5G 및 네트워크 슬라이싱
5G를 언급할 때 가장 많이 거론되는 기술은 네트워크 슬라이싱(Network Slicing)이다.KT, SK Telecom, China Mobile, DT, KDDI, NTT 등의 네트워크 사업자와 Ericsson, Nokia, Huawei 등의 장비 공급업체는 모두 네트워크 슬라이싱이 5G 시대에 이상적인 네트워크 아키텍처라고 믿고 있습니다.
이 새로운 기술을 통해 운영자는 하드웨어 인프라에서 여러 개의 가상 종단 간 네트워크를 분할할 수 있으며, 각 네트워크 슬라이스는 장치, 액세스 네트워크, 전송 네트워크 및 코어 네트워크와 논리적으로 격리되어 다양한 서비스 유형의 다양한 특성을 충족합니다.
각 네트워크 슬라이스에 대해 가상 서버, 네트워크 대역폭, 서비스 품질과 같은 전용 리소스가 완벽하게 보장됩니다.슬라이스는 서로 격리되어 있으므로 한 슬라이스의 오류나 실패는 다른 슬라이스의 통신에 영향을 미치지 않습니다.
5G에 네트워크 슬라이싱이 필요한 이유는 무엇입니까?
과거부터 현재의 4G 네트워크까지 모바일 네트워크는 주로 휴대폰에 서비스를 제공하며 일반적으로 휴대폰에 대해 일부 최적화만 수행합니다.그러나 5G 시대에는 모바일 네트워크가 다양한 유형과 요구 사항의 장치를 지원해야 합니다.언급된 애플리케이션 시나리오에는 모바일 광대역, 대규모 IoT, 미션 크리티컬 IoT 등이 포함됩니다.이들은 모두 서로 다른 유형의 네트워크가 필요하며 이동성, 회계, 보안, 정책 제어, 대기 시간, 안정성 등에 대한 요구 사항도 다릅니다.
예를 들어, 대규모 IoT 서비스는 고정된 센서를 연결해 온도, 습도, 강수량 등을 측정합니다. 모바일 네트워크의 주요 서비스 전화기의 핸드오버, 위치 업데이트 및 기타 기능이 필요하지 않습니다.또한, 자율주행, 로봇 원격제어 등 미션 크리티컬 IoT 서비스는 수 밀리초의 엔드투엔드 지연 시간을 요구하는데, 이는 모바일 광대역 서비스와는 매우 다르다.
5G의 주요 응용 시나리오
이는 각 서비스마다 전용 네트워크가 필요하다는 뜻인가요?예를 들어 하나는 5G 휴대폰을 서비스하고, 하나는 5G 대규모 IoT를 서비스하고, 다른 하나는 5G 미션 크리티컬 IoT를 서비스합니다.그럴 필요가 없습니다. 네트워크 슬라이싱을 사용하면 여러 논리적 네트워크를 별도의 물리적 네트워크에서 분리할 수 있기 때문입니다. 이는 매우 비용 효과적인 접근 방식입니다!
네트워크 슬라이싱을 위한 애플리케이션 요구 사항
NGMN이 공개한 5G 백서에 설명된 5G 네트워크 슬라이스는 다음과 같습니다.
엔드투엔드 네트워크 슬라이싱을 어떻게 구현합니까?
(1)5G 무선접속망 및 핵심망 : NFV
오늘날의 모바일 네트워크에서 주요 장치는 휴대폰입니다.RAN(DU 및 RU) 및 핵심 기능은 RAN 공급업체에서 제공하는 전용 네트워크 장비를 기반으로 구축됩니다.네트워크 슬라이싱을 구현하려면 NFV(네트워크 기능 가상화)가 전제 조건입니다.기본적으로 NFV의 주요 아이디어는 네트워크 기능 소프트웨어(예: 패킷 코어의 MME, S/P-GW 및 PCRF, RAN의 DU)를 전용 서버에 별도로 배포하는 대신 상용 서버의 가상 머신에 모두 배포하는 것입니다. 네트워크 장치.이런 방식으로 RAN은 엣지 클라우드로 처리되고, 핵심 기능은 코어 클라우드로 처리됩니다.Edge에 위치한 VMS와 Core Cloud 간의 연결은 SDN을 사용하여 구성됩니다.그런 다음 각 서비스(예: 전화 슬라이스, 대규모 IoT 슬라이스, 미션 크리티컬 IoT 슬라이스 등)에 대해 슬라이스가 생성됩니다.
Network Slicing(I) 중 하나를 어떻게 구현하나요?
아래 그림은 각 서비스별 애플리케이션을 가상화하여 각 슬라이스에 설치하는 방법을 보여줍니다.예를 들어 슬라이싱은 다음과 같이 구성할 수 있습니다.
(1)UHD 슬라이싱: DU, 5G 코어(UP) 및 캐시 서버를 엣지 클라우드에 가상화하고, 5G 코어(CP) 및 MVO 서버를 코어 클라우드에 가상화
(2) 폰 슬라이싱: 코어 클라우드에서 완전한 모빌리티 기능을 갖춘 5G 코어(UP 및 CP) 및 IMS 서버 가상화
(3) 대규모 IoT 슬라이싱(예: 센서 네트워크) : 코어 클라우드에서 단순하고 가벼운 5G 코어를 가상화하는 것은 모빌리티 관리 기능이 없음
(4) 미션 크리티컬 IoT 슬라이싱: 전송 지연 시간 최소화를 위해 엣지 클라우드에서 5G 코어(UP) 및 관련 서버(예: V2X 서버)를 가상화합니다.
지금까지는 요구 사항이 다른 서비스에 대한 전용 슬라이스를 만들어야 했습니다.그리고 가상 네트워크 기능은 다양한 서비스 특성에 따라 각 슬라이스(즉, 엣지 클라우드 또는 코어 클라우드)의 서로 다른 위치에 배치됩니다.또한 청구, 정책 제어 등과 같은 일부 네트워크 기능은 일부 슬라이스에서는 필요할 수 있지만 다른 슬라이스에서는 필요하지 않을 수 있습니다.운영자는 원하는 방식으로 네트워크 슬라이싱을 맞춤 설정할 수 있으며 아마도 가장 비용 효율적인 방식일 것입니다.
Network Slicing(I) 중 하나를 어떻게 구현하나요?
(2) 엣지 클라우드와 코어 클라우드 간 네트워크 슬라이싱: IP/MPLS-SDN
소프트웨어 정의 네트워킹은 처음 소개되었을 때는 단순한 개념이었지만 점점 더 복잡해지고 있습니다.오버레이 형태를 예로 들면, SDN 기술은 기존 네트워크 인프라의 가상 머신 간 네트워크 연결을 제공할 수 있습니다.
엔드투엔드 네트워크 슬라이싱
먼저 엣지 클라우드와 코어 클라우드 가상 머신 간의 네트워크 연결이 안전한지 확인하는 방법을 살펴봅니다.가상 머신 간의 네트워크는 IP/MPLS-SDN 및 전송 SDN을 기반으로 구현되어야 합니다.본 백서에서는 라우터 공급업체가 제공하는 IP/MPLS-SDN에 중점을 둡니다.Ericsson과 Juniper는 모두 IP/MPLS SDN 네트워크 아키텍처 제품을 제공합니다.동작은 약간 다르지만 SDN 기반 VMS 간의 연결은 매우 유사합니다.
핵심 클라우드에는 가상화된 서버가 있습니다.서버의 하이퍼바이저에서 내장된 vRouter/vSwitch를 실행합니다.SDN 컨트롤러는 가상화된 서버와 DC G/W 라우터(클라우드 데이터 센터에서 MPLS L3 VPN을 생성하는 PE 라우터) 간의 터널 구성을 제공합니다.코어 클라우드의 각 가상 머신(예: 5G IoT 코어)과 DC G/W 라우터 사이에 SDN 터널(예: MPLS GRE 또는 VXLAN)을 생성합니다.
그런 다음 SDN 컨트롤러는 이러한 터널과 MPLS L3 VPN(예: IoT VPN) 간의 매핑을 관리합니다.이 프로세스는 엣지 클라우드에서도 동일하며, 엣지 클라우드에서 IP/MPLS 백본, 코어 클라우드까지 연결된 IoT 슬라이스를 생성합니다.이 프로세스는 현재까지 성숙하고 사용 가능한 기술과 표준을 기반으로 구현될 수 있습니다.
(3) 엣지 클라우드와 코어 클라우드 간 네트워크 슬라이싱: IP/MPLS-SDN
이제 남은 것은 모바일 프론트하월 네트워크다.에지 클라우드와 5G RU 사이에서 이 모바일 프론트홀드 네트워크를 어떻게 끊을까요?우선 5G 프런트홀 네트워크가 먼저 정의되어야 한다.논의 중인 몇 가지 옵션(예: DU 및 RU의 기능을 재정의하여 새로운 패킷 기반 순방향 네트워크 도입)이 있지만 아직 표준 정의는 이루어지지 않았습니다.다음 그림은 ITU IMT 2020 워킹 그룹에서 제시한 다이어그램으로, 가상화된 프론홀 네트워크의 예를 제공합니다.
ITU 조직의 5G C-RAN 네트워크 슬라이싱 예시
게시 시간: 2024년 2월 2일
