이 논문은 LTE 특화망 구축에 오픈소스인 OpenAirInterface와 Magma Core를 사용하는 두 가지 시나리오를 비교하는 내용이다. 단순한 비교 뿐만아니라 테스트베드의 배치과정에서의 시행착오, 가능한 사용 사례에 대한 고려도 함께 설명하고 있다.

앞서 LTE 특화망이라고 했지만, 궁극적으로는 NGN을 목표로 하고 있다. NGN의 새로운 비즈니스 요구 사항에 늘어나는 서비스 제공업체, 소규모 운영자 등이 포함되어 더욱 개방적인 시장을 목표로 하고 있으며, 이 논문에서는 그 중 네트워크 커버리지가 충분하지 않은 시골 지역에서의 다양한 사용자를 고려하고 있다.

OAI와 Magma-core 프로젝트는 소형 이동 통신 네트워크의 유연한 배치를 지원하기 위한 주요 오픈소스 프로젝트다. OAI는 표준에 호환되는 4G 및 5G의 코어와 RAN 아키텍처가 함께 제공된다. 반면 Magma는 3GPP 호환 장치 뿐 아니라 WiFi 등 다양한 RAT을 지원하여 더 많은 ‘Software Native’ 솔루션을 구축할 수 있게 한다. 다만 독립적인 RAN 솔루션은 제공하지 않는다. 이들에 대한 자세한 설명은 각 프로젝트의 홈페이지나 Github 페이지를 참고하면 되니, 여기서는 생략하겠다.

그럼 두 가지 배치 시나리오를 고려해 볼 수 있다.

1. OAI RAN과 OAI-CN을 함께 배치
2. OAI RAN과 Magma-core를 함께 배치

또한 논의할 두 가지 주제는 다음과 같다.

1. eNodeB와 코어 분리형 E2E 테스트베드 배치 과정과 연결하는 동안 발생하는 인터페이스 문제와 해결책
2. 각 코어 네트워크 솔루션이 더 유용하게 사용될 수 있는 사용 사례에 대한 논의. 여기에는 새로운 비즈니스 모델과 비표준 장치와의 호환성, 적응성, 신뢰성 등 여러 매개변수가 포함된다.

[Fig. 1]은 테스트베드의 전반적인 아키텍처를 보여준다.

참고할만한 주요 문제와 해결과정은 다음과 같다.

1. RAN: 오버플로우 문제를 피하기 위해 eNodeB 소프트웨어는 Ubuntu용 저지연 커널과 avx2 명령어를 지원하는 프로세서에 의존했다. 이 문제는 좀 더 알아봐야 할 것 같다.
2. 인터페이스: RAN 및 코어의 IP 발견 문제를 해결하기 위해, 적절한 라우팅 테이블, iptbles의 패킷 전달 규칙, 포드 포워딩을 추가했다.

사용 사례는 Magma-core와 OAI-CN 각각 다르게 적용될 수 있다. OAI-CN은 유연성이 크게 필요하지 않은 3GPP 호환 소규모 네트워크를 구축하는데 사용할 수 있다. 반대로 Magma는 Access Gateway(AGW)를 통해 다양한 RAT을 지원하기 때문에 운영자들이 정책과 HSS 등을 직접 정의할 수 있는 유연성을 가지고 있다. 이를 통해 저렴한 비용으로 네트워크 솔루션을 구축하고자 하는 시골 지역과 같은 사례에 유용하다. 그러나 코드와 문서의 미숙함, 배치 복잡성의 문제가 존재한다. 특히 RAN에 대한 최신 문서가 부족하다.

결과는 [Fig. 2]와 같다. 두 시나리오의 전반적인 throughput에 큰 차이는 없지만, OAI-CN은 UL throughput에서 더 좋은 성능을 보였다. CPU의 경우 OAI-CN의 경우 9-10%, Magma-core의 경우 3-4%의 사용량을 보였다. eNodeB는 공통적으로 60% CPU 사용량을 보였다.

테스트베드 구축

테스트베드 구축은 github를 참고바란다.