User Plane performance and stability testing

Thumbnail Image

Files

master_Laalo_Timo_2024.pdf (1.52 MB)

URL

Journal Title

Journal ISSN

Volume Title

Perustieteiden korkeakoulu | Master's thesis
Unless otherwise stated, all rights belong to the author. You may download, display and print this publication for Your own personal use. Commercial use is prohibited.

Authors

Date

2024-08-19

Department

Major/Subject

Computer Science

Mcode

SCI3042

Degree programme

Master’s Programme in Computer, Communication and Information Sciences

Language

en

Pages

51+28

Series

Abstract

In 5G networks User Plane performance and stability testing provides metrics on the performance of the User Plane Function (UPF) in 5G Packet Core Network (CN). From these metrics it can be evaluated how the new program code affects the performance of UPF. During performance testing traffic is generated through the CN and UPF. There exists both hardware- and software-based solutions for traffic generation. In this thesis hardware- and software-based traffic generators are overviewed. Additionally, company internal performance testing solution Perfgen is introduced. The objective of this thesis is to streamline Perfgen setup by replacing 5G emulator with an application programming interface (API) and with py_ran_sim. Py_ran_sim is another radio access network (RAN) emulator. The API is developed during this thesis. The purpose of the API is to obtain values from Perfgen. Then the API will request RAN emulator to create instances of emulated mobile phones and base stations based on the values received from the Perfgen. The emulated mobile phones and emulated base stations are used during performance and stability testing. After 5G emulator has been replaced, Perfgen will be more straightforward to package as a Docker container. This could help to automate performance related testing for CN. In the future Perfgen could be integrated as a part of the Gitlab Continuous Integration / Continuous Delivery (CI/CD) night testing pipeline. This would provide daily feedback about the performance of the UPF for the software developers. Obtaining performance metrics frequently is important during Agile development of the CN.

5G-verkon Käyttäjätason Funktion toimintaa voidaan mitata testaamalla sen suorituskykyä ja vakautta. Mittaustuloksia tarkastelemalla voidaan arvioida, miten uusi ohjelmakoodi on vaikuttanut Käyttäjätason Funktion suorituskykyyn. Suorituskykytestauksen aikana pakettiliikennettä luodaan ja lähetetään runkoverkon ja Käyttäjätason Funktion läpi. Suorituskykytestaukseen on olemassa sekä laitteisto- että ohjelmistopohjaisia menetelmiä. Tässä diplomityössä tehdään yleiskatsaus näihin suorituskykytestausmenetelmiin. Lisäksi esitellään Perfgen, jota käytetään Käyttäjätason Funktion suorituskyvyn testaamiseen. Tässä diplomityössä tavoite on muokata Perfgenin toimintaa korvaamalla 5G emulaattori Perfgenissä ohjelmointirajapinnalla sekä py_ran_sim nimisellä radioverkkoemulaattorilla. Ohjelmointirajapintaa kehitetään osana tätä diplomityötä. Ohjelmointirajapinnan tehtävänä on välittää suorituskykytestausta varten tarvittavia arvoja Perfgeniltä radioverkkoemulaattorille. Ohjelmointirajapinta pyytää radioverkkoemulaattoria luomaan instansseja emuloiduista matkapuhelimista sekä tukiasemista Perfgeniltä saatujen arvojen pohjalta. Näitä instansseja tarvitaan Perfgenillä suoritettujen testien aikana. 5G emulaattori korvataan, jotta Perfgen saataisiin toimimaan Dockerin kanssa. Dockerin avulla Perfgenin käyttöönotosta tulee helpompaa ja suorituskykytestausta voidaan automatisoida. Tulevaisuudessa Perfgenillä suoritettava testaus voitaisiin näin ollen integroida osaksi Gitlabissä iltaisin suoritettavaa testauskokonaisuutta. Tällä tavoin ohjelmistokehittäjät saisivat päivittäistä palautetta Käyttäjätason Funktion suorituskyvystä.

Description

Supervisor

Jäntti, Riku

Thesis advisor

Panfilov, Artem

Keywords

network performance testing, 5G, N2 interface, NGAP, UPF

Other note

Citation

Permanent link to this item

https://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-202408255660

Collections

[dipl] Perustieteiden korkeakoulu / SCI