщество и свежие релизы.
• Интерфейсная картина: широкая поддержка 3GPP-интерфейсов для 4G и 5G (включая Sx/Nx), хорошо покрыты контрольная/пользовательская плоскости.
• Зависимости: MongoDB для хранения подписчиков/UDR/UDM; это важный operational requirement (версия MongoDB/параметры нужно проверять).
• Плюсы: хорош для private-net и быстро стартующих лаб; множество туториалов; дружит с UERANSIM, srsRAN и OAI.
• Минусы: MongoDB — админская зависимость; при высоких нагрузках нужно архитектурное планирование (scale-out UPF и пр.).

4.free5GC

• Что реализует: чистый 5G Core — AMF, SMF, UPF, UDM, AUSF, NRF, PCF и пр.; ориентирован на 3GPP R15 и далее, с поддержкой множества N-интерфейсов (N1,N2,N3,N4 и др.). Реализован на Go и ориентирован на сервис-ориентированную (SBI) архитектуру.
• Интерфейсная картина: богатый набор N-SBI интерфейсов (Namf, Nsmf, Nausf, Nudm и т.д.); поддержка N4 (PFCP) для UPF.
• Плюсы: отличен для контейнерных/k8s развёртываний, облегчает тестирование 5G SA и microservices-ориентированных сценариев. Apache-2.0 лицензия удобна для коммерческих проектов.
• Минусы: не реализует LTE EPC — если нужен комбинированный NSA (LTE+5G), потребуется связка free5GC с EPC (например, Open5GS) или использование NSA-режимов через интеграцию.

5.NextEPC

• Что реализует: зрелая, простая и «легковесная» C-реализация EPC (MME/SGW/PGW/HSS/PCRF). Хороша как «drop-in» EPC для лабораторий и некоторых product-use-cases; есть коммерческие/enterprise-варианты. Поддерживает DIAMETER (S6a) и стандартные EPC-интерфейсы.
• Плюсы: лёгкая установка (пакеты для Debian), понятная конфигурация.
• Минусы: сообщество поменьше, менее развит 5G-функционал; преимущественно для LTE/EPC.

6.Magma

• Что реализует: Гибридная архитектура EPC + 5G Core с Distributed Gateway, ориентированная на Edge, CBRS, WISP, Private LTE/5GEdge-сети, частные LTE/5G, CBRS, развёртывания с нестабильным backhaul

Плюсы:

1. Edge-ориентированность (уникальная возможность)

• AGW может работать автономно без связи с облаком (Orc8r).
• Подходит для частных LTE/5G, WISP, CBRS, фабрик, кампусов.

2. Простая архитектура

• Нет DIAMETER → меньше сложностей с PCRF/OCS/HSS.
• Простая конфигурация eNB/gNB.

3. Distributed EPC

MME + SGW + PGW реализованы в одном AGW, что:

• снижает задержки,
• уменьшает требования к каналу backhaul.

4. Современные технологии

• gRPC, Kubernetes, microservices в Orc8r.
• UPF datapath на eBPF/DPDK.

5. Отлично подходит для Private Networks

• CBRS (Band 48), OnGo.
• Лёгкая интеграция с Baicells, Sercomm, BSRF eNB/gNB.

Минусы:  Не является полноценным 3GPP EPC

7.OMEC

Полный EPC по 3GPP

Реализованы все классические интерфейсы:

• S1-MME
• S11
• S5/S8
• S6a (DIAMETER)
• Gx/Gy
• SGi
• PFCP (CUPS)

Это делает OMEC единственным Open Source проектом EPC с максимально полной поддержкой DIAMETER.

Минусы OMEC:

Сложная установка и он не предназначен для Edge решений.

Что же выбрать для лаборатории дома?

На основании вышесказанного можно сделать выводы. Если нужна LTE сеть для лаборатории что похоже на Edge сеть то хорошим вариантом будет Open5GS. Если вы хотите поддержку SDR и полного погружения по стеку то srsRAN/srsEPC.

Мне также стал очень интересен в ходе обзора проект Magma и попробую найти время на его изучение.