엣지컴퓨팅의 표준화 동향

기술/표준화/보안BRIEF
2019년 12월 23일 | 조회수 77

광주대학교 / 나종회 교수

 

클라우드 컴퓨팅(cloud computing)은 스토리지, 애플리케이션, 소프트웨어 등 포괄적인 ICT 자원을 인터넷을 통해 이용자가 언제 어디서든 온디맨드로 아웃소싱(Outsourcing)하는 서비스라고 할 수 있다. 클라우드 컴퓨팅은 수년간에 걸쳐 상용화 되었고 현재 우리 생활에 많은 영향을 끼치고 있다. 이러한 클라우드 서비스를 위해서 대규모 데이터센터에 대용량 서버들을 구축하여 서비스를 우리들에게 제공해 왔다. 이러한 방식의 클라우드 서비스를 중앙집중형 서버 구축방식이라 한다. 이와 같은 중앙집중형 클라우드를 통해 효율적인 운영이 가능해졌지만, 접속시간의 지연, 사생활 데이터의 유출 등의 단점이 존재한다. 이런 클라우드의 단점을 보완하기 위해 클라우드를 다시 분산 배치하는 엣지 클라우드 컴퓨팅(Edge Cloud Computing)의시대가 시작되고 있다.

현재 엣지 컴퓨팅 시장은 플랫폼마다 서로 다른 요구사항을 충족시키고 다양한 기기들을 서비스해야 하는 특성상 여러 기업들이 함께 사용할 수 있는 표준이 필수적이다. 오늘날 ETSI, ITU-T, 3GPP, 오픈포그(OpenFog) 등 10 여곳 이상의 기관들 이 엣지 컴퓨팅 표준에 관여하고 있으며, 국내 기업들도 활발히 참여 중이다. 본 고에서는 엣지컴퓨팅의 ETSI, ITU-T, 3GPP, 오픈포그(OpenFog) 등의 기관을 중심으로 이루어지고 있는 표준화동향을 간략하게 소개하고자 한다.


ETSI(European Telecommunications Standards Institute)

유럽전기통신표준협회인 ETSI(European Telecommunications Standards Institute)는 전세계 66개국과 5개 대륙에서 850개 이상의 회원을 지닌 비영리 기관으로, 2014년 MEC(Mobile Edge Computing) 표준화 그룹을 새롭게 신설하였다. HPE에서 의장, NOKIA, Vodafone, HUAWEI가 부의장을 맡고 있으며 Intel과 VIAVI도 같이 리딩을 하고 있다. 본래 MEC는 무선망인 LTE를 목적으로 만들었지만, 2016년 MEC 세계 컨퍼런스에서 어떤 MEC 솔루션이 네트워크 내에 서 현실화될 수 있을지를 확인하는데 도움이 되고, 각 참여업체들이 MEC 전략을 짜고, 의사결정을 하는데 도움을 주는 6 개의 MEC 컨셉 증명 (Proofs of Concepts)을 발표하였으며, 2018년부터 다양한 액세스 네트워크를 지원하는 Multi-Access Edge Computing으로 변경해서 다루고 있다.

2019년 현재 63개 기관이 ETSI의 MEC 멤버로 등록되어 있으며, 30개 기관이 표준화에 참여 중이다. MEC 관련 산업체의 요구사항을 반영하기 위해 만들어진 산업규격그룹인 MEC-ISG(Industry Specification Group)에서는 최근 DECODE (Deployment and Ecosystem Development)라는 워킹그룹을 신설하여 MEC 표준을 사용하는 서비스와 시스템의 구현 및 시장 채택을 가속화한다고 발표했다. 또한 ETSI Forge 사이트를 통해 OpenAPI로 호환 가능한 MEC API 설명을 제공함으로써 MEC 규격의 접근성을 높여 엣지 컴퓨팅 시장 표준으로 채택되기 위해 노력하고 있다.


ITU-T

국제전기통신연합인 ITU의 통신분야 표준화를 담당하는 ITU-T에서는 SG11(Study group 11)에서 IEC(Intelligent Edge Computing)라는 이름으로 지능형 엣지 컴퓨팅 관련 표준화 작업을 진행 중이다. IEC문서는 ETRI, SKT, KT가 주도적으로 진행하고 있으며, 현재까지 클라우드 컴퓨팅, 빅데이터, 빅 데이터 기반 네트워킹 관련 문서가 완료되었다. 2018년 스위스 제네바에서 개최된 ITU-T SG11 국제회의에서 2017년부터 한국의 주도로 개발한 IEC 관련 권고안이 국제표준 Q.5001로 최종 채택되었다. 채택된 기술은 머신러닝 기술을 적용한 IEC 요구사항 및 서비스 제공 구조 기술에 관한 내용으로 다수의 IoT 기기 접속을 지원하고 AI 서비스를 효율적으로 제공할 수 있는 IEC 표준 규격을 정의하고 있다.

 

ITU-T Q.5001(10/2018)[10]: 지능형 에지컴퓨팅의 신호 요구사항 및 아키텍처(Signalling requirements and architecture of intelligent edge computing), 2018-10-14, ITU-T SG11.

 

현재 완성된 “IEC의 신호방식 요구사항 및 구조” 문서에 의하면, IEC는 인공지능(artificial intelligence, AI) 기술을 적용하는 것에 의해서 에지 분석을 위한 에지 네트워킹 및 데이터 처리 능력을 제공하는 네트워크 구조 개념이다. AI를 위한 데이터의 크기가 폭발적으로 증가하고 있다. 네트워크 장비가 단말로부터 클라우드 컴퓨팅까지 데이터를 제공한다고 할 때, 네트워크 병목(bottleneck) 때문에 데이터가 손실되거나 네트워크 지연이 발생함. 데이터를 신뢰성 있게 수집하거나 빅데이터 분석을 위해 클라우드 컴퓨팅으로 가치 있는 데이터를 제공할 필요가 있다.

기계학습(Machine Learning, ML)을 통하여, 데이터를 분석하거나 즉각적으로 응답해줄 필요가 있다. 주로 미션 크리티컬 서비스(실시간 및 고신뢰 서비스)가 이 네트워크 장치로부터 생성된 데이터를 처리하거나 분석하는데 제공됨. IEC를 통하여, 위험상황 알람과 지능형 신호등 제어 서비스 같은 신뢰성 있고 즉각적인 미션 크리티컬 서비스를 제공할 수 있다.

한편, “마이크로 서비스 기반의 지능형 에지 컴퓨팅 프로토콜”에 대한 표준화가 후속으로 진행 중이며. 현재까지 관련 ITU-T 표준은 클라우드 컴퓨팅, 빅데이터, 빅데이터 기반 네트워킹 등이 있으며, IEC 관련 후속 문서가 지속적으로 만들어질 예정이다.


3GPP(3rd Generation Partnership Project)

국제 이동통신표준화 기구인 3GPP(3rd Generation Partnership Project)는 “조직 파트너 (OPs)”로 알려진 7개의 표준개발조직(ARIB, ATIS, CCSA, ETSI, TSDSI, TTA, TTC)을 통합하고 구성원에게 안정적인 환경을 제공하여 3GPP 기술을 정의하는 사양(예 : LTE 및 LTE-Advanced. 최초의 LTE 및 Evolved Packet Core 사양이 완성 된 이후 3GPP는 3G를 넘어서는 모바일 시스템의 중심이 되었다. 현재 ATIS가 북미 지역을 주도하는 5G미래로 산업을 옮기고 있다.

3GPP Release14에서는 Release12/13에서 제정된 D2D/eD2D(Device to Device/ enhanced Device to Device) 표준의 진화 기술로 LTE 네트워크망에 혼재하는 LTE-V2X 표준이 지속적으로 논의 중이며 Release15, 16으로 점차 진화된 기술이 반영될 예정이다. 여기서 D2D란, 기기간 통신의 약자로 주로 모바일 기기를 대상으로 근거리에 있는 기기들끼리 직접 통신할 수 있는 기술의 총칭으로, 3GPP SA(security assistance)1/2에서는 요구사항을, SA3에서는 보안기법을 만들고, Release13에서 eD2D까지 논의된 수준이다.


5GAA(5G Automotive Association)

5GAA는 자동차 장비 제조업체인 Audi AG , BMW Group , Daimler AG과 통신 장비 생산 업체인 Ericsson , Huawei , Intel , Nokia, Qualcomm 등을 중심으로 2016 년 9 월에 설립되었다. 5GAA의 목표는 미래의 이동성 및 운송 서비스를 위한 엔드 투 엔드 솔루션을 개발, 통신 산업과 차량 제조업체를 연결하기 함으로써 처음부터 비 호환성 문제를 회피하기 위한 것이다. 5GAA는 ETSI , 3GPP 및 SAE와 같은 표준조직과 협력하여 무인자율주행을 구현하는 데 필요한 표준화를 위해서 적극적으로 협력하고 있다.

V2X(Vehicle to Everything)를 이끌고 있는 5GAA는 MEC를 자동차 도메인에서 엣지 컴퓨팅을 적용할 수 있는 표준 솔루션으로 평가하고 있으며, 이를 활용한 커넥티드 자율주행차의 주요 유즈 케이스에 대해 언급하고 있다. V2X의 확장된 개념으로 엣지 컴퓨팅에 기반한 V2C(Vehicle-to-Cloud) 솔루션은 커넥티드 카를 전혀 다른 수준의 완전 자율주행까지 가능하게 할 수 있다. 예를 들어, 실제 자동차 운행에 필요한 고해상도 3D 지도와 상세한 도로상태 및 교통상황 모니터링 정보들을 활용한 정교하고 빠른 운행, 차 안에서 자유로워진 승객들을 위한 풍부한 서비스가 가능해진다.

또한, 인공지능에 기반한 운행과정에 대한 정확한 상황 분석 그리고 이를 통해 파악된 우선순위에 따라 승객들과의 적절한 소통을 유지함으로써 자율주행에 대한 신뢰도를 향상시킬 수도 있다. 이는 다양한 정보를 종합적으로 취합하고 실시간으로 분석함으로써 가능해질 수 있는데, 그 중심에는 엣지 클라우드가 있다. 엣지 클라우드를 중심으로 근방의 모든 자동차로부터 받은 정보, 신호등과 같은 인프라에서 받은 데이터, 도로망이나 주차장 곳곳에 설치되어 있는 센서들로 받은 데이터, 더 나아가 보행자나 자전거 탑승자들과의 정보를 종합하여 전체 자율운행 시스템의 큰 그림을 완성할 수 있게 된다.


오픈포그(OpenFog) 컨소시업

OpenFog 컨소시엄은 다양한 역량과 분야에서 포그 컴퓨팅의 표준화 및 홍보를 목표로 하는 전 세계 첨단 기술 기업 및 학술 기관의 컨소시엄이다. 오픈포그 컨소시엄은 2016년 11월 Arm, 시스코(Cisco), 델(Dell), 인텔(Intel), 마이크로소프트(Microsoft), 프린스턴 대학(Princeton University)에 의해 설립됐다. 이 컨소시엄의 목표는 “클라우드와 사물 간 연속체의 원활한 연결을 지원하는 포그 컴퓨팅(Fog computing) 아키텍처, 테스트베드 개발, 상호운용성(Interoperability), 결합 제품(Composability deliverables) 부문을 기업적, 학문적으로 이끌어 나가는 것”이다.

오픈포그는 IoT 경로, 특히 포그와 에지 컴퓨팅, 적용 사례 증가, 요구사항 공식화, 레퍼런스 아키텍처 제작, 백서 제공, 테스트베드 구성 등에서 중요한 역할을 해왔다. 오픈포그 레퍼런스 아키텍처는 2018년에 IEEE 1934 표준으로 채택됐으며, 공식 산업 표준의 무게, 권한, 유지를 제공한다. 2018년 오픈포그는 연구를 다음 단계로 확장해 나가야했고, IIC(Industrial Internet Consortium)에 통합되었다

 

IEEE Standards Activities in Cloud/Edge/Fog Computing[12]: IEEE 1934-2018, IEEE Standard for Adoption of OpenFog Reference Architecture for Fog Computing. : IEEE 1934는 디바이스와 센서, 모니터, 서비스가 상호 호환되고, IoT나 5G, AI 시스템에서 오는 경계 없는 데이터 스트림을 함께 처리할 수 있도록 보장하는 공식적인 기반이 된다. IEEE 1394는 포그 컴퓨팅을 “컴퓨팅, 스토리지, 제어, 네트워킹의 자원과 서비스를 클라우드에서 사물까지의 연속체를 따라 어디에든 배포하는 시스템 수준의 수평적 아키텍처”라고 정의했다. 수직 산업과 애플리케이션 영역을 지원하며, 서비스와 애플리케이션을 데이터 생산원 가까운 곳에 배포할 수 있도록 해주며, 클라우드를 통해 여러 프로토콜 계층에 걸쳐 사물에서 네트워크 에지까지 확장한다.

 

포그는 시스템-레벨 아키텍처로, 중·고급 수준의 IoT를 구현할 수 있다. 이는 수평적이며, 다양한 IoT 수직 시장에 적용될 수 있음을 의미하며 스마트시티, 교통망, 스마트 그리드, 제조, 헬스케어, 농업 등도 적용 범주에 포함된다. 또한, 포그는 계층적(Hierarchal)이다. 이는 클라우드-포그-에지-IoT 엔드포인트 연속체를 따라 계산, 네트워킹, 스토리지 리소스를 분배하며, 에지-포그 기술은 지연(Latency), 보안, 네트워크 대역폭 사용, 신뢰도 등 IoT가 직면한 난제 관리에 유용하게 사용될 수 있다. 사실, 미션 크리티컬(Mission-critical)이나 라이프 크리티컬(Life-critical) 애플리케이션의 인기에 힘입어, IoT 네트워크에 에지-포그 기술이 필수적으로 자리 잡은 상황이다.


IIC(Industrial Internet Consortium)

2014년 3월 인텔, GE, IBM, 시스코 등의 참여로 설립된 비영리 단체로 산업 인터넷 발전을 목적으로 하고 있다. 이는 OMG(Object Management Group)의 일환으로 IIC는 IIoT(Industrial IoT)의 가속적인 발전을 통해 비즈니스와 사회를 변화시키는 세계적인 리더 그룹으로 성장해왔다. 이들의 목적은 “전 세계의 시스템과 장치가 안전하게 연결, 제어되며 변형된 결과를 제공하는 신뢰할 수 있는 IIoT를 제공하는 것”이다. IIC는 산업용 테스트베드, 업계 우수 사례(Industry best practice), 성숙도 모델(Maturity models), 프레임워크, 레퍼런스 아키텍처, IIoT 사고 리더십(IIoT thought leadership)을 선도하고 있다.

 

이와 같이 많은 조직과 산업 협회는 소프트웨어, 하드웨어 및 인프라 벤더 간의 더 나은 호환성을 촉진하기 위해 명확한 엣지 컴퓨팅 표준을 정의하기 위해 협력하고 있다. 이러한 표준은 여러 조직이 다양한 벤더 간의 상호운용성을 확보하기 위한 개방형 인터페이스를 개발하는 것을 목표로 하고 있다. 엣지컴퓨팅의 표준화는 조직이 엣지 컴퓨팅 솔루션 간의 공급업체에 구애받지 않는 상호운용성을 보장하도록 개방형 에지 컴퓨팅 API와 프로토콜을 개발하는데 중점을 두어 왔으며, 이러한 추세는 에지 컴퓨팅 시장 성장을 촉진할 것으로 예상된다.