[논문 리뷰] The Structure of Service Level Agreement of Slice-based 5G Network

Mohammad Asif Habibi, Bin Han외 2명|arXiv (Cornell University)|2018. 06. 27.

Software-Defined Networks and 5G참고 문헌 2인용 수 32

한 줄 요약

이 논문은 슬라이스 기반 5G 네트워크를 위한 종단 간 서비스 수준 협약(SLA) 구조를 제안하며, 각 네트워크 슬라이스별로 고유한 SLA 구성 요소를 정의하여 임차인과 서비스 제공자의 이해관계를 균형 있게 맞추고자 한다. 성능, 신뢰성, 경제적 책임을 보장하기 위해 수학적 모델링을 통해 QoS 지표, 비용, 수익, 이윤, 자원 요구사항을 통합한 프레임워크를 도입한다. 이는 다양한 5G 활용 사례에서의 기반 구조를 제공한다.

ABSTRACT

Network slicing is considered to be one of the key enablers to Fifth Generation (5G) communication system. Legacy telecommunication networks have been providing various services to all kinds of customers through a single network infrastructure. In contrast, with the deployment of network slicing, operators are now able to partition entire network into different slices, each with its own configuration and Quality of Service (QoS) requirements. There are many applications across industry, each needs an independent slice with its own functions and features. All these applications open new business opportunities, which require new business models and therefore every single slice needs an individual Service Level Agreement (SLA). In this paper, we proposed a comprehensive end-to-end structure of SLA between tenant and service provider of slice-based 5G network, which balances the interests of both sides. The proposed SLA is expected to define reliability, availability, and performance of delivered telecommunication services in order to ensure that right information gets to the right destination at right time, safely and securely. We also discussed the metrics of slice-based network SLA such as throughput, penalty, cost, revenue, profit, and QoS related metrics, which we think are very critical to be considered during the agreement.

연구 동기 및 목표

• 슬라이스 기반 5G 네트워크에서 각 슬라이스가 고유한 서비스 요구사항을 지닌 바탕으로 맞춤형 SLA 구조의 부재를 해결하고자 한다.
• 다중 슬라이스 환경에서 임차인과 서비스 제공자의 이해관계를 균형 있게 맞추는 종합적인 SLA 구조를 정의하고자 한다.
• QoS, 처리량, 비용, 수익, 이윤, 자원 할당과 같은 핵심 SLA 지표를 식별하고 체계화하고자 한다.
• 네트워크 프로그래머빌리티, 가상화 및 표준화된 KPI-자원 매핑을 통해 자동화된 SLA 관리를 가능하게 하고자 한다.
• 개별 네트워크 슬라이스를 위한 체계적이고 측정 가능하며 책임감 있는 SLA 프레임워크를 제공하여 5G에서 새로운 비즈니스 모델을 지원하고자 한다.

제안 방법

• 각 네트워크 슬라이스에 맞춤형으로 설계된 기술적, 경제적, 법적 구성 요소를 포함하는 종단 간 SLA 구조를 제안한다.
• 처리량, 지연, 신뢰성, 가용성 및 QoS 관련 성능 지표와 같은 핵심 SLA 지표를 정의한다.
• 주요 성능 지표(KPI)를 요구되는 네트워크 자원으로 매핑하기 위한 수학적 모델을 도입한다. 이 모델의 입력으로는 VNF 구현 방식과 슬라이스 크기를 사용한다.
• 비용( EXP )을 자원 벡터 r의 함수로 모델링하며, r은 KPI, 슬라이스 크기(s), VNF 구현 방식(v)에 따라 결정된다.
• 수익(REV)을 서비스 가격(p), 슬라이스 크기(s), 고객 수(c)의 함수로 정의한다.
• 이윤(w)은 수익과 비용의 차이로 유도되며, w = REV(p,s,c) − EXP(r)로 표현되며, 여기서 r = r(k,s,v)이다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 다양한 QoS 및 기능적 요구사항을 지닌 5G 슬라이스에 대해 표준화되면서도 융통성 있는 SLA 구조를 어떻게 설계할 수 있는가?
• RQ2 책임감 있는 성능 보장을 위해 슬라이스 전용 SLA에 포함되어야 할 기술적, 경제적, 운영적 지표의 조합은 무엇인가?
• RQ3 슬라이스 기반 SLA에서 비용, 수익, 이윤을 수학적으로 모델링하여 경제적 지속 가능성을 반영할 수 있는가?
• RQ4 VNF 구현 방식과 슬라이스 크기가 자원 요구량과 SLA 결과에 미치는 영향은 무엇인가?
• RQ5 가상화와 프로그래머빌리티를 활용하여 다중 슬라이스 동적 환경에서 SLA 관리를 자동화할 수 있는 방법은 무엇인가?

주요 결과

• 제안된 SLA 구조는 고유한 QoS, 성능 및 경제적 파rameter를 반영하는 개별 슬라이스 전용 계약을 가능하게 한다.
• 처리량, 지연, 신뢰성, 가용성은 핵심 QoS 지표로 정의되며, 표준화된 목표치(예: 1ms 지연, 99.99% 가용성)를 제공한다.
• 비용( EXP )은 자원 벡터 r의 함수로 모델링되며, r은 KPI, 슬라이스 크기(s), VNF 구현 방식(v)에 따라 결정되며, r = r(k,s,v)로 표현된다.
• 수익(REV)은 서비스 가격(p), 슬라이스 크기(s), 고객 수(c)의 함수로 모델링되어 동적 가격 책정 모델을 가능하게 한다.
• 이윤(w)는 w = REV(p,s,c) − EXP(r)로 체계적으로 정의되며, 각 슬라이스의 측정 가능한 경제적 성과 지표를 제공한다.
• 이 프레임워크는 향후 공유형 및 하이브리드 SLA로의 확장도 지원하여 5G 네트워크에서의 다중 테넌트 자원 할당의 유연성을 제공한다.