5G 核心網輕鬆學：free5GC 與 RAN/UE 模擬器

為什麼會有這本書？

筆者在剛踏入 5G 領域時，總覺得整個世界非常抽象。標準文件裡充滿了大量介面、程序與縮寫：AMF、SMF、UPF、N1/N2/N3、PDU Session……

對於許多初學者而言，在閱讀 3GPP 規格或試圖理解投影片時，往往會遇到幾個共同的痛點：

• 名詞縮寫太多：看到一長串縮寫，卻很難立即對應到它們的功能。
• 概念太抽象：知道網元名稱，卻無法連結到實際封包與真實流程。
• 3GPP 協定過於龐大：規格內容極其詳細且複雜，讓人難以找到下手點。

因此，筆者希望透過最簡單、最直觀、最實作導向的方式，帶領讀者進入 5G 的世界，並一步步實現屬於自己的 5G 核心網路環境。

這本書的內容適合誰？

• 剛入門 5G 的學生或工程師，需要一個有脈絡的學習路線。
• 已經了解 4G/EPC，想搞懂 5GC 新增了什麼、改了什麼。
• 對 free5GC 有興趣，想看懂實作架構與各模組的角色。
• 想要一套可重現的 5G 環境，包含核心網與 RAN/UE 模擬器。

不需要一開始就很熟 3GPP 規格，但如果你有基本的網路（IP/TCP/UDP）、Linux 操作、Docker 或 Kubernetes 經驗，會讀得更順！

本書的結構與閱讀建議

本系列大致分為四個部分（可依需求跳讀）：

• Part I — 5G 核心網路的基礎與演進背景

  從 4G EPC 到 5G Core 的演變、3GPP 對 5GC 的整體視角，幫你建立大地圖。

• Part II — free5GC 全架構深度解析

  逐一拆解 AMF、SMF、UPF 等核心網元，對照實際模組與流程。

• Part III — free5GC 實戰部署與常見問題

  從單機環境到多節點、多 UPF 的部署模式（docker / k8s），並整理常見坑與排錯思路。

• Part IV — free-ran-ue 模擬器

  說明為什麼需要 RAN/UE 模擬器、free-ran-ue 的設計理念，以及如何與 free5GC 整合與進行實驗。

如果你是第一次接觸 5G：

1. 建議先完整看完 Part I，建立整體架構概念。
2. 再依興趣選擇 Part II / Part III 做深入或實作。
3. 最後閱讀 Part IV，用 free-ran-ue 實際跑一輪 End-to-End 測試。

實驗環境與開源專案

本系列會大量使用以下開源專案：

• free5GC：開源 5G Core 專案

  官方網站與原始碼請參考 free5GC 官方資源 與其 GitHub。

• free-ran-ue：本專案提供的 RAN/UE 模擬器

  原始碼與文件位於 GitHub。

文中所有實驗步驟都盡量做到：

• 可重現：同樣的指令與設定，你也能在自己的環境跑起來。
• 逐步解釋：不只給指令，也說明為什麼要這樣做、背後對應到哪個網元或流程。