Network and network functions virtualization (NFV) promise a number of attractive benefits and thus have driven mobile network operators to transform their previously static networks to more dynamic and software-defined networks. In this article, we share a mobile network operator's view based on implementation and deployment experiences in the wild during the past few years towards a software-defined 5G core network. More specifically, we present a practical point of view from mobile network operators and elaborate on why some of the virtualization benefits such as total cost of ownership (TCO) reduction are not easily realized as initially intended. Then, we describe 5G visions, services, and their requirements commonly agreed across mobile operators globally. Given the requirements, we then introduce desirable characteristics of 5G mobile core network and its key enabling technologies.
이동통신망은 통화, 메시지, 데이터 전송 등의 서비스를 위하여 많은 사용자들이 전 세계적으로 사용하고 있는 네트워크이다. 이동통신망은 긴급재난망으로도 사용되고 있는 국가적으로 중요한 공공자산이며 이동통신망에서 사이버 공격이나 통신 방해를 이용한 서비스거부공격이 발생할 경우 다양한 피해를 초래할 수 있다. 그러므로 이러한 이동통신망에 대한 안전성 검증이 필수적이나 정해진 몇몇 이동통신사업자들이 망을 구축하여 폐쇄적으로 서비스하고 있고 망의 안전성 검증을 위한 테스트 망이 따로 존재하지 않아 실제로 이동통신망의 코어네트워크를 분석하기는 쉽지 않다. 따라서 본 논문에서는 3GPP 표준을 기반으로 구현하여 오픈소스로 제공되는 OpenAirInterface를 이용하여 가상의 이동통신망을 구축하고 이를 기반으로 코어네트워크 구조와 프로토콜을 분석한다. 특히 단말기에서 전송되는 메시지가 코어네트워크에 미치는 영향을 분석하기 위하여 기지국인 eNodeB와 단말기를 관리하는 MME 사이의 인터페이스인 S1-MME에서의 S1AP 프로토콜 메시지를 분석하여 보안 위협의 실현 가능성을 확인한다.
현재 이동통신망의 주요 서비스는 기존의 음성 서비스뿐만 아니라 데이터 서비스의 비중이 점차 늘어가고 있다. 그리고 데이터 서비스는 다양한 미디어가 결합되는 멀티미디어의 형태로 발전하고 있다. 그러나 한재의 네트워크는 멀티미디어 데이터를 기존의 최신형 데이터와 동일하게 처리하여 사용자가 요구하는 QoS를 만족시키지 못한다. 따라서 본 논문에서는 QoS를 제공하는 MPLS기법을 Core망에 적용하여 멀티미디어 데이터의 QoS를 보장할 수 있는 네트워크 구조를 제안한다. 특히 MPLS기법을 Core망에 적용한 경우의 throughput을 시뮬레이션 시간 및 사용자 수의 변화에 따라 비교 분석한다.
본 논문은 5G 모바일 네트워크에서 가상화 기반의 이동통신 코어망인 Virtualized Evolved Packet Core(vEPC) 환경을 고려하여, 가입자의 종류 및 트래픽 식별에 따라 동적으로 End-to-end 서비스를 제공하기 위한 기술인 Service Function Chaining(SFC)을 적용하기 위한 구조 및 메시지 절차를 제안한다. SFC 기술은 네트워크 기능들을 물리적인 연결에 상관없이 선택적으로 제공하기 위한 기술로써, 가상화 기반 네트워크 기술인 Network Function Virtualization(NFV)기반의 네트워크 환경에서 서비스 제공을 위한 주요 기술로 예상된다. 특히, 5G 모바일 코어 네트워크는 분산 코어 형태로 구축될 것으로 예상되기 때문에 본 논문에서는 이를 고려하여 계층적 SFC(hSFC: Hierarchical SFC) 구조를 적용하였다. 본 논문에서는 제안하는 구조 및 구조 내에서의 SFC를 이용한 경로 설정 메시지 절차를 정의하고 오픈소스 기반의 테스트베드 설계를 통해 이를 구현하고자 하였다.
this paper presents the concept of "mobile ATM', a proposal for third-generation (3G) mobile communication network infrastructure capable of supporting flexible evolution of radio technologies from today's cellular and data services towards future wireless multimedia services. Mobile ATM provides generic mobility management and QoS-based transport capabilities suitable for integration of multiple radio access technologies including cellular voice. wireless data, and future broadband wireless services. The architecture of a mobile ATM network is outlined in terms of the newly-defined "W-UNI" interface at the radio link and "M-UNI"and "M-UNI" interface which supports unified access for WATM and non-ATM mobile terminals through corresponding interworking functions (IWF) is explained. leading to an understanding of how different radio access technologies are supported by the same ATM-based core network infrastructure. Generic mechanisms for handoff and location management within the core mobile network are discussed. and related protocol extensions over the "W-UNI" and "M-UNI/NNI"interfaces are proposed. the issue of "crossover switch (COS)" selection in mobile ATM is considered, and a unified handoff signaling syntax which supports flexibility in COS selection is described. Typical signaling sequences for call connection and handoff using the proposed protocols are outlined. Experimental results form a proof-of-concept mobile ATM network prototype are presented in conclusion.
The competition to lead the next generation of mobile technologies, 6G, is underway while the deployment of 5G has not been implemented worldwide. ITU-R plans to develop technical requirements and standards after completing the 6G Vision by 2023. It can be considered too early to have a concrete view of the 6G core network architecture from this timeline. However, major stakeholders have started making their presence felt by publishing their views. From updated analysis on the technology and service trends proposed, we present a list of research directions on 6G core network from several perspectives: distribution of network functions to nearer edge locations; future fixed-mobile convergence, including low earth orbit satellites; highly-precise QoS guarantee; supporting an extremely wide variety of service requirements; AI-native automation and intelligence; and aligning with the evolution of radio access network.
IEIE Transactions on Smart Processing and Computing
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제5권4호
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pp.289-293
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2016
As more mobile devices are equipped with multi-core CPUs and are required to execute many compute-intensive multimedia applications, it is important to optimize the systems, considering the underlying parallel hardware architecture. In this paper, we implement and optimize ray-tracing application tailored to a given mobile computing platform with multiple heterogeneous processing elements. In this paper, a lightweight ray-tracing application is specified and implemented in Kahn process network (KPN) model-of-computation, which is known to be suitable for the description of real-time applications. We take an open-source C/C++ implementation of ray-tracing and adapt it to KPN description in the Distributed Application Layer framework. Then, several possible configurations are evaluated in the target mobile computing platform (Exynos 5422), where eight heterogeneous ARM cores are integrated. We derive the optimal degree of parallelism and a suitable distribution of the replicated tasks tailored to the target architecture.
With advent of 3G mobile communication services, video telephony becomes one of the major services. However, due to a narrow channel bandwidth, the current video telephony services have not yet reached a satisfied level. In this paper, we propose an ROI (Region-Of-Interest) based improvement of visual quality for video telephony services with the H.264|MPEG-4 Part 10 (AVC: Advanced Video Coding) codec. To this end, we propose a face detection and tracking method to define ROI for the AVC codec based video telephony. Experiment results show that our proposed ROI based method allowed for improved visual quality in both objective and subjective perspectives.
5G 네트워크의 핵심 기술로 모바일 에지 컴퓨팅(Mobile Edge Computing, MEC)이 주목받음에 따라, 모바일 사용자의 데이터를 기반으로 한 5G 네트워크 기반 에지 AI 기술이 최근 다양한 분야에서 이용되고 있다. 하지만, 전통적인 인공지능 보안에서와 마찬가지로, 에지 AI 핵심 기능을 담당하는 코어망 내 표준 5G 네트워크 기능들에 대한 적대적 교란이 발생할 가능성이 존재한다. 더불어, 3GPP에서 정의한 5G 표준 내 Standalone 모드의MEC 환경에서 발생할 수 있는 데이터 오염 공격은 기존 LTE망 대비 현재 연구가 미비한 실정이다. 본연구에서는 5G에서 에지 AI의 핵심 기능을 담당하는 네트워크 기능인 NWDAF를 활용하는 MEC 환경에 대한 위협 모델을 탐구하고, 일부 개념 증명으로써 Leaf NWDAF에 대한 데이터 오염 공격 탐지 성능을 향상시키기 위한 특징 선택 방법을 제안한다. 제안한 방법론을 통해, NWDAF에서의 Slowloris 공격 기반 데이터 오염 공격에 대해 최대 94.9%의 탐지율을 달성하였다.
기존 멀티캐스트 라우팅 프로토콜들을 IP기반 모바일 코어 네트워크에서 도입하였을 때, 불필요한 소스들로부터의 트래픽 유입과 그룹 제어 메시지 오버헤드 및 대용량의 멀티캐스트 세션 정보로 인한 라우터 효율 저하 둥의 문제점들이 있다. 본 논문에서 제안하는 방식은 무상태 멀티캐스트 방식을 기반으로 하기 때문에 각 멀티캐스트 라우터에는 특별히 멀티캐스트 세션을 위한 상태정보를 유지할 필요가 없으며, 멀티캐스트 트리의 상태유지를 위한 불필요한 네트워크 오버헤드를 감소시킬 수 있다. 더불어, TGMPv3와 연동함으로써 수신자들이 가입하지 않은 불필요한 멀티캐스트 소스 트래픽을 제거한다. 기존 인터넷 멀티캐스트 망과의 연동 게이트웨이 노드, 무선망과의 투명성을 위한 게이트웨이 노드 및 모바일 코어 네트워크의 중간 노드 등의 주요 구성 요소 등에 대한 동작을 정의하여 제안하는 통신 아키텍쳐를 완성한다. 마지막으로 본 논문에서 제안하는 아키텍쳐의 우수성을 네트워크 모의실험을 통해 검증한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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