78페이지 내용 : 1. 머리말 5G UPF의 등장은 MEC의 설치 방식에 근본적인 변화를 가져왔다. UPF의 UL-CL Uplink Classifier 기반 트래픽 오프로드 기능은 기존 MEC를 In-line 방식으로 설치할 때 발생하는 이동성, 과금, 감청 지 원 등의 문제를 효율적으로 해결한다. 본고에서는 이 러한 변화가 MEC 기술에 미치는 영향을 네트워킹 과 컴퓨팅 사이드로 나누어 살펴보고, 새롭게 부상 하는 PAC Programmable Acceleration 기술 기반 으로 UL-CL 오프로드 성능을 개선하는 방안을 제 시한다. 2. LTE망에 MEC 도입 시 기술적 어려움 MEC는 모바일 백홀 구간의 S1 트래픽을 탭 Tap 또는 DPI와 같은 In-line 장비처럼, ‘Bump in the wire BIW ’ 방식으로 오프로드하는 장비로 설계되 었다1 태생이 3GPP 기술 표준과 합의 없이 만들어 진 ‘외부’ IT 장비였으므로, BIW 방식으로 망에 배치 되기 위해서는 기존 3GPP 장비들의 설정이나 운용 에 변화를 요구하지 않는 투명성이 요구되었다. 따라서 LTE 상용망에 MEC 장비를 도입하려면 표 1 에 나열된 GTP 핸들링, DSCP 매칭, 트래픽 오프로드 정책, C-플레인 패시브 탭핑과 같이 S1 트 래픽 오프로드와 관련된 MEC 본연의 기능들이 통 신사업자 기준 carrier-grade, 통상 99.999% 가용 성 에 부합하는 것 외에 보안, 이동성 관리, 계량/과 금/합법적 감청[3] 지원, 페이징 지원 등 3GPP 플로 우의 무결성을 보장하기 위한 추가적인 수단이 필요 했다[4]. 즉, 로컬 기지국 인근에 배치된 MEC가 애플리케 이션 트래픽을 오프로드할 경우, 원래 S1 트래픽이 거쳐 갔어야 할 코어망의 SeGW, S-GW, P-GW 등 앵커 anchor 노드들이 데이터를 수신하지 못하게 되고, 결국 망 운용을 위한 필수 기능을 수행할 수 없는 문제가 발생한다 표 2 5G UPF 오프로드 기반 MEC 기술 동향 이문원 _ 나인테일 AI 대표, 에지컴퓨팅 아키텍트 박선례 _ TTA 지능정보융합소프트웨어단 수석연구원 1 ETSI MEC 표준 그룹은 백홀 구간 상에서, MEC 설치 위치와 상관 없이, S1 트래픽을 오프로드하는 모든 방식을 ‘Bump in the wire’로 구분한다[1]. 표준·시험인증 정책 기술 동향 T T A J O U R N A L V O L 1 8 3 7682
79페이지 내용 : 2 0 1 9 M A Y + J U N E 83 3. MEC 무결성에 요구되는 기술적 복잡성 BIW 방식의 무결성 문제를 해결하면서 MEC를 LTE 상용망에 배치하는 검증된 방안은 코어망의 S/P-GW 상단에 C core -MEC, 하단에 F Filter -MEC 노드를 추가하는 것이었다. 즉 계량, 과금, 합법적 감청, 페이 징 기능이 온전히 수행되려면, 사용자 데이터 플로우 가 앵커 노드인 S/P-GW를 완전무결하게 거쳐가야만 2 MEC는, S-GW와 달리, IMSI, IMEI, User IP, APN, 셀 수준의 사용자 위치 정보에 대한 접근이 불가능하기 때문에 CDR을 직접 생성할 수 없다[5]. 3 MEC는 S1-MME NAS 메시지를 투명하게 처리하므로, 인바운드 콜/SMS의 경우 페이징은 정상 동작한다. 표 2 MEC 도입에 의한 LTE망의 무결성 훼손 문제 LTE 코어망 기능 앵커 노드 ‘BIW’ MEC 설치 방식의 문제점 보안 IPSec SeGW S1 링크에 IPSec이 적용된 경우 트래픽 오프로드가 불가능하므로, 보안 게이트웨이 SeGW 상단으로 MEC 설치 위치를 제한하거나, 통신사업자와 합의를 통해, IPSec 적용을 해제해야 함. IPSec 인증서를 복사하는 등의 방식으로 트래픽 오프로드를 허 용할 경우, 3GPP 보안의 무결성이 훼손됨 이동성 관리 S-GW UE-AF 간 세션이 이동성 앵커인 S-GW를 거치지 않으므로, UE가 핸드오버할 경우 애플리케이션 세션의 연속성이 보장되지 않음 계량 & 과금 P-GW & S-GW UE-AF 간 세션이 계량 & 과금 앵커인 S/P-GW를 거치지 않으므로, 데이터 사용량을 계량하고 요금 정산을 하기 위한 CDR을 생성할 수 없음2 합법적 감청 S-GW UE-AF 간 세션이 합법적 감청 lawful interception 앵커인 S-GW를 거치지 않으므로, 법집행기관 LEA 의 감청 요청 시 탭핑 지원이 불가능함 페이징 Paging MME MEC 앱이 푸쉬 메시지를 전송할 경우, 먼저 페이징으로 IDLE 모드인 사용자 단말을 깨워야 하지만, 페이징 요청을 보낼 SGW-MME 간 S11 인터페이스가 없음3 표 1 S1 트래픽 오프로드 관련 MEC 주요 기능[2] Category Description U-Plane Support ? U-Plane interception GTP-U header reconstruction w/PDCP SN & GTP-U SN persistence TNL IP header reconstruction w/DSCP persistence ? Fast IP rerouting based on link supervision e.g. w/BFD ? DSCP in TNL IP -based traffic bypass C-Plane Support ? Passive tapping on RRC & NAS messages Signaling and data radio bearers SRBs & DRBs , S1-AP, NAS messages ? Monitoring on Cell Trace LTE644 & LTE459 interface Traffic Offload Policy TOP ? eRAB admission policy decision Subscriber profile ID filter QCI Quality Class Indicator filter eRAB ARP filter ? Packet admission policy decision 3-tuple filter *Application-specific filters are off the TOP scope Security Support ? IPSec-based Backhaul Security IPSec in tunnel mode, w/Encapsulated Security Payload ESP Encryption e.g. AES-128-CBC , integrity protection e.g. HMAC-SHA Connection negotiation e.g. IKEv1 , authentication e.g. X.509 2 0 1 9 M A Y + J U N E 8377