모바일 엣지 컴퓨팅 (MEC, Mobile Edge Computing)

I. 모바일 엣지 컴퓨팅 (Mobile Edge Computing)의 개념

  • 이동통신 서비스를 이용하려는 사용자와 가까운 곳에 서버를 위치시켜 데이터가 수집되는 현장에서 바로 데이터를 처리하고 연산 결과를 적용하는 에지 컴퓨팅 기술

 

II. 엣지 컴퓨팅의 산업 별 적용 사례 및 효과 분석

가. 엣지 컴퓨팅의 응용 서비스 시나리오

구분적용 사례세부 사례
실시간
서비스
지연 최소화
서비스
AR/VR, 커넥티드 자동차, 촉각 인터넷, 스마트 시티
– 10ms 이하의 지연 요구, 지터(Jitter, 신호 불안정)에 민감
– 디바이스나 이용자 최인근에 인프라를 배치, 지연 최소화
증강현실(AR)– 몰입형 서비스 영역으로 저지연과 광대역 통신이 필요
– 3D, 비디오/오디오 신호를 생성/처리하여 오버레이 구현
– 근접 연산/콘텐츠 캐싱 필요, 실시간 위치 정보 전달
IoT Gateway– 정밀 제어 시 상황에 따라 실시간 반응 초저지연 신호전달
V2X 등 안전성 확보 위한 교통산황에 따른 차량 제어
독립형 /
프라이빗
서비스
위치 기반
독립형 서비스
– 파이프라인, 풍력/태양발전 등 지리적 위치 기반 서비스
– 공연장, 비행기 등 지리적 범주 내 부가서비스 제공
정보 스크리닝– 기업 내 특화 서비스 제공 시 보안 강화 툴로 사용
– 의료 정보 익명 처리, 부서 간 정보 접근 통제, 권한 부여
원가 절감– 모든 정보를 클라우드로 전송 시 통신 자원 낭비
– 동영상 감시, IoT G/W, 번호판 인식 등 Raw data 처리

나. 엣지 컴퓨팅의 적용 산업 별 효과 분석

적용 산업효과 분석세부 내용
스마트 팩토리
(제조업)
IT 인프라
자원 비용 절감
– 각 생산 설비 및 기계 단 데이터 분석하여 불량 공정 해소
– 재고 관리는 생산 관리에서 판매, 생산계획과 재무에 영향
자율주행차
(교통/물류)
교통 사고 방지– 실시간 센서 데이터 수집하여 교통 상황, 차량 흐름 파악
– 주행 중 돌발 상황 발생 시 신속 대처하여 교통 사고 방지
이동통신
(IT/통신산업)
5G 목표 달성
(1ms 지연)
5G 네트워크 기능 및 응용 재배치 담당 인프라 기술
– LTE 기반 20ms 대기시간을 최대 1ms 이내로 단축 가능
Device Mesh
(가전 제품)
댁내 환경 기반
가전 지능화
– 개인 생활 및 댁내 환경 정보 수집/분석하여 필요한 제어
– 환경 변화 및 생활 패턴/일정을 종합 판단하여 가사 지원
전력발전
(에너지)
전력 발전소
감시 및 진단
– 발전 설비 가동 상태를 실시간 모니터링
– 에너지 저장 플랫폼 기반 에너지 효율화
시각장애 보조
(의료/생명)
시각장애 보조
시스템 제공
– 보행 보조 지팡이/휠체어 등 안전하게 목적지까지 이동
– 시각 장애인이 볼 수 없는 주변 환경 정보 분석 및 제공

 

III. 모바일 엣지 컴퓨팅 망구성

가. 모바일 엣지 컴퓨팅 구성도

나. 모바일 엣지 컴퓨팅 구성요소

구분구성요소요소 별 설명
MEC 호스팅
인프라
하드웨어 자원– 서버, 스토리지, 네트워크 스위치 등 HW 자원
– 개별 HW 벤더 및 HCI 기반 하드웨어 자원 제공
가상화레이어– KVM, Docker 등 하드웨어 자원 가상화
– 플랫폼에 호스트 되는 응용들에 추상화 제공
MEC 응용
플랫폼
가상화 관리자Openstack, Kubernetes 가상화 자원관리, IaaS 도구 제공
– 멀티테넌시의 실시간 호스팅 환경 제공
응용 플랫폼
서비스
– 미들웨어 서비스와 인프라 서비스 제공
– MEC 서버 내 서비스 연결 의사소통 서비스
MEC 응용MEC 응용
서비스
– 서비스 벤더, 통신 사업자, 제3 서비스 사업자로부터 제공
– 가상 머신(VM) 또는 파드(Pod)에서 응용 서비스를 제공

 

IV. 이동통신에서의 MEC 망구성

가. 4G(LTE) 망구성 대비 5G MEC 기반 망구성도 비교

4G(LTE) 기반 망구성5G MEC 기반 망구성
  • 4G(LTE)와 달리 5G Core의 UPF를 분산하여 엣지 서비스 필요 지역에서 MEC 구축 가능

나. 4G(LTE) 기반 망구성 대비 5G MEC 기반 망 성능 및 특징 비교

항목4G(LTE) 기반 망구성5G MEC 기반 망구성
사용자 장치(UE)스마트폰, 태블릿 등
개인용 기기 수용
4G(LTE) 장비 +
IoT, Mission Critical 서비스 수용
지연 시간20ms 이상1ms 미만
특징단말/서비스 물리적 거리 인한 지연엣지 장비 전진배치 초저지연 서비스
망구축 비용구조적 문제로 백홀 증설 비용 증가백홀 트래픽 절감으로 증설 비용 감소
외부APP연동통신사 Core망과 GW(SGi 등) 연동엣지 내에서 연동 가능
통신 접점S-GW(eNB 간 핸드오버)
P-GW(IP망 연동)
엣지 내 사용자 평면 기능(UPF) 연결
Traffic SteeringNW 장비 무관 MEC 내 독립 수행5G망의 3GPP NE(5G Core) 활용
MEC적용방식기 구축된 4G(LTE) 위
오버레이 형태로 적용
MEC가 고려된 5G 망 표준 기반
MEC 서비스 적용

 

V. 모바일 엣지 컴퓨팅의 기술적 이슈와 해결 방안

구분기술적 이슈이슈 해결 방안
MobilityMobile end user 이동 시
MEC 서비스 연속성 보장
– MEC 서버 선택, 응용 Migration 위한 핸드오버
– Base Station이 아닌 MEC Server에서 처리
Resource
Limitation
Centric Cloud 대비 MEC의
자원 효율적 관리 요구
– 이웃 MEC와의 공동 작업(Collaboration) 수행
– 중앙 Cloud 자원할당으로 MEC 자원부족해결
Collaboration핸드오버/VM Migration
Edge System 간 협업 요구
– MEC 서버 간 자원 공유 및 자원 할당 정책
– 연산 결과/데이터 캐싱 통한 MEC 데이터 공유
Privacy &
Security
센서/유저 데이터 수집
개인정보보안 이슈 발생
– MEC 제로트러스트, 사이버 레질리언스 적용
개인정보 비식별 처리, 개인정보 안전성 확보
Portability서로 다른 MEC 서버
이식성 보장 필요
– VM 통한 서비스 배포, 서비스 마이그레이션
– API 표준화기반 서비스 이식성 보장표준 제공
Low Latency5G 저지연 시나리오
위한 실질적 성능보장필요
– 클라우드 하드웨어 가속(GPGPU, FPGA, TPU)
– Self-Contained Subframe 등 5G 저지연 기술

 

[참고]

  • KAIST, “모바일 Edge 컴퓨팅 기술 동향”, 2018
  • 전자통신연구원(ETRI), “엣지 컴퓨팅 시장 동향 및 산업별 적용 사례”, 2019.4
  • 넷매니아즈, “MEC (모바일 에지 컴퓨팅)의 개념과 5G, 4G망에서 MEC 도입 구조”, 2019.5
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