엣지 네트워킹과 IoT, 데이터센터를 어떻게 변화시킬까?

우리 모두가 이용하는 인터넷의 구조는 과거 메인 프레임의 디자인에 데이터처리 능력이 없는 터미널이 덧붙여진 것과 비슷하다. 데이터 경로는 중앙 위치에서 네트워크 아래로 내려가는 경우가 대부분이다. 아이폰이든 텍스트 터미널이든, 아래로 내려가는 ‘파이프(경로)’가 가장 빠르다. 데이터가 위로 올라가는 경우는 거의 없다.

그러나 IoT가 등장하면서 이런 개념이 뒤집히고 있다. IoT와 함께 무수히 많은 엔드포인트 장치가 설치될 것이다. 그런데 IoT 장치는 데이터를 소비하는 장치가 아니라 생산하는 장치다. 여기에서 생산된 데이터를 처리 및 조치해야 한다. 대량의 데이터를 좁은 ‘파이프’를 통해 데이터센터로 올려 보내야 한다는 의미이다.

예를 들어, 자율주행 자동차에서 매일 생성되는 데이터가 4TB이다(대부분은 센서에서 생성). 그러나 데이터센터 및 클라우드 컴퓨팅 솔루션 공급자인 버티브(Vertiv)의 글로벌 엣지 및 통합 솔루션 부문 마틴 올센 VP에 따르면, 이른바 ‘참’이지만 관련성 없는(true but irrelevant) 데이터가 96%이다. 그리고 나머지 4%가 ‘참'이 아니지만 관련성 있는(what’s not true that is the relevant) 데이터이다. 그는 “이 4%의 데이터가 다른 장소로 보내야 하는 데이터다”라고 말했다.

그렇다면 데이터센터로의 ‘파이프’ 두께를 증가시키기 위해 네트워크 아키텍처 변경에 막대한 투자를 해야 한다는 의미일까? 아니면 네트워크 엣지(종단)에서 많은 데이터를 처리함으로써 중앙 데이터센터의 로드를 덜어주는 엣지 컴퓨팅이 해답일까?



엣지 컴퓨팅이란?
엣지 컴퓨팅이란 사물인터넷(IoT)에서 생성된 데이터를 처리하는 것을 중심으로 분산형으로 데이터를 처리하는 기술이다. 많은 경우, 컴퓨팅 장치는 물리적 용기나 모듈에 보관이 된다. 화물 컨테이너 크기가 흔하며, 데이터가 유입되는 장소인 ‘셀 타워’ 바닥에 위치한다.

엣지 컴퓨팅은 데이터를 수집 및 처리, 보관하고, 클라우드 시스템으로 보낸다. 데이터가 분류되는 장소가 엣지이다. 분류를 통해 관련된 데이터만 네트워크를 통해 위로 올려 보낸다.

올센이 말한 4%의 데이터를 중앙 데이터센터가 아닌 네트워크 엣지에서 처리할 수 있다면, 중앙 서버에 처리를 위해 보낼 때보다 대역폭을 크게 줄일 수 있고, 더 빨리 응답(대응)을 할 수 있다.

AWS나 애저(Azure), 구글 컴퓨트 엔진 등 유수 클라우드 공급업체들은 모두 클라우드형 IoT 서비스를 제공한다. 자신에게 보내진 데이터를 처리하는 것이다. 그런데 엣지에서 불필요한 데이터를 버리는 작업을 수행할 수 있는 경우가 많다. 클라우드 공급업체는 처리한 데이터의 양을 기준으로 요금을 청구하기 때문에 처리를 위해 보내는 데이터의 양을 줄이면 고객에게 이익이 된다.

올센은 “네트워크 엣지에 더 많은 컴퓨팅이 필요하다. 이는 큰 변화를 견인한다. 흥미로운 부분은 엣지에서 훨씬 더 많은 데이터가 생성되지만, 원격지로 전송해야 하는 데이터는 극히 제한적이라는 것이다”라고 말했다.

에퀴닉스(Equnix)의 사업 개발 부문 짐 풀 VP는 “엣지 데이터센터는 데이터를 모아 액추에이션 기능(Actuation functions)을 수행해 낮은 레이턴시(지연 시간)으로 답을 준다. 그러나 아직까지는 이런 엣지 장소에서 수집한 메타데이터를 중앙 장소로 보내 머신러닝과 분석용으로 처리하는 기업들이 대부분이다”라고 진단했다.

시스코의 엔터프라이즈 네트워킹 및 IoT 부문 프라샨스 세노이 VP 또한 엣지에 더 많은 컴퓨팅을 배치해야 한다는 점에 동의했다.

그는 “컴퓨팅이 네트워크보다 더 저렴하고 빨라졌다. 따라서 엣지에 컴퓨팅을 위치시켜야 한다. 또 대역폭 관련 요금이 비싸거나, 사용자가 해외나 광산 등 벽지에 위치하거나, 연결성이 확보되지 않은 경우 엣지에 컴퓨팅과 분석을 구현할 필요가 있다”라고 강조했다.

엣지 네트워크의 인공지능(AI)
딜로이트(Deloitte) 기술 및 미디어, 통신 센터 전무이사 제푸 루크스는 엣지 네트워크에 인공지능을 활용하면 데이터 로드를 줄일 수 있다고 말했다.

그는 “엣지 네트워크에 AI를 활용, 데이터센터에서 필요한 데이터를 줄일 수 있다. 자율 주행 자동차가 생성할 수 많은 데이터를 생각해보라. 파이프를 더 크게 만들어도, 여전히 처리해야 할 데이터가 아주 많다. 따라서 이 문제를 극복하는 열쇠는 AI이다”라고 주장했다.

이이 또 “이미 시큐리티 카메라 같은 저가 장치에도 고양이와 침입자를 구별할 수 있는 머신러닝 알고리즘이 구현되어 있다. 고가 장치가 필요 없다. 저렴하고 보편적인 장치에 알고리즘을 구현하면 된다”라고 덧붙였다.

엣지 네트워크에 도움을 줄 5G 무선 기술
급증하고 있는 IoT의 효과적인 관리에 도움을 주는 또 다른 기술은 5G 무선 기술이다. 와이파이가 유용한 경우가 있기는 하다. 장치가 공장의 현장 등 폐쇄되고, 비교적 제한된 공간에 위치해 있으며, 따라서 와이파이 액세스로 트래픽을 처리할 수 있는 산업용 IoT를 예로 들 수 있다.

그러나 와이파이만으로 충분한 도달 범위나 속도를 제공할 수 없는 경우가 많다. 물론 향후 802.1ax 같은 새로운 고속 무선 프로토콜이 등장하며 제약이 풀릴 수는 있기는 하다.

어쨌든 현재, 자율 주행 자동차나 공장 작업장과 해양 유전 채굴 시설 등 야외에 배치된 IoT의 경우, 범위와 대역폭 측면에서 선택해야 하는 무선 기술은 셀룰러 네트워크이다. 엣지 컴퓨팅 컨테이너를 셀룰러 타워(셀 탑)가 설치된 장소에 배치하는 이유가 여기에 있다.

현재 실험 중이며, 내년 초부터 배치가 시작될 5G는 일반 소비자에 초점이 맞춰진 3G 및 4G와 달리 비즈니스 유즈 케이스를 염두에 두고 개발된 기술이다. 5G의 속도는 4G보다 20배가 빠르다. 최고 다운로드 속도가 초당 20Gb에 달한다. 반면 4G는 초당 1Gb에 그친다.

루크스는 “5G는 전송할 수 있는 데이터의 양을 증가시키는 데 아주 큰 도움을 줄 것이다. 파이프라인을 크게 만들 수 있다. 그러면 위와 아래 모두 전송하는 데이터의 양을 증가시킬 수 있다. 5G는 또 레이턴시를 줄여준다. 이는 정밀함이 많이 필요한 산업용 앱에 도움을 줄 전망이다. 레이턴시가 아주 낮기 때문이다. 레이턴시 문제가 있는 유즈 케이스에서, 5G가 문제 해결에 도움을 줄 전망이다”라고 말했다.

올센은 “5G는 이 아키텍처가 작동하도록 만드는 아주 중요한 역할을 한다. 현재 인터넷 트래픽에서 무선 네트워크가 차지하는 비중이 작다. 대역폭과 레이턴시 때문이다. 우리는 더 많이 모바일을 사용하고, 더 많은 용량과 성능을 이용할 수 있게 되기 희망한다. 4G는 이런 트래픽 처리와 속도 문제 해결에 미흡한 기술이다”라고 말했다.

그러나 에퀴닉스의 풀은 5G가 해결책이 될 것이라는 점에 회의적이다. 그는 “그 정도로 낮은 레이턴시의 필요한 경우는 많지 않다. 5밀리초 이하의 레이턴시가 필요한 유즈케이스는 극소수이다. 불가능은 없다. 그러나 시장에 그 정도의 레이턴시가 필요한 것들이 폭넓게 존재하지 않는다”라고 설명했다.

엣지 네트워크의 ‘비용’
컴퓨팅을 엣지로 옮기기 위해 극복해야 할 몇몇 도전과제가 있다. 첫 번째는 엣지 컴퓨팅 인프라에 대한 투자(비용)이다. 모든 컴퓨팅 장치가 들어있는 엣지 네트워크 컨테이너는 비싸다. 여기에서 그 비용을 부담할 사람에 대한 질문이 제기된다.

올센은 “현재 비즈니스 모델이 명확하지 않다. 보고는 있지만, 수익화 방법이 확실하지 않다. 우버나 보험사 같은 회사가 운전 방식을 파악하기 위해 투자할 수 있다. 그러나 가장 큰 도전 과제는 이를 수익화하는 방법이다”라고 말했다.

올센은 또 큰 가치를 창출할 수 없는 경우에도, 유입되는 모든 데이터를 저장하기 위해 데이터센터를 확장해야 한다고 판단하고 있다. 그는 “많은 사람들이 엣지가 클라우드 데이터센터의 ‘종착점’이 될 것이라고 말하지만, 나는 이렇게 말하기 조심스럽다. 엔터프라이즈 데이터센터가 필요 없게 될 것이라고 믿을 근거가 없기 때문이다”라고 말했다.

그는 이어 “어저면 더 많이 필요하게 될 것이다. 네트워크에서 생성되는 것의 10% 미만의 데이터라 할지라도, 보안과 프라이버시 등을 위해 ‘추가 데이터’를 어딘가 저장해야 한다. 장기적으로 저장 및 보관하면서, 데이터를 다시 분석해야 할 수도 있다”라고 덧붙였다.

풀에 따르면, 엣지 컴퓨팅 조기 도입자 중 일부는 데이터센터의 용도를 장기적인 컴퓨팅 용도에 맞춰 변화시키고 있다. 그는 “IT 배포 모델이 바뀌었다. 엣지가 도처에 위치해 있으며, 기업 데이터센터는 장기적인 분석용으로 용도가 바뀐다. 금융 서비스 기관은 매일 거래와 관련된 워크로드는 에퀴닉스로 옮겼으며, 소유 데이터센터는 장기 분석용으로 활용하고 있다. 그렇게 해야만 하기 때문이다”라고 말했다. ciokr@idg.co.kr