한국전자통신연구원 2016 Electronics and Telecommunications Trends

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1 한국전자통신연구원 2016 Electronics and Telecommunications Trends

Ⅰ. 서론 LTE 로대표되는 4G는이동통신시장에서크게성공하였으며현재빠르게보급되고있다. 한편 LTE 를표준화한 3GPP에서는 Rel-13 표준부터 ITU-R 의 IMT- 2020 기준을만족하는새로운기술에대해논의하고있으며, 통상적으로이를 5G 기술중의하나로볼수있다.

ITU-R 에서는 5G 주요서비스들이갖는특징을크게세가지로정리하였으며, 차례대로 Enhanced Mobile Broadband, Massive Machine Type Communications(MTC), Ultra-reliable and Low Latency Communications 이다 [( 그림 1) 참조 ].

2 Ⅰ. 서론 LTE 로대표되는 4G는이동통신시장에서크게성공하였으며현재빠르게보급되고있다. 한편 LTE 를표준화한 3GPP에서는 Rel-13 표준부터 ITU-R 의 IMT 기준을만족하는새로운기술에대해논의하고있으며, 통상적으로이를 5G 기술중의하나로볼수있다. 3GPP 뿐만아니라여러표준화단체와제조사, 통신사업자들도 5G에대한논의를진행하고있으며현재까지는주로무선전송에대한 KPI, 요구사항들이제안되었다. ITU-R 에서는 5G 주요서비스들이갖는특징을크게세가지로정리하였으며, 차례대로 Enhanced Mobile Broadband, Massive Machine Type Communications(MTC), Ultra-reliable and Low Latency Communications 이다 [( 그림 1) 참조 ]. 5G 주요서비스들은 1 더큰대역폭을요구하거나 2 많은수의 MTC 장비들이연결되거나 3 고신뢰, 저지연을요구하는특징을가지며서비스에따라 2개이상의특성을동시에나타낼수도있다 [1]. 이러한상황에서, 5G 주요서비스들이요구하는이동성관련요구사항은 4G에서의그것과차이가있을수있다. 예를들어 MTC 서비스의경우원격계량기와같은다수의 MTC 장비는이동성관리를필요로하지않는다. 하지만현재 LTE 네트워크의경우서비스를받기 위해단말이켜지면그순간부터네트워크에의해이동성관리가수행되며이를위해단말과네트워크가많은시그널링을주고받아야한다. 5G에서는 MTC 단말과같이이동성관리를필요로하지않거나제한된이동성관리만을필요로하는단말에대하여차등적으로이동성을제공할수있어야할것이다. 원격수술, 원격운전등저지연통신을해야하는서비스의경우지연시간에매우민감한데, 현행 LTE 에서는액세스네트워크인 Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network(E-UTRAN) 뿐만아니라코어네트워크인 Evolved Packet Core(EPC) 에서발생하는지연이커서저지연서비스가요구하는수 ms 수준의지연시간을만족하기어렵다. EPS 에서의지연은대부분시그널링때문에발생하며, 그중에서 EPC 코어네트워크에서는이동성제공등을위해사용되는 GPRS Tunneling Protocol(GTP) 터널링시그널링이상당한부분을차지한다. 또한, 고해상도비디오, 스마트오피스, 방송관련서비스등사용자에게높은대역폭을제공해줄것으로생각되는 5G 서비스를위해서는, 대역폭확대를위한이기종액세스망에대한통합기술을필요로한다. 5G를도입할때 4G evolution 액세스와 Fixed/WiFi 와같은 Non-3GPP 액세스등기존의액세스기술과 5G를위해새롭게등장하는 New RAT 을포함한 Multiple Radio access Technology(Multi-RAT) 를어떻게지원할것인지에대해 Next Generation Mobile Networks(NGMN) 는 3가지옵션을제시하고있다 [( 그림 2) 참조 ]. 첫번째옵션은 LTE 의코어인 EPC 에서 New RAT 도지원하는방안으로, 4G RAN 의수정이불필요하고변혁적인 5G 네트워크기능들을새로만들필요가없다는장점이있지만모든새로운 use case 에대해레거시패러다임에종속된다는단점이있다. 두번째옵션은 4G evolution 액세스와 New RAT 을각각 EPC 와 5G Network function 이담당하는것으로, 서지훈외 / 5G 네트워크를위한이동성관리기술동향 15

3 4G RAN 수정이 불필요하고 5G Network function에 으로 지원할 수 있는 새로운 이동성 관리 기술도 필요할 가상화 등의 새로운 기술을 적용하여 New RAT을 최적 것이다. 으로 지원할 수 있다는 장점이 있지만, 이러한 최적화가 New RAT 커버리지에만 적용될 수 있다는 것과 4G5G 간 이동성 지원에 시그널링 부담이 클 것이라는 단 점이 있다. Ⅱ. 이동성 관리 연구동향 4G 네트워크의 이동성 관리 기술은 Mobility Management Entity(MME)라는 엔티티와 Serving Gateway 세 번째 옵션은 5G Network function이 New RAT뿐 (S-GW), Packet Data Network Gateway(P-GW) 등의 만 아니라 4G evolution RAT과 Fixed/Wi-Fi 까지도 지 이동성 앵커(mobility anchor)에서 이동성을 관리하고 원하는 방안으로, 5G Network function이 4G-5G 간 트래픽을 처리하는 중앙 집중형 이동성 관리 기술 이동성을 지원하기 때문에 별도의 인터페이스/시그널링 (Centralized MM)이다. 로컬 네트워크 내에서 처리될 이 필요하지 않고 New RAT과 4G evolution 액세스 모 수 있는 트래픽도 모두 앵커 포인트를 통해 전달되어야 두 5G Network function의 새로운 기능들로 인한 이득 하며, 앵커 포인트가 failure 상태에 있으면 통신을 할 을 볼 수 있다는 장점이 있으나, 4G evolution 액세스가 수 없는 Single Point of Failure(SPOF) 문제가 발생한 5G Network function에 연결되기 위해 약간의 수정이 다. 또한, 이동성 관리 기능을 선택적으로 제공하는 것 필요할 것으로 예상된다. NGMN은 세 옵션 중 이 세 번 이 불가능하여 이동성 관리가 필요하지 않은 노드에도 째 옵션이 가장 바람직할 것으로 보고 있다. 일관적으로 이동성 관리를 제공하고 있다. 이처럼, 중앙 가장 바람직한 방향으로 논의되는 세 번째 옵션에 따 집중형 이동성 관리 기술은 계층적인 망 구조를 기반으 르면 5G 네트워크가 셀룰러뿐만 아니라 Wi-Fi, 유선 로 하기 때문에 급격히 증가하는 모바일 인터넷 트래픽 액세스까지 수용하는 단일망으로 발전하여야 하고 이에 수요를 감당하기 어렵고, 트래픽이 앵커 포인트로 집중 따라, 다양한 액세스 네트워크 사용 시나리오를 효과적 되어 확장성이 낮다. 16 전자통신동향분석 제31권 제1호 2016년 2월

5G 네트워크는 기존 4G 네트워크의 중앙집중형, 계 층형 구조와 다르게 분산형, 평면형 구조를 채용할 것으 로 예상된다. 본 장에서는 대표적인 분산형, 평면형 이 동성 관리 기술인 Locator-Identifier Separation Protocol(LISP)과 Distributed Mobility Manage- ment(dmm)에 대해 살펴보기로 한다.

먼저 LISP은 네트워크 기반 기술이기 때문에 이동성 Free Zone(DFZ)의 급격한 증가 측면에서 많은 단점을 관리를 단말이 아닌 네트워크가 수행한다. 또한, 단말의 가지고 있다.

다른 장점으로는, 하나의 EID가 여러 개의 RLOC과 매핑될 수 있기 때문에 이를 이용하여 동시에 여러 네트 그러던 중, 2006년 10월 열린 Internet Architecture 워크에 접속하는 멀티호밍(multi-homing)을 지원할 수 Board-Routing and Addressing Workshop에서 인터 있다.

4 5G 네트워크는 기존 4G 네트워크의 중앙집중형, 계 층형 구조와 다르게 분산형, 평면형 구조를 채용할 것으 로 예상된다. 본 장에서는 대표적인 분산형, 평면형 이 동성 관리 기술인 Locator-Identifier Separation Protocol(LISP)과 Distributed Mobility Manage- ment(dmm)에 대해 살펴보기로 한다. 1. LISP 가. 등장 배경 전통적인 인터넷은 IP 주소라는 단일 주소 체계를 통 해 노드 식별과 라우팅의 두 가지 기능을 수행하고 있는 데, 이로 인해 멀티호밍, 트래픽 엔지니어링, 집약 불가 능한 주소 할당 & 관리 등으로 인한 인터넷 Default- 비해 다양한 장점이 있다. 먼저 LISP은 네트워크 기반 기술이기 때문에 이동성 Free Zone(DFZ)의 급격한 증가 측면에서 많은 단점을 관리를 단말이 아닌 네트워크가 수행한다. 또한, 단말의 가지고 있다. 수정을 필요로 하지 않기 때문에 현재 보급된 장치를 수 또한, 주소 자원 측면에서 바라보면 IPv4 주소가 고갈 되어 기존의 IPv4 주소를 더 잘게 나눠 사용하게 되어 IP주소 집약이 어려워졌고, IPv6에서도 비슷한 문제가 존재했다. 정하지 않고도 도입할 수 있으며, 이때 네트워크는 장치 의 IP 주소를 EID로 간주하여 동작한다. 다른 장점으로는, 하나의 EID가 여러 개의 RLOC과 매핑될 수 있기 때문에 이를 이용하여 동시에 여러 네트 그러던 중, 2006년 10월 열린 Internet Architecture 워크에 접속하는 멀티호밍(multi-homing)을 지원할 수 Board-Routing and Addressing Workshop에서 인터 있다. 이를 이용하여 네트워크 장애에 대비할 수 있고, 넷 라우팅 테이블이 커짐에 따라 발생하는 문제점을 인 각 RLOC별로 priority와 weight를 설정할 수 있어서 부 식하고 이를 해결하기 위해 위치자와 식별자를 분리하 하 분산(load balancing)에도 활용할 수 있으며, make- 기 위한 연구를 시작했다[3]. before-break 등의 기법을 이용하여 더 향상된 이동성 큰 규모의 네트워크에서도 라우팅이 잘 동작하려면, 을 제공할 수도 있다. 위치자는 토폴로지에 맞게 할당되어야 하고 토폴로지가 변경되면 위치자도 변경되어야 하는데, LISP는 식별자 (Endpoint Identifier: EID)와 위치자(Routing Locator: RLOC)를 분리함으로써 이 사항을 만족한다. 나. 개요 다. LISP-MN LISP-MN기술은 식별자(EID)와 위치자(RLOC)를 분 리하여 사용하는 LISP 기술을 이용하여 이동성 (mobility) 기능을 제공하는 기술로, 2009년에 제안되었 다[4][5]. LISP은 기존의 IP 주소가 담당했던 노드 식별과 라우 LISP-MN 지원 단말은 자체적으로 하나의 LISP site 팅의 두 가지 기능을 식별자와 위치자인 EID와 RLOC 로 동작하며, 동작 개요는 다음과 같다. LISP-MN 지원 으로 분리하여[(그림 3) 참조], 전통적인 IP 주소 구조에 단말이 켜지면 내부적으로 EID를 할당받고, 내장된 서지훈 외 / 5G 네트워크를 위한 이동성 관리 기술동향 17

DMM ETR & ITR(xTR)은 Provider로부터 IP 주소(RLOC)를 할당받은 뒤 EID-RLOC 매핑을 만들어 Map- 가. 개요 Server[6]에 등록한다[(그림 4) 참조].

5 신하는 방법이 제안되었으나 이 PITR, PETR이 일시적 으로 anchor point로 작동하기 때문에 트래픽 집중, SPOF, 비최적 경로, 삼각 라우팅 등의 문제가 발생할 수 있다. 그리고 LISP-MN은 각 모바일 노드가 ITR과 ETR을 내장하고 LISP의 제어 기능을 모두 처리해야 하 는 단말 기반 이동성 기술이기 때문에 단말의 컴퓨팅 능 력, 전력 소모 등을 고려하면 바람직한 방향은 아니다. 2. DMM ETR & ITR(xTR)은 Provider로부터 IP 주소(RLOC)를 할당받은 뒤 EID-RLOC 매핑을 만들어 Map- 가. 개요 Server[6]에 등록한다[(그림 4) 참조]. 단말이 다른 지역 DMM의 개념은, 단일 이동성 앵커(Mobility Anchor: 으로 이동하면 RLOC은 변경되지만 EID는 그대로 유지 MA)를 없애고 단일 MA가 담당하던 기능들을 네트워크 되므로 이 EID를 이용하여 상대 노드(Correspond 곳곳에 분산하여 다수의 MA들이 독립적으로 자신의 영 Node: CN)와 끊김 없이 통신할 수 있다. 역에 위치한 단말들의 이동성 관리를 지원하도록 하는 LISP-MN 기술은 단말에 LISP 기능(xTR 등)을 탑재 것이다. 2012년에 IETF에 Working Group이 만들어진 하고 단말이 이동성 제어를 실시하기 때문에 호스트 기 이후 두 개의 RFC(RFC 7333, RFC 7429)[7][8]가 발표 반 이동성 관리 기술이며, 추가적으로 Map-Resolver, 되었으며, 현재 다양한 Internet Draft들이 업데이트되 Map-Server 등의 네트워크 엔티티를 필요로 한다. 고 있다. LISP-MN에서는 control plane과 data plane이 분리 현재 DMM 연구는 기존의 이동성 기술(Mobile IP: 되어 있으며, Proxy Ingress Tunnel Router(PITR) MIP, Proxy Mobile IPv6: PMIP 등)에서 이동성 관리를 /Proxy Egress Tunnel Router(PETR)와 같은 엔티티를 담당하는 노드를 분산시키는 방향으로 진행되고 있다. 이용하여 non-lisp site에 있는 노드와도 통신할 수 있다. DMM 기술은 이동성 관리 기능이 주로 어느 엔티티에 서 수행되는지에 따라 호스트 기반(host-based) 기술과 라. 한계 네트워크 기반(network-based) 기술로 분류할 수 있으며, LISP은 위치자와 식별자를 분리하여 scalability 문제 data plane이 분산되는 것뿐만 아니라 control plane이 분 를 해결하고 추가적으로 multi-homing, mobility 기능 산되는지에 따라 완전 분산(fully distributed) 방식과 부분 을 제공하는 데에 사용될 수 있다. 하지만 이 기술이 전 분산(partially distributed) 방식으로 나눌 수 있다. 세계의 인터넷 범위에서 의미 있게 동작하려면 Ingress Tunnel Router(ITR), Egress Tunnel Router(ETR), 나. Host-based DMM Map-Server(MS), Map-Resolver(MR) 등의 엔티티가 단말 기반 이동성 관리 기법은 이동성 제공을 위한 관 전 세계의 인터넷에 설치되어야 하며, ITR, ETR에 트래 리/제어 시그널링 등의 절차를 단말과 네트워크 모두에 픽이 일시적으로 집중될 여지가 있다. 또한, non-lisp 서 처리하는 기술이며 이 때문에 네트워크뿐만 아니라 site와 통신하는 경우에는 PITR, PETR을 이용하여 통 단말에도 이동성 관련 기능이 탑재되어야 한다. 18 전자통신동향분석 제31권 제1호 2016년 2월

6 단말기반 DMM 의단점은, 단말기반 이기때문에, 단말과네트워크모두 MIP 를지원해야하며네트워크뿐만아니라단말도이동성제어에관여해야하므로단말의컴퓨팅파워, 전력소모등에영향을끼친다는점이다. 다. Network-based DMM 네트워크기반이동성관리기법은이동성기능을제공하면서단말의수정을요구하지않거나최소한의수정만을요구하며, 이동성제공을위한관리 / 제어시그널링등의절차를단말이아닌네트워크에서수행하기때문에단말의부담이적다. 현재이동성을필요로하는단말대부분이스마트폰이며이를포함한다른모바일기기들의하드웨어 / 소프트웨어성능이 PC 또는네트워크장비에비해낮고또한배터리전원으로동작하는등성능상의제한이있기때문에향후 5G 네트워크에서는단말기반기술보다는네트워크기반기술이더적합할것이다. 네트워크기반 DMM 은 네트워크기반 기술이기때문에단말에는 PMIP 기능을탑재할필요가없다는장점이있지만, 위의단말기반 DMM 과마찬가지로단말이이동할때기존세션을계속유지한다면그동안거쳤던모든 MA가해당단말의 reachability 를위해 binding 정보를저장하고터널을관리해야한다는단점이있다. 라. Fully-distributed DMM Fully-distributed( 완전분산형 ) DMM 은 Partiallydistributed DMM 과대비되어, 이동성기능을제공하는데필요한관리정보들이특정엔티티에집중되지않고여러노드에분산되어저장되는형태를가리킨다 [( 그림 5) 참조 ]. DMM 에서사용자트래픽은분산구조상에서처리되기때문에관리 / 제어트래픽이분산되었는지의여부에따라 Fully/Partially-distributed 로나눠지는것 이다. Home Address(HoA)-Care-of Address(CoA) 매핑과같은이동성정보가집중되지않고여러관리노드에분산되어있기때문에 1 매핑저장시에해당정보를모든관리노드에플러딩하거나 2 매핑질의가오면해당질의를모든관리노드에플러딩해야한다. 1과 2 모두정보의플러딩이필요하기때문에네트워크와노드에많은부하를발생시키며, 2의경우만약질의에대한응답이늦어지면그만큼데이터패킷의라우팅도늦어지게된다. 마. Partially-distributed DMM Partially-distributed( 부분분산형 ) DMM 은 Fullydistributed DMM 과대비되어, 이동성기능을제공하는데필요한정보들을관리하는노드가 mobility agent 와분리되어집중된형태로존재하는것을가리킨다. Mobile Node(MN) 가망에접속하면여러 MA (Mobility Agent) 중해당 MN을담당하는 MA( 일반적으로가장가까운 MA가선택될수있다 ) 는 MN에게 HoA 를할당하고해당 MN의정보를중앙집중형 control function 에등록한다. 이후에 CN이 MN에데이터를보내려고하면, CN을담당하는 MA는 destination 인 MN 의위치를알아내기위해 control function 에위치질의를한다. Control function 은 MN의위치를알려주며, 이를통해두 MA가통신할수있다 [( 그림 6) 참조 ]. 서지훈외 / 5G 네트워크를위한이동성관리기술동향 19

7 MR에존재 ) 분산적일수도있다 (RFC 각 ITR, ETR에존재 ). 이는 DMM 도마찬가지로, 이동성정보가분산될수도있고 (fully distributed), 집중될수도있다 (partially distributed). 다. 주소체계 중앙제어기반 DMM 의단점은, 만약 control function 에장애가생기면이동성서비스를제공할수없다는것이다. 3. 비교및분석가. 등장배경및기본개념 LISP 은 locator 와 identifier 를분리하기위해새롭게제안된기술이며, 기본적으로는라우팅테이블의확장성문제를해결하는것이기본목적이었지만, 1 EID: n RLOC 의매핑관계를이용하여 multi-homing 을지원할수있고또한 EID 가변하지않는다는특성을활용해이동성지원을위해서도사용될수있다. 이후 LISP- MN은 LISP 기술을기반으로모바일노드의이동성지원을위해새롭게제안되었으나, 네트워크기반기술인 LISP 과달리호스트기반기술이다. 이에반해 DMM 은현재존재하는모든이동성관리기술이집중적기술이라는것에서오는문제점을해결하기위해제안되었으며, 현재특정기술로정해진것이아니라기존에존재하는다양한이동성관리기술의이동성관리기능을분산하는방향으로연구가진행되고있다. 나. 이동성관련정보의저장위치 LISP(-MN) 은집중적일수도있고 (RFC 6833-MS, 기존의 IP 주소체계에서는 IP 주소가식별자 (Identifier) 와위치자 (Locator) 의역할을모두수행하지만, LISP 은식별자와위치자를분리하여한노드의네트워크위치에따라위치자가변하더라도식별자가변하지않아연결성을유지할수있다는장점이있다. DMM 에서는 HoA 와 CoA 가있어서 HoA 와식별자와유사한역할을, CoA가위치자와유사한역할을수행한다. 라. Anchoring point LISP 의경우, 통신하고있는두노드가각각다른 LISP site 에있다면각 LISP site 의 xtr이일시적인트래픽통로가된다. 하지만노드가다른 LISP site 로이동하면그에따라 xtr도바뀌기때문에영구적인 anchoring point 는없다고할수있다. LISP-MN 의경우 LISP-MN 이 non-lisp site 노드와통신하려면 PITR, PETR 을거치게되는데그렇더라도 LISP-MN 은자체적으로 xtr 기능을수행하면서이동성을확보하기때문에 PITR, PETR 이영구적인 anchoring point 라고할수는없다. DMM 의경우 Home Agent(HA) 또는 Local Mobility Anchor(LMA) 에해당하는네트워크엔티티를분산하여 anchoring 을피하고자하였다. 마. Mobility agent 유무 LISP 의경우초기에 ETR이 Map-Server 에 EID- RLOC 매핑정보를등록하고추후에노드가다른 LISP site 로이동하면이전 xtr와이후 xtr이이동성에관 20 전자통신동향분석제 31 권제 1 호 2016 년 2 월

8 여하기때문에이들을 mobility agent 라고할수있다. LISP-MN 에서는 LISP-MN 노드자체적으로 xtr을내장하고이동성관리기능을수행하기때문에 LISP- MN 노드자신이 mobility agent 로동작하며, non- LISP site 노드와통신하는데필요한네트워크엔티티인 PITR, PETR 도 mobility agent 로동작한다. DMM 에서는 MIP 의 HA/FA, PMIP 의 LMA/MAG 와같은이동성지원엔티티가분산되어작동하기때문에이들이 mobility agent 라고할수있다. 바. Tunneling LISP 과 LISP-MN 은 L3 Tunnel(IP in IP) 방식으로동작하며, DMM 도 MIP/PMIP 기반으로개발된다면 L3 Tunnel(IP in IP) 방식으로동작할것이다. 사. 호스트기반 vs 네트워크기반 LISP 은네트워크기반기술이기때문에단말의수정은불필요하지만 xtr, MR, MS 등의새로운네트워크엔티티가필요하며 LISP site 에대한정의와관리가필요하다. 이에비해 LISP-MN 은호스트기반기술로단말에 xtr 기능을탑재하고단말이하나의 LISP site 로동작하기때문에네트워크에는 xtr 과 LISP site 에대한고려가필요하지않다. 단, EID-RLOC 매핑의질의와응답을위한 MR, MS 등의엔티티를네트워크에배치할수는있으나이는네트워크의수정을필요로하는것은아니다. 한편 DMM 은현재다양한후보기술들이제안되고있어각각의기술에따라호스트기반또는네트워크기반으로분류될수있다. 예를들어 MIP 기반분산이동성관리시스템이등장한다면호스트기반기술일것이고, PMIP 기반이라면네트워크기반기술일것이다. 아. 시그널링오버헤드 5G 네트워크의게이트웨이간이동성 (Inter-GW Mobility) 제공을위해 LISP 을사용할때 1 각게이트웨이가 xtr 역할을하는경우와 2 각단말이 LISP- MN 으로동작하는경우에대해논의해보자. 먼저각게이트웨이가 xtr 역할을하는경우에 a) 매핑정보를중앙집중식으로저장하는 Map-Server Interface 구조와 b) 매핑정보가각 xtr에분산된 LISP Alternative Topology(LISP+ALT)[9] 구조모두고려될수있다. a) 의경우 ETR이매핑등록시에는특정 MS를정하여등록하고, 다른 ITR 이매핑조회시에는 MR에질의하고 MR은이질의를 MS에게포워드하기때문에매핑등록 / 조회시에메시지플러딩이발생하지않는다. 반면 b) 의경우 ETR이 MS에매핑을등록하면 ALT 라우터들이 BGP 를사용하여다른 MS/MR 에게매핑정보를공유하는데이때 ALT 라우터간플러딩이발생하기때문에매핑등록이짧은시간에많이발생할경우시그널링오버헤드가많아성능이저하될가능성이있다. 한편각단말이 LISP-MN 으로동작한다면각단말이기지국사이를이동할때마다단말에내장된 xtr을이용하여자신의매핑을 Map-Server 에업데이트해야한다. 단말의수가많아지거나단말이동이자주일어난다면등록 / 변경시그널링이매우많이발생할것이고이는네트워크와엔티티에부담이될수있다. DMM의경우, Fully-distributed DMM은이동성관리정보가여러 MA에분산저장되기때문에 1 각노드가네트워크에등록될때해당매핑정보를모든 MA 에플러딩하거나 2 매핑질의가오면해당질의를모든 MA에플러딩해야하므로네트워크에많은시그널링오버헤드를발생시킬수있다. 반면 Partially-distributed DMM 은매핑정보등록과질의를모두중앙집중형 control function 에하기때문에플러딩이필요하지않다. 자. 지연 LISP 에서한노드가다른노드에게패킷을보내려고 서지훈외 / 5G 네트워크를위한이동성관리기술동향 21

9 하면먼저 ITR 이 EID-RLOC 매핑을질의하는데이질의는가장빠르게는 Map-Resolver 가응답할수도있고가장느리게는 Map-Resolver, Map-Server 를거쳐담당 ETR이응답할수도있다. 매핑습득이완료되면이후의패킷은 ITR 캐시에저장된매핑을이용하여보낼수있고, 역방향전송또한 ITR, ETR이자동으로캐싱했기때문에추가질의없이보낼수있으므로매핑습득으로인한지연은크지않을것이다. 만약 LISP 단말이이동하면기존담당 ETR이자신과통신하던 ITR 들에게 Solicit Map Request 를보내 ITR 들로하여금매핑을업데이트하도록만드는데, 이과정은약수 ~ 수십 ms가걸릴것으로예상된다. 또한 LISP 규격에는 xtr 간패킷포워드터널등이정의되지않아노드이동이후에기존 ETR 로전송된패킷은유실된다는문제가있다. DMM 의제안기술중 PMIP 기반기술의경우, LMA 역할을하는노드와 Mobile Access Gateway(MAG) 역할을하는노드를분산시킨구조이며단말이이동하면 LMA 노드, MAG 노드간이동성처리와관련된제어메시지를주고받고이를통해트래픽경로를변경한다. 이때소요되는시간은 LISP 의경우와비슷한수 ~ 수십 ms 가걸릴것이며, 포워드터널이사용된다면비교적낮은지연으로핸드오버시의패킷을처리할수있을것이다. Ÿ R2 데이터평면과컨트롤평면이분리되어야함. Ÿ R3 5G 무선액세스간단말이이동하더라도끊김없는서비스를제공할수있어야함. Ÿ R4 다양한무선접속망간이동성을지원해야함. Ÿ R5 액세스네트워크의상황인지를통한이동성을지원해야함. Ÿ R6 서비스의특성인지를통한액세스네트워크로의이동성을지원해야함. Ÿ R7 유 무선액세스기술과무관하게공통된방식으로사용자트래픽세션을제어및관리할수있어야함. Ÿ R8 기존이동통신망과연동할수있어야함. 앞에서설명한 5G 네트워크의특징은이동성관리영역에도동일하게적용되어, 이동성관리기술은제안된 Ⅲ. 이동성기술요구사항 5G 주요서비스 / 시나리오와각연구단체의네트워크 / 이동성연구동향을고려하면, 향후 5G 네트워크는기존의중앙집중형, 계층형구조와는다른분산형, 평면형구조로예상된다. 이에따라 5G 네트워크에대한새로운요구사항들이존재할것으로예상되며, 다음은 5G 네트워크의이동성측면에서의요구사항을제안한것이다. Ÿ R1 5G 네트워크는트래픽을분산수용할수있어야함. 22 전자통신동향분석제 31 권제 1 호 2016 년 2 월

10 5G 네트워크의이동성요구사항을만족하여야적용할수있다. < 표 1> 에서는앞에서소개한 LISP 과 DMM 이 5G 네트워크에적용하기위하여제안된이동성요구사항에부합하는지여부를보여준다. 위의표에서알수있듯이, LISP 과 DMM 각각은 5G 서비스를위한이동성기술요구사항을모두만족하지는못한다. 따라서, 기존이동성관리기술은 5G 네트워크에그대로적용하기에는적합하지않기때문에, 5G 네트워크요구사항을만족시킬수있는새로운이동성관리기술이필요할것으로여겨진다. Ⅳ. 결론본고에서는 5G 네트워크를위한이동성관리기술동향을살펴보았다. 5G 네트워크에서의이동성관리후보기술로살펴본 LISP 과 DMM 은게이트웨이간의이동성에적합한기술로, 게이트게이내의이동성관리기술로는적합하지않다. 현행 EPC 에서게이트웨이내의이동성에대해서는 GTP 기술을사용하고있는것처럼, 5G 네트워크에서의게이트웨이내이동성을제공할수있는기술에대한연구가필요하다. 따라서, 게이트웨이간의이동성과게이트웨이내의이동성을동시에고려하여, 5G 네트워크에적용가능한통합적인이동성관리기술연구가필요하다. 5G 네트워크에적용가능한이동성관리기술은분산구조의 anchor point 가없고, path control 이적용될수있으며, 단말특성이나서비스특성에맞게 adaptive 한이동성을제공할수있어야한다. 이러한새로운구조에적합하면서도 ( 분산적인 ), LISP 과 DMM 이갖고있는한계를극복할수있는이동성관리기술에대한연구가필요하다. DFZ Default-Free Zone DMM Distributed Mobility Management EID Endpoint Identifier EPC Evolved Packet Core ETR Egress Tunnel Router E-UTRAN Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network FA Foreign Agent GTP GPRS Tunneling Protocol HA Home Agent HoA Home Address ITR Ingress Tunnel Router LISP Locator-Identifier Separation Protocol LISP+ALT LISP Alternative Topology LMA Local Mobility Anchor LTE Long Term Evolution MA Mobility Anchor MAG Mobile Access Gateway MIP Mobile IP MME Mobility Management Entity MN Mobile Node MR Map-Resolver MS Map-Server MTC Machine Type Communication Multi-RAT Multiple Radio Access Technology NGMN Next Generation Mobile Networks PETR Proxy Egress Tunnel Router P-GW Packet Data Network Gateway PITR Proxy Ingress Tunnel Router PMIP Proxy Mobile IPv6 PxTR PETR & PITR RLOC Routing Locator S-GW Serving Gateway SPOF Single Point of Failure xtr ETR & ITR 약어정리 CN CoA Correspondent Node Care-of Address 참고문헌 [1] ITU-R, IMT Vision Framework and Overall Objectives of the Future Development of IMT for 2020 and Beyond, 22nd Meeting of Working Party 5D, 서지훈외 / 5G 네트워크를위한이동성관리기술동향 23

11 [2] NGMN, NGMN 5G Initiative White Paper, [3] D. Farinacci et al., The Locator/ID Separation Protocol (LISP), IETF RFC 6830, Jan [4] A. Cabellos et al., LISPmob: Mobile Networking through LISP, Whitepaper, [5] D. Farinacci et al., LISP Mobile Node, IETF draftmeyer-lisp-mn-13, July [6] V. Fuller and D. Farinacci, Locator/ID Separation Protocol (LISP) Map-Server Interface, IETF RFC 6833, Jan [7] H. Chan et al., Requirements for Distributed Mobility Management, IETF RFC 7333, June [8] D. Liu et al., Distributed Mobility Management: Current Practices and Gap Analysis, IETF RFC 7429, Jan [9] V. Fuller et al., Locator/ID Separation Protocol Alternative Logical Topology(LISP+ALT), IETF RFC 6836, Jan [10] 고석주, Distributed Mobility Management: Status and Challenges, Korea Internet Conference (KRnet), 전자통신동향분석제 31 권제 1 호 2016 년 2 월

歯김병철.PDF

歯김병철.PDF 3G IETF byckim@mission.cnu.ac.kr kckim@konkuk.ac.kr Mobile IP WG Seamoby WG ROHC WG 3G IETF 3G IETF Mobile IP WG 3GIP Seamoby WG ROHC WG MIP WG / NAI Mobile IP / AAA IPv4 / MIP WG RFC2002bis MIPv6 INRIA