하나의 5G 네트워크는 동시에 매우 다른 서비스 환경을 지원해야 합니다. 한 사용자는 고화질 영상을 시청하고, 다른 사용자는 대규모 IoT 센서를 연결하며, 산업 고객은 현지 생산 공정을 위해 초저지연과 높은 신뢰성을 요구할 수 있습니다. 이러한 서비스가 요구하는 대역폭, 지연, 보안, 단말 밀도와 커버리지 특성은 서로 다릅니다.

서비스 유형마다 별도의 물리 이동통신망을 구축하는 것은 현실적이지 않습니다. 비용이 지나치게 높고 자원 관리가 어려우며 구축도 느려집니다. 5GC 네트워크 슬라이싱은 공유 물리 인프라 위에 논리적 사설망을 생성해 이 문제를 해결합니다. 각 슬라이스는 고유한 서비스 특성에 맞게 설계하면서 공통 액세스, 전송, 컴퓨팅 및 코어 네트워크 자원을 재사용할 수 있습니다.

간단히 말해 네트워크 슬라이스는 특정 서비스 그룹, 산업 고객 또는 애플리케이션 범주를 위해 맞춤화된 논리 네트워크입니다. 코어 내부에만 적용되는 5GC 개념이 아니라 5G 액세스망, 전송 또는 베어러망, 5G 코어망을 포함할 수 있는 종단 간 개념입니다. 그 가치는 비용 효율을 위한 물리 자원 공유와 서비스 차별화를 위한 논리적 격리라는 두 목표의 균형에서 나옵니다.

네트워크 슬라이스가 필요한 이유

5GC 네트워크 슬라이싱의 배경에는 5G 서비스 시나리오 간 큰 차이가 있습니다. 대표 범주는 eMBB, mMTC, uRLLC입니다. 향상된 모바일 광대역은 높은 처리량과 풍부한 사용자 경험에, 대규모 기계형 통신은 매우 많은 저속 단말에, 초고신뢰 저지연 통신은 엄격한 지연과 신뢰성 및 서비스 보장에 초점을 맞춥니다.

이 범주들은 서로 다른 네트워크 설계 우선순위를 만듭니다. eMBB는 단말당 높은 또는 초고속 처리량과 넓은 커버리지가 필요할 수 있습니다. mMTC는 매우 높은 단말 밀도, 낮은 데이터 속도와 낮은 비트당 비용을 요구할 수 있습니다. uRLLC는 매우 낮은 지연, 더 높은 신뢰성과 서비스 동작에 대한 엄격한 제어를 요구할 수 있습니다. 모든 서비스를 일반적인 베스트 에포트 트래픽으로 처리하면 5G의 잠재력을 낭비하게 됩니다.

네트워크 슬라이싱을 사용하면 사업자는 논리적 분리를 통해 이러한 다양한 요구를 지원할 수 있습니다. 소비자 광대역 슬라이스, 산업 제어 슬라이스, IoT 슬라이스는 물리 인프라를 공유하면서도 서비스 정책, 코어 네트워크 기능, QoS 동작과 운영 규칙을 다르게 적용할 수 있습니다. 이는 이동통신망 능력을 판매하고 운영하는 더 유연한 방식을 제공합니다.

슬라이스에 포함되는 요소

네트워크 슬라이스는 특정 네트워크 능력과 특성을 제공하는 논리 네트워크입니다. 네트워크 슬라이스 인스턴스, 즉 NSI는 해당 슬라이스가 실제 배포된 형태입니다. 네트워크 기능 인스턴스 집합과 이를 실행하는 데 필요한 컴퓨팅, 저장장치 및 네트워킹 자원을 포함합니다.

5GC 배포에서는 일부 기능을 여러 슬라이스가 공유하고 다른 기능은 한 슬라이스 전용으로 둘 수 있습니다. 예를 들어 일부 설계에서는 여러 슬라이스가 AMF와 같은 공통 제어 평면 기능을 공유할 수 있습니다. 동시에 각 슬라이스가 자체 SMF와 UPF를 사용해 세션 처리와 사용자 평면 트래픽이 슬라이스별 요구사항을 따르도록 할 수 있습니다.

이로써 공통 부분과 슬라이스 전용 부분이 명확히 구분됩니다. 공통 부분은 중복을 줄이고 자원을 절약하며, 슬라이스 전용 부분은 각 서비스에 고유한 동작, 데이터 경로와 서비스 처리를 제공합니다. 많은 설계에서 하나의 UE가 둘 이상의 슬라이스에 접속하고, 서로 다른 PDU 세션이 각기 다른 슬라이스 경로를 사용할 수도 있습니다.

네트워크 슬라이싱은 모든 기능을 물리적으로 분리된 서버에서 실행할 필요가 없습니다. 서로 다른 슬라이스 기능을 동일한 X86 서버 클러스터에서 실행하면서 가상화, KVM, 컨테이너 네임스페이스, VPN 메커니즘과 관리 정책으로 격리를 유지할 수 있습니다. 이것이 별도 물리 네트워크 구축보다 슬라이싱이 실용적인 이유 중 하나입니다.

슬라이스 식별 방식

슬라이스 선택은 식별자에 의존합니다. 핵심 식별자는 S-NSSAI, 즉 단일 네트워크 슬라이스 선택 지원 정보이며 하나의 네트워크 슬라이스를 고유하게 식별합니다. NSSAI는 여러 S-NSSAI의 집합이므로 단일 슬라이스가 아니라 슬라이스 그룹을 나타냅니다.

S-NSSAI에는 두 가지 주요 부분이 있습니다. SST, 즉 슬라이스/서비스 유형은 슬라이스 종류를 식별합니다. 일반적인 SST 값은 eMBB 1, URLLC 2, MIOT 3, V2X 4입니다. SD, 즉 슬라이스 구분자는 동일 유형의 서로 다른 슬라이스를 구분합니다. 두 슬라이스가 같은 서비스 등급에 속하지만 서로 다른 고객, 지역 또는 사업 정책을 지원할 때 유용합니다.

실제 절차에서는 여러 NSSAI 용어가 중요합니다. Configured NSSAI는 UE에 사전 설정하거나 AMF가 전달하며 UE가 요청 슬라이스 정보를 생성하는 데 사용합니다. Subscribed NSSAI는 사용자에게 저장된 슬라이스 가입 데이터입니다. Requested NSSAI는 UE가 등록 요청에 포함합니다. Allowed NSSAI는 현재 등록 영역에서 UE가 접속을 허용받은 슬라이스 집합입니다. Rejected NSSAI는 접속이 거부된 슬라이스를 UE에 알려줍니다.

허용 슬라이스 집합은 UE만으로 결정되지 않습니다. NSSF 정책, UDM 가입 데이터, AMF 지원 능력과 등록 영역 조건의 영향을 받습니다. 최종 허용 결과는 AMF가 등록 수락 메시지로 UE에 전달합니다. 하나의 UE는 동시에 최대 8개 슬라이스 접속을 허용받을 수 있으므로 Allowed NSSAI에는 최대 8개의 S-NSSAI가 포함될 수 있습니다.

슬라이스 선택 결정 방식

5G는 NSSF, 즉 네트워크 슬라이스 선택 기능을 도입해 적절한 슬라이스 인스턴스를 선택하고, 슬라이스용 AMF 진입점을 고르며, Allowed NSSAI를 결정하도록 지원합니다. 슬라이스 선택은 크게 두 단계로 진행됩니다. 첫 단계는 초기 등록 중에 이루어지며 네트워크가 슬라이스와 연관된 AMF를 선택하고 UE에 허용할 슬라이스 집합을 결정합니다. 두 번째 단계는 PDU 세션 설정 중에 이루어지며 SMF, UPF와 관련 사용자 평면 처리를 선택합니다.

등록 중 UE는 Configured NSSAI 또는 이전에 저장된 Allowed NSSAI를 바탕으로 Requested NSSAI를 선택할 수 있습니다. gNB가 AMF를 선택할 때 사용 가능하면 5G-S-TMSI 또는 GUAMI를 이용합니다. 이 식별자를 사용할 수 없다면 Requested NSSAI로 AMF 선택을 유도할 수 있습니다. 어느 조건도 도움이 되지 않으면 메시지가 기본 AMF로 전송될 수 있습니다.

Requested S-NSSAI는 첫 번째 AMF 선택의 정확도를 높입니다. gNB는 무작정 선택하는 대신 슬라이스 관련 정보를 이용해 적합한 AMF를 선택할 가능성을 높입니다. 선택된 AMF가 요청 슬라이스를 제공할 수 있고 UE에 가입 권한이 있으면, AMF는 적절한 Allowed NSSAI를 포함한 등록 수락을 보낼 수 있습니다.

AMF가 요청 슬라이스를 제공할 수 없거나 UE가 해당 슬라이스에 가입하지 않았다면 AMF는 NSSF에 질의해야 할 수 있습니다. NSSF는 다른 Allowed NSSAI와 적합한 AMF를 반환할 수 있습니다. 이후 등록 요청은 올바른 AMF로 직접 또는 간접 재라우팅될 수 있습니다. 이 방식은 가입, 정책과 네트워크 능력의 통제를 유지하면서 슬라이스 선택의 유연성을 제공합니다.

격리가 중요한 이유

격리는 기업과 산업 고객이 슬라이싱을 중요하게 보는 주요 이유 중 하나입니다. 물리 자원을 공유하더라도 각 슬라이스는 논리적 사설망처럼 동작해야 합니다. 서로 다른 슬라이스가 상대 슬라이스를 자유롭게 보거나 영향을 주지 않아야 하며, 이를 통해 보안, 운영 독립성과 서비스 수준 제어를 지원합니다.

격리는 여러 계층에서 구현할 수 있습니다. 슬라이스 선택은 서비스 접속 경로를 분리하고, 가상 머신이나 컨테이너는 컴퓨팅 환경을 분리합니다. 네임스페이스 메커니즘은 컨테이너 수준 자원을 격리할 수 있습니다. VPN과 전송 분리는 트래픽 경로를 보호합니다. 정책 제어는 서로 다른 QoS와 서비스 규칙을 정의할 수 있으며, 관리 시스템도 고객 가시성과 운영 권한을 분리할 수 있습니다.

사업 측면에서 격리는 맞춤형 서비스를 더 쉽게 제공합니다. 공장 슬라이스는 더 높은 신뢰성과 낮은 지연, 영상 광대역 슬라이스는 높은 처리량, IoT 슬라이스는 대규모 단말 수용 능력과 낮은 시그널링 비용이 필요할 수 있습니다. 완전히 별도의 물리 네트워크를 구축하는 비용을 피하면서 각 슬라이스를 서로 다른 요구에 맞게 구성할 수 있습니다.

수명주기 관리의 중요성

네트워크 슬라이스는 정적인 객체가 아닙니다. 네트워크 기능과 마찬가지로 수명주기를 가집니다. 슬라이스는 준비, 인스턴스화, 구성, 활성화, 모니터링, 확장 및 축소, 수정, 비활성화와 종료 단계를 거칠 수 있습니다. 슬라이스를 효율적으로 생성, 변경, 제거할 수 있어야 상업적 가치가 생기므로 수명주기 관리가 중요합니다.

수명주기는 네 단계로 볼 수 있습니다. 첫 번째는 슬라이스 템플릿 설계, 사전 프로비저닝과 네트워크 환경 준비를 포함하는 준비 단계입니다. 두 번째는 인스턴스화, 구성 및 활성화 단계로, 슬라이스를 만들고 서비스 구성을 로드해 서비스를 시작합니다. 세 번째는 실행 단계로, KPI, 알람, 보고서와 서비스 성능을 모니터링하고 결과에 따라 자가 복구나 자동 확장을 실행할 수 있습니다. 네 번째는 폐기 단계로, 사용자를 이전하고 슬라이스를 비활성화한 뒤 자원을 해제합니다.

이 과정은 일반적으로 슬라이스 관리자와 MANO가 함께 처리합니다. MANO는 오케스트레이션, VNF 관리와 가상 인프라 관리를 포함합니다. EMS 또는 NMS 기능은 네트워크 요소 관리, 구성, 알람, 성능과 보안 관련 작업을 담당합니다. 이러한 시스템이 함께 슬라이스 설계를 배포되고 관리 가능한 네트워크 서비스로 전환합니다.

템플릿이 NSaaS를 지원하는 방식

슬라이스 템플릿은 슬라이스에 필요한 네트워크 기능, 규격, 자원, 연결과 서비스 파라미터를 설명합니다. 외부 고객에게는 슬라이스 템플릿으로 보이지만 사업자 내부에서는 MANO가 이해할 수 있는 네트워크 서비스 템플릿으로 변환해야 할 수 있습니다. 오케스트레이션 환경에 따라 HOT, OVF, TOSCA 같은 형식을 사용할 수 있습니다.

템플릿 설계는 고객 요구사항에서 시작합니다. 사업자는 QoS 요구, 대역폭, 온라인 사용자 규모, 이중화, 보안과 서비스 커버리지를 파악해야 합니다. 이후 이러한 요구사항을 5QI 및 관련 정책 제어와 같은 네트워크 자원과 5GC 파라미터로 변환합니다. 그 다음 템플릿을 슬라이스 관리자나 오케스트레이터에 업로드해 수명주기를 관리할 수 있습니다.

이는 서비스형 네트워크 슬라이스, 즉 NSaaS라는 개념으로 이어집니다. 이상적인 모델에서는 산업 고객이 온라인으로 슬라이스 템플릿을 선택하고 서비스 요구사항을 제출해 주문을 완료한 뒤 자동 생성된 슬라이스 파라미터를 받을 수 있습니다. 슬라이스 마켓이나 고객 포털은 주문을 BOSS와 오케스트레이터로 전송합니다. 오케스트레이터는 VNFM, VIM, EMS 또는 NMS와 협력해 슬라이스를 인스턴스화하고 자원을 할당하며 네트워크 기능을 구성하고 서비스 준비 상태를 확인합니다.

그 결과 새로운 상업 모델이 만들어집니다. 긴 오프라인 협상과 수동 개통 대신 고객은 자체 관리 포털, 빠른 프로비저닝과 탄력적 확장을 이용할 수 있습니다. 소규모 고객은 500명을 지원하는 슬라이스로 시작해 1년 동안 운영한 후 1000명으로 확장할 수 있습니다. 서비스가 종료되면 슬라이스를 삭제하고 자원을 해제할 수 있습니다. 이것이 슬라이싱의 실질적 가치인 맞춤형 서비스, 더 빠른 시장 출시와 더 높은 자원 재사용률입니다.

자주 묻는 질문

전용 물리 하드웨어 없이 네트워크 슬라이스가 존재할 수 있습니까?

예. 슬라이스는 논리 네트워크입니다. 물리 서버, 전송 자원과 액세스 인프라를 공유하면서 가상화, 컨테이너와 정책 제어를 사용해 격리를 유지할 수 있습니다.

하나의 UE에 여러 슬라이스가 필요한 이유는 무엇입니까?

UE는 서로 다른 서비스 유형을 동시에 실행할 수 있습니다. 예를 들어 하나의 PDU 세션은 기업 서비스 슬라이스를 사용하고 다른 세션은 일반 인터넷 또는 IMS 관련 슬라이스를 사용할 수 있습니다.

슬라이스 요청의 수락 여부는 무엇으로 결정됩니까?

가입 데이터, AMF 능력, NSSF 정책, 등록 영역 조건과 현재 네트워크 환경에서 요청한 S-NSSAI를 지원하는지 여부에 따라 결정됩니다.

SST가 슬라이스 유형을 식별하는데 SD가 필요한 이유는 무엇입니까?

SST는 서비스 유형을 식별하고 SD는 같은 유형 안의 서로 다른 슬라이스를 구분합니다. 이를 통해 서로 다른 사업 의미를 가진 여러 eMBB, URLLC 또는 IoT 슬라이스가 공존할 수 있습니다.

슬라이싱은 상업적 구축 시간을 어떻게 단축합니까?

템플릿, 오케스트레이션과 자동 수명주기 관리는 수동 설계 및 구축 작업을 줄입니다. 확장, 활성화와 자원 해제를 기존 전용 네트워크 구축보다 훨씬 빠르게 수행할 수 있습니다.

5GC 네트워크 슬라이싱은 단순한 기술 아키텍처가 아닙니다. 이동통신망 능력을 논리적으로 격리된 서비스별 네트워크로 패키징하는 방법입니다. 공유 인프라, 슬라이스 식별, 통제된 선택, 수명주기 관리와 템플릿 기반 오케스트레이션을 결합하면 사업자는 고객마다 별도 물리 네트워크를 구축하지 않고도 다양한 산업과 서비스 유형을 지원할 수 있습니다.