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5G 코어망 기술: 소프트웨어와 콘텐트 지향 관점 원문보기

정보와 통신 : 한국통신학회지 = Information & communications magazine, v.31 no.6, 2014년, pp.39 - 45  

김철훈 (경희대학교) ,  이성원 (경희대학교)

초록
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최근 발표된 5G PPP(Public-Private Partnership) 에서도 나타나듯이, 차세대 네트워크의 변화는 소프트웨어와 IT분야에서 발전된 기술이 Telco 사업자의 네트워크로 전이되는 현상을 보여주고 있다. 특히 망의 중립성에 대해서도 "추가적인 망 투자를 수행한 콘텐트 제공업자의 콘텐트를 차별적으로 지원하는 것은 정당하다"는 개념도 확산되면서, 콘텐트를 인식하고 차별화된 서비스를 네트워크에서 제공하는 것이 수익 증가의 수단으로 부각되고 있는 상황이다. 이에 본고에서는 5G 코어망 기술의 발전을 소프트웨어와 콘텐트 지향적인 관점에서 알아본다.

AI 본문요약
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문제 정의

  • 넷째로 ICN(Information-Centric Networking)은 생산과 소비, 사용자의 흥미와 일치하는 정보의 변화를 중심으로 한 통신으로 구성된 새로운 네트워크 구조이다. ICN은 모든 패치와 중간 계층을 피하기 위해 현재의 고전적인 통신 모델에서 단순하고 일반적인 모델로의 변화를 목적으로 한다. ICN은 노드가 필요하거나 처리하는 방향으로 이름에 기반한 네트워크로 라우팅되고 사용자의 요청이 지정된 개체의 관심에 의해 표현되는 비연결의 수신기 중심 모델이다.
  • 대부분 SDN에서 다루어지는 기술 및 제품은 미래 모바일 코어 네트워크에서 예상되는 트래픽과 시그널링 폭증을 수용하기 위하여 OpenStack 및 SDN 기술을 활용한 개방제어 기반분산 구조 모바일 코어 네트워크를 구축하는 것을 목표로 하고있다. 또한, 이동통신 네트워크의 고비용 구조개선 및 유연성강화를 위해 NFV (Network Function Virtualization) 기술을 활용하여 모바일 네트워크의 EPC (Evolved Packet Core)의 MME(Mobility Management Entity), S-GW(Serving Gateway), P-GW(PDN Gateway) 기능을 표준 하드웨어 플랫폼 상에서 가상화 하는 것을 추진하고 있다.
  • 둘째로 GTP기능을 호스팅하는 미들박스의 예처럼 추가적인 기능을 수행하는 미들박스를 활용하는 것이다. <그림 2b>에 나타난 것과 같이, 데이터 플로우는 추가적인 처리를 위한 미들박스에 의해 전달될 필요가 있다.
  • 본고에서는 OpenFlow와 가상화 기술이 촉발한 소프트웨어 지향 이동통신 코어 기술의 현재 이슈와 향후 발전 방향을 5G PPP 기술 개발 목표와 산학연의 연구 추이를 통하여 알아본다.
  • 본고에서는 SDN, NFV, Cloud Computing과 같은 기술이 이동통신 네트워크에 촉발하고 있는 소프트웨어 중심과 콘텐트지향의 변환에 대해서 간략하게 알아보았다.
  • 이를 위하여 5G PPP에서 공식적으로 ICN, SDN, NFV,Cloud Computing을 5G 이동통신 네트워크의 핵심 기술로 명명하고 있는 것을 살펴보았으며, 가장 기초적으로 EPC 코어망을 가상화하고 제어/전송 영역을 분리하는 작업을 알아 보있다. 이와 상응하여 활발한 연구가 진행중인 광네트워크에서의 SDN 지원 방안에 대해서 살펴보았으며, 이제 연구가 시작되고있는 분야 중에서 향후 많은 관심을 받을 것으로 예상되는 이동성 기술의 발전과 네트워크 서비스 체이닝 기술에 대해서 살펴보았다.
  • 지역은, <그림 6>에 나타난 것과 같이, CLC와 비교하여 비교적 긴 최적화를 수행하는 어플리케이션이 존재하고 여러 지구가 포함된 논리적 도메인으로 정의된다. 지역 최적화는 지구의 컨트롤러의 근시안 적인 동작 때문에 지구 수준에서 수행할수 있는 차선의 선택을 보완하기 위해 제안되었다. 따라서 CRC는 CCAs(CROWD Control Applications)를 위한 NB API의 TA(Technology-Agnotic) 인터페이스만을 노출한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
SDN을 통해 GTP와 같은 기능을 실현하기 위해 4가지의 다른 프레임워크는 각각 무엇인가? 첫째로 컨트롤러 모듈로 GTP 기능을 수행하는 프레임 워크이다.<그림 2a>에 나타난 이 방법은 현재 OF 구현과 유사하다. 그럼에도 불구하고 모든 플로우 패킷마다 컨트롤러로 전달을 지시한다. 둘째로 GTP기능을 호스팅하는 미들박스의 예처럼 추가적인 기능을 수행하는 미들박스를 활용하는 것이다.<그림 2b>에 나타난 것과 같이, 데이터 플로우는 추가적인 처리를 위한 미들박스에 의해 전달될 필요가 있다. 그러나 이전에 제안된 프레임워크와의 주요 차이점은 OF 스위치 근처의 전송 네트워크에서 미들박스를 배포하는 유연성이다. 셋째로 하드웨어에서 정의된 GTP 매칭 기능의 경우처럼 특정한 부가 기능을 포함하는 OF 스위치를 보강하는 방법이다. <그림 2c>에 나타난것처럼, NE+가 더해진 OF 네트워크 요소를 고려할 수 있는데, 이러한 접근은 현재 OF 사양으로는 제공될수 없거나 스위치의 구현이 성능상 이유로 유리한 기능을 필요로 한다. 또한 NE+에서의 하드웨어 구현이 필요한데 이는 유연성이 제한적일 수 있음을 의미한다. 넷째로 프로그래밍이 가능한 플랫폼을 각 스위칭 요소에 공급 하는 프레임워크이다. <그림 2d>처럼 이러한 플랫폼은 전달평면과 상호작용하는 소프트웨어 기능을 가능하게 하여 OF 스위치 기능을 확장한다. 기본 OF 스위치 기능을 확장하는 증가된 유연성이 장점이다.
동적 NSC란? 일반적인 관점에서 동적 NSC(Network Service Chaining) 는 네트워크 기능의 연결을 기반으로 한 지속적인 서비스 제공을 위한 carrier급 과정으로 정의한다. 여기서 carrier급은 전체 과정이 모든 단계에서 통합되고 신뢰할 수 있는 테스트 기능과 함께 고가용성과 빠른 장애 복구를 위해 설계되었음을 의미한다[6].
5G PPP는 무엇인가? 5G PPP는 EU(European Union)에서 주관하고 있으며, 유럽을 중심으로 5G 기술 표준을 주도하고 5세대 통신시장을 선점하기 위해 결성한 기관이다. 5G PPP에서는 소프트웨어를 고려하지 않던 이전 세대의 이동통신과는 다르게 SDN, NFV, 클라우드와 ICN을 5G PPP의 중요한 기술로 결정하여 <그림 1> 과 같이 네트워크 재디자인, 즉 네트워크 가상화와 소프트웨어 네트워크를 목표로 다양한 관점에서 논의하고 있다 [1][2].
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참고문헌 (6)

  1. 5G PPP, "EC H2020 5G Infrastructure PPP Prestructuring Model RTD & INNO Strands - Working Document" (Version v1.0), March 2014. 

  2. 5G PPP, "Advanced 5G Network Infrastructure for the Future Internet - Public Private Partnership in Horizon 2020.", November 2013. 

  3. Arsany Basta, Wikfgang Kellerer, Macro Hoffmann, Klaus Hoffmann, and Ernst-Dieter Schmidt, "A Virtual SDN-enabled LTE EPC Architecture: a case study for S-/P-Gateways functions", IEEE SDN for Future Networks and Services (SDN4FNS), pp.1-7, November 2013. 

  4. Steven Gringeri, Nabil Bitar, and Tiejun J. Xia, "Extending Software Defined Network Principles to Include Optical Transport", IEEE Communications Magazine, pp. 32-40, March 2013. 

  5. Hassan Ali-Ahmad1, Claudio Cicconetti, Antonio de la Oliva, Martin Draxler, Rohit Gupta, Vincenzo Mancuso, Laurent Roullet, and Vincenzo Sciancalepore, "CROWD: An SDN Approach for DenseNets", European Workshops on Software Defined Networks (EWSDN), pp.25-31, October 2013. 

  6. Wolfgang John, Konstantinos Pentikousis, George Agapiou, Eduardo Jacob, Mario Kind, Antonio Manzalini, Fulvio Risso, Dimitri Staessens, Rebecca Steinert, and Catalin Meirosu, "Research Directions in Network Service Chaining" IEEE SDN for Future Networks and Services (SDN4FNS), pp.1-7, November 2013. 

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