엣지에서의 네트워크 슬라이싱

네트워크 슬라이싱은 새로운 것이 아닙니다. 소프트웨어 정의 네트워킹(SDN)을 사용하여 공유 인프라 위에 여러 개의 고유한 논리적 및 가상화된 네트워크를 만드는 방법입니다. 이전 블로그에서 언급했듯이 5G 기술은 네트워크 슬라이스를 빠르게 생성하는 데 도움이 되는 SDN과 Network Functions Virtualization(NFV)의 사용을 가속화했습니다. 따라서 동일한 가상화 원칙을 무선 접속 네트워크(RAN)에 적용하면 네트워크 운영자는 슬라이스를 통해 트래픽을 물리적으로 분리할 수 있습니다.

네트워크 슬라이스는 특정 애플리케이션, 서비스, 사용자 집합 또는 네트워크를 지원할 수 있으며 액세스, 코어 및 전송을 포함한 여러 네트워크 도메인에 걸쳐 있을 수 있습니다. 또한 여러 운영자에 걸쳐 배포할 수도 있습니다. 즉, 각 논리적 네트워크는 정의된 비즈니스 목적에 맞게 설계되고 필요한 모든 네트워크 리소스로 구성되며 엔드투엔드로 연결됩니다.

5G의 가장 중요한 기능 중 하나인 네트워크 슬라이스는 동적으로 생성 및 프로그래밍하여 최종 고객에게 개별 모바일 네트워크 및 가입자 관리를 제공할 수 있으며, 변화하는 요구 사항을 충족하기 위해 지속적으로 업데이트할 수 있습니다. 초고대역폭부터 초저지연에 이르기까지 5G 및 네트워크 슬라이싱에 대해 식별된 사용 사례는 다양한 전송 요구 사항에 걸쳐 있으며 세 가지 주요 범주로 나뉩니다. 3GPP(3세대 파트너십 프로젝트) 릴리스 15에서는 이 세 가지 슬라이스/서비스 유형(SST)에 대한 세부 정보를 제공했습니다.

• SST 1 - 익스트림(또는 향상된) 모바일 광대역(eMBB): 대역폭을 많이 소비하고 모바일 네트워크에서 가장 많은 트래픽을 생성하는 비디오 중심 애플리케이션을 위한 것입니다.
• SST 2 - 매우 안정적인 저지연 통신(urLLC): 이를 통해 원격 수술이나 차량 간 통신(v2x) 등이 가능해지며, 모바일 네트워크 사업자(MNO)는 모바일 엣지 컴퓨팅 용량을 갖춰야 합니다.
• SST 3 - 대규모 기계형 통신(mMTC): 일반적으로 사물인터넷(IoT)으로 알려져 있지만, 수십억 개의 디바이스가 네트워크에 연결되어 훨씬 더 큰 규모의 서비스를 제공하는 네트워크 슬라이스입니다. 이러한 디바이스는 eMBB 애플리케이션보다 훨씬 적은 트래픽을 발생시키지만, 그 수는 훨씬 더 많을 것입니다.

서비스 동시성은 네트워크 슬라이싱을 통해 가능합니다. 각 서비스에는 내재적 효과, 즉 한 슬라이스의 변화가 인접한 슬라이스에 영향을 미치지 않는 미시적 효과와 수요에 따라 물리적 자원이 다른 슬라이스로 이동하는 거시적 효과가 있습니다. NFV는 확장성, 유연성, 격리 기능을 제공합니다.

수직적 고객이 다른 고객과 네트워크 기능이나 리소스를 공유하지 않는 네트워크 수준 격리는 경우에 따라 근본적인 요구 사항으로 간주되지 않으며 네트워크 슬라이싱으로 해결되지 않는다는 점을 이해하는 것이 중요합니다. 따라서 네트워크 슬라이싱은 전국 네트워크에서 소수의 슬라이스만 필요하고 유사한 요구 사항을 가진 기업들이 이를 공유한다고 가정합니다.

네트워크 격리가 없는 네트워크 슬라이싱은 커넥티드 카처럼 전국적인 네트워크 범위가 필요한 특정 사용 사례에서는 허용될 수 있지만, 많은 기업은 경쟁사는 물론 다른 기업과 하드웨어 또는 소프트웨어 인프라를 공유하기를 원하지 않습니다. 따라서 프라이빗 LTE와 프라이빗 5G가 등장했습니다.

네트워크 슬라이싱은 서로 다른 애플리케이션에 적합하므로 프라이빗 LTE/5G와 혼동해서는 안 됩니다. 제조 공장, 공항 및 항만, 유틸리티 생산, 유통 센터 등에서 볼 수 있는 사설 네트워크에는 전용 코어 네트워크가 필요하며 이를 사용합니다. 이 전용 코어 네트워크는 기업에 완전한 네트워크 격리를 제공하여 다른 고객과 공유하지 않아 더 큰 제어, 신뢰성, 결정론적 품질을 제공합니다.

네트워크 슬라이싱은 전국적인 플릿 관리와 같은 애플리케이션에 매우 적합하며 디바이스가 어디에 있든 안정적이고 통제된 서비스를 제공합니다. 네트워크 슬라이싱의 일부 동인은 그림 2에 나와 있습니다.

5G는 가상화가 약속하는 유연성을 완벽하게 실현하기 위해 가상 네트워크 기능(VNF), 특히 네트워크 슬라이싱을 촉진했습니다. 그러나 네트워크 기능을 위한 기본 소프트웨어 애플리케이션은 모든 인프라를 지원하고 서비스 생성, 투명한 소프트웨어 업그레이드, 동적 확장성, 복구와 같은 배포 및 수명 주기 이벤트를 완전히 자동화할 수 있도록 설계되어야 합니다.

네트워크 슬라이스는 언제 어떻게 생성해야 하나요? 네트워크 운영자는 이러한 질문과 다음을 포함한 기타 관련 질문에 답해야 합니다.

• 슬라이스는 어떻게 생성하나요? (서비스별, 업종별, 앱별, QoS별)
• 슬라이스는 어디에서 생성하나요? (셀, RDC, 로컬 DC, 코어)
• 슬라이스에는 얼마나 많은 물리적 리소스가 필요하나요? (슬라이스의 위치/크기)
• 지연 시간 목표는 무엇인가요?
• 확장은 어떻게 허용할 예정인가요? (물리적 자원을 가상 슬라이스로 할당합니다.)

네트워크 슬라이스의 수명 주기 단계에는 준비, 위임, 운영 및 해제가 포함됩니다.

• 준비: 네트워크 슬라이스 요구 사항을 평가합니다. 슬라이스 토폴로지를 설계/선택합니다. 네트워크 슬라이스 템플릿을 만들고 온보딩하세요.
• 위임: 슬라이스 요구 사항을 관리하는 네트워크 슬라이스 인스턴스(NSI) 및 네트워크 슬라이스 서브넷 인스턴스(NSSI)를 생성합니다.
• 운영: 이 단계에는 NSI/NSSI 활성화, 필요한 수정 및 비활성화가 포함됩니다.
• 해제: 가능한 경우 인스턴스를 종료합니다.

슬라이스 요청은 네트워크 제어 계층, 논리적 네트워크 계층, 에지 연결 계층 등 통신 클라우드 스택의 각 계층에서 분해됩니다. 아래 그래픽은 각 단계에서 특정 정책과 기준을 평가하면서 네트워크를 분할하는 방법을 결정하는 데 필요한 계산을 보여줍니다.

5G 네트워크 슬라이싱은 주문 기반 프로세스이며, 다음과 같은 제품은 IBM® Cloud Pak for Network Automation와 같은 제품은 네트워크 운영자가 네트워크 슬라이싱의 복잡한 작업을 수행하고 슬라이스를 관리하는 데 사용할 수 있는 단일 그래픽 인터페이스를 제공합니다. 의도 기반 오케스트레이션, 극도의 자동화 및 최적화 기능을 제공합니다. 이러한 도구를 통해 운영자는 슬라이스 및 SLA 지표의 상태를 모니터링하고 알람이나 수정 사항을 신속하게 처리할 수 있습니다.

5G는 모든 산업 분야에서 새로운 비즈니스 모델 혁신을 가능하게 합니다. 네트워크 슬라이싱을 통해 네트워크 운영자는 네트워크 리소스 사용과 서비스 유연성을 극대화할 수 있습니다. 일부 네트워크 기능은 네트워크 슬라이스 간에 공유할 수 있는 반면, 다른 네트워크 기능은 슬라이스 내의 특정 서비스에 대해서만 배포됩니다. 이러한 기능을 통해 CSP는 새로운 시장에 진출하고 비즈니스를 확장하기 위한 혁신적인 서비스를 제공할 수 있습니다.

IBM Cloud 아키텍처 센터에서는 AI 프레임워크를 비롯한 다양한 하이브리드 및 멀티클라우드 참조 아키텍처를 제공합니다. IBM® Network Automation 참조 아키텍처와 IBM® Edge Computing 참조 아키텍처를 찾아보세요.

기사를 검토해 주신 Sanil Nambiar님께 특별히 감사드립니다.

• IBM Garage
• IBM Edge Application Manager
• IBM Cloud Pak for Network Automation
• IBM Cloud for Telecommunication
• 5G 및 엣지 컴퓨팅

• "네트워크 슬라이싱이란 무엇인가요?" - Blueplanet(ibm.com 외부 링크)
• "네트워크 슬라이싱" - Ericsson(ibm.com 외부 링크)