KR100501324B1

KR100501324B1 - 음성 품질 예측값을 이용한 보이스 오버 인터넷프로토콜에서의 콜 라우팅 방법

Info

Publication number: KR100501324B1
Application number: KR10-2002-0087412A
Authority: KR
Inventors: 이대현; 윤대희; 박영철; 박상욱; 조아서
Original assignee: 삼성전자주식회사; 연세대학교
Priority date: 2002-12-30
Filing date: 2002-12-30
Publication date: 2005-07-18
Also published as: KR20040060605A; GB2398703A; US20040165570A1; GB0330158D0; GB2398703B; CN1518300A; US7372844B2; CN1284335C

Abstract

본 발명은 보이스 오버 인터넷 프로토콜(VoIP : Voice over Internet Protocol)에서의 콜 라우팅 방법에 관한 것으로서, 특히 IP(Internet Protocol) 네트워크에서 음성 품질(Voice Quality)에 영향을 주는 네트워크 파라미터를 이용하여 음성 품질을 예측한 후에 그룹화된 게이트웨이 그룹에서 최상의 음성 품질 예측값을 갖는 게이트웨이로 콜 라우팅을 수행함으로써 제한된 환경하에서 최상의 음성 품질이 보장된 음성 서비스를 제공할 수 있도록 하는 음성 품질 예측값을 이용한 VoIP에서의 콜 라우팅 방법에 관한 것이다.

또한, 본 발명에 따르면, 음성 품질 측정 시스템을 이용하여 회귀 분석에 의한 음성 품질 예측식을 구하고, VoIP 네트워크에서 게이트웨이가 핑(Ping) 기법을 이용하여 각각의 목적지 게이트웨이에 대한 패킷 지연, 패킷 손실, 패킷 길이, 지터를 구하고 음성 품질 예측식을 이용하여 상기 각각의 목적지 게이트웨이들에 대한 예측 음성 품질값을 구하며, 상기 게이트웨이가 상기 다수의 목적지 게이트웨이로부터 예측 음성 품질값을 전송받아 자신의 구한 예측 음성 품질값과 상기 다수의 목적지 게이트웨이로부터 전송받은 예측 음성 품질값을 이용하여 최종 예측 음성 품질값을 구하고, 상기 게이트웨이가 액세스 코드에 따른 게이트웨이 그룹 테이블 번호가 지정되어 있는 게이트웨이 라우팅 테이블을 구성하고, 각 게이트웨이 그룹별로 게이트웨이 IP 어드레스 필드와 예측 MOS 값을 지정하는 예측 MOS값 필드가 구비된 게이트웨이 그룹 테이블을 구성하며, 상기 게이트웨이는 액세스 코드에 대한 게이트웨이 그룹으로 콜 라우팅을 할 때 액세스 코드에 의해서 얻어진 게이트웨이 그룹에 포함된 게이트웨이중 최대 예측 MOS값을 갖는 게이트웨이로 콜 라우팅을 수행하는 VoIP 에서 콜 라우팅 방법이 제공된다.

Description

음성 품질 예측값을 이용한 보이스 오버 인터넷 프로토콜에서의 콜 라우팅 방법{Call Routing Method based on MOS prediction value}

공중 전화망은 음성 통화의 효율적 운용과 음성 품질을 향상하기 위해서 오랜 기간 노력해 왔다. 현재 공중전화망은 작은 전송지연, 지터 등 일정한 품질을 요구하는 실시간 음성 서비스를 효율적으로 지원하고 있다. 사용자들은 공중전화망의 수준의 음성 품질에 익숙해져 있으며 공중전화망 음성 품질이 표준화되어 가고 있음을 예측할 수 있다.

반면 IP 네트워크는 초기 파일 전송 및 전자메일과 같은 실시간이 아닌 응용에 의해서 구축되어왔으며, 이러한 실시간이 아닌 응용은 광대역 및 버스트(bust) 트래픽을 요구하고 있어 지연이나 지터가 있어도 큰 문제가 되지 않았다.

만약 공중전화망과 IP 네트워크의 통합이 이루어지면, IP 네트워크는 음성 서비스를 위해 QoS를 보장하는 구조로의 전환이 이루어져야 한다. 인터넷은 패킷교환 방식의 네트워크라는 특징 때문에 통화 품질에 영향을 주는 요소들이 다양하게 존재한다. 또한, 일반 공중전화망과 인터넷의 연동에서 오는 여러 요인들에 의해서 통화품질의 저하가 일어난다.

현재 인터넷의 대역폭을 효율적으로 활용하기 위해 음성 데이터를 압축하여 전송하고 있다. 그러나 어떠한 전송방식을 사용하든지 음성 품질이 떨어지고, 특히 두번 이상 연속적으로 압축할 경우에는 음성 품질이 매우 떨어진다.

한편, 음성 데이터는 지연에 상당히 민감하며 일반적으로 통신망 지연의 합계가 150~200ms사이이면 이용자 대부분은 음성 품질에 불만을 느끼게 된다.

통신망에서 일어나는 지연에는 전달지연(Propagation Delay)과 처리지연(Handling Delay)이 있다. 전달지연은 광섬유(Optical fiber)나 구리(Copper)를 매체로 사용하는 통신망에서 매체의 특성에 따라 나타나는 지연이다. 처리지연은 정보를 처리하는 통신기기의 정보 입력에서 출력까지 걸리는 시간에 의해 발생하며, 코덱 지연(Codec delay)과 대기열 지연(Queuing delay) 등이 포함된다.

전달지연과 처리지연 이외에 음성 품질에 지대한 영향을 주는 다른 요소들 중의 하나가 지터(Jitter)이다. 지터란 예정된 음성 데이터 패킷(Packet) 수신과 실제 패킷 수신 사이의 편차다. 예를 들면 송신자가 패킷 A, B, C를 균일한 시간간격(=D₁)으로 송신했으나 네트워크의 트래픽 상태에 따라 전달지연 및 처리지연이 균일하지 않으므로 패킷 A, B, C가 수신자에 도작하는 시간 간격이 균일하지 못하다.

지터는 데이터 사이의 간격이 균일하지 않을 때 음성 데이터의 품질을 현저히 떨어지게 한다. 통신기기는 이 지터를 해결하기 위해 지터 버퍼(Jitter Buffer)를 설정해 수신자측에서 패킷의 간격을 균일하게 만든다. 특히 라우터(Router)나 프레임 릴레이 스위치(Frame Relay Switch) 같은 데이터 통신 장비들이 트래픽을 관리할 때 지터를 고려하지 않고 음성 데이터를 일반 데이터와 동일시하여 처리할 경우 지터 문제를 일으킬 수 있다.

또한, 음성 품질에 가장 많은 영향을 끼치는 것 중의 하나가 에코(Echo)이다. 에코는 기존의 장거리 전화망에서 4와이어(4wire) 스위치에서 2와이어(2 wire) 스위치로 변환할 때 임피던스(Impedence)의 차이에 의해 발생한다. 대화할 때 수화기를 통해 자신의 목소리를 들으면 안정감을 느낀다.

그러나 25ms 이후에 에코음으로 자신의 목소리가 들릴 경우에는 대화가 방해가 된다. 따라서 에코를 없애기 위해 일정 시간 동안 음성의 인버스 이미지(Inverse Image)를 보관, 수신자 데이터 중에서 에코가 되어 돌아오는 데이터를 제거해 준다. 이러한 기능을 에코 캔슬러(Echo Canceller)라 한다.

에코 갠슬러는 일반적으로 반사되는 음성이 수신되는 것을 기다리는 총시간에 제한을 받는다. 이것을 에코 트레일(Echo Trail)이라고 부르며, 통상 수신되는 것을 기다리는 총시간은 32ms 정도이면 족하다.

한편, VoIP 네트워크를 디자인할 때 첫번째로 고려할 사항은 대역폭 제한 사항이다. 사용되는 코덱 종류와 패킷당 프레임 개수에 따라 소요되는 대역폭은 변한다. 일예로 한 패킷 내에 두개의 10ms G.729 음성 프레임을 실을 경우 8kbps G.729 코덱을 사용하였는데 실제로는 24kbps 대역폭이 필요하게 된다. 각 G.729 음성 프레임이 10 바이트이므로 프레임마다 20바이트가 필요하지만 각 패킷마다 40바이트의 IP, RTP 및 UDP 헤더가 필요하다. 이 경우 데이터 링크 계층[PPP(Point to point Protocol), Frame Relay, Ethernet 등] 헤더의 오버헤드는 포함되어 있지 않더라도 헤더 오버헤드가 음성 페이로드(Payload)보다 두배이다. 따라서 24kbps 대역폭은 T1(1.544Mbps), E1(2.048Mbps) 같은 고속 전송 회선에서는 문제가 아니지만 56kbps 같은 저속 전송회선에는 큰 부담이 된다.

RTP는 IP 네트워크에서 음성과 비디오를 포함하는 실시간 데이터를 전송하는데 쓰이는 인터넷 표준 프로토콜이다. RTP는 데이터 부분과 RTCP라고 하는 제어부분으로 구성되어 있다. RTP는 데이터 부분이 오디오 또는 비디오 같은 실시간 속성을 지닌 응용 프로그램을 지원하는 프로토콜이며, 타이밍 재구성, 손실 감지, 콘텐츠 식별 등의 기능이 포함되어 있다. RTP는 수신지에서 QoS를 지원하며 다양한 미디어 스트림의 동기화 기능도 지원한다.

음성 프레임이 매 20ms 간격으로 샘플링되는 패킷 음성 환경(G.729) 에서 20 바이트의 페이로드를 생성한다. 이 때 음성 패킷은 IP 헤더(20바이트), UDP 헤더(8바이트), RTP 헤더(12바이트) 및 20바이트의 페이로드로 구성된다. 이 경우 40바이트의 헤더 크기가 페이로드 크기의 두배이기 때문에 매 20ms 간격으로 패킷을 생성하면서 헤더는 대역폭의 많은 부분을 소모한다. 이러한 헤더의 낭비를 축소하기 위해 헤더를 압축시키는 방식이 cRTP(Commpressed RTP)이다.

가용 대역폭을 효과적으로 이용하기 위해서 cRTP를 사용하면 가용 대역폭을 24kbps에서 11.2 kbps로 줄일 수 있으며 저속 전송회선에서는 많은 도움이 된다. 예를 들면, 56kbps 전송회선인 경우 cRTP를 사용하면 네개의 G. 729 VoIP 호만을 처리할 수 있다. 이 cRTP 압축 방식에서 IP/UDP/RTP 헤더에 UDP 체크섬(Checksum)이 보내지지 않을 경우 2바이트로 줄이고, UDP 체크섬이 사용될 경우 4바이트로 줄이게 된다.

cRTP는 TCP 헤더 압축 방식과 유사한 방식을 사용하고 있다. 모든 패킷 헤더의 여러 필드가 변경되지만, 패킷과 패킷 간의 내용 차이는 통상 일정하다는 사실에 기초로 하고 있다. 압축되지 않은 헤더와 세션 상태의 1차적인 차이를 모두 압축기(compressor)와 복원기(decompressor) 사이에서 공유하게 한다. 전달해야 하는 모든 것의 2차적인 차이가 0값인 경우, 복원기는 각 압축된 패킷이 수신되면 저장된 압축되지 않은 헤더가 1차적인 차이를 추가하는 간단한 방법으로 정보 손실 없이 원래의 헤더를 재구성할 수 있다.

TCP/IP 헤더 압축에서는 다수의 동시 TCP 연결에 대해 공유 상태를 유지하는 것처럼 이 IP/UDP/RTP 압축에서는 다수의 세션 환경에 대해 상태를 유지해야 한다. 세션 환경은 IP 송신지와 수신지 주소, UDP 송신지와 수신지 포트 및 RTP SSRC(Synchronization Source) 필드 등의 조합으로 정의된다. 압축 시스템은 이러한 필드에 대해 Hashing 함수를 사용하여 저장된 세션 환경표를 색인 처리할 수 있다.

압축된 패킷에는 SCID(Session Context Identifier)라고 하는 작은 정수가 따라 다니므로 패킷을 해석할 세션 환경을 알 수 있다. 복원기는 SCID를 사용하여 저장된 세션 환경표를 색인 처리한다.

cRTP는 대부분의 경우 40바이트의 헤더를 2~4바이트로 압축할 수 있다. 만약 IP/UDP/RTP 헤더는 특정 필드가 변경될 경우 헤더의 내용이 같지 않기 때문에 압축시킬 수 없다, 즉 그 페이로드 종류 필드와 같은 특정한 필드가 변경된다면 압축되지 않은 본래의 헤더를 보내야 한다. cRTP 는 대역폭이 문제가 되고 RTP 트래픽이 많은 WAN 인터페이스에서 사용하는 것이 바람직한다.

그러나 고속 백본 네트워크에서는 전송량과 속도가 고속이므로 압축/복원 처리 오버헤드 때문에 적용이 어렵다는 단점이 있다.

한편, 대역폭 관리 방법으로 멀티프레임(Multiframe) 전송 방법이 있으며 멀티프레임 전송기능은 각종 헤더들의 오버헤드(Overhead)를 줄이기 위해 멀티프레임(Multiframe)으로 전송하는 기능으로서, RTP 페이로드를 멀티프레임(Multiframe) 전송기능을 고려하면 실제 사용 대역폭을 줄일 수 있다.

일반적으로 하나의 프레임을 구성하는 경우 헤더가 차지하는 비트(bit)를 무시할 수 없기 때문에 셀을 전송하는 효율 측면에서 각 데이터 셀에 헤더를 붙여 전송한 것 보다 하나의 헤더에 복수의 데이터 셀을 전송하는 것은 바람직하다.

G.723.1의 경우에는 최대 프레임 3(90ms)개까지 묶어 멀티프레임으로 전송 가능하고, G.729A의 경우 최대 프레임 9(90ms)개까지 묶어 멀티프레임으로 전송 가능하다. 음성 패킷(voice packet)을 수신하는 H.323 엔드포인트 단말의 지터 버퍼링(jitter buffering)을 위해 최소한 2개(180ms)의 프레임들(즉 멀티프레임)을 버퍼링해야 하며 이는 H.323 표준(Spec)에 단말 자체의 지연을 180ms로 제한함에 기인한다.

그에 따라 통상 멀티프레임을 3개, 9개로 묶어 전송한다. 필요에 따라 멀티프레임을 보다 많은 갯수로 묶어 보낼 수는 있으나 위에서 설명한 바와 같은 지연 문제가 발생하게 됨으로 적절히 멀티프레임으로 묶어 보내는 것이 바람직하다. 그래서 일예로 G.723.1의 경우 2∼3 프레임을 묶어서 멀티프레임으로 전송하고, G.729A의 경우 프레임을 최대 9개까지 묶어서 멀티프레임으로 전송한다.

한편, 종래 기술에 따른 동적 지터 버퍼링(dynamic jitter buffering) 방법과 cRTP 그리고 멀티 프레임 방식은 콜 라우팅 경로가 설정된 상태에서 각각의 프로세서는 이미 결정된 방식에 따라 개별적으로 진행되며 이에 따라 유기적으로 변화하는 네트워크 환경에 유연하게 대처하여 좋은 음성 품질을 제공하지 못하는 단점이 있었다.

또한, 종래 기술에 따른 동적 지터 버퍼링 방법과 cRTP 그리고 멀티 프레임 방식은 콜 셋업(call setup) 이후에 네트워크 영향을 받는 RTP 패킷의 유동적인 처리에 의한 음성 품질만을 제공함으로 이미 선택된 콜 라우팅 경로에 의존하게 되어 제한된 음성 품질만을 제공하는 단점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 네트워크 환경에 의존성을 갖는 네트워크 파라미터를 사용하여 예측된 음성 품질 예측값을 사용하여 콜 라우팅 경로를 제공함으로써 네트워크 환경변화에 유연하게 대처하여 높은 음성 품질을 제공할 수 있는 콜 라우팅 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 콜 셋업전에 네트워크 환경 변화에 따른 적절한 라우팅 경로를 제공하여 콜 라우팅이 수행되도록 함으로써 라우팅 경로에 대한 선택폭을 넓혀 네트워크 환경 변화에 따라 적절한 음성 품질을 제공할 수 있도록 하는 콜 라우팅 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은, 사운드 카드가 내장되고 음성 샘플이 저장되어 있는 다수의 퍼스널 컴퓨터와, 다수의 IP 폰, 다수의 게이트웨이, 네트워크 파라미터 에뮬레이터를 구비하고 있는 음성 품질 측정 시스템을 이용하여 회귀 분석에 의한 음성 품질 예측식을 구하는 제 1 단계; 및 VoIP 네트워크에서 게이트웨이가 핑(Ping) 기법을 이용하여 각각의 목적지 게이트웨이들에 대한 패킷 지연, 패킷 손실, 패킷 길이, 지터를 구하고 상기 제 1 단계에서 구한 음성 품질 예측식을 이용하여 상기 각각의 목적지 게이트웨이들에 대한 예측 음성 품질값을 구하는 제 2 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은, 임의의 게이트웨이가 음성 품질 예측식을 이용하여 음성 품질값을 구하고 다수의 목적지 게이트웨이로부터 예측 음성 품질값을 전송받아 자신의 구한 예측 음성 품질값과 상기 다수의 목적지 게이트웨이로부터 전송받은 예측 음성 품질값을 이용하여 최종 예측 음성 품질값을 구하는 제 1 단계; 상기 게이트웨이가 액세스 코드에 따른 게이트웨이 그룹 테이블 번호가 지정되어 있는 게이트웨이 라우팅 테이블을 구성하고, 각 게이트웨이 그룹별로 게이트웨이 IP 어드레스 필드와 상기 제 1 단계에서 구한 예측 MOS 값을 지정하는 예측 MOS값 필드가 구비된 게이트웨이 그룹 테이블을 구성하는 제 2 단계; 및 상기 게이트웨이는 액세스 코드에 대한 게이트웨이 그룹으로 콜 라우팅을 할 때 액세스 코드에 의해서 얻어진 게이트웨이 그룹에 포함된 게이트웨이중 최대 예측 MOS값을 갖는 게이트웨이로 콜 라우팅을 수행하는 제 3 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은, 사운드 카드가 내장되고 음성 샘플이 저장되어 있는 다수의 퍼스널 컴퓨터와, 다수의 IP 폰, 다수의 게이트웨이, 네트워크 파라미터 에뮬레이터를 구비하고 있는 음성 품질 측정 시스템을 이용하여 회귀 분석에 의한 음성 품질 예측식을 구하는 제 1 단계; VoIP 네트워크에서 게이트웨이가 핑(Ping) 기법을 이용하여 각각의 목적지 게이트웨이에 대한 패킷 지연, 패킷 손실, 패킷 길이, 지터를 구하고 상기 제1 단계에서 구한 음성 품질 예측식을 이용하여 상기 각각의 목적지 게이트웨이들에 대한 예측 음성 품질값을 구하는 제 2 단계; 상기 게이트웨이가 상기 다수의 목적지 게이트웨이로부터 예측 음성 품질값을 전송받아 자신의 구한 예측 음성 품질값과 상기 다수의 목적지 게이트웨이로부터 전송받은 예측 음성 품질값을 이용하여 최종 예측 음성 품질값을 구하는 제 3 단계; 상기 게이트웨이가 액세스 코드에 따른 게이트웨이 그룹 테이블 번호가 지정되어 있는 게이트웨이 라우팅 테이블을 구성하고, 각 게이트웨이 그룹별로 게이트웨이 IP 어드레스 필드와 상기 제 3 단계에서 구한 예측 MOS 값을 지정하는 예측 MOS값 필드가 구비된 게이트웨이 그룹 테이블을 구성하는 제 4 단계; 및 상기 게이트웨이는 액세스 코드에 대한 게이트웨이 그룹으로 콜 라우팅을 할 때 액세스 코드에 의해서 얻어진 게이트웨이 그룹에 포함된 게이트웨이중 최대 예측 MOS값을 갖는 게이트웨이로 콜 라우팅을 수행하는 제 5 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

이제, 도 1 이하의 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 부하 분배(Load Sharing)의 개념을 확장하여 최대의 음성 품질을 갖는 음성 서비스를 제공하기 위해 IP 네트워크의 음성 품질에 영향을 주는 패킷 손실(packet loss), 지터(jitter), 패킷 지연(packet delay), 패킷 길이(packet size) 등의 파라미터를 사용하여 음성 품질값[일예로 MOS(Mean Opinion Score)]을 예측한 후에 예측된 음성 품질값에 근거하여 콜 라우팅(call routing)을 제공한다.

지금까지 전통적으로 음성 품질은 계측기 스크린에서 음성 시그널의 파형을 비교하는 SNR(Signal to Noise Ratio) 및 THD(Total Harmonic Distortion) 측정에 의해 이루어졌으며, 음성 시그널이 여러 요인에 의해서 시그널 왜곡을 나타내는 경우 이러한 측정 방식은 매우 유용하다.

그러나 VoIP 경우에 가장 많이 사용되는 G.729와 G.723.1과 같은 저대역 폭 코덱 방식은 본래의 음성 파형이 보존되지 않기 때문에 이러한 측정 방식은 적당하지 않다. 이러한 보코더 코덱들은 음성 파형의 모양보다는 음성의 주관적인 소리를 재현하는데 초점을 맞추고 있다. 따라서 지금까지의 전통적인 방식은 저대역폭 코덱들을 사용하고 있는 VoIP 네트워크에서는 비효과적이며, 데이터 버스트와 QoS 문제를 갖고 있는 IP 네트워크의 특성에 맞는 다른 테스트 방식들이 필요하다.

일반적으로 음성품질은 음성 품질의 주관적인 성격 때문에 완벽하게 정의되고 관리되는 환경상에서 많은 청취자들에 의해 평가된다. 이 방법은 음성전화에 익숙한 사용자들에 의해서 직접 평가된다는 장점을 가지며, 실제로 이러한 방식이 수년간 사용되어 왔고 이것을 ITU-T P.800에서 MOS(Mean Opinion Score)로 정의되었으며, MOS 측정은 각 음성 샘플에 대해 1(나쁨)에서 5(우수함)까지의 등급을 평가하는 청취자 그룹을 대상으로 시행하며 그 점수의 평균을 내어 MOS 점수를 구한다.

그러나, MOS 측정은 시간이 많이 들고 과정이 복잡하며, 경비가 많이 듣다는 심각한 단점을 가지고 있다. 이러한 단점을 극복하는 방법으로 ITU-T P.861 PSQM(Perceptual Speech Quality Measurement)이 있으며 PSQM은 음성 코덱을 평가하기 위해서 개발되었으며, 음성 대역폭내에 있는 소리들은 객관적으로 왜곡, 잡음효과, 전반적인 인식 충실 정도에 의해서 측정된다.

이 과정을 수행하기 위해서 PSQM은 매우 명확하고 맑은 음성 샘플을 보유하고 있으며, 보유하고 있는 음성 샘플을 수신측으로 전송하고 수신측은 전송된 음성 샘플을 수집한다.

이 경우 수집된 음성 품질은 청취자의 인식이 중요하다. PSQM은 인간 청취자의 인식 기준을 바탕으로 본래의 음성 샘플과 수집된 샘플이 얼마만큼 시그널에 왜곡되었는지를 알고리즘에 의해서 객관적 결과를 제공한다. PSQM은 수집된 음성 시그널이 원래 음성 샘플보다 좋은지 또는 나쁜지를 나타내 주며, 이러한 PSQM 방식의 반복적이고 객관성을 가지는 특성 때문에 PSQM 점수는 MOS 방식에서와 똑같이 많은 청취자들에 의해서 평가받는 점을 반영하고 있다.

앞에서 언급했듯이 PSQM은 본래 음성 압축 코덱에 영향을 받는 음성 품질 측정을 위해서 개발되었으나 IP 네트워크 전송에서 발생하는 패킷 손실과 같은 문제점들은 PSQM 점수에 반영될 수 있는 PSQM+(Enhanced version of PSQM)가 개발되었다.

또하나 최근에 개발된 모델이 PAMS(Perceptual Analysis Measurement system)이다. PAMS은 PSQM과 유사한 인식 모델을 사용하며 음성 품질 측정을 위한 반복적이고 객관적인 방식을 제공한다. PAMS는 PSQM보다 더 효과적인 시그널 프로세싱 모델을 사용하며 다른 종류의 스코어를 제공한다. 즉, PAMS는 'Listening Quality Score'와 'Listening Effort Score'을 제공한다. 이들 스코어는 MOS 점수와 관계가 있으며 마찬가지로 1에서 5까지 점수를 준다.

또한, ITU P.862 표준에 기반하여 인간 지각 요소를 기초로 한 객관적인 Speech Quality 측정할 수 있으며, 주관적인 테스트 결과와 관련 시켜 간단한 Score 제공할 수 있는 PESQ가 있다.

MOS 예측을 위해서 필요한 네트워크 파라미터는 패킷 사이즈(packet size), 패킷 손실(packet loss), 패킷 지연(packet delay), 지터(jitter) 등이 있다.

패킷 손실(packet loss)은 음성의 명확성(clarity)에 영향을 주는 요소로 IP 네트워크상에서 트래픽의 병목 현상 등에 의해 발생한다.

대부분의 IP 네트워크에서는 패킷 손실을 통해 네트워크의 상태를 파악한다. 즉, 네트워크 내의 어느 링크가 병목 현상이 발생했다는 것을 인지하여 전송하는 패킷의 수를 줄이는 혼잡 제어가 수행되고 있다. 중요한 데이터가 오갈 때 패킷 손실은 치명적이기 때문에 TCP는 재전송을 통해 이러한 문제를 해결하고 있다.

VoIP와 같이 실시간 응용에서는 미디어 전송시 UDP를 사용하므로 재전송이 이루어지지 않으며, 또한 일정 시간 내에 도착하지 않는 패킷은 손실로 처리하므로 음성 패킷의 손실은 통화 품질에 영향을 끼친다.

패킷이 손실되었을 경우, 손실된 부분은 음성 정보 처리를 못하게 됨으로써 사용자는 묵음을 듣게 된다. 또한 패킷 손실이 연속적으로 또는 빈번하게 발생하면 통화품질이 급격하게 떨어지게 된다. 그래서 이런 손실로 인한 통화품질 저하를 막기 위해 패킷손실은폐방법(PLC; Packet Loss Concelment)이 사용된다. 이 방법은 패킷 손실시 손실된 패킷 이전에 받은 패킷을 재생함으로써 수신자가 패킷 손실로 인한 묵음을 알아채지 못하게 한다. 그러나 하나의 패킷이 손실될 때만 유용할 뿐 다수의 패킷 손실시에는 별다른 효과가 없다. 요즘의 패킷 네트워크에서 패킷 손실은폐방법은 저대역폭 코덱에 내장되어 작동된다.

FTP 같은 실시간 응용이 아닌 경우에는 패킷 손실이 치명적이지 않고 손실된 패킷을 재전송함으로써 회복시킬 수 있다. 그러나 VoIP같은 실시간 응용에서는 정해진 시간 내에 패킷이 도착해야 음성 신호를 구축할 수 있으므로 이 경우의 패킷 재전송은 추가적인 지연만 초래하게 된다.

이러한 실시간 응용의 패킷 손실을 피하기 위해서 최소한의 성능을 보장해주는 메커니즘이 필요하다.

이러한 메커니즘에서는 음성같이 우선 순위가 높은 트래픽에 대한 지연 및 패킷 손실을 최소화하여야 하고, 그 목적을 위하여 여러 가지 라우팅 메커니즘이 사용되고 있다.

현재 이런 종류의 메커니즘으로 WFQ(Weighted Fair Queueing), MPLS(Multi-Protocol Label Switing) tagging 방식, IP 헤더의 ToS(Type of service) 비트의 사용 등의 방식들이 사용되고 있다. 이러한 메커니즘을 사용하기 위해서 네트워크 관리자는 적절한 네트워크를 구성하며 각 서비스마다 어떠한 우선 순위와 리소스를 제공할 것인가를 결정하여야 한다. 또한 동적으로 리소소를 할당하는 방식으로는 VoIP 단말기 또는 케이트 웨이의 IP QoS 요구를 허락하는 RSVP(Resource Reservation Protocol)가 있다.

한편, 음성 품질에 영향을 주는 네트워크 파라미터로 패킷 지연(Packet Delay)이 있는데 VoIP 네트워크를 이용한 음성 통화를 할 때 실제 종단간의 지연은 송신자의 입에서 나온 음성이 수신자의 귀에 청취될 때까지의 시간 지연이다.

VoIP 네트워크에서 종단간의 지연은 IP 네트워크 지연과 VoIP 장비 지연으로 분류할 수 있다.

IP 네트워크 지연은 다시 광섬유나 구리를 사용하는 네트워크에서 광속에 의해 발생하는 지연인 전달 지연과, 음성 정보의 비트나 바이트를 인터페이스에 정확하게 위치 시키는데 걸리는 시간때문에 발생하는 직렬화 지연과, 처리지연으로 구별될 수 있다.

여기에서, 처리 지연은 라우터를 통해 전체 패킷을 받고 처리하여 전달하는데 사용되는 시간 때문에 발생하는 패킷 처리 지연과, 라우터가 패킷을 스위칭/라우팅하기 위해 소요되는 시간 때문에 발생하는 패킷 스위칭/라우터 지연과, IP 네트워크 내 패킷들의 불규칙한 도착 현상 및 제한된 전송로의 속도 때문에 패킷 스위칭, 라우터의 입력 포트 및 출력 포트에서 지연인 대기열 지연이 있다.

그리고, VoIP 장비 지연은 VoIP 게이트 웨이와 VoIP 단말기의 전송로 수신부와 송신부에서 음성 시그널 처리 때문에 발생된다. 이 처리 지연은 아날로그 시그널을 디지털 시그널로 인코딩하는 경우와 디지털 음성 시그널을ㄹ 아날로그로 디코딩하는 코덱 지연 시간들이 포함되어 있다. 코덱 종류에 따라 음성 시그널을 압축하는데 소요되는 추가적인 지연이 발생한다. 따라서 압축 과정이 복잡할수록 더 많은 지연이 초래된다.

VoIP 장비의 송신부에서 패킷화 지연이 발생한다. 패킷화 지연은 음성 정보를 패킷 내에 넣는 데 소요되는 시간을 말하며, 패킷 크기가 크면 더 많은 시간이 소요된다. 그러나 작은 패킷은 패킷화 지연을 축소시키지만 불필요한 헤더 때문에 VoIP 네트워크 대역폭 효율을 줄이게 된다. 예를 들면, G.729에는 약 20ms의 알고리즘상의 지연이 존재하며, DSP는 매 10ms마다 하나의 프레임을 생성한다.

이러한 음성 프레임 중 두개를 하나의 패킷에 실리는 경우, 패킷화 지연은 20ms이다. 하나의 패킷으로 몇 개의 프레임을 보낼 것인가는 하나의 연구 과제이다. 그래서 라우터 오버헤드를 줄이기 위하여 패킷 변환을 수행하는 DSP가 담당하게 하였다.

예를 들어, RTP 헤더는 DSP에서 프레임을 처리하기 때문에 라우터가 그 일을 할 필요가 없고 IP 네트워크에서 지연이 발생하는 요인들은 실제 패킷을 아웃풀 대기열로 옮기는데 필요한 시간과 대기열의 지연이다.

앞에서 언급하였듯이, VoIP 네트워크에서 종단간 지연에 가장 영향을 주는 것은 라우터의 대기열 지연이다. 이러한 네트워크 내의 변화되는 지연들 때문에 패킷의 도착 간격 시간이 불규칙한 현상을 지터(jitter)라 한다.

만약 이러한 지터를 무시하고 음성 패킷이 도착하자마다 플레이 아웃하면 음성 품질은 매우 저하되고 쉽게 인식될 수 없는 소리가 발생된다. 그러므로 수신자측에서는 규칙적인 음성 데이터의 흐름으로 플레이아웃하여야 하며, 다음 세가지 방식을 사용하여 수신차측은 규칙적인 음성 데이터의 흐름으로 플레이아웃하게 된다.

1)각 음성 패킷은 순서 번호를 가진다. 송신자는 음성 패킷을 생성할 때마다 순서 번호를 하나씩 증가시켜 패킷 내에 실려 패킷의 순서를 수신자에게 알려준다.

2)각 음성 패킷은 타임스탬프를 가진다. 송신자는 음성 패킷을 생성할 때의 시각을 패킷 내에 실려 수신자에게 지연 시간을 측정할 수 있게 한다.

3)수신자측은 음성 패킷 플레이아웃을 지연한다. 수신자측에서는 계획된 플레이아웃 시간 전에 대부분의 패킷들이 도착하도록 플레이아웃을 지연시켜야 한다.

이러한 플레이아웃 지연은 대화하는 동안 고정시키거나 또는 상황에 적응하여 변화시킬 수 있다. 그러나 계획된 플레이 아웃 시간내에 도착하지 못한 패킷들은 손실로 간주한다. 따라서 이렇게 손실되 음성 패킷들을 보완하기 위한 방법이 강구되어야 하며 이런 지터 현상을 없애기 위해 지터 사용에는 일반적인 '고정 플레이아웃 지연'방식과 "동적 플레이아웃 지연'방식이 있다.

한편, 게이트웨이에서 처리되는 상위 레벨의 각 기능들은 게이트웨이에서 초래되는 지연에 영향을 준다.

1)네트워크 인터페이스 지연: 네트워크 인터페이스는 공중전화망 또는 네트워크에 연결하기 위해 소프트웨어 또는 하드웨어를 포함한다.

2)DSP 처리 지연 : 게이트웨이의 복잡한 기능중의 하나가 디지털 시그널 처리 과정으로 DSP 는 음성 인코딩 및 디코딩, 톤 감지, 묵음 감지, 에코 캔슬레이션, 톤 생성, Comfort Noise 생성 등의 기능을 수행한다.

3) 패킷 처리 지연 : DSP 프로세싱 처리가 된 후 압축된 음성 프레임은 버퍼링되며 음성 데이터가 IP 네트워크로 전송되기 위해서 패킷 단위로 만들어진다.

도 1은 본 발명에 적용되는 네트워크 파라미터 변화에 따른 음성 품질 예측을 위한 음성 품질 측정 시스템의 구성도이다.

도면을 참조하면, 본 발명에 적용되는 네트워크 파라미터 변화에 따른 음성 품질 예측을 위한 음성 품질 측정 시스템은 사운드 카드를 내장하고 있는 퍼스널 컴퓨터(110, 170), IP 폰(120, 160), VoIP 게이트웨이(130, 150), 네트워크 파라미터 에뮬레이터(140)을 구비하고 있다.

발신측 퍼스널 컴퓨터(110)에는 음성 품질 측정을 위한 음성 샘플이 저장되어 있으며, 발신측 퍼스널 컴퓨터(110)는 반복적으로 IP 폰(120)을 사용하여 상대방 IP 폰(160)으로 음성 샘플을 전송한다. 이때, 음성 품질을 측정하는데 있어서 조건은 남성화자 2명과 여성 화자 2명의 음성 샘플을 반복적으로 전송하는 것으로 한다.

이때, 음성 품질을 측정하는데 있어서 조건은 ITU-T Rec. P.830과 ITU-T Rec. P.800의 형식과 녹음 기준에 따른 NTT-AT의 ??ulti-Lingual Speech Database for Telephonometry 1994"에서 한국인 남성화자 2명과 여성 화자 2명의 음성 샘플을 반복적으로 전송하는 것으로 한다.

그리고, 수신측 퍼스널 컴퓨터(170)에는 MOS 측정을 위한 PAMS, PSQM, PESQ 등의 프로그램을 내장하고 있으며 바람직하게 본 발명의 일실시예에서는 PESQ를 사용하여 발신측 퍼스널 컴퓨터(110)로부터 수신되는 음성 샘플의 음성 품질을 측정하여 출력한다.

VoIP 게이트웨이(130, 150)는 음성 부호화기로 G.723.1에 기반한 대역폭 6.3kbps 또는 G.729A에 기반한 대역폭 8.0kbps를 사용한다.

인터넷과 공중전화망의 연동을 위해 VoIP 게이트웨이(130, 150)의 역할은 크게 두가지로 요약될 수 있다.

1) 공중전화망의 미디어와 인터넷의 IP 패킷을 상호변화시키는 미디어 변환 기능이다. 게이트웨이(130, 150)는 인터넷과 공중전화망 사이의 비디오 및 오디오 데이터 형식을 각 네트워크에 맞도록 적절하게 변환시켜서 두 네트워크 사이의 연동이 가능하게 해준다. 인터넷 전화의 경우에는 G723.1 또는 G.729 음성 코덱을 주로 사용하며, 게이트웨이(130, 150)은 음성 패킷을 공중전화망에 적합한 G.711의 형태로 변환시켜 준다. 반대의 경우에는 G.711형태의 음성을 G.723.1 또는 G.729 음성 패킷으로 변환시켜 준다.

2) 공증전화망의 SS7(Signaling System 7)과 같은 호 시그널링 프로토콜과 H.323 또는 SIP 같은 IP 시그널링 프로토콜을 상호 변환시키는 시그널링 변환 기능이다. 공중전화망에서 서비스 중인 부가서비스 기능을 지원하고, 이동통신망과 연결되기 위해서는 SS7 프로토콜의 지원이 필수적이다.

네트워크 파라미터 에뮬레이터(140)는 VoIP 게이트웨이(130)로부터 입력되는 패킷에 패킷 지연이나 패킷 손실이나 지터 등의 네트워크 파라미터를 가변하여 출력함으로써 네트워크 파라이터 변화에 MOS값이 어떻게 변화되는지를 알 수 있도록 한다.

여기에서 네트워크 파라미터 에뮬레이터(140)는 지터값을 0, 2, 4, 6, 8, 10, 15, 20, 30, 40, 50, 60, 70 [ms]로 변화시키며, 패킷 손실은 0, 2, 4, 6, 8, 10, 20, 30, 40, 50 [%]로 변화시키며, 평균 지연은 150ms로 한다.

이러한 네트워크 파라미터는 실측 데이터를 바탕으로 설정되었는데, 실측 데이터는 국내 사이트간, 혹은 국외 사이트간의 핑(ping)을 측정한 데이터로 국내 데이터와 국외 데이터로 나뉜다.

각 데이터들은 측정된 시간이나 날짜가 서로 다르므로 네트워크의 트래픽 또한 데이터별로 다르게 나타난다.

전체적으로 국내외 데이터를 종합하여 분석한 결과 평균 지연은 15ms에서 350ms정도, 지연의 표준편차가 0ms에서 70ms정도, 그리고 패킷 손실이 0에서 50% 정도 사이의 값을 보인다.

일반적으로 국내 데이터의 시간지연이나 지터, 패킷 손실율의 값이 크기가 작은 편이고 국외 데이터의 경우는 국내에 비해 큰 값을 나타냄으로써 네트워크 상황이 좋지 않음을 보인다.

본 발명에서는 네트워크 상황을 추출하기 위해 국내 데이터 50개와 국외 데이터 20개를 분석하여 지터 값이 주로 나타나는 0에서 20ms에 대해서는 조밀하게 나누었으며, 나머지 20ms에서 70ms 사이는 간격을 넓게 나누었다.

또한 패킷 손실값이 주로 나타나는 0에서 10%에 대해서는 역시 조밀하게 나누어 네트워크 상황을 추출하고 나머지 20ms에서 50ms까지는 넓은 간격을 두고 네트워크 상황을 추출하였다.

도 2는 본 발명에 이용되는 패킷 손실에 따른 측정 MOS 값을 나타내는 그래프이다.

도면에서, X축은 패킷 손실값을 나타내며 Y축은 측정 MOS 값을 나타내고 있으며, 네트워크 파라이터 에뮬에이터가 각각의 패킷 손실값에 지터값을 변환시키면서 측정 MOS값을 보여주고 있다.

도면을 참조하면, 측정된 MOS 값을 근거하여 패킷 손실에 의존하는 예측 MOS값을 구할 수 있는 수식을 구하면 2차식에 근접하고 있음을 알 수 있으며 2차 선형 회귀 분석식을 이용하여 다음과 같은 (수학식 1)을 얻을 수 있으며, (수학식 1)의 그래프가 도면 2에 그려져 있다.

상기 (수학식 1)에서 β값은 상수로서 측정 MOS값을 이용하여 구할 수 있으며, PLoss는 패킷 손실값을 나타내며, MOS는 MOS(Mean Opinion Score)를 나타낸다.

도 3은 본 발명에 이용되는 지터에 따른 측정 MOS값을 나타내는 그래프이다.

도면에서, X축은 지터값을 나타내며 Y축은 측정 MOS 값을 나타내고 있으며, 네트워크 파라이터 에뮬에이터가 각각의 지터값에 패킷 손실값을 변환시키면서 측정 MOS값을 보여주고 있다.

도면을 참조하면, 측정된 MOS 값에 근거하여 지터에 의존하는 예측 MOS 값을 구할 수 있는 수식을 구하면 2차식에 근접하고 있음을 알 수 있으며 2차 선형 회귀 분석식을 이용하여 다음과 같은 (수학식 2)을 얻을 수 있으며, (수학식2)의 그래프가 도면 3에 그려져 있다.

상기 (수학식 2)에서 β값은 상수로서 측정 MOS값을 이용하여 구할 수 있으며, Jitter는 지터값을 나타내며, MOS는 MOS(Mean Opinion Score)를 나타낸다.

도 4는 본 발명에 이용되는 패킷 손실값과 지터에 따른 측정 MOS 값을 나타내는 그래프이다.

도면에서, X축은 측정 MOS값을 그리고 Y축은 예측 MOS 값을 나타내고 있으며, 네트워크 파라이터 에뮬에이터가 각각의 지터값에 각각의 패킷 손실값을 변환시키면서 측정 MOS값을 보여주고 있다.

도면을 참조하면, 지터값과 패킷 손실값을 변화시키면서 측정된 MOS 값을 이용하여 지터와 패킷 손실에 의존하는 예측 MOS값 식을 구하면 1차식에 근접하고 있음을 알 수 있으며 1차 선형 회귀 분석식을 이용하여 다음과 같은 (수학식 3)을 얻을 수 있으며, (수학식 3)에 근거한 그래프가 도면 4에 그려져 있다.

상기 (수학식 3)에서 β값은 상수로서 측정 MOS값을 이용하여 구할 수 있으며, PLoss는 패킷 손실값을, Jitter는 지터값, PSize는 패킷 길이를 나타내며, MOS는 MOS(Mean Opinion Score)를 나타낸다.

그리고, (수학식 4)는 실제 β값을 G.729A 음성 부호화기를 이용하여 구한 측정 MOS값을 이용하여 표현한 수학식이다.

또한, (수학식 5)는 실제 β값을 G.723.1 음성 부호화기를 이용하여 구한 측정 MOS값을 이용하여 표현한 수학식이다.

한편, (수학식 4)을 통하여 얻은 예측 MOS값과 실측 MOS값의 상관도(Correlation Coefficient)를 계산하면 0.908 값을 갖으며, (수학식 5)을 통하여 얻은 예측 MOS값과 실측 MOS값의 상관도(Correlation Coefficient)를 계산하면 0.91 값을 갖는다.

따라서, 1차 회귀 분석식을 가지고서는 예측 MOS값이 실측 MOS 값을 반영하기에는 무리가 있음을 알 수 있으며, 이에 따라 2차 회귀분석의 필요성이 대두되었으며 (수학식 4)의 MOS값을 변수로 하여 유도된 2차 회귀 분석식이 (수학식 6)이고, 도면 5a는 실측 MOS 값과 예측 MOS 값의 상관 관계를 보여주는 도면이다.

(수학식 6)에서 Y값은 (수학식 4)의 MOS값으로 여기에서 실측 MOS값과 예측 MOS 값의 상관도를 계산하면 0.9495로 예측 MOS값이 실측 MOS 값을 잘 반영하고 있음을 알 수 있다.

또한, 도 5b는 실측 MOS값과 예측 MOS값의 오차에 대한 분포도로서, 실측 MOS값과 예측 MOS는 0.5 이내의 오차를 가지고 있음을 알 수 있다.

한편, (수학식 5)의 MOS값을 변수로 하여 유도된 2차 회귀 분석식이 (수학식 7)이며, 도면 5c는 실측 MOS 값과 예측 MOS 값의 상관 관계를 보여주는 도면이다.

(수학식 7)에서 Y값은 (수학식 5)의 MOS값으로 여기에서 실측 MOS값과 예측 MOS 값의 상관도를 계산하면 0.9505로 예측 MOS값이 실측 MOS 값을 잘 반영하고 있음을 알 수 있다.

또한, 도 5d는 실측 MOS값과 예측 MOS값의 오차에 대한 분포도로서, 실측 MOS값과 예측 MOS는 0.5 이내의 오차를 가지고 있음을 알 수 있다., (수학식 4)는 실제 β값을 측정 MOS값을 이용하여 구하여 표현한 수학식이다.

도 6은 본 발명이 적용되는 VoIP 게이트웨이 그룹이 포함된 통신망 구조도이다.

도면을 참조하면, 게이트웨이 그룹이 서울(610), 부산(620), 해외(630), 대구(640)으로 4개가 존재함으로 알 수 있다. 여기에서 동일한 액세스 코드(access code)를 기반으로 VoIP 라우팅을 하였을 때 VoIP 서비스의 가입자의 수에 비례하여 많은 게이트웨이(611, 612, 613, 621, 622, 623, 631, 632, 641, 642, 643, 644)가 존재하며, 동일한 액세스 코드에 의하여 그룹화할 수 있는 게이트웨이(611, 612, 613, 621, 622, 623, 631, 632, 641, 642, 643, 644)의 집단을 게이트웨이 그룹으로 명명한다 .

이때, 일반적으로 액세스 코드를 기반으로 라우팅을 위하여 지역번호를 일반적으로 액세스 코드로 사용하기 때문에 도 6에서는 지역별로 표현하였다.

그리고, 서울 그룹(610)에는 게이트웨이가 3개(611, 612, 613), 부산 그룹(620)에는 3개(621, 622, 623), 해외 그룹에는 2개(631, 632), 대구 그룹에는 3개(641, 642, 643, 644)가 위치하고 있음을 알 수 있다.

게이트 웨이(611, 612, 613, 621, 622, 623, 631, 632, 641, 642, 643, 644)는 라우팅 테이블을 구성하여 관리한다.

게이트웨이(611, 612, 613, 621, 622, 623, 631, 632, 641, 642, 643, 644)가 관리하는 라우팅 테이블에는 액세스 코드 필드(701), 액세스 코드 길이 필드(702), 액세스 코드 삭제 길이 필드(703), 게이트웨이 그룹 테이블 필드(705) 등을 구비하고 있다.

액세스 코드 필드(701)는 각 지역의 지역 번호를 저장하고 있으며, 액세스 코드 길이 필드(703)에는 액세스 코드의 길이값을 저장하고 있다(일예로 액세스 코드가 051인 경우에 액세스 코드 길이값은 3이다).

그리고, 액세스 코드 삭제 필드(703)은 게이트웨이가 콜을 라우팅할 때 액세스 코드를 삭제하고 라우팅을 하는데 있어서 삭제하여야 할 액세스 코드의 길이값을 저장하고 있다(일예로 액세스 코드가 051인 경우에 액세스 코드 삭제 길이값은 3이다).

게이트웨이 그룹 필드(705)에는 각각의 액세스 코드에 해당하는 게이트웨이가 어느 그룹에 속하는지를 나타낸다.

그리고, 게이트웨이(611, 612, 613, 621, 622, 623, 631, 632, 641, 642, 643, 644)는 도 8a, 도 8b에서 알 수 있는 바와 같이 각각의 게이트 웨이 그룹별 테이블을 구성하여 관리하고 있다.

게이트웨이 그룹별 테이블은 게이트 웨이의 IP 어드레스가 지정되어 있는 게이트웨이 IP 어드레스 필드(801, 803)와, 예측 MOS값이 지정되어 있는 예측 MOS 값 필드(802, 804)를 구비하고 있다.

게이트웨이(611, 612, 613, 621, 622, 623, 631, 632, 641, 642, 643, 644)는 예측 MOS값을 구하기 위해 Ping 기법을 이용하게 되는데, 일정한 시간 간격으로 반복적으로 Ping 데이터를 목적지 게이트웨이(611, 612, 613, 621, 622, 623, 631, 632, 641, 642, 643, 644)로 전송하여 패킷 지연값을 구하고, 패킷 손실값을 구한다.

그리고, 게이트웨이(611, 612, 613, 621, 622, 623, 631, 632, 641, 642, 643, 644)는 패킷 지연의 표준편차(Standard variation)를 이용하여 지터(jitter)를 구한다.

게이트웨이(611, 612, 613, 621, 622, 623, 631, 632, 641, 642, 643, 644)는 Ping 기법을 이용하여 구해진 패킷 지연값, 패킷 손실값, 지타 그리고 패킷 길이 정보등을 (수학식 5)에 대입하여 예측 MOS값을 산출한다.

한편, 음성 통화는 단방향이 아니라 양방향이라는 데 특징이 있으며, 한쪽의 음성 품질이 좋은 경우에 상대방으로부터 수신되는 음성의 음성 품질이 좋지 않으면 원만한 통화가 어렵다.

따라서, 게이트웨이(611, 612, 613, 621, 622, 623, 631, 632, 641, 642, 643, 644)는 상태 메시지(status message)를 사용하여 상대방 게이트웨이(611, 612, 613, 621, 622, 623, 631, 632, 641, 642, 643, 644)로 전송한다.

그러면 각각의 게이트웨이(611, 612, 613, 621, 622, 623, 631, 632, 641, 642, 643, 644)는 자신이 예측한 MOS 값과 상대방으로부터 전송받은 예측 MOS 값의 평균값을 최종적인 예측 MOS 값으로 하여 도 8a, 도 8b의 게이트웨이 테이블의 예측 MOS값 필드(802, 804)에 저장한다.

그리고, 이후에 게이트웨이(611, 612, 613, 621, 622, 623, 631, 632, 641, 642, 643, 644)는 액세스 코드에 대한 게이트웨이 그룹(610, 620, 630, 640)에 대한 콜 라우팅을 할 때에 액세스 코드에 의해서 얻어진 게이트웨이 그룹(610, 620, 630, 640)에 포함된 게이트웨이(611, 612, 613, 621, 622, 623, 631, 632, 641, 642, 643, 644)중에서 최대 MOS값을 갖는 게이트웨이(611, 612, 613, 621, 622, 623, 631, 632, 641, 642, 643, 644)로 콜 라우팅을 한다.

도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 음성 품질 예측값을 이용한 보이스 오버 인터넷 프로토콜에서의 콜 라우팅 방법의 흐름도이다.

먼저, 게이트웨이는 호 접속 요구 신호가 수신되면(단계 S110), 게이트웨이 라우팅 테이블을 검색하여(단계 S112), 매칭이 되는 액세스 코드가 있는지를 판단한다(단계 S114).

판단 결과, 매칭이 되는 액세스 코드가 존재하면 해당 액세스 코드의 게이트웨이 그룹 테이블이 존재하는지 검색하여(단계 S118), 게이트웨이 그룹 테이블이 있으면 게이트웨이 그룹 테이블에 있는 게이트웨이들의 MOS 값을 비교한다(단계 S120).

비교 결과, 최상의 MOS 값을 갖는 게이트웨이를 선택하여(단계 S122), 선택된 게이트웨이로 콜 라우팅을 수행한다(단계 S124).

이상 본 발명을 바람직한 실시예를 사용하여 상세히 설명하였지만, 본 발명의 범위는 특정 실시예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의해서 해석되어야 할 것이다.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 유기적으로 변화하는 네트워크 환경에 유연하게 대처하여 최상의 음성 품질을 제공할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 콜 셋업 전에 네트워크 환경에 따라 최상의 콜 라우팅 경로를 제공함으로써 최상의 음성 품질을 제공할 수 있는 효과가 있다.

도 5a 및 도 5c는 실측 MOS값과 예측 MOS값의 상관 관계를 보여주는 도면이며, 도 5b 및 도 5d는 실측 MOS값과 예측 MOS값의 오차에 대한 분포도이다.

도 7은 본 발명에 이용되는 게이트웨이 라우팅 테이블의 구조도이다.

도 8은 본 발명에 이용되는 게이트웨이 그룹 테이블의 구조도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

110, 170 : 퍼스널 컴퓨터 120, 160 : IP 폰

130, 150 : VoIP 게이트웨이

140 : 네트워크 파라미터 에뮬레이터

610, 620, 630, 640 : 게이트웨이 그룹

611, 612, 613, 621, 622, 623, 631, 632, 641, 642, 643, 644 : 게이트웨이

Claims

회귀 분석에 의한 음성 품질 예측식을 구하는 제 1 단계;

IP 네트워크에서 게이트웨이가 핑(Ping) 기법을 이용하여 각각의 목적지 게이트웨이들에 대한 패킷 지연, 패킷 손실, 패킷 길이, 지터값 중 적어도 하나 이상의 값을 구하고, 상기 핑(Ping) 기법을 통해 얻어진 패킷 지연, 패킷 손실, 패킷 길이, 지터 정보를 상기 제 1 단계에서 구한 음성 품질 예측식에 대입하여 상기 각각의 목적지 게이트웨이들에 대한 예측 음성 품질값을 산출하는 제 2 단계;

상기 게이트웨이가 상기 다수의 목적지 게이트웨이로부터 예측 음성 품질값을 전송받아 자신의 구한 예측 음성 품질값과 상기 다수의 목적지 게이트웨이로부터 전송받은 예측 음성 품질값을 이용하여 최종 예측 음성 품질값을 구하는 제 3 단계;

상기 게이트웨이가 액세스 코드에 따른 게이트웨이 그룹 테이블 번호가 지정되어 있는 게이트웨이 라우팅 테이블을 구성하고, 각 게이트웨이 그룹별로 게이트웨이 IP 어드레스 필드와 상기 제 3 단계에서 구한 예측 MOS 값을 지정하는 예측 MOS값 필드가 구비된 게이트웨이 그룹 테이블을 구성하는 제 4 단계; 및

상기 게이트웨이는 액세스 코드에 대한 게이트웨이 그룹으로 콜 라우팅을 할 때 액세스 코드에 의해서 얻어진 게이트웨이 그룹에 포함된 게이트웨이중 최대 예측 MOS값을 갖는 게이트웨이로 콜 라우팅을 수행하는 제 5 단계를 포함하여 이루어진 VoIP에서 콜 라우팅 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 제 1 단계는,

발신측 퍼스널 컴퓨터에서 음성 품질 측정을 위한 음성 샘플을 상기 IP 폰을 사용하여 상대방 IP 폰으로 음성 샘플을 전송하는 제 6 단계;

상기 네트워크 파라미터 에뮬레이터는 패킷이 입력되면 네트워크 파라미터를 가변하여 네트워크 파라미터에 영향을 받은 패킷을 출력하는 제 7 단계;

수신측 퍼스널 컴퓨터에서 상기 제 7 단계에서 네트워크 파라미터에 영향을 받은 패킷을 수신하여 MOS를 측정하는 제 8 단계; 및

상기 제 8 단계에서 측정된 측정 MOS값을 이용한 회귀 분석에 의한 예측 음성 품질식을 유도하는 제 9 단계를 포함하여 이루어진 VoIP에서의 콜 라우팅 방법.
제 2 항에 있어서,

상기 제 8 단계의 MOS를 측정하는 과정은 상기 퍼스널 컴퓨터가 PESQ을 사용하여 MOS값을 측정하는 것을 특징으로 하는 VoIP에서의 콜 라우팅 방법.
제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,

상기 제 9 단계의 회귀 분석 과정은 패킷 손실과, 패킷 지터와 패킷 길이에 따른 1차 회귀 분석식을 유도하는 제 10 단계;

상기 제 10 단계에서 구한 1차 회귀 분석식의 예측 MOS값과 실측 MOS 값의 상관도를 구하는 제 11 단계; 및

상기 제 11 단계에서 구한 상관도가 소정값 이하인 경우에 상기 제 10 단계에서 유도된 1차 회귀 분석식을 이용하여 2차 회귀 분석식을 유도하고 유도된 2차 회귀 분석식을 음성 품질 예측식으로 하는 제 12 단계를 포함하여 이루어진 VoIP에서의 콜 라우팅 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 제 5 단계는,

상기 게이트웨이는 호 접속 요구 신호가 수신되면, 게이트웨이 라우팅 테이블을 검색하는 제 6 단계;

상기 제 6 단계의 검색 결과 매칭이 되는 액세스 코드가 있는지를 판단하여 매칭이 되는 액세스 코드가 존재하면 해당 액세스 코드의 게이트웨이 그룹 테이블이 존재하는지 검색하는 제 7 단계;

상기 제 7 단계의 검색 결과, 게이트웨이 그룹 테이블이 있으면 게이트웨이 그룹 테이블에 있는 게이트웨이들의 MOS 값을 비교하는 제 8 단계; 및

상기 제 8 단계의 비교 결과, 최상의 MOS 값을 갖는 게이트웨이를 선택하여, 선택된 게이트웨이로 콜 라우팅을 수행하는 제 9 단계를 포함하여 이루어진 VoIP에서의 콜 라우팅 방법.
회귀 분석에 의한 음성 품질 예측식을 구하는 제 1 단계; 및

IP 네트워크에서 게이트웨이가 핑(Ping) 기법을 이용하여 각각의 목적지 게이트웨이들에 대한 패킷 지연, 패킷 손실, 패킷 길이, 지터값 중 적어도 하나 이상의 값을 구하고, 상기 핑(Ping) 기법을 통해 얻어진 패킷 지연, 패킷 손실, 패킷 길이, 지터 정보를 상기 제 1 단계에서 구한 음성 품질 예측식에 대입하여 상기 각각의 목적지 게이트웨이들에 대한 예측 음성 품질값을 산출하는 제 2 단계를 포함하며,

상기 제 1 단계에서, 회귀 분석에 의한 음성 품질 예측식은,

여기서, PLoss: 패킷 손실값, Jitter: 지터값, PSize: 패킷 길이

인 것을 특징으로 하는 음성 품질 예측 방법.
제 6 항에 있어서,

상기 제 1 단계는,

발신측 퍼스널 컴퓨터에서 음성 품질 측정을 위한 음성 샘플을 상기 IP 폰을 사용하여 상대방 IP 폰으로 음성 샘플을 전송하는 제 3 단계;

상기 네트워크 파라미터 에뮬레이터는 패킷이 입력되면 네트워크 파라미터를 가변하여 네트워크 파라미터에 영향을 받은 패킷을 출력하는 제 4 단계;

수신측 퍼스널 컴퓨터에서 상기 제 4 단계에서 네트워크 파라미터에 영향을 받은 패킷을 수신하여 MOS를 측정하는 제 5 단계; 및

상기 제 5 단계에서 측정된 측정 MOS값을 이용한 회귀 분석에 의한 예측 음성 품질식을 유도하는 제 6 단계를 포함하여 이루어진 음성 품질 예측 방법.
제 7 항에 있어서,

상기 제 5 단계의 MOS를 측정하는 과정은 상기 퍼스널 컴퓨터가 PESQ을 사용하여 MOS값을 측정하는 것을 특징으로 하는 음성 품질 예측 방법.
제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,

상기 제 6 단계의 회귀 분석 과정은 패킷 손실과, 패킷 지터와 패킷 길이에 따른 1차 회귀 분석식을 유도하는 제 7 단계;

상기 제 7 단계에서 구한 1차 회귀 분석식의 예측 MOS값과 실측 MOS 값의 상관도를 구하는 제 8 단계; 및

상기 제 8 단계에서 구한 상관도가 소정값 이하인 경우에 상기 제 7 단계에서 유도된 1차 회귀 분석식을 이용하여 2차 회귀 분석식을 유도하고 유도된 2차 회귀 분석식을 음성 품질 예측식으로 하는 제 9 단계를 포함하여 이루어진 음성 품질 예측 방법.
임의의 게이트웨이가 음성 품질 예측식을 이용하여 음성 품질값을 구하고 다수의 목적지 게이트웨이로부터 예측 음성 품질값을 전송받아 자신의 구한 예측 음성 품질값과 상기 다수의 목적지 게이트웨이로부터 전송받은 예측 음성 품질값을 이용하여 최종 예측 음성 품질값을 구하는 제 1 단계;

상기 게이트웨이가 액세스 코드에 따른 게이트웨이 그룹 테이블 번호가 지정되어 있는 게이트웨이 라우팅 테이블을 구성하고, 각 게이트웨이 그룹별로 게이트웨이 IP 어드레스 필드와 상기 제 1 단계에서 구한 예측 MOS 값을 지정하는 예측 MOS값 필드가 구비된 게이트웨이 그룹 테이블을 구성하는 제 2 단계; 및

상기 게이트웨이는 액세스 코드에 대한 게이트웨이 그룹으로 콜 라우팅을 할 때 액세스 코드에 의해서 얻어진 게이트웨이 그룹에 포함된 게이트웨이중 최대 예측 MOS값을 갖는 게이트웨이로 콜 라우팅을 수행하는 제 3 단계를 포함하여 이루어진 VoIP에서 콜 라우팅 방법.
제 10 항에 있어서,

상기 제 3 단계는,

상기 게이트웨이는 호 접속 요구 신호가 수신되면, 게이트웨이 라우팅 테이블을 검색하는 제 4 단계;

상기 제 4 단계의 검색 결과 매칭이 되는 액세스 코드가 있는지를 판단하여 매칭이 되는 액세스 코드가 존재하면 해당 액세스 코드의 게이트웨이 그룹 테이블이 존재하는지 검색하는 제 5 단계;

상기 제 5 단계의 검색 결과, 게이트웨이 그룹 테이블이 있으면 게이트웨이 그룹 테이블에 있는 게이트웨이들의 MOS 값을 비교하는 제 6 단계; 및

상기 제 6 단계의 비교 결과, 최상의 MOS 값을 갖는 게이트웨이를 선택하여, 선택된 게이트웨이로 콜 라우팅을 수행하는 제 7 단계를 포함하여 이루어진 VoIP에서의 콜 라우팅 방법.