[논문 리뷰] Service Function Chaining in 5G & Beyond Networks: Challenges and Open Research Issues

Hajar Hantouti, Nabil Benamar외 1명|arXiv (Cornell University)|2022. 01. 05.

Software-Defined Networks and 5G참고 문헌 11인용 수 5

한 줄 요약

이 논문은 5G 및 그 이상의 네트워크를 위한 서비스 기능 체인(SFC)에서 핵심 과제와 열린 연구 문제를 조사한다. 주로 동적 서비스 기능 조합, 오케스트레이션, 신뢰성에 중점을 두며, SFC가 소프트웨어 정의 네트워킹(SDN)과 가상화 네트워크 기능(NFV)을 활용해 민첩하고 수요 기반의 네트워크 서비스 제공을 가능하게 하는 방식을 분석한다. 생산적 구현을 저해하는 확장성, 보안, 상호운용성 측면의 핵심 격차를 규명한다.

ABSTRACT

Service Function Chaining (SFC) is a trending paradigm, which has helped to introduce unseen flexibility in telecom networks. Network service providers, as well as big network infrastructure providers, are competing to offer personalized services for their customers. Hence, added value services require the invocation of various elementary functions called Service Functions (SFs). The SFC concept composes and imposes the order in which SFs are invoked for a particular service. Emerging technologies such as Software Defined Networking and Network Function Virtualization support the dynamic creation and management of SFC. Even though SFC is an active technical area where several aspects were already standardized and many SFC architecture flavors are currently deployed, yet some challenges and open issues are still to be solved. In this paper, we present different research problems related to SFC and investigate several key challenges that should be addressed to realize more reliable SFC operations.

연구 동기 및 목표

• 5G 및 향후 네트워크를 위한 서비스 기능 체인(SFC)에서 해결되지 않은 과제를 식별하고 분석하는 것.
• 표준화 및 구현에도 불구하고 기존 SFC 아키텍처의 한계를 검토하는 것.
• SFC 오케스트레이션, 확장성, 보안, 상호운용성 분야의 열린 연구 문제를 부각하는 것.
• 신뢰성 있는 SFC 운영에 영향을 주는 기술적 및 운영적 장벽에 대한 종합적 개요를 제공하는 것.
• SFC 관리 및 서비스 제공 분야의 핵심 격차를 제시함으로써 향후 연구를 이끌어내는 것.

제안 방법

• 5G 및 신개념 네트워크에서 SFC 표준 및 구현 관행에 대한 체계적 분석.
• 문헌 검토 및 현재 SFC 사용 사례 평가를 통한 핵심 과제 규명.
• 서비스 기능 포워더, 분류기, SFC 헤더 등 SFC 구성 요소 및 상호작용 매핑.
• SDN과 NFV가 동적 SFC 인스턴스화 및 관리를 가능하게 하는 기초 기술로 평가.
• 기능적, 비기능적, 아키텍처적 차원으로 열린 문제를 분류.
• 서비스 생성부터 모니터링 및 장애 복구까지의 종단 간 SFC 라이프사이클 관리 논의.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 5G 및 그 이상의 네트워크에서 신뢰성 있고 확장 가능한 SFC 구현을 저해하는 주요 기술적 과제는 무엇인가요?
• RQ2 현재 SFC 아키텍처는 보안, 성능, 장애 내성에 대해 어떻게 대응하고 있으며, 어디서 부족한가요?
• RQ3 특히 동적 서비스 기능 선택 및 체인화를 고려할 때 SFC 오케스트레이션 분야의 핵심 열린 연구 과제는 무엇인가요?
• RQ4 다양한 벤더 환경에서의 상호운용성과 벤더 독립성을 어떻게 향상시킬 수 있을까요?
• RQ5 미래 네트워크 아키텍처에서 SFC의 표준화 및 관리 프레임워크에 있어 핵심 격차는 무엇인가요?

주요 결과

• 5G에서 SFC의 표준화 및 구현에도 불구하고, 확장성 및 동적 서비스 기능 관리 측면에서 여전히 큰 과제가 남아 있다.
• 특히 다중 테넌트 환경에서 SFC 구성 요소의 보안 및 격리 문제가 현재 아키텍처에서 충분히 해결되지 않았다.
• 일관된 인터페이스와 정책 부족으로 인해 다양한 벤더 및 네트워크 기능 간 상호운용성이 여전히 주요 장애물이다.
• SFC의 오케스트레이션 및 라이프사이클 관리는 여전히 미숙하며, 실시간 적응 및 장애 복구 지원이 제한적이다.
• SFC를 SDN 및 NFV와 통합함으로써 경로 계산, 자원 할당, 서비스 기능 배치 측면에서 복잡성이 증가한다.
• SFC 구현에서 종단 간 서비스 품질 모니터링, 측정 및 확보를 위한 표준화된 메커니즘이 부족하다.