Azure에서 프라이빗 5G 네트워크 배포

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인더스트리 4.0이라고도 하는 4차 산업혁명이 도래했습니다. 인더스트리 4.0은 비즈니스 운영 방식을 바꿀 최신 산업 애플리케이션을 제공합니다. 이러한 애플리케이션의 처리 능력과 연결은 개선되었습니다. 조직 전체에서 데이터를 수집하고 처리하여 기업이 보다 전략적이고 효율적으로 운영할 수 있도록 지원합니다. 엔터프라이즈 규모에 따라 이러한 워크로드를 처리할 수 있는 솔루션이 필요합니다.

이러한 요구 사항을 충족하기 위해 최신 엔터프라이즈에는 프라이빗 5G 네트워크와 MEC(Multi-Access Edge Computing) 솔루션이 모두 필요합니다. 프라이빗 LTE/5G 네트워크는 비즈니스에 데이터를 효율적으로 처리하는 데 필요한 속도, 보안, 이동성 및 서비스 품질을 제공합니다. Edge 컴퓨팅은 대기 시간에 민감한 산업 애플리케이션 및 데이터 지역화를 지원하고 시간에 민감한 데이터를 에지에서 신속하게 처리할 수 있도록 합니다.

엔터프라이즈가 프라이빗 LTE/5G 네트워크의 이점을 실현하기 전에 몇 가지 문제를 해결해야 합니다. 이러한 과제에는 운영 및 엔지니어링 복잡성을 줄이고, 다중 사이트 엔터프라이즈에 대한 엔드 투 엔드 가시성을 보장하고, 액세스 보안을 제공하고, 자동화된 소프트웨어 기반 솔루션의 제공을 개선하는 것이 포함됩니다.

이러한 문제를 해결하기 위해 Microsoft는 플랫폼 및 네트워킹 서비스를 비롯한 Azure 관리형 서비스를 라디오 및 애플리케이션 ISV 에코시스템과 결합하는 접근 방식을 도입했습니다. 이 솔루션은 엔터프라이즈용으로 만들어진 완전히 통합된 프라이빗 5G 네트워크 서비스입니다. 이러한 서비스를 제공하고 관리하는 통신사 및 관리형 서비스 공급자의 목록이 늘어나고 있습니다. 이 솔루션은 Azure, Azure Network Function Manager, Azure Arc, Azure Stack Edge, Azure Kubernetes Service 및 Azure Private 5G Core를 결합합니다. 이러한 서비스는 모두 Azure 클라우드에서 관리 및 오케스트레이션됩니다.

이 방법은 시스템 통합업체와 엔터프라이즈가 직면한 복잡성 및 비용 문제를 해결합니다. 이를 통해 엔터프라이즈는 최신 산업 애플리케이션의 채택을 주도할 수 있는 고성능의 향상된 보안 프라이빗 5G 네트워크를 배포할 수 있습니다.

이것은 시스템 통합업체와 운영자가 Azure 서비스를 사용하여 엔터프라이즈용 프라이빗 네트워크를 빌드하는 방법을 설명하는 두 문서 중 하나입니다. 이러한 네트워크는 하이퍼스케일 클라우드 및 통합 MEC 아키텍처의 이점을 활용하여 CapEx 및 OpEx를 절감하고, 혁신을 주도하고, 새로운 수익 기회를 엽니다.

5G로 강화된 프라이빗 네트워크

5G로 강화된 프라이빗 네트워크는 통신 서비스를 탈바꿈하고 있습니다. 5G의 주요 라디오 및 핵심 기능을 사용하면 향상된 eMBB(모바일 브로드밴드), URLLC(초고신뢰 저지연 통신) 및 mMTC(대규모 사물 통신)의 밀집된 규모와 전송이 가능합니다. 이를 통해 운영자는 고성능 산업 애플리케이션 개발자에 맞춘 새로운 서비스를 제공하고 새로운 상용 모델을 도입할 수 있습니다.

음성, 텍스트, 데이터 및 비디오와 같은 소비자 기반 제품은 통신 사업자 서비스 포트폴리오의 필수적인 부분으로 남을 것입니다. 그러나 로봇 공학용 LTE/5G 프라이빗 네트워크, 비디오 AI, 디지털 트윈 애플리케이션을 위한 대규모 IoT 및 HoloLens와 같은 디바이스를 사용한 증강 현실 환경과 같은 새로운 엔터프라이즈 기반 제품은 운영자에게 새로운 수익 기회를 창출할 것입니다. 이러한 서비스를 제공하려면 통신 사업자가 기존 통신 네트워크 아키텍처를 넘어 하이퍼스케일 클라우드 및 MEC를 더욱 직접적으로 사용해야 합니다.

프라이빗 엔터프라이즈 모바일 네트워크의 구현에 동기를 부여하는 몇 가지 요인은 다음과 같습니다.

  • 현재 빌드 중인 무선 시스템의 규모 및 도달률 제한
  • 생성된 데이터 및 비디오의 증가 양
  • 더 높은 수준의 이동성 및 보안에 대한 필요성 증가와 실시간 데이터 처리에 대한 수요

5G, MEC 및 클라우드의 조합을 사용하면 빠르고, 매우 안전하며, 스케일링 가능한 프라이빗 무선 네트워크를 만들 수 있으며, 원거리 에지, 클라우드 또는 하이브리드 위치에서 실행되는 분석에 애플리케이션을 활용할 수 있습니다.

다음은 프라이빗 5G 네트워크가 전송하는 데 도움이 될 수 있는 업계 사용 사례 중 몇 가지입니다.

Diagram showing industry use cases that are powered by private 5G networks.

이러한 기능은 스마트 공간 및 인더스트리 4.0 애플리케이션과 같은 보다 정교한 서비스를 뒷받침하기 때문에 개인 5G 네트워크는 5G 엔터프라이즈 서비스에 대한 강력한 사용 사례에 해당합니다. 그러나 5G 프라이빗 네트워크의 장점에도 불구하고 운영자와 기업에는 여전히 어려움이 남아 있습니다. 가장 큰 과제는 엔터프라이즈 환경에서 5G 네트워크를 배포하고 관리하는 복잡성입니다. 5G 네트워크에는 RF(무선 주파수) 설계부터 5G 모바일 코어 아키텍처에 이르기까지 기존의 엔터프라이즈 기술 집합 외에 있는 고려 사항이 포함됩니다. 또한 통신 사업자는 엔터프라이즈 환경에서 5G 네트워크 및 클라우드 관리형 에지 컴퓨팅을 비용 효율적으로 배포하는 데 필요한 기술 포트폴리오 또는 최소한의 공간이 부족할 수 있습니다.

Microsoft는 글로벌 하이퍼스케일 클라우드 플랫폼과 클라우드 애플리케이션 제품군을 구동하는 클라우드 네이티브 5G 독립 실행형 코어와 같은 네트워킹 구성 요소를 결합하는 간소화된 MEC-as-a-Service 접근 방식을 제안합니다. 이 접근 방식을 통해 엔터프라이즈는 네트워크 전체에서 데이터를 수집하고 에지에서 지연에 민감한 데이터를 효율적으로 처리하고 Azure에서 많은 양의 데이터를 처리하는 기능을 활용할 수 있습니다.

프라이빗 5G 네트워크의 이점

4G의 도입과 제한된 지리적 영역에서 CBRS와 같은 공유 스펙트럼에 대한 액세스는 프라이빗 5G 네트워크의 경제성을 바꿨습니다. 이러한 변화는 기업이 소규모 셀 기술과 가상화된 네트워크 기능을 사용하는 전용 프라이빗 셀룰러 네트워크를 사용하여 배포하고 실험할 수 있도록 했기 때문에 발생했습니다. 5G RAN 및 핵심 최적화는 더 빠른 속도, 매우 짧은 대기 시간, 보안 방법 및 비용 효율성을 포함한 다양한 기능을 제공합니다. 이러한 5G 특성은 지리적 적용 범위에 대한 난제와 IoT 애플리케이션의 확장된 사용에 강화된 네트워크 특성이 필요한 제조 및 운송과 같은 업계에서 중요합니다.

다음 섹션에 설명된 대로 여러 수직 산업이 동일한 특성을 활용할 수 있습니다.

신뢰할 수 있는 적용 범위

많은 산업 및 엔터프라이즈 애플리케이션은 운영 기술 환경에서 공통적인 유선 및 Wi-Fi 기술의 적용 범위 제한을 초과하는 연결이 필요합니다. 4G 및 5G 무선은 전용 스펙트럼을 사용하여 동적 간섭을 제한하고 전송 전력을 증가시키고, 내재된 이동성 기능을 통해 대규모 사이트에 대해 고성능, 대용량 및 비용 효율적인 무선 연결을 제공합니다. 이러한 사이트에는 공항, 항구, 노천광, 유통 센터, 캠퍼스 및 건설 현장이 포함됩니다. 다양한 스펙트럼 옵션을 사용할 수 있는 유연성은 실내 및 실외 사용 사례 모두에 대한 적용 범위 및 데이터 속도를 최적화합니다.

높은 처리량

4G 기술은 많은 프라이빗 네트워크 애플리케이션에 필요한 처리량을 제공할 수 있습니다. 그러나 5G는 4G 처리량의 10~20배를 제공할 수 있으며, 이는 무선으로 지원될 수 있는 애플리케이션의 범위를 확장합니다. 밀리미터파와 같은 향후 스펙트럼 옵션은 노이지한 RF 환경에 배포되는 경우에도 디바이스의 밀도를 높이고자 실내 사용을 위해 배포할 수 있습니다. 이로 인해 스케일링 가능한 네트워크가 생성됩니다.

짧은 대기 시간

5G 네트워크는 4G 네트워크보다 짧은 대기 시간을 제공합니다. 짧은 대기 시간은 일반적으로 왕복 대기 시간 예산이 10ms 이하인 로봇 제어 시스템과 같은 시간에 민감한 애플리케이션에 중요합니다. 로컬 에지 컴퓨팅 시설에 배포된 애플리케이션이 있는 5G 네트워크는 이러한 대기 시간 요구 사항을 수월하게 지원할 수 있습니다.

결정적 액세스 지원

5G 무선은 의도적으로 결정적 액세스를 지원합니다. 이 디자인은 대기 시간 및 지터에 확실한 상한을 두며, 이는 많은 종류의 애플리케이션에 중요합니다. 이 카테고리에서 5G는 유선 이더넷의 성능에 훨씬 더 가깝습니다. 5G로 인해 한때 유선 연결이 필요했던 애플리케이션을 이제 분리할 수 있습니다.

데이터 지역화 및 개인 정보

기업은 기존 회사 네트워크를 사용하여 특정 지오펜스 지역에 대한 데이터 노출을 효과적으로 제한할 수 있습니다. 그러나 무선 기술이 광범위하게 채택되면서 데이터 노출을 제한하는 기능은 액세스를 제한하는 대가를 치렀습니다. 에지 컴퓨팅과 결합된 프라이빗 5G 네트워크는 데이터에 액세스하고 처리되는 위치를 보다 잘 표시하고 제어할 수 있습니다. 이러한 가시성 및 제어는 엔터프라이즈에 훨씬 더 높은 수준의 데이터 주권을 제공합니다. 프라이빗 5G 네트워크 및 에지 컴퓨팅을 사용하면 매우 민감한 정보를 로컬에 강화된 보안으로 지키고 외부 네트워크 연결을 통해 운영자에게도 노출되지 않도록 할 수 있습니다.

운영 단순성

운영자는 유선, Wi-Fi 및 점점 더 많은 회사 리소스에 대한 모바일 광대역 액세스의 필요성에 따라 액세스 제어 및 기타 보안 기능과 함께 여러 버전의 네트워크 기술을 구현해야 합니다. 프라이빗 무선 네트워크는 엔터프라이즈 IT 팀이 사무실 내/외부 직원을 위해 작동하는 간소화된 액세스 아키텍처를 빌드할 수 있는 기회를 제공합니다.

백홀 절감

감시 또는 검사를 위한 고해상도 비디오 카메라와 같은 일부 유형의 산업 및 엔터프라이즈 애플리케이션은 많은 양의 데이터를 생성합니다. 이러한 애플리케이션에는 일반적으로 스토리지와 분석이 혼합되어 있습니다. 일반적으로 대기 시간에 매우 민감하지 않습니다. 그러나 대량의 데이터를 중앙 집중식 클라우드로 백홀하는 데 높은 비용이 들지 않도록 로컬 컴퓨팅 시설에 이러한 애플리케이션을 배포하는 것이 좋습니다. 프라이빗 5G 네트워크는 이 배포를 가능하게 합니다. 중앙 집중식 클라우드 시설에 대한 연결은 요약된 데이터만 처리해야 합니다(예: 로컬 분석에서 검색된 작업 가능한 이벤트에 대한 정보).

프라이빗 5G 모바일 네트워크는 데이터를 로컬로 유지하는 것만 허용하지 않습니다. 또한 프라이빗 5G 모바일 네트워크는 기업이 정보 및 통신 보안에 대한 위협으로부터 스스로를 보호하는 것을 돕습니다. 5G에는 이전 세대의 셀룰러 기술보다 더 많은 기본 제공 보안 메커니즘이 있으며 IMSI 캐처 및 Stingray와 같은 정교한 공격으로부터의 향상된 보호가 포함됩니다. 운영자는 클라우드용 Defender와 같은 여러 레이어의 포함된 Azure 보안 및 도구를 사용하여 고객 에지에서 실행하는 경우에도 보안이 개선된 중요한 워크로드 및 애플리케이션을 배포, 모니터링 및 운영할 수 있습니다.

프라이빗 5G 네트워크: 제조 사례 연구

스마트 디바이스, 자동화, 클라우드 및 모바일 광대역 기술이 인더스트리 4.0 혁명을 이끌고 있습니다. 이 혁명은 결과적으로, 프라이빗 5G 네트워크의 선도적인 소비자인 제조 업계에서 프라이빗 5G 네트워크에 대한 수요를 창출하고 있습니다. 프라이빗 5G 네트워크는 스마트 디바이스를 연결하고 원격 분석 데이터를 사용하여 실시간 의사 결정을 지원하고 운영 효율성을 개선하려는 제조업체를 위한 기반을 제공할 수 있습니다. 클라우드에서 네트워크 데이터를 효율적으로 처리하는 기능은 다음과 같은 다양한 방법으로 제조업체에 도움이 됩니다.

유지 관리 예측

  • 품질 모니터링 및 추적
  • 기계 마모, 고장 및 병목 현상 축소
  • 운영 효율성 향상

스마트 팩터리

  • 연결된 팩터리 애플리케이션
  • 직원 안전 애플리케이션 및 공기질 관리
  • 액세스 제어(보안) 및 스마트 분석

제조 작업

  • 자산 관리 및 지능형 제조 및 재고
  • 성능 최적화 및 모니터링
  • 엔드투엔드 운영 가시성

프라이빗 5G 네트워크에 대한 Microsoft의 접근 방식은 IoT 및 인더스트리 4.0 애플리케이션에 이상적으로 적합합니다. 단일 온-프레미스 플랫폼에서 데이터를 처리하고 Azure에서 처리할 선택적 데이터를 지능적으로 백홀하는 기능을 통해 실시간 의사 결정과 대기 시간이 짧은 자동화가 가능합니다. 백홀된 트래픽을 줄이면 기업 및 운영자의 비용도 절감됩니다.

Azure 제로 트러스트 모델은 모바일 네트워크 기능, 엔터프라이즈 및 클라우드 간에 이동할 때 제조 데이터가 안전하게 유지되도록 하는 데 도움이 됩니다. 또한 이러한 보안 향상을 통해 전송 중 또는 스토리지에서 고객 데이터를 보호하는 작업을 운영자가 하지 않아도 됩니다.

프라이빗 5G 네트워크에 대한 통신 경로

프라이빗 5G 네트워크는 기존 엔터프라이즈 LAN, 전문 산업 네트워크 및 공용 모바일 네트워크의 교차점에 존재합니다. 운영자에게 5G 서비스의 범위를 새로운 시장으로 확장할 수 있는 기회를 제공합니다.

프라이빗 5G 네트워크를 배포하는 방법을 고려하는 경우 많은 기업이 모바일 네트워크 운영자를 잠재적 공급 업체로 선호합니다. 기업은 운영자를 통신에서 신뢰할 수 있는 파트너로 간주하며 상업적 관계는 이미 확립되어 있습니다. 운영자는 안전하고 신뢰할 수 있는 모바일 네트워크를 배포하고 운영하는 전문 지식을 가지고 있습니다. 로컬 스펙트럼 라이선스에 따라 기업이 프라이빗 5G를 배포하기 위해 통신사와 협력해야 한다는 규정 요구 사항 또는 스펙트럼 조건이 있을 수 있습니다.

일부 네트워크 운영자는 프라이빗 5G 네트워크를 공용 모바일 네트워크의 자연스러운 확장으로 볼 수 있습니다. 기존 네트워크 자산을 활용하고 네트워크 조각화를 사용하여 공용 네트워크에서 엔터프라이즈 모바일 트래픽을 안전하게 분할할 수 있습니다. 그러나 기업은 지역화된 연결이 있는 전용 네트워크를 원하며, 이러한 접근 방식을 통해 얻을 수 있는 것보다 더 많은 제어를 원합니다. 그리고 공용 네트워크는 주로 모바일 광대역 시장을 제공하기 위해 구축됩니다. 이러한 용도에 맞게 고도로 최적화되어 있습니다. 엔터프라이즈 애플리케이션은 네트워크에 새롭고 다양한 요구를 적용하므로 필요한 유연성을 제공하지 않습니다. 업계는 운영자 네트워크와의 긴밀한 통합을 허용하는 에지 기반 프라이빗 무선 네트워크를 채택하고 있습니다. 기업은 5G의 유연성을 활용해야 합니다.

Diagram that shows how telcos provide Azure managed-edge networks and applications to global enterprises.

운영자와 기업이 확신할 수 있는 프라이빗 5G 네트워크 솔루션에는 다음 세 가지 주요 특성이 필요합니다.

  • 관리되는 연결. 많은 기업에서 Wi-Fi 네트워크 및 모바일 액세스 포인트를 관리한 경험이 있습니다. 4G/5G 무선 네트워크 디자인, SIM 활성화 및 엔드투엔드 솔루션 배포 경험이 있는 사람은 소수입니다. 이러한 상황은 운영자가 기업의 요구 사항을 충족하기 위해 관리형 무선 및 스펙트럼 솔루션을 가져올 수 있는 기회를 제공합니다.

  • 관리되는 서비스. 엔드투엔드 프라이빗 5G 네트워크의 배포 및 관리를 제공하고 애플리케이션을 개발하고 제공할 수 있는 파트너는 엔터프라이즈에 상당한 가치를 더합니다. 전체 솔루션 관리를 중앙 집중식 클라우드 기반 환경으로 이동하면 운영자 및 관리형 서비스 공급자가 단일 위치에서 엔드투엔드로 관리되는 서비스를 제공할 수 있습니다. 클라우드 기반 아키텍처의 자동화, 보안 및 규모를 활용하는 것은 기업이 프라이빗 5G 네트워크를 채택할 수 있는 명확한 ROI 모델을 제공하는 데 필수적입니다.

  • 관리되는 애플리케이션. 프라이빗 5G 네트워크의 사용 사례는 제공하는 비즈니스만큼 고유합니다. 예를 들어 원격 석유 시추 플랫폼은 자동차 제조업체와 동일한 문제가 없습니다. 이러한 다양한 사용 사례를 해결하려면 에지 플랫폼 및 네트워크가 구성, 배포 및 관리되는 방식에 유연성과 단순성이 있어야 합니다.

원하는 MEC 애플리케이션을 사용하는 프라이빗 무선 네트워크의 설치 및 관리는 운영자와 엔터프라이즈 모두에 대해 간소화됩니다.

2부: 프라이빗 5G 네트워크 빌드로 이동

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