원태연
◇77년 한양대 물리학과 졸업
◇82년 한양대 대학원 전자공학 석사
◇90~92년 노던텔레콤 고객지원 엔지니어
◇97년 AT&T코리아 이사
◇현재 시스코시스템즈코리아 상무
최근 음성 데이터를 인터넷 프로토콜(IP) 네트워크로 처리하는 VoIP(Voice over IP)에 대한 국내외 기업들의 관심이 높다.
올들어 여러 국내 통신기관과 기업체들이 이미 VoIP망을 구축, 성공적으로 운용하고 있기도 하다. 또 몇몇 국제전화회사들은 VoIP를 이용한 국제전화서비스를 개설하기 위해 국내에 상륙, 준비작업을 한창 진행중이다. 이러한 움직임은 VoIP를 이용해 획기적으로 기업 및 통신비용을 절감할 수 있기 때문이다.
VoIP기술은 또한 궁극적으로 음성전자우편·팩스 등의 서비스가 한개의 IP망 속에서 시간, 장소, 통신기기에 제한받지 않고 통신하는 「통합 통신(Unified Communication)」서비스 지원을 가능케 한다.
현재의 전화 통신망은 PCM(Pulse Code Modulation)기술을 이용해 아날로그인 음성 데이터를 디지털방식으로 변환해 전송한다. PCM은 음성을 초당 8000회 샘플링하며 8비트를 이용해 소리의 진폭을 나타낸다. 따라서 초당 6만4000비트의 전송속도를 필요로 한다.
이러한 PCM 데이터를 압축 전송하는 방식은 끊임없이 발전해 왔으며 얼마나 좋은 품질의 음성 데이터를 필요로 하는가에 따라 그에 알맞은 압축방식을 선택할 수 있다. 이러한 품질을 나타내는 방법으로 MOS(Mean Opinion Score)를 이용한다.
여기서 MOS가 3.8 이상이면 대부분의 애플리케이션에 적용할 수 있다. 그러나 주의할 사항은 어떤 압축방식을 사용하던 압축을 두번 이상 실행할 경우 품질이 매우 떨어진다는 점이다.
음성 데이터는 지연(Delay)에 상당히 민감하다. 그러나 일반적으로 통신망 지연의 합계가 150∼200㎳ 사이면 대부분의 이용자는 그 성능에 만족해 한다.
통신망에서 일어나는 지연에는 전달지연(Propagation Delay)과 처리지연(Handling Delay)이 있다.
전달지연은 광섬유나 구리를 매개로 사용하는 통신망에서 매체의 특성에 따라 나타나는 지연이다. 처리지연은 일련화 지연(Serialization Delay)이라고도 하는데 정보를 처리하는 통신기기가 정보 입력에서 출력까지 걸리는 시간에 의해 발생된다. 그리고 처리지연 시간은 CODEC에 따라 다르다.
전달지연과 처리지연 외의 관련된 다른 요소들도 음성의 품질에 지대한 영향을 주는데 그 중 하나가 지터다. 지터란 예정된 음성 패킷 수신과 실제 패킷 수신 사이의 편차다.
통신기기는 이 지터를 해결하기 위해 버퍼(Buffer)를 설정해 음성이 끊어지지 않게 한다. 지터는 데이터 사이의 간격이 균일하지 않을 때 음성·데이터의 품질을 현저히 떨어지게 한다.
특히 일부 라우터나 프레임 릴레이 스위치는 트래픽 관리시 지터를 고려하지 않아 음성 데이터를 일반 데이터와 동시에 처리해야 할 경우 문제를 일으킬 수 있어 조심해야 한다.
에코(Echo)는 기존의 장거리 전화망에서 4와이어 스위치에서 2와이어 스위치로 변환할 때 임피던스(Impedance)의 차이로 발생한다. 대화시 수화기를 통해 자신의 목소리를 들으면 안정감을 느낀다. 그러나 25㎳ 이상 자신의 목소리가 들리면 방해가 되어 대화를 멈추게 된다.
따라서 에코를 없애기 위해 일정시간 동안 음성의 인버스 이미지(Inverse Image)를 보관, 수신시 데이터 중에서 에코가 되어 돌아오는 데이터를 제거해준다. 이러한 기능을 에코 챈슬러(Echo Chancellor)라고 한다.
에코 챈슬러는 일반적으로 반사되는 음성이 수신되는 것을 기다리는 총 시간에 제한을 받는다. 이러한 것을 에코 트레일(Echo Trail)이라고 부르며 통상 32㎳ 정도면 충분하다.
팩스는 국제전기통신연합(ITU) 권고사양인 T.30 프로토콜과 T.4 프로토콜을 구현한 것으로, T.30 프로토콜은 이미지 외의 데이터 형식을 규정하고 T.4 프로토콜은 이미지 데이터의 형식을 규정한다.
「FAX over IP」방식은 팩스를 IP망을 통해 패킷화해 데이터를 송수신하는 기술로 실시간 저장 및 전달(Store and Forward)이 가능한 점이 특징이다. 팩스에 연결된 라우터는 전송팩스가 보낸 다이얼 번호를 분석해 목적지에 도달하는 경로를 찾아낸다. 다음으로 T.30 엔진을 복조해 전송팩스에서 이미지를 받아 메모리에 저장했다가 가용한 대역폭으로 전송하는 방식이다. 이때 팩스 이용자는 몇분 정도의 지연은 전혀 느끼지 못하므로 네트워크의 효율을 극대화할 수 있다.
H.323은 QoS(Quality of Service)를 보장하지 않는 근거리통신망(LAN)을 통해 멀티미디어(음성·비디오·데이터)를 전송하는 ITUT규정으로서 터미널·장비·서비스 등을 규정한 것이다. 이 패킷방식 통신망에서는 프로토콜이 IP, IPX 또는 다른 프로토콜인 경우도 있다.
H.323의 하부에는 H.323 터미널, H.323 MCU, H.323 게이트웨이, H.323 게이트웨이 키퍼(Gateway Keeper) 등이 있다. H.323 게이트웨이 키퍼는 주소해석, 사용권한 통제, 대역폭 관리 등을 수행한다.
H.323 게이트웨이는 IP와 PSTN, H.320 터미널과 다른 음성터미널 사이의 인터페이스를 담당한다. H.323은 기존의 음성 데이터를 압축할 수 있는 CODEC G.711, G.723, G.723.1, G.728, G.729와의 인터페이스를 지원한다.
H.323과 관련된 다른 요소들은 H.245, H.225.0, RAS(Registration/Admission/Status) 및 RTCP(RTP/RTP Control Protocol) 등이 있다. 이러한 일련의 규정을 가지고 LAN이 효과적으로 이루어지며 원거리통신망(WAN) 구간에서는 RSVP(Resource Reservation Protocol), WFQ(Weighted Fair Queueing) 등을 이용해 원하는 QoS를 제공하게 된다.
이같이 음성 데이터의 지연은 150∼200㎳ 사이가 가장 바람직하다. 이 중에서 CODEC과 라우터 사이의 지연은 대체적으로 50∼60㎳이므로 전체적인 처리지연 및 전송지연이 100∼140㎳까지 유지하도록 해야 음성의 품질이 유지된다. 이를 위해 라우터에서 제공하는 중요한 몇가지 기술을 살펴보면 다음과 같다.
RSVP(Resource Reservation Protocol)는 일반 스테이션이나 호스트가 네트워크를 통해 데이터를 전송할 때 통신자원을 예약해 특정한 데이터가 일정 수준의 QoS가 보장되도록 하는 프로토콜이다. 이 프로토콜은 음성 데이터와 같이 지연에 민감한 트래픽일 경우 통신이 시작될 때 일정한 대역폭을 예약, 트래픽이 폭주할 경우에도 일정 수준의 품질이 보장되도록 해준다.
WFQ(Weighted Fair Queueing)는 큐(Queue)에 데이터가 쌓여있을 때 데이터의 크기와 출발지점, 데이터간의 간격 등을 계산해 모든 데이터가 대역폭을 골고루 사용할 수 있게 하는 큐 관리방식이다. 따라서 데이터간의 간격이 일정하게 되어 지터 현상을 최소화할 수 있다.
RED(Random Early Detection)는 일부 유형의 트래픽이 패킷 손실에 민감한 점을 감안해 패킷 손실이 감지되면 트래픽 속도를 줄이는 방법으로 작동되는 폭주 방지용 알고리듬이다. RED는 TCP 환경에서 가장 원활하게 작동되는데 이를 통해 음성 데이터가 손실될 경우 트래픽의 손실을 최소화해 준다.
VoIP를 이용해 음성 데이터를 통합하기 위한 네트워크를 설계할 때 가장 중요하게 고려해야 할 점이 지연이다. 왜냐하면 설계시 엔드 투 엔드(End to End)지연을 고려하지 않으면 품질을 유지할 방법이 없기 때문이다.
이외에도 에코 트레일·게인(Gain)·홉스 카운트(Hops Count) 등 많은 엔지니어링 파라미터(Engineering Parameter)들을 활성화해야만 좋은 VoIP 네트워크를 구성할 수 있다. 또한 사설 프레임 릴레이망을 이용해 네트워크를 구성할 때는 더욱 그 구성이 복잡해질 수 있으므로 계획단계부터 전문가와 상의해서 진행하는 것이 안전하다.