KR102329222B1 - 에지 컴퓨팅 장치 - Google Patents

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Abstract

5G 기반 에지 컴퓨팅 장치로서, 데이터 정보 및 제어 정보에 기반하여 에지 응용 및 응용 설정 정보를 생성하는 코드 생성기, 상기 에지 응용이 등록을 요청하면, 상기 응용 설정 정보를 바탕으로 상기 에지 응용을 등록시키는 에지 플랫폼, 그리고 상기 에지 응용에게 가상화 자원을 할당하고, 제어 메시지를 전달하는 에지 관리자를 포함하는 에지 컴퓨팅 장치가 제공된다.

Description

에지 컴퓨팅 장치{EDGE COMPUTING APPARATUS}
본 기재는 5G 기반 에지 컴퓨팅 장치에 관한 것이다.
세계적으로 5G 이동통신 기술이 개발됨에 따라 고신뢰 저지연 통신(Ultra-Reliable Low-Latency Communication, URLLC) 기반의 초저지연, 실시간 통신이 가능해졌다. 5G 환경에서 대용량 데이터를 기반으로 사용자 경험 충족을 위한 가상, 증강 현실 컨텐츠가 개발되고 있다.
최근에는 코어 망에서의 서비스 지연 및 병목 현상을 해결하기 위한 모바일 에지 컴퓨팅(Mobile Edge Computing, MEC) 기술이 개발되고 있다. 에지 컴퓨팅은 유선 코어 네트워크 상에 존재하는 데이터 센터의 기능 및 컨텐츠를 무선 액세스 네트워크 기지국에 배치된 작은 데이터 센터가 제공하는 기술이다.
기존 클라우드 시스템은 코어 네트워크 간 연동으로 인해 서비스 지연 및 병목 현상이 발생하는 문제점이 있다.
한 실시예는 5G 기반 에지 컴퓨팅 장치를 제공한다.
한 실시예에 따르면, 5G 기반 에지 컴퓨팅 장치가 제공된다. 상기 에지 컴퓨팅 장치는 데이터 정보 및 제어 정보에 기반하여 에지 응용 및 응용 설정 정보를 생성하는 코드 생성기, 상기 에지 응용이 등록을 요청하면, 상기 응용 설정 정보를 바탕으로 상기 에지 응용을 등록시키는 에지 플랫폼, 그리고 상기 에지 응용에게 가상화 자원을 할당하고, 제어 메시지를 전달하는 에지 관리자를 포함한다.
에지 플랫폼에서 필요한 가상화 자원을 관리할 수 있고, 에지 플랫폼에서 동작하는 에지 응용을 쉽게 관리할 수 있다.
도 1은 한 실시예에 따른 에지 컴퓨팅 프레임워크의 구조도이다.
도 2는 한 실시예에 따른 에지 컴퓨팅 장치의 블록도이다.
도 3은 한 실시예에 따른 에지 응용의 등록 정보를 나타내는 표이다.
도 4는 한 실시예에 따른 코드 생성기와 에지 응용의 구조도이다.
도 5는 한 실시예에 따른 에지 관리자의 구조도이다.
도 6은 한 실시예에 따른 에지 플랫폼의 구조도이다.
도 7은 한 실시예에 따른 응용 설정 정보를 나타내는 표이다.
도 8은 한 실시예에 따른 에지 컴퓨팅 장치의 블록도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
에지 컴퓨팅은 산업 장비 및 스마트팩토리 관련 장비의 초저지연 실시간 연동 및 서비스 제공을 위한 이동통신 네트워크 에지 단의 플랫폼 구조로 활용될 수 있다. 스마트팩토리 클라우드 서비스를 코어 네트워크에서 에지 단으로 이동시킴으로써, 서비스 병목 현상을 제거할 수 있고, 사용자에게 보다 빠른 서비스를 제공할 수 있다.
유럽 전기 통신 표준화 기구인 ETSI를 중심으로 에지 컴퓨팅 기술에 대한 표준화는 이루어지고 있으나, 실제 에지 컴퓨팅 구현 및 기능, 세부 모듈에 대한 표준화는 이루어지지 않고 있다. 본 발명은 5G URLLC 요구 조건을 만족하는 에지 컴퓨팅 장치를 제공한다.
도 1은 한 실시예에 따른 에지 컴퓨팅 프레임워크의 구조도이다.
도 1을 참조하면, 에지 컴퓨팅 프레임워크는 클라우드 환경을 기반으로 시스템 자원을 가상화하고 자원을 관리하며, 에지 서비스 및 응용에 필요한 시스템 자원을 할당한다.
에지 컴퓨팅 프레임워크는 MEC 노드(100), 가상화 관리자(200), 및 에지 응용 관리 프레임워크(300)를 포함한다. MEC 노드(100)는 하나의 가상화 시스템으로서, 가상 자원을 관리하고 응용에 자원을 할당하는 가상화 플랫폼(110)을 포함할 수 있다. 가상화 플랫폼(110)에서 동작하는 모든 것들은 응용으로 정의될 수 있고, 에지 컴퓨팅 프레임워크의 모든 구성 요소는 가상화 플랫폼(110)에서 동작하는 응용이 될 수 있다.
가상화 관리자(200)는 복수의 MEC 노드(100)를 관리하고, 노드 모니터링을 통해 복수의 MEC 노드(100)의 자원 상태를 확인하며, 에지 서비스 및 응용을 배치한다.
에지 응용 관리 프레임워크(300)는 에지 플랫폼(330), 에지 관리자(340), 및 서비스 인터페이스부(350)를 포함할 수 있다.
에지 관리자(340)는 에지 플랫폼(330)의 제어를 통해 에지 서비스 및 에지 응용을 관리한다. 에지 관리자(340)는 응용 패키지 관리기(341), 설정 관리기(342), 생명 주기 관리기(343), 및 가상화 관리기(344)를 포함할 수 있다.
응용 패키지 관리기(341)는 에지 서비스 및 응용 패키지를 관리한다. 설정 관리기(342)는 에지 서비스 및 응용 연결 관계를 제어한다. 생명 주기 관리기(343)는 실제 에지 서비스 및 응용을 제어한다. 가상화 관리기(344)는 가상화 관리자(200)의 제어를 통해 가상화 플랫폼(110)의 에지 서비스 및 응용을 응용 형태로 동작시킨다.
에지 플랫폼(330)은 에지 관리자(340)로부터 전달받은 제어 명령을 통해 에지 서비스 및 응용 제어를 수행한다.
서비스 인터페이스부(350)는 에지 응용 및 서비스가 에지 플랫폼과 함께 동작하기 위한 표준화된 인터페이스를 제공한다.
도 2는 한 실시예에 따른 에지 컴퓨팅 장치의 블록도이다. 도 3은 한 실시예에 따른 에지 응용의 등록 정보를 나타내는 표이다.
도 2를 참조하면, 한 실시예에 따른 에지 컴퓨팅 장치는 코드 생성기(20), 에지 플랫폼(330), 및 에지 관리자(340)를 포함한다.
코드 생성기(20)에 의해 생성된 에지 응용, 에지 관리자(340), 및 에지 플랫폼(330)은 가상화 환경에서 동작한다. 에지 컴퓨팅 표준을 제정하는 ETSI는 에지를 위한 응용의 데이터 타입을 정의하였고, 본 발명에서는 RNIs(Radio Network Informations), UE(User Equipment), Bandwidth 등 에지 컴퓨팅에서 제공해야 하는 서비스 기능에 대한 데이터 모델을 정의한다.
코드 생성기(20)는 데이터 정보(JSON)와 각 응용에 필요한 제어 정보(YAML)에 기반하여 에지 응용을 생성한다. 코드 생성기(20)는 YAML 정보에 기반하여 응용 설정 정보(Configuration 정보)를 생성한다. 코드 생성기(20)는 생성된 응용 설정 정보를 에지 관리자(340)에게 전달한다.
에지 관리자(340)는 에지 플랫폼(330)에서 동작하는 응용을 관리할 수 있도록 응용 설정 정보를 에지 플랫폼(330)에게 전달한다.
에지 플랫폼(330)은 응용 설정 정보를 바탕으로 에지 플랫폼(330)에서 동작하는 에지 응용에 대한 관리 기능을 수행한다.
코드 생성기(20)에 의해 생성된 에지 응용은 REST API를 통해 에지 응용의 정보를 에지 플랫폼(330)에 등록한다. 에지 플랫폼(330)은 에지 응용의 정보를 바탕으로 에지 응용을 관리한다. 에지 플랫폼(330)은 에지 관리자(340)로부터 전달받은 응용 설정 정보를 이용하여, 등록을 요구하는 에지 응용에 대한 제어 관리를 수행한다. 에지 응용이 에지 플랫폼(330)에 등록되고, 에지 플랫폼(330)을 통해 관리되면, 에지 응용은 통신 가능한 다른 에지 응용으로부터 서비스에 대한 정보를 획득할 수 있고, 이 정보를 바탕으로 응용 간 메시지 큐를 이용하여 데이터를 송수신할 수 있다. 에지 플랫폼(330)에 등록된 에지 응용의 정보는 도 3과 같다.
도 4는 한 실시예에 따른 코드 생성기와 에지 응용의 구조도이다.
도 4를 참조하면, 코드 생성기(20)는 데이터 파서(21), 헤더 생성기(22), 응용 탬플릿(23), 응용 코드 생성기(24), 공통 REST API 생성기(25), 및 데이터 연동 생성기(26)를 포함할 수 있다.
데이터 파서(21)는 JSON 응용 데이터 정보에 기반하여 데이터를 파싱한다.
헤더 생성기(22)는 파싱된 정보를 바탕으로 에지 응용에 필요한 헤더를 생성한다.
응용 탬플릿(23)의 코드에는 생성된 헤더 정보가 반영된다.
응용 코드 생성기(24)는 응용 탬플릿(23)의 코드를 바탕으로 코드를 생성한다. 응용 코드 생성기(24)는 JSON 데이터 타입을 바탕으로, 응용 간 데이터 송수신을 위한 메시지 큐 기반의 통신 기능 코드를 생성할 수 있다.
공통 REST API 생성기(25)는 생성된 에지 응용이 에지 플랫폼(330)에 등록되기 위한 REST API를 생성한다.
에지 응용은 에지 플랫폼(330)에 등록되기 위한 REST API, 응용 간 데이터 송수신을 위한 메시지 큐 통신 기능을 제공한다. 에지 응용은 생성된 응용이 데이터의 생산자인지 소비자인지에 따라 데이터를 송신하거나 수신하는 기능을 제공한다. 에지 응용은 송수신 데이터를 처리하는 기능을 제공한다. 에지 응용의 응용 바디는 에지 응용의 기능을 제어하는 Main 함수이다.
도 5는 한 실시예에 따른 에지 관리자의 구조도이다.
도 5를 참조하면, 한 실시예에 따른 에지 관리자(340)는 패키지 관리기(345a), 응용 정보 관리기(345b), 서비스 정보 관리기(345c), 제어 정보 관리기(345d), 응용 제어기(345e), 가상화 제어기(345f), 및 공통 REST API 생성기(345g)를 포함할 수 있다.
패키지 관리기(345a)는 에지 플랫폼(330)에서 동작하는 에지 응용에 대한 패키지를 관리한다. 패키지에는 에지 응용을 위한 실행 코드, 실행을 위한 제어 코드, 무결성 및 보안 인증을 위한 코드가 포함될 수 있다.
응용 정보 관리기(345b)는 에지 플랫폼(330)에서 동작하는 에지 응용에 대한 정보를 저장하고, 관리한다.
서비스 정보 관리기(345c)는 에지 플랫폼(330)에서 동작하는 에지 응용이 제공하는 서비스에 대한 정보를 관리한다. 에지 응용은 서비스 단위로 정보를 제공할 수 있다. 에지 응용이 제공하는 서비스는 데이터의 집합으로서, RNIs, UE, Bandwidth 등을 포함할 수 있다.
제어 정보 관리기(345d)는 코드 생성기(20)로부터 전달받은 응용 설정 정보(Configuration 정보)를 저장하고, 관리한다.
응용 제어기(345e)는 응용 설정 정보에 따라 에지 플랫폼(330)에서 동작하는 에지 응용에게 제어 명령을 전달하고, 제어 명령을 통해 에지 응용을 생성 또는 삭제할 수 있다.
가상화 제어기(345f)는 에지 플랫폼(330)에서 동작하는 에지 응용에게 가상화 자원을 할당한다. 가상화 자원은 한 실시예로서, CPU, 메모리, 네트워크 등일 수 있다.
공통 REST API 생성기(345g)는 에지 플랫폼(330)에게 REST API 형태의 응용 제어 메시지를 전달한다.
도 6은 한 실시예에 따른 에지 플랫폼의 구조도이다. 도 7은 한 실시예에 따른 응용 설정 정보를 나타내는 표이다.
도 6을 참조하면, 에지 응용이 생성되기 전, 에지 관리자(340)는 에지 응용을 제어하기 위한 응용 설정 정보를 에지 플랫폼(330)에게 전달한다. 에지 응용이 생성되면, 생성된 에지 응용은 에지 플랫폼(330)의 서비스 프록시를 이용하여 에지 플랫폼(330)에 자신을 등록한다. 이때, 에지 플랫폼(330)은 에지 관리자(340)로부터 전달받은 응용 설정 정보를 이용하여 에지 응용을 등록시킨다. 응용 설정 정보는 도 7과 같다.
에지 플랫폼(330)은 응용 설정 정보에 기반하여 에지 응용이 컴퓨팅 프레임워크에서 동작 가능한지 여부를 검증한다. 검증 항목은 에지 응용이 에지 플랫폼(330)에서 실행 가능한지 여부, 에지 응용의 정보는 무엇인지 여부, 에지 응용이 이용할 서비스가 무엇인지 여부, 에지 응용이 통신할 수 있는 다른 에지 응용은 무엇인지 여부일 수 있다.
에지 플랫폼(330)은 에지 관리자(340)로부터 전달받은 응용 설정 정보를 서비스 정보 등록기(331)에게 전달한다. 응용 설정 정보는 서비스 정보 등록기(331)의 FAST CGI(331a)를 통해 REST API 처리기(331b)로 전달된다. FAST CGI(331a)는 웹 응용의 빠른 처리를 위해 사용된다. 응용 설정 정보는 REST API의 바디 부분에 전달된다.
응용 설정 관리기(331c)는 DB 관리기(331f)를 통해 데이터 베이스의 응용 설정 정보를 저장한다. 이때, 응용 설정 관리기(331c)는 응용 설정 정보를 분석하고, 서비스 정보 등록기(331)의 서비스 관리기(331d) 및 응용 관리기(331e)에서 사용될 서비스 목록을 등록한다. 응용 설정 관리기(331c)는 에지 응용이 실행되면 서비스 정보 등록기(331)의 서비스 관리기(331d) 및 응용 관리기(331e)에 등록된 정보를 바탕으로 에지 응용이 사용하는 서비스를 제어한다.
도 8은 한 실시예에 따른 에지 컴퓨팅 장치의 블록도이다.
도 8을 참조하면, 한 실시예에 따른 에지 컴퓨팅 장치는, 컴퓨터 시스템, 예를 들어 컴퓨터 판독 가능 매체로 구현될 수 있다. 도 8을 참조하면, 컴퓨터 시스템(800)은, 버스(820)를 통해 통신하는 프로세서(810), 메모리(830), 사용자 인터페이스 입력 장치(860), 사용자 인터페이스 출력 장치(870), 및 저장 장치(880) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 컴퓨터 시스템(800)은 또한 네트워크에 결합된 네트워크 인터페이스(890)를 포함할 수 있다. 프로세서(810)는 중앙 처리 장치(central processing unit, CPU)이거나, 또는 메모리(830) 또는 저장 장치(880)에 저장된 명령을 실행하는 반도체 장치일 수 있다. 메모리(830) 및 저장 장치(880)는 다양한 형태의 휘발성 또는 비휘발성 저장 매체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 메모리는 ROM(read only memory)(831) 및 RAM(random access memory)(832)를 포함할 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (8)

  1. 에지 컴퓨팅 장치로서,
    데이터 정보 및 제어 정보에 기반하여 에지 응용 및 응용 설정 정보를 생성하는 코드 생성기,
    상기 코드 생성기에 의해 생성된 상기 에지 응용을 등록시키고, 상기 응용 설정 정보를 바탕으로 상기 에지 응용에 대한 관리를 수행하는 에지 플랫폼, 그리고
    상기 에지 응용에게 가상화 자원을 할당하고, 상기 코드 생성기에 의해 생성된 응용 설정 정보를 상기 에지 플랫폼으로 전달하는 에지 관리자
    를 포함하는 에지 컴퓨팅 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 코드 생성기는
    상기 데이터 정보에 기반하여 데이터를 파싱하는 데이터 파서,
    상기 파싱된 정보를 바탕으로 상기 에지 응용에 필요한 헤더를 생성하는 헤더 생성기,
    상기 생성된 헤더의 정보가 반영된 응용 템플릿의 코드를 바탕으로 코드를 생성하는 응용 코드 생성기, 그리고
    상기 에지 응용을 상기 에지 플랫폼에 등록되도록 하기 위한 API(Application Programming Interface)를 생성하는 API 생성기를 포함하는 에지 컴퓨팅 장치.
  3. 제2항에서,
    상기 응용 코드 생성기는 응용 간 데이터 송수신을 위한 메시지 큐 기반의 통신 기능 코드를 생성하는 에지 컴퓨팅 장치.
  4. 제1항에서,
    상기 에지 관리자는
    상기 에지 플랫폼에서 동작하는 에지 응용에 대한 패키지를 관리하는 패키지 관리기,
    상기 에지 플랫폼에서 동작하는 에지 응용에 대한 정보를 관리하는 응용 정보 관리기,
    상기 에지 플랫폼에서 동작하는 에지 응용이 제공하는 서비스에 대한 정보를 관리하는 서비스 정보 관리기,
    상기 응용 설정 정보를 관리하는 제어 정보 관리기, 그리고
    상기 응용 설정 정보에 따라 상기 에지 플랫폼에서 동작하는 에지 응용을 제어하기 위한 제어 명령을 전달하는 응용 제어기를 포함하는 에지 컴퓨팅 장치.
  5. 제1항에서,
    상기 에지 플랫폼은 등록된 에지 응용 및 등록된 에지 응용이 제공하는 서비스를 관리하고, 상기 응용 설정 정보를 분석하여 상기 에지 응용이 사용하는 서비스를 제어하는 서비스 정보 등록기를 포함하는 에지 컴퓨팅 장치.
  6. 제1항에서,
    상기 에지 플랫폼은 상기 응용 설정 정보에 기반하여 상기 에지 응용이 컴퓨팅 프레임워크에서 동작 가능한지를 검증하는 에지 컴퓨팅 장치.
  7. 제1항에서,
    상기 응용 설정 정보는 상기 에지 응용의 식별자, 상기 에지 응용이 사용할 다른 에지 응용의 식별자, 상기 에지 응용이 사용할 다른 에지 응용이 제공하는 서비스 식별자, 상기 에지 응용이 제공하는 서비스의 형태 및 상기 에지 응용이 사용할 다른 에지 응용이 제공하는 서비스의 데이터 타입 정보 중 적어도 하나를 포함하는 에지 컴퓨팅 장치.
  8. 제7항에서,
    상기 서비스의 형태는 서비스 제공자 또는 서비스 소비자로 분류되는 에지 컴퓨팅 장치.
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