[논문 리뷰] A Novel QoE-Aware SDN-enabled, NFV-based Management Architecture for Future Multimedia Applications on 5G Systems

Alcardo Alex Barakabitze, Lingfen Sun외 2명|arXiv (Cornell University)|2019. 04. 22.

Software-Defined Networks and 5G참고 문헌 4인용 수 15

한 줄 요약

이 논문은 5G 멀티미디어 시스템을 위한 혁신적인 QoE 인식 SDN 기반 NFV 아키텍처를 제안하며, 사용자 인식 품질을 최적화하기 위해 네트워크 자원을 동적으로 적응시킵니다. QoE 모델링을 SDN 및 NFV와 통합함으로써 관리 복잡성을 감소시키고, 사용자 수요, 네트워크 상태 및 애플리케이션 요구사항에 실시간으로 적응함으로써 개인화된 QoE를 향상시킵니다.

ABSTRACT

This paper proposes a novel QoE-aware SDN enabled NFV architecture for controlling and managing Future Multimedia Applications on 5G systems. The aim is to improve the QoE of the delivered multimedia services through the fulfilment of personalized QoE application requirements. This novel approach provides some new features, functionalities, concepts and opportunities for overcoming the key QoE provisioning limitations in current 4G systems such as increased network management complexity and inability to adapt dynamically to changing application, network transmission or traffic or end-users demand.

연구 동기 및 목표

• 변화하는 사용자 수요, 네트워크 상태 및 애플리케이션 요구사항에 동적으로 대응하지 못하는 4G 시스템의 한계를 해결합니다.
• 중앙집중식 제어 및 가상화를 통해 향후 5G 멀티미디어 서비스의 네트워크 관리 복잡성을 감소시킵니다.
• 사용자 인식 품질 메트릭과 네트워크 자원 할당을 일치시킴으로써 멀티미디어 애플리케이션의 개인화된 QoE를 향상시킵니다.
• 유연하고 확장 가능하며 프로그래밍 가능한 5G 시스템 네트워크 관리를 위해 SDN 및 NFV 기술을 통합합니다.
• QoE 피드백 및 동적 트래픽 조건에 기반한 실시간 적응을 지원하는 통합 관리 프레임워크를 제공합니다.

제안 방법

• 5G 멀티미디어 서비스를 위한 제어 평면과 데이터 평면을 통합하는 새로운 SDN 기반 NFV 기반 관리 아키텍처를 제안합니다.
• 애플리케이션 특화 QoE 모델을 사용하여 자원 할당 결정을 이끌어내는 QoE 인식 컨트롤러를 도입합니다.
• QoE 요구사항에 기반해 가상 네트워크 기능(VNF)을 동적으로 배포하고 관리하기 위해 네트워크 기능 가상화(NFV)를 활용합니다.
• SDN의 중앙집중식 지능을 활용해 QoE 피드백에 대응하는 실시간 정책 기반 네트워크 재구성 기능을 제공합니다.
• 사용자 경험 메트릭을 네트워크 수준의 조치로 매핑하기 위해 제어 루프에 QoE 추정 모델을 통합합니다.
• QoE 모니터링, SDN 제어 및 NFV 자원 할당 모듈 간의 조율을 통해 엣지 투 엔드 서비스 오케스트레이션을 가능하게 합니다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 SDN과 NFV를 공동으로 활용하여 5G 멀티미디어 애플리케이션에서 QoE를 어떻게 향상시킬 수 있을까요?
• RQ2 동적인 5G 환경에서 실시간 QoE 인식 네트워크 적응을 가능하게 하기 위해 필요한 아키텍처 구성 요소는 무엇인가요?
• RQ3 스케일링 가능하고 관리 용이한 방식으로 개인화된 QoE 요구사항을 네트워크 자원 할당 결정에 어떻게 매핑할 수 있을까요?
• RQ4 다양한 멀티미디어 서비스에서 높은 QoE를 유지하면서 네트워크 관리 복잡성을 줄일 수 있는 메커니즘은 무엇인가요?
• RQ5 QoE 모델링을 SDN 및 NFV와 통합함으로써 사용자 및 네트워크 상태 변화에 대한 반응성이 어떻게 향상될 수 있을까요?

주요 결과

• 제안된 아키텍처는 SDN를 통한 제어의 중앙집중화와 NFV를 통한 네트워크 기능의 가상화로 인해 네트워크 관리 복잡성이 크게 감소합니다.
• 제어 평면에 QoE 모델을 통합함으로써 사용자 중심의 품질 기대와 변화하는 네트워크 상태에 대한 동적 적응이 가능해집니다.
• 애플리케이션 수준의 QoE 요구사항과 네트워크 자원 할당을 일치시킴으로써 개인화된 QoE 제공을 지원합니다.
• 실시간 VNF 및 네트워크 경로 재구성 덕분에 트래픽 및 사용자 수요 변화에 대한 반응성이 향상됨을 입증합니다.
• 현재 4G 시스템의 주요 한계를 해결하고, 5G에서 멀티미디어 서비스의 스케일링 가능하고 프로그래밍 가능한 관리가 가능해집니다.
• 지능적이고 피드백 기반의 제어를 통해 향후 5G 네트워크가 일관되고 고도로 향상된 멀티미디어 경험을 제공할 수 있는 기반을 마련합니다.