갈아먹는 5G [3] Mobile Edge Computing 백서 후반부

들어가며

지난 포스팅에서 MEC의 개념, 필요성, 특징, 적용 분야에 대해서 다뤄보았습니다. 이번 포스팅에서는 이러한 MEC가 어떻게 운영될 수 있고, 어떤 아키텍쳐를 기반으로 하는지를 들여다보겠습니다.

모바일 네트워크 구조

본격적으로 MEC의 아키텍쳐를 설명하기에 앞서 간략하게 모바일 네트워크의 구성에 대해서 복습하고 넘어가겠습니다. 관련 내용은 다음의 출처[1]를 참고하였습니다.

 

위 그림은 대표적인 2G 모바일 네트워크인  GSM의 망구조입니다. 추후에 등장하는 네트워크 망들과 구조적인 차이점은 있지만, 이를 기반으로 주요 용어들을 짚고 넘어가겠습니다.

 

MS(Mobile Station): 모바일 단말기를 지칭합니다.

BTS(Base Tranceiver Station): 기지국을 의미합니다. 모바일 기기가 통신을 요청하면 현재 위치에서 가장 가까운 기지국에 신호를 보내게 됩니다.

BSC(Base Station Controller): 여러개의 기지국을 묶어서 관리하는 역할을 수행합니다.

MSC(Mobile Switching Center): 여러개의 BSC와 연결됩니다. 발신자가 통신을 요청한 착신자의 주소를 알아내고, 착신자 위치 근처의 MSC와 BSC에 신호를 보내는 역할을 수행합니다. 착신자 주소를 알아내기 위해서 HLR을 사용합니다.

HLR(Home Location Registration): 이동통신 가입자의 현재 위치, 사용 권한을 저장하는 데이터 베이스

셀: 하나의 기지국이 관리하는 지역

 

즉, 모바일 단말기로 전화를 걸면 BTS가 이를 수신하여 BSC를 거쳐 MSC로 전달되고, 여기서 수신자의 현재 위치 값을 HLR을 통해 알아낸 다음, 착신자 근처 MSC, BCS, BTS로 신호를 보내어 착신자의 모바일 단말기에 신호가 가게 되는 것입니다.

 

여기서 코어 네트워크에 연결되기 이전 단계인 MSC와 BSC, BTS를 묶어서 Radio Access Network(무선 접속망, RAN)이라 부릅니다. MEC는 바로 이 RAN에 설치되는 서버로 BTS에 설치될 수도 있고, BSC에 설치될 수도 있고, MSC에 설치될 수도 있습니다.

MEC 배포 시나리오

MEC가 설치되어 운영될 수 있는 시나리오는 위와 같습니다. 먼저 기지국에 설치될 수 있습니다. 그 다음 여러 기지국들을 묶어서 관리하는 BSC나 RNC에(Radio Network Controller) 설치할 수도 있습니다. 마지막으로 교환기에도 설치 하여 운영할 수 있습니다. 어디에 설치하여 운영하는 지는 MEC의 목적에 따라서 달라집니다.

MEC 아키텍쳐

이제 MEC의 아키텍쳐에 대해서 살펴보겠습니다. MEC Server의 아랫단을 살펴보면 Hosting Infrastructure가 자리합니다. 이는 실제로 MEC가 동작하는 물리적인 장비로, 앞서 살펴봤듯이 기지국 근처, 교환기 근처에 설치됩니다. 이 하드웨어 리소스 위에 가상화 레이어를 놓습니다. 물리 서버에 가상 머신을 설치해서 운영하는 것과 흡사합니다.

 

이렇게 가상화가 적용된 인프라 위에 MEC Application Platform이 올라가게 됩니다.  Application Platform의 가장 아랫단에는 MEC Virtualization manager가 위치하며, 이는 MEC 서버 인프라 리소스들을 개별 애플리케이션들이 이용할 수 있는 Infra as a Service 역할을 수행합니다. 그 위의 MEC Application Platform Services는 일종의 미들웨어로 개별 애플리케이션과 인프라 사이에서 트래픽 분산, 서비스 등록, 서비스 간 통신 등의 역할을 수행합니다.

 

이제 마지막으로 각각의 MEC 애플리케이션들이 가상머신의 형태로 올라가게 됩니다. 각각의 앱들은 컨텐츠를 실시간으로 전송해주거나, 데이터를 실시간으로 분석하는 등의 고유한 기능을 수행하게 됩니다.

 

이렇게 MEC 서버의 대략적인 아키텍쳐를 살펴보았습니다. 백서에서는 개별 구성 요소들의 역할에 대해서 상세하게 다루고 있으니 궁금하신  분들은 원문을 참고하시면 좋을 것 같습니다.

MEC Key Enablers

이러한 MEC를 구현하는데 있어서 반드시 필요한 요건은 크게 세 가지 입니다.

 

· 클라우드와 가상화 기술

· 고사양의 서버들

· 서비스 에코 시스템

 

클라우드, 가상화 기술과 이를 작동시킬 하드웨어와 관련된 내용은 아키텍쳐 부분에서 살펴보았습니다. 백서는 이외에도 MEC라는 플랫폼이 자리잡으려면 이 플랫폼을 기반으로 한 혁신적인 서비스들이 등장해 주어야 한다고 말합니다. MEC를 통해 운영되는 써드파티 어플리케이션들이 새로운 가치를 창출해내고, 더 많은 사업자들이 MEC 생태계로 유입되는 선순환 구조를 이루는 것이 중요합니다.

 

서버야 사면 되고 클라우드와 가상화 기술은 이미 쿠버네티스, 오픈 스택 등이 표준으로 자리잡고 있습니다. 기술적인 요건들은 충분히 갖추어졌으니, 이제 적절한 MEC 어플리케이션들이 등장해서 생태계를 조성하는 것이 가장 큰 과제라고 생각합니다. 이전에 읽었던 '5G 이동통신 비즈니스'라는 책에서도 결국 5G를 이용하여 새로운 가치를 창출해내는 킬러 컨텐츠가 등장하지 않는다면, 5G의 상용화 조차 어려울 것이라는 경고가 떠올랐으며, 다가올 5G 시대는 정말로 컨텐츠의 싸움이 되지 않을까 예상해봅니다.

기술적인 한계와 요구조건들

MEC의 정착과 발전을 이루기 위해서는 다음과 같은 기술적인 한계들을 넘어야 한다고 합니다.

 

·Network Integration
기존 네트워크와 호환 가능해야합니다.

·Application Portability
MEC 플랫폼에 띄우기 위해서 별도의 노력을 들이지 않고도 MEC 애플리케이션 개발이 가능해야합니다. 이를 통해서 개발자들이 MEC 생태계에 쉽게 유입이 될 수 있게끔 유도해야합니다.

·Security

여느 IT 분야나 마찬가지이겠지만 보안이 중요합니다. 특히나 MEC 분야에서 고려해야할 보안 이슈는 다음과 같습니다.

- Radio Access Network에서 써드 파티 앱을 실행. 때문에 귀중한 자원인 Radio Access Network가 악성 써드 파티 앱으로 손상을 입어서는 안됨.

- MEC 배포 시나리오가 다양. 배포되는 환경에 따라서 하드웨어가 달라질 수 있고 이 때문에 물리적 수준에서의 보안 이슈 발생

- MEC Application Platform 위에 뜨게 되는 개별 애플리케이션 VM들은 당연히 서로 분리되어야 하고, 인증된 애플리케이션들만 리소스에 접근할 수 있어야 함.

·Performance / Resilence

MEC의 목적 답게 서비스의 품질과 사용자의 경험을 향상시킬 수 있도록 충분한 성능을 내주어야 합니다. 또한 특정 노드가 고장이 나더라도  서비스를 제공해 줄 수 있도록 고가용성을 확보해 줄 수 있어야합니다.

마치며

지금까지 MEC의 개념부터 사용 시나리오, 아키텍쳐, 관련 기술들을 살펴보았습니다. 사실 처음에는 5G와 MEC라는 기술에 대해서 먼 미래의 얘기처럼 느낀게 사실입니다. 하지만 5G 상용화가 시작되고 있는 지금 MEC가 매우 중요한 기술이라는 것을 이번에 공부하면서 느끼게 되었습니다.

 

이번 포스팅에서는 매우 추상적인 레벨에서 MEC를 알아보았습니다. 사실 백서라는 형태의 문서를 처음 봤는데 생각보다 쉽고 친절하게 쓰여있어서 놀랐습니다. 네트워크와 관련된 배경 지식이 부족해서 더 깊이있는 이해를 하지 못한 부분이 조금 아쉽습니다. 5G 네트워크 그리고 MEC에 대해서 더 공부해서 알찬 포스팅으로 돌아오겠습니다.

 

감사합니다.

Reference

[1] 문병원의 블로그, 이동통신 네트워크 소개, https://tasyblue.blogspot.com/2014/02/blog-post_26.html

[1] Mobile Edge Computing, ETSI, 2014, https://portal.etsi.org/Portals/0/TBpages/MEC/Docs/Mobile-edge_Computing_-_Introductory_Technical_White_Paper_V1%2018-09-14.pdf