KR20240078931A - 엣지 컴퓨팅 서비스 제공 방법 및 이를 위한 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 엣지 컴퓨팅 서비스 제공 방법 및 이를 위한 장치를 개시한다. 본 발명에 따르면, 사용자 단말(User Equipment, UE)의 엣지 컴퓨팅 서비스 요청이 있는 경우, 상기 이동통신망의 SMF(Session Management Function)로부터 UPF(User Plane Function) 선택 요청 메시지를 수신하는 API 서버; 복수의 서비스 이름, 상기 복수의 서비스 이름에 상응하는 복수의 서비스 식별자, 복수의 MEC(multi-access edge computing) 서버 식별자, 상기 복수의 MEC 서버 각각의 리소스 상황 정보, 상기 복수의 MEC 서버 각각으로의 연결을 위한 UPF 식별자, 상기 복수의 MEC 서버 각각과 연결된 사용자 단말 식별자 중 적어도 하나를 저장하는 로컬 데이터베이스; 및 상기 로컬 데이터베이스에 저장된 정보 또는 클라우드 컴퓨팅 인프라 또는 인터넷 인프라 내의 정보시스템과의 질의 응답을 통해 상기 요청된 엣지 컴퓨팅 서비스 제공을 위한 최적 MEC 서버를 선택하는 애널라이저를 포함하되, 상기 API 서버는 상기 선택된 최적 MEC 서버로의 연결을 위한 UPF 식별자를 포함하는 응답 메시지를 상기 SMF로 전송하는 인프라 정보 장치가 제공된다.

Description

엣지 컴퓨팅 서비스 제공 방법 및 이를 위한 장치{Edge computing service providing method and apparatus therefor}
본 발명은 엣지 컴퓨팅 서비스 제공 방법 및 이를 위한 장치에 관한 것이다.
현재 이동통신망을 통한 컴퓨팅 서비스는 중앙 클라우드 인프라에 접속하여 제공하는 서비스 방법에서 사용자 위치에 근접한 엣지 컴퓨팅 환경을 통해 제공하는 방법으로 발전되고 있다.
이동통신망에서 엣지 컴퓨팅 환경에 접속하는 방법으로 4G/5G 접속 외에 WiFi 및 유선 접속 등 다양한 접속 방법을 제공하도록 하고, 이를 MEC(Multi-access edge computing)으로 정의하여 다양한 엣지 컴퓨팅 서비스를 제공하고 있다.
도 1은 5G 이동통신망에서 MEC 시스템을 통한 접속 구조를 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 사용자 단말(User Equipment, UE)는 5G 이동통신망의 UPF(User Plane Function)와 N6 인터페이스에 의해 MEC 서버와 접속한다.
사용자 단말에 제공되는 응용 서비스는 MEC 시스템 내의 가상화인프라(Virtualization Infrastructure)인 가상머신(Virtual Machine, VM) 또는 컨테이너 컴퓨팅 환경 내의 응용(APP)을 통해 제공된다.
상기와 같은 환경은 5G 통신서비스, MEC과 클라우드 컴퓨팅 서비스, 인터넷 네트워킹 서비스 등의 여러 인프라 서비스를 포함하며, 각 인프라 서비스가 단일 서비스 관리주체에 의해 제공될 수도 있고, 시스템 관리 및 서비스의 다양성을 위해 각 서비스 관리 영역을 분리한 모델이 적용될 수도 있다.
한편, 컴퓨팅 서비스는 영상 분석 서비스, AR(Augmented Reality) 서비스, V2I(Vehicle to Infrastructure) 서비스 등 사전에 이동통신사업자에 의해 준비된 서비스와 단순히 사용자의 요구에 따라 컴퓨팅 리소스를 제공하는 일반 컴퓨팅 서비스(Infrastructure as a service)를 포함할 수 있다.
일반적으로 이동통신망에서 컴퓨팅 서비스를 위한 PDU(Packet Data Unit) 세션 연결은 일반 데이터 네트워크, 즉 인터넷으로의 PDU 세션을 중앙 UPF를 통해 연결한 후 DNS(Domain Name System)에 질의하여 서비스 이름에 상응하는 IP 주소를 얻어 IP 세션을 연결하는 방식으로 이루어진다.
도 2 내지 도 3은 종래의 MEC 서버 선택 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 2 내지 도 3을 참조하면, MEC 서버는 이동통신망의 여러 곳에 분산되어 위치하며, 이동통신망에서 사용자에게 컴퓨팅 서비스를 제공할 MEC 서버로의 연결은 일차적으로 중앙 UPF로의 PDU 세션을 형성한 후에 이루어진다.
중앙 UPF와 PDU 세션이 형성된 후 5G 이동통신망 내의 AF(Application Function)의 요청을 통해 MEC 서버에 연결된 UPF로 처음 연결된 PDU 세션을 전환한다.
그러나 이와 같은 방식은 실시간 컴퓨팅 상황을 반영할 수 없고 1차 PDU 세션을 연결한 후 다시 해당 세션을 변경하는 절차를 수행해야 하기 때문에 최적 MEC과의 연결까지 지연이 발생하는 문제점이 있다.
또한, 사용자가 요청하는 컴퓨팅 서비스를 수용할 수 있는 MEC 서버가 여러 곳에 위치한 경우, 최종적인 MEC 서버 선택은 일반적으로 사용자 단말의 접속 위치에 가장 근접한 MEC 서버로만 결정된다. 이에 따라 해당 MEC 서버로부터 서비스를 제공받는 사용자가 증가하여 혼잡한 경우에도 주변에 가용한 다른 MEC 서버를 통해 서비스를 제공하지 못하는 문제점이 있다.
KR 등록특허공보 10-2421436
상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 각 MEC 서버의 위치, 각 MEC 서버의 제공 서비스 상황, 각 MEC 서버 내의 리소스 상황 정보 등을 종합적으로 고려하여 컴퓨팅 서비스를 제공할 수 있는 엣지 컴퓨팅 서비스 제공 방법 및 이를 위한 장치를 제안하고자 한다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 이동통신망의 제어평면에 위치하는 엣지 컴퓨팅 서비스를 위한 인프라 정보 장치로서, 사용자 단말(User Equipment, UE)의 엣지 컴퓨팅 서비스 요청이 있는 경우, 상기 이동통신망의 SMF(Session Management Function)로부터 UPF(User Plane Function) 선택 요청 메시지를 수신하는 API 서버; 복수의 서비스 이름, 상기 복수의 서비스 이름에 상응하는 복수의 서비스 식별자, 복수의 MEC(multi-access edge computing) 서버 식별자, 상기 복수의 MEC 서버 각각의 리소스 상황 정보, 상기 복수의 MEC 서버 각각으로의 연결을 위한 UPF 식별자, 상기 복수의 MEC 서버 각각과 연결된 사용자 단말 식별자 중 적어도 하나를 저장하는 로컬 데이터베이스; 및 상기 로컬 데이터베이스에 저장된 정보 또는 클라우드 컴퓨팅 인프라 또는 인터넷 인프라 내의 정보시스템과의 질의 응답을 통해 상기 요청된 엣지 컴퓨팅 서비스 제공을 위한 최적 MEC 서버를 선택하는 애널라이저를 포함하되, 상기 API 서버는 상기 선택된 최적 MEC 서버로의 연결을 위한 UPF 식별자를 포함하는 응답 메시지를 상기 SMF로 전송하는 인프라 정보 장치가 제공된다.
상기 엣지 컴퓨팅 서비스 요청은 상기 사용자 단말 식별자 및 상기 엣지 컴퓨팅 서비스에 대한 서비스 식별자를 포함할 수 있다.
상기 서비스 식별자는 이동통신사업자에 의해 미리 등록된 서비스의 종류 및 컴퓨팅 리소스 제공 서비스의 종류에 따라 다르게 부여될 수 있다.
상기 미리 등록된 서비스는 영상분석 서비스, 증강현실 서비스, V2I(Vehicle to Infrastructure) 서비스, 자율주행 서비스 및 스마트팩토리 서비스 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 로컬 데이터베이스는 전체 MEC 서버 중 상기 요청된 엣지 컴퓨팅 서비스를 수용할 수 있는 가용한 하나 이상의 MEC 서버에 대한 식별자 및 상기 하나 이상의 MEC 서버의 리소스 상황 정보를 저장할 수 있다.
상기 로컬 데이터베이스는 상기 복수의 MEC 서버 각각에서 제공하는 하나 이상의 컴퓨팅 인스턴스 식별자 및 각 컴퓨팅 인스턴스의 IP 주소를 저장할 수 있다.
상기 응답 메시지는 상기 요청된 엣지 컴퓨팅 서비스를 제공하기 위해 선택된 컴퓨팅 인스턴스 IP 주소 및 상기 IP 주소에 접근하기 위한 UPF 식별자를 포함할 수 있다.
상기 응답 메시지는 상기 사용자 단말이 상기 선택된 컴퓨팅 인스턴스에 접근하기 위한 인증 정보를 더 포함할 수 있다.
상기 리소스 상황 정보는 상기 복수의 MEC 서버 각각에서 제공하는 하나 이상의 컴퓨팅 인스턴스 각각의 CPU/GPU, 메인 메모리 및 스토리지의 사용량을 고려한 가용율(utilization)로 정의될 수 있다.
상기 애널라이저는 상기 로컬 데이터베이스에 저장된 정보를 참조하여 제1 사용자 단말의 위치가 이동하는 경우, 상기 제1 사용자 단말의 이동된 위치를 고려하여 상기 제1 사용자 단말을 위한 최적 MEC 서버를 재선택할 수 있다.
상기 정보시스템에 포함된 컴퓨팅 정보 서버, ALTO(Application Layer Traffic Optimization) 서버 및 LISP(Location ID Separation Protocol) 매핑 서버와 접속을 담당하는 복수의 인터페이스를 더 포함할 수 있다.
상기 로컬 데이터베이스에 저장되는 정보들은 주기적으로 업데이트될 수 있다.
상기 로컬 데이터베이스에 상기 요청된 엣지 컴퓨팅 서비스에 상응하는 서비스가 존재하지 않는 경우, 상기 정보시스템에 상기 요청된 엣지 컴퓨팅 서비스의 이름을 변수로 질의하여 상기 요청된 엣지 컴퓨팅 서비스를 제공할 수 있는 하나 이상의 MEC 서버 식별자, 각 MEC 서버 내의 컴퓨팅 인스턴스 식별자, 각 컴퓨팅 인스턴스에 접근하기 위한 IP 주소 및 인증 정보 및 상기 하나 이상의 MEC 서버 및 각 컴퓨팅 인스턴스를 수신할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 이동통신망의 제어평면에 위치하는 엣지 컴퓨팅 서비스를 위한 인프라 정보 장치로서, 프로세서; 및 상기 프로세서 연결되는 메모리를 포함하되, 상기 메모리는, 사용자 단말(User Equipment, UE)의 엣지 컴퓨팅 서비스 요청이 있는 경우, 상기 이동통신망의 SMF(Session Management Function)로부터 UPF(User Plane Function) 선택 요청 메시지를 수신하고, 복수의 서비스 이름, 상기 복수의 서비스 이름에 상응하는 복수의 서비스 식별자, 복수의 MEC(multi-access edge computing) 서버 식별자, 상기 복수의 MEC 서버 각각의 리소스 상황 정보, 상기 복수의 MEC 서버 각각으로의 연결을 위한 UPF 식별자, 상기 복수의 MEC 서버 각각과 연결된 사용자 단말 식별자 중 적어도 하나를 저장하고, 상기 로컬 데이터베이스에 저장된 정보 또는 클라우드 컴퓨팅 인프라 또는 인터넷 인프라 내의 정보시스템과의 질의 응답을 통해 상기 요청된 엣지 컴퓨팅 서비스 제공을 위한 최적 MEC 서버를 선택하고, 상기 선택된 최적 MEC 서버로의 연결을 위한 UPF 식별자를 포함하는 응답 메시지를 상기 SMF로 전송하도록, 상기 프로세서에 의해 실행되는 프로그램 명령어들을 저장하는 인프라 정보 장치가 제공된다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 이동통신망의 제어평면에 위치하는 장치에서 엣지 컴퓨팅 서비스를 제공하는 방법으로서, 사용자 단말(User Equipment, UE)의 엣지 컴퓨팅 서비스 요청이 있는 경우, 상기 이동통신망의 SMF(Session Management Function)로부터 UPF(User Plane Function) 선택 요청 메시지를 수신하는 단계; 복수의 서비스 이름, 상기 복수의 서비스 이름에 상응하는 복수의 서비스 식별자, 복수의 MEC(multi-access edge computing) 서버 식별자, 상기 복수의 MEC 서버 각각의 리소스 상황 정보, 상기 복수의 MEC 서버 각각으로의 연결을 위한 UPF 식별자, 상기 복수의 MEC 서버 각각과 연결된 사용자 단말 식별자 중 적어도 하나를 저장하는 단계; 상기 로컬 데이터베이스에 저장된 정보 또는 클라우드 컴퓨팅 인프라 또는 인터넷 인프라 내의 정보시스템과의 질의 응답을 통해 상기 요청된 엣지 컴퓨팅 서비스 제공을 위한 최적 MEC 서버를 선택하는 단계; 및 상기 선택된 최적 MEC 서버로의 연결을 위한 UPF 식별자를 포함하는 응답 메시지를 상기 SMF로 전송하는 단계를 포함하는 엣지 컴퓨팅 서비스 제공 방법이 제공된다.
본 발명에 따르면, 인프라 정보 장치를 통해 클라우드 컴퓨팅 인프라 또는 인터넷 인프라상의 정보시스템과 연동하여 사용자 단말에서 요청한 엣지 컴퓨팅 서비스 요청을 효율적으로 처리할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따르면, IIF를 통해 UPF의 변경 과정이 없이 사용자 단말과 최적 MEC 서버의 연결을 중재할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 5G 이동통신망에서 MEC 시스템을 통한 접속 구조를 도시한 도면이다.
도 2 내지 도 3은 종래의 MEC 서버 선택 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 네트워크 구조를 도시한 도면이다.
도 5는 본 실시예에 따른 IIF의 상세한 구조를 도시한 도면이다.
도 6은 본 실시예에 따른 로컬 데이터베이스에 저장된 정보를 도시한 도면이다.
도 7은 본 실시예에 따른 엣지 컴퓨팅 서비스 요청 처리를 위한 네트워크 구조를 도시한 도면이다.
도 8은 본 실시예에 따른 엣지 컴퓨팅 서비스 요청을 처리하기 위한 절차도를 도시한 도면이다.
도 9는 본 실시예에 따른 IIF에서의 최적 MEC 서버 선택 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 IIF에서의 최적 MEC 서버 선택 과정을 나타낸 흐름도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 각 도면을 참조하여 설명하는 실시예의 구성 요소가 해당 실시예에만 제한적으로 적용되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상이 유지되는 범위 내에서 다른 실시예에 포함되도록 구현될 수 있으며, 또한 별도의 설명이 생략될지라도 복수의 실시예가 통합된 하나의 실시예로 다시 구현될 수도 있음은 당연하다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일하거나 관련된 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 실시예는 MEC 서버의 설치 위치가 증가하고 엣지 컴퓨팅 서비스 이용자가 증가하는 추세를 고려하여 단순히 사용자의 접속 위치만이 아니라 서비스 종류, MEC 서버로부터 서비스를 이용 받고 있는 사용자의 수, MEC 서버 내의 여유 컴퓨팅 리소스 상황과 같은 전체적인 상황과 특정 MEC 서버로의 연결 비용 등을 종합적으로 고려하여 사용자 단말과 최적의 MEC 연결을 중재하는 방법을 제공한다.
또한, 본 실시예는 사용자가 이동하면서 특정 서비스를 이용할 경우, 서비스 종류에 따라 초기에 연결된 MEC 서버에서 새로운 위치에서 최적인 MEC 서버로의 이동을 지원할 수 있는 방법을 제공한다.
본 실시예에 따른 방법을 제공하기 위해 각 MEC 서버의 위치, 각 MEC 서버의 제공 서비스 상황, 각 MEC 내의 컴퓨팅 리소스 상황 및 중앙 클라우드 상의 정보를 관리하는 정보시스템이 요구된다.
일반적으로 상기한 정보시스템 관리주체와 이동통신망 관리주체는 분리되어 있으며, 이러한 경우 정보시스템에서 관리되는 정보의 활용을 위해서는 이동통신망에서 해당 정보시스템으로의 질의 응답 과정이 필요하다.
또한, 정보시스템은 다양한 종류가 존재하며, 각각 독립된 표준 접속방법과 관리체계를 갖추고 있으므로 이동통신망에서 해당 정보시스템으로 통일된 접속을 위한 연동기능이 요구된다.
정보시스템은, 엣지 컴퓨팅 인프라를 포함하는 클라우드 컴퓨팅 인프라 상의 정보시스템 외에 일반 인터넷을 통한 접속을 고려하여 인터넷 인프라 상의 정보시스템을 포함할 수 있다.
응용프로토콜 계층에서 ALTO(Application Layer Traffic Optimization) 서버와 네트워크 계층에서 LISP(Locator ID Separation Protocol) 매핑 서버가 제안되고 있으며, 이들이 본 실시예에서의 정보시스템으로 정의될 수 있다.
이들 정보시스템은 이동통신망 인프라와 별도의 시스템으로서, 이들 시스템과의 연동을 통한 이동통신망에서 최적 MEC 서버와의 연결을 위한 절차가 필요하다.
본 실시예에는 5G 이동통신망에서 엣지 컴퓨팅 인프라를 포함하는 클라우드 컴퓨팅 인프라 상의 정보시스템 또는 인터넷 인프라 상의 정보시스템과 연동하여 최적 MEC 서버를 선택하고, 사용자 단말의 이동 시 MEC 서버를 효율적으로 재선택할 수 있도록 하는 방안을 제안한다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 네트워크 구조를 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 실시예에서는 이동통신망 내에 IIF(Infrastructure Information Function, 400)를 제공한다.
IIF(400)는 이동통신망의 관리주체와 별도로 존재하는 클라우드 컴퓨팅 인프라 상의 정보시스템 또는 인터넷 인프라 상의 정보시스템과 연동하여 사용자의 엣지 컴퓨팅 서비스 요청 시 사용자 단말과 최적 MEC 서버와의 연결을 중재한다.
여기서, 다양한 인프라 상의 정보시스템은 인프라 정보 서버(Original Information Server, OIS, 402)로 정의될 수 있고, MEC 서버를 포함한 클라우드 컴퓨팅 인프라의 상태 정보를 관리하는 컴퓨팅 정보 서버(Computing Information Server), 서비스 식별자(ID), 컴퓨팅 인스턴스 식별자와 Location 정보, 리소스 상황 정보를 관리하는 것으로 확장된 LISP 매핑 서버 및 인터넷 네트워킹 상황 정보 외에 컴퓨팅 인프라의 상황 정보 관리하는 것으로 확장된 ALTO 서버를 포함할 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
여기서, 컴퓨팅 인스턴스는 사용자가 요청하는 서비스를 수행하는 가상머신 또는 컨테이너 컴퓨팅 객체로서 통신사업자에 의해 미리 등록된 서비스를 수행하거나 컴퓨팅 리소스를 제공하는 MEC 서버 또는 클라우드 컴퓨팅 인프라 내의 객체이다.
또한, 본 실시예에서 엣지 컴퓨팅 서비스는 영상분석 서비스, 증강현실 서비스, V2I(Vehicle to Infrastructure) 서비스, 자율주행 서비스 및 스마트팩토리 서비스와 같이, 이동통신사업자에 의해 미리 등록된 서비스뿐만 아니라, 일반 컴퓨팅 리소스 제공 서비스도 포함할 수 있다.
나아가, 사용자 단말과 최적 MEC 서버와의 연결은 각 MEC 서버가 제공하는 하나 이상의 컴퓨팅 인스턴스의 IP 주소를 이용하여 연결하는 경우로 정의될 수 있다.
즉, 본 명세서에서 최적의 MEC 서버의 선택은 사용자가 요청한 서비스를 제공하는 MEC 서버의 선택뿐만 아니라, MEC 서버에서 제공하는 컴퓨팅 인스턴스에 상응하는 최종적인 컴퓨팅 객체를 선택하는 것으로 정의될 수 있다.
도 4에서 UPF 1(410)은 사용자 단말들의 일반 인터넷 접속을 위한 중앙 UPF이며, UPF 2 내지 4(412 내지 416)는 소정 MEC 서버로의 접속을 위한 UPF이다.
MEC 3의 경우 UPF 3을 통해서만 접속이 가능한 반면, MEC 2 및 4는 PE(Provider Edge of Internet Infrastructure)를 통해 일반 인터넷망 등을 통해서도 접속할 수 있다.
본 실시예에는 MEC 3과 같이 이동통신망에서 사용자 단말이 UPF를 통해 MEC 서버에 접근하는 경우를 가정한다.
본 실시예에 따른 IIF(400)는 이동통신망의 사용자 단말이 엣지 컴퓨팅 서비스 요청을 하는 경우, SMF(Session Management Function, 404)로부터 UPF(User Plane Function) 선택 요청 메시지를 수신한다.
사용자 단말의 엣지 컴퓨팅 서비스 요청은 PDU 세션 연결 요청이며, 사용자 단말의 이동성 관리 기능을 담당하는 AMF(Access and Mobility Management Function, 406)는 PDU 세션을 연결할 SMF(404)를 선택하여 해당 요청을 선택된 SMF(404)로 전송한다.
UPF 선택 요청 메시지 수신 이후, IIF(400)는 내부에 저장된 정보 또는 클라우드 컴퓨팅 인프라 또는 인터넷 인프라(Transport & Computing Infrastructure) 내의 OIS(402)와의 질의 응답을 통해 요청된 엣지 컴퓨팅 서비스 제공을 위한 최적 MEC 서버를 선택하고, 선택된 최적 MEC 서버로의 연결을 위한 UPF 식별자를 포함하는 응답 메시지를 SMF(404)로 전송한다.
이때, IIF(400)는 전체 MEC 서버 중 요청된 엣지 컴퓨팅 서비스를 수용할 수 있는 가용한 하나 이상의 MEC 서버에 관련된 정보를 저장하면서 최적 MEC 서버를 선택할 수 있다.
최적 MEC 서버를 선택하기 위해 내부에 저장되는 정보는 OIS(402)와 연동하여 주기적으로 업데이트될 수 있으며, 이와 달리 사용자 단말의 요청이 있는 경우에 저장될 수도 있다.
도 5는 본 실시예에 따른 IIF의 상세한 구조를 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, IIF(400)의 외부와의 통신을 위한 인터페이스(I/F)는 이동통신망 제어평면 내의 다양한 NF(Network Function)들에게 API를 통해 정보를 제공하는 제1 인터페이스(API 서버, 500)와 클라우드 컴퓨팅 인프라 또는 인터넷 인프라 상의 다양한 OIS(402)로부터 정보를 수집하기 위한 제2 인터페이스(502)를 포함한다.
여기서, API 서버(500)는 외부 제어평면 상의 NF들과 메시지를 송수신한다.
IIF(400)는 사용자 단말의 서비스 요청 시 상기한 OIS(402)와 연동하여 획득한 정보를 5G 이동통신망의 제어평면(5G Control Plane) 상의 SMF(Session Management Function), AF(Application Function) 및 NEF(Network Exposure Function) 등에 정보를 제공하는 가상화된 기능(Virtual Function)으로 정의될 수 있으며, API 서버(500)를 통해 NF들과 통신하며, 특히 사용자 단말의 엣지 컴퓨팅 서비스 요청이 있는 경우, SMF(404)로부터 UPF 선택 요청 메시지를 수신하고, 이에 대한 응답 메시지를 전송한다.
제2 인터페이스(502)는 각 정보시스템의 프로토콜을 따르게 되며, 인프라 서버 어댑테이션 계층(Infra server adaptation layer, 504)을 통해 플러그인 형태로 새로운 인프라 정보시스템의 프로토콜에 따라 접속을 수행하게 된다.
제2 인터페이스(502)는 클라우드 컴퓨팅 인프라 상의 서버와 접속을 담당하는 컴퓨팅 정보 서버 인터페이스(Computing Information Server Interface, 520), ALTO 서버와 접속을 담당하는 ALTO 인터페이스(ALTO Interface, 522) 및 LISP 매핑 서버와 접속을 담당하는 LISP 인터페이스(LISP Interface, 524)를 포함할 수 있다.
ALTO 인터페이스(522)는 ALTO의 클라이언트 기능을 구현하며 ALTO 프로토콜(RFC 7285 Application-Layer Traffic Optimization (ALTO) Protocol)에 의해 ALTO 서버와 질의 응답을 수행한다.
본 실시예에 따르면, 사용자 단말의 서비스 요청을 수용하기 위해 ALTO 서버가 IETF의 draft-contreras-alto-service-edge(Use of ALTO for Determining Service Edge)에서와 같이 기존 기능 외에 컴퓨팅 리소스 상황을 네트워크 토폴로지 정보와 함께 제공할 수 있도록 확장된 환경을 가정한다.
아래와 같은 정보를 ALTO 서버가 관리하면서 ALTO 클라이언트인 ALTO 인터페이스의 질의에 응답할 수 있는 것으로 가정한다.
1) 인스턴스 유형(Type of instance (T): the types of instances are characterized as B (Basic), or N (Network Intensive))
2) 인터페이스 옵션(Interface Option (I): it refers to the associated bandwidth of the network interface)
3) 컴퓨팅 플레이버(Compute flavor (F): it refers to a given predefined combination of resources in terms of virtual CPU, RAM, disk, and bandwidth for the management interface)
4) 선택적 저장 확장(Optional storage extension (S): allows to request additional storage capacity)
5) 선택적 하드웨어 가속 특성(Optional hardware acceleration characteristics (A): to request specific acceleration cap)
응답 정보에는 MEC 서버의 컴퓨팅 인스턴스 정보, 각 컴퓨팅 인스턴스의 주소 정보(IP 주소) 및 인증 정보 등이 포함되며 이를 바탕으로 IIF(400)는 사용자 단말이 요청한 서비스를 제공하는 MEC 서버로의 연결을 위한 UPF 정보를 SMF(404)에 응답할 수 있게 된다.
ALTO 서버는 엣지 컴퓨팅 환경에서 운용되는 서비스 이름, 각 서비스를 제공하는 MEC 서버 및 각 MEC 서버에서 제공하는 하나 이상의 컴퓨팅 인스턴스에 관한 주소 정보, 인증 정보 및 리소스 상황 정보를 관리하도록 확장된 경우를 가정하며, 해당 정보는 주기적으로 또는 ALTO 인터페이스(522)의 질의가 있는 경우에 IIF(400)에 최신 정보로서 저장될 수 있다.
LISP 인터페이스(524)는 LISP 프로토콜을 기반으로 LISP 매핑 서버와 질의 응답하는 과정을 수행한다.
LISP 매핑 서버도 ALTO 서버와 마찬가지로 엣지 컴퓨팅 환경에서 운용되는 서비스와 관련된 정보를 관리하도록 확장된 경우를 가정한다.
여기서, 일반 컴퓨팅 리소스 제공을 위한 인스턴스는 컴퓨팅 리소스의 크기에 따라 한정된 종류로 미리 정의되어야 하고, LISP의 ID PooL에서 고유의 식별자를 할당 받아야 한다.
이 경우, 서비스 식별자와 마찬가지로 개별 컴퓨팅 인스턴스의 고유의 식별자와 위치 정보(Location 정보)가 LISP 매핑 서버에서 관리된다.
보다 상세하게, LISP 서버는 서비스 또는 컴퓨팅 인스턴스 식별자, 위치 정보, 사용 현황(현재 가용한 서비스 리소스 상황 정보 또는 컴퓨팅 인스턴스의 개수)을 관리한다.
클라우드 컴퓨팅 인프라 또는 인터넷 인프라 내의 OIS(402)로부터 획득된 정보는 분석된 후 소정 형태로 가공되어 내부의 로컬 데이터베이스(Local DB, 506)에 저장된다.
도 6은 본 실시예에 따른 로컬 데이터베이스에 저장된 정보를 도시한 도면이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 로컬 데이터베이스(506)는 엣지 컴퓨팅 환경에서 운영되는 서비스 이름 및 이의 식별을 위한 서비스 식별자를 저장한다.
또한, 서비스 식별자와 각 서비스를 제공하는 MEC 서버 리스트 및 각 MEC 서버로의 연결을 위한 UPF 식별자, 각 MEC 서버로부터 서비스를 제공받는 사용자 단말 정보, 각 MEC 서버에서 제공하는 하나 이상의 컴퓨팅 인스턴스에 관한 주소 정보 및 각 컴퓨팅 인스턴스의 가용율(Utilization)을 저장한다.
여기서, 가용율은 복수의 MEC 서버 각각에서 제공하는 하나 이상의 컴퓨팅 인스턴스 각각의 CPU/GPU, 메인 메모리 및 스토리지의 사용량을 고려하여 결정된다.
이때, 로컬 데이터베이스(506)는 전체 MEC 서버에 대한 정보가 아니라, 요청된 엣지 컴퓨팅 서비스를 수용할 수 있는 가용한 하나 이상의 MEC 서버에 대한 식별자 및 상기 하나 이상의 MEC 서버의 리소스 상황 정보 등을 저장할 수도 있다.
애널라이저(Analyzer, 508)는 API 서버(500)를 통해 SMF(404)로부터 UPF 선택 요청 메시지가 수신되는 경우, 로컬 데이터베이스(506)에 저장된 정보를 이용하여 사용자 단말에 의해 요청된 엣지 컴퓨팅 서비스 제공을 위한 최적 MEC 서버를 선택한다.
사용자 단말의 엣지 컴퓨팅 서비스 요청은 사용자 단말 식별자 및 엣지 컴퓨팅 서비스에 대한 서비스 식별자를 포함할 수 있다.
애널라이저(508)는 요청된 서비스의 식별자에 관련된 정보가 저장된 경우, 로컬 데이터베이스(506)를 참조하여 최적 MEC 서버를 선택한다.
반면, 로컬 데이터베이스(506)에 상기 요청된 엣지 컴퓨팅 서비스에 상응하는 서비스가 존재하지 않는 경우, 제2 인터페이스(502)를 통해 클라우드 컴퓨팅 인프라 또는 인터넷 인프라 내의 OIS(402)에 상기 요청된 엣지 컴퓨팅 서비스의 식별자를 변수로 질의하여 상기 요청된 엣지 컴퓨팅 서비스를 제공할 수 있는 하나 이상의 MEC 서버 식별자 및 상기 하나 이상의 MEC 서버의 리소스 상황 정보를 수신하여 저장하고, 이를 통해 최적 MEC 서버를 선택한다.
전술한 바와 같이, 애널라이저(508)의 최적 MEC 서버 선택은 엣지 컴퓨팅 서비스를 제공하기 위한 컴퓨팅 인스턴스 선택일 수 있다.
API 서버(500)는 엣지 컴퓨팅 서비스를 제공하기 위해 선택된 컴퓨팅 인스턴스 IP 주소 및 상기 IP 주소에 접근하기 위한 UPF 식별자를 포함하는 응답 메시지를 SMF(404)로 전송한다.
응답 메시지를 수신한 SMF(404)는 사용자 단말과 선택된 컴퓨팅 인스턴스와의 연결을 수행하게 된다.
한편, 본 실시예에 따르면, 로컬 데이터베이스(506)에서는 각 MEC 서버로부터 서비스를 제공받는 사용자 단말 정보를 저장하고 있어, 애널라이저(508)는 현재 특정 서비스 이용을 위해 MEC 서버와 연결된 사용자 단말의 위치가 이동하는 경우, 이동된 위치를 고려하여 사용자 단말을 위한 최적 MEC 서버를 재선택할 수도 있다.
본 실시예에 따르면, 응답 메시지에는 사용자 단말이 상기 선택된 컴퓨팅 인스턴스에 접근하기 위한 인증 정보(아이디/패스워드)가 더 포함될 수도 있다.
인터페이스 관리자(Interface Manager, 510)는 클라우드 컴퓨팅 인프라 또는 인터넷 인프라 내의 OIS(402)와의 접속을 추가하거나 삭제하는 동작을 수행한다.
파서(Parser, 512)는 API 서버(500)로 전달된 외부 제어평면의 요청을 해석한다.
이하에서는 서비스 시나리오를 중심으로 본 실시예에 따른 엣지 컴퓨팅 서비스 제공 과정을 상세하게 설명한다.
도 7은 본 실시예에 따른 엣지 컴퓨팅 서비스 요청 처리를 위한 네트워크 구조를 도시한 도면이고, 도 8은 본 실시예에 따른 엣지 컴퓨팅 서비스 요청을 처리하기 위한 절차도를 도시한 도면이다.
도 7 내지 도 8을 참조하면, 사용자 단말(700)은 gNB(702)를 통해 엣지 컴퓨팅 서비스 요청을 AMF(406)로 전송한다(단계 800).
서비스 식별자는 이동통신사업자에 의해 미리 등록된 서비스의 종류 및 컴퓨팅 리소스 제공 서비스의 종류에 따라 다르게 부여된다.
AMF(406)는 SMF(404)를 선택하고(단계 802), 선택된 SMF(404)로 PDU 세션 요청을 전송한다(단계 804).
SMF(404)는 UPF 선택 요청 메시지를 IIF(400)로 전송한다(단계 806).
UPF 선택 요청 메시지는 사용자 단말 식별자(UE ID), 사용자 단말 위치 정보(UE-LOC) 및 서비스 식별자(Service ID)를 포함할 수 있다.
IIF(400)는 로컬 데이터베이스(506)에 저장된 정보 또는 OIS(402)와의 질의 응답을 통해 최적 MEC 서버(MEC X, 704)를 선택하고, 선택된 MEC 서버로의 연결을 위한 UPF 식별자(UPF X, 706)를 포함하는 응답 메시지를 SMF(404)로 전송한다(단계 808).
이후, SMF(404)는 사용자 단말(700)에 인접하여 위치하는 I-UPF(Intermediate UPF, 708) 및 IIF(400)를 통해 선택된 UPF(706)와 각각 세션 연결을 요청하고(단계 810), 이에 대한 응답을 수신한다(단계 812).
SMF(404)가 사용자 단말(700)이 연결된 gNB(702)에 PDU 세션 응답을 전송하고(단계 814), 마지막으로 사용자 단말과 MEC 서버(704) 간에 데이터 송수신이 이루어진다(단계 816 내지 818).
도 9는 본 실시예에 따른 IIF에서의 최적 MEC 서버 선택 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 9를 참조하면, 도 8의 단계 806에서와 같이, SMF(404)가 UPF 선택 요청 메시지를 전송하는 경우, IIF(400)의 API 서버(500)는 UPF 선택 요청 메시지를 애널라이저(508)로 전달한다(단계 900).
애널라이저(508)는 로컬 데이터베이스(506)에 테이블 룩업(look up)하고(단계 902), 요청된 엣지 컴퓨팅 서비스를 제공할 최적의 MEC 서버를 선택한다(단계 904).
이후, 최적 MEC 서버로의 연결을 위한 UPF 식별자를 포함하는 응답 메시지를 생성하여 API 서버(500)로 전달하고(단계 906), API 서버(500)가 응답 메시지를 SMF(404)로 전송한다(단계 908).
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 IIF에서의 최적 MEC 서버 선택 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 10은 IIF가 사용자 단말의 엣지 컴퓨팅 서비스 요청에 포함된 서비스를 위한 정보를 저장하고 있지 않은 경우 수행되는 과정을 도시한 도면이다.
도 10을 참조하면, 도 8의 단계 806에서와 같이, SMF(404)가 UPF 선택 요청 메시지를 전송하는 경우, IIF(400)의 API 서버(500)는 UPF 선택 요청 메시지를 애널라이저(508)로 전달한다(단계 1000).
애널라이저(508)는 로컬 데이터베이스(506)에 요청된 엣지 컴퓨팅 서비스에 상응하는 서비스가 존재하지 않는 경우, OIS(402)에 요청된 엣지 컴퓨팅 서비스의 식별자를 변수로 하여 질의를 전송하고(단계 1002), 이에 대한 응답을 수신한다(단계 1004).
단계 1002 내지 1004는 요청된 엣지 컴퓨팅 서비스를 수용할 수 있는 가용한 하나 이상의 MEC 서버에 대한 식별자, 각 MEC 서버에서 제공하는 컴퓨팅 인스턴스 식별자, 이의 주소 정보, 인증 정보 및 상기 하나 이상의 MEC 서버 및 각 컴퓨팅 인스턴스의 리소스 상황 정보 등을 수신하는 과정일 수 있다.
상기한 정보를 통해 로컬 데이터베이스(506)가 업데이트되고(단계 1006), 또한, 애널라이저(508)는 OIS(402)로부터 수신된 정보를 이용하여 최적 MEC 서버를 선택한다(단계 1008).
애널라이저(508)는 최적 MEC 서버로의 연결을 위한 UPF 식별자를 포함하는 응답 메시지를 생성하여 API 서버(500)로 전달하고(단계 1010), API 서버(500)는 응답 메시지를 SMF(404)로 전송한다(단계 1012).
상기한 본 발명의 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

Claims (15)

  1. 이동통신망의 제어평면에 위치하는 엣지 컴퓨팅 서비스를 위한 인프라 정보 장치로서,
    사용자 단말(User Equipment, UE)의 엣지 컴퓨팅 서비스 요청이 있는 경우, 상기 이동통신망의 SMF(Session Management Function)로부터 UPF(User Plane Function) 선택 요청 메시지를 수신하는 API 서버;
    복수의 서비스 이름, 상기 복수의 서비스 이름에 상응하는 복수의 서비스 식별자, 복수의 MEC(multi-access edge computing) 서버 식별자, 상기 복수의 MEC 서버 각각의 리소스 상황 정보, 상기 복수의 MEC 서버 각각으로의 연결을 위한 UPF 식별자, 상기 복수의 MEC 서버 각각과 연결된 사용자 단말 식별자 중 적어도 하나를 저장하는 로컬 데이터베이스; 및
    상기 로컬 데이터베이스에 저장된 정보 또는 클라우드 컴퓨팅 인프라 또는 인터넷 인프라 내의 정보시스템과의 질의 응답을 통해 상기 요청된 엣지 컴퓨팅 서비스 제공을 위한 최적 MEC 서버를 선택하는 애널라이저를 포함하되,
    상기 API 서버는 상기 선택된 최적 MEC 서버로의 연결을 위한 UPF 식별자를 포함하는 응답 메시지를 상기 SMF로 전송하는 인프라 정보 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 엣지 컴퓨팅 서비스 요청은 상기 사용자 단말 식별자 및 상기 엣지 컴퓨팅 서비스에 대한 서비스 식별자를 포함하는 인프라 정보 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 서비스 식별자는 이동통신사업자에 의해 미리 등록된 서비스의 종류 및 컴퓨팅 리소스 제공 서비스의 종류에 따라 다르게 부여되는 인프라 정보 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 미리 등록된 서비스는 영상분석 서비스, 증강현실 서비스, V2I(Vehicle to Infrastructure) 서비스, 자율주행 서비스 및 스마트팩토리 서비스 중 적어도 하나를 포함하는 인프라 정보 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 로컬 데이터베이스는 전체 MEC 서버 중 상기 요청된 엣지 컴퓨팅 서비스를 수용할 수 있는 가용한 하나 이상의 MEC 서버에 대한 식별자 및 상기 하나 이상의 MEC 서버의 리소스 상황 정보를 저장하는 인프라 정보 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 로컬 데이터베이스는 상기 복수의 MEC 서버 각각에서 제공하는 하나 이상의 컴퓨팅 인스턴스 식별자 및 각 컴퓨팅 인스턴스의 IP 주소를 저장하는 인프라 정보 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 응답 메시지는 상기 요청된 엣지 컴퓨팅 서비스를 제공하기 위해 선택된 컴퓨팅 인스턴스 IP 주소 및 상기 IP 주소에 접근하기 위한 UPF 식별자를 포함하는 인프라 정보 장치.
  8. 제8항에 있어서,
    상기 응답 메시지는 상기 사용자 단말이 상기 선택된 컴퓨팅 인스턴스에 접근하기 위한 인증 정보를 더 포함하는 인프라 정보 장치.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 리소스 상황 정보는 상기 복수의 MEC 서버 각각에서 제공하는 하나 이상의 컴퓨팅 인스턴스 각각의 CPU/GPU, 메인 메모리 및 스토리지의 사용량을 고려한 가용율(utilization)로 정의되는 인프라 정보 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 애널라이저는 상기 로컬 데이터베이스에 저장된 정보를 참조하여 제1 사용자 단말의 위치가 이동하는 경우, 상기 제1 사용자 단말의 이동된 위치를 고려하여 상기 제1 사용자 단말을 위한 최적 MEC 서버를 재선택하는 인프라 정보 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 정보시스템에 포함된 컴퓨팅 정보 서버, ALTO(Application Layer Traffic Optimization) 서버 및 LISP(Location ID Separation Protocol) 매핑 서버와 접속을 담당하는 복수의 인터페이스를 더 포함하는 인프라 정보 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 로컬 데이터베이스에 저장되는 정보들은 주기적으로 업데이트되는 인프라 정보 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 로컬 데이터베이스에 상기 요청된 엣지 컴퓨팅 서비스에 상응하는 서비스가 존재하지 않는 경우, 상기 정보시스템에 상기 요청된 엣지 컴퓨팅 서비스의 이름을 변수로 질의하여 상기 요청된 엣지 컴퓨팅 서비스를 제공할 수 있는 하나 이상의 MEC 서버 식별자, 각 MEC 서버 내의 컴퓨팅 인스턴스 식별자, 각 컴퓨팅 인스턴스에 접근하기 위한 IP 주소 및 인증 정보 및 상기 하나 이상의 MEC 서버 및 각 컴퓨팅 인스턴스의 리소스 상황 정보를 수신하는 인프라 정보 장치.
  14. 이동통신망의 제어평면에 위치하는 엣지 컴퓨팅 서비스를 위한 인프라 정보 장치로서,
    프로세서; 및
    상기 프로세서 연결되는 메모리를 포함하되,
    상기 메모리는,
    사용자 단말(User Equipment, UE)의 엣지 컴퓨팅 서비스 요청이 있는 경우, 상기 이동통신망의 SMF(Session Management Function)로부터 UPF(User Plane Function) 선택 요청 메시지를 수신하고,
    복수의 서비스 이름, 상기 복수의 서비스 이름에 상응하는 복수의 서비스 식별자, 복수의 MEC(multi-access edge computing) 서버 식별자, 상기 복수의 MEC 서버 각각의 리소스 상황 정보, 상기 복수의 MEC 서버 각각으로의 연결을 위한 UPF 식별자, 상기 복수의 MEC 서버 각각과 연결된 사용자 단말 식별자 중 적어도 하나를 저장하고,
    상기 로컬 데이터베이스에 저장된 정보 또는 클라우드 컴퓨팅 인프라 또는 인터넷 인프라 내의 정보시스템과의 질의 응답을 통해 상기 요청된 엣지 컴퓨팅 서비스 제공을 위한 최적 MEC 서버를 선택하고,
    상기 선택된 최적 MEC 서버로의 연결을 위한 UPF 식별자를 포함하는 응답 메시지를 상기 SMF로 전송하도록,
    상기 프로세서에 의해 실행되는 프로그램 명령어들을 저장하는 인프라 정보 장치.
  15. 이동통신망의 제어평면에 위치하는 장치에서 엣지 컴퓨팅 서비스를 제공하는 방법으로서,
    사용자 단말(User Equipment, UE)의 엣지 컴퓨팅 서비스 요청이 있는 경우, 상기 이동통신망의 SMF(Session Management Function)로부터 UPF(User Plane Function) 선택 요청 메시지를 수신하는 단계;
    복수의 서비스 이름, 상기 복수의 서비스 이름에 상응하는 복수의 서비스 식별자, 복수의 MEC(multi-access edge computing) 서버 식별자, 상기 복수의 MEC 서버 각각의 리소스 상황 정보, 상기 복수의 MEC 서버 각각으로의 연결을 위한 UPF 식별자, 상기 복수의 MEC 서버 각각과 연결된 사용자 단말 식별자 중 적어도 하나를 저장하는 단계;
    상기 로컬 데이터베이스에 저장된 정보 또는 클라우드 컴퓨팅 인프라 또는 인터넷 인프라 내의 정보시스템과의 질의 응답을 통해 상기 요청된 엣지 컴퓨팅 서비스 제공을 위한 최적 MEC 서버를 선택하는 단계; 및
    상기 선택된 최적 MEC 서버로의 연결을 위한 UPF 식별자를 포함하는 응답 메시지를 상기 SMF로 전송하는 단계를 포함하는 엣지 컴퓨팅 서비스 제공 방법.







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