5G Multi-access Edge Computing 표준기술 동향

5G MEC (Multi-access Edge Computing): Standardization and Open Issues

저자
이승익지능정보표준연구실
이종화지능정보표준연구실
안병준지능정보표준연구실
권호
37권 4호 (통권 197)
논문구분
지능화융합 기술 및 정책 동향
페이지
46-59
발행일자
2022.08.01
DOI
10.22648/ETRI.2022.J.370406
본 저작물은 공공누리 제4유형: 출처표시 + 상업적이용금지 + 변경금지 조건에 따라 이용할 수 있습니다.
초록
The 5G MEC (Multi-access Edge Computing) technology offers network and computing functionalities that allow application services to improve in terms of network delay, bandwidth, and security, by locating the application servers closer to the users at the edge nodes within the 5G network. To offer its interoperability within various networks and user equipment, standardization of the 5G MEC technology has been advanced in ETSI, 3GPP, and ITU-T, primarily for the MEC platform, transport support, and MEC federation. This article offers a brief review of the standardization activities for 5G MEC technology and the details about the system architecture and functionalities developed accordingly.
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Ⅰ. 서론

5G 이동통신의 세계적 상용화 이후 5G 융합산업 확산을 위한 핵심 기술로서 5G MEC(Multi-access Edge Computing) 기술이 최근 주목을 받고 있다. 5G MEC 기술은 기존의 클라우드 엣지 컴퓨팅 기술과 5G 망을 밀결합시킴으로써 이동통신망의 자원과 정보를 활용하여 5G 융합서비스의 전송 지연 및 품질을 향상시킬 수 있는 기술이다. 최근 5G 산업 시장에서는 MEC 기술을 새로운 시장 창출의 기회로 보고 있으며, 특히 통신망 사업자가 5G MEC 기술을 적극적으로 도입하려는 움직임을 보인다. 우리나라 정부도 5G 융합서비스 확산 전략, 즉 5G+ 전략[1]에서 MEC를 핵심 기반 기술로 설정하고 관련 정책을 추진하고 있다.

5G MEC 기술의 기본 개념은 인터넷에 설치하던 기존 응용 서버를 단말에 가까운 이동통신망 말단에 전진 배치함으로써 서비스 전송에 따른 지연시간을 최소화하는 것이다. 그림 1은 5G MEC 기술의 기본 개념을 나타낸 것이다.

그림 1

5G MEC 기술 기본 개념

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그림에서 나타난 바와 같이, 초저지연 속성을 지원하는 5G 망을 이용하더라도 망 외부 응용 서버와 연결할 때는 인터넷망을 거쳐야 하므로 높은 지연이 발생하며, 이러한 지연시간은 자율주행차, 게임, 로봇 등과 같이 지연에 민감한 5G 융합서비스에는 치명적인 문제가 된다. 이러한 문제를 해결하기 위해 5G MEC 기술을 이용하면 외부 응용 서버를 5G 망 내의 MEC 호스트에 전진 배치함으로써 지연시간을 최소화할 수 있다. 나아가 네트워크 트래픽을 지역화(Localization)함으로써 사용 대역폭 및 보안 측면에서 보다 효율적이고, 5G 망의 네트워크 및 단말의 제어 정보를 제공함으로써 응용 서비스의 품질을 향상시킬 수 있다.

이러한 5G MEC 기술의 도입을 위한 핵심 요소 기술은 크게 1) MEC 응용 서버의 관리, 실행, 연결 등을 처리하는 플랫폼 기술, 2) MEC 응용 서버와 단말 간의 연결 및 전송 등을 처리하는 네트워크 지원 기술, 그리고 3) 다른 통신망 사업자 간에 5G MEC 플랫폼 및 네트워크를 연동할 수 있는 MEC 연합(Federation) 기술로 구분할 수 있다. 아울러, 향후 5G MEC 기술 및 비즈니스의 확장을 위해 이종 플랫폼 간 연동을 위한 개방 기술, AI/ML 기반 서비스 지원 기술 등도 새롭게 논의 중이다.

이러한 요소 기술은 다양한 응용 서비스와 단말의 연결을 중계하는 인프라 기술로서 관련 통신 기능 및 인터페이스의 표준화가 필수적으로 요구된다. 이에 따라 5G MEC 기술의 표준화가 활발하게 진행되고 있으며, 본 표준기술을 기반으로 국내·외 다수의 이동통신망에 5G MEC 인프라 및 서비스가 구축 완료 및 진행 중이다.

본고에서는 이러한 5G MEC 표준기술을 소개 및 분석하기 위해 Ⅱ장에서 5G MEC 기술의 표준화 동향을 요약하고, Ⅲ장에서는 5G MEC 분야별 표준 요소 기술과 최신 논의 이슈를 정리한다. 마지막으로 Ⅳ장에서는 동향 분석 결과와 이에 따른 5G MEC 표준기술의 향후 확장 전망에 대해 기술한다.

Ⅱ. 5G MEC 표준화 동향

5G MEC 표준기술은 전술한 바와 같이 응용 계층 플랫폼과 네트워크, 그리고 이들을 사업자 간 연동하는 연합 기술 분야로 나눌 수 있으며, 주요 분야별로 각각 다른 국제표준화기구를 중심으로 표준화가 진행 중이다. 특히 응용 계층의 플랫폼 기술은 ETSI(European Telecommunications Standards Institute)[2]에서, 네트워크 계층 기술은 3GPP(3rd Generation Partnership Project)[3]에서, 사업자 간 연합 기술은 GSMA(Global System for Mobile Communications Association)[ 4]에서 정의한 참조 구조 및 요구사항을 토대로 ETSI 및 ITU-T(International Telecommunication Union Telecommunication Standardization Sector)[5] 등에서 주요하게 국제표준화를 진행 중이다.

1. ETSI

ETSI는 유럽시장을 중심으로 세계 국제 전기통신 표준규격을 개발하는 지역표준화기구로서, 2014년도에 산하 MEC 그룹을 신설하여 멀티 액세스 엣지 컴퓨팅 기술 분야에서의 표준개발 및 관련 표준화 활동을 수행해왔다. 세계 주요 통신사업자, IT 솔루션 벤더, 응용 개발사 등 약 125개 기관이 참여하고 있으며, 매 3년의 주기에 따라 표준화 활동을 진행하고 있다. 각 주기에 진행된 주요 표준개발 내용은 다음과 같다.

● Phase 1(2014~2016): MEC에 대한 기본 개념을 정립하고, MEC 지원을 위한 기본 요구사항, 프레임워크와 참조 구조 및 서비스 시나리오 표준을 제정함. 또한, IaaS(Infrastructure as a Service) 관리를 위한 API(Application Programming Interface)와 PaaS(Platform as a Service) 서비스 API 표준을 개발함

● Phase 2(2017~2019): V2X(Vehicle-to-everything), IoT(Internet of Things) 서비스 분야에서 발굴한 유스케이스를 기반으로 신규 요구사항을 도출하여 적용함. MEC 기술을 NFV 가상화 기술과 통합하고, LTE, 5G를 포함하는 멀티 액세스 엣지 컴퓨팅 기술로 확장시키는 표준을 제정함

● Phase 3(2020~2022): 멀티 MEC 시스템 간 연동, MEC와 클라우드 시스템 간 연동 및 사업자 간 연합을 지원하는 확장 표준을 개발하고 있음. 또한, Decode 워킹그룹을 신설하여 MEC 규격에 대한 오픈 API 규격과 시험 규격을 개발하고, 다양한 PoC(Proof of Concept) 진행을 통해 MEC 규격 기반 시스템 구현에 대한 실효성 검증을 진행하고 있음

2. 3GPP

3GPP는 이동통신망 규격인 GSM, WCDMA, LTE, 5G 등의 국제표준규격을 개발하는 국제표준화기구로서, 지난 2016년 초기 5G 시스템(Rel-15) 설계부터 이미 MEC 기반의 네트워크 구조를 도입하였다. 이후 Rel-16 및 Rel-17 표준규격을 개발하면서 각 산하 워킹그룹(WG: Working Group)에서 네트워크, 응용, 관리 계층 등 5G 시스템 전반에 걸친 MEC 지원 기술의 표준화가 본격적으로 진행 중이다.

3GPP에서의 5G MEC 관련 주요 표준화 영역은 엣지 응용 지원 계층(Edge Enabler Layer), 3GPP 전송 계층(Transport Layer), 엣지 관리 계층(Edge Management Layer) 등 크게 3가지로 분류할 수 있다.

엣지 응용 지원 계층은 MEC 응용의 검색 및 연결 등 MEC 핵심 기능을 처리하는 응용 플랫폼 기능을 제공하며, 3GPP 전송 계층은 MEC 응용의 연결, 로컬 트래픽 라우팅 제어 등을 처리하는 네트워크 기능을 제공한다. 엣지 관리 계층은 MEC 플랫폼과 응용의 컴포넌트에 대한 수명주기 관리(Lifecycle Management)나 과금에 대한 기능을 제공한다.

엣지 응용 지원 계층의 MEC 기술은 현재 SAWG6(SA6)에서 표준화 진행 중이다. 2021년에 EDGEAPP(Architecture for enabling Edge Applications)이라 지칭하는 Rel-17 표준규격 개발을 완료하고 이후 세부 기술의 확장에 관한 Rel-18 표준규격 개발을 시작하여 2023년 상반기에 개발 완료하는 것을 목표로 하고 있다.

3GPP 전송 계층의 MEC 기술은 현재 SA WG2(SA2)에서 표준화가 진행 중이다. 2019년에 1차적인 MEC 지원 전송 기술을 Rel-16 표준규격에 도입하고, 2021년 Rel-17 표준규격에서 본격적인 MEC 응용 연결 지원을 위한 신규 기능 및 인터페이스를 개발하였다. 이후 Rel-18 표준규격에서 세부 기술의 추가 및 확장에 관한 개발을 진행 중이다.

3. ITU-T

ITU-T는 전기통신 제반 기술에 관련된 공적표준 제정을 수행하는 국제표준화 기구이며, 총 11개의 연구그룹(SG: Study Group)으로 구분되어 세부 기술별 표준개발을 진행 중이다. 특히 SG13 및 SG11에서 네트워크 전반에 걸친 엣지 컴퓨팅 기술에 대한 표준화를 진행하고 있다.

SG13에서는 IMT-2020(International Mobile Telecommunications-2020) 시스템을 포함하는 미래인터넷 환경에서 엣지 컴퓨팅 기술을 수용하기 위한 요구사항 및 유스케이스 정의, 엣지 컴퓨팅 기능 개방을 지원하는 요구사항 및 프레임워크 정의, MEC 시스템에서의 로컬 트래픽 액세스 제어 방식 등에 대한 표준개발을 진행 중이다. SG11에서는 이기종 MEC 시스템 간 연동을 지원하기 위한 시그널링 요구사항을 정의하고, MEC 시스템 간 정보 공유, MEC 서비스 검색, 응용 서비스 컨텍스트(Context) 정보 공유가 지원되는 “연합 멀티 액세스 엣지 컴퓨팅” 연동 구조 표준을 개발 완료하였다.

4. GSMA

GSMA는 세계 주요 이동통신사업자들로 구성되어 이동통신 관련 요구사항 및 프레임워크 등을 정의한다. GSMA는 2019년부터 통신망사업자가 주도하는 MEC 인프라, 이른바 “Telco Edge”를 위해 Operator Platform(OP)을 설계하였으며, 이를 토대로 산하 OPG(Operator Platform Group)를 조직하여 엣지 컴퓨팅 관점에서 서로 다른 통신사업자 플랫폼간 연합을 지원할 수 있는 서비스 시나리오, 기능 요구사항, 참조 구조 및 API 요구사항 등을 개발하고 있다.

GSMA OPG에서는 세부 기술 표준을 개발하지 않고 기존에 5G MEC 기술 표준화를 진행 중인 3GPP 및 ETSI MEC 그룹, 그리고 엣지 컴퓨팅 오픈소스 개발 단체인 LF Edge[6] 등과의 협력을 통해 MEC 연합을 위한 OP 지원 요구사항들을 각 표준과 오픈소스 개발에 반영하는 작업을 병렬적으로 진행하고 있다.

Ⅲ. 5G MEC 주요 표준기술

1. MEC 플랫폼 표준기술

MEC 플랫폼 기술은 다양한 IoT 수용, 초저지연, 대용량 데이터 처리가 필요한 응용 서비스들을 엣지 네트워크상에서 지원하기 위해 MEC 호스트(Host) 내 응용 서버의 실행, 관리, 전송 제어 등을 수행하며, 아울러 응용 서버에 전송 네트워크 개방을 중계하는 핵심 요소 기술이다. MEC 플랫폼 기능이 탑재되는 MEC 호스트는 지역적으로 분산 설치된 5G 망 내 공용 서버로서 5G MEC 인프라의 핵심 네트워크 자원이다. MEC 호스트는 비즈니스 유형에 따라 통신망사업자가 관리하거나 외부 클라우드 서비스 사업자가 관리할 수 있다. MEC 호스트는 크게 MEC 응용 실행환경과 MEC 플랫폼으로 구성되고, MEC 응용 서버 S/W를 응용 실행환경에 설치 및 실행할 수 있도록 한다. 이렇게 설치된 MEC 응용은 MEC 플랫폼 기능을 통해 실행 제어 및 전송 제어를 받아 단말과의 통신 및 트래픽 전송을 처리하게 된다.

MEC 플랫폼 기술의 표준화는 ETSI MEC 그룹에서 선도하여, 현재 대부분의 MEC 기술이 기반 모델로 삼고 있는 MEC 시스템 참조 구조를 정립하였고, 이에 따른 MEC 플랫폼의 기능 구조와 API 표준, 5G 망과 플랫폼에서 제공하는 서비스 API 표준, MEC 플랫폼과 응용의 관리에 관한 표준 등을 개발하였다. 이후, 3GPP 표준규격 기반의 5G 이동통신망 도입에 따라 3GPP SA WG6에서 5G 코어 네트워크와 밀결합 가능한 응용 계층 지원 플랫폼 기술에 대한 표준화를 진행 중이다.

가. MEC 시스템 참조 구조

ETSI MEC 그룹에서는 다양한 응용 서비스 산업군에 엣지 컴퓨팅 개념을 적용하여 실질적 MEC 시스템 구현에 필요한 개방형 플랫폼을 정의하기 위해 MEC 시스템의 참조 구조[7]를 정의하였다. 이 참조 구조는 크게 시스템 레벨과 호스트 레벨로 구분되어, 각 레벨에서의 기능 구성요소를 정의하고 이들간 인터페이스를 규정하고 있다(그림 2 참고).

그림 2

ETSI MEC 시스템의 참조 구조

출처 Reprinted with permission from [7].

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MEC 참조 구조의 주요 기능 구성요소의 역할은 다음과 같다.

● MEC 오케스트레이터: MEC 서비스, 응용, 플랫폼에 대한 수명주기 관리 제어 등의 오케스트레이션 기능을 수행하고, MEC 시스템 전체를 제어 관리함

● MEC 플랫폼: MEC 응용 검색, MEC 서비스 이용 등이 가능한 응용 실행환경을 지원함. 응용의 트래픽 전송, DNS 설정, 스토리지 액세스 등 플랫폼 기능을 제공함

● MEC 플랫폼 관리자: 응용이나 MEC 시스템의 구성요소들의 수명주기 관리를 포함하여, 여러 다른 위치에 배치된 MEC 플랫폼을 관리하는 기능을 수행함

● MEC 서비스: 여러 응용이 공통적으로 이용할 수 있도록 MEC 시스템에서 제공하는 서비스 에 해당함(예: 단말 위치, 무선 네트워크 정보 등)

● 가상 인프라: 응용이 실행되기 위해 필요한 컴퓨팅, 저장소 및 네트워크 가상 자원을 제공함

● MEC 호스트: MEC 플랫폼, 가상 인프라, MEC 서비스 및 응용들로 구성되는 엔티티에 해당함

나. 3GPP 응용 계층 지원

3GPP SA WG6에서는 5G MEC 지원을 위한 응 용 계층 플랫폼 구조로서 EDGEAPP 표준규격을 개발하였으며, 최신 Rel-17 표준규격[8]에서는 5G MEC의 응용 계층 지원을 위해 다음과 같은 주요 기능을 제공한다.

● 서비스 설정(Service Provisioning): 엣지 서비스의 선택 및 연결에 관한 초기 설정

● 등록(Registration): 단말 및 응용 서버의 정보 제공 및 관리

● 응용 서버 검색(Service Discovery): 단말에 가장 가까운 응용 서버의 검색

● 정보 개방(Capability Exposure): 네트워크 개방 정보의 전달 및 활용

● 서비스 지속(Service Continuity): 단말의 이동에 따라 응용 서버를 변경하고 서비스 단절 최소화

이러한 기능을 제공하기 위해 EDGEAPP 표준규격에서는 그림 3과 같은 기능 구조 및 인터페이스를 확정하였다.

그림 3

3GPP 5G MEC 응용 계층 지원 구조

출처 Reprinted with permission from [8].

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본 구조에서 주요 기능 엔티티와 그 담당 역할은 다음과 같이 요약할 수 있다.

● 엣지 설정 서버(ECS: Edge Configuration Server): 전체 MEC 서비스 및 네트워크 설정 정보를 관리하는 중앙 서버로서, 서비스 초기 설정값을 EEC(Edge Enabler Client)에 전달함

● 엣지 지원 서버(EES: Edge Enabler Server): MEC 호스트의 플랫폼 역할을 담당하며, EEC에 EAS(Edge Application Server) 설정 전달, 네트워크 개방 정보 전달, 이동성 지원을 위한 실시간 정보(Context) 전달 등을 담당함

● 엣지 응용 서버(EAS): 서비스 사업자가 제공하여 MEC 호스트에 설치하는 응용 서버로서, 실제 응용 서비스 연결 및 데이터를 제공함

● 엣지 지원 클라이언트(EEC): UE(User Equipment) 단에서 엣지 플랫폼 클라이언트 역할을 담당하며, 엣지 서비스 설정 저장, EAS 검색 및 발견 등의 역할을 수행함

● 응용 클라이언트(AC: Application Client): 응용의 클라이언트 역할로서, EAS와 응용 서비스 데이터를 직접 교환함

이후 EDGEAPP Rel-18 표준규격 개발을 위해 2021년 7월부터 로밍 지원, 응용 서버 API 개방, 서비스 연합 제공, 이동성 지원, 소형 단말 지원, 공통 응용 서버 연결 등에 대한 추가/확장 기능의 사전 연구[9]를 진행 중이며, 2023년 3월까지 규격 개발을 완료할 예정이다.

2. MEC 지원 네트워크 표준기술

MEC 지원 네트워크 표준기술은 MEC 응용 서비스 데이터를 단말에 전송할 때 최적의 전송 경로를 설정하거나 단말의 이동에 따라 전송 경로를 동적으로 재설정하는 역할을 담당하는 요소 기술이다. 아울러, 전송망 내부에서 관리되는 네트워크 및 단말의 제어 정보를 MEC 플랫폼을 통해 MEC 응용 서버에 개방함으로써 서비스 제공자가 응용 서비스 제어 및 품질 향상 등에 활용할 수 있도록 한다.

MEC 지원 네트워크 기술의 표준화는 3GPP에서 진행 중이며, MEC 지원을 위한 데이터 플레인 연결 모델, 네트워크 개방 기능, MEC 응용 서버의 검색 및 연결 기능 등을 제공한다. 전통적인 MEC 구조에서는 전술한 MEC 응용 계층의 플랫폼과 단말 간 통신을 통해 응용 서버의 검색과 연결을 진행하는 것이 기본이다. 그러나, 3GPP에서는 코어 네트워크와 단말 간 통신을 통해 응용 서버를 연결할 수 있도록 함으로써 통신망 사업자의 과도기적 MEC 구축 모델로서 MEC 플랫폼의 도입이나 단말의 변경 없이 망 단독으로 MEC 비즈니스가 가능해졌다는 데 의의가 있다.

가. 3GPP 전송 계층 지원

3GPP SA WG2에서는 5G 코어 네트워크 구조에서 단말이 MEC 응용 서버에 연결하거나 MEC 응용의 트래픽을 전송하기 위한 신규 지원 기능 및 인터페이스 표준기술을 개발하여 5G 시스템 Rel-16 및 Rel-17 표준규격에 반영하였다.

Rel-16 표준규격[10,11]에서는 MEC 전송 지원을 위해, 트래픽 경로를 로컬 데이터 네트워크로 설정할 수 있도록 데이터 플레인 연결 모델을 새로 구성하였으며, 특히 MEC 응용 서비스가 활용할 수 있도록 네트워크 전송 경로 제어, 단말 위치 정보, QoS(Quality of Service) 정보 등을 개방하는 NEF(Network Exposure Function) 네트워크 기능(Network Function)의 새로운 인터페이스를 제공하였다.

이후 최신 Rel-17 표준규격[12]에서는 MEC 응용 서버 검색 및 연결을 위한 네트워크 기능인 EASDF (EAS Discovery Function)를 신규 도입하였다. 그림 4는 EASDF 기반의 MEC 전송 계층 지원 기능 및 동작 구조를 요약한 것이다.

그림 4

3GPP 5G MEC 전송 계층 지원 구조

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그림에서 기술된 것처럼, UE는 DNS(Domain Name System) 쿼리를 사용해서 EASDF에 응용 서버의 연결 주소를 요청하고, EASDF는 망사업자의 설정과 DNS 쿼리의 소스 IP 주소를 기반으로 UE의 위치에 가장 가까운 응용 서버를 선택하여 해당 연결 주소를 제공하게 된다. 단말이 새로운 지역으로 이동할 경우, 응용 서버 변경에 따른 데이터 유실을 막기 위해 UPF(User-Plane Function)의 패킷 버퍼링과 패킷 수신 IP 대체 등과 같은 추가 기능을 제공한다.

2022년 2월부터는 MEC 전송 계층 기능의 확장을 위해 로밍 지원, 트래픽 정보 기반 연결, 플랫폼 연합 지원 등의 추가 기능에 대한 Rel-18 표준규격의 사전 연구[13]가 진행 중이다.

3. MEC 연합 표준기술

MEC 연합 표준기술은 단일 이동통신사의 로컬 MEC 인프라가 갖는 커버리지의 한계 극복이나 이동통신사 간의 협업에 의한 서비스 제공 등을 위해 서로 다른 통신사 간에 MEC 자원 및 정보를 공유할 수 있도록 공통 기능 및 인터페이스를 제공하는 기술이다.

연합 MEC가 제공하는 주요 기능은 다음과 같다.

● 상대방 MEC 시스템에 대한 인증 및 허가

● 제3자 응용/서비스 제공자와 상대방 MEC 시스템을 대상으로 MEC 시스템 제공 기능 및 성능/용량, 네트워크 및 컴퓨팅 자원 관련 정보 교환

● 사용자 단말이 해당 MEC의 커버리지를 벗어났거나 다른 MEC 시스템의 응용/서비스 연결 등 연합 MEC로의 동작이 필요할 경우 적합한 MEC 시스템을 발견하고 MEC 시스템 간 시그널링 및 정보 교환

연합 MEC 관련 표준화는 GSMA OPG, ETSI MEC, 3GPP SA2 및 SA6, ITU-T SG11 등에서 이루 어지고있다. GSMA OPG에서는 사업자 엣지 클라우드인 Operator Platform 관점에서 연합 시나리오, 참조 구조 및 기능 요구사항 등에 대한 문서를 개발하고 있고, ETSI MEC와 3GPP에서는 GSMA OPG의 요구사항을 그들의 MEC 규격에 반영하기 위한 확장 작업이 진행되고 있다. 또한 ITU-T SG11에서는 상이하게 구축된 개별 MEC 시스템들 간의 연합 MEC 아키텍처 모델 및 시그널링 요구사항을 정의하는 권고안 ITU-T Q.5003을 개발하였다.

가. 연합 MEC 참조 구조

GSMA OPG에서는 연합 MEC을 위한 참조 구조(Reference Architecture)[14]를 설계하였다. 그림 5는 GSMA OP 참조 구조를 개념적으로 보여주고 있으며, 응용 제공자에게 서비스/네트워크 기능 및 자원을 개방하기 위한 통일된 인터페이스를 정의하고 있다.

그림 5

GSMA OP 연합 MEC 참조 구조

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본 참조 구조의 인터페이스는 통신사업자 플랫폼 간 연합을 지원하기 위한 요구사항에 대응하여 다음과 같은 기능을 제공한다.

● NBI(NorthBound Interface): 통신사 플랫폼은 응용 제공자에게 응용 서비스 실행에 필요한 기능을 제공함. 통신사업자 플랫폼의 제공 기능을 포함하여, 응용 서비스 온보딩(Onboarding) 또는 인스턴스 생성, 응용 서비스 정보 전달, 수명주기 관리, 엣지 클라우드 및 네트워크 자원에 대한 정보검색을 지원함

● E-WBI(East-WestBound Interface): 서로 다른 통신사의 플랫폼 간 연합을 위한 관리 기능을 지원함. 연합 관리 기능 간 연결, 자원 공유에 대한 정책 정보 교환, 자원 상태 정보 교환, 응용 서비스의 정보 전달, 서비스 가용성 등을 지원함

● SBI(SouthBound Interface): 클라우드 및 네트워크 자원 관리에 대한 기능을 제공함. 자원 검색, 자원 예약, 응용 서비스의 요구사항에 따른 트래픽 관리 정책 설정, 자원 사용에 대한 모니터링 정보 제공 등을 지원함

● UNI(User-Network Interface): 응용 서비스의 인스턴스 생성이나 종료를 포함하여 응용 서비스의 엔드 포인트 지원 기능을 제공함

나. 연합 MEC 신호 구조 및 모델

ITU-T SG11에서는 그림 6과 같이 계층적 연합 MEC 아키텍처 모델과 참조점들을 정의하고 각 참조점에서의 시그널링 요구사항들을 기술하는 권고안 ITU-T Q.5003[15]을 개발하였다.

그림 6

연합 MEC 아키텍처 모델

출처 Reprinted with permission from [15].

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그림 6의 연합 MEC 아키텍처 모델의 각 계층의 주요 기능들을 요약하면 다음과 같다.

● MAL(MEC Aggregation Layer)

- 통합 인터페이스(참조점 MS)를 통하여 제3자 MEC 응용/서비스 제공자들과 연합 MEC를 구성하는 MEC 시스템들 사이의 인터랙션 지원

- 여러 MEC 시스템들에 걸쳐서 연합된 인프라 자원, 플랫폼 기능, 서비스 및 응용들에 대한 단대 단(End-to-end) 오케스트레이션

- 연합 MEC를 구성하는 개별 MEC 시스템의 인프라 자원, 플랫폼 기능 등에 대한 카탈로그를 총괄적으로 수집 및 관리하고 이를 MEC 응용/서비스 제공자들에게 제공

- 연합 MEC를 구성하는 개별 MEC 시스템에 대한 인증 및 허가

- 참조점 MMe와 MPe 설정을 위해 개별 MEC 시스템의 요청에 따라 적절한 상대방 MEC 시스템과 MEC 플랫폼의 발견과 선택, 연결 설정에 필요한 정보들 제공

● MeML(MEC Management Layer)

- 개별 MEC 시스템 내 MEC 서비스와 응용들에 대한 수명주기 관리(Lifecycle Management), MEC 플랫폼 관리 등(참조점 MM)

- 상대방 MEC 시스템의 MeML과 접속하여 개별 MEC 시스템 전체 차원의 관리 정보 교환(참조점 MMe)

● MPL(MEC Platform Layer)

- 사용자 단말과 MEC 응용/서비스 간 연결 및 제어 등과 같은 개별 MEC 시스템 내 MEC 플랫폼 기능 제공

- 연합 MEC를 구성하는 상대방 MEC 시스템의 MPL과 MEC 서비스들 간 연결, 단말 이동성에 의한 커버리지 변경에 대한 대응 등을 지원하기 위한 인터랙션 수행(참조점 MPe)

● MIL(MEC Infrastructure Layer)

- 가상화된 MEC 인프라 관리

다. 연합 지원을 위한 표준구조 확장

ETSI MEC 그룹은 여러 다른 MEC 시스템 간 MEC 서비스와 응용 서비스를 공유할 수 있는 연합 구조를 정의하였으며, GSMA OP 레벨에서 정의한 요구사항을 반영하기 위해 추가 표준화 작업을 수행하고 있다.

그림 7은 MEC 연합을 지원하는 참조 구조를 보여주고 있으며, 기본적인 MEC 참조 구조에 여러 다른 MEC 시스템 간 연합 기능을 지원하는 “MEC federator”라는 새로운 구성요소가 추가되었다. MEC federator 구성요소는 MEC 시스템 관련 정보 등록, MEC 시스템 검색, 여러 다른 MEC federator 간 브로커 기능 지원, MEC 시스템 정보 교환, 응용 서비스의 수명주기 관리와 여러 MEC 시스템에서 배치/실행되는 응용 서비스 모니터링 기능들을 제공한다.

그림 7

연합 지원을 위한 MEC 확장 구조

출처 Reprinted with permission from [7].

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3GPP에서도 응용 지원, 전송, 관리 계층 등의 각 분야별 산하 그룹에서 GSMA OP의 MEC 연합 요구사항을 만족시키기 위한 표준 구조 및 인터페이스 확장 개발 작업을 진행 중이다. 특히, 3GPP SA6에서는 기존 MEC 응용 계층의 EDGEAPP 구조에서 GSMA OP 인터페이스와 연동 가능한 관계 모델을 그림 8과 같이 정립하였으며, 이를 기반으로 로밍 지원, 엣지 노드 공유, ECSP(Edge Computing Service Provider) 간 연동 등에 대한 Rel-18 사전 연구 작업[9]을 진행 중이다.

그림 8

3GPP EDGEAPP-GSMA OPG 관계 모델

출처 Reprinted with permission from [8].

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4. 5G MEC 지원 확장 표준기술

가. MEC 플랫폼 기능개방 표준기술

전술한 MEC 시스템 간 연합과 이종 플랫폼 간 연동 이슈의 핵심은 각 플랫폼 표준기술이 제공하는 기능과 자원을 개방하여 다른 사업자나 플랫폼이 이를 활용할 수 있도록 하는 것이다. 이를 위해 새로운 통합 API 표준규격을 개발하는 시도도 있지만, API 개방 지원을 위해 3GPP에서 개발된 공통 프레임워크 표준규격인 CAPIF(Common API Framework) [16]를 활용하는 방법이 논의되고 있다.

CAPIF 표준기술은 네트워크 개방 API를 비롯한 노스바운드(Northbound) API의 등록, 검색, 과금, API 제공자/사용자의 등록 및 인증 등의 기능을 포함한다. CAPIF의 주요 기능 도메인은 API 호출자(API Invoker), CAPIF 제공자, API 제공자 등의 3가지로 분류되며, API 제공자는 CAPIF 제공자와 서비스 API 제공 협정(Arrangement)을 맺어 서비스 API를 등록 및 공개할 수 있고, 제3의 응용 서비스 제공자는 CAPIF 제공자와의 서비스 계약을 통해 API 호출자로서 해당 서비스 API를 사용할 수 있게 된다. CAPIF의 각 도메인에 따른 기능 구조와 주요 인터페이스는 그림 9와 같다.

그림 9

CAPIF 프레임워크 기능 구조 및 인터페이스

출처 Reprinted with permission from [16].

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본 CAPIF 표준기술을 활용하여, 각 MEC 플랫폼은 API 제공자로서 내부 API를 등록 및 개방하고, 이를 이용하고자 하는 다른 MEC 플랫폼 및 사업자는 API 호출자로서 개방된 API를 검색 및 호출할 수 있게 된다. 이에 따라 3GPP SA6와 ETSI MEC 그룹에서는 각자 개발한 5G MEC 플랫폼 간 연동을 위해 CAPIF를 활용한 API 개방 및 호출 방법에 관한 연구를 진행 중이다.

나. 5G MEC에서의 AI/ML 기반 서비스 지원

AI/ML 기술이 적용된 서비스들은 실시간 이미지·영상 분석 기술을 이용한 공공 안전 등 일상생활뿐만 아니라 4차 산업 전반에 확대 보급되는 추세이다. 이에 따라 AI/ML 기반 서비스의 추론·학습을 위한 대량의 트래픽 처리 및 컴퓨팅을 네트워크 엣지의 MEC와 중앙 클라우드에 효과적으로 분산해서 처리하고자 하는 연구·개발이 활발히 진행되고 있다. 또한 AI/ML 기반 서비스를 개발하고 운영하고자 하는 서비스 사업자들은 이동통신 사업자가 제공하는 MEC와 중앙 클라우드의 AI/ML 지원 환경을 이용하고자 하는 추세이다. 서비스 사업자들이 이러한 환경을 용이하게 이용하기 위해서는 해결해야 할 몇 가지 이슈들이 존재한다. 특히, 제공하고자 하는 서비스들의 다양성 때문에 서비스 제공을 위해 필요한 기능적인 구성요소들과 요구사항, 5G 네트워크 곳곳에 분산되어 탑재되어야 하는 AI/ML 기능 블록들 전반에 대한 통일된 프레임워크가 필요하다.

이를 위하여 ITU-T SG11에서는 다양한 AI 기반 버티컬 서비스들을 실현하기 위해서 사용자 단말, MEC, 코어 네트워크의 중앙 클라우드 등에 분산되어 있는 AI 지원 기능 블록들 간의 시그널링 구조와 요구사항을 정의하기 위한 권고안 Q.AIS-SRA[17] 개발에 착수했다.

본 권고안에서는 효율적인 AI/ML 응용 서비스를 제공하기 위해 사용자 단말, MEC, 중앙 클라우드에 중첩되게 분산 배치되는 AI 지원 기능 블록들로서 전용 프로세서 등의 인프라, 모델링 지원, 학습, AI 연산 데이터 저장 및 관리, 데이터 라벨링, 응용 API를 비롯한 개발/운영 환경 등이 고려되고 있다. 또한 탑재되는 환경의 성능·용량, 규모 등에 따라서 각 기능 블록들이 역할을 분담하여 서비스 제공을 위한 기능들을 수행하는 구조의 프레임워크가 논의되고 있다. 특히 사용자 단말, MEC, 중앙 클라우드에 계층적으로 탑재된 다른 기능 블록들과의 밀결합된 인터랙션을 위한 효율적이고 표준화된 시그널링 구조 정의를 본 권고안 개발의 주요 목적으로 한다.

한편 3GPP SA2에서는 응용 계층에서의 AI/ML 기반 서비스를 5G 시스템 차원에서 지원하기 위한 주요 이슈를 발굴하고 각 이슈에 대한 솔루션을 도출해서 Rel-18 규격 작업에 반영하기 위한 연구(FS_AIMLsys)[18]를 진행하고 있다. 이 연구는 AI/ML 모델/데이터 트래픽의 효율적 전송을 위한 라우팅, QoS 및 정책, 네트워크 자원 이용률 모니터링, 5G 코어 네트워크 정보의 공유 관련 코어 네트워크 기능 향상 등에 목적을 두고 있다.

Ⅳ. 결론

본고에서는 5G MEC 표준기술 관련 국제표준화 동향을 소개하고, 주요 분야별 핵심 요소 표준기술을 분석 및 요약하였다.

5G MEC 기술은 인터넷에 설치된 응용 서버를 단말에 가까운 이동통신망 말단에 전진 배치하여 서비스 전송 지연시간을 최소화함으로써 초저지연 속성을 요구하는 5G 융합산업의 핵심 요소 기술로 인식되었고, 이에 따라 5G 이동통신망 사업자 중심으로 5G MEC 관련 비즈니스가 확장되고 있는 상황이다. 본 기술의 보급과 활용성을 위해 3GPP, ETSI, ITU-T, GSMA 등에서 국제표준화가 활발하게 진행 중이며, 주요하게 MEC 플랫폼, 네트워크 전송, MEC 플랫폼 연합 등에 대한 다양한 표준기술이 개발되었다.

기존 MEC 기술은 서비스 전송 지연시간을 최소화하기 위해 클라우드 기술을 네트워크 엣지에 적용하는 데 그쳤지만, 5G MEC 표준기술은 5G 통신망과의 밀결합을 통해 네트워크 자원의 공유, 네트워크 정보 및 제어 개방, 진화된 서비스 플랫폼 등의 기능을 새롭게 제공한다. 이에 따라, 향후 다른 사업자 및 플랫폼 간 연합과 연동을 위해 통합 API 표준이나 공통 API 프레임워크 표준의 개발 및 적용에 대한 논의가 집중될 것으로 예상되며, 나아가 AI/ML 기반 서비스, 버티컬 서비스, 특화망(5G 이음) 연계 등의 지원을 위한 맞춤형 MEC 기술 확장 논의가 계속될 것으로 전망된다.

약어 정리

3GPP

3rd Generation Partnership Project

AC

Application Client

API

Application Programming Interface

CAPIF

Common API Framework

DNS

Domain Name System

EAS

Edge Application Server

EASDF

Edge Application Server Discovery Function

ECS

Edge Configuration Server

ECSP

Edge Computing Service Provider

EDGEAPP

Architecture for enabling Edge Applications

EEC

Edge Enabler Client

EES

Edge Enabler Server

ETSI

European Telecommunications Standards Institute

E-WBI

East-WestBound Interface

GSMA

Global System for Mobile Communications Association

IaaS

Infrastructure as a Service

IMT-2020

International Mobile Telecommunications-2020

IoT

Internet of Things

ITU-T

International Telecommunication Union Telecommunication Standardization Sector

MAL

MEC Aggregation Layer

MEC

Multi-access Edge Computing

MeML

MEC Management Layer

MIL

MEC Infrastructure Layer

MPL

MEC Platform Layer

NBI

NorthBound Interface

NEF

Network Exposure Function

OP

Operator Platform

OPG

Operator Platform Group

PaaS

Platform as a Service

PoC

Proof of Concept

QoS

Quality of Service

SBI

SouthBound Interface

UNI

User-Network Interface

UPF

User-Plane Function

V2X

Vehicle-to-everything

참고문헌

[1] 

2022년도 5G+ 전략 추진계획(안), 대한민국 관계부처 합동, 2022. 2.

[6] 

[7] 

ETSI GS MEC 003(v3.1.1), Multi-access Edge Computing (MEC); Framework and Reference Architecture, 2022. 3.

[8] 

3GPP TS 23.558(Rel-17), Architecture for Enabling Edge Applications, 2021. 6.

[9] 

3GPP TR 23.700-98(Rel-18), Study on Enhanced Application Architecture for Enabling Edge Applications, 2022. 6.

[10] 

3GPP TS 23.501(Rel-16), System Architecture for the 5G System(5GS), 2021. 3.

[11] 

3GPP TS 23.502(Rel-16), Procedures for the 5G System(5GS), 2021. 3.

[12] 

3GPP TS 23.548(Rel-17), 5G System Enhancements for Edge Computing, 2022. 6.

[13] 

3GPP TR 23.700-48(Rel-18), 5G System Enhancements for Edge Computing; Phase 2, 2022. 4.

[14] 

GSMA Whitepaper OPG.01, Operator Platform: Telco Edge Proposal, 2020. 10.

[15] 

Recommendation ITU-T Q.5003, Signalling Requirements and Architecture for Federated Multi-access Edge Computing, 2021. 12.

[16] 

3GPP TS 23.222(Rel-17), Common API Framework for 3GPP Northbound APIs, 2021. 4.

[17] 

Draft Recommendation ITU-T Q.AIS-SRA, Signalling Requirements and Architecture to Support AI based Vertical Services in Future Network, IMT2020 and Beyond, SG11-TD216/GEN, 2022. 7.

[18] 

3GPP TR 23.700-80(Rel-18), Study on 5G System Support for AI/ML-based Services, 2022. 4.

그림 1

5G MEC 기술 기본 개념

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그림 2

ETSI MEC 시스템의 참조 구조

출처 Reprinted with permission from [7].

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그림 3

3GPP 5G MEC 응용 계층 지원 구조

출처 Reprinted with permission from [8].

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그림 4

3GPP 5G MEC 전송 계층 지원 구조

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그림 5

GSMA OP 연합 MEC 참조 구조

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그림 6

연합 MEC 아키텍처 모델

출처 Reprinted with permission from [15].

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그림 7

연합 지원을 위한 MEC 확장 구조

출처 Reprinted with permission from [7].

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그림 8

3GPP EDGEAPP-GSMA OPG 관계 모델

출처 Reprinted with permission from [8].

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그림 9

CAPIF 프레임워크 기능 구조 및 인터페이스

출처 Reprinted with permission from [16].

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