박세환 Ph.D. 한국과학기술정보연구원 ReSEAT프로그램 전문연구위원

키워드 : 5G 이동통신, NFV(네트워크 기능 가상화), ETSI-ISG, SDN(소프트웨어 정의 네트워크), 네트워크 민첩성, 서비스 확장성 및 탄력성, NFV 기술표준, 네트워크 유연성, 에너지 효율성, 호환성 및 지속성

개요

국내 5G 이동통신 시스템 관련 기술개발을 2018년에 완료하고 이를 기반으로 2018년 평창동계올림픽에서 시범서비스를 진행할 계획이다. 이후 2020년 12월 세계 최초로 상용화 서비스를 제공할 예정이다.

이 연구에서는 5G 이동통신 시스템의 핵심 기술로 주목받고 있는 네트워크 기능 가상화(NFV) 기술의 글로벌 표준개발에 대해 알아보고자 한다.

유럽전기통신표준협회(European Telecommunications Standards Institute, ETSI)와 산업규격그룹(Industry Specification Group, ISG)에서 국제표준화를 주도하고 있는 네트워크 기능 가상화(Network Function Virtualization, NFV) 기술은 스위칭(switching), 라우팅(routing), 방화벽(firewall) 및 BRAS(Broadband Remote Access Server) 등과 같은 네트워킹 기능을 하드웨어로부터 분리해 가상화된 x86 기반의 서버 플랫폼에서 운용하고자 하는 네트워킹 패러다임의 대전환을 목표로 하고 있다.

ETSI는 1988년 3월 EC에서 설립한 유럽지역 전기통신 표준화기구다. 유럽의 정보통신 관련 기술표준을 개발하고 글로벌 정보통신 표준 제안 및 국제표준사전 구축에 주력하고 있다.

ISG는 ETSI 내의 선(pre) 표준화 또는 신속(quick) 표준화를 목적으로 2005년 말 신설된 제도다. 결과물은 그룹 스펙시피케이션(Group Specification)으로 발행된다. ETSI-ISG의 NFV 기술표준화 워킹그룹은 2012년 10월 독일 다름슈타트(Darmstadt)에서 개최된 SDN 회의에서 백서를 발행한바 있다.

이러한 소프트웨어 기반의 어플라이언스로의 전환을 통해 ISP(Internet Service Provider)들은 고객의 수요니즈를 보다 더 잘 수용할 수 있도록 서비스를 자동화해 다음과 같은 프로그래밍 기능을 향상시킬 수 있게 됐다.

- 사용자에게 보다 효율적인 서비스를 제공할 수 있도록 다양한 벤더들의 통합 서비스 플랫폼을 제시했다.

- 서버 및 네트워크 내 모든 장비에 대한 최적의 배치방법을 제시해 전력을 정감할 수 있는 방안을 제시했다.

- 서버 및 네트워크의 설계, 시험 및 구축을 위한 최적의 스킬 셋(skill set)을 제시했다.

- 최적의 제품 라이프 사이클을 유지할 수 있도록 필드 업그레이드 요구사항을 제시했다.

이를 통해 SDN(Software Defined Network)과 함께 통신사업자(ISP 등)는 네트워크 어플라이언스로의 네트워크 접근성을 재정의(redefinition)하는 서버 가상화 기술효과를 기대했다.

NFV의 기본목적은 다양한 네트워킹 기능을 고가의 독점 어플라이언스 대신 표준화된 가상 서버에서 운용하고자 하는 것이다.

즉 표준 서버 가상화 기술을 수용함으로써 산업표준 범위 내에서 소프트웨어로 제어되는 네트워킹 기능을 실행할 수 있도록 하는 것이며, 나아가 신규 장비를 추가로 설치하지 않고서도 용이하게 서비스를 제공하고 변경시킬 수 있는 기능을 강화시키고자 하는 것이다.

가상화 기술은 하드웨어 중심의 네트워킹 기술을 컴퓨팅, 서버, 네트워크 기능을 추상화해 소프트웨어적으로 제어가 가능하도록 하는 것을 의미한다.

이를 위해 NFV를 지원할 수 있는 구조와 주요 기능블록들을 정의하고 이들 간의 인터페이스를 정의하고 있다. 이러한 표준화된 인터페이스 규격에 맞춰 개발된 제품들을 상호 연결 및 동작하도록 하는 개방형 네트워킹 기술로 전환하는 것을 목표로 하고 있다.

NFV는 네트워크뿐 아니라 데이터센터 내 서버의 기능까지 가상화해 네트워크와 하드웨어의 절대적인 의존도를 최소화함으로써 다수의 VNF가 단일 네트워크와 하드웨어를 공유할 수 있도록 하는 것이다. 이를 통해 다음과 같은 핵심 기능을 실행할 수 있게 한다.

- 다수의 서버를 통합하고 다수의 로컬 네트워크를 통합하여 서버와 네트워크의 성능을 향상시킬 수 있다. 또한 필요에 따라서는 서비스 이동 및 변경기능을 통해 서버 및 네트워크의 민첩성과 서비스 확장성 및 탄력성을 향상시킬 수 있다.

- API(Application Programming Interface)를 통해 서비스를 제공할 수 있어 서비스 프로그램 능력을 향상시킬 수 있다. 아울러 서버관리 비용을 최적화함으로써 전체 비용을 줄일 수 있는 효과를 기대할 수 있다.

- 소프트웨어 기반 플랫폼으로 제어되는 어플라이언스를 통해 서비스를 자동화하고 프로그래밍 능력을 향상시켜 사용자의 소비니즈를 수용할 수 있는 기반을 마련할 수 있다.

NFV 기술표준화 동향

연구그룹의 주요목적 및 활동사항

= ETSI-ISG 연구그룹은 2012년 12월 글로벌 통신 기술시장을 주도하고 있는 통신사업자들(AT&T, BT, 도이치텔레콤, 오렌지, 텔레콤이탈리아, 텔레포니카, 버라이존, NEC, 도코모 등)을 중심으로 NFV 기술표준화 워킹그룹을 설립했다. NFV 기술표준화 워킹그룹의 주요목적 및 활동사항에 대해 간단히 요약하면 다음과 같다.

주요목적

- NFV에 대한 산업규격을 제정하는 위한 것이다.

- 향후 제정되는 산업규격들은 ISG 산하 워킹그룹에서 작성된 것이기에 공식 ETSI 규격으로는 제정되지 않고 서플멘터리 스펙시피케이션스(Supplementary specifications)로 간주된다. 공식 ETSI 규격으로 제정되지 않더라도 글로벌 통신 기술시장을 주도하고 있는 통신사업자 및 장비 벤더들이 직접 참여해 공동의 목적으로 제정되는 산업규격이라는 점에서 커다란 의미가 있다. NFV 표준화 그룹에는 ISG 멤버 누구나 참여할 수 있으며 국내 기업 중에는 KT, SK텔레콤, 삼성전자 및 한국전자통신연구원이 가입돼 있다.

활동사항

- NFV 표준화 워킹그룹의 공식적인 활동기간은 2년이다.

- NFV 표준화 그룹은 4개의 워킹그룹, 2개의 전문그룹 및 2개의 지원그룹으로 구성돼 있으며 의장은 버라이존의 프로딥 센(Prodip Sen)이 맡고 있다.

- 2013년 1월 제1차 회의, 2013년 4월 제2차 회의, 2013년 7월 제3차 회의, 2013년 10월 제4차 회의를 개최한바 있다. 2015년 1월 회의를 끝으로 표준화 활동을 사실상 마무리했다.

워킹그룹의 역할

= NFV 기술개발을 위한 ETSI-ISG의 워킹그룹은 최상위 그룹인 NFV의 주관 하에 4개의 상위문서를 개발했으며 각 하위 워킹그룹에서는 이 상위문서들을 기반으로 세부 기술문서 작업을 진행했다.

1년에 4차례 개최되는 플레너리(Plenary) 회의(모든 워킹그룹 참여)에서 4개 상위문서에 대한 기술이슈를 토의하고 각 워킹그룹은 별도의 회의를 통해 세부 표준규격을 완성한 것이다.

4개의 표준문서명과 담당 에디터는 ▲엔드투엔드 아키텍처 : GS NFV002 NFV/앤디 말리스(Andy Malis, 버라이존) ▲이용 케이스 : GS NFV001 NFV/엘렘나 디마리아(Elena Demaria, 텔레콤이탈리아) ▲가상화 요구 : GS NFV0004 NFV/ 수잔나 사바터(Susana Sabater, 보다폰) ▲터미놀로지(Terminology) : GS NFV0003 NFV/베네트(Bennett, 시스코)다.

ETSI-ISG의 워킹그룹의 최상위 그룹인 NFV의 주관 하에 개발된 4개의 상위 표준문서에 대한 규격과 NFV 세부 기능을 상호 시험할 수 있는 PoC 규격을 다음과 같이 공지했다. 각 워킹그룹에서는 이러한 PoC 규격을 기반으로 개별 기술규격 작업을 진행했다.

- ETSI GS NFV 001 v1.1.1(2013-10) ; NFV; 이용 케이스

- ETSI GS NFV 002 v1.1.1(2013-10) ; NFV; 아키텍추얼 프레임워크(Architectural Framework)

- ETSI GS NFV 003 v1.1.1(2013-10) ; NFV에서 터미놀로지스 및 메인 개념(Terminologies and Main Concepts in NFV)

- ETSI GS NFV 004 v1.1.1(2013-10) ; NFV; 가상화 요구

- ETSI GS NFV NFV-PER 002 v1.1.1(2013-10) ; NFV; 개념 증명(Proof of Concepts): 프레임워크

NFV 표준개발 동향

= NFV 기술표준을 주도하고 있는 ETSI-ISG의 NFV 표준화 워킹그룹 에서는 다음과 같은 4개의 주요 표준문서를 개발했다. 보다 많은 관련 업체들이 이 표준문서의 내용을 수용해 에코시스템을 조기에 구축하는 것을 목표로 하고 있다. 주요 표준문서의 내용을 간단히 요약하면 다음과 같다.

- NFV 요구 : NFV 백서 초안을 내용을 중심으로 작성됐으며 서비스 모델을 포함하는 NFV 프레임워크를 위한 비즈니스 및 기술 요구사항이 기술돼 있다.

- NFV 아키텍추얼 프레임워크 : 가상화된 네트워크 기능과 하부 가상 인프라의 상위 기능 구조 및 설계사항이 기술돼 있다. 기능요소들을 정의하고 각 기능요소들간 인터페이스를 정의함으로써 이기종의 NFV간 상호 운용성을 보장한다.

- NFV 터미놀로지 : NFV ISG 문서의 전문용어에 대한 정의가 기술돼 있다. 이를 통해 타 SDO 관련 문서와 용어상의 차이점을 줄이는 데 목적이 있다.

- NFV 이용 케이스 : NFV ISG가 추구하는 기술적인 목표를 수용할 수 있는 애플리케이션을 중심으로 적용사례가 기술돼 있다. 적용범위는 모든 밴더를 대상으로 하고 있다.

이러한 4개의 주요 표준문서를 기반으로 다양한 NFV 기술개발 주체들이 참여하는 PoC(Proof of Concept)를 구현함으로써 NFV 에코시스템 성장을 위한 PoC 참여에 관련된 제반 사항을 NFV ISG PoC 프레임워크에 기술하고 있다.