Improving the process of debugging communication patterns in 5G Layer 1
Loading...
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
2019-10-21
Department
Major/Subject
Computer Science
Mcode
SCI3042
Degree programme
Master’s Programme in Computer, Communication and Information Sciences
Language
en
Pages
62 + 9
Series
Abstract
Debugging lower protocol layers in distributed mobile communication systems can be a complicated and a time-consuming task. Although software to inspect communication patterns between network endpoints exist, the process may require a lot of effort from software developers in the form of additional software installation and overall data processing to arrive into conclusions that can actually be used in solving reported faults in base station software and hardware. The primary goal of this thesis is to study the required fault debugging steps from 5G Layer 1 (L1) perspective. Previously, the typical workflow has consisted of acquiring a packet capture containing message exchange between endpoints, parsing it into a readable format and visually inspecting packet contents. Even though expert opinion is always needed in the final evaluation of a reported fault, the current process as a whole includes manual, repetitive and redundant phases that have potential for automation and improved tools. Thus, the priority for this thesis is to design and implement a framework automating these steps to speed up problem solving for L1 faults. Aside from the manual workflow, a lot of subtle faults can easily be missed by sheer human inspection. This thesis additionally discusses the use of graph-based modeling to automatically report discrepancies in communication sequences. This goal is realized in the form of a model checker, which is implemented to locate anomalies in message exchange with strict time constraints. The solution proposed in this thesis reduces the number of necessary debugging steps significantly. It implements relevant software components required to upload, dissect, index and store packet capture data and combines all the components into a software stack. To initiate the debugging sequence, also a clear user interface is included to require minimal effort from the user. The processed data in all its intermediate steps is included in the stack and made easily sharable, which can further reduce the total time spent if several people are included in the process.Virheiden jäljitys hajautettujen tietoliikennejärjestelmien alimmilla protokollatasoilla voi olla sekä monimutkainen että hidas prosessi. Vaikka verkon päätelaitteiden välisen kommunikaation tutkimiseen on kehitetty työkaluja, käyttäjät joutuvat usein asentamaan ohjelmia ja ylipäänsä käsittelemään dataa paljon vikojen alkuperän paikantamiseksi tukiasemien ohjelmistoista ja laitteistoista. Tämän diplomityön tavoitteena on tutkia vianpaikannuksen vaiheita 5G:n protokollapinon kerroksen 1 näkökulmasta. Tähän asti työjärjestys on koostunut kommunikaatiota kuvaavan pakettidatan tallentamisesta, jäsentelystä ja visuaalisesta pakettien sisällön tutkinnasta. Vaikka asiantuntijatietämystä tarvitaan aina lopulta, prosessissa on lukuisia manuaalisia, toisteisia ja tarpeettomia vaiheita, jotka on mahdollista automatisoida. Tämän diplomityön ensisijainen tavoite on osallistua fyysisen kerroksen ongelmanratkaisua nopeuttavan ohjelmiston suunnitteluun ja toteuttamiseen. Hitauden lisäksi hienovaraisia virheitä saattaa jäädä visuaalisella tarkastelulla huomaamatta. Tämä diplomityö pohtii myös graafeihin perustuvan mallintamisen käyttöä automatisoituun poikkeavuuksien paikantamiseen kommunikaatiosekvensseistä. Tämä tavoite on suoraan sidottu toteutettuun model checkeriin, jota voidaan käyttää epäsäännöllisyyksien etsimiseen sanomista, joilla on tiukat aikavaatimukset. Tämän diplomityön tarjoama ratkaisu vähentää tarpeellisia vianpaikannuksen vaiheita huomattavasti. Se luo olennaiset ohjelmat pakettidatatiedostojen lähetykselle, paloittelulle, indeksoinnille ja tallennukselle ja yhdistää nämä kaikki yhdeksi ohjelmistopaketiksi. Ratkaisu sisältää myös helppokäyttöisen käyttöliittymän, jotta käyttäjän työmäärä jäisi mahdollisimman vähäiseksi. Prosessoitu data kaikkine välivaiheineen on sisällytetty tuotteeseen ja tehty helposti jaettavaksi, mikä saattaa edelleen nopeuttaa virheenjäljitysprosessia jos siihen osallistuu useita henkilöitä.Description
Supervisor
Nurminen, Jukka K.Thesis advisor
Wang, LiangSarmavuori, Juha
Keywords
distributed systems, 5G, anomaly detection, finite state automata