주간기술동향 2019. 10. 16. chapter 3-1 5G 네트워크제어플랫폼기술 * 최영일 한국전자통신연구원책임연구원 I. 결과물개요 개발목표시기 2019. 8. 기술성숙도 (TRL) 개발후 TRL 6 결과물형태 SW-Platform 검증방법자체검증 Keywords 5G 코어네트워크, AMF, SMF 외부기술요소 100% 개발기술권리성특허, SW, SW-IP, 설계문서 II. 기술의개념및내용 1. 기술의개념 5G 네트워크는코어망와액세스망으로구성되며, 액세스망은사용자로부터의무선접속 을제공하는반면코어망은 5G UE( 사용자 ) 의위치및사용자정보를관리, 인증하고 * 본내용은최영일책임연구원 ( 042-860-3763) 에게문의하시기바랍니다. ** 본내용은필자의주관적인의견이며 IITP 의공식적인입장이아님을밝힙니다. *** 정보통신기획평가원은현재개발진행및완료예정인 ICT R&D 성과결과물을과제종료이전에공개하는 ICT R&D 사업화를위한기술예고 를 2014 년부터실시하고있는바, 본칼럼에서는이를통해공개한결과물의기술이전, 사업화등기술활용도제고를위해매주 1~2 건의관련기술을소개함 28 www.iitp.kr
[ 그림 1] 기술개념도 사용자가데이터서비스를사용할수있도록세션연결을제공하며, 또한 ATSSS(Access Traffic Steering, Switchg, Splitting) 을위한접속관리, 세션관리기능을포함 본기술은사용자가 5G RAN(Radio Access Network) 또는 Non-3GPP AN(Access Network) 의액세스망을통한 5G 네트워크서비스를제공할수있는 5G 네트워크제어플랫폼으로, 서비스제공을제어하는제어평면과사용자의데이터전달을담당하는데이터평면으로구분되며, 제어평면은 AMF(Access and mobility Management Function), SMF(Session Management Function) 를비롯한다양한제어기능요소로구성됨 5G UE로부터의접속요청에대해, 접속망이다르더라도일관된시그널링절차를통해접속서비스를인증하고해당사용자의위치를등록 / 관리하며접속서비스를제공함 성공적으로접속된 5G UE로부터의세션요청에대해접속망이다르더라도일관된시그널링절차를통해세션서비스를검증하고해당사용자가데이터네트워크의데이터서비스를사용할수있도록세션서비스를제공함 2. 기술의상세내용및사업화제약사항 기술의상세내용 - AMF(Access and mobility Management Function) 기술 정보통신기획평가원 29
주간기술동향 2019. 10. 16. - SMF(Session Management Function) 기술 - 5G 네트워크기능에뮬레이터기술 기술이전범위 - AMF(Access and mobility Management Function) 기술 N1 NAS(Non Access Stratum) 시그널처리기술 N2AP 시그널처리기술 UEID(UE Identifier) 관리기술 다중접속및등록상태관리기술 다중세션신호라우팅기술 - SMF(Session Management Function) 기술 N1 NAS SM(Session Management) 시그널처리기술 세션관리기술 UPF 선택기술 IP주소할당관리기술 QoS 관리기술 UP PFCP(Packet Forwarding Control Protocol) 콘텍스트관리기술 ATSSS를위한다중 Leg 관리기술 Interim UPF 관리기술 - 5G 네트워크기능에뮬레이터기술 UDM(Unified Data Management) 에뮬레이션기술 AUSF(Authentication Server Function) NSSF(Network Slice Selection Function) NRF(Network function Repository Function) 5G BS 에뮬레이션기술 5G UE/OAM 에뮬레이션기술 사업화제약사항 - Policy Control Function(PCF) 는제공되지않으며사업화시에사업자의용도에맞추어적용이필요 30 www.iitp.kr
- 인증및보안에필요한암호화알고리즘은포함되지않으며사업화시에사업자의 용도에맞추어적용이필요 III. 국내외기술동향및경쟁력 1. 국내기술동향 삼성전자 - 5G 표준 Rel.15를적용한통신칩엑시노스모뎀 5100의무선송수신시험에성공 - 엑시노스모뎀 5100은하나의칩으로 5G뿐만아니라 GSM/CDMA, WCDMA/ TD-SCDMA/HSPA, LTE 등을모두지원하는 멀티모드 방식 - 6GHz 이하주파수대역에서 4G보다 1.7배빠른 2Gbps를지원하고, 초고주파대역에서는 5배빠른 6Gbps를지원 LG전자 - 2019년상반기스프린트에 5G 스마트폰을공급할계획 - LTE기반 V2X(Vehicle to Everything) 단말및자율주행안전기술개발에성공 - 5G기반 V2X 기술을적극개발중 2. 해외기술동향 미국 - 인텔은디바이스에서데이터센터에이르는네트워크전체까지진출하기위해노력하고있으며, 이동통신네트워크와와이파이, cmwave/mmwave 대역에서끊김없는통신을위한기술을개발중 - 퀄컴은다양한기기들간의직접통신 (Device to Device: D2D) 및고품질의네트워크서비스를제공하기위한스몰셀을통한네트워크구축에필요한기술을개발중 유럽 - 노키아는면허 / 비면허대역에서기존무선기술및새로운무선전송기술을포함하여, 정보통신기획평가원 31
주간기술동향 2019. 10. 16. 다중안테나 (Massive Multiple-Input Multiple-Output: MIMO) 기술, cmwave/ mmwave 기술, 진전된변복조기술, 다수 Radio Access Technology(RAT) 통합기술, 무선가상화기술, 고속이동성제공기술등전분야의기술을개발중 - 에릭슨은고속모바일데이터트래픽및 Machine to Machine, 동시전송기술인 Dual Connectivity 기술등을포함한전분야의기술을개발중 일본 - NEC는 Software Defined Networking(SDN)/Network Functions Virtualization (NFV) 를, 파나소닉은모바일데이터트래픽처리, 사물인터넷등의새로운애플리케이션의적용기술을개발중 중국 - 화웨이는 2009년이후 5G 이동통신네트워크기술개발에착수하여, RAN을경유한데이터들을효과적으로백본망으로유도하기위한자율백홀, Device-to-Device (D2D) 통신, 동적주파수재분배및무선액세스인프라공유등을적용한 5G 네트워크전분야의기술을개발중 - ZTE는네트워크용량만강화하는것이아니라사용자의경험 (user experience) 향상을위한안테나효율성, 셀사이트밀도향상및주파수활용대역확대등을포함한기술을개발중 3. 표준화동향 ITU - 2015년 ITU(International Telecommunication Union) 에서 5G요구사항이담긴 5G 비전권고와함께 5G를 IMT-2020으로승인하면서표준화가시작 - embb(enhanced Mobile BroadBand), MTC(Machine Type Communication), URLLC(Ultra-Reliable Low-Latency Communication) 의서로다른세가지시나리오를제시 - 2019년 7월까지각표준화기관으로부터 IMT-2020 후보기술을제안받아 2020년 2월까지제안된기술에대한평가및의견수렴을거쳐 2020년 10월에 IMT- 2020 32 www.iitp.kr
표준을완료할예정 3GPP - 다수의국제표준화단체중유일하게 5G기술을표준화하고있는단체 - Release 14(2014.9~2017.6) 에서 5G기술의타당성, 요구사항등을연구 - Release 15(2016.9~2018.6) 에서 5G기술표준화로 TS23.501, TS23.502, TS23. 503을작성 - Release 16(2017.3~2020.3) 에서 5G기술 phase2의표준화로 TS23.501, TS23. 502, TS23.503을업데이트하고기타새로운기능을위한표준안을작성중 Vertical and LAN Services, Vehicle to Everything(V2X), Cellular IoT(CIoT), Network Automation(eNA), Ultra-Reliable Low-Latency Communication (URLLC), Service Based Architecture(SBA), Network Slicing 등이최근주목받고활발히연구중인 study item임 - 한국전자통신연구원은유 / 무선액세스에비종속적인 Unified Access Control을제공하기위한기술, 다중액세스를이용한 ATSSS를위한기술, 네트워크슬라이싱기술, 네트워크자동화, 버티컬랜등의기술과관련된표준화활동을진행중 4. 기술의경쟁력 경쟁기술 LTE 노키아에릭슨화웨이 본기술의우수성및차별성 LTE 에비해빠른데이터속도및유연한네트워크구성이가능 - 4G와 5G의기술적인차이에서기인됨 노키아기술에비해본기술은저렴하고, 소스레벨로신규서비스추가가용이함 - 노키아기술은높은가격대를형성, 신규서비스요구시에대응이늦은문제점이있음 - 본기술은적은금액으로신뢰도와안정성을추구할수있으며, 신규서비스도입에용이한소스레벨로제공되므로빠른대응이가능함 에릭슨기술에비해본기술은저렴하고, 소스레벨로신규서비스추가가용이함 - 에릭슨기술은높은기술신뢰도와안정성을제공하지만가장높은가격대를형성하고있으며, 신규서비스추가시에도높은가격의지불이필요함 - 본기술은적은금액으로신뢰도와안정성을추구할수있으며, 신규서비스도입에용이한소스레벨로제공함 망운용안정성및보안위협이있으나본기술은안전함 - 최근화웨이장비의안정성과보안이슈가국내외적으로제기되고있음 - 본기술은소스레벨로제공되어안정성과보안문제를담보할수있음 정보통신기획평가원 33
주간기술동향 2019. 10. 16. IV. 국내외시장동향및전망 1. 국내시장동향및전망 5G 국내시장동향 - 5G 기술은 3GPP에서표준화하고있어, 국내시장동향을별도로조사하기어려움 - 3GPP 표준화에국내업체로는삼성전자와 LG전자가적극적으로참여하고있음 5G 국내시장전망 - 4G(LTE) 에총 20.6조를투자한바있으며 5G에는 5년간 7.5조를투자할계획으로알려짐 (2018년국회국정감사, 이데일리사 ) - 5G 코어망은전체 5G 투자액의 1% 인 750억이상으로추산가능하며, 5G에서앞으로개발될새로운기술의적용을위해지속적인유지보수및성능개선수요가있을것으로예측됨 2. 해외시장동향및전망 5G 해외시장동향 - 고속데이터에대한요구뿐만아니라모바일데이터서비스에대한수요, 통신망의소프트화에대한요구, M2M 통신의증가등으로 5G 기술이개발되고시장이형성되고있음 - 미국의인텔과퀄컴, 유럽의노키아와에릭슨, 일본의 NEC, 미쓰비시, 파나소닉, 중국의화웨이와 ZTE, 한국의삼성전자와 LG전자가주요제조사임 5G 해외시장전망 - 5G 인프라시장은 2020년에 20.86억달러 ( 약 2조 4,500억달러 ) 에이를것으로예상되며, 이후연평균 50.9% 성장하여 2026년에는 330.72억달러 ( 약 38조 7,000 억 ) 에이를것으로전망되고있음 (MarketsandMarkets사) - 5G 코어망의시장규모는전체시장의 3% 이상일것으로추산되며, 그중 5G 네트워크제어플랫폼은다시 5G 코어망시장의 30% 정도로추산됨 34 www.iitp.kr
3. 제품화및활용가능분야 활용분야 ( 제품 / 서비스 ) 5G 네트워크제어플랫폼 5G 네트워크 AMF 5G 네트워크 SMF 5G 네트워크서비스개발플랫폼 제품및활용분야세부내용 5G 의제어평면을위한플랫폼 - 제어평면, 데이터평면이분리된 5G 코어네트워크의제어평면플랫폼으로활용 5G 의접속관리기능요소 - 5G 코어네트워크의접속및이동성관리기능요소로활용 - Non-3GPP 접속, 다중접속망및통합인증프레임워크지원 5G 의세션관리기능요소 - 5G 코어네트워크의세션관리기능요소로활용 - 다중 DN, 다중세션, 인터게이트웨이핸드오버, ATSSS 등지원 5G 네트워크에서부가서비스를개발하기위한플랫폼 - 5G 의 phase2 표준화에서연구중인새로운서비스를개발하고적용할플랫폼으로활용 - Vertical and LAN Services, Vehicle to Everything(V2X), Cellular IoT(CIoT), Network Automation(eNA), Ultra Reliable Low Latency Communication(URLLC) 등의개발에활용가능 V. 기대효과 1. 기술도입으로인한경제적효과 본기술과직 간접으로연관된세계시장은 2020년기준약 2조원으로추정되며, 2026 년까지매년 50% 씩성장할것으로전망 전체 5G 시장에서 5G 네트워크제어플랫폼이적용될수있는세계시장규모는 2020 년기준 660억원으로추정되며, 2026년에는 1조원으로성장전망 본기술을적용한 5G 네트워크제어플랫폼제품의시장점유율을 10% 로계산하면, 2020년기준 20억원, 2026년기준 320억원으로전망 2. 기술사업화로인한파급효과 국내 5G 코어망관련산업경쟁력강화및생태계복원 국내 5G에서의부가서비스관련중소 중견기업의기술발전및해외시장진출기여 5G 네트워크제어플랫폼기술을활용한 5G 서비스생태계구축및미래성장동력공급 정보통신기획평가원 35