네트워크 슬라이싱 기술

5G 네트워크는 단순한 모바일 광대역 서비스를 넘어서 사물인터넷, 자율주행차, 증강현실, 원격 의료 등 매우 다양하고 상이한 요구사항을 가진 서비스를 동시에 수용해야 한다. 이러한 서비스들은 각기 다른 네트워크 성능 지표를 요구하며, 이를 '하나의 네트워크'로 처리하는 것은 기존의 획일화된 아키텍처로는 불가능하다.

주요 서비스 범주와 그 요구사항은 다음과 같이 대표적인 세 가지로 구분된다.

이러한 상충되는 요구사항을 동일한 물리적 인프라 위에서 효율적으로 만족시키기 위해서는, 서비스별로 논리적으로 독립된 가상 네트워크를 생성하고 운영할 수 있는 기술이 필요하다. 네트워크 슬라이싱은 각 슬라이스에 필요한 네트워크 자원, 토폴로지, 보안 정책, 성능 수준을 맞춤형으로 정의하고 제공함으로써, 하나의 물리적 네트워크가 다양한 서비스의 수직적 시장을 포괄할 수 있는 기반을 마련한다.

기존의 단일화된 모바일 네트워크 아키텍처는 모든 서비스에 동일한 네트워크 자원과 정책을 적용합니다. 이는 음성 통화나 기본적인 모바일 데이터 서비스에는 적합했으나, 서비스별로 요구하는 성능, 지연 시간, 신뢰성, 연결 밀도 등이 극명하게 차이나는 새로운 환경에서는 심각한 한계로 작용합니다. 예를 들어, 대용량 스트리밍 서비스와 초정밀 원격 제어 서비스가 동일한 네트워크 자원을 공유할 경우, 한 서비스의 트래픽 폭주가 다른 서비스의 품질을 보장할 수 없게 만듭니다.

주요 한계점은 다음과 같이 정리할 수 있습니다.

이러한 한계는 5G가 목표로 하는 eMBB, URLLC, mMTC와 같은 상이한 서비스 영역을 단일 물리 인프라 위에서 동시에 수용하는 것을 근본적으로 불가능하게 만들었습니다. 따라서 서비스별로 논리적으로 독립된 가상 네트워크를 생성하고 관리할 수 있는 새로운 패러다임이 필요하게 되었으며, 이 요구가 네트워크 슬라이싱 기술 발전의 직접적인 동기가 되었습니다.

네트워크 슬라이스는 단일 물리적인 네트워크 인프라 위에 여러 개의 논리적이고 독립된 가상 네트워크를 생성하는 기술 개념이다. 각각의 논리적 네트워크 단위를 '슬라이스'라고 부르며, 이는 특정 서비스 유형, 애플리케이션 또는 고객 집단의 요구사항에 맞춰 설계된다. 하나의 슬라이스는 마치 전용 네트워크처럼 동작하며, 성능, 보안, 관리 측면에서 다른 슬라이스와 논리적으로 격리된다.

슬라이스는 종단 간 서비스 품질을 보장하기 위해 네트워크의 모든 계층과 도메인을 포괄한다. 이는 액세스 네트워크(RAN), 전송망(Transport Network), 코어 네트워크(Core Network)를 포함하는 종단 간 구조를 형성한다. 각 슬라이스는 대역폭, 지연, 신뢰성, 보안 수준 등에 대한 고유한 서비스 수준 협약을 가질 수 있다.

이러한 정의는 5G 이동 통신 시스템의 핵심 혁신 중 하나로 부상했으며, 소프트웨어 정의 네트워킹(SDN)과 네트워크 기능 가상화(NFV) 기술을 기반으로 구현 가능성이 크게 높아졌다. 네트워크 슬라이싱을 통해 통신 사업자는 다양한 시장 세그먼트에 맞는 서비스를 유연하고 효율적으로 제공할 수 있다.

네트워크 슬라이스는 논리적으로 독립된 종단 간 네트워크로, 주로 무선 접속망(RAN), 코어 네트워크(Core), 그리고 이 둘을 연결하는 전송망(Transport)이라는 세 가지 주요 구성 요소로 나뉘어 구현된다. 각 구성 요소는 소프트웨어 기반 기술을 통해 가상화되고, 특정 서비스의 요구사항에 맞게 독립적으로 구성 및 관리된다.

무선 접속망 슬라이스는 사용자 장치와 기지국 사이의 무선 자원을 가상화하여 할당한다. 예를 들어, 고대역폭이 필요한 eMBB 슬라이스에는 더 많은 스펙트럼 자원이 할당되는 반면, 저전력 광역 연결이 필요한 mMTC 슬라이스는 협대역 자원을 효율적으로 공유하는 방식으로 구성된다. 코어 네트워크 슬라이스는 NFV(네트워크 기능 가상화) 기술을 기반으로, 패킷 게이트웨이, 제어 기능 등 네트워크 핵심 기능을 소프트웨어 인스턴스로 생성한다. 각 슬라이스는 독립적인 가상 머신 또는 컨테이너 위에서 운영되어 필요한 처리 성능과 지연 시간을 보장받는다.

전송망 슬라이스는 무선 접속망과 코어 네트워크를 연결하는 구간의 자원을 논리적으로 분할한다. SDN(소프트웨어 정의 네트워크) 기술을 활용하여 물리적 광섬유 또는 라우터/스위치의 대역폭, 라우팅 경로, 품질을 가상 네트워크별로 차등화한다. 이는 특히 낮은 지연과 높은 신뢰성을 요구하는 URLLC 서비스에 필수적이다. 세 구성 요소의 슬라이싱은 다음 표와 같이 대표적인 특성에서 차이를 보인다.

이러한 구성 요소들은 함께 작동하여 하나의 완전한 종단 간 서비스를 형성한다. 따라서 효과적인 네트워크 슬라이싱을 위해서는 세 영역의 자원 할당과 정책 관리가 통합적으로 조율되어야 한다.

네트워크 슬라이싱의 실현은 소프트웨어 정의 네트워킹(SDN)과 네트워크 기능 가상화(NFV)라는 두 가지 핵심 기술을 기반으로 구축된다. 이 두 기술은 물리적 인프라를 소프트웨어적으로 제어하고 가상화함으로써, 단일 물리 네트워크 위에 여러 개의 논리적이고 독립된 네트워크 슬라이스를 동적으로 생성하고 관리할 수 있는 토대를 제공한다.

SDN은 네트워크의 제어 평면(Control Plane)과 데이터 전달 평면(Data Plane)을 분리하는 아키텍처다. 중앙 집중식 SDN 컨트롤러가 네트워크 전체의 트래픽 흐름을 소프트웨어 기반 정책에 따라 프로그래밍하고 제어한다. 네트워크 슬라이싱에서는 각 슬라이스의 특정 요구사항(예: 대역폭, 지연 시간)에 맞는 전송 경로를 SDN 컨트롤러가 동적으로 설정하고 관리한다. 이를 통해 각 슬라이스에 맞는 맞춤형 연결성과 트래픽 엔지니어링이 가능해진다.

NFV는 네트워크 기능(예: 라우터, 방화벽, 로드 밸런서)을 전용 하드웨어 어플라이언스가 아닌, 상용 서버에서 운영되는 가상 머신(VM) 또는 컨테이너 형태의 소프트웨어로 구현하는 개념이다. 네트워크 슬라이싱에서 NFV는 각 슬라이스에 필요한 네트워크 기능 체인(Network Function Chain)을 유연하게 구성하는 데 핵심 역할을 한다. 예를 들어, 저지연 슬라이스를 위해 특정 위치에 사용자 평면 기능(UPF) 인스턴스를 신속하게 배포하거나, 대규모 IoT 슬라이스를 위해 경량화된 CPE 기능을 배치하는 것이 NFV를 통해 가능해진다.

SDN과 NFV는 상호 보완적으로 작동하여 종단 간 슬라이스를 구현한다. 일반적인 아키텍처는 다음과 같은 계층으로 구성된다.

이 구조를 통해 네트워크 운영자는 물리적 인프라를 변경하지 않고도 소프트웨어 명령만으로 다양한 서비스 요구사항을 충족하는 슬라이스를 신속하게 프로비저닝할 수 있다.

종단 간 슬라이스 관리는 물리적 또는 가상화된 네트워크 인프라 위에 생성된 논리적 독립 네트워크인 네트워크 슬라이스를 사용자 장비부터 무선 접속망(RAN), 전송망(Transport Network), 코어망(Core Network)에 이르기까지 네트워크의 모든 구간에 걸쳐 통합적으로 생성, 프로비저닝, 운영, 모니터링, 최적화하는 일련의 과정을 의미한다. 이는 단순히 네트워크의 일부 구간만을 분리하는 것이 아니라, 특정 서비스 수준 협약(SLA)을 충족시키기 위해 종단 간 연결의 모든 계층과 도메인을 통제하는 것을 핵심 목표로 한다.

관리 구조는 일반적으로 비즈니스 지원 시스템(BSS)과 운영 지원 시스템(OSS) 상위에서 슬라이스 템플릿과 SLA를 정의하는 서비스 관리 계층, 다중 도메인에 걸친 자원을 오케스트레이션하는 네트워크 오케스트레이터, 그리고 실제 RAN, 전송, 코어 등의 도메인별 제어를 담당하는 도메인 오케스트레이터로 계층화된다. 이 구조를 통해 하나의 중앙 관리 지점에서 여러 기술 도메인과 관리 도메인에 걸친 복잡한 자원 할당과 정책 적용을 조정할 수 있다.

종단 간 관리의 주요 기능은 다음과 같은 라이프사이클 관리 단계로 구분된다.

이러한 관리의 성공적 구현을 위한 핵심 요소는 자동화와 폐쇄 루프 제어이다. 인공지능 및 머신러닝(AI/ML) 기법을 활용하여 트래픽 패턴을 예측하고, SLA 위반 가능성을 사전에 탐지하여 네트워크 자원을 동적으로 재할당하는 지능형 오케스트레이션이 필수적이다. 또한, 서로 다른 벤더의 장비와 소프트웨어로 구성된 다중 도메인 환경에서 정책과 데이터 모델의 표준화된 인터페이스를 통한 상호운용성 확보는 종단 간 관리 실현의 전제 조건이다.

네트워크 슬라이싱의 구현과 상호운용성을 보장하기 위한 표준화 작업은 3GPP와 ETSI를 중심으로 활발히 진행되었다. 이들은 네트워크 슬라이스의 개념, 아키텍처, 관리 및 오케스트레이션에 대한 핵심 표준을 정의한다.

3GPP는 5G 시스템 표준의 핵심 기구로서, Release 15부터 본격적으로 네트워크 슬라이싱을 표준화하기 시작했다. 3GPP 표준은 네트워크 슬라이스를 하나의 논리적 종단 간 네트워크로 정의하며, S-NSSAI라는 고유 식별자를 부여한다. 주요 표준화 내용은 다음과 같다.

한편, ETSI 산하의 NFV 연구 그룹은 가상화 기술을 기반으로 한 슬라이스 구현에 초점을 맞춘다. ETSI NFV 표준은 네트워크 슬라이스를 네트워크 서비스의 특수한 형태로 보고, NFV MANO 프레임워크를 통해 슬라이스를 구성하는 VNF와 물리적/가상 자원의 오케스트레이션을 정의한다. 두 기구 간 협력이 중요하며, 3GPP의 관리 표준은 ETSI NFV MANO 아키텍처를 참조하여 구체적인 구현 가이드라인을 제공한다[1]. 이러한 표준화 노력은 다중 벤더 환경에서의 상호운용성과 서비스 이식성을 보장하는 기반이 된다.

eMBB는 네트워크 슬라이싱 기술을 통해 구현되는 주요 5G 서비스 유형 중 하나로, 향상된 모바일 광대역 서비스를 의미한다. 이 슬라이스는 기존 모바일 브로드뱅드 서비스를 한 차원 끌어올려, 극도로 높은 데이터 속도와 대용량 데이터 전송에 최적화되어 있다. 주된 목표는 사용자에게 언제 어디서나 초고속의 안정적인 연결을 제공하는 것이다.

이 슬라이스의 핵심 성능 지표는 최대 데이터 전송률과 스펙트럼 효율성이다. eMBB는 피크 데이터 속도로 다운링크 20Gbps, 업링크 10Gbps를 목표로 하며, 사용자 체감 속도도 기존 4G LTE 대비 크게 향상시킨다. 이를 위해 고주파대역인 밀리미터파 활용, 대규모 MIMO 안테나 기술, 그리고 고급 변조 방식이 종합적으로 적용된다.

eMBB의 대표적인 사용 사례는 다음과 같다.

네트워크 측면에서 eMBB 슬라이스는 높은 처리량과 연결 밀도를 요구하지만, URLLC 슬라이스에 비해 지연 시간과 신뢰성 요구사항은 상대적으로 낮은 편이다. 따라서 네트워크 자원은 주로 대역폭 확보와 효율적인 데이터 전송 경로 관리에 집중하여 할당된다. 이는 네트워크 운영자가 주파수, 전송 노드, 컴퓨팅 자원을 서비스별로 최적화하여 할당할 수 있게 하는 네트워크 슬라이싱의 유연성을 잘 보여주는 예시이다.

URLLC는 초고신뢰 저지연 통신을 의미하는 5G의 핵심 서비스 범주 중 하나이다. 이는 극도로 낮은 지연 시간과 매우 높은 신뢰성을 동시에 요구하는 미션 크리티컬 애플리케이션을 지원하기 위해 설계되었다. 일반적으로 1ms 미만의 공중 인터페이스 지연과 99.999% 이상의 신뢰성을 목표로 한다[2]. 이러한 특성은 기존의 모바일 브로드밴드 서비스와는 구별되는 새로운 형태의 네트워크 요구사항을 대표한다.

URLLC를 위한 네트워크 슬라이싱은 물리적 자원, 가상 자원, 그리고 네트워크 기능을 전용으로 할당하고 엄격하게 격리하여 구현된다. 주요 구성 요소는 다음과 같다.

이 슬라이스는 공장 자동화, 원격 수술, 자율 주행 차량, 스마트 그리드 제어와 같은 분야에 적용된다. 예를 들어, 산업용 로봇의 원격 제어는 네트워크 지연이 생산 라인의 정밀도와 안전을 직접적으로 좌우하므로, URLLC 슬라이스는 다른 트래픽의 간섭 없이 지연과 신뢰성을 보장해야 한다. 이러한 서비스는 대역폭보다는 네트워크 응답의 일관성과 확정성(determinism)이 훨씬 더 중요하다.

mMTC는 네트워크 슬라이싱을 통해 구현되는 주요 서비스 유형 중 하나로, 대규모 사물 인터넷 기기의 연결에 최적화된 슬라이스를 의미한다. eMBB나 URLLC가 높은 대역폭이나 극단적으로 낮은 지연에 초점을 맞춘다면, mMTC는 저전력으로 동작하는 방대한 수의 센서나 디바이스를 효율적으로 수용하는 데 주안점을 둔다. 이러한 슬라이스는 스마트 시티, 스마트 미터링, 원격 센싱, 농업 모니터링 등 사물 인터넷의 광범위한 적용 분야를 지원하는 기반이 된다.

mMTC 슬라이스의 설계는 몇 가지 핵심 요구사항을 충족해야 한다. 첫째, 네트워크는 제곱킬로미터당 수십만 개에 달하는 매우 높은 연결 밀도를 처리할 수 있어야 한다. 둘째, 배터리 수명이 수년에서 십여 년까지 지속되어야 하는 기기 특성상, 전력 소모는 극도로 낮아야 한다. 셋째, 각 디바이스가 전송하는 데이터의 양은 매우 적고, 전송 주기도 불규칙할 수 있으므로, 네트워크는 이러한 간헐적이고 소량의 트래픽을 효율적으로 다룰 수 있어야 한다. 이러한 요구사항을 충족하기 위해 mMTC 슬라이스는 NB-IoT나 LTE-M과 같은 저전력 광역 통신 기술을 기반으로 구축되는 경우가 많다.

mMTC 슬라이스의 구현은 다른 슬라이스 유형과 구별되는 특성을 보인다. 자원 할당 측면에서는 대량의 연결을 처리해야 하지만, 개별 연결의 데이터 요구량이 적기 때문에, 네트워크 자원을 매우 효율적으로 공유하고 스케줄링하는 메커니즘이 필요하다. 또한, 보안과 관리의 효율성을 위해, 수많은 디바이스를 그룹 단위로 관리하고 인증하는 방식이 채택된다. 아래 표는 mMTC 슬라이스의 주요 특성을 다른 슬라이스 유형과 비교하여 보여준다.

이러한 mMTC 슬라이스는 단일 물리적 인프라 위에 논리적으로 생성되고 격리되며, 네트워크 기능 가상화와 소프트웨어 정의 네트워킹 기술을 통해 필요한 네트워크 기능만을 유연하게 구성하여 제공된다. 이는 동일한 네트워크 인프라에서 대규모 IoT 서비스와 모바일 브로드밴드 서비스가 공존하면서도 서로의 성능에 영향을 미치지 않도록 보장하는 핵심 메커니즘이다.

네트워크 슬라이스의 생명주기 관리는 슬라이스의 준비, 인스턴스화, 운영, 종료에 이르는 전 과정을 포괄합니다. 이 과정은 일반적으로 네트워크 관리 및 오케스트레이션 시스템에 의해 자동화되어 수행됩니다. 슬라이스 생성은 템플릿 기반으로 이루어지며, 템플릿에는 서비스 요구사항, 서비스 수준 협약, 필요한 가상 및 물리적 자원, 연결성, 보안 정책 등이 정의되어 있습니다. 오케스트레이터는 이 템플릿을 해석하여 가상 네트워크 기능, 컴퓨트, 스토리지, 네트워크 자원을 프로비저닝하고 구성하여 논리적으로 독립된 종단 간 네트워크를 구축합니다.

슬라이스 수정은 운영 중인 슬라이스의 규모를 확장하거나 축소하거나, 성능 매개변수를 조정하거나, 새로운 기능을 추가하는 과정입니다. 이는 서비스 요구의 변화나 네트워크 상태에 대한 실시간 모니터링 결과에 따라 동적으로 이루어질 수 있습니다. 예를 들어, 특정 지역에서 eMBB 슬라이스의 트래픽이 급증하면, 오케스트레이터는 해당 슬라이스에 더 많은 컴퓨트 자원이나 대역폭을 동적으로 할당하여 서비스 품질을 유지합니다. 수정 작업은 다른 슬라이스의 운영에 영향을 주지 않도록 격리된 상태에서 수행되어야 합니다.

슬라이스 삭제는 서비스 기간이 종료되거나 더 이상 필요하지 않을 때 해당 슬라이스 인스턴스를 종료하고 모든 할당된 자원을 시스템에 반환하는 과정입니다. 삭제 과정에서는 해당 슬라이스와 관련된 모든 구성 데이터, 사용자 데이터, 정책 설정이 안전하게 제거되어야 합니다. 또한, 삭제된 슬라이스가 점유하고 있던 자원(가상 머신, 네트워크 대역폭, 스토리지 등)이 즉시 다른 슬라이스 생성 요청에 사용될 수 있도록 정리됩니다. 이 전체 생명주기 관리의 효율성은 네트워크 운영의 유연성과 경제성을 결정하는 핵심 요소입니다.

자원 할당 및 격리는 각 네트워크 슬라이스가 약속된 서비스 수준 협약을 충족하면서도 서로 간에 간섭을 일으키지 않도록 보장하는 핵심 기능이다. 이는 물리적 또는 가상화된 네트워크 자원을 논리적으로 분할하고 효율적으로 배분하는 과정을 포함한다.

자원 할당은 정적(Static) 방식과 동적(Dynamic) 방식으로 구분된다. 정적 할당은 사전에 정의된 프로파일에 따라 고정된 양의 자원을 각 슬라이스에 할당하는 방식이다. 이는 서비스 요구사항이 예측 가능한 경우에 적합하다. 반면, 동적 할당은 네트워크 트래픽 부하, 슬라이스의 실시간 성능 데이터, 사전 정의된 정책을 기반으로 자원을 유연하게 재분배한다. 동적 할당을 위해서는 SDN 컨트롤러와 NFV 오케스트레이터의 긴밀한 연동이 필수적이다. 자원 할당의 대상은 다음과 같다.

격리는 할당된 자원이 다른 슬라이스의 활동으로 인한 성능 저하나 보안 위협으로부터 보호되는 것을 의미한다. 격리 수준은 완전 격리(Hard Isolation)와 소프트 격리(Soft Isolation)로 나뉜다. 완전 격리는 전용 물리 자원(예: 독립된 서버, 전용 파이버)을 사용하여 최고 수준의 성능과 보안을 보장하지만, 자원 활용 효율은 낮다. 소프트 격리는 가상화 기술(예: 하이퍼바이저, 컨테이너, 가상 LAN)을 통해 단일 물리 인프라 위에 여러 슬라이스를 공존시키며, 자원 활용도는 높지만 격리 강도와 성능 예측 가능성은 상대적으로 낮아진다. 따라서 서비스의 중요도와 요구사항에 따라 적절한 격리 수준을 선택하는 것이 중요하다.

네트워크 슬라이스의 성능 모니터링 및 보장은 각 슬라이스가 계약된 서비스 수준 협약(SLA)을 준수하도록 지속적으로 확인하고 필요한 조치를 취하는 과정이다. 이는 네트워크 슬라이싱의 핵심 가치 중 하나인 서비스 품질 보증을 실현하는 필수 기능이다.

성능 모니터링은 슬라이스별로 지연 시간, 처리량, 패킷 손실률, 가용성 등 주요 지표(KPI)를 실시간으로 수집하고 분석하는 작업을 포함한다. 모니터링 데이터는 가상화된 네트워크 기능(VNF)과 물리적 인프라 전반에 걸쳐 수집되며, 중앙 집중식 오케스트레이터 또는 관리 시스템으로 전송된다. 이를 통해 운영자는 개별 슬라이스의 상태를 가시화하고, 성능 저하나 장애를 조기에 감지할 수 있다.

성능 보장은 모니터링 결과를 바탕으로 SLA 위반을 방지하거나 복구하기 위한 조치를 말한다. 일반적인 메커니즘은 다음과 같다.

이러한 모니터링 및 보장 프로세스는 폐쇄 루프(Closed-loop) 자동화를 통해 구현되는 것이 이상적이다. 시스템은 모니터링 데이터를 분석하여 SLA 이탈을 예측하고, 사전 정의된 정책에 따라 네트워크 구성이나 자원 할당을 자동으로 조정하는 결정을 내린 후 실행한다[3]. 이를 통해 인간의 개입 없이도 지속적인 서비스 품질을 유지할 수 있다.

네트워크 슬라이스 간의 격리 보안은 각 슬라이스가 독립적인 논리적 네트워크로 운영되어야 한다는 기본 원칙을 보장하는 핵심 요소이다. 이는 한 슬라이스에서 발생한 보안 위협(예: DDoS 공격, 데이터 유출, 악성 코드 전파)이 동일한 물리적 인프라를 공유하는 다른 슬라이스로 전이되거나 영향을 미치는 것을 방지하는 것을 목표로 한다. 효과적인 격리는 데이터 평면, 제어 평면, 관리 평면 등 모든 계층에서 구현되어야 하며, 이를 통해 서비스 수준 협약을 준수하고 테넌트 간의 신뢰를 유지할 수 있다.

격리를 구현하는 주요 기술적 방법은 가상화 기술과 정책 기반의 접근 제어에 기반을 둔다. 가상화 기술을 통해 컴퓨팅, 스토리지, 네트워크 자원을 논리적으로 분할하고, 각 슬라이스에 전용의 가상 머신 또는 컨테이너를 할당한다. 네트워크 수준에서는 가상 사설망, 세그멘테이션, 방화벽 정책을 활용하여 트래픽을 분리한다. 특히 데이터 평면에서는 가상 LAN 또는 소프트웨어 정의 네트워크 컨트롤러를 통한 흐름 규칙을 적용하여 슬라이스별 트래픽이 지정된 경로로만 전송되도록 강제한다.

보안 격리의 효과성은 지속적인 모니터링과 감사를 통해 검증되어야 한다. 각 슬라이스는 독립적인 성능 및 보안 모니터링 체계를 가져야 하며, 이상 트래픽 탐지 시스템이 슬라이스 단위로 운영되어야 한다. 또한, 관리 및 오케스트레이션 시스템은 슬라이스의 수명 주기(생성, 수정, 종료) 동안 보안 정책이 일관되게 적용되고, 자원이 반환될 때 완전히 초기화되는지를 관리해야 한다. 이러한 다층적 격리 메커니즘은 다중 테넌트 환경에서 서비스의 안정성과 기밀성을 유지하는 데 필수적이다.

네트워크 슬라이싱에서 각 슬라이스는 특정 서비스 제공자나 기업과 같은 테넌트에게 전용 네트워크 서비스를 제공합니다. 따라서 테넌트별 보안 정책은 각 테넌트의 독립적인 요구사항과 규정 준수 기준에 맞춰 보안 수준을 정의하고 적용하는 체계입니다. 이는 단일 물리적 인프라 위에 여러 논리적 네트워크가 공존하는 환경에서, 각 테넌트의 데이터 무결성, 기밀성, 가용성을 보장하는 핵심 메커니즘입니다.

테넌트별 보안 정책의 구현은 일반적으로 중앙 집중식 오케스트레이터 또는 관리 시스템을 통해 이루어집니다. 테넌트는 서비스 계약 단계에서 특정 보안 요구사항(예: 암호화 강도, 접근 제어 규칙, 침입 탐지 수준)을 정의합니다. 이 정책은 네트워크 기능 가상화와 소프트웨어 정의 네트워킹 기술을 활용하여 해당 슬라이스를 구성하는 가상화된 네트워크 기능과 전송 경로에 자동으로 배포 및 적용됩니다. 주요 정책 요소는 다음과 같습니다.

이러한 정책 기반 접근 방식은 네트워크 운영자에게 일관된 보안 관리 프레임워크를 제공하면서도, 테넌트에게는 자신의 비즈니스와 규제 요구에 최적화된 독립적인 보안 환경을 제공합니다. 예를 들어, URLLC 슬라이스를 사용하는 자율주행 차량 서비스 테넨트는 극도의 무결성과 저지연 보안 검증이 필요하지만, mMTC 슬라이스를 사용하는 사물인터넷 센서 네트워크 테넌트는 경량 암호화와 에너지 효율적인 보안 프로토콜을 선호할 수 있습니다.

다중 벤더 환경에서 네트워크 슬라이싱을 구현하고 운영하는 데 있어 상호운용성은 핵심적인 도전 과제이다. 하나의 종단 간 네트워크 슬라이스는 무선 접속망(RAN), 전송망(Transport), 코어망(Core) 등 여러 도메인을 걸쳐 구성되는데, 각 도메인의 장비가 서로 다른 공급업체(벤더)에서 공급되는 경우가 일반적이다. 이때 각 벤더의 장비와 관리 시스템이 표준화된 인터페이스와 프로토콜을 통해 원활하게 협업하지 못하면, 슬라이스의 신속한 생성, 통합된 모니터링, 정책 기반의 자동화된 관리가 어려워진다.

주요 문제는 관리 및 오케스트레이션(MANO) 계층과 네트워크 기능 계층 간의 통합에 있다. SDN(소프트웨어 정의 네트워크) 컨트롤러와 NFV(네트워크 기능 가상화) 오케스트레이터가 다중 벤더의 가상화된 네트워크 기능(VNF)과 물리적 네트워크 기능(PNF)을 통제하려면 벤더 중립적인 표준 인터페이스가 필수적이다. 그러나 실제 구현에서는 벤더별 확장 기능이나 부분적으로만 구현된 표준으로 인해 상호운용성 문제가 빈번히 발생한다. 이는 네트워크 운영자에게 특정 벤더에 종속되는 '벤더 록인(Vendor Lock-in)'의 위험을 증가시키고, 유연한 서비스 배포를 저해한다.

이러한 도전을 극복하기 위한 노력이 국제 표준화 기구를 중심으로 진행되고 있다. 3GPP는 서비스 기반 아키텍처(SBA)와 함께 네트워크 슬라이싱 관련 표준을 정의하며, ETSI는 NFV 표준을 통해 MANO 프레임워크를 제시한다. 또한, 오픈 소스 커뮤니티(예: O-RAN Alliance, ONAP)는 벤더 종속성을 낮추고 개방형 인터페이스를 제공하는 참조 구현체와 표준을 개발하는 데 주력하고 있다. 이러한 표준과 오픈 소스 생태계의 성숙도가 다중 벤더 환경에서 네트워크 슬라이싱의 실용화와 경제성을 결정하는 핵심 요소가 될 것이다.

동적 자원 관리의 복잡성은 네트워크 슬라이싱의 핵심 운영 난제 중 하나이다. 각 네트워크 슬라이스는 서비스 수준 협약에 따라 성능을 보장받아야 하며, 이는 네트워크 자원이 실시간으로 변하는 트래픽 부하와 서비스 요구에 맞춰 유연하게 재분배되어야 함을 의미한다. 예를 들어, 저녁 시간대에 eMBB 슬라이스의 트래픽이 급증하면, 상대적으로 유휴 상태인 mMTC 슬라이스로부터 컴퓨팅 및 대역폭 자원을 동적으로 빌려와 할당하는 것이 필요하다. 이러한 동적 할당은 SDN 컨트롤러와 NFV 오케스트레이터의 긴밀한 협업을 통해 이루어지지만, 수십 개의 슬라이스가 공존하는 환경에서 최적의 결정을 실시간으로 내리는 것은 매우 복잡한 최적화 문제이다.

복잡성은 주로 예측 불가능성과 다중 목표 최적화에서 기인한다. 네트워크 트래픽은 사용자 행동이나 특정 이벤트에 따라 갑작스럽게 변동할 수 있어, 자원 수요를 정확히 예측하기 어렵다. 또한, 서로 상충되는 목표를 동시에 관리해야 한다. URLLC 슬라이스는 낮은 지연시간과 높은 신뢰성을, eMBB 슬라이스는 높은 처리량을 요구하는데, 제한된 총 자원 내에서 이러한 상이한 요구사항을 모두 만족시키는 자원 스케줄링 정책을 수립하는 것이 도전 과제이다.

이를 관리하기 위해 머신러닝과 인공지능 기반의 예측 및 의사결정 알고지듬이 활발히 연구되고 있다. 이러한 기술은 역사적 트래픽 데이터를 학습하여 자원 수요를 예측하고, 복잡한 제약 조건 하에서 자원 할당 최적화를 자동화하는 데 활용된다. 구현 방식은 크게 중앙 집중식과 분산 협업식으로 나뉜다.

결국, 동적 자원 관리는 단순한 자원 할당을 넘어, 예측, 최적화, 실행, 모니터링의 폐루프를 구성하여 네트워크를 지속적으로 적응시키는 자율 관리 시스템으로 발전해야 한다. 이는 6G 시대에 더욱 중요해질 전망이다.

6G 네트워크는 네트워크 슬라이싱 기술을 핵심 기반으로 삼아 한층 더 진화된 형태로 발전할 것으로 예상된다. 6G의 비전은 단순한 통신 속도 향상을 넘어, 공간(지상, 해상, 항공, 우주)을 통합하는 초연결 사회와 인공지능이 네트워크 자체에 완전히 융합된 지능형 네트워크를 실현하는 데 있다. 이러한 복잡하고 다차원적인 요구사항을 충족시키기 위해서는 현재의 슬라이싱 기술보다 더욱 유연하고, 지능적이며, 자율적인 슬라이스 생성 및 운영 체계가 필수적이다.

6G에서의 네트워크 슬라이싱은 인공지능/머신러닝과의 심층적인 결합을 통해 동적으로 최적화되는 형태로 진화할 것이다. 네트워크 상태, 사용자 밀도, 서비스 요구의 실시간 변화를 AI가 예측하고 분석하여 슬라이스의 파라미터(대역폭, 지연 시간, 신뢰성)를 자동으로 조정하거나, 필요에 따라 새로운 슬라이스를 즉시 생성할 수 있다. 또한, 디지털 트윈 기술을 활용해 물리적 네트워크의 가상 복제본을 만들어 시뮬레이션하고, 최적의 슬라이싱 정책을 사전에 검증하는 방식이 도입될 전망이다.

더 나아가, 6G는 통신 서비스의 범위를 지구 표면을 넘어 비지상 네트워크로 확장한다. 저궤도 위성, 고공 플랫폼(HAPS), 무인기를 활용해 전 지구적 커버리지를 제공해야 하므로, 이질적인 네트워크 도메인(위성, 지상, 해상)을 통합 관리하는 종단 간 슬라이스를 구성하는 것이 핵심 과제가 된다. 하나의 슬라이스가 지상 기지국, 위성 링크, 클라우드 자원을 모두 포함하며 사용자에게 일관된 서비스 품질을 보장하는 구조가 필요해진다. 이는 네트워크 슬라이싱 기술이 단일 운영자 네트워크를 넘어 다중 도메인, 다중 운영자 환경을 아우르는 방향으로 발전해야 함을 의미한다.