코어망 트래픽 감소를 위한 소형셀 캐시 기법

Abstract

최근 급증하는 모바일 데이터 트래픽 수용을 위해 여러 방법들이 연구되고 있으며, 소형셀 기술이 주목 받고 있다. 하지만 소형셀 배치를 통한 모바일 데이터 트래픽 수용은 코어망의 부하를 증가시킬 수 있으며, 낮은 전송 용량을 갖는 소형셀의 백홀 링크 또한 문제가 된다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 소형셀 내부에 저장 공간을 위치시켜 사용자의 모바일 데이터 트래픽을 캐시하는 소형셀 캐시 기술에 대한 연구가 진행 중이다. 본 논문에서는 집, 작은 사무실 등에 설치되는 home 소형셀 대비 넓은 커버리지를 갖고, 다수의 사용자를 서비스 하는 enterprise/urban 소형셀 환경에서 적용할 수 있는 사용자 컨텍스트 기반 캐시 기법을 제안한다. 기존의 소형셀 캐시 기법과 달리 mobile edge computing의 개념을 적용하여 캐시 저장 공간이 소형셀 내부가 아닌 edge server에 위치하도록 하였으며 사용자 특성을 반영하기 위해 사용자를 그룹화하였다. 또한, 그룹별 요청 트래픽량에 비례하여 저장 공간의 크기를 달리하고, 캐시 업데이트 주기를 캐시 적중률에 따라 변경하여 코어망으로부터 제공받는 트래픽을 감소하고자 하였다. 성능 분석을 위한 수단으로 국내 주요 검색 포털 사이트 중 시장의 85.01%의 점유율(2016년 05월 23일 기준)을 차지하는 네이버의 그룹별 인기 검색어를 활용하여 실제 사용자 특성을 반영하였다. 2015년 12월 1일부터 2016년 3월 31일까지 총 4개월간 1시간 간격으로 그룹별 인기 검색어를 수집하여 성능 분석을 수행하였으며, 싱글남, 싱글녀, 청소년, 대학생 그룹의 인기 검색어를 수집하였다. 성능 평가를 위한 성능 지표로는 캐시 적중률과 캐시 효율을 사용하였다. 캐시 적중률은 사용자의 요청 트래픽 중, 캐시를 통해서 사용자에게 제공되는 트래픽의 비율을 의미한다. 또한, 캐시 효율은 성능 분석을 수행하는 동안 발생한 전체 트래픽량 중 캐시에 저장된 콘텐츠를 통해 제공받은 트래픽량의 비율로 이를 통해 캐시를 통한 코어망 트래픽 감소 효과를 확인 할 수 있다. 성능 분석 결과 기존 기법 대비 캐시 적중률 측면에서 약 11%, 캐시 효율 측면에서 약 5.5%의 성능 향상을 확인할 수 있었다. 제안한 기법은 향후 넓은 범위를 커버하고, 다양한 특성을 지닌 사용자가 존재하는 enterprise/urban 소형셀 환경에 적용 가능할 것으로 예상되며 코어 네트워크의 트래픽 감소에 도움이 될 것으로 기대된다.