5G 망을위한유무선융합네트워크기술 스마트유무선네트워크특집 문정모 (J.M. Moon) 박노익 (N.I. Park) 이상호 (S.H. Lee) 김영진 (Y.J. KIM) 유무선융합구조연구실책임연구원유무선융합구조연구실책임연구원유무선융합구조연구실실장미래인터넷연구단단장 Ⅰ. 서론 Ⅱ. 유무선연동기술 Ⅲ. 유럽유무선융합기술동향 Ⅳ. 5G 코어망기술요구사항 Ⅴ. 결론 * 본고는지원금사업, 스마트모바일서비스를위한 B4G 이동통신기술개발과제의수행과정중작성되었음. 미래데이터트래픽은유선에서무선으로트래픽의비중이증가하고있으며데이터트래픽의규모도급격히증가될것으로예측되고있다. 데이터트래픽을효과적으로수용하기위하여단일한전송기술을이용하는방식보다는다양한유무선전송기술을기반으로효과적으로다양한유무선자원을제어하고상황에따라최적의전송기술을적용함으로써제한된유무선자원을효율적으로이용하는기술이필요하다. 미래통신네트워크는다양한액세스망을통합관리함으로써망구축비용및운영비용을절감하고효과적으로망자원을이용하며새로운요구사항을가지는신규서비스에적절히대응하기위하여유연하고지능화된유무선융합네트워크구조로발전되어야한다. 본문서에서는유무선융합네트워크기술을중심으로지금까지진행된융합기술에대해간단히살펴보고유럽을중심으로현재연구되고있는유무선융합기술에대하여설명한다. 그리고, 2020 년의 1,000배트래픽을수용하기위한 5G 모바일코어망의요구사항에대하여살펴본다. 2013 한국전자통신연구원 1
Ⅰ. 서론인터넷과웹을기반으로하는다양한멀티미디어서비스의등장으로인하여대용량의데이터트래픽이증가되고있으며, 스마트폰의등장으로인하여이동통신망도기존의음성위주의서비스에서데이터서비스가많은부분을차지하고있다. 이러한무선통신을이용한데이터트래픽은 2020년에 2010년대비 1,000배이상으로증가할것으로예측되고있으며이를대비하기위한다양한기술들이제안되고있다 [1]. 현재의 3GPP(3rd Generation Partnership Project) 로대표되는 LTE(Long Term Evolution) 이동통신혹은 IEEE802.11ac등의무선랜등의단일무선통신기술로는급격하게증가되는데이터트래픽을수용하기어려우며새로운무선전송기술에대한연구가필요하다. 또한단일무선전송기술로미래의대용량트래픽을효과적으로수용하기위해서는넓은대역의무선채널을확보해야하며모든지역을서비스영역으로포함하면서대도시의도심과같은대용량의트래픽이발생하는핫스팟지역도고려해야하는등가용주파수확보및투자비 운용비측면에서효과적이지못하다. 그러므로, 미래의대용량을트래픽을효과적으로수용하기위해서는단일무선전송기술만을이용하는것보다는현재혹은미래의다양한무선전송기술을이용하여다양한주파수대역을확보하는동시에무선환경, 데이터트래픽특성및이동환경에따라적절한무선전송기술을선택하거나동시에적용하여효과적으로데이터서비스를전송할수있는기술이필요하다. 현재의무선통신에서대용량의데이터트래픽의형태를분석해보면대도시의도심지역에서대부분이발생하고있고, 이를해결하기위하여좁은지역에많은수의기지국이설치되어있으며무선랜을통하여무선트래픽을분산처리하고있다. 이동통신에서는핫스팟지역에서데이터트래픽을수용하기위하여펨토셀을 포함하는스몰셀기술을이용하여주파수재사용및전송률을높여트래픽을수용하고있지만, 광역셀과스몰셀간혹은스몰셀사이의주파수간간섭및협력통신에대한문제점이있으며, 이동모바일코어망의부하를분산하기위한데이터오프로딩에대한연구도진행중에있다. 무선랜을이용한핫스팟지역에서오프로딩도많이이용되고있지만무선랜 AP(Access Point) 간의채널중복으로인한간섭문제와많은수의단말의접속및데이터서비스에대한서비스품질제공이어려운점등해결해야할문제점이있다. 지금까지의네트워크발전방향은 3GPP, 3GPP2 등액세스기술을중심으로각액세스기술별로독립적으로발전되어왔으며타액세스망과의접속문제는각네트워크의구조에영향을주지않는범위내에서제한된범위로단순연동의수준에서이루어져왔다. 이와같은이유로각각의네트워크들은망구성시구축비용의중복성이발생하고망자원을효과적으로이용하지못하며사용자에게는액세스별로별도의식별자를가져야하는문제점이발생하고있다. 그러므로, 망자원을효율적으로이용하고망구축비용와운용비용을절감하기위하여다양한액세스망을통합하여수용하고, 사용자에게단일한식별자를이용하여네트워크에접속하며단일화된제어방식과공통된전달망을제공할수있는유무선융합네트워크기술이필요하다. 사용자의데이터서비스사용측면에서지금까지는단순웹브라우징이나채팅앱과같은메시지서비스혹은유튜브와같은인터넷포털을이용한멀티미디어서비스가많은부분을차지하고있다. 그러나향후예측되는미래서비스들은단순한형태의서버 / 클라이언트구조의점대점전송을이용하는데이터서비스외에 M2M(Machine To Machine) 의사물통신및디바이스간의직접통신이증가될것으로예상되며, 멀티미디어온라인게임이나원격운전제어등실시간서비스를요구하고전송지연등에민감한서비스들도등장할것으로 2 전자통신동향분석제 28 권제 6 호 2013 년 12 월
예상되고있다. 서비스의특성에따라미래의유선및이동통신망은단순히사용자인클라이언트와정보제공자인서버사이의데이터전달기능을가지는 단순파이프 형태에서벗어나사용자데이터의특성을정확히파악하고이를효과적으로전달망에서처리해줌으로써전송지연시간을줄이고전달망의부하를줄일수있는지능화된전달망기능이필요하다. 유무선융합기술은이동망 ( 가상기지국 RoF 기술포함 ) 에광전달기술을적용하는전송기술의융합도포함될수있지만본고에서는유무선융합네트워크기술을중심으로지금까지진행된융합기술에대해간단히살펴보고유럽을중심으로현재연구되고있는유무선융합기술에대하여설명한다. 그리고, 2020년의 1,000 배트래픽을수용하기위한 5G의모바일코어망으로적용하기위한기술요구사항에대하여살펴본다. II. 유무선연동기술 1. FMC(Fixed Mobile Convergence) 2000년초반까지유무선융합기술은상이한네트워크플랫폼을통해동일하거나유사한서비스를전송하는기술이나이러한서비스를제공하는단말기의통합으로정의되었다 [2]. 이러한유무선융합기술은독립적은액세스네트워크를구성하고이를서비스수준에서통합하여사용자에게접속하고있는액세스기술에관계없이같거나유사한품질의서비스를제공하는것을목적으로하였다. 초기의유무선융합기술은다양한액세스기술을통하여음성서비스를제공하는것을목적으로하였으며주로유선망사업자를중심으로진행되었다. 이동통신의발전에따라회선망의유선가입자들이이동통신으로이동하게되었고, 이에따라유선망사업자들이이동전화서비스영역으로서비스영역을확장함으로써고 ( 그림 1) UMA 방식의유무선융합기술객을확보하고전화트래픽을유지하고자하는요구에서 FMC 기술이등장하였다 [3]. 유무선융합기술은유선통신서비스와무선통신서비스를기술적인연결없이단순통합형태의요금결합형상품에서시작하였다. 이후, 이동통신단말에무선랜인터페이스를추가하여동일한무선단말로실내에서는무선랜을통한통신서비스를제공하고실외에서는이동통신망을이용한통신서비스를제공하는 FMC 서비스로발전하였다. FMC 의특징은무선랜과이동통신망사이에핸드오버기능까지는지원함으로써이기종간무선액세스의변경시에도끊김없는통화가가능하다는점이다. FMC 의대표적인기술로 ( 그림1) 의 UMA(Unlicensed Mobile Access) 방식은이동전화, 데이터, IMS/SIP(IP Multimedia Subsystem/ Session Initiation Protocol) 응용서비스를 IP 네트워크를이용해서제공하는사업으로 3GPP에서 GAN(Generic Access to A/Gb interfaces) 란이름으로표준화를진행하였으며유럽에서상용화된대표적인유무선융합기술이다 [4]. GAN(Generic Access Network) 의대표적인응용서비스로는 GSM(Global System for Mobile Communications)/ 무선랜이중모드의단말을가지고 GSM 혹은 UMTS(Universal Mobile Telecommunication System) 의망을이용해서이동통신혹은무선랜을이용한음성및데이터서비스를제공하는것으로이동통신과무선랜사이의끊김없는서비 문정모외 / 5G 망을위한유무선융합네트워크기술 3
스를제공한다. 2. 3GPP 유무선연동기술이동통신망에서도유무선융합을위한이종액세스간연동을위한표준화를진행하고있는데 3GPP에서는 3GPP 계열이아닌비3GPP망과의이기종간연동을위한표준화는 Release 6부터무선랜망과의연동을위한작업이이루어져왔으며 3G LTE망과무선랜을포함한비 3GPP와의핸드오버에대한작업이 Release 8부터이루어져왔다 [5][6]. 3GPP에서는다른무선접속망과의연동시다른접속망이신뢰성이있는가의여부에따라다른연동구조를가진다. 신뢰성이있는망이란사용자가서비스접속시제공되는네트워크접속보안, 무선접속망들의유선구간에서의네트워크도메인보안, 비 3GPP 액세스망내에서의비 3GPP 도메인보안, 사용자와운용자간응용프로그램간의응용도메인보안및이동단말내부에서이루어지는사용자도메인보안이보장되는망으로정의할수있지만, 일반적으로망운용자들의결정에따라서신뢰성이있는지에대한여부가분류되기도한다. 일반적으로무선랜은신뢰성이없는망으로분류하며 3GPP는무선랜과의접속을위하여 PDG(Packet Data Gateway) 혹은 epdg(evolved Packet Data Gateway) 를두어신뢰성을보장하도록한다무선랜직접 IP 접근방식인경우무선랜망에서인증을제외한새로운기능이요구되지않지만무선랜 3GPP IP 접근인경우 3GPP망의자원을이용하고 3GPP의서비스에접근하기위해새로운망요소와기능들이요구된다. 무선랜 3GPP IP 접근인경우신뢰성있는접근을위해이동단말 ( 이후 UE: User Equipment) 과 3GPP 망사이에보안경로설정과정을수행한다. UE 는무선랜망에접속시할당된 IP 주소를이용해 IPSec 터널을 PDG 와설정하며 IPSec 터널설정과정의마지막절차에서 3GPP망내서비스이용시사용될 IP 주소가할당된다. 무선랜연 동을위한망요소에대한간단한설명은다음과같다. 무선랜 3GPP IP 접근인경우사용되는 WAG(WLAN Access Gateway) 는 PDG로패킷에대한라우팅을수행하며과금정보를수집하고패킷에대한필터링을담당한다. PDG는 UE가이용하는서비스의종류에따라운용자의홈망이나방문망에위치하며 UE에게 IP 주소를할당하며외부망과 UE 사이의패킷에대한라우팅을담당하고 UE에게기본라우터로동작한다. 3GPP망과비 3GPP망과의핸드오버에대한연구는 3GPP에서기존 3세대시스템과비교하여고품질의다양한서비스를제공할수있는차세대이동망에대한표준화를위해논의되었던 SAE(System Architecture Evolution) 에서시작되었다. SAE에서는비 3GPP망과의핸드오버를위한앵커기능을담당하는노드로 SAE 앵커를두고, 이노드를이용하여신뢰성이있는비 3GPP IP 접속망혹은 epdg(evolved PDG, UTRAN 의 PDG 기능 ) 와연결된신뢰성이없는비 3GPP IP 접속망들과의핸드오버를제공한다. 비3GPP망과의핸드오버에대한구체적인논의는 TS23.402에서이루어지고있으며현재규격에대한마지막정리작업이이루어지고있다. 3GPP에서는차세대이동통신기술인 3GPP LTE 를정의하였고 3GPP LTE 를위한차세대이동통신망기술인 EPS(Evolved Packet System) 를정의하였다. 차세대비 3GPP망과의핸드오버는 EPS에서정의되어있으며기본적으로 IETF의이동성방법을이용하여비 3GPP망과의이동성을제공하도록설계되어있다. EPS는망기반의이동성제공기법인 PMIP(Proxy Mobile IP) 과호스트기반의이동성제공기법인 MIP(Mobile IP) 혹은 DSMIPv6 (Dual Stack Mobile IPv6) 를지원한다. 기본적인설계목표는망접속시인증및권한검증으로인한핸드오버지연시간을줄이며사용자트래픽의라우팅경로를최적화하기위해서라우팅경로가홈망을경유하지않아도되는local breakout 을지원하도록되어있다. UE 4 전자통신동향분석제 28 권제 6 호 2013 년 12 월
( 그림 2) 비 3GPP 망과의핸드오버를위한망구조 는동시에두개이상의무선망에접속하는듀얼라디오방식과한순간에하나만의무선망에만접속하는싱글라디오방식을가질수있고두가지형태에서핸드오버가수행되어야한다. ( 그림 2) 는비 3GPP 망과의핸드오버를제공하기위한망구조를보여준다. MME(Mobility Management Entity) 는 UE의이동성을관리하기위한노드로인증과권한검증을전달혹은수행하며유휴모드의 UE에대한위치관리와보안협상들을수행한다. 3. 3GPP와 BBF 연동기술 3GPP와브로드밴드포럼 (BBF: Broadband Forum) 은유무선융합을위해 2010년워크숍후유무선융합을위해요구사항, 구조, 보안및운영보전에대한정의를위해 3GPP에서작업을표준작업을수행하였다. 표준화작업으로나온시스템구조는 BBF 액세스와의연동을위한구조로기본연결, 이동성, 인증, 권한검증, 서비스품질, IP 플로이동성, 데이터오프로딩과융합에대한부분을정의하고있다 [7]. 이유무선융합구조에서는 BBF 액세스망을통하여무선랜 AP 혹은 H(e)NB (Home (evolved) Node B) 를연결할수있는구조를제안하며무선데이터트래픽은 EPC(Evolved Packet Core) 를통하거나데이트오프로딩시에는 BBF ( 그림 3) 비신뢰 BBF를위한 EPC 연동구조액세스를통하여외부망과연동된다. ( 그림 3) 은 3GPP EPC 와 BBF와의로밍이아닌망참조모델로데이터트래픽은 EPC 망을경유하는구조이다. Gxc 는 S5 구조가 PMIP일경우에만사용되며서비스품질에관련된정보와과금정책에관련된정보를전달한다. PGW(Packet Data Network Gateway) 는 BBF 구조에서 BPCF(Broadband Policy Control Function) 를통하여접속할경우 S2b 인터페이스를통하여 UE가사용할 IP 주소를할당한다. S9a는 3GPP의 PCRF(Policy and Charging Rules Function) 와 BBF의 BPCF 사이에정의된인터페이스로같은사업자혹은다른사업자의관계가있으며 PCRF로부터시작되는세션에대한제어인터페이스로서비스품질에대한제어정책과 IP 터널정보및 BBF의 FQDN(Fully Qualified Domain Name) 에관련된정보를포함한다. III. 유럽유무선융합기술동향유럽은 Future Networks( 이하미래네트워크 ) objecttive 1.1 이란이름으로미래네트워크기술에대한연구과제를진행하고있으며 2007년부터현재까지총 문정모외 / 5G 망을위한유무선융합네트워크기술 5
( 그림 4) Call 8 연구과제분류 128개의과제에 56억유로의연구비를투입하고있다 [8]. 미래네트워크과제들은미래네트워크구조및네트워크관리 (Future Internet Architectures and Network Management), 무선액세스와스펙트럼 (RAS: Radio Access and Spectrum) 및융합및광네트워크 (CaON: Converged and Optical Networks) 로분류하여관리하고있다. 해마다새로운프로젝트들이시작되며 ( 그림 4) 와같이 2013년에는 Call 8(200년 Call 1 시작 ) 이시작되었다. 미래네트워크과제는에너지집약적인미래네트워크구조와이종액세스인광대역이동, 유선및무선네트워크의융합과상호운용성을목적으로다양한분야에대한연구를진행하고있다. 이연구분야에서 Call 8 에속하는과제들중유무선융합기술과관련된과제들에대한연구내용을분석하고소개한다 [9]. 1. COMBO(COnvergence of fixed and Mobile BrOadband access/aggregation networks) COMBO는유선및이동광대역액세스를통합하는네트워크구조와기술을연구하는프로젝트로에릭슨, 알카텔-루슨트, 오렌지및다수의기업과연구소가참여하고있다. 현재의유선과이동네트워크는여전히구조적으로분리되어있으며각각의액세스기술에따라서로배타적인표준화가이루어져오고있으며이결과유무선융합기술은서비스수준에서만구현되는문제점이존재한다. 이를해결하고자 COMBO 는유무선융합을네트워크수준에서처리하여사용자에게끊김없는최적의서비스체감을제공하며최적화된유무선네트워크를구성함으로써전체네트워크의성능을향상시키고비용을줄이며에너지집약적인네트워크구조와기술제안을목적으로하고있다. 6 전자통신동향분석제 28 권제 6 호 2013 년 12 월
( 그림 5) COMBO 가고려하고있는연구범위 ( 그림 5) 는 COMBO가고려하고있는연구범위의영역이다. COMBO는유선액세스, 무선랜등의무선액세스및 2G/3G/4G 및 5G의이동액세스를수용하는것을목적으로하며이동코어망과고정액세스망의기능들도연구범위의대상이다. COMBO는유무선융합네트워크를위한새로운네트워크개념으로유선액세스망과이동액세스망을동시에수용하는 NG-POP(Next Generation Point of Presence) 을제안하며이 NG-POP 에서유무선융합을위한필수적인기능, 장비와구조에대한정의를하고있다. 제안하는 FMC 네트워크구조는비용, 에너지소비, 전송성능, 지연, 서비스품질에서성능이우수해야하며부가적으로네트워크사업자와서비스제공자에게개방성과유연성을목적으로한다. 연구의주요사항은다음과같다 CAPEX(Capital Expenditures) 및 OPEX (Operating Expenses) 에대한비용절약 급격히증가하는데이터트래픽및다양하게변경되는응용서비스에대한대처 유선과이동네트워크의서로상이한요구사항에대한네트워크구조접목 네트워크의지능화 멀티네트워크사업자와멀티제조사환경지원 네트워크의지속적인성능추적및관리 에너지절약 ( 그림 6) 은 COMBO에서제안하는구조이다. NG- POP 은유선망은 ONT/OLT 의 PON(Passive Optical Network) 구조로광노드들을중앙집중적으로수용하여광가입자들을제어하고, 이동기지국들은 RU-DU (Radio Unit-Digital Unit) 의구조를이용해 NG-POP 에서 DU 기능의 BBU 풀을제공하여무선자원에대한할당및제어를담당한다. NG-POP 은이종액세스인 Wi-Fi와이동액세스사이의협력기능을제공하여다양한액세 문정모외 / 5G 망을위한유무선융합네트워크기술 7
( 그림 6) COMBO 구조 스구간에대한집중화를제공한다. 또한이동통신망의코어노드들에대한기능을분산수용하고인터넷망에있는콘텐츠를 NG-POP 으로지역화함으로써처리성능을높일수있는분산구조를제안하고있다. COMBO는위와같은개념으로무선랜과이동망사이의유연한핸드오버를제공할수있으며필요에따라데이터오프로딩도쉽게제공할수있다. NG-POP 은다양한이종액세스를하나의네트워크요소에수용함으로써유선과무선액세스에대한단일한접속게이트웨이를제공할수있으며모든단말사용자에게최적화된콘텐츠전송을가능하게할수있는장점이있다. CROWD 는매해두배씩증가하는무선사용자의수용에대한문제와최상의서비스품질과고속의전송속도제공을위하여스몰셀의밀도를증가하고이기종들의무선전송기술을이용하여해결하고자하며이 CROWD 는대용량의트래픽을수용하고자원을효율적으로이용하는기술을연구한다. ( 그림 7) 은 CROWD의네트워크구성도이다 [10]. CROWD 셀은광역지역을커버하는매크로셀과스몰 2. CROWD(Connectivity management for energy Optimised Wireless Dense network) CROWD 는데이트트래픽이급격히발생하는핫스팟지역에서최적화된연결관리, 에너지절약, 백홀기술및 IEEE 802.11과 3GPP LTE 의 MAC(Media Access Control) 의수정을통한성능향상을목적으로한다. ( 그림 7) CROWD 네트워크구성도 8 전자통신동향분석제 28 권제 6 호 2013 년 12 월
셀로구성되며네트워크사업자가관리할수없는 Wi- Fi를포함한다. 또한높은밀집도를가진핫스팟지역의특성상재구성이가능한동적백홀의문제도다루고있으며액세스노드와코어노드 ( 게이트웨이 ) 사이에정적구성형태가아닌 2계층의기능분담과동적기능이기지국과백홀노드에할당된다. 이동단말이초기접속지점이아닌다른셀로이동할때발생하는삼각라우팅의문제인이동성프로토콜의특성상중앙집중적인제어방식이필요한문제와단말별로이동성을제공해야되는문제를해결하기위하여분산방식의이동성에이젼트를두어분산제어와연결관리를수행하는방법을연구하고있다. 3. MCN(Mobile Cloud Networking) MCN 은이동네트워크, 계산능력, 저장기능들을단일서비스로구성하여사용자에게일괄적으로제공할수있는기술을목적으로한다. 현재의클라우드컴퓨팅 은데이터센터에서주로이루어지고있으며이동망에적용하여상용화하기에는이동망의클라우드기술이부족한상황이다. 이동망은클라우드서비스를제공하기에는신뢰성이적으며네트워크인프라를공유할수있는기술이부족해가상이동사설망사업자 (MNVO: Mobile Virtual Network Operator) 와같은모델을적용하기가힘든문제가있다. 또한, 이동네트워크는전형적인회선서비스를제공하는 IMS 기반의서비스외에다른신서비스를제공하지못하고있으며인터넷포털서비스와연동하지못하는문제로단순데이터패킷의전달역할만을수행하여더이상의수익을창출하지못하는문제에직면하고있다. MCN 은일관되고단일한이동클라우드컴퓨팅서비스를제공하기위하여이동통신네트워크, 컴퓨팅기술과저장장치들을하나로묶어요구시번들개념으로제공할수있는기술에대한연구를수행하고있다. 효율적인이동클라우드컴퓨팅서비스를제공하기위하 ( 그림 8) 이동클라우드네트워크구조개념도 문정모외 / 5G 망을위한유무선융합네트워크기술 9
여이동네트워크구성노드의기능분산화와컴퓨팅기능의분산을통하여데이터전송에대한지연시간을줄이고이동백홀에대한비용을줄이는동시에저장장치의지능화를통하여필요시동적구성이가능한이동클라우드네트워크구조를제안하고있다. ( 그림 8) 은이동클라우드네트워크구조에대한개념도이다 [11]. MCN 은클라우드기반이동네트워크구조를설계하고이동가입자에게이동클라우드서비스를제공할수있는상용화가가능한사업모델을연구목적으로한다. 이동네트워크는 3GPP LTE/EPC를기반으로 BBU pool 기반 RAN(Radio Access Network) 가상화서비스 (RaaS: RAN as a Service), EPC 기반의가상화서비스 (EPCaaS: EPC as a Service) 및이동성에대한분산화까지를연구목표로정하고있다. IV. 5G 코어망기술요구사항현재 2020년에등장예정인 5G에대한서비스와시스템에대한요구사항에대한연구가시작되는단계에서 5G 코어망에대해다양한요구사항이나올수있지만 5G는셀룰러기반의새로운무선전송기술과다양한무선전송액세스를수용하여사용자에게 1Gbps 급의서비스를제공하는것을목표로하고있다. 이러한 5G의요구사항을고려한미래유무선융합네트워크에대한요구사항은다음과같이분석할수있다. 대용량트래픽과소형셀을수용하기위한광기반분산네트워크기술 이동성지원을위한터널링기반의중앙집중적인트래픽처리구조에서분산트래픽처리기술 무선접속기술과네트워크간의기술종속성을배제, 액세스기술별개별망구조에서다양한액세스를수용하는융합네트워크기술 개별망에독립적으로적용되고있는상이한접속제어 ( 인증 ), 트래픽제어, 이동성제어등의제어메 커니즘단일화기술 이종무선자원에대한단일화된관리및효율적인자원할당기술 망자원이용의유연성확보및개방화를통한 VNO 진입의용이성확보를위한네트워크동적가상화실현 단순파이프형태의네트워크전달망에서부가가치를생성하는콘텐츠네트워크기술 V. 결론초기의유무선융합기술은유선통신서비스와무선통신서비스들사이에시장을점유하기위해유무선액세스와관계없이같은종류의서비스를제공하는것을목적으로발전하였지만이중모드의단말에대한요구사항과통신인프라의부족등으로인하여많은시장을차지하지는못했다. 스마트폰의등장으로인하여이동단말은다양한인터페이스를지원하고있고데이터트래픽의급격한증가로인하여유무선융합기술에대한요구가증가하고있다. 4세대이후에등장하는 5세대네트워크는폭발적으로증가하는이동데이터트래픽을수용하고다양한미래서비스를수용하여야한다. 가용한통신주파수대역은이미포화상태에도달하는등단일한전송기술만을적용하여폭발적으로증가하는데이터트래픽을수용하는방식보다는다양한유무선전송기술을기반으로효과적으로다양한유무선자원을제어하고비용, 서비스종류혹은이동특성등상황에따라최적의전송기술을적용함으로써제한된유무선자원을효율적으로이용하는기술이필요하다. 본고에서는이러한데이터트래픽을다양한전송액세스들로수용하기위한기술에대해서살펴보았고다양한서비스를수용하기위한연구들에대해설명하였다. 미래네트워크기술은다양한액세 10 전자통신동향분석제 28 권제 6 호 2013 년 12 월
스를수용하고다양한서비스를제공할수있기위하여유무선융합의지능화된네트워크기술로발전되어야할것이다. 용어해설 스몰셀실내나음영지역등좁은범위의셀영역을가지며낮은무선전송파워를가지는셀, 광역셀의상대적인개념으로무선주파수재사용및이동코어망의부하경감등데이터트래픽을분산처리용을이용되며스몰셀기술은이동통신의핵심기술중의하나임. 3GPP Release 3GPP 개발자들에게구현을위한안정적인플랫폼을제공하기위한목적으로구분되며새로운기능을추가하는기준으로이용브로드밴드포럼광대역유선솔루션을제공을목적으로하는국제조직으로제조사, 서비스제공자와사용자의요구를만족하는융합패킷네트워크에관련된기술을주도, 광대역패킷네트워킹에대한상호운용성, 구조및관리기술에대한표준화를진행 약어정리 3GPP 3rd Generation Partnership Project AP Access Point BBF Broadband Forum BBU Base Band Unit BPCF Broadband Policy Control Function CaON Converged and Optical Networks CAPEX Capital Expenditures DSMIPv6 Dual Stack Mobile IPv6 EPC Evolved Packet Core EPCaaS EPC as a Service epdg evolved Packet Data Gateway EPS Evolved Packet System FMC Fixed Mobile Convergence FQDN Fully Qualified Domain Name GAN Generic Access Network GSM Global System for Mobile Communications H(e)NB Home (evolved) Node B IETF Internet Engineering Task Force IMS/SIP IP Multimedia Subsystem/ Session Initiation Protocol IPSec IP Security LTE M2M MAC MIP MME MNVO NG-POP OPEX PCRF PDG PGW PMIP PON RaaS RAN RAS RU-DU SAE UMA UMTS WAG 참고문헌 Long Term Evolution Machine To Machine Media Access Control Mobile IP Mobility Management Entity Mobile Virtual Network Operator Next Generation Point of Presence Operating Expenses Policy and Charging Rules Function Packet Data Gateway Packet Data Network Gateway Proxy Mobile IP Passive Optical Network RAN as a Service Radio Access Network Radio Access and Spectrum Radio Unit Digital Unit System Architecture Evolution Unlicensed Mobile Access Universal Mobile Telecommunication System WLAN Access Gateway3GPP [1] 3GPP, 3GPPRAN-on Release 12 onward Workshop, 2012. 6. [2] 정인억박상현, 유무선융합서비스발전과정책이슈, KISDI 이슈리포트, 2007. [3] 유재황외 2인, 유무선융합망의현황및전망, Telecommunication Review, 제18권 4호, 2008. 8, pp. 639-646. [4] http://www.tacs.eu/analyses/wireless%20networks/ UMA/uma.htm [5] 3GPP TS 23.234 v. 8.0.0, 3GPP system to Wireless Local Area Network (WLAN) interworking; System description, [6] 3GPP TS 23.402 v. 12.2.0, Architecture enhancements for non-3gpp accesses. [7] 3GPP TR 23.839v. 12.0.0, Study on support of Broadband Forum (BBF) access Interworking, [8] http://cordis.europa.eu/fp7/ict/future-networks/ 문정모외 / 5G 망을위한유무선융합네트워크기술 11
[9] D. Breuer et al., Challenges in Fixed / Mobile Converged broad band access networks, Future Netw. & Mobile Summit 2013. [10] http://www.ict-crowd.eu/ [11] M. Fitch, Supporting mobility in the RAN cloud, Wireless World Research Forum (WWRF) Meeting 29, Berlin, Germany, 23-25 Oct. 2012. 12 전자통신동향분석제 28 권제 6 호 2013 년 12 월