IEEE 표준 기술 동향

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창묵 이
6 years ago
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1 5G 네트워크관리와 ETSI NFV 가상화기술 이지현 Electronics and Telecommunications Research Institute (ETRI) Abstract 5G 네트워크관리기술은 3GPP SA5 WG(Working Group) 에서관련표준규격들을개발하고있으며 2020년실제모바일환경에적용을목표로하고있다. 이를위하여 3GPP SA5 WG에서는크게두가지방향으로네트워크관리기술에대한연구및표준을개발하고있다. 첫번째는모바일환경에서의 ETSI NFV 에서개발한네트워크기능가상화구조와인터페이스를적용한관리구조와요구사항및장애관리, 설정관리, 성능관리및라이프사이클관리에대한표준문서들을활발히진행하고있다. 두번째는현재 3GPP의 RAN, SA1, SA2 WG에서개발하고있는 5G 의새로운기술들인 NR(New Radio), 네트워크슬라이싱개념및 RAN 가상화기술들을적용한 5G 환경에서의 E2E 관리구조및시나리오, 요구사항들에대한연구를빠르게진행하고있다. 본고에서는현재진행중인 3GPP SA5 WG에서의 5G 환경에서 ETSI NFV 네트워크기능가상화기술을적용한네트워크관리기술에대하여알아보고향후기술발전방향에대해논의한다.

2 I. 서론 5G는 5세대이동통신기술로 4G LTE 이동통신규격을성공적으로개발한 3GPP에서 5G 이동통신규격개발을시작하였으며, 이를위해 RAN (Radio Access Network) WG들을중심으로 4세대의 LTE에비견되는 5세대 NR (New Radio) 에대한무선기술의표준화활동을활발히진행하고있다. 그러나, 3GPP로대변되는이동통신무선기술분야 (RAN) 표준과는달리, 특히 5G 코어와같은유선네트워크기술분야의표준화는 3GPP외에도 ITU- T, ETSI, IETF, IEEE 등여러표준화기구에서저마다의공격적인표준화계획을선언하고작업을진행하고있다. 이러한여러표준화기구들의전략적논의배경에는 4G까지의기술은 embb(enhanced Mobile BroadBand) 와같은무선기술의전송속도와성능향상에초점을두어발전되어왔다. 그러나 5G 환경에서는초저지연 (Ultra, Reliable Low Latency Communication), 초연결 (Massive Machine Type Communication), 서비스유연성 (Resilience) 및이질성 (Heterogeneity) 지원등을포함하여 5G 네트워크의주요기술적목표중하나인네트워크운용편의성, 신규서비스수용용이성, CAPEX/OPEX 절감등을지원하기위해서기존 4세대이동통신과는다른네트워크기술에대한혁신적인기술개발및표준화의선행이병행되어야하기때문이다. 더욱이이러한 5G 를위한새로운기술인 NR 과코어시스템을통합한 E2E 서비스를제공하기위해서는 5G 네트워크운용및관리기술이더욱중요한상황이다. 5G 네트워크의중요특징중하나는서로상이하게다른요구사항들을갖는많은서비스시나리오들이동시에제공되어야하기때문에 5G 시스템설계는네트워크구성요소들뿐만아니라서로다른네트워크도메인들에대해서도기능적인분리를도입하여서비스의유연성과확장성을보장해야한다는것이다. 이와더불어 5G 시스템은유 무선융합

3 서비스제공을위한통합된사용자인증, 가입정보관리, SLA 에따른사용 자정책관리등을제공해야하며이밖에도운영상황인식, 운영의효율 성및초저비용네트워크운영등이요구된다. 본고를통해 3GPP SA5 WG에서진행중인표준과기술의동향을살펴보고이와더불어 5G 에서의네트워크기능가상화적용을위한 ETSI NFV 표준화동향도함께알아보고자한다. 따라서 2장에서는 3GPP SA5 WG 에서의 5G 네트워크관리기술에대해기술하고 3장에서는 ETSI NFV 표준화현황을간략히소개한후 4장에서결론을내린다. II. 5G 네트워크관리기술 3GPP SA5 WG에서는 3GPP 환경에서 Telecom Management 제공을위한표준문서를개발하고있으며특히무선기술분야, 코어네트워크분야, IMS 네트워크및관련서비스들의프로비저닝및관리를위한요구사항, 아키텍처그리고솔루션에대한표준규격을활발히진행하고있다. 현재 3GPP SA5 WG은 Charging Sub-WG과 OAM&P Sub-WG으로구성되어있으며 Charging Sub-WG에서는기존의다른 3GPP WG에서개발된과금요구사항들을분석하여이에맞는과금솔루션을정의하고이를실현하기위한과금구조및프로토콜을구체화하는작업을수행한다. OAM&P Sub-WG에서는 Management of mobile networks that include virtualized network functions 이슈와관련하여크게 ETSI NFV 그룹의네트워크기능가상화 (NFV) 를수용할수있는모바일네트워크환경에서의관리구조및요구사항에대한표준문서를활발히개발하고있을뿐만아니라 5G 기술을수용하기위한다양한스터디아이템들에대한논의를진행하고있다.

4 아래그림 1은현재 3GPP SA5 WG에서진행중인문서들의리스트와예상완료시점을나타낸다. 그림 1에서그린색으로표현한부분은 ETSI NFV 그룹의네트워크기능가상화와관련된표준문서들이며노란색으로표현한부분은 5G 기술을수용하기위한스터디문서들을나타낸다. 이밖에도 3GPP 환경에서의네트워크관리및운용을위한 IoT 관련이슈, 에너지관련이슈를포함한다양한기술에대한논의도함께진행되고있다. WI title Expected Completion date Management concept, architecture and requirements for mobile networks that include virtualized network functions Configuration management for mobile networks that include virtualized network functions Fault management for mobile networks that include virtualized network functions SA#74 (12/2016) Performance management for mobile networks that include virtualized network functions Lifecycle management for mobile networks that include virtualized network functions Filtering of PM measurements and data volume measurements for shared networks OAM support for Licensed Shared Access (LSA) Management Enhancement of CUPS of EPC Nodes SA#77 (09/2017) Study on OAM support for assessment of energy efficiency in mobile access networks Study on OAM aspects of SON for AAS-based deployments Study on Implementation for the Partitioning of Itf-N Study on Management and Orchestration Architecture of Next Generation Network and Service Study on Management and Orchestration of Network Slicing Study on management aspects of next generation network architecture and features Study on management aspects of virtualized network functions that are part of the NR SA#77 (09/2017)

5 Study on Management aspects of selected IoT-related features SA#76 (06/2017) Study on a RESTful HTTP-based Solution Set SA#76 (06/2017) 그림 1 3GPP SA5 진행중인워크아이템및스터디아이템목록 현재네트워크기능가상화를수용하기위해진행중인표준으로는모바일네트워크에서 ETSI NFV MANO(Management and Orchestration) 구조를포함한관리구조와인터페이스및요구사항을정의하는문서를기본으로장애관리, 구성관리, 기능관리및네트워크구성요소들및네트워크기능들의라이프사이클관리방안에대한표준규격개발에대한논의를중점적으로진행하고있다. 아래그림 2는기존 3GPP 관리시스템에 ETSI NFV의 MANO 시스템을수용하여모바일환경에서네트워크기능가상화를적용한포괄적인관리시스템구조와인터페이스들을나타낸다. 특히 OSS(Operations Support System)/BSS(Business Support System) 과 NFVO(NFV Orchestrator) 사이의 Os-Ma-nfvo 인터페이스와 EM(Element Manager) 와 VNFM(Virtualized Network Function Manager) 사이의 Ve-Vnfm-em/Ve-Vnfm-Vnf 인터페이스를통한네트워크관리기능이수행될수있는다양한시나리오와요구사항들을활발히도출하고있다. 특히 5G 환경에서가상인프라를통한가상네트워크기능들이물리적인노드들과연동되어시스템을구성할경우이들사이의자원분배및라이프사이클관리, 성능이슈를포함한통합적인관리요소들에대한시나리오와문제점들을활발히논의하고있다.

6 Itf-N NM Itf-N OSS/BSS Os-Ma-nfvo NFV Orchestrator (NFVO) Or-Vnfm DM EM Ve-Vnfm-em 3GPP management system Ve-Vnfm-vnf VNF Manager (VNFM) Or-Vi EM NE (PNF) NE (PNF) VNF Vn-Nf NFVI EM VNF Vn-Nf Nf-Vi Vi-Vnfm Virtualised Infrastructure Manager (VIM) NFV-MANO 그림 2 3GPP 환경과 NFV-MANO 사이의관리구조 그림 3은 3GPP Release-14에서현재진행중인네트워크기능가상화관련표준규격들의로드맵을보여준다. 2016년 12월제정예정인관리컨셉과구조, 요구사항문서를제외한나머지 4개의성능관리, 장애관리, 구성ㅜ관리, 라이프사이클관리표준문서들은오는 2017년 3월제정을목표로빠르게개발을진행하고있다. 이들문서들은 3GPP Release-15 에서각각의 RAN WG, SA2 WG에서새로운 5G 기술에대한표준문서를개발할때네트워크기능가상화구조를참조하여네트워크기능분리및인터페이스설계가가능하도록한다. 뿐만아니라 ETSI NFV 표준화그룹에다수의오퍼레이터들로구성된네트워크환경구성시추가적인요구사항과기능의확장을제안하여 5G 환경에네트워크기능가상화가실제적으로적용이가능하도록한다.

그림 3 NFV 관련표준들의로드맵 이와더불어현재 3GPP SA5에서새롭게개발중인신규스터디아이템으로는 SA2에서개발한 NexGen과관련하여 NexGen 네트워크와서비스를포함하는관리및오케스트레이션구조와방안에대한연구를진행하고있으며, 특히 NexGen에서중요한아이템으로다루어지고있는네트워크슬라이싱의관리및오케스트레이션에대한스터디도함께진행되고있다.

7 그림 3 NFV 관련표준들의로드맵 이와더불어현재 3GPP SA5에서새롭게개발중인신규스터디아이템으로는 SA2에서개발한 NexGen과관련하여 NexGen 네트워크와서비스를포함하는관리및오케스트레이션구조와방안에대한연구를진행하고있으며, 특히 NexGen에서중요한아이템으로다루어지고있는네트워크슬라이싱의관리및오케스트레이션에대한스터디도함께진행되고있다. 뿐만아니라향후네트워크기능가상화와네트워크슬라이싱과같은새로운기능과구조를포함하는 5G 네트워크환경에서이를효과적으로관리하기위한요구사항및가능한솔루션들에대한기초연구를활발히진행하고있다. 아래그림 4는현재진행중인 5G 관련스터디아이템들과이들사이의상관관계와로드맵을나타낸다. 그림 4에는 5G 기술을다루는 RAN WG과 SA1, SA2 WG과의연관관계도함께나타내고있으며이는이들그룹에서개발한기술들을포함하여 SA5 차원에서포괄적인네트워크관리방향및표준을개발하고자함이다.

8 그림 4 5G 관련스터디아이템 또한 3GPP SA5에서는 ETSI NFV 시스템과 3GPP SA2 NexGen 시스템과의연동관리뿐아니라 5G 환경에서의새로운 RAN 시스템과의프로비저닝및관리에대한요구사항과 NR의가상화를수용하여 2017년 9월완료를목표로관련연구를활발히진행하고있다. 추가적으로 ETSI NFV MANO 시스템연동과관련하여 3GPP 관리시스템과 MANO 사이의인터페이스를실현하는방안의하나로 HTTP 기반의 RESTful 솔루션이스터디아이템으로승인이되어개발을진행하고있다.

9 III. ETSI NFV 가상화기술 ETSI NFV 표준화그룹은 2013년 1월을기준으로공식적활동을시작하여 Phase-1 과 Phase-2를마무리하고지난 2016년 9월에개최한제15차회의에서 Release-3 표준화활동을공식적으로시작하였다. Release-3 표준화목적은새로운기능 (Features) 추가에따른 NFV MANO (Management and Orchestration) 확장에필요한산업규격개발, 오픈소스개발활성화및관련활동지원에두고있다. 지난 Release-2에이어멀티벤더제품간실질적인상호호환성확보그리고통신사업자들이 NFV 기반망 / 서비스운영에필요한규격들이본격적으로진행될것으로예상된다. 구체적으로는소프트웨어라이센스관리, 과금 / 계정관리, OSS 자동설치및구동, NFV MANO 기능블럭의자동관리, NFV 오케스트레이터의서비스및자원관리, 네트워크가속화, 보안및모니터링, NFV 소프트웨어업그레이드기능, 상호운용성및적합성시험, 정책관리등이포함된다. 그림 5는 ETSI NFV 3단계의활동단계와시기를보여준다. 그림 5 단계별 ETSI NFV 활동 NFV 그룹은산하에총 6 개 WG 으로구성되어있고, 2016 년 9 월기준총 43 개의표준규격이개발중에있다. 아래그림 6 은 NFV 산하 WG 을도식

10 화한것이다. 이중 IFA(Interface and Architecture) WG 에서는 MANO 규격에서정의된인터페이스표준을개발중이다. SOL(SOlution) WG 에서는이러한인터페이스규격을기반으로 Stage-3에해당하는프로토콜및데이터구조에대한규격을개발중에있으며 Stage-3 프로토콜규격이제정되면멀티벤더제품간상호호환성확보에실질적으로활용될것으로예상되고 있다. 현재 SOL WG 에서는 TOSCA 기반의 VFN 식별자및 NS 식별자를 정의하고있으며 IFA 007, IFA 008 문서를 RESTful 기반으로 API 와데이터 모델을정의하고있다. 또다른 NFV 그룹활동에서주목할사항은 NFV 산업규격이오픈소스개발에직접적으로활용되게하기위해오픈소스커뮤니티들과매우밀접한협력을도모하고있다는것이다. Open stack, OPNFV, Open-O, Openmano, Cloudify 등오픈소스개발및시험활동을모니터링하고규격개발에반영하는역할을수행하고있다. 그림 6 ETSI NFV 산하 WG

11 ETSI NFV 그룹에서 5G 분야기술표준화는현재까지구체적으로진행되지않고있으나필요성에대해서는많은공강대가형성되어있다볼수있다. 3GPP SA 그룹에서정의하는 5G 요구사항을만족시키기위해 네트워킹가상화기술 차원에서현재의 NFV 기능구조, 인터페이스및신규기능추가등에대한논의가필요함이부각되고있다. 이러한맥락에서지난 9월에개최한 NFV 제 15차회의에서 5G for NFV 이라는특별세션이만들어져 5G 관련표준화, R&D를추진하고있는 NGMN, 5GPPP, 5G forum, ITU-T IMT2020, Eurecom, 5G Lab 기관들을초대하여진행상황및주요기술현황에대한발표가이루어졌다. 다양한측면에서의 5G 관련기술정보를공유할수있는기회였으며, NFV 기술이 5G 분야네트워크가상화기술로의활용이가능함을상호확인하는자리가되었다는중요한기회였다고볼수있다. ETSI NFV 산하 NOC 그룹에서는 NFV 관점에서구체적 5G 기술분석, 신규요구사항도출및 NFV 구조및기능확장방안이모색될수있도록추진하기로결정하였다. 또한, 3GPP SA 그룹들과의밀접한협력을위해 5G 를위한네트워크가상화기술확장을추진하기로하였다. IV. 결론 결론적으로 3GPP SA5 WG에서는 3GPP 환경에서의 telecom management 제공방안을개발하는워킹그룹으로 ETSI NFV 의네트워크기능가상화기술을수용하는관리구조, 요구사항및관리인터페이스에대한표준문서들을빠르게개발하고있다. 그리고 3GPP SA2 WG의구조및네트워크슬라이싱기술을수용하기위한관리방안에대한스터디문서를진행함과동시에 5G 환경에서의새로운 RAN 시스템과의연동을위한관리방안을

12 연구할예정이다. 현재유럽및중국, 일본에서는 5G 환경에서 Telecom Management 방안에대한주도권을잡기위하여해당회의에적극적으로참여하는있는상황이며한국에서는에트리표준연구센터에서해당워킹그룹의참여를지원하고있으며보다많은한국기업및통신사업자들의참여가기대된다. Acknowledgement 본연구는미래창조과학부및정보통신기술연구진흥센터의정보통신 방송 연구개발사업의일환으로수행하였음. [R , 스마트인터넷공통 플랫폼표준개발 ] References [1] 3GPP, TS v2.0.0, Telecommunication management; Management concept, architecture and requirements for mobile networks that include virtualized network functions, 2016 [2] 3GPP, TS v1.1.0, Telecommunication management; Configuration Management(CM) for mobile network that include network functions; Requirements, 2016 [3] 3GPP, TS v1.1.0, Telecommunication management; Fault Management(FM) for mobile network that include network functions; Requirements, 2016 [4] 3GPP, TS v1.1.0, Telecommunication management; Performance

13 Management(PM) for mobile network that include network functions; Requirements, 2016 [5] 3GPP, TS v1.1.0, Telecommunication management; Life Cycle Management(LCM) for mobile network that include network functions; Requirements, 2016 [6] 3GPP, TR v0.3.0, Study on management and orchestration architecture of next generation network and service, 2016 [7] 3GPP, TR v0.3.0, Study on management and orchestration architecture of network slicing for next generation network, 2016 [8] 3GPP, TR v0.3.0, Study on management aspects of next generation network architecture and features, 2016 [9] 3GPP, TR v0.1.0, Study on management aspects of virtualized network functions that are part of the NR, 2016 [10] ETRI 미래전략연구소표준연구센터 ETRI Insight, 5G 네트워크표준기 술, 2016 [11] 이종화, TTA 표준시험인증기술동향, ETSI NFV Release-3 표준화동 향 2016

Biographies 이지현 - 2007 년 : 미국 Arizona State University 교환연구원 - 2009 년 : 경북대학교컴퓨터과학과박사 - 2009 년 :

14 Biographies 이지현 년 : 미국 Arizona State University 교환연구원 년 : 경북대학교컴퓨터과학과박사 년 : 한국전자통신연구원입사, 표준연구센터선임연구원재직 - 주요관심분야 : 5G 네트워크, 3GPP SA5, ETSI NFV 기술표준화참여 - hyuny@etri.re.kr

그림 2. 5G 연구 단체 현황 앞으로 다가올 미래에는 고품질 멀 티미디어 서비스의 본격화, IoT 서 비스 확산 등의 변화로 인해 기하 급수적인 무선 데이터 트래픽 발생 및 스마트 기기가 폭발적으로 증대 할 것으로 예상된다 앞으로 다가올 미래에는 고품질 멀티미디어 서

그림 2. 5G 연구 단체 현황 앞으로 다가올 미래에는 고품질 멀 티미디어 서비스의 본격화, IoT 서 비스 확산 등의 변화로 인해 기하 급수적인 무선 데이터 트래픽 발생 및 스마트 기기가 폭발적으로 증대 할 것으로 예상된다 앞으로 다가올 미래에는 고품질 멀티미디어 서 이동통신기술 5G 이동통신기술 발전방향 새롭게 펼쳐질 미래의 이동통신 세상, 무엇이 달라지는가? 김문홍, 박종한, 나민수, 조성호 SK Telecom 5G Tech Lab 요 약 본고에서는 다가올 미래 5G 이동 통신의 기술 동향, 핵심 기술 및 네트워크 구조변화에 대해서 알아본다. Ⅰ. 서 론 46 과거 2G부터 3G까지의 이동통신은 음성 위주의 서비스 및