KR100276700B1

KR100276700B1 - 일반공중전화망용디지털음성전용전화기및이를이용한전화접속방법

Info

Publication number: KR100276700B1
Application number: KR1019970072042A
Authority: KR
Inventors: 정창훈
Original assignee: 정선종; 한국전자통신연구원
Priority date: 1997-12-22
Filing date: 1997-12-22
Publication date: 2001-01-15
Also published as: KR19990052549A

Abstract

본 발명은 일반 공중 전화망용 디지털 음성 전용 전화기 및 이를 이용한 전화 접속 방법에 관한 것으로, 특히 모뎀, 디지털 음성 압축 소자 및 제어 프로세서 등을 이용하여 간단히 회로를 설계하고 제어 절차를 수행하여 일반 공중 전화망에서 디지털 음성으로 전화 통화가 가능하도록 구현한 디지털 음성 전용 전화기에 관한 것이다.

종래의 공중 전화망에 연결되는 일반 전화는 교환기로부터 오는 아날로그 신호의 시그널링을 받아서 통화를 접속하고 아날로그의 음성을 회선을 통하여 전송한다. 그리고 모뎀은 회선상에서 디지털 신호를 변조하여 전송하는 역할을 수행한다. 그러나 이러한 모뎀은 팩스나 데이터 또는 컴퓨터 상의 데이터를 전송할 뿐 전적으로 음성을 전송할 목적으로는 응용되지 않았으며, 혹 디지털 음성 통신을 응용할 경우에라도 모뎀, 개인용 컴퓨터, 마이크 스피커를 장착하여 그 기능을 구현하였으므로 컴퓨터가 없이 단독으로 그 기능을 수행하는 단말기는 설계된 바 없다.

본 발명은 모뎀과 디지털 음성 압축 소자, 제어프로세서 등을 이용하여 간단히 회로를 설계하고 제어 절차를 수행하여 일반 공중 전화망에서 디지털 음성으로 전화 통화가 가능한 디지털 음성 전용 전화기를 설계하는 것이다.

Description

일반 공중 전화망 용 디지털 음성 전용 전화기 및 이를 이용한 전화 접속 방법{Digital voice telephone and it's call connection methods for PSTN}

본 발명은 일반 공중 전화망용 디지털 음성 전용 전화기 및 이를 이용한 전화 접속 방법에 관한 것으로, 특히 모뎀, 디지털 음성 압축 소자 및 제어 프로세서 등을 이용하여 간단히 회로를 설계하고 제어 절차를 수행하여 일반 공중 교환 전화망(Public Switched Telephone Network ; 이하 PSTN이라 칭함)에서 디지털 음성으로 전화 통화가 가능하도록 구현한 디지털 음성 전용 전화기에 관한 것이다.

종래의 공중 전화망에 연결되는 일반 전화는 교환기로부터 오는 아날로그 신호의 시그널링을 받아서 통화를 접속하고 아날로그의 음성을 회선을 통하여 전송한다. 그리고 모뎀은 회선상에서 디지털 신호를 변조하여 전송하는 역할을 수행한다. 그러나 이러한 모뎀은 팩스(FAX)나 데이터 또는 컴퓨터 상의 데이터를 전송할 뿐 전적으로 음성을 전송할 목적으로는 응용되지 않았으며, 혹 디지털 음성 통신을 응용할 경우에라도 모뎀, 개인용 컴퓨터, 마이크 스피커를 장착하여 그 기능을 구현하였으므로 컴퓨터가 없이 단독으로 그 기능을 수행하는 단말기는 설계된 바 없다.

따라서 본 발명에서는 위에서 설명된 바와 같이 컴퓨터나 보조 시스템 없이 디지털 음성의 전화 통화가 가능하도록 하기 위하여 일반적인 모뎀 및 그 주변회로에 대하여 제어 프로세서와 펄스 부호 변조(Pulse Coded Modulation ; 이하 PCM이라 칭함) 코덱, 음성 압축소자 이용하여 간략하게 회로를 구성하고, 전화접속 절차에 따른 디지털 음성의 처리 절차를 설계함으로써 PSTN용 디지털 음성 전용 전화기를 설계한다. 그러므로 단독으로 동작이 가능한 디지털 음성 전용 전화기를 설계하면 기존 아날로그 음성만을 취급하는 전화기에 비해 디지털이 갖는 유리한 서비스를 가질수 있다. 즉 아날로그 방식의 일반 전화가 도청 등에 취약한 반면 음성을 디지털화 하면 이를 보호할수 있고, 최근 멀티미디어 신호를 취급하는 다양한 단말서비스에 전화 음성을 접속할수 있는 장점이 있다.

본 발명은 모뎀, 디지털 음성 압축 소자 및 제어 프로세서 등을 이용하여 간단히 디지털 음성 전용 전화기를 설계하고 제어 절차를 수행하여 일반 공중 전화망에서 디지털 음성으로 전화 통화가 가능하도록 구현하는데 그 목적이 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 일반 공중 전화망 용 디지털 음성 전용 전화기 및 이를 이용한 전화 접속 방법은, 아날로그 음성을 음성 정합회로에 송수신하는 송수화갑과, 상기 송수화갑과 펄스 부호 변조 코덱간에 연결되는 음성 정합회로와, 송신시 상기 음성 정합회로를 통하여 입력된 아날로그 음성 신호를 펄스 부호 변조 디지털 데이터화하여 제어 프로세서로 입력시키고, 수신시 상기 제어 프로세서로부터 출력된 펄스 부호 변조 디지털 데이터를 아날로그 신호로 변환하여 상기 음성 정합회로로 출력시키는 펄스 부호 변조 코덱과, 상기 제어 프로세서와 연결되어 펄스 부호 변조 디지털 데이터를 압축하는 음성 압축 소자와, 상기 제어 프로세서와 연결되어 펄스 부호 변조 디지털 데이터를 엔코딩 및 디코딩하는 스크램블 소자와, 상기 펄스 부호 변조 코덱, 음성 압축 소자 및 스크램블링 소자와 연결되어 송수화감으로부터 입력된 아날로그 음성 신호에 대하여 압축된 펄스 부호 변조 디지털 음성 데이터를 주출하고 모뎁 제어 프로세서에 명령과 데이터를 주고 받기 위하여 직렬 입출력으로 연결되어 있는 제어 프로세서와, 상기 제어 프로세서로부터 출력되는 모뎀 제어 명령을 해석하여 모뎀을 제어하고, 상기 모뎀으로부터의 데이터 송수신 신호를 직렬 입출력을 통하여 제어 프로세서에 송수신시키는 모뎀 제어 프로세서와, 2선 및 4선 변환 소자 및 링 검출기로 구성되어 상기 모뎀이 전화망에 접속할 수 있도록 하는 전화망 정합회로를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

전화 송신시 사용자가 송수화갑을 들어 후크 오프시킨 후 전화 번호를 입력하면 제어 프로세서는 전화걸기 명령 및 전화 번호를 모뎀 제어 프로세서로 송신하고, 전화 수신시는 모뎀 제어 프로세서가 링 신호의 수신을 제어 프로세서에 알리어 사용자가 후크 오프시키도록 하는 단계와, 상기 모뎀 제어 프로세서에서 전화망의 호 설정이 완료되면 이를 제어 프로세서에 통보하고, 통신 속도 및 변조 방식등의 프로토콜을 설정하는 단계와, 상기 제어 프로세서는 음성 정합회로, 펄스 부호 변조 코텍, 음성 압축소자 및 스크램블 소자 등을 구동하여 디지털 음성으로 전화 통화를 수행하는 단계와, 통화가 종료되면 모뎀 제어 프로세서는 제어 프로세서에 이를 알리고, 제어 프로세서는 통화 종료 절차를 수행하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 일반 공중 전화망용 디지털 음성 전용 전화기의 구성도.

도 2는 본 발명에 따른 일반 공중 전화망용 디지털 음성 전용 전화기의 전화 접속 절차를 설명하기위해 도시한 순서도.

도 3은 본 발명 따른 일반 공중 전화망용 디지털 음성 전용 전화기의 디지털 음성 송수신 흐름을 설명하기위해 도시한 순서도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>

101 : 제어 프로세서 102 : DI

103 : DO 104 : PCM 코덱

105 : AO 106 : AI

107 : 음성 정합회로 108 : 송수화갑

109 : 스크램블링 소자 110 : 음성 압축 소자

111 : 메모리 버퍼 112 : 전화기 버튼

113 : 모뎀 제어 프로세서 114 : 직렬 입출력

115 : 모뎀 116 : 전화망 정합회로

117 : DTMF 발생기

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 일반 공중 전화망용 디지털 음성 전용 전화기의 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 일반 공중 전화망용 디지털 음성 전용 전화기의 전화 접속 절차를 설명하기위해 도시한 순서도이며, 도 3은 본 발명 따른 일반 공중 전화망용 디지털 음성 전용 전화기의 디지털 음성 송수신 흐름을 설명하기위해 도시한 순서도이다.

먼저 도 1에 도시된 것과 같이, 본 발명에 따른 일반 공중 전화망용 디지털 음성 전용 전화기의 구성은 크게 모뎀 관련 부분과 디지털 음성 처리 부분으로 나눌수 있다. 각각의 구성 요소를 설명하면 다음과 같다.

제어 프로세서(101)는 디지털 음성을 처리하기 위하여 PCM 코덱(102)과 음성압축소자(110)를 제어하고, 스크램블링 소자(109)가 연결되어 디지털 음성의 암호화 처리가 가능하도록 그 구조를 가지고 있다. 즉, 제어 프로세서(101)는 PCM 코덱(102)을 제어하여 송수화갑(108)으로부터 입력된 아날로그 음성 신호에 대하여 PCM 디지털 음성 데이터를 추출하거나 PCM 디지털 음성을 코덱(102)으로 출력하는 기능을 갖는다. 그리고 입력된 PCM 디지털 음성을 압축하기 위하여 음성 압축소자(110)를 이용하여 압축 디지털 음성을 추출한다. 또한 제어 프로세서(101)는 모뎀제어 프로세서에 명령과 데이터를 주고받기 위하여 직렬 입출력(114)으로 서로 연결되어 있고 전화기 버튼이 연결되어 전화를 걸기 위한 전화 국번을 입력받는다.

송수화갑(108)은 마이크와 스피커로 구성된 일반 전화기에서와 동일한 구성으로 각각 송수신 신호선에 연결되어 음성 정합회로(107)에 대하여 아날로그 음성을 송수신한다.

음성 정합회로(107)는 송수화갑(108)과 PCM 코덱(102)에 연결한다. 즉, 송수화갑(108)으로부터 오는 마이크, 스피커의 송신 및 수신 신호에 대해 디지털 음성 처리를 할 수 있는 기본적인 전처리 과정을 수행한다. 이러한 기본적인 전처리 과정은 PCM 코덱(102)과의 연결을 위한 것으로 진폭 레벨 조정과 물리적인 인터페이스가 포함된다.

PCM 코덱(102)은 회선 음성 정합회로(107)를 통하여 송수화갑(108)에 연결되어 송수화갑(108)으로부터 입력된 아날로그 음성 신호를 64 Kbps의 PCM 디지털 데이터로 변환하는 기능과, 제어 프로세서(101)로부터 출력된 PCM 디지털 음성 데이터를 아날로그 신호로 변환하여 출력하는 기능을 수행한다.

음성 압축 소자(110)는 PCM 코덱(102)에서 발생된 64 Kbps 의 PCM 디지털 데이터를 음성의 음원 특징을 이용하여 처리함으로써 2400 bps, 4800 bps 또는 9600 bps 등으로 압축하는 음원 압축 부호화 기능을 수행하는 소자이다.

스크램블링 소자(109)는 제어 프로세서(101)에의해 스크램블링 소자(109)의 동작(Active) 상태가 감지되면 제어 프로세서(101)는 압축 부호화된 디지털 음성에 대하여 스크램블링 소자(109)의 기능으로 데이터를 엔코딩 혹은 디코딩한다.

메모리 버퍼(111)는 제어 프로세서(101)에 연결되어 처리되는 데이터의 일시 저장 영역이 된다. 특히 압축된 디지털 음성의 실시간 처리를 메모리 버퍼(111)를 이용하여 이를 해결한다.

전화기 버튼(112)은 일반적인 이중음 다주파 신호(Dual Tone Multi Frequency ; 이하 DTMF라 칭함) 키패드로써 제어 프로세서(101)에 연결되어 있다. 제어 프로세서(101)는 송수화갑(108)이 들려져 있는 경우, 즉 후크 오프(hook off)인 경우 전화기 버튼의 입력을 받아 모뎀 제어 명령을 이용하여 전화를 건다.

모뎀 제어 프로세서(113)는 제어 프로세서로(101)부터 오는 모뎀 제어 명령을 해석하여 실제로 모뎀(115)을 제어하며, 또한 모뎀(115)으로부터의 데이터 송수신을 직렬 입출력(114)을 통하여 제어 프로세서(101)에 송수신한다.

모뎀을 이용하여 전화를 걸기 위해서 DTMF 발생기(117)를 장착하고 있다. 전화기 버튼이 눌려지면 제어 프로세서(101)의 명령에 의해 모뎀 제어 프로세서(113)는 전화를 걸기 위해 DTMF 발생기(117)를 제어하여 DTMF를 송출한다.

전화망 정합회로(116)는 2선 및 4선 변환소자, 링검출기 등으로 구성되어 모뎀(115)이 전화망에 접속할수 있도록하는 인터페이스를 제공한다. 2선 및 4선 변환소자는 2선의 신호를 4선의 송수신 신호로 변환하여 모뎀(115)에 이를 연결한다. 링검출기는 상대방으로부터 전화가 걸려올 경우 이를 모뎀 제어 프로세서(113)에 알려 전화 접속 절차를 수행할 수 있도록한다.

모뎀(115)은 디지털 신호를 아날로그 회선상에 전송하기 위해 변조를 수행하는 소자로써, 일반적으로 PSTN 망에 적용될 수 있는 V24, V32 등의 표준 다이얼 업 모뎀 소자를 채택할수 있다.

본 발명에서 제시된 디지털 음성 전용 전화기의 전화망 전화 접속 절차를 도 2에 나타내었다.

디지털 음성 전용 전화기에 대하여 사용자가 전화를 거는 경우에 대한 일 예로써 전화 접속 절차를 설명하면 다음과 같다. 먼저 전화를 거는 측에서는 도 1에서 도시한 것과 같이, 사용자가 송수화갑(108)을 들면 음성 정합 회로(107)는 이를 감지하고 이를 통해 제어 프로세서(101)에 이를 알린다. 이 때 제어 프로세서(101)는 훅 후크 오프(202)를 확인하고, 전화 번호 입력을 대기한다(203). 전화 번호 입력이 종료되면 제어 프로세서(101)는 모뎀 제어 프로세서(113)에 전화 걸기 명령과 전화 번호를 송신한다(204). 모뎀 제어 프로세서(113)는 전화망의 호설정이 완료되면 이를 제어 프로세서(101)에 통보한다(205). 이후 모뎀 제어 프로세서(113)와 모뎀(115)에 의하여 통신 속도, 변조 방식 등의 프로토콜이 완성된다(206). 이때부터 제어 프로세서(101)는 음성 정합회로(107), PCM 코덱(102), 음성 압축소자(110), 스크램블링 소자(109)등을 구동하여 디지털 음성으로 전화 통화를 수행한다(207). 이후 통화가 종료되면 모뎀 제어 프로세서(113)는 제어 프로세서(101)에 이를 알리고, 제어 프로세서(101)는 통화 종료에 관한 절차를 수행한다(208 및 209).

전화를 수신하는 경우, 모뎀 제어 프로세서(113)는 링 신호의 수신을 제어 프로세서(101)에 알린다(211). 제어 프로세서(101)는 사용자의 후크 오프를 기다렸다가(212), 이후 송신측에서와 동일한 절차를 수행한다.

도 3은 도 2에 나타낸 전화 접속 절차 중에 디지털 음성 송수신(207)에 대하여 그 내용을 상세히 나타낸 것이다.

디지털 음성 송수신 흐름은 제어 프로세서(101)를 중심으로 이루어지며 단계별 내용은 다음과 같다.

먼저 송신인 경우, 송수화갑(108)의 음성 신호는 음성 정합회로(107)를 거쳐 PCM 코덱(102)에서 디지털로 변환된다. 제어 프로세서(101)는 PCM 코덱(102)으로부터 64 K bps 속도의 디지털 데이터를 수신하여(302 및 303), 이를 음성 압축소자(110)를 이용하여 저속의 디지털 음성 데이터로 압축한다(304 및 305). 다음으로 제어 프로세서(101)는 스크램블링 소자(109)가 동작 상태인가 조사한후(306), 만일 동작 상태이면 압축된 디지털 음성 데이터에 대하여 스크램블링을 수행한다(307). 이후 제어 프로세서(101)는 정해진 프레임에 맞게 데이터를 정렬한 후, 모뎀(115)을 제어하여 음성 데이터를 송출한다(308).

수신의 경우에는 송신에 대해 역과정을 거친다. 모뎀(115)을 통하여 제어 프로세서(101)에 입력된 압축 디지털 음성은 스크램블이 필요한가 검사하고(311) 이후, 음성 압축 소자(110)를 이용하여 64 K bps 의 PCM 디지털 신호로 역변환 된다(313 및 314). 제어 프로세서(101)는 PCM 디지털 음성을 PCM 코덱(102)으로 출력하고(315), PCM 코덱(102)에서는 아날로그의 음성 신호로 변환된다. PCM 코덱(102)의 출력은 음성 정합회로(107)를 거쳐 송수화갑으로 출력된다 .

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 단독으로 동작이 가능한 디지털 음성 전용 전화기를 설계하면 기존 아날로그 음성만을 취급하는 전화기에 비해 디지털이 갖는 유리한 서비스를 가질수 있다. 즉 아날로그 방식의 일반 전화가 도청 등에 취약한 반면 음성을 디지털화 하면 이를 보호할수 있고, 최근 멀티미디어 신호를 취급하는 다양한 단말서비스에 전화 음성을 접속할수 있는 탁월한 효과가 있다.

Claims

아날로그 음성을 음성 정합회로에 송수신하는 송수화갑과,

상기 송수화갑과 펄스 부호 변조 코덱간에 연결되는 음성 정합회로와,

송신시 상기 음성 정합회로를 통하여 입력된 아날로그 음성 신호를 펄스 부호 변조 디지털 데이터화하여 제어 프로세서로 입력시키고, 수신시 상기 제어 프로세서로부터 출력된 펄스 부호 변조 디지털 데이터를 아날로그 신호로 변환하여 상기 음성 정합회로로 출력시키는 펄스 부호 변조 코덱과,

상기 제어 프로세서와 연결되어 펄스 부호 변조 디지털 데이터를 압축하는 음성 압축 소자와,

상기 제어 프로세서와 연결되어 펄스 부호 변조 디지털 데이터를 엔코딩 및 디코딩하는 스크램블 소자와,

상기 펄스 부호 변조 코덱, 음성 압축 소자 및 스크램블링 소자와 연결되어 송수화감으로부터 입력된 아날로그 음성 신호에 대하여 압축된 펄스 부호 변조 디지털 음성 데이터를 주출하고 모뎁 제어 프로세서에 명령과 데이터를 주고 받기 위하여 직렬 입출력으로 연결되어 있는 제어 프로세서와,

상기 제어 프로세서로부터 출력되는 모뎀 제어 명령을 해석하여 모뎀을 제어하고, 상기 모뎀으로부터의 데이터 송수신 신호를 직렬 입출력을 통하여 제어 프로세서에 송수신시키는 모뎀 제어 프로세서와,

2선 및 4선 변환 소자 및 링 검출기로 구성되어 상기 모뎀이 전화망에 접속할 수 있도록 하는 전화망 정합회로를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 일반 공중 전화망 용 디지털 음성 전용 전화기.
제 1 항에 있어서, 상기 펄스 부호 변조 디지털 데이터는 64 Kbps이고, 이를 음원 압축 부호화한 데이터는 1,200 bps 내지 9,600 bps의 속도를 가지는 것을 특징으로 하는 일반 공중 전화망 용 디지털 음성 전용 전화기.
일반공중 전화망용 디지털 음성 전용 전화기를 이용한 전화 접속 방법에 있어서,

전화 송신시 사용자가 송수화갑을 들어 후크 오프시킨 후 전화 번호를 입력하면 제어 프로세서는 전화걸기 명령 및 전화 번호를 모뎀 제어 프로세서로 송신하고, 전화 수신시는 모뎀 제어 프로세서가 링 신호의 수신을 제어 프로세서에 알리어 사용자가 후크 오프시키도록 하는 단계와,

상기 모뎀 제어 프로세서에서 전화망의 호 설정이 완료되면 이를 제어 프로세서에 통보한 후 모뎀을 통한 통신을 위한 프로토콜을 설정하는 단계와,

상기 제어 프로세서는 상기 송수화갑과 코덱간의 음성신호를 인터페이스하도록 음성정합회로를 제어하고, 상기 제어 프로세서는 상기 코덱이 상기 음성정합회로로부터 제공되는 음성신호를 펄스부호 변조 디지털 데이터로 변환하여 음성압축 소자에 제공하거나, 상기 음성압축소자로부터 제공되는 펄스부호 변조 디지털 데이터를 음성신호로 변환하여 상기 음성정합회로에 제공하도록 제어하고, 상기 제어프로세서는 상기 음성압축소자가 상기 코덱으로부터 제공되는 펄스부호 변조 디지털 데이터를 압축하여 스크램블링소자에 제공하거나, 상기 스트램블링소자로부터 제공되는 압축된 데이터를 복원하여 상기 코덱으로 제공하도록 제어하고, 상기 제어 프로세서는 상기 스크램블링소자가 상기 음성압축소자로부터 제공되는 압축된 데이터를 스크램블링하여 상기 모뎀으로 제공하거나, 상기 모뎀으로부터 제공되는 데이터를 디스크램블링하여 상기 음성압축소자에 제공하도록 제어하는 단계와,

통화종료시 모뎀 제어 프로세서는 제어 프로세서에 이를 알리고, 제어 프로세서는 통화종료 절차를 수행하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 일반 공중 전화망용 디지털 음성전용 전화기를 이용한 전화접속방법.