CHAPTER 16

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1 CHAPTER 16 네트워크응용기술과차세대네트워크 New 데이터통신과네트워킹네트워크응용기술과차세대네트워크 1/62

2 New 데이터통신과네트워킹네트워크응용기술과차세대네트워크 2/ 네트워크응용기술과진화 16.3 MANET과 USN 응용 이동통신기술현황과 5G 네트워크 이동통신기술의세대별구분 4G/5G 네트워크서비스특성 네트워크서비스와활용 애드혹네트워크란무엇인가 애드혹네트워크의주요요소기술 G/5G 네트워크핵심기술 16.4 USN 의구조및응용 MIMO 기술 OFDM 기술 SDR 기술 SDN 기술 UWB( 초광대역 ) 기술 자율네트워킹기술 가상화기술 소형셀기술 USN 의개념 USN 기술의특성 응용분야 USN 구축사례

3 New 데이터통신과네트워킹네트워크응용기술과차세대네트워크 3/62 초고속광대역통합네트워크기술 G 네트워크및차세대 5G 표준화활동 BcN 의개념및특성 BcN 서비스 BcN 네트워크구조 표준화활동및기술동향 각국의기술개발동향 국내기술개발동향 16.6 클라우드컴퓨팅과빅데이터 클라우드컴퓨팅 빅데이터응용기술

4 16. 1 네트워크응용기술과진화 이동통신기술현황과 5G 네트워크 와이브로에볼루션 2006 년 6 월 KT 가상용화한무선초고속인터넷서비스인와이브로기술을한층진화시킨 4 세대이동통신기술 유럽식 4 세대이동통신기술인 LTE(Long Term Evolution) 어드밴스트 와표준경쟁관계 다운로드최대전송속도가초당 149Mbps 기존와이브로의 4 배이상속도향상 와이브로서비스의가입자수 2012 년 104 만명을정점으로이후감소추세 ( 이유 ) 폐쇄적인정책과사업전략의문제점등으로인해 LTE 와의경쟁에서밀림 2013 년 5 월 12 일, 삼성전자는 5 세대 (5G) 이동통신환경에서데이터를송 수신할수있는핵심기술세계최초로개발 28GHz 의초고주파대역에서 1Gbps 이상의전송속도와최대 2km 에이르는전송거리 세계최초기술개발성공 64 개의안테나소자를활용한적응배열송ㆍ수신기술도입 초고주파대역에서발생하는전파손실문제와짧아지는전파전달거리문제극복 2014 년 6 월, 모바일아시아엑스포 (MAE) 2014 에서 SK 텔레콤 전송속도 3.8Gbps 데이터전송시연에성공 New 데이터통신과네트워킹네트워크응용기술과차세대네트워크 4/62

5 16. 1 네트워크응용기술과진화 차세대네트워크기술과 5G 차세대네트워크기술 국제전기통신연합 (ITU) 에서의정의 4 세대이동통신기술이란 60km 이상의고속에서도 100Mbps 이상, 정지중에는 1Gbps 급속도를제공할수있는무선통신기술 4 세대이동통신서비스 이동중에는초속 2Mbps 인광대역 CDMAWCDMA 속도의 50 배, 정지중에는유선초고속인터넷속도의 10 배이상이가능 5G 인프라 기존의다양한네트워크기술의융합및수용의형태가될것으로전망 필수적인핵심기술 이미완료가되었거나진행중에있는 4G LTE 기술, 소형셀기술, 와이파이 (WiFi) 등 LTE 진화기술 / 이종네트워크결합및최적화기술 / 가상화와클라우드기술 / 차세대 5G 란? 4 세대 (4G) 이동통신네트워크보다수백배나빠른차세대네트워크 실체는아직명확하지않은상태 / 융합 을키워드로 5G 구현을위한방향성제시 최대전송속도는수십 Gbps 에달하여, 초고화질영화파일도 1 초이내에전송이가능해질것 New 데이터통신과네트워킹네트워크응용기술과차세대네트워크 5/62

6 16. 1 네트워크응용기술과진화 이동통신기술의세대별구분 세대별구분 1 세대 : AMPS 를중심으로한최초의아날로그이동통신서비스 2 세대 : TDMA, GSM, IS-95, CDMA 네트워크에서디지털이동단말서비스 3 세대 : IMT-2000, W-CDMA, CDMA2000 기술기반의글로벌로밍, 멀티미디어서비스 4 세대 : W-CDMA, HSDPA, 와이브로 (WiBro) 기술을기반으로이동단말하나로시간과장소에구애받지않고개인화된모바일멀티미디어서비스를제공받는형태 5 세대 : 기존의다양한네트워크기술을융합하고수용하는형태가될것으로예상 무선전송기술은 2 세대디지털이동전화시장의폭발적인증가와더불어 3 세대이동통신인 IMT-2000 서비스의상용화로이어지며급속도로발전하였음 3 세대이후의이동통신네트워크는유선과무선이통합되는개념으로발전 유ㆍ무선네트워크, 위성통신네트워크, 무선 LAN, 디지털방송네트워크등다양한네트워크들을서로유기적으로연동하여사용자의위치에관계없이고품질의멀티미디어서비스가능 4 세대이동통신네트워크기술과 5 세대네트워크기술 이동성의증가, 초고속 / 초연결 / 대용량데이터전송기술, 융합기술의형태로새로운서비스창출 단순한네트워크기술의진화를넘어하드웨어, 플랫폼, 서비스등 ICT 생태계전체의발전과타산업과의융합을위한기폭제가될것임 New 데이터통신과네트워킹네트워크응용기술과차세대네트워크 6/62

7 16. 1 네트워크응용기술과진화 4G/5G 네트워크서비스 4G 네트워크서비스 저속의음성및패킷데이터통신위주에서차량등을통한고속이동중에는최대 100Mbps, 정지및보행수준의저속이동중에는 155Mbps 에서 1Gbps 까지의데이터전송속도를제공하는대용량의고속및고품질멀티미디어서비스 5G 시대의네트워크서비스 4G 서비스보다수백배나빠른초고속 / 초연결 / 대용량데이터서비스와플랫폼, 융합서비스의형태가될것임 세대별로이동멀티미디어융합서비스가발전해가는과정 [ 그림 16-2] 2002 년전후로 (2G) Human-to-Human 의서비스, 즉문자메시징, 이동전화서비스 ( 음성 ) 가주를이루었으나, 3 세대에이르면멀티미디어메시징, 비디오 / 음악스트리밍서비스, 위치기반서비스등과같은 Human-to-Machine 간통신형태의서비스가제공됨 2010 년이후 4 세대 가상현실서비스, 3D 게임, 센싱등과같은사물과사물 (thing-tothing) 이교류하는유비쿼터스서비스로발전 2020 년상용화를목표로하는 5 세대서비스 차세대소형셀및초광대역기술의발전으로초고속 / 초저지연전송서비스, 융합서비스로진화해가는과정 New 데이터통신과네트워킹네트워크응용기술과차세대네트워크 7/62

8 16. 1 네트워크응용기술과진화 New 데이터통신과네트워킹네트워크응용기술과차세대네트워크 8/62 세대별이동멀티미디어융합서비스의발전과정

9 16. 1 네트워크응용기술과진화 New 데이터통신과네트워킹네트워크응용기술과차세대네트워크 9/62 4G/5G 네트워크서비스특성 (1) 하나의무선단말기가인터넷, 무선 LAN, 위성네트워크및무선 PAN 등의액세스가가능하며, 유선과무선이결합된글로벌네트워크가구축되어복합적인서비스제공 인터넷패킷데이터의증가와더불어비대칭적인전송률을가진광대역액세스및분배네트워크를포함한복합적인유무선플랫폼과다른주파수대역간에로밍서비스제공 네트워크서비스의품질과신뢰도가향상 무선통신기기를이용한전자상거래가활성화 / 사이버경제활동이급속히확대 / 시간과장소에제한없이원격교육, 원격진료가능해짐 초고속무선 LAN, 휴대인터넷및유선의초고속인터넷과통합 고속의전송속도와높은이동성을갖는 4G 초고속멀티미디어네트워크서비스로발전 4G 서비스는누구나 (anyone), 언제나 (anytime), 어디서나 (anywhere), 어떤서비스 (any service) 라도이용가능하도록하는 4 Any 를목표로하여개발 4G 네트워크의특성 유ㆍ무선네트워크의통합과개인의이동성증가, 데이터전송의고속화및용량증대 5G 네트워크의특성 초고속전송속도와융합, 기존의다양한기술의수용

10 16. 1 네트워크응용기술과진화 4G/5G 네트워크서비스특성 (2) 유선통신, 무선 LAN, 위성네트워크, 무선네트워크등을결합한유무선융합 (FMC) 의특성 FMC 의궁극적인목표 통신과방송융합 (DMB, IP-TV), 통신과금융융합 ( 모바일뱅킹 ), 교통과통신융합 ( 텔레매틱스 ), 가전과통신융합 ( 홈네트워킹 ), 유ㆍ무선통합 ( 무선랜과이동통신 ), 디바이스통합 ( 복합기능을가진스마트폰 ), 콘텐츠융합등복잡한형태의융합서비스를올인원 (all-in one) 단말기로제공 통신과방송융합으로음성통화, TV 시청, 인터넷사용, 영화및음악감상등의서비스를노트북, 스마트폰, PDA 중어느것으로도이용할수있게됨은물론, 고속으로이동하는자동차에서도 VMT 를통해 HD 급화질의영화감상이가능해짐 5G 네트워크 가상화기지국과모바일클라우드를결합한새로운개념의 융합 - 소셜네트워크서비스 (SNS) 와같은더욱진화된형태의첨단서비스가제공될것으로예상됨 New 데이터통신과네트워킹네트워크응용기술과차세대네트워크 10/62

11 16. 1 네트워크응용기술과진화 네트워크서비스와활용 4G/5G 시대 인간의감정과행동을자동으로감지해서행동하는 지능형컴퓨팅 가능하게되어언제어디서나원하는서비스를제공받을수있게됨 4G/5G 서비스 사용자가다른지역으로이동하더라도제공받는서비스연속성을갖게되고, 가상홈서비스또는가상현실서비스와같은가상환경서비스가제공되는무결성서비스의특징을실현 기존 LTE 보다 1000 배빠르게사람ㆍ사물ㆍ정보를초고속으로연결 실감서비스제공 네트워크서비스와다양한서비스의활용분야 [ 표 16-1] New 데이터통신과네트워킹네트워크응용기술과차세대네트워크 11/62

12 16. 1 네트워크응용기술과진화 네트워크서비스와활용 4G 서비스의예 와이브로서비스 유비쿼터스환경에서광대역화, 이동성, 센서화를접목하여온 / 오프라인상에서사용자에게보다자유롭고편리한휴대인터넷서비스제공 2014 년 4 월, GCT 세미컨덕터사 시분할 (TDD), 광대역 (FDD) LTE 와와이브로 (WiBro) 를모두지원하는 GDM7243 을양산계획발표 수신환경에따라와이브로와 LTE 무선통신방식을자동으로전환 IP 미디어서비스 개인형방송 - 통신융합서비스의발전으로 TV 와단말의장점을극대화시킨새로운서비스 모델지향에따라양방향인터넷서비스및방송서비스를초고속인터넷을통해가정내 TV 단말로제공하는형태 2014 년 8 월스트림비젼사 차세대비디오코덱 H.265(HEVC) + 구글의차세대코덱 VP9 코딩기술적용한 IP 미디어서비스플랫폼 SV- 클라우드미디어 7.0 프로 버전공개 N 스크린서비스지원 / 그룹별로차별화된콘텐츠와메뉴를제공하는맞춤형서비스 / 서비스주제에맞춰실시간정보전달가능 PDD 서비스 PMP (Portable Multimedia Player) 와같은디지털휴대형장치에 USB 전용모뎀을연결한후인터넷에접속하여웹검색, 실시간동영상재생등을할수있는서비스 PDD 장치는 PMP, 디지털카메라, MP3 플레이어, PDA 등이동이가능한디지털장비가포함되고, USB 모뎀을탑재하여 WAP 기반의 VOD, Melon( 뮤직서비스 ), GXG( 게임서비스 ) 등제공이가능 New 데이터통신과네트워킹네트워크응용기술과차세대네트워크 12/62

13 G/5G 네트워크핵심기술 4G/5G 네트워크관련기술 네트워크기술의구성요소 무선주파수기술 / 액세스네트워크기술 / 코어네트워크기술 / 응용기술 무선주파수 (radio) 기술 사용주파수의효율적인전송 / 수신과관련된기술 액세스네트워크 (access network) 기술 사용자들로하여금네트워크에접속할수있도록하는기술 셀방식을중심으로메쉬네트워크나애드혹 (ad-hoc) 네트워크등기술포함 코어네트워크 (core network) 기술 통합 -IP 개념이적용된핵심네트워크기술 응용 (application) 기술 이동통신서비스를이용할수있도록해주는모바일플랫폼과각종응용프로그램과관련된기술 기존 3G 이동통신기술적한계를극복하기위한주파수효율성향상, 가격대비전송률최적화, 기존통신및방송시스템과의융합등을고려한것 4G/5G 네트워크핵심기술 OFDM 기술 : 주파수대역을효율적으로사용하기위한무선다중접속및다중화방식 고속패킷데이터전송방식 : MIMO 기술, 스마트안테나기술, UWB 기술, SDR 기술, SDN 기술, 자율네트워킹기술, 가상화기술 New 데이터통신과네트워킹네트워크응용기술과차세대네트워크 13/62

14 G/5G 네트워크핵심기술 MIMO 기술 MIMO 기술 이동통신환경에서다수의안테나를사용하여데이터를교환하는다중안테나신호처리기술 복수의안테나를이용하여전송측에서부터분기기법을이용하는방법 관련기술로는 STTD(Space-Time Transmit Diversity), OTD(Orthogonal Transmit Diversity), TSTD(Time Switched Transmit Diversity) 등이있음 전송측에 M 개의안테나를배열하고수신측에도 N 개의안테나를배열하여다양한방법으로신호를보내 N 배의전송률증가효과 OFDM 기술과함께사용될경우고속의전송률과전송데이터를대용량화할수있는멀티미디어서비스에이용가능한기술 New 데이터통신과네트워킹네트워크응용기술과차세대네트워크 14/62

15 G/5G 네트워크핵심기술 OFDM 기술 무선링크를통해데이터를고속으로전송할경우 다중경로페이딩과도플러확산등으로오류율이높아짐 ( 해결책 ) 대역확산 (spread spectrum) 방식사용 DS(Direct Sequence) 방식 : 하드웨어복잡도가증가 / 다수사용자간섭현상으로인한용량한계 FH(Frequency Hopping) 방식 : 고속데이터전송시에동기추출에어려움발생 이러한문제점에대한해결책 직교주파수분할다중화 (OFDM) 기술 OFDM 의기본원리 대역확산기술을사용하여, 정확한주파수에서일정간격떨어져있는다수의반송파에데이터를분산 주파수간격을최소화하기위해자신외의다른주파수를참조하는것을방지 반송파간의성분분리를위한 직교성 (orthogonal) 부여 고속의전송률을갖는데이터열을낮은전송률을갖는많은수의데이터열로나누고, 이들을다수의부반송파를사용하여동시에전송하는기술 데이터열을여러개의부채널로동시에전송하는다중반송파전송방식의특별한형태 고속의원천데이터열을다중의채널로동시에전송한다는측면에서 다중화기술 다중의반송파에분할하여전송한다는관점에서 일종의 변조기술 이됨 각부반송파의파형 시간축상으로는직교하나, 주파수축상에서는 overlap 됨 New 데이터통신과네트워킹네트워크응용기술과차세대네트워크 15/62

16 G/5G 네트워크핵심기술 OFDM 기술 장점과단점 OFDM 의장점 주파수효율성향상 - 부채널이주파수상에서중첩되므로주파수사용대역의효율성이향상 다중경로페이딩현상에유리 - 지연확산 (delay spread) 에의한심볼간간섭 (ISI) 이줄어듬 도플러천이효과로인해이동수신시주로문제가되는도플러효과에도효율적임 FFT 를이용하여고속의신호처리가가능하므로고속구현도쉬워지며, 복잡한등화기가필요하지않고, 임펄스잡음에강함 부반송파간에직교성이유지되므로이동통신셀간의간섭이없고, 자원할당이비교적수월함 협대역간섭이일부부반송파에만영향을주므로협대역간섭에강함 OFDM 의단점 위상잡음및전송및수신단간의반송파주파수옵셋에민감 수신되는부반송파간의직교성이상실되면 신호대잡음비 (SNR) 가감소 New 데이터통신과네트워킹네트워크응용기술과차세대네트워크 16/62

17 G/5G 네트워크핵심기술 SDR 기술 SDR(Software Defined Radio) 무선이동통신시스템에서 3G, 4G 이동통신을통합하고나아가 xdsl, CDMA, UMTS, 무선 LAN, 블루투스, 위성통신등다양한통신수단을하나의단말기에서구현할수있도록하는기술 안테나이후의 RF 영역을포함한대부분의기능들이프로그래밍이가능한고속처리소자에의해구현된소프트웨어모듈에의해수행됨 하드웨어교체없이필요한소프트웨어의재구성만으로다중무선접속규격또는서비스기능이가능해짐 고정된 RF 하드웨어를최소화하고, 디지털변환기 (ADC) 위치를가능한한 RF 영역으로옮겨서 DSP 또는유동적하드웨어를이용하여신호를처리함 서비스에따라시스템의전환이유동적으로이루어지며, PC 와같은개방형모듈구조를사용함으로써 Plug & Play 기능과필요한소프트웨어의다운로드가가능하도록함 SDR 의개념을기존방식과비교 [ 그림 16-5] BBA : 기저대역어셈블리 ADC : 아날로그 - 디지털변환기 MSM : 이동스테이션모뎀 New 데이터통신과네트워킹네트워크응용기술과차세대네트워크 17/62

18 G/5G 네트워크핵심기술 New 데이터통신과네트워킹네트워크응용기술과차세대네트워크 18/62 SDN(Software Defined Networking) 기술 최근모바일멀티미디어데이터의폭증과데이터트래픽의 dynamic 특성변화에효율적으로대처하기위해서 네트워크장치나대역폭과같은기반자원의최적활용이가능한사용자응용지향스마트기반구조가요구되고있음 SDN 은 AT&T 사의지오플렉스 (GeoPlex) 프로젝트로부터등장 SDN 은이러한사용자응용지향스마트기반구조에대한요구에부합하는차세대네트워크기술 다양한응용들의높은대역폭, 동적특성에적합하고, 관리및비용의효율성과적응성이뛰어난새로운구조 구조적유연성과개방성을제공하기위해서중앙집중형제어계층과개방형 API 구조 SDN 의구조 [ 그림 16-6]

19 G/5G 네트워크핵심기술 New 데이터통신과네트워킹네트워크응용기술과차세대네트워크 19/62 SDN 구조

20 G/5G 네트워크핵심기술 New 데이터통신과네트워킹네트워크응용기술과차세대네트워크 20/62 UWB( 초광대역 ) 기술 GHz 대의주파수를사용하면서도초당수천 수백만회의저출력펄스로구성되고, 대용량의데이터를 0.5m/W 정도의저전력으로 70m 의거리까지전송가능 1950 년대에미국국방부가군사적목적으로개발 미연방통신위원회 (FCC) 가상업적이용을금지했으나, 2002 년 2 월 14 일상업적용도사용승인 지하나건물벽등의장애를받지않아서초고속인터넷접속은물론, 레이더기능등을갖는차세대무선통신기술 IEEE 과블루투스등에비해속도와전력소모등에서유리 속도의경우 배앞서고, 필요한전력량은휴대전화나무선 LAN 에비해 1/100 수준 사무실이나가정에서 10m 내외의거리에위치한개인용컴퓨터와주변기기및가전제품등을초고속무선인터페이스로연결하는무선근거리개인통신네트워크에적합한기술 휴먼인터페이스를비롯하여홈네트워크, 무선 LAN 등의구축에유용 광범위한활용도 자동차용 ITS(Intelligent Transport System) 통신, 산업분야에서의물류, 공장기계컨트롤, 자동차충돌방지, 산업용거리측정기, 초정밀 3 차원레이더, 보안감시, 재난구조및의료기기등

21 G/5G 네트워크핵심기술 UWB 기술의특성 수나노또는피코초의매우좁은펄스를사용하여광범위한주파수대역에걸쳐매우낮은스펙트럼전력밀도가존재 높은보안성, 고속데이터전송특성, 정확한거리및위치측정이가능한높은해상도제공이가능 다중경로에따른영향을적게받고, 반송파를사용하지않으며기저대역에서통신이이루어지기때문에전송기및수신기의구조가간단해짐 낮은비용으로제작가능 New 데이터통신과네트워킹네트워크응용기술과차세대네트워크 21/62

22 G/5G 네트워크핵심기술 자율네트워킹기술 인간의개입을최소화하면서환경의변화에따라네트워크스스로자율적인관리및제어가가능하도록하는기술 자율관리의개념 1997 년군사목적으로출발하였으며, 2001 년 IBM 이자율컴퓨팅이라는개념을제안 4 가지자율기능정의 자기구성 (self-configuration) 어떻게실행하는가 와같은것을자율컴퓨팅시스템에서스스로결정하도록하는개념 자기최적화 (self-optimization) 서비스의성능이나품질개선을위해서, 어떠한상황이발생하기전에미리시스템자원의사용을최적화하도록하는기능 자기복구 (self-heeling) 시스템은문제를스스로진단하여문제해결을시도해야한다는개념무엇보다자가진단과문제해결능력과관련된자기복구기능은매우중요함 자기보호 (self-protection) 자율시스템은악의적인공격으로부터자신을보호할수있어야함 보안, 개인정보보호, 데이터보호를위해자율적으로자신을조율 (tuning) 한다는개념 MAPE-K(Monitro, Analyse, Plan, Execute and Knowledge) 자율루프모델 IBM 에서제안한자율네트워킹의실현을위한대표적인참조모델 인지네트워크 (cognitive network) 자기구성과자기최적화기능, 프로토콜계층간정보교환설계를강조하는자율네트워킹의한형태 New 데이터통신과네트워킹네트워크응용기술과차세대네트워크 22/62

23 G/5G 네트워크핵심기술 가상화기술 가상화기술이란? 물리적인컴퓨터자원의특징을다른시스템, 응용프로그램, 최종사용자들이자원과상호작용하는방식으로부터감추는기술 가상화는크게 플랫폼가상화 와 자원가상화 로구분 플랫폼가상화 주어진하드웨어플랫폼의제어프로그램곧호스트소프트웨어를통해실행되는형태 호스트소프트웨어 호스트 (host) 아래의게스트 (guest) 소프트웨어에맞추어가상머신 (VM) 이라는가상컴퓨터환경을만들어냄 게스트소프트웨어 독립된하드웨어플랫폼에설치된것처럼실행됨 자원가상화 저장볼륨, 이름공간, 네트워크자원과같은특정한시스템자원가상화로확장 가상화기술의응용예 서버통합, 재해복구, 휴대작업공간, 하드웨어가상화기술 가상데스크톱가상화 (VDI) 컴퓨팅자원을한곳에모아두고언제어디서든지인터넷을통하여개인의 PC 환경을사용할수있는서비스를제공하기위하여사용함 New 데이터통신과네트워킹네트워크응용기술과차세대네트워크 23/62

24 G/5G 네트워크핵심기술 소형셀기술 소형셀 (Small Cell) 이란? 10m 에서 1~2km 에이르는유효범위 / 인가혹은비인가주파수대역에서동작 / 안테나당 10W 급이하의저전력을갖는무선액세스노드 소형셀 이란이름 수십 km 의범위를갖는모바일매크로셀과비교하여붙여졌음 ( 사용하는이유 ) 건물내부는물론건물밖에서도무선서비스를제공하고, 서비스유효범위를확장하거나네트워크용량을증가시키기위함 소형셀의유형 소형셀네트워크는분산무선기술에의해구현 피코셀 (picocell) 반경 200m 내외의유효범위 펨토셀 (femtocell) 수십미터내외의유효범위 빔형성기술을통해소형셀의유효범위를향상시키거나집중할수있음 2013 년 2 월을기준으로 9 백 6 십만주거용펨토셀이설치 총기지국의 56% ABI 리서치 2015 년까지모바일데이터트래픽의 48% 정도가매크로네트워크로부터소형셀로분산되어처리될것으로추정 New 데이터통신과네트워킹네트워크응용기술과차세대네트워크 24/62

25 G/5G 네트워크핵심기술 소형셀구조 시스코사의소형셀솔루션 [ 그림 16-8] 종단에시스코 3G 소형셀들과소형셀백홀이위치 / 본체 / 소형셀게이트웨이 / 무선제어장치등 종단의소형셀은자체적으로소형셀기지국기능을탑재 LTE 네트워크소형셀기지국과연계 New 데이터통신과네트워킹네트워크응용기술과차세대네트워크 25/62

26 16. 3 MANET 과 USN 응용 애드혹네트워크란무엇인가 이동애드혹네트워크 (MANET) 고정된기반네트워크의도움없이이동노드들간에자율적으로구성되는네트워크 MANET 의이동노드는이동호스트기능과라우팅기능을동시에가지므로기지국 (BS) 이나액세스포인트 (AP) 와같은중재자가불필요 이동노드들간자체적으로연결설정 MANET 의특성은이동노드간의연결성, 전파상태, 트래픽및사용자이동패턴에따라네트워크토폴로지를계속하여변화시킴 네트워크의구성과유지를어렵게하는요인 MANET 기술적진보 - 전파간섭및전력제어에서부터링크계층의다중접속및자원할당기법, 라우팅프로토콜과이에따른오버헤드문제, 수송계층의연결설정및유지기법, 보안및응용등최근다양한 MANET 과관련된진보기술이속속발표되고있음 MANET 의기반구조네트워크 고정게이트웨이또는 AP 를중심으로이동노드들이계층적으로연결 [ 그림 16-9(b)] New 데이터통신과네트워킹네트워크응용기술과차세대네트워크 26/62

27 16. 3 MANET 과 USN 응용 MANET 의특성 ➊ 호스트기능과이동애드혹라우팅기능을동시에갖는이동노드의특성 이동노드는패킷전달기능은물론, 응용프로그램의실행이가능하지만제한된배터리로동작하기때문에기능상에제약이있음 ➋ 동적인네트워크토폴로지특성 노드의일부또는전체가가변적으로네트워크에나타나거나사라짐 기존네트워크에서적용되는연결접속및트래픽요구사항, QoS 등이이동애드혹네트워크에서도동일하게요구 이동애드혹네트워크기술의높은난이도와다양성을고려해야 ➌ 불안정한링크특성 이동노드들은무선채널을사용하므로전송거리와전송대역폭에제약을받게되고, 전파간섭및다중링크로인한보안문제야기 무선링크의높은비트오류율과다중홉이동애드혹네트워크의 QoS 에영향을미침 ➍ 분산운영기능특성 애드혹네트워크상의이동노드들은보안및라우팅기능등을백본네트워크에의존할수가없기때문에, 이러한기능들은여러노드간의협력에의해분산운영되어야함 New 데이터통신과네트워킹네트워크응용기술과차세대네트워크 27/62

28 16. 3 MANET 과 USN 응용 애드혹네트워크의주요요소기술 라우팅기술 이동노드들의이동패턴에따라직접적인통신이가능한이웃노드들의집합이나그룹이함께변함 각노드는주기적으로자신의존재를알려서직접적인통신이가능한이웃노드또는그룹의정보를항상유지해야함 기존의 RIP(Routing Information Protocol) 또는 OSPF(Open Shortest Path First) 와같은인터넷라우팅프로토콜들은유동성이적고안정된네트워크환경에서주기적인라우팅테이블관리로동작 이동애드혹네트워크의경우처럼주기적인메시지의교환이요구되는경우에대한대처나네트워크의동적인변화에대한신속한대응이곤란 이동애드혹네트워크에서는기존의라우팅프로토콜의변형또는새로운방식의라우팅프로토콜이요구됨 이동애드혹라우팅프로토콜은 IETF(Internet Engineering Task Force MANET) 워킹그룹의주도로표준화작업이진행 AODV(Adhoc On-demand Distance Vector), DSR(Dynamic Source Routing), ZRP(Zone Routing Protocol), TORA(Temporally-Ordered Routing Algorithm) 등의프로토콜들이인터넷표준초안 (draft) 으로제안되었음 New 데이터통신과네트워킹네트워크응용기술과차세대네트워크 28/62

29 16. 3 MANET 과 USN 응용 이동애드혹라우팅프로토콜 테이블관리방식 (Table-driven) 또는 (Proactive routing) 주기적으로또는네트워크토폴로지가변화할때라우팅정보를방송함으로써모든노드가항상최신의라우팅정보를유지하는방식 항상최신의경로정보를유지하고있기때문에트래픽발생시경로탐색의지연없이통신이가능한반면에, 경로정보의관리를위한제어메시지의브로드캐스팅오버헤드가너무크다는단점 제어메시지의양을최소화해야함 ( 예 ) DSDV(Destination Sequenced Distance Vector), WRP(Wireless Routing Protocol), CGSR(Clusterhead Gateway Switching Routing) 등 요구기반방식 (On-demand) 또는 (Reactive routing) 트래픽이발생하는시점에서경로를탐색하는방식 테이블관리방식이갖는제어메시지오버헤드문제를해결 초기경로탐색에따른지연이발생하므로최적의경로탐색과더불어경로탐색지연시간을최소화하는것이중요 ( 예 ) AODV 또는 DSR 등 하이브리드방식 (Hybrid routing) 테이블관리방식과요구기반방식의장점을결합한방식 ( 예 ) ZRP(Zone Routing Protocol) 방식 New 데이터통신과네트워킹네트워크응용기술과차세대네트워크 29/62

30 16. 3 MANET 과 USN 응용 무선미디어기술및에너지효율 무선및미디어기술 노드간대등 (peer-to-peer) 통신지원, 노드간전송및수신주파수사용, 다수의노드간의동일한채널공유, 적절한무선전송거리및전송속도유지등이있음 다중접속으로인한전파장애와 2.4GHz 대역에서의상호간섭문제, 사용자간채널사용에있어서의불평등문제등은해결해야할과제 데이터전송을하기위한미디어접근기법 다수의사용자가무선링크를통해하나의채널을공유함으로써발생하는충돌과낭비를줄이는효율적인다중접속기술과다수의노드에대한공정한자원의분배, 열악한무선링크에서의신뢰성있는패킷전송등을요구 에너지효율과 TCP 성능 MANET 을구성하는대부분의노드는이동성을지원하기위해제한된용량의배터리를에너지원으로사용함 에너지의제약은라우팅프로토콜설계에큰영향을줌 노드들의에너지상태를고려하여경로를선택해야 안정적인데이터전송이가능 MANET 에서는토폴로지의동적인변화로인하여트래픽의지연이나유실이크기때문에일반유선네트워크에사용되는 TCP 를 MANET 에그대로사용할경우 서비스의안정적인제공이어렵고네트워크전체의성능이저하 무선링크에서의높은비트에러율 (BER) 과이동에따른잦은연결절단 (disconnection) 및핸드오프특성 연결지향성 TCP 패킷의손실과재전송을유발하여 TCP 의성능저하 ( 해결책 ) I-TCP (Indirect-TCP), 고속재전송 (fast retransmit) 기법등무선 TCP 를이용하여개선하는방법과성능에영향을주는링크계층의안정화와고효율라우팅프로토콜의연구가필요 New 데이터통신과네트워킹네트워크응용기술과차세대네트워크 30/62

31 16. 4 USN 의구조및응용 USN 의개념 유비쿼터스 (ubiquitous) 란? 사용자가네트워크나컴퓨터를의식하지않고장소에상관없이자유롭게네트워크에접속할수있는정보통신환경을뜻함 유비쿼터스화가이루어지면가정과자동차는물론, 어느곳에서나정보기술을활용할수있고, 네트워크에연결되는사용자의수도증가하게되어규모와범위도그만큼커지게됨 유비쿼터스센서네트워크 (USN) [ 그림 16-11] RFID 와무선통신장치를통해사물과온도, 습도, 오염정도, 균열등과같은환경정보를실시간으로획득, 처리, 활용가능하도록하는네트워크시스템 수동형에서이력관리형, 센서 / 능동형, 네트워크형, 제어관리형과같은 5 단계의발전단계로진화 RFID 기술의개체식별단계에서센싱기능이추가되었으며, 태그 / 센서간의상호데이터통신은애드혹네트워크를구축하고, 지능센서기술을기반으로전자태그간의자유로운통신과태그를제어하는단계로발전 New 데이터통신과네트워킹네트워크응용기술과차세대네트워크 31/62

32 16. 4 USN 의구조및응용 New 데이터통신과네트워킹네트워크응용기술과차세대네트워크 32/62 USN 구현기술 싱크노드 : 센서노드로부터센싱정보를수집 / 센서노드 : 센서, 컴퓨팅, 통신모듈을통해환경정보를인지하여전송하는역할 센서네트워크기술 : 무선센서노드간의데이터통신을통해정보자원을수집하는기술 BcN 연동기술 : USN 과다른네트워크와의연동에필요한기술로싱크노드 discovery 기술등 USN 미들웨어 : 센서네트워크에서발생한이벤트들의효율적인처리및관리를위한기술 응용서비스 : 센서네트워크에서수집된정보를바탕으로상황인식과분석을통해사용자에게관련서비스를제공하는기술 RFID 기술 : 사물에부착된 RFID 태그의정보인식을위한태그와리더기, RFID 미들웨어, 응용서비스로구현 기반기술 : 사물에부착된태그 / 센서를식별하고, 정보를효율적으로처리하기위한코드체계, USN 정보처리기술, 디렉토리서비스기술들로구현 정보보호기술 : RFID 및센서를통해전달되는정보의사용자관리및보안을위한접근제한기술, 필수정보전달기술등

33 16. 4 USN 의구조및응용 New 데이터통신과네트워킹네트워크응용기술과차세대네트워크 33/62 USN 구현기술

34 16. 4 USN 의구조및응용 USN 기술의특성 센서노드기술 센서의설정을통해주변환경정보의수집과전송기능을담당하는 USN 의핵심적인요소 센서노드기술에서는안테나, 배터리, 프로세서등구성요소에대한소형화기술이중요함 응용서비스에따른노드설치에환경을고려할때센서노드의소형화와경량화에대한요구 무선통신부, 제어부, 센서부, 전원부등구성요소로구분하여나타낸것 [ 그림 16-14] 무선통신부 RF 모듈, 모뎀등으로구성되며, 전송및수신형태그리고주파수기능에따라다양한형태의구성 RF 모듈은저전력회로설계로구현되며, 모뎀은 BPSK, OQPSK, ASK 등의다양한변 / 복조방식지원및동기알고리즘을포함 제어부 센서노드에부착된센서의종류및사용목적에따라제어기능을갖는 MCU 를필요로하며, MAC 는 OS 의독립적인스케줄러관리및 RF 와모뎀의레지스터설정기능을제공 제어부는센서의데이터처리및외부인터페이스를위한 SPI, UART, I2C 등의주변장치와타이머, 전원제어등으로구성 센서부 정량적인환경측정정보를검출하는부분으로센서노드의구성요소 조도, 열, 습도, 가속도, 음향, 지자기, 위치등의다양한센서를선택적으로센서노드에장착 전원부 센서노드에안정적인전력을공급하여원활한구동이가능하도록함 초기에는 1 차전지가사용되었으나이동통신단말기의수요증가와요구에따라충전기능추가 New 데이터통신과네트워킹네트워크응용기술과차세대네트워크 34/62

35 16. 4 USN 의구조및응용 New 데이터통신과네트워킹네트워크응용기술과차세대네트워크 35/62 센서노드

36 16. 4 USN 의구조및응용 USN 미들웨어기술 USN 미들웨어 USN 응용서비스와센서노드중간에위치하여이들의원활한상호동작을지원함 센서를통해수집된정보및메타정보를관리하고, 센서의위치인식및보안등의다양한기능을제공 서버측미들웨어 USN 응용서비스의다중질의처리, 센싱정보및메타정보관리, 지능형이벤트처리를위한신규상황정보의생성등을수행하는요소들로구성 네트워크내미들웨어 센서노드와싱크노드의질의처리, 센서네트워크를위한토폴로지정보관리, 센서노드의상태관리등을제어하는소형모듈들로구성 ( 해외연구의예 ) 센서웨어, 소형 DB (TinyDB) 연구등 New 데이터통신과네트워킹네트워크응용기술과차세대네트워크 36/62

37 16. 4 USN 의구조및응용 USN 미들웨어의동작과응용 USN 미들웨어의기능과동작 ➊ 센서의다양한형태의질의및정보관리를통해응용서비스가요청한정보를응용시스템에전달하거나, 다양한저장방식을활용하여통신환경을향상시킴 ➋ 다양한종류의센서노드와네트워크를통합적으로지원함으로써, 응용서비스들의요청을처리함 ➌ 응용서비스의목적에따라, 기존의정보와수집된정보자원과의비교분석과예측을위한상황정보의생성및관리를지원함 ➍ 센서노드의위치인식기능을통해, 이동체에부착된센서노드의위치를실시간으로획득하고센싱정보의신뢰도를위한 QoS 보장기능을지원함 ➎ 센서노드및게이트웨이등을통한수집된정보에대한보안기능으로, 정보의유출이나해킹을방지함 응용분야 이동애드혹네트워크의구성은독자적이면서유동성을가짐 이동노드간상호데이터통신에의존하는서비스에는제한이있음 이동애드혹네트워크는재해및재난지역또는분쟁지역등과같이기반데이터통신시설이미비하거나, 설치가용이하지않은지역, 또는통신시설의이용이불가능한지역등에적합한특성 주로군사용이나긴급구조, 센서네트워크또는백업용네트워크와관련하여연구가진행 이동애드혹네트워크와기존의인터넷, 무선 LAN 또는이동네트워크와의상호연동기술은매우중요 이에대한다양한연구개발과함께광범위한활용이이루어지고있음 New 데이터통신과네트워킹네트워크응용기술과차세대네트워크 37/62

38 16. 4 USN 의구조및응용 New 데이터통신과네트워킹네트워크응용기술과차세대네트워크 38/62 MANET 응용

39 16. 4 USN 의구조및응용 USN 구축사례 USN 기반기상 / 해양관측시범네트워크구축및시범서비스 의사례 2007 년국립해양조사원과 KT 미래기술연구소가공동으로 USN 기반기상 / 해양관측시범네트워크구축및시범서비스사업을추진 IP-USN 을활용하여다양한기상 / 해양관측시범네트워크를구축 실시간기상정보를수집하여기상예보및선박운항에필요한기상 / 해양정보서비스제공 IP-USN 과무선메쉬네트워크 (Wireless Mesh Network) 를도입하여 USN 기반의관측네트워크구축을위한기본적인기반구조구현 [ 그림 16-17] 6LoWPAN 센서를이용하여기상정보 ( 기온, 습도, 풍향, 풍속, 강우량 ) 및해양정보 ( 풍향, 풍속, 기온, 기압, 해류, 수온, 염분등 ) 를수집하고, 6LoWPAN 게이트웨이 (gateway) 를이용하여무선메쉬네트워크로전송 New 데이터통신과네트워킹네트워크응용기술과차세대네트워크 39/62

40 16. 5 초고속광대역통합네트워크기술 BcN 의개념및특성 차세대네트워크는음성, 데이터, 영상을포함하여통신, 방송, 인터넷등을하나의네트워크로통합하여다양한서비스의제공이가능하도록진화 국내에서는차세대네트워크에관한연구로서초고속광대역통합네트워크 (BcN) 를개발하여구축 2013 년에 KT 는거주가구수가 50 가구미만인전국의소규모농어촌마을중총 7209 마을을대상으로초고속광대역통합네트워크의구축완료 정보화서비스에서소외되었던소규모농어촌마을까지도초고속광대역통합네트워크가구축됨으로써초고속인터넷과고품질음성, 영상통화, 양방향 IPTV 등의서비스뿐만아니라가전제품이나자동차등을무선으로연결및원격으로제어하는미래형서비스도가능하게되었음 초고속광대역통합네트워크 (BcN) 통신, 방송, 인터넷이융합된품질보장형광대역멀티미디어서비스를언제어디서나끊김없이안전하게광대역으로이용할수있도록하는통합네트워크 BcN 의특성 품질 (QoS) 보장네트워크와통합네트워크의두가지특성요약 이용자관점 응용서비스별로계약된서비스품질수준 (SLA) 을보장 사업자관점 사용자의요구충족과함께새로운수익을창출하기위한 QoS 및성능을보장 SLA 를위반한사용자로인해다른사용자의 QoS 저하가없어야함 사용자는최선 (best effort) 의서비스혹은품질보장형서비스여부를선택할수있어야 New 데이터통신과네트워킹네트워크응용기술과차세대네트워크 40/62

41 16. 5 초고속광대역통합네트워크기술 New 데이터통신과네트워킹네트워크응용기술과차세대네트워크 41/62 BcN 개념도 BcN 을 IMS 기반의서비스제어계층과새롭게추가된네트워크제어계층으로구분하고, 수평적으로는전달네트워크계층, 가입자네트워크계층, 홈및단말계층, 타네트워크연동부분으로구분하여나타냄

42 16. 5 초고속광대역통합네트워크기술 BcN 계층의기능 서비스제어계층 신규서비스도입에용이한개방형서비스와차별화된서비스 품질제어 / 서비스사용인증기능을제공하는계층 네트워크제어계층 요청된서비스에따른가입자및전달네트워크자원의제어와가입자접속인증기능제공 전달네트워크계층 : 다양한가입자네트워크접속에대한통합과품질보장형서비스경계노드및라벨스위치중심의코어네트워크로차별화된품질제공및세분화된보안성제공 가입자네트워크계층 : 방송ㆍ통신융합및단대단품질보장을위한 FTTH, HFC 고도화와 공통액세스노드를통한가입자네트워크통합기능을담당 홈및단말계층 지능형홈서버와유비쿼터스네트워크의홈네트워크와의인터페이스기능을수행 네트워크연동부분 - 전달네트워크연동, 네트워크제어연동, 서비스연동으로구분 전달네트워크연동 : 물리적인측면에서네트워크기술간의연동 네트워크제어연동 : 네트워크자원에대한제어와트래픽에대한인증, 보안, 사용자정책등을관리 서비스연동 : 여러서비스제공서버들을활용하여사용자에게끊김없는서비스제공을보장 New 데이터통신과네트워킹네트워크응용기술과차세대네트워크 42/62

43 16. 5 초고속광대역통합네트워크기술 BcN 의특징 ➊ 전화, 방송, 멀티미디어콘텐츠, 가상회선등의종합통신서비스제공이가능한광대역기반구조역할수행 유선, 무선, 방송등의다양한가입자네트워크기술을통합하여안전하고신뢰성있는통합인증및과금기능을수행함 ➋ 트래픽의고속처리와흐름기반 IP QoS 보장을통한차별화된품질의맞춤형멀티미디어서비스제공 와이브로와같은유ㆍ무선통합서비스, 음성, 데이터통합서비스, IP-TV 와같은방송, 통신융합서비스를위한기술지원과신뢰성및안정성제공 단대단고품질서비스가가능하도록 QoS 가보장되고, SLA 에기반한고객의품질차별화가가능 ➌ 유선과무선접속계층, 전달및응용계층등네트워크전체계층에서의보안이보장되며, 표준개방형 API 도입에의하여통신및방송응용서비스가네트워크외부로개방되고, 홈네트워크및유비쿼터스환경들이네트워크기반구조를통하여통합됨 ➍ 홈네트워크, 정보가전등의광범위한 IP 주소수요를충족하기위하여가입자이용환경에서부터통합전달네트워크까지전체네트워크에 IPv6 가적용됨 New 데이터통신과네트워킹네트워크응용기술과차세대네트워크 43/62

44 16. 5 초고속광대역통합네트워크기술 BcN 서비스의예 통합및융합화, 고품질화, 광대역화, 다기능화등 BcN 이지원하는기능을활용하여제공되는서비스로유ㆍ무선, 음성, 데이터, 방송서비스및다양한부가서비스로구분 통합 / 융합화 음성ㆍ데이터, 유 무선, 통신ㆍ방송융합형멀티미디어서비스를언제어디서나편리하게이용가능해야함을의미 고품질화 고음질, 고화질의멀티미디어서비스를단대단품질 (QoS) 을보장하여전달 광대역화 우선가입자당 50 ~ 100Mbps, 각무선기술에따라평균 1Mbps 를제공하며, 기지국당최대 50Mbps 이상을보장 다기능화 보안 (security), 개방형 API 를기반으로 RFID/USN, 홈네트워크, URC 등다양한응용서비스와연계됨을의미 New 데이터통신과네트워킹네트워크응용기술과차세대네트워크 44/62

45 16. 5 초고속광대역통합네트워크기술 New 데이터통신과네트워킹네트워크응용기술과차세대네트워크 45/62 BcN 서비스 BcN 기술, 서비스제공자, 이용자관점 광대역및통합네트워크기술관점 BcN 은광대역, QoS, 보안, 이동성기술이통합되는시스템으로구축되고, 음성ㆍ데이터통합, 유 무선통합, 통신 방송융합인프라기반의서비스로구분됨 통신ㆍ방송사업자관점 서비스를통신및방송관련법의사업권을중심으로유선, 무선, 방송네트워크를고도화하여다양한 BcN 서비스의제공이가능해짐 향후보다향상된고품격서비스의제공을위해서 네트워크고도화는물론, 통합ㆍ융합응용서비스별서비스플랫폼의고도화또한필요

46 16. 5 초고속광대역통합네트워크기술 BcN 네트워크구조 BcN 은통신 방송 인터넷이융합된차세대통합네트워크로, 전화네트워크, 인터넷네트워크, 이동통신네트워크, 방송네트워크등을통합 통신과정보의종합적인유비쿼터스환경을제공하기위한네트워크구조가됨 코어네트워크를중심으로품질보장형서비스경계노드와게이트웨이를통해 4G 단말들, 인터넷, 메트로네트워크, 전화네트워크, 홈네트워크, 액세스네트워크, 가입자네트워크등과연동 연동과정 전달네트워크연동, 네트워크제어연동, 서비스연동으로구분되어이루어짐 가입자네트워크 방송ㆍ통신융합및단대단품질보장을위한 FTTH, HFC 기능을수행하고유ㆍ무선통합 IMS 기반서비스와자원제어, 통합보안기능수행 서비스제어계층의응용및서버 개방형서비스와차별화된서비스의품질제어와서비스사용인증기능등을제공하기위하여응용서비스기능을수행 New 데이터통신과네트워킹네트워크응용기술과차세대네트워크 46/62

47 16. 5 초고속광대역통합네트워크기술 New 데이터통신과네트워킹네트워크응용기술과차세대네트워크 47/62 BcN 구조

48 16. 6 클라우드컴퓨팅과빅데이터 클라우드서비스와클라우드컴퓨팅 클라우드서비스 1995 년 3 월, 제너럴매직 (General Magic) 사가 AT&T 및여러통신사들과제휴를맺고최초로클라우드컴퓨팅서비스를시작 성공하진못함 ( 이유 : 당시엔아직소비자중심의웹기반이형성되지않았기때문 ) 오늘날클라우드와빅데이터는 IT 세계의새로운패러다임으로급부상 가상화라는이름으로등장한클라우드는기업에서 IT 자원의효율적인운영과예산절감, 보안등을고려할때최적의솔루션으로각광 빅데이터가등장함에따라클라우드와빅데이터는밀접하게연계되어상호보완역할을수행하며새로운변화를주도 클라우드컴퓨팅 (cloud computing) 인터넷기반 (cloud) 의컴퓨팅 (computing) 기술을의미 인터넷상의유틸리티데이터서버에유용한프로그램들을저장해두고필요할때마다컴퓨터나휴대전화등으로불러와서사용하는웹기반소프트웨어서비스 IEEE 에서 정보가인터넷상의서버에영구적으로저장되고, 데스크톱이나테이블컴퓨터, 노트북, 벽걸이컴퓨터, 휴대용기기등과같은클라이언트에는일시적으로보관되는패러다임 으로정의 New 데이터통신과네트워킹네트워크응용기술과차세대네트워크 48/62

49 16. 6 클라우드컴퓨팅과빅데이터 클라우드컴퓨팅 클라우드컴퓨팅의개념 [ 그림 16-21] 클라우드컴퓨팅의기본적인개념 : 사용자들의컴퓨팅요구를만족시키기위해인터넷을이용한다는것 예 ) 구글앱스 (Google Apps) 구글앱스의지메일, 캘린더, 구글드라이브, 행아웃, 구글그룹스, 구글플러스등다양한응용프로 그램을활용하면손쉽게클라우드컴퓨팅에의한업무환경실현이가능함 IaaS(Infrastructure as a Service) 인프라 ( 기반구조 ) 로서의서비스라는뜻 예 ) 네이버에서제공하는 N 드라이브 단순히서버와같은네트워크자원을제공하면서사용자가디바이스에제약없이접근하는것을허용함 PaaS(Platform as a Service) 플랫폼으로서의서비스라는뜻으로사용자 ( 개발자 ) 가소프트웨어를개발할수있는환경을제공함 예 ) 구글의 APP 엔진 New 데이터통신과네트워킹네트워크응용기술과차세대네트워크 49/62

50 16. 6 클라우드컴퓨팅과빅데이터 New 데이터통신과네트워킹네트워크응용기술과차세대네트워크 50/62 클라우드컴퓨팅

51 16. 6 클라우드컴퓨팅과빅데이터 클라우드서비스 클라우드컴퓨팅의장단점 장점 초기구입비용과비용지출이적게들고다양한기기를단말기로사용하는것이가능하며, 서비스를통해유용한사용자환경을구현할수있음 사용자의데이터를안전하게보관할수있고전문적인하드웨어에대한지식이없어도사용가능 단점 서버가공격당하면개인정보가유출될수있음 / 서버의데이터가손상될경우데이터손실가능성이있음 / 사용자가원하는응용프로그램을설치하는데제약 / 새로운응용을지원하지않음 통신환경에따라서비스에영향을받으며, 개별정보가물리적으로어디에위치하고있는지알기어려움 클라우드서비스 공용클라우드 (public cloud) : 아마존웹서비스와같은외부서비스제공자가관리하며, 인터넷을통해접근하기도하고, 일반적인공적업무를위해이용됨 사설클라우드 (private cloud) : 서버, 저장장치, 네트워크데이터그리고응용프로그램등을함께묶어서회사내부의이용자들이공유할수있도록하는것 / 공용클라우드와는달리, 데이터저장및컴퓨팅전력의할당과그밖의자원을균일하게제공할수있음 하이브리드클라우드 (hybrid cloud) : 공용클라우드와사설클라우드가혼용되어있는서비스로, 사설클라우드를구축하여사용중인특정기업이클라우드서비스중의일부를공용클라우드업체로부터서비스를제공받으면서, 동시에사설클라우드와연동하여사용하는방식 클라우드서비스제공업체 ( 국내 ) KT, LG 유플러스, SK 텔레콤, LG CNS, 삼성 SDS, SK C&C 등 ( 국외 ) AT&T, Enomaly, 구글앱스, RightScale, NetSuite, 마이크로소프트애저, GoGrid 등 New 데이터통신과네트워킹네트워크응용기술과차세대네트워크 51/62

52 16. 6 클라우드컴퓨팅과빅데이터 빅데이터응용기술 빅데이터의개념 네트워크기술과응용서비스및단말장치의발전으로인터넷의사용환경이다양한모습으로진화됨에따라, 언제어디서나다양한형태의데이터통신활동이일어나게되면서엄청난양의데이터가빠른속도로생성 전세계저장매체용량의증가추이 [ 그림 16-23] 다양한종류의대규모데이터에대한생성, 수집, 분석, 표현을그특징으로하는빅데이터기술의발전 다변화된현대사회를더욱정확하게예측하여효율적으로작동케하고, 개인화된현대사회의구성원마다맞춤형정보를제공하고관리하고분석까지가능케함 New 데이터통신과네트워킹네트워크응용기술과차세대네트워크 52/62

53 16. 6 클라우드컴퓨팅과빅데이터 빅데이터란? 빅데이터는 통상적으로사용되는데이터수집및관리, 처리하는소프트웨어의수용한계를넘어서는대량의데이터 를말함 단일데이터의크기는수십테라바이트 (tera-byte) 에서수페타바이트 (peta-byte) 에이를수있으며그이상의크기가될수도있음 확장된개념 빅데이터란기존데이터베이스관리도구로데이터를수집, 저장, 관리, 분석등의처리한계를초과하는대량의정형또는비정형데이터집합및이러한데이터로부터가치를추출하고결과를분석하는기술을총칭 빅데이터의정의 가트너의애널리스트인더그레이니 (Doug Laney) 에의한 3V 모델인용 데이터의양 (Volume), 데이터입출력속도 (Velocity), 데이터종류의다양성 (Variety) 이라는세개의관점에서데이터의성장을정의 / 진실성 (Veracity) 이라는요소나가변성 (Variability) 요소를추가하여 4V 로정의하기도함 빅데이터기술은방대한데이터집합으로부터일정한법칙을추론하여결과와행동을예측하기위해통계적추론과비선형시스템식별의개념을일부활용 오늘날빅데이터는정치, 사회, 경제, 문화, 과학기술등전영역에걸쳐서사회와인류에게가치있는정보를제공할수있는가능성을제시하며그중요성이부각되고있음 수많은개인들의수많은정보의집합으로정보의유출에따른보안문제와사생활침해라는문제점또한고려해야함 New 데이터통신과네트워킹네트워크응용기술과차세대네트워크 53/62

54 16. 6 클라우드컴퓨팅과빅데이터 빅데이터활용 처리기법 분석기술과표현기술로구분 빅데이터분석기술 기존의데이터마이닝, 기계학습, 자연언어처리, 패턴인식등사용 대규모의정형 / 비정형데이터를처리하는데있어가장기본적인분석기반구조로하둡 (Hadoop) 과데이터를유연하고더욱빠르게처리하기위해 NoSQL 기술이활용됨 최근소셜미디어등비정형데이터의증가 텍스트마이닝, 오피니언마이닝, 소셜네트워크분석, 군집분석등과같은분석기법이주목받고있음 텍스트마이닝기술 : 비 / 반정형텍스트데이터에서자연언어처리기술에기반하여유용한정보를추출, 가공하는기술 오피니언마이닝기술 : 소셜미디어등의정형 / 비정형텍스트의긍정, 부정, 중립의선호도를판별하는기술소셜네트워크분석기술 : 소셜네트워크의연결구조및강도등을기반으로사용자의명성과영향력을측정하는기술 군집분석기술 : 비슷한특성을가진개체를합쳐가면서최종적으로유사특성의군집을찾아내는기술 빅데이터표현기술 빅데이터분석기술을통해분석된데이터의의미와가치를시각적으로표현하기위한기술 ( 예 ) R 이라는프로그래밍언어 New 데이터통신과네트워킹네트워크응용기술과차세대네트워크 54/62

55 16. 6 클라우드컴퓨팅과빅데이터 빅데이터응용기술 활용사례및의의 (1) 경제및경영분야 : 아마존닷컴의추천상품표시와구글및페이스북의맞춤형광고 아마존닷컴은모든고객들의구매내역을데이터베이스에기록하고, 이기록을분석해소비자의소비취향과관심사를파악 아마존닷컴의추천상품표시와같은방식으로구글및페이스북도이용자의검색조건, 나아가사진과동영상같은비정형데이터사용을즉각처리하여이용자에게맞춤형광고를제공 과학기술분야 : 통계부문 데이터마이닝 (data mining) : 대용량의데이터속에서유용한정보를추출하는기술로, 데이터베이스내에서패턴이나유사성등과같은방법을활용하여관심있는정보를찾아냄 수집된 빅데이터 의보완, 마케팅, 시청률조사, 경영등으로부터체계화된분류, 예측, 연관분석등의데이터마이닝과정을거쳐유의미한통계적결과를도출해내는데적극적으로활용 생물분야 DNA, RNA, 단백질서열및유전자들의발현과조절에대한데이터의양이급격히증가했고, 이에따라빅데이터를활용한생명의이해에관한논의가진행되고있음 의료분야 임상분야에서는의료기관별진료방법, 효능, 비용데이터를분석하여보다효과적인진료방법을파악하고, 환자데이터를온라인플랫폼화하여의료협회간데이터공유로치료효과를제공함 New 데이터통신과네트워킹네트워크응용기술과차세대네트워크 55/62

56 16. 6 클라우드컴퓨팅과빅데이터 빅데이터응용기술 - 활용사례및의의 (2) 기업경영측면 대규모의다양한데이터를활용한 빅데이터경영 이주목받음 데이터품질향상과방대한데이터처리에유용한데이터통합 (DI) 기술의중요성이부각 비즈니스애널리틱스 (BA) 비즈니스인텔리전스 (BI) 보다진일보한빅데이터분석방법으로고급분석범주에있는 BA 는기본적으로 BI 를포함하면서도미래예측기능과통계분석, 확률분석등을결합하여최적의데이터기반의사결정을가능케함 마케팅분야 인터넷활동을통한흔적들을데이터화하여분석하면 개인의생활패턴, 소비성향등을예측할수있게됨 기업들은이러한데이터를통해서소비자가원하는것들을미리예측할수있어서빅데이터가마케팅자료로활용될수있음 빅데이터기반구조와인공지능기술이융합된지능형플랫폼은향후 10 년간 ICT 노믹스 시대의최대격전장이될것으로전망 ICT 기술의발전은전세계 46 억개의모바일폰과 300 억개의 RFID 태그및센서를통해실시간발생하는대용량데이터의수집및처리를가능케함 의미있는데이터의증가및빅데이터분석기술의발전과인공지능기술과의융합및진화로이어져, 산업구조와현대인의삶전반에걸쳐혁신적변화가도래할것으로예상 New 데이터통신과네트워킹네트워크응용기술과차세대네트워크 56/62

57 G 네트워크및차세대 5G 표준화활동 네트워크표준화기구 대표적인네트워크표준화기구 국제전기통신연합 (ITU) 과그산하의 ITU-R 전파통신부분 ITU-RWP8F ITU 와 ITU-R WP8F 는국가와지역별로결정된 IMT-2000 표준안을최종승인해국제표준으로정립하는역할을수행 현재는 WP5D 가 IMT 시스템에대한국제표준화활동을담당 지역별표준화기구 유럽 세계무선리서치포럼 (WWRF) 과 유럽전기통신표준화기구 (ETSI) 등 아시아및태평양지역 아ㆍ태지역텔레커뮤니티 (APT) 와산하의 AWF 국제전기전자기술자협회 (IEEE) 와 3G 이동통신기술진화를위한 3GPP 및 3GPP2, 모바일기기의국제표준을주도하는 오픈모바일얼라이언스 (OMA) 등 4G 핵심기술에대한연구 학계와산업계에서지속적으로진행되어 2012 년개발이완료 5G(5 세대이동네트워크또는 5 세대무선시스템 ) 현재의 4G/IMT- 진화표준의후속버전으로차세대이동통신네트워크표준을의미함 5G 에대해서데이터통신표준화기구에서발행한공식문서에의해서규정된표준규격은아직없음 현재 4G 표준에정의된표준규격을넘어서는갱신된표준이고려되고있으나, 새로운기능과규격에대해서는아직 ITU-T 의 4G 표준에따라분류되고있음 New 데이터통신과네트워킹네트워크응용기술과차세대네트워크 57/62

58 G 네트워크및차세대 5G 표준화활동 표준화활동및기술동향 ITU 표준화활동 2003 년 6 월 ITU-R 에서승인된문서 (M.1645) 최대 30Mbps 의데이터전송률을갖는고도화 IMT-2000 과 1Gbps ~ 100Mbps 의데이터전송률을갖는 IMT-2000 이후시스템에대한표준화내용이들어있음 IMT-2000 의지속적인진화와새로운주파수할당에따른신규시스템에대한연구가동시에진행되었고, 4G 상용시스템에대한많은표준화활동이이루어져왔음 ITU-R WP 5D 가 IMT 국제표준화를담당 5G 에대한구체적인표준화를논의할시점이며 5G 의성격을 4G 의대체가아닌앞선세대와공존하는것이라는공감대형성 IEEE 표준화활동 IIEEE LMSCLAN/MAN Standard Committee 는 LAN 으로시작하여고정시스템에무선기능을접목한 WLAN(IEEE ), WPAN(IEEE ), WMAN(IEEE ) 등과연동하여표준화활동이활발하게진행됨 3GPP 표준화활동 비동기 3G 기술을기반으로 4 세대구현을위해 IMT-2000 의기술적개선을통한 3G 고도화를단기목표로, 3G 에볼루션 (evolution) 을장기목표로설정하여진행 3G 에볼루션 ITU-R B3G 요구조건을수용하여고속이동시 100Mbps, 저속및정지시 1Gbps 의전송속도를제공하고, 통합 IP 네트워크실현을목표로활동 2011 년부터다양한소형셀로구성되는이종네트워크에서셀간협력기술과이동성향상기술에대한표준화가진행중 / 2013 년부터 3GPP RAN1 및 RAN2 에서소형셀을이용한무선전송방식에대한규격이논의중임 2013 년 IEEE WG IEEE a,b,c,d 를통합하는 EEE Revision 과미디어독립서비스를목표로하는 EEE 에대한표준화를착수, 표준화활동이진행중임 New 데이터통신과네트워킹네트워크응용기술과차세대네트워크 58/62

59 G 네트워크및차세대 5G 표준화활동 각국의기술개발동향 4G 네트워크에대한연구와표준화활동 유럽에서는 EC 산하 IST 기구의 WWRF 에서 4G 이동통신의비전정립및요소기술의연구활동이이루어짐 미국 지상통신네트워크와위성통신네트워크가통합된멀티미디어서비스에대한연구를 NSF 를중심으로진행 일본의경우 가변데이터전송및 B-ISDN 에무선확장기능을갖춘시스템을개발하였고, ARIB 주도하에 2001 년 6 월 mitf 를결성하여범국가적인 4G 네트워크에대한연구진행 중국 863 통신첨단기술 R&D 프로그램의일환으로 FuTURE 과제진행 METIS 2012 년 11 월 EU 를중심으로시작된프로젝트 5G 이동통신에서요구하는 2020 년이후의모바일시스템에대한개념확립 / 표준화사전단계의기초작업에대한공감대를형성함으로써 WP5D 에서진행중인 IMT 비전권고에공헌을목표 METIS 프로젝트에참여기관 프랑스알카텔루슨트, 스웨덴의에리슨, 핀란드의노키아, 중국의화웨이의독일지사등과같은거대벤더와도이치텔레컴, 프랑스오렌지, 스페인의텔레포니카, 일본의 NTT 등각국의주요통신사업자, 기타학술기관등 WiMAX 포럼 2001 년부터인텔을중심으로노키아, 영국텔레콤 (BT), 프랑스텔레콤 (France Telecom) 등현재수백개의회원사가참여하고있는포럼 BWA 사업자들이 WiMAX 의기술표준을제정하였고, 접속장비호환및시장확산등을위해활동하며, WiMAX 의진화를통해 4G 시스템을구현 WiMAX 는 IEEE 을근간으로약 50km 유효범위내에서 30 ~ 40Mbps 전송속도를제공하도록설계되었고, 2011 년최대 1Gbps 의전송속도가가능하도록향상됨 New 데이터통신과네트워킹네트워크응용기술과차세대네트워크 59/62

60 G 네트워크및차세대 5G 표준화활동 국내기술개발동향 NGMC 포럼 기존의 4 세대이동통신비전연구위원회 를확대개편하여 2003 년 11 월에 NGMC (Next Generation Mobile Communication) 포럼을설립 NGMC 는국내의주요통신업자, 국내외제조업체, MIC, 연구기관및대학전문가들을회원으로하여관련기술동향을분석하고비전확립을추진하는역할 WWRF, mitf, FuTURE 등국외연구단체와의교류를통한표준화및국제협력, R&D 전략조정, 스펙트럼할당계획수립등진행중 삼성은와이브로기술을통한 4 세대서비스주도권을확보하고, NTT 도코모 (DOCOMO) 와의전략적제휴를통하여 4G 기술표준및개발구도를확립하고국제표준화활동에도적극적으로참여 정지상태에서는다수의사용자가동시접속한환경에서하나의단말기로 HD 방송 32 개를한번에 1Gbps 급속도로다운로드하면서, 동시에초고속인터넷화상통화, 실시간스트리밍서비스까지이용하는시연성공 삼성전자와한국전자통신연구원이공동개발한모바일와이맥스에볼루션은다운로드 149Mbps, 업로드 43Mbps 속도구현 4G 의요건을갖추어 4 세대기술의선두주자로서전세계 4G 기술표준을주도 2013 년 5 월 삼성전자는 28GHz 의초고주파대역에서 1Gbps 이상전송속도를갖는 5G 데이터송ㆍ수신핵심기술을세계최초로개발 New 데이터통신과네트워킹네트워크응용기술과차세대네트워크 60/62

61 G 네트워크및차세대 5G 표준화활동 5G 와향후전망 5G 등장배경 : 이동통신기술의새로운세대는 1981년 1세대이후대략 10년을주기로등장최초의 2세대이동통신시스템 (GSM) 은 1991년에출시하기시작하였고, 3세대시스템 (IMT 및 UMTS) 은 2001년에처음등장하였으며, 4G 시스템의개발은 2001년또는 2002년에시작되었음 2012 년, IMT 진화기술을충분하게갖춘 4G 시스템이완성되고, 차세대 5G 기술이등장하 5G 는아직공식문서에의해서규정된공식적인표준규격은없는실정 2014 년 우리나라는유럽연합 (EU) 과 5G 기술개발을위한협력체계구축하기로합의 모든것이인터넷과연결되는사물인터넷 (IoT) 기반의초연결혁명 정보화혁명의대융합 5G 이동통신네트워크기술과사물인터넷기술로촉발되는초연결혁명은물리적공간에서일어난산업혁명과가상적공간에서일어난정보화혁명의대융합, 즉물리적공간과가상적공간의융합으로형성되는새로운문명의물결 New 데이터통신과네트워킹네트워크응용기술과차세대네트워크 61/62

62 Q & A New 데이터통신과네트워킹네트워크응용기술과차세대네트워크 62/62