Network Latency 감소를 위한 5G MEC 구현

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Most of the IT services we use today are structured in a Server-client structure and are available to users in the form of Web or App through PC, Tablet, and Mobile.
In the future, such IT services are expected to gradually increase the role of Mobile as a Client and increase the demand for Big Data operations such as real-time translation and object recognition.
However, Mobile's computational capacity and data storage space have limitations to provide services that fit this situation, and it is desirable for the server to process Big Data computations.
In addition to Big Data's server processing, future IT environments require low Latency support. Accordingly, a variety of studies are underway in the recently commercialized 5G.
In fact, the largest share of the various Latency sources for 5G is the network area, mainly caused by the physical distance between the Client and Server, and 5G is considering Mobile Edge Computing (MEC) as a technology to reduce it.
In this paper, MEC was first implemented in 5G commercial network, and as a result of measuring Network Latency, domestic servers showed a reduction in Latency by 42% and 84%, and additional 5G Air Interface Latency was also measured.
This study will contribute to the discovery of new low Latency-based services provided by 5G and will help service providers wanting to utilize 5G. Furthermore, it will be expected to use to study reduced Latency in various areas in the future.

국문 초록 (Abstract)

오늘날 우리가 사용하는 대부분의 IT 서비스는 Server-client 구조로 구성되어, PC, Tablet, Mobile을 통하여 사용자에게 Web 또는 App의 형태로 제공되고 있다.
향후 이러한 IT 서비스는 Client로서의 Mobile 역할이 점차 늘게 되고, 실시간 번역, 사물 인식 등 Big Data 연산에 대한 요구가 증가될 것으로 예상하고 있다.
그러나 Mobile이 가진 연산능력 및 Data 저장공간은 이러한 상황에 맞는 서비스를 제공하기에 한계를 가지고 있으며, 이를 해결하기 위해서는 Big Data 연산 처리를 Server에서 하는 것이 바람직하다.
또한 미래의 IT 환경은 Big Data의 Server 처리 외에도 낮은 Latency를 지원이 필수적인데, 최근 상용화된 5G에서도 이와 관련된 다양한 연구가 진행 중이다.
실제 5G의 다양한 Latency 발생원인 중 가장 큰 비중을 차지하는 것은 Network 영역으로, Client와 Server사이의 물리적 거리에 의해 주로 발생되며, 5G에서는 이를 감소시키기 위한 기술로 MEC(Mobile Edge Computing)를 검토 중이다.
본 논문에서는 MEC를 5G 상용망에 최초로 구현하여, 이를 통해 Network Latency를 측정한 결과, 국내 서버는 42% 해외 서버는 84%까지 Latency 감소됨을 보였으며, 추가적으로 5G Air Interface Latency도 측정하였다.
본 연구를 통하여 5G가 제공하는 낮은 Latency 기반 새로운 서비스 발굴에 기여하고, 5G 활용을 원하는 서비스 제공자에게 도움이 될 수 있을 것으로 전망하며, 향후 다양한 분야의 Latency 감소 연구에 활용될 것으로 기대한다.

목차 (Table of Contents)

• 1. 서론 1
• 1.1. IT Service 1
• 1.1.1. Web Service 2
• 1.1.2. App Service 3
• 1.1.3. DC(Data Center) 4
• 1.1.4. CDN(Contents Delivery Network) 5
• 1.1.5. Cloud Service 6
• 1.2. Mobile Network의 진화 10
• 1.2.1. 5G 배경 11
• 1.2.2. 5G 특징 12
• 1.2.3. Mobile Network Latency 14
• 1.2.4. 5G Latency 활용분야 16
• 1.2.5. Latency 요구사항의 한계 18
• 2. 관련 연구 19
• 2.1. 기반기술 19
• 2.1.1. NFV(Network Function Virtualization) 19
• 2.1.2. SDN(Software Defined Networking) 22
• 2.1.3. MEC(Multi-Access Edge Computing) 25
• 2.2. 구현사례 28
• 2.2.1. Cloudlet 28
• 2.2.2. WiCloud 30
• 2.2.3. Fog Computing 32
• 2.2.4. LTE 기반 MEC 구현 35
• 2.2.5. LTE NFV 기반 MEC 38
• 3. Method 40
• 3.1. E2E Latency 40
• 3.2. Air Interface Latency 43
• 3.3. Network Latency 46
• 3.4. 분석 49
• 3.4.1. CP(Control Plane) Latency 51
• 3.4.1. UP(User Plane) Latency 56
• 3.5. 시험 59
• 3.5.1. 구성 59
• 3.5.2. 시험절차 60
• 4. 결과 64
• 4.1. Network Latency 64
• 4.2. Air Interface Latency 67
• 5. 결론 71
• 5.1. 논의 71
• 5.2. 추가 연구 73
• 참고문헌 74
• ABSTRACT 79

참고문헌 (Reference)

1 박선례, 이문원, "“5G UPF 오프로드 기반 MEC 기술 동향”", TTA Journal, Vol. 183, pp. 82-89, 2019

2 국제기술협력단 국제협력지원팀, "“클라우드 컴퓨팅의 과거, 현재 그리 고 미래”", 한국산업기술진흥원, 2011

3 김한주, "“모바일 플랫폼의 진화; 서비스 플랫폼의 등장”", 정보통신산업 진흥원, 주간기술동향, 정보통신산업진흥원, pp. 1-14, 2013

4 이문원, "“5G 초저지연 서비스 구현을 위한 NFV 기반 MEC 기술”", TTA 표준시험인증 기술동향, 2017