자율주행, 스마트 팩토리, 스마트시티 등의 발전과 함께 5G 특화망 기술도 급속도로 성장하고 있다. 따라서 빠른 속도와 낮은 지연 시간, 높은 신뢰성, 맞춤형 서비스를 제공하는 5G 특화망을 독자적으로 구축하는 기업이 늘어나고 있다. 하지만 5G 특화망은 기존의 LTE망보다 복잡한 구조를 가지고 있어 다양한 장애 발생 가능성이 존재한다. 여기서는 맥데이타가 제안하는 5G 특화망 최적 운영 방법을 소개한다.

 

맥데이타 기술이 필요한 이유

 

맥데이타는 2017년 설립돼 데이터센터, IoT, 5G, 스마트시티 등의 분야에서 사용될 수 있는 장애 모니터링 솔루션 ‘MAC-UX Series’를 개발한 기업이다. 설립 이후 지속적인 연구 개발을 진행하고 있으며, 2022년도에는 5G 관련 국제 표준 특허도 취득했다.

 

4차 산업혁명 핵심 기술은 현장의 로봇, 센서 등에 접목돼 현재 다양한 산업 분야 속 5G 특화망으로 적용되고 있다. 기업은 통신사에서 제공하는 5G가 아닌 독자적이면서 안전한 5G 전용 네트워크를 통해 디지털 혁신을 가속화하고 있다. 또한 운영 효율화와 비용 절감을 목표로 5G 특화망 구축을 원한다.

 

기존 Wi-Fi, LTE망에서 5G 특화망으로 변화하면서 현장의 기계, 시스템 등도 지능화된 카메라, 스마트 센서 등 5G 제품으로 변화하고 있다. 이런 흐름 속에서 시스템 망 구성도, 장애 요소도 점점 복잡해지고 다양해지고 있다. 즉, 다양한 신규 기술이 상호 유기적으로 연동되면서 안정적인 서비스 운영이 필요하고, 시스템 구성이 복잡해짐에 따라 관리적 측면의 시각화가 중요해진 것이다. 따라서 복잡한 5G 특화망 속 장애 요소를 쉽고 빠르게 찾을 수 있는 다양한 시스템에 대한 통합 장애 모니터링이 필요해졌다.

 

 

맥데이타의 기술 제안

 

IT 비즈니스 구성 요소의 장애는 매우 다양하다. 장애는 성능적·보안적 측면에서 의도적 장애와 비의도적 장애로 구분할 수 있다. 의도적 장애로는 사이버 공격, 해킹을 들 수 있고 비의도적 장애 원인은 설계자의 실수, 시스템 오동작, 관리자의 실수 등이다. 그러나 대부분 사업장에서는 문제가 어디서 발생했는지 한 눈에 볼 수 있는 컨트롤 타워가 부족한 것이 현실이다. 장애의 원인이 무엇인지, 5G 네트워크의 문제는 아닌지, IoT 단말기와 5G 모뎀은 이 문제와 관련이 없는지 등 IT 장애에 대한 효과적인 초기 대응을 위해서는 5G 특화망 모니터링을 위한 IT 컨트롤 타워가 필요하다.

 

맥데이타는 네트워크 데이터에 대한 실시간 모니터링을 통해 IT 장애 초기 대응을 빠르게 해준다. 일반적으로 장애가 발생했을 때 장애를 인정하고, 장애 구간을 파악하는 순서로 진행된다. 대부분 장애 인정과 장애 구간 파악에 많은 시간을 소비하게 된다. 맥데이타의 기술은 장애를 인정하고 장애 구간 파악에 시간을 최소한으로 줄여 원인 규명과 장애 해결까지 빠르게 진행될 수 있도록 돕는다.

 

효과적인 장애 파악 및 대응을 위한 솔루션으로 NPMD(Network Performance Monitoring & Diagnostics)가 새로운 대안이 되고 있다. 이 솔루션은 네트워크단부터 디바이스단까지 전체 모니터링을 통해 가시성을 제공한다. NPMD는 공장, 로봇, 센서, 이동식 물류 등의 엔드포인트 구간부터 각각의 관리자, IT 장치, 스마트 산업 분야 로봇 등의 제품의 5G 특화망을 통해 시스템과 통신하게 된다. 또 서비스 모니터링, 통합 관제를 위한 IT 인프라 모니터링, 성능 보안 모니터링이 다 가능하며 5G 최적 운영에 필요한 모든 분야에 적용할 수 있다.

 

국제 표준 ITU-T SG17 X.1813

 

국제 표준 ITU-T SG17 X.1813는 5G 보안 아키텍처상에서 NMCF라고 하는 모듈을 활용해 유저단 클라이언트단에 있는 IT 디바이스 장치들로부터 5G 코어 구간을 지나 서비스 프로바이드를 제공하는 시스템까지 보안을 모니터링하는 보안 아키텍처다. 5G에서 가장 중요한 초저지연에 대한 트래픽 지연 모니터링을 제공하는 아키텍처다.

 

NMCF라고 하는 맥데이타의 네트워크 클라이언트 펑크션을 소프트웨어 유저단에 설치하고, 각종 보안 데이터와 네트워크 성능 데이터를 NMSF(Network Monitoring Server Function)라고 하는 코어단에 설치된 장비에 보내 클라이어트단부터 네트워크단, 서비스단까지 전체적으로 한눈에 모니터링할 수 있다. 즉, 5G 네트워크 품질 관리를 위한 엔드 투 엔드 네트워크 진단이 가능한 기술이다. 맥데이타는 클라이언트 다운 구간에 대한 네트워크 품질 초저지연에 대한 URLLC(Ultra-Reliable and Low Latency Communication)까지 측정할 수 있다.

 

5G 모니터링 중 가장 핵심적인 부분은 QoS 최적화다. 일반적으로 5G를 원활하게 서비스하기 위해서는 네트워크 QoS가 중요하다. 맥데이타는 5G 트래픽 모니터링을 통해 QoS를 최적화한다. 실시칸 패킷 분석을 통한 빠른 분석 스피드, 5G망 운용에 필요한 QoS 정책 수립의 기초가 될 수 있는 데이터 제공, IoT 디바이스 및 트래픽 세분화를 통한 정확한 분석, 관리자 사용성을 고려한 편리한 대시보드를 제공한다.

 

5G망 환경이 애플리케이션 자체에 문제가 생기면 5G망과 상관없이 지연 및 장애가 발생할 수 있다. 맥데이타는 5G 네트워크상에서 발생되는 트래픽을 1초 단위로 분석해, 애플리케이션 서비스 상태를 실시간으로 파악할 수 있다.

 

5G 특화망 장애 모니터링 시스템 도입 기대효과

 

5G 특화망 장애 모니터링 시스템을 도입하면 이하의 4가지 기대효과가 있다. 첫 번째, 효율적인 관리 감독이 가능해진다. 대량의 IoT 단말 및 IP 카메라를 하나의 화면에서 관리할 수 있고, 네트워크 전 구간 가시화 기능을 통해 실시간 장애 구간을 확인할 수 있다. 네트워크 접속, 트래픽 정보, IoT 장치 상태 정보와 Traffic, Port, ICMP 기반 Health Check 기능으로 새로운 모니터링 환경 제공한다.

 

두 번째, 서비스 품질이 향상된다. 5G 모뎀별 RSRP 측정을 통한 안정적인 기준의 신호 세기 확인, 5G 트래픽 모니터링을 통한 네트워크 진단으로 QoS 및 회선 효율 최적화, 애플리케이션 서비스 단위 모니터링을 통한 안정화를 할 수 있다.

 

세 번째, 신속한 장애 대응이 가능해진다. 장애 현상 재현 기능을 통한 신속한 장애 대응 전략 수립, 네트워크 트랜잭션 분석 및 진단 기능을 활용한 서비스 장애 원인 규명, 비인가 접속 탐지 기능을 통한 비정상 행위 감지가 가능하다. 마지막으로는 비용 절감의 효과다. IoT 장치, 5G 모뎀, 5G Core Network, 서버 성능 분석을 통한 서비스 운영 모델에 대한 규모 예측 가능하며, MTTR(Mean Time To Repair) 최적화를 통한 운영비용 감축 효과를 얻을 수 있다.

 

적용 사례

 

5G 특화망에서의 스마트공장·물류 장애 모니터링 사례를 소개한다. 모니터링을 진행한 목적은 기존 스마트공장에서 Wi-Fi, LTE 환경 한계를 극복하고 맞춤형 유연 생산을 공장 실현 가능성을 확인하고자 모니터링을 진행했다.

 

4G를 통해 스마트공장 고도화를 할 수 있게끔 장애 모니터링을 진행했다. 검증된 사레로 국제 표준 X.1813 기술을 구현했고, Wi-Fi와 5G망 통신 품질 비교를 진행했다. 비교 결과 실제 Wi-Fi망에서 발생하는 지연보다 5G망에서 발생된 지연이 더 적다라는 것이 확인됐다. 네트워크 장비가 안정적으로 유지하고, 네트워크 트패픽으로 인해 문제가 발생하거나 이런 이슈들도 현저하게 줄어들었다.

 

 

두 번째는 5G망에서의 4K CCTV 장애 모니터링 사례다. 5G 특화망을 구성했고, 4K 고성능 카메라를 설치했는데 카메라 영상 화질이 좋지 않았다. 어떤 식으로 확인하고 모니터링 해야 하는지에 대한 문의였다. 맥데이타 조사 결과, 4K 카메라에서 보장되어야 하는 BPS 트래픽 수준에 못 미치는 수준의 데이터를 주고받고 있던 것으로 확인됐다. OaS적으로 트래픽 대여폭 보장을 통해 4K 카메라 화질로 개선했다.

 

마지막은 IoT 센서 장애 모니터링 사례다. 이음 5G 사업 중 하나에서 IOT 5G망을 구성하고 센서들이 잘 동작하는지에 대한 모니터링 요구가 있었고, 조사 결과 여러 가지 문제를 발견했다. 5G망 구성에 너무 많은 센서가 존재해 관리자가 놓치고 있던 센서가 있었던 것이다. 맥데이타의 모니터링 솔루션을 통해 관리자가 센서를 한눈에 파악할 수 있도록 개선했다.

 

5G망을 적용하는 데 있어 모니터링은 선택이 아닌 필수사항이다. 장애 모니터링 솔루션을 통해 5G망과 그 안의 내부 시스템이 안정적으로 운영할 수 있도록 구축하는 것이 무엇보다 중요하다.

 

※ 이 글은 지난 9월 8일 열린 ‘SCM SUMMIT 2023’에서 맥데이타 박선수 팀장이 ‘5G 특화망 최적 운영을 위한 핵심 기술’을 주제로 발표한 내용을 재구성하여 정리한 것입니다.

 

오토메이션월드 함수미 기자 |