SESAM – BMBF 후원 리서치 프로젝트
유연한 생산 환경을 위한 SEcure 소프트웨어 정의 5G 액세스 네트워크
동기
Industry 4.0 Work group에서 정의한 바와 같이, Industry 4.0은 "상황을 판단해 자율적으로 움직이고 자기 조절 능력이 있으며, 스스로 구성할 수 있는 지식 및 센서 기반 분산 생산 자원(기계, 로봇, 컨베이어, 스토리지 시스템, 운영 자원)"의 사용으로 구성되는 미래 지향적인 개념됩니다. 지능적으로 연결된 공장의 핵심 요소는 생산 수단뿐만 아니라 제품, 자원, 사람을 연결하는 것입니다. 이제 전 세계 공장 안에 CPS(Cyber Physical System, 사이버 물리 시스템)를 상호 연결하게 됩니다. 그 결과, ICT(Information and Communication Technology, 정보통신기술)가 Industry 4.0 적용 사례 개발에 중대한 역할을 하게 됩니다. 산업적으로 생산되던 상품을 온라인에서 개별적으로 디자인하는 일이 가능해질 것입니다. 개별 고객 요청을 생산 프로세스로 통합하려면 지능형 공장의 생산 로봇을 무선으로 연결해야 합니다. 이러한 높은 이동성으로 지능형 공장의 생산 로봇들은 공장 내 분산된 다수의 무선 인터페이스를 통해 통신할 수 있게 되며, 바로 이 때문에 지연 시간이 매우 중요한 요소가 됩니다.정교한 Industry 4.0 적용 사례에서 1ms 미만의 지연시간은 5G에서만 가능합니다.
안정성 측면에서 공유 매체를 통한 무선 통신은 유선 통신보다 더 까다롭습니다. 산업 환경은 높은 수준의 데이터 보안이 필요합니다. 대부분의 경우 생산된 상품은 가치 사슬 내에서 높은 경제적 가치를 보유하며, 그에 따라 여러 당사자가 불법 행위를 할 수 있는 위험이 존재합니다. 데이터 보안을 강화하면 권한 있는 당사자만 인프라에 액세스할 수 있습니다. 매우 효율적인 절차로 참가자들 사이의 내부 통신을 다양한 공격으로부터 보호합니다.
접근방식 및 목표
SESAM(SEcure Software-Defined 5G Access Network for Flexible Manufacturing) 프로젝트의 목표는 이와 같이 까다로운 요구에 대해 전체적인 5G 시스템 개념을 개발하여 저지연 이동성을 지원하는 동시에 이기종 5G 네트워크 안에서 데이터 보안을 제공하는 것입니다. 접근 방식은 패킷 기반의 협력적, 예측적 방식으로 핸드오버를 구현하는 보안 SDN(Software-defined Network)에 기반하여 안정적 데이터 전송을 보장합니다.
SESAM 프로젝트의 기본 목표는 다음과 같습니다.
- 저지연: 이동 사용자가 있는 중앙집중식 클라우드-RAN 네트워크 아키텍처에서 저지연을 달성하려면 절차의 효율성이 매우 높아야 합니다. 이를 위해 이 프로젝트는 무선/광 전송을 기반으로 하는 이기종 방식을 추구합니다.
- 데이터 보안: 가시광선은 쉽게 조정할 수 있으며, 상호작용 없이 확산됩니다. 손쉽게 제약할 수 있으며, 실내 공간 내에 보정하여 데이터 보안을 강화할 수 있습니다. 저지연과 보안 전송을 보장하기 위해 SDN을 기반으로 하는 5G 네트워크의 새 암호화 기법이 개발되었습니다.
- 안정적 전송: 이기종 광/무선 기반 전송 접근 방식은 고장 시 조치(fallback) 솔루션을 제공하여 시각적 연결이 가려지거나 차단될 경우 정상 무선 연결을 보장합니다.
SESAM에 최신 방법 적용: 이 프로젝트의 첫 번째 단계 중 하나는 초기에 데이터 전송 간 인터페이스, 미디어 액세스, 상호 연결, 데이터 보안, 산업 통신 기술을 테스트하여 취약점을 식별하고 프로젝트 과정에서 해결하는 플러그 테스트입니다. 첫 번째 적용 테스트로 현실 조건 하에서 서브시스템을 추가 개발 및 조사합니다. 추가 최적화 루프 후에는 전체 시스템을 현실적 생산 환경에 통합하여 공개하고 특정 사용자를 적용해 테스트합니다.
프로젝트 조직:
SESAM은 독일 연방교육연구부(BMBF)의 후원을 받는 공동 리서치 프로젝트이며 리서치 및 산업 분야의 다양한 전문 파트너가 참여합니다. BMBF가 이 프로젝트를 소유하며, Fraunhofer Heinrich Hertz Institute가 프로젝트 리드를 담당합니다.
- 프로젝트 관리: VDI/VDE Innovation + Technik GmbH
- 컨소시움: Fraunhofer Heinrich Hertz Institute, BISDN(Berlin Institute for Software Defined Networks), R3Coms(R3 - Reliable Real-time Radio Communications GmbH), 로데슈바르즈 사이버시큐리티
- 관련 파트너: BMW AG, Deutsche Telekom AG - T-Labs, OSRAM GmbH
- 프로젝트 기간: 2017년 5월 – 2020년 4월