Technology  ______  자율네트워킹 연구동향

공유하기  

   

똑똑한 네트워크 인프라 자율네트워킹

무선통신과 이동통신 기술 발달은 향후 데이터 자원에 접근과 사용에 제약이 없는 초연결(hyper-connectivity) 사회로의 전환을 예고하고 있다. 4차 산업혁명을 여는 열쇠로 사물인터넷(IoT)이 주목받게 되면서 초연결성 역시 주목받고 있다. 모든 사물을 연결하는 초연결성은 유무선 네트워크 인프라의 규모를 크게 증가시키며, 제어와 관리 복잡도 역시 심화된다. 망의 규모가 커지고 트래픽 처리량이 많아질수록 망의 운용은 확장성, 신뢰성, 적응성에 대한 다양한 문제에 직면하게 된다. 자율네트워킹은 이러한 기술적 어려움을 타개할 해법이다.

스스로 제어와 관리를 알아서 뚝딱 ‘자율네트워킹’

자율네트워킹(autonomic network)은 기존에 운용자가 직접 수행하던 망의 구성(configuration), 복구(healing), 최적화(optimization), 보호(protection) 등의 기능을 네트워크 인프라 스스로 수행하는 지능적 자가관리(self-management) 기술이다. 즉, 망의 제어와 관리 주체를 지능화된 네트워크 인프라 자체로 전환하여 제어와 관리를 자동화시킴으로써, 기존의 운용자 중심 방법론이 가진 한계를 극복하고자 하는 것이다.
초기 자율네트워킹 연구는 운용자가 망 운영에 관한 지식, 규칙, 정책 등을 정형화된 형식으로 제공하면, 이를 바탕으로 자동화된 제어와 관리를 제공하기 위한 자가관리 기능의 구현에 초점을 두고 있었다. 최근에는 SDN(Software Defined Network)/NFV(Network Function Virtualization) 기반 네트워크 플랫폼에 인공지능/기계학습 기법을 접목함으로써 자원의 유연한 관리와 지능화된 제어 및 관리를 결합하는 방향으로 진화하고 있는 추세이다.
자율네트워킹은 2001년 IBM에서 제안한 자율컴퓨팅을 네트워킹 분야에 도입한 개념으로, 네 종류의 자가관리 속성인 Self-CHOP(Self-Configuration, Healing, Optimization, Protection)을 제공하는 것을 목표로 한다. Self-CHOP의 구현을 위한 자율네트워킹 참조모델은 GANA(Generic Autonomic Networking Architectur)와 ANIMA(Autonomic Networking Integrated Model and Approach)가 있다. GANA는 2013년 ETSI AFI(Automnomic network engineering for the self-managing Future Internet) 그룹에서 제정한 개방형 참조모델로, protocol, function, node 및 network 등으로 계층화된 개체들이 협력하여, 지능화된 자가관리를 제공하는 방법을 정의하고 있다. 각 개체는 제어명령과 피드백을 주고받음으로써 망의 상황에 따라 지능적으로 적응하며 협력한다. 이를 협력적 제어 루프라고 한다. ANIMA 참조모델 역시 유사한 형태의 개념을 제안하고 있다.

자율네트워킹 연구현황은?

초기 자율네트워킹 연구는 유럽위원회(EC) 산하의 EU FP(European Union Framework Programmes for research and technical development) 프로젝트들이 주도하였다. 이들은 2000년대 중반부터 Self-CHOP 기능이 구현된 PoC 시스템 또는 테스트베드를 구축하기 위해 다각적 노력을 진행하였으며 이들의 연구 결과는 앞서 소개한 GANA의 표준화에 반영되었다. 2010년 이후 클라우드, SDN, NFV, 기계학습 기술이 발전하면서 자율네트워킹 연구는 새로운 방향으로 진화하고 있다. 인공지능/기계학습을 활용해 망의 동작과 사용자의 상황을 적절히 예측하고, 이를 바탕으로 NaaS(Networkd-as-a-Service)에 할당된 리소스를 최적화함으로써 Self-CHOP 속성을 제공할 수 있게 되는 것이다.
EU FP의 기존 자율네트워킹 연구들이 Self-CHOP 제공을 위한 구조적 혁신에 초점을 맞추었다면, 최근에는 자율네트워킹의 적응성, 유연성, 지능성을 향상하기 위한 연구들이 진행되고 있다. 대표적으로 5G-PPP(5 Generation Public-Private Partnership) phase 1 프로젝트들인 CogNet과 SELFNET이다. 이는 SDN/NFV 형태의 망에서 수집한 다양한 형태의 정보에 인공지능과 기계학습적 분석을 적용하고, 이를 바탕으로 망 운영의 효율성, 응답성, 자율성 등을 향상시키는 것을 목적으로 한다.
미국의 망 사업자인 AT&T는 자사에서 운영하는 에지 클라우드에서 수집한 각종 자료를 바탕으로, CogNet과 SELFNET 프로젝트와 유사한 개념의 연구를 진행하고 있다. 망은 물론 사용자, IoT 기기와 기타 시스템에서 다양한 형태의 데이터를 수집하여 고객들에게 지능화된 서비스를 제공하는 것을 목표로 하고 있다.
미국의 ISP/CSP 솔루션 전문사업자인 Netcracker는 업계 최초로 Full-service NaaS를 구현하였다. Full-service NaaS란 하나의 NaaS에서 기반망 서비스와 클라우드 애플리케이션을 동시에 제공하는 것을 말한다. 특히 하부에 구현된 AVP(Agile Virtualization Platform and Process) 기법을 바탕으로 동작 중인 망에 대한 동적 재구성 기능을 탑재하고 있다.

자율네트워킹 표준화와 ETRI의 자율네트워킹 연구

자율네트워킹의 대표적인 표준화 활동 사례로는 앞서 설명한 ETSI AFI GANA, IETF ANIMA 참조모델과 3GPP SON을 들 수 있다.
앞서 설명한 GANA의 표준화는 2013년 완료되었으나, ETSI AFI 그룹을 중심으로 GANA의 활용성을 높이기 위한 후속 연구들이 진행되고 있다. Orange(프랑스)와 Verizon(미국) 등 국제적 기업이 AFI 그룹에 참여하고 있으며, GANA에 SDN/NFV 및 빅데이터 분석 기술을 융합하여 자율망의 유연성과 지능화를 높이는 방안을 제안하고 있다.
IETF ANIMA의 경우는 Nokia(핀란드), Huawei(중국) 등의 주요 망 장비 제조사들을 포함한 다수의 학계와 산업계 기관들이 참여하고 있다.
3GPP에서 정의한 자율네트워킹 규격안인 SON(Self-Organizing Network)은 무선 접속망인 e-UTRAN의 성능 향상에 특화되어 있다.
한국전자통신연구원에서는 4차 산업사회의 초연결성에 능동적인 대응이 가능한 지능형 인프라를 확보하기 위한 연구 개발 사업을 착수하였으며, 주요 핵심기술로 자율네트워킹 기술을 포함하고 있다. 해당 사업에서는 초연결 지능 인프라를 위한 인공지능 기반 자율관리, 제어 기술에 대한 연구 개발이 진행될 예정이다. 이를 통해, 기반망과 에지 클라우드 및 5G 접속망이 결합된 초연결 인프라를 위한 자율적 운용 기술을 확보하는 것을 목표한다.
자율네트워킹에 대한 초기의 연구들이 자율네트워킹을 위한 자가관리 기능의 탑재에 집중했다면, 최근 연구 동향은 SDN/NFV 기반 플랫폼에 인공지능과 기계학습을 결합하여 네트워킹 인프라의 유연성과 지능성을 극대화하는 방향으로 변모하고 있다.
초연결성과 사물인터넷 시대를 맞아 기반 네트워크의 기능과 성능 요구사항은 더욱 높아지고, 리소스의 효과적인 제어와 관리가 중요한 쟁점이 될 것으로 예상한다. 따라서 유연하고 지능적인 인프라 관리의 핵심이 될 자율네트워킹 기술의 확보를 위한 노력이 필요하다.

※ 논문 다운받기(논문저자 : 네트워크본부 신승재 연구원, 윤승현, 이범철, 김상기 책임연구원)
- 논문의 자세한 내용 및 원문은 논문을 다운받으시면 확인하실 수 있습니다. -