Micro DC Concept, Technology and Services

Micro DC Concept, Technology and Services 통신인터넷연구소스마트네트워크연구부네트워크컴퓨팅융합연구실윤승현 (shpyoon@etri.re.kr) 2014.6.

목차 1. IoT를위한플랫폼 2. Cloud Management Platform(Cloud OS) 3. 분산클라우드 4. 스마트네트워크 1 KRnet 2014

IoT 기술및활용분야 교통, 물류 농수축산 환경, 안전 자동차, 에너지 의료, 복지 DC 센싱기술 ( 전통센서, 원격감지, 레이더, 위치, 영상센서, ) 유무선통신및네트워크인프라 ( 블루투스, 와이파이, RFID, LTE, 이더넷, 광대역, ) 서비스인터페이스 ( 정보수집, 가공 / 처리, 저장, 판단, 인지, ) source : 넷템 - 사물인터넷 (netsquare.kisa.or.kr, 2013.11.), IDG IT Tech Report (2013.11.) 2 KRnet 2014

IoT 아키텍처 Enterprise Applications Cloud Services Things Firmware Updates ERP Analytics IoT Middleware Gateway/Aggregation On-Device Functions Business Systems Industrial Control Systems Maintenance Management Tools Websites Device Management Security Telco Machine-to-Machine Platform Cellular Connection & Subscription Management On-Device Agents On-Device Functions On-Device Agents On-Device Functions On-Device Agents Custom Applications Data Transfer Protocol Conversion External Devices and Applications(Mobile, PC,...) Things On-devices functions On-device agents: protocol 처리등 Gateways/aggregation Cloud Services Telco M2M platforms IoT Middleware: Things 의다양한접속처리 Enterprise Applications Business Systems External Client Devices & Applications Smartphone apps Browsers, PC,... Gartner(2014/4) The Components of An IoT Architecure 3 KRnet 2014

Hype Cycle for IoT, Cloud, Network expectations Network Functions Virtualization Big Data Internet of Things Cloud Management Platform Software-Defined Networks Platform as a Service(PaaS) LTE-A 802.11ac IaaS+ OpenFlow Cloud Service Brokerage Open-Source Cloud Management Platform dbpaas Application Performance Monitoring Mobile QoS for LTE 802.3at(PoE) SDN Application M2M Communication Services Mobile Health Monitoring Software-Defined Anything 802.11ad Network Configuration and Change Management Tools Virtual Switch Public Cloud Storage Cloud Computing LTE SaaS Hosted Virtual Desktops IaaS 802.11n Innovation Trigger Plateau will be reached in: Peak of Inflated Expectations Trough of Disillusionment Slope of Enlightenment Plateau of Productivity 4 KRnet 2014 time Less than 2 years 2 to 5 years 5 to 10 years More than 10 years source : Gartner (July, 2013)

ICT 플랫폼 : 컴퓨팅 + 유무선네트워크 플랫폼 이상적인플랫폼 Dedicate Network (Broadband, QoS, 보안, ) Big Server 현재플랫폼 (Shared) Internet 데이터센터 ( 클라우드센터 ) IoT 를위한플랫폼 5 KRnet 2014

플랫폼진화 1 차플랫폼 2 차플랫폼 3 차플랫폼 PC LAN/ Internet Social BigData Mobile Cloud Terminal Mainframe 클라이언트 서버 모든장치와응용 Trillions of Things 지식산업솔루션 수백만명사용자들 수천개응용들 수억명사용자들 수만개응용들 수십억명사용자들 수백만개응용, 서비스, 정보, 콘텐츠, 경험 Reference : IDC, 2012 6 KRnet 2014

네트워크및서버벤더 네트워크및서버벤더의라인업 IBM : 네트워크 + 서버 HP : 서버 + 네트워크 (3com 인수,2010) 시스코 : 네트워크 + 서버 (2009년서버시장진출 ) 델 : 서버 + 네트워크 ( 포스10 인수, 2011) 오라클 : 서버 (SUN 인수 ) + 네트워크 ( 에크미패킷 /2013, 엑시고 /2012) * 서버 = 하드웨어 + 클라우드컴퓨팅솔루션 국내현황 네트워크벤더 : 중소규모 서버벤더 :? 클라우드컴퓨팅솔루션 : 소규모 라인업 :??? 7 KRnet 2014

Virtual and Physical Layers Cloud Management Platform Cloud Management Platform(Cloud OS) Stack Access Management Tier Self-service request interface Programmable interface Subscriber Management Identity and Access Management Service Management Tier Vendor/contract/license management Service catalog Service model Service Configuration management including service provisioning Service-level management Service availability and performance management Service demand and capacity management Service financial management, including metering, showback, billing Service Optimization Tier Service governor (policy management and optimization engine) Orchestration Abstraction layer to external service providers and to resource management tier (internal/external) Federation Resource Management Tier Resource governor/configuration management - Allocation - Pooling - APIs Resource state management Resource performance monitoring/usage metering Resource security Resource Tier(Infrastructure, Platform or Software Component management and APIs Resource pools (internal/external) Virtual resource (internal/external) Physical resources (internal/external) External Management Adapters Incident, release, chage, etc, management processes Analytical tools ) Access Management 서비스기반인터페이스 (Portal, API) 관리 가입자관리 Service Management 서비스별다른형태관리 ( 가격, 연계정책, 사용자선택, 가용성, 성능등 ) Service Optimization 클라우드서비스에대한 runtime 정책및최적화 Resource Management SLA 와정책에기반하여자원을 interface 및 orchestrate( 자원 agent 와 controller) Resource 8 공유공동자원 Source : Gartner (April 2014) KRnet 2014

CMP Market Segments 구분특징기업 / 상품 Traditional large ITOM Software infrastructure stack Emerging vendor solutions Open-source software Integrated infrastructure systems 인프라에대한모니터링, 자동화, 구성 / 프로비저닝 IT 서비스데스크관리 가상특정인프라 ( 특히하이퍼바이저등 ) 에대한관리 기술력을가진소규모기업의 CPM 오픈소스기반 CPM 인프라하드웨어를제공하는기업의 CMP BMC Cloud Lifecle Management CA AppLogic CA Cloud Manager HP Cloud Service Automation IBM Cloud Orchestration Microsoft system Center 2012 R2 Red Hat CloudForms VMware vcloud Automation Center Adaptive Computing Moab Cloud Suite CSC-ServiceMesh Agility Plaform CliQr CloudCenter, CloudBolt C2 Convirture ConVirt, Egenera Cloud Suite Embotics vcommander, Gravitant cloudmatrix, RightScale Clould Management, Zimory Cloud Suite Citrix CloudPlatform and Citrix CloudPortal Business Manager Eucalyptus OpenNebula OpenStack Scalr Cisco UCS Director v.4.1 and Cisco IAC 4.0 Dell Active System Manager v.7.5 and Dell Cloud Manager v.9.4 IBM SmartCloud Entry v.3.2 VCE 9 KRnet 2014

CMP Vendor Comparison Attribute Cisco Dell HP IBM VCE CMP source Cisco Dell HP IBM CMP source is VMware vcac; VCE Vision management software integrates to vcenter and vcops, but not yet vcac Physical hardware supported in CMP Ships with OpenStack distribution Hypervisor support Pricing strategy Yes Yes Yes, for CloudSystem Enterprise No, but offers API integration VMware, Hyper-V and OpenStack (for KVM and XenServer) By physical server (and by virtual server for integrations to public cloud) $2,500/server No Yes, Grizzly Yes, Havana No VMware, Hyper-V By physical device for ASM; by VM subscription for DCM $1,100/server VMware, Hyper-V, Integrity VM and OpenStack (for KVM and VMware) By physical server or by OSI sold in 10 packs $1,290/server $99/VM 10 KRnet 2014 No VMware, VMcontrol and OpenStack (for KVM, Hyper-V and PowerVM via PowerVC) By physical server for System x; by core for Power Systems $1,400/server Yes, through VCE Vision integration with vcenter VMware VCE Vision is priced at round 2% of the price of Vblock; VMware vcac CMP is priced by physical server

클라우드및산업동향 1 세대 : 단일 / 개별클라우드데이터센터기반의클라우드제공자중심의서비스 기본적인 IaaS 서비스위주, 서비스 QoS 보장난해 2 세대 : 분산 / 이종클라우드데이터센터환경의사용자중심의클라우드서비스 클라우드의지속적인구축과신생클라우드서비스의급증, 고품질서비스지향 3 세대 : 분산 / 이종클라우드와네트워크기능 (NFV) 이융합된통합자원서비스 서비스에요구되는컴퓨팅 + 스토리지 + 네트워크통합자원서비스가능 2018~ 2010 Quantum 2016 11 KRnet 2014

SDN 과데이터센터네트워킹 IP routing, Optical Network, Datacenter solutions Optical 계층까지네트워크프로그램이가능한 SDN 기반의새로운네트워크인프라개발중 데이터센터접속을위한 MPLS 기반 flat 네트워크인프라 ( 개선된 Scalability, 저지연, 성능지정 ) 구조개발중 트랜스포트, 스위칭, 네트워크응용이통합된새로운광트랜스포트개발 Datacenter: 21 st Century Central Office for CSPs 큰 CO 또는 POP 에데이터센터배치 SDN 은 Intra-datacenter, Inter-datacenter 에이미적용 (Google, NEC 등 ) VM Awareness 되는새로운 SDN Converged Optical Platform 응용들의통신요구, 네트워크상태및특성인지 IDC 2013/6 SDN & Datacenter Interconnect: The New Battleground Between Optical Switching & Routing Vendors? 12 KRnet 2014

데이터센터에대한 IoT 의영향 데이터센터는 IoT 의대규모데이터실시간처리로작업량증가, 새로운보안, 용량및분석직면 IoT 의막대한데이터와접속은 Distributed Datacenter Management 가속화 비용절약및보안에유리한집중형 DC, 응용은 IoT 에부적합 Distributed Mini Datacenters 에서선처리과정필요 Federated Security/Data/Management 필요 데이터의폭발적증가는 IoT-Aware Infrastructure & Capacity Management Platforms 요구 Gartner 2014/2 The Impact of the Internet of Things on Data Centers 13 KRnet 2014

Cisco Fog Computing IoT and Fog Computing Edge location, location awareness, and low latency. Wide-spread geographical distribution Large-scale sensor networks to monitor the environment, Very large number of nodes Support for mobility Real-time interactions Predominance of wireless access Heterogeneity. Interoperability and federation. Support for on-line analytic and interplay with the Cloud. Source : Fog Computing and Its Role in the Internet of Things, Cisco, ACM SIGCOMM 2012, Securing the Internet Everything : An Architectural View, Cisco, 2013.3 14 KRnet 2014

Distributed Cloud Node Alcatel-lucent : 분산클라우드 (for NFV) Real time Network awareness Life cycle management Distribution inside the node VM placement Maximum total availability resource vs avoid resource bottleneck End to End resource management dynamic, workload, optimization of placement in idle time Sensitivity for latency Reliability and availability Source : http://ecosystem.cloud-band.com DISTRIBUTION MATTERS:WHY A DISTRIBUTED CLOUD ARCHITECHTURE IS NECESSARY FOR NFV?, Alcatel-Lucent, 2013 SDN World Congress 15 KRnet 2014

네트워크및클라우드문제점 Classical Network Appliance Approach Fragmented non-commodity hardware. Physical install per appliance per site. Hardware development large barrier to entry for new vendors, constraining innovation & competition. Independent Software Vendors Message Router CDN Session Broader Controller WAN Acceleration Orchestrated, automatic & remote install 트래픽증가및속성변화 DPI SGSN/ GGSN Firewall PE Router Carrier Grade NAT BRAS Tester/QoE Monitor Radio Access Network Nodes Network Functions Virtualisation Introductory White Paper, October 22-24, 2012 at the SDN and OpenFlow World Congress, Darmstadt-Germany. Standard High Volume Ethernet Switches Standard High Volume Servers Network Virtualization Application 새로운서비스에신속대응불가 Standard High Volume Storage 통신사업자수익성악화, 사업자간갈등클라우드유지보수비용지속적증가 16 KRnet 2014

스마트네트워크개념 컴퓨팅및네트워킹자원이밀결합되고통합적으로제어되며개방되고공유되어, 혁신적응용과서비스에최적화환경을제공하는유연한 ICT 유무선인프라플랫폼 Open Innovation Networking Platform AS-IS (Legacy Networking) TO-BE (Smart Networking ) 개방화 ICT 자원가상화 클라우드서비스브로커 SDN Core Network Edge Network ICT 자원공유프로그래머빌리티 Micro- 스마트노드 DC Micro- 스마트노드 DC Access Network 소프트웨어중심 IDC/ Middlebox Mobile Residential Enterprise Mobile Residential Enterprise IDC/ Middlebox Mobile Residential Enterprise Mobile Residential Enterprise Requirements Enabling Technologies 트래픽폭증및서비스품질저하해결 ICT 자원융합형 Micro DC 저비용및고효율인프라 ICT 자원의개방과가상화 공유화 새로운운용및정책요구에대한신속대응 소프트웨어기반개방형제어 새로운서비스신속창출 개방형 API 기반의프로그램화 17 KRnet 2014

분산마이크로데이터센터 Proximity 와 ICT 기능가상화를통한고품질서비스신속제공 SDN 및 CSB 를연동하여네트워크및관리에서저비용실현 CSB: Cloud Service Broker SDN: Software Defined Networking UHDTV: Ultra High Definition Television Tele Presence CSB CSB SDN High Quality VDI Enterprise Micro DC Smart Transport Micro DC Home Micro DC Smart Network Legacy IDC UHDTV Legacy Mobile Micro Router Broadband DC Smart Cloud Mobile Service 18 KRnet 2014

기술범위및목표 실증대상망 : Transport SDN 기반 Inter Micro-DC 실증서비스 : UHDTV, 고품질 CDN 서비스 실증기술 : CSB, Micro DC( 분산 Cloud OS), IRIS Client Controller, SDN Switch, IRIS Provider Controller, OCES SDN Agent 실증의미 : 콘텐츠중복전송감소로트래픽폭증문제해결, 네트워크기반고품질의 UHDTV 방송 Cloud Resource Control ASP-1 ASP-2 ASP-n Cloud Resource Control Cloud OS SDN Network Control Micro DC CSB (Cloud Service Broker) 운용자 Micro DC SDN Network Control Cloud OS IRIS Client Controller IRIS Client Controller Server Micro DC Network (SDN-based) Public Network Control IRIS Provider Controller 개방형자동화연계제어 Micro DC Network (SDN-based) Server Storage 에지라우터 에지라우터 Storage 유선 Access Network 무선 Access Network Ethernet MPLS OTN OCES Public Transport Network L0 ROADM, L1 OTN, L2 MPLS-TP Ethernet MPLS OTN OCES 19 KRnet 2014 무선 Access Network 유선 Access Network

서비스전개예시 High-quality Telepresence Smart Grid SDN Control High-quality Telepresence Cloud Service Broker IDC Smart Work High Quality CDN & Smart TV CCTV DVR Enterprise Home Mobile Micro DC Smart Internet N Screen High-quality CDN & Smart TV N Screen Community Safety CCTV DVR Internet(TCP/IP) Smart TV 20 KRnet 2014

스마트네트워크서비스분류 중앙집중형데이터센터 + 인터넷서비스 스마트네트워크서비스 기존인프라문제점 네트워크한계로인해품질 / 신뢰성문제발생 품질 / 지리적인위치고려부족 ICT 자원부하분산기능부족 중복콘텐츠전달 / 비효율성심화 네트워크의클라우드화대응불가 스마트네트워크서비스 지리적최단거리에서서비스제공, 지역적분산기능 Localization 서비스 분산서비스 콘텐츠전달및컴퓨팅서비스 가상네트워킹서비스 서비스 클라우드컴퓨팅서비스 분산서비스지원 없음 ( 센터내서버스케일아웃만가능 ) 지리적위치조건고려 부족 ( 국가또는 ISP 단위에서만가능 ) QoS/QoE 없음 ( 센터 - 사용자간네트워크문제 ) 네트워크효율성고려 IT 개방성제공 네트워크개방성제공 낮음제공없음 서비스신뢰성수준 낮음 ( 센터 - 사용자간네트워크문제 ) Localization 서비스 - 제공제공중간제공없음높음 분산서비스제공제공제공중간제공중간높음 콘텐츠전달및컴퓨팅서비스제공제공제공 가상네트워킹서비스제공제공제공 높음 ( 중복전송제거 ) 높음 ( 자원공유 ) 제공제공높음 21 KRnet 2014 - 새로운네트워크기능도입및변경이용이함

서비스예시 서비스 localization 서비스 ( 지리적위치고려 ) 분산서비스 ( 부하분산고려 ) 콘텐츠전달및컴퓨팅서비스 ( 전달효율고려 ) 가상네트워킹서비스 ( 동적가상네트워크고려 ) 서비스예시 지역의특정그룹용대용량컴퓨팅및콘텐츠분배서비스 병원 - 원격진료, u-health 학원 / 교회등지역의특정그룹용소설네트워크서비스 스마트사이니지, 지역광고서비스, 지역방송국서비스 스마트홈클라우드서비스 가상사설클라우드서비스 VDI/Zero client 고품질클라우드게임 CCTV 가상인프라및가상관리센터서비스 IoT/M2M Gateway 모바일 CDN 서비스 : UHD TV, VoD, Live Stream 빅데이터 /IoT Pre/Post Processing, 저장서비스 멀티단말 (N-screen) 서비스 영상회의 (high quality), 영상전화서비스 개인방송국서비스 고품질 VPN 및클라우드연결네트워킹서비스 가상라우터서비스 가상방화벽서비스 가상로드밸런서서비스 Mobile IP 백본서비스 22 KRnet 2014

Localization 서비스예 기존인터넷및데이터센터이용시문제점 지역에국한된서비스도서울의데이터센터또는대형포털에사이트구축 광대역, 컴퓨팅, 신뢰성연결이필요한 u-health 서비스등어려움 지역 Micro DC 에서비스를탑재하고밀결합된네트워크자원제공 지역비즈니스 ( 방송, 학교 / 학원, 지역광고등 ) 서비스용이 광대역, 실시간 (RTT 감소 ) 연결및서비스제공가능 지역광고업체 집 병원관리 / 원격진료 /U-health 아파트 광대역, 실시간성 Micro DC 지역광고회사지역지역광고회사광고회사 병원 Access network 지역지역콘텐츠콘텐츠 / 대용량서비스서비스컴퓨팅사업자사업자 / U-health 지역방송 학교 / 학원 광고판 지역방송국 / 지역지역방송국 / 방송서비스방송서비스방송국 / 방송서비스 Cloud group 방송 ( 교내방송 / 사내방송 ) 23 KRnet 2014

분산서비스 - Software Defined IoT 인프라서비스 사물, 사람, 정보등이유연하게가상인프라를구성하고그들간에소통과상호작용을지원할수있는 IoT 가상인프라응용 Central DC 전처리를통한저장자원, 네트워크자원절감 빅데이터 데이터전송 ( 축약 ) 선별저장 통합분석 Micro DC 지역주변정보데이터 분산처리를통한분석성능및자원효율성향상 Micro DC 데이터의인접처리를통한실시간성, 분석속도향상 저장 전처리 수집 분석 후처리 제공 정보참조, 분산컴퓨팅을위한 DC 간연동 후처리를통한사용자맞춤형정보제공 센서 외부정보 지역관공서 개인 기업 지역관공서 24 KRnet 2014

분산서비스예 VDI 서비스문제점 위치에따른 QoS(RTT) 문제 상용서비스한계 전용인프라구축 ( 비용 ) 자원집중화 ( 특히, 트래픽집중 ) 문제 분산 VDI 서비스 사용자근접위치의 Micro DC 를통해서서비스를제공하여 RTT 감소, 품질향상 분산된 Micro DC 를통해서트래픽집중화해소 Cloud Game Center 2Sera 는대전이군!! IDC 5 VM 생성결과통보 3 VM 생성요청 Micro DC Smart Network 1 인증 강릉 IDC 센터와지리적으로가까운위치에있는클라우드게임서비스이용자 IDC 를이용 대구 미디어처리서버 4VM 생성 VM 7 접속및게임실행 대전 6 IP 전송 Hypervisor NIC GPU SN: Smart Node VM: Virtual Machine NIC: Network Interface Card GPU: Graphics Processing Unit IDC 센터와지리적으로가깝지않은위치에있는클라우드게임서비스이용자 Micro DC 를이용 고품질 3D 클라우드게임 on Thin-Client 25 KRnet 2014 Sera

콘텐츠전달및컴퓨팅서비스예 분산마이크로데이터센터기반 CDN 인프라서비스 콘텐츠중복전달제거를통한네트워크효율향상 ( 네트워크요구량 50% 이상절감, 홉카운트 70% 단축 ) 다중 CDN 사업자가능, CDN 사업자별로전용인프라구축및서로다른 CDN 기술 기능의자동배치 ( 자동스케일아웃 ) 를통해고품질서비스 + 자원이용율향상기대 현재 분산 Micro DC VoD/ OTT On-net CDN Live Streaming IPTV 개인방송 지역 / 단체 CUG 클라우드센터내의서버들로서비스사업자구분 네트워크는서비스사업자공유가능하지만차별화불가 네트워크는서비스전달을위한연결서비스제공 서비스사업자별서버 - 스토리지 - 네트워크로통합구성된독자적인 CDN 제공 서비스제공자요구에따른차별화서비스인프라제공가능 서버와네트워크가결합된 Edge Cloud Center 개념 26 KRnet 2014

정리 IoT 를위해서분산 Micro DC 활성화예상 분산환경에적합한데이터, 관리, 보안기술필요 분산 Micro DC 를위한새로운네트워크기술 (ex. SDN) 결합 IoT 서비스활성화에따라스마트네트워크활용기대 27 KRnet 2014

28 KRnet 2014