VoIP (Voice over IP)는 무엇일까요?

1. VoIP 개요
  1) VoIP(Voice over Internet Protocol) 정의
    - IP Packet망에서 음성 압축 및 전송 기술을 이용하여 음성 응용 서비스를 가능하게 해주는 기술 및 서비스

2. PSTN과 VoIP 비교
1) PSTN
ㅇ 아날로그 음성 / 1단계 단순 (ring up, transfer, ring down) / G.711 PCM / 장비호환성, 안정성 / 비효율적인 회선 사용
2) IP Network
ㅇ 패킷음성 / 3단계 복잡(Call setup, 미디어 전송, Call Tear down) / G.711 PCM, G.729 / 효율적 Bandwidth 사용 가능 / QoS 보장 기술 필요

3. VoIP 주요 요소 기술
  1) 음성 코딩 및 압축 기술
     저비트율, 고압축율, 고음질을 위한 음성코딩 기술을 이용 대역폭을 절감
     G.723.1(5.3/6.3kbps), G.729(8kbps) 많이 사용
     CODEC
   - 음성압축은 망의 효율성 제고 측면에서 두드러지는 VOIP의 핵심기술
   - 음성압축을 통해 중복과 중요하지 않은 정보를 제거하므로써 대역폭 부담완화

     압축에 영향을 미치는 4가지 변수
      - 음성 압축률: 기존 망의 10분의 1정도만 차지하는 효율성
      - 패킷의 크기가 크고 압축이 고도로 복잡하게 진행될 수록 CPU의 용량 증대
      - 음성 품질 :음성자체의 품질에 따라 압축에 영향을 미침
      - 디지털화 지연 :각각의 알고리즘에 따라 전송지연의 차이 발생

  2) 실시간 전송 기술
  - RTP(Real-tome Transport Protocol)를 이용 코딩된 음성데이터를 실시간으로 인터넷망을 통해 전송 실시간 데이터 전송시에 발생하는 패킷손실, 지터, 비순차등은  RTP의 Sequence Number와 Time Stamp에 의해 재조립 될수있다

 3) Call Control Signal
- VoIP 음성서비스를 위한 호설정을 위한 기술
- 사용형태에 따라 VoIP 단말 양종단간, VoIP 단말과 Softswicth 간, Softswicth 간으로 구분
- H323, SIP 등이 있음

 4) Gateway Control
- VoIP 음성 패킷망을 PSTN circuit 교환기망 사이의 연동을 위한 Gateway 제어 기술
- Softswitch 와 Gateway 사이에 동작하는 Protocol 임
- 사용형태에 따라 VoIP Call control 과 Voip RTP 변환 기능
- H.248,MGCP, MEGACO,SISTRAN 등이 있음
 
 5) 손실 패킷 복구 기술
- 인터넷으로 데이터 전송시 현상 : End to End Delay, Jitter, 비순차 패킷
- 에러 제어 방식 : ARQ(Automatic Repeat Request), FEC(forward Error Control)
- 연속적이 아닌 간헐적인 패킷손실은 묵음이나 바로 전후의 패킷으로 복사 재생법
 
 6) 침묵 제거 기술
- Silence Suppression 또는 Voice activity detection(VAD)
- VAD로 대역폭의 50%를 줄이는 효과
- 보통 사람의 대화중에 50% 이상을 차지하는 침묵을 제거하여 효율을 높이는 기술
 
 7) Priority 테크닉
- Jitter 및 패킷 손실을 보완하기 위한 수신자측의 지능형 기능 추가
- 음성 패킷의 우선순위 중요성 대두
- IPv4 에서 지원되지 않으나 IPv6에서 음성패킷을 별도로 표시하여 우선전송 보장
 
 8) QoS
- 우선순위 큐잉, 트래픽 우선순위화, 가중치 큐잉으로 지연 최소화 가능
- RSVP(Resource Reservation Protocol) 사용으로 일정량의 대역폭 확보 가능

6. VoIP 음성 전달 순서
1) 1단계
 - PCM Processing: DSP에서 아날로그 신호를 PCM(Pulse Code Modulation)으로 전환
2) 2 단계
 - PCM  Frame   : CODEC을 통해서 PCM 스트림 압축
3) 3 단계
 - Frame  Packet: 몇개의 프레임이 소프트웨어에 의해서 하나의 패킷으로 합쳐짐
 - RTP(Real Time Protocol)헤더가 생성됨 / Sequence number / Time stamp
4) 4 단계
 - 목적지 부여
 - 예) 82-31-727-0425  146.128.100.2
 - RTP(Real Time Protocol) / Sequence number / Time stamp
5) 5 단계
 - 헤더제거 : DSP를 거쳐 마이크로프로세서 안에서 IP와 UDP헤더 제거
6) 6 단계
- 패킷 분리 : 음성 프레임에서 패킷이 분리됨

7. VoIP 주요 장비
1) Residential GateWay
 - 기능 기존 PSTN 음성을 VoIP 로 변환, 또 반대과정 수행
  - VoIP Protocol 간 변환
  - 음성 압축 및 코덱

2) Softswitch
  - circuit 망의 전화 교환기 기능을 IP 망에서 하는 장치
  - IP 주소와 PSTN 번호를 번호해석
  - Call 제어 관리
  - 대역폭 제어

3) Trunk Gateway
  - VoIP 도메인과 PSTN 망간의 망대망 연동기능

7. VoIP 향후 전망

가. 음성 품질 향상
- 기존의 Narrow-band(0~3400khz)를 사용하는 코덱 대신에 Wideband(0~7000khz)를 사용한
코덱(AMR-WB,G.722.2)로 변환하므로써 음성 품질 향상

나. 전달망 품질 향상
- 기존의 Ip 전달망은 packet 손실과 delay, Jitter 등의 품질 열위가 발생
- 이를 전달망 차웜에서 보상해 주는 MPLS,RSVP 등의 기술을 이용해서 VoIP 신호처리상의 손실 및 delay 등이 발생하지 않도록 기술발전 예상
- 하나로통신의 경우 VoIP 트래픽을 기존의 인터넷 트래픽과 분리해서 MPLS 망을 통해 품질향상하는 시험중임

다. 부가서비스 제공
- 음성기반 PSTN 에서 제공하지 못하는 화상기반의 전화서비스등의 기능을 BCN 의 특성을 이용해서 제공
- 화상은 MPEG 를 이용하고 음성은 VoIP 를 이용해서 화상기반의 전화, 온라인 게임,채팅등을 제공