[Network] Private 5G & Network Slicing

Private 5G과 Network Slicing기술을 알아보기 전에, Private Network(사설망)에 대해 알아보자.

Private Network

사설망 (Private network)은 특정 기업에 속한 사람이나 사물에 통신 연결을 제공해주고, 이 기업들의 비즈니스에 필요한 특정 서비스를 제공해주는 기업 전용망이다. 기업이 통신망을 독자적으로 운영하고 이 망을 독점적으로 사용한다. 공중망(Public Network)과 달리 기업내의 허용된 사람이나 단말만 이 망에 액세스할 수 있다. 기존의 사설망은 유선 이더넷망 또는 무선 와이파이망으로 구축되어 있고, 주로 PC와 스마트폰이 접속한다.

최근엔 기업 사설망내에 기존의 PC나 스마트폰뿐만 아니라 로봇, 드론, 센서, 4K/8K 카메라, AR/VR 단말, 자율주행 차량 등의 상이한 통신연결 요구 조건 (로봇제어:데이터량은 적지만 빠른 전송 요구 / VR: 데이터 양 많고 빠른 전송 요구 / 센서: 데이터량은 적고 전송 늦어도 됨 등)을 갖는 다양한 Device들이 연결되고, 이들이 에지 클라우드 (Edge Computing: AI 기반 자동화, AR/VR 랜더링, 원격 로봇 제어, AI 기반 비디오 분석 등)에서 제어되고 프로세싱되는 기업의 Digital Transformation이 시작되고 있다.

간단히 정리하면, 개발사들은 사설망에

1. 자유로운 이동성 (늘 움직이는 Device, 또는 고정형 Device의 사내 위치 재배치)
2. 유선급의 reliable한 통신 연결 (연결이 짧은 시간이더라도 끊어지면 안됨)
3. 수 milli seconds 의 latency 보장
4. 수 많은 작은 소물의 연결 (센서)
5. Device에서 발생하고 서버에 저장된 데이터에 대한 data privacy (기업 외부로 유출되서도 안되고, 기업내부에서도 허용된 사람이나 단말만 접근)
6. 응용별로 망을 분리해주는 (트래픽을 섞이지 않게 해주는) Traffic Isolation
7. 상이한 QoS/Priority 보장

와 같은 기능들을 원한다.(까다롭다...)

하지만,

유선 이더넷(Ethernet)은 일단 매우 싸고, 안정정인 통신 품질과 성능을 제공하지만, 유선이라 이동성을 제공할 수 없고, 유선이라 배선 공사 비용/시간이 많이 든다.

와이파이(Wi-Fi)는 구축 및 운영이 쉽고 망비용도 저렴하지만(주파수 공짜, 싼 AP 가격), 통신연결이 불안정하고, 통신거리가 짧고, Latency가 수십ms 이상으로 길며, 보안에 취약하고, 이동성이 제한적이다. 가정이나 일반적인 사무실 환경이면, 큰 문제없으나, 기업의 Digital Transformation에 대응하기에는 한계가 있다.

따라서 이더넷/Wi-Fi의 위와같은 한계점을 극복하기 위해 Private 5G가 탄생하게 되었다.

Private 5G

Private 5G망은 특정 건물이나 부지내에서 사설망을 구축하기 위해 기존처럼 IEEE 기술 (LAN 기술, 유선 이더넷, 무선 와이파이)을 쓰는 것이 아니라, 3GPP 기술(이동통신사 기술, 셀룰라 기술)인 5G를 이용하여 구축되는 기업전용망이다.

5G는 셀룰라 기술이기 때문에 기존 LAN인 유선 이더넷이나 와이파이에 비해 기업내 devices들에게 높은 이동성 (핸드오버), 유선급의 연결의 안정성과 품질 (연결이 안끊어지고, 연결중 통신 품질이 유지됨), 보안성(망접속시 SIM 인증), 넓은 커버리지(비면허대역을 쓰는 와이파이와 달리 면허대역을 쓰므로 세게 쏠 수 있음) 등의 장점을 기본적으로 제공해준다.

5G는, 스마트폰의 속도를 높혀주는 B2C를 주로 타켓팅한 4G (MBB)와 달리, 더 높아진 속도(eMBB, 단말당 수백Mbps-Gbps)뿐만 아니라 실시간 서비스를 위한 초저지연성(uRLLC, 수ms)센서와 같은 다량의 작은 사물을 연결해주는 초연결성(mMTC, 106/Km2)을 제공한다.

5G는 위에서 언급한 5G Radio의 특징외에도 Network Slicing이라는 기존에 없었던 큰 장점이 있다.

Network Slicing

Network Slicing은 물리적으로 단일한 망을 통해 논리적으로 구분된 가상의 독립망을 생성해주는 기능이다.

이로 인해, 5G는 단일망을 통해 통신 속성이 서로 다른 응용별 (AR/VR, Autonomous Vehicle, IIoT 등), 기업별 또는 부서별로 여러 개의 전용망을 만들어 주는 데 이상적이다.

Private 5G network은 단말 근처에서 데이터를 처리해주어 저지연 고신뢰 통신과 고성능 서비스를 제공해주는 Edge Computing을 이용해 기업 비즈니스에 특화된/최적화된 응용 서비스를 신속하고 dynamic하게 제공할 수 있다.

또한 최근에 5G network에 적용되고 있는 AI/ML기반 Self-healing과 같은 운영 자동화 (Operation Automation) 기술로, 망장애 복구 처리, Resource 용량 증감 처리, 등을 위한 운영자의 노동/개입도 최소화해주어 기업내 IT 담당자의 운영 부담을 크게 덜어준다.

또한 5G network는 가상화되고 클라우드화되어(Container, micro-service), 웹스케일 IT 서비스들이 그러하듯 네트워크 자원들 (네트워크 인프라, 네트워크 기능/서비스 등)을 기업의 수요 요구에 맞춰 on-demand로 제공함으로써 기업의 비지니스 민첩성을 향상시키고 망구축 및 운용 비용 절감에 기여한다.

5G를 활용한 여러 기술 (Private 5G, Network Slicing, MEC 등) 여러 기술들의 관계를 큰 그림으로 생각하고 알아보면 좋을 것 같다.