KR100603575B1

KR100603575B1 - ＶｏＩＰ 단말의 ＲＴＰ 미디어 패킷 처리 장치 및 그 방법

Info

Publication number: KR100603575B1
Application number: KR1020040100678A
Authority: KR
Inventors: 김정기
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2004-12-02
Filing date: 2004-12-02
Publication date: 2006-07-24
Also published as: JP4074633B2; EP1667397B1; EP1667397A1; US8005071B2; KR20060062021A; JP2006166440A; US20060126604A1

Abstract

본 발명의 일 측면에 따른 단말 장치의 RTP 음성 패킷 처리 방법은, RTP(Real-time Transport Protocol) 송신 측에서 발생하는 통화 페이로드에 대하여 묵음 페이로드인지 여부를 검사하는 단계와 상기 검사 결과 묵음 페이로드인 것으로 판단된 경우 해당 페이로드를 전송하지 않고 축적하고, 상기 검사 결과 음성 페이로드인 것으로 판단되거나 상기 축적된 묵음 페이로드가 기 설정된 멀티-프레임 한계기준치에 도달한 경우에는 RTP 패킷을 구성하는 단계를 포함한다.

Description

ＶｏＩＰ 단말의 ＲＴＰ 미디어 패킷 처리 장치 및 그 방법{Apparatus and Method for Handling RTP Media Packet of VoIP Phone}

도 1은 본 발명에 따른 VoIP 종단 장치의 VoIP 처리를 위한 블록 구성을 나타낸 도면.

도 2는 본 발명에 따른 VoIP 종단 장치의 VoIP 처리 흐름을 나타낸 도면.

도 3은 본 발명에 따른 RTP 송신 처리 방법을 나타낸 도면.

도 4는 본 발명에 따른 RTP 선택적 멀티-프레이밍의 처리 흐름을 나타낸 도면.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

110 : 시그널링 프로토콜 처리부

120 : 미디어 처리부 121 : VoIP DSP

130 : 유/무선 전송 처리부

201 : 소켓 인터페이스(Socket Interface)

본 발명은 VoIP 단말의 RTP 미디어 패킷 처리 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 VoIP 유선 단말 및 무선 랜과 VoIP 기술을 이용한 VoWLAN 단말에 있어서, 음성 패킷을 처리하고 상대방으로 전송하는 데 있어서 보다 효율적으로 네트워크 자원을 사용하도록 하는 VoIP 단말의 RTP 미디어 패킷 처리 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

인터넷을 통해 영상, 음성 및 팩스 메시지를 전달하는 서비스인 VoIP(Voice over Internet Protocol)는 인터넷을 이용하고자 하는 사용자가 PC에서 인터넷에 접속하거나, 인터넷 프로토콜이 적용된 독립적인 장치를 이용하여 접속하건, 기존의 PSTN 단말기에서 게이트웨이로 전화를 걸어 접속할 때와 같이 여러 경우에 음성과 비디오와 같은 실시간 미디어를 전송한다.

VoIP를 이용하는 목적은 여러 가지로 볼 수 있으나 아래와 같은 장점으로 그 목적을 살펴볼 수 있다.

첫째, 전화망과 데이터 망의 통합으로 망 설비 투자비용 감소이다. 별도의 음성통신을 위한 전화망과 네트웍을 위한 망을 따로 설치하는 것이 아니기 때문에 망설비 투자 비용을 절감할 수 있다. 둘째, 통합 망 구축에 따른 관리 비용 감소와 효율성 향상이다. 하나의 망을 이용하여 데이터 와 음성을 처리하기 때문에 이원화된 현재의 망 구성과 비교하면 관리비용의 감소와 효율성 향상이라는 두 가지 효과 를 얻을 수 있다. 셋째, 인터넷 기반의 멀티미디어 서비스 접목이 용이하다는 점이다. 음성과 데이터를 같은 망을 사용함으로서 화상회의 등 기존 회선교환방식의 전화에서는 사용하기가 어려웠던 많은 부가적인 서비스를 구성하기가 용이하다는 점이다.

VoIP 서비스를 할 때에 통신하고자 하는 상대방을 찾아 시그널링 하는 수단이 필요한데, 이러한 VoIP 시그널링의 종류는 ITU-T의 H.323과 IETF의 SIP(Session Initiation Protocol)가 있다.

지금까지는 H.323 기반의 VoIP 서비스 개발이 많이 이루어졌으나 최근에 대두되는 SIP는 파싱(Parsing)과 컴파일(Compile)이 쉽고 확장성이 뛰어나며 텍스트 기반이기 때문에 H.323에 비해 구현이 용이한 장점이 있다.

VoIP 종단(End-point) 장치(게이트웨이, IP 폰, PC 등)에서는 패킷화 된 음성을 IP 네트워크 상의 RTP 프로토콜을 통하여 송/수신자간에 RTP 패킷을 연속적으로 교환함으로써 상호 음성 통신을 수행하는데, 이러한 연속적인 RTP 패킷의 교환은 IP 네트워크에 대하여는 트래픽 부하를 유발시키며, VoIP 장비에 대하여는 미디어 처리부의 소켓 처리부(Socket Interface)를 통하여 처리되는 RTP 패킷의 프로세싱에 기인하여 장비 전체의 성능을 좌우하는 중요한 요소로 작용한다.

여기서, RTP(Real-Time Transport Protocol)는 오디오 또는 비디오와 같은 실시간 데이터를 멀티캐스트 또는 유니캐스트 네트워크를 이용하여 전송하는 엔드-투-엔드(End-to-End) 전송 서비스를 제공한다. RTP는 연결 개념이 없으며, 일반적으로 UDP(User Datagram Protocol)의 상위 계층에서 동작하며 UDP의 멀티플렉싱과 체크섬 서비스를 이용한다.

최근에는, 일반적인 유선 VoIP 시스템 외에도 가장 대중화된 무선기술인 무선 랜을 이용해 음성을 실어보내는 VoWLAN(Voice over Wireless LAN : 무선 인터넷 전화) 기술이 새로운 이동통신 휴대폰 기술로 떠오르고 있다. VoWLAN이 유선 인터넷전화(VoIP)에 이동성을 추가함으로써 저렴한 요금에다가 편리성까지 확보했기 때문이다.

VoWLAN은 무선랜 망에 음성을 실어 전송하는 것을 말하며, 일반 인터넷 전화기가 유선 망에서 작동하는 반면, VoWLAN은 무선 랜이라는 무선을 매개체로 한다.

VoWLAN은 AP(Access Point) 지역 내에서는 이동성을 보장해 편리하게 음성통화를 할 수 있다. 또한 이미 구축돼 있는 네트워크를 이용함으로써 전화회선 사업자를 통한 전화비용에 비해 상당한 비용절감 효과를 갖는다. 특히 고객의 필요에 따라 화상전화 등으로 발전할 수 있어 향후 대 고객 서비스 등에서 유리한 장점을 갖게 된다.

VoIP에서는 모든 음성 데이터가 RTP 패킷으로 구성되어 데이터 네트워크를 통하여 지속적으로 전송되므로 원활한 통신을 하기 위해서는 일정한 네트워크 대역폭을 필요로 한다.

일반적으로, VoIP에서 네트워크의 대역폭을 효율적으로 이용하기 위한 방법으로 음성 대화의 특징인 묵음을 이용하는 방법과 음성 데이터를 하나의 RTP 패킷에 다중화시키는 RTP 멀티-프레이밍(Multi-framing) 방법이 있다.

첫 번째로, 묵음을 이용하는 방법은, 묵음 삭제(Silence Suppression) 또는 VAD(Voice Activity Detection)/CNG(Comfort Noise Generation) 같은 묵음 처리 기법을 사용한다. VoIP DSP(Digital Signal Processor)는 일반적으로 VAD/CNG 기능을 가지고 있으며, 이 기능을 이용하여 묵음을 감지하는 경우에는 일반적인 음성 페이로드(Payload)를 생성하지 않고, 묵음을 나타내는 이보다 작은 크기의 묵음 페이로드를 발생시키며 이를 RTP를 통하여 상대방에게 알리고, 상대방에게는 묵음기간 동안 로컬 잡음을 생성하여 줌으로써 네트워크 대역폭을 절감하면서도 통화를 자연스럽게 유지해 주는 효과를 거둘 수 있다.

둘째, 멀티-프레이밍 방법은 다음과 같다.

VoIP 통신에서는 VoIP DSP로부터 주기적으로 생성되는 음성 페이로드를 RTP 패킷으로 구성하여 상대방에게 송신한다. RTP 패킷을 구성하기 위해서는 음성 페이로드 이외에도 이더넷 헤더, IP 헤더, UDP 헤더, RTP 헤어 등의 RTP 패킷을 위한 전송용 프로토콜 헤더 정보가 매 RTP 패킷마다 부가됨으로써 실제 전송되는 데이터의 사이즈는 더더욱 커지게 되고, 추가적인 대역폭을 필요로 하게 된다.

RTP 멀티-프레이밍 방법은 음성 페이로드가 발생하는 즉시 RTP 패킷을 만들어 송신하지 않고, 일정한 한도 내에서 다수의 음성 페이로드를 하나의 RTP 패킷에 다중화시켜 송신하는 방법으로서, 추가되는 전송용 프로토콜 헤더 정보의 양을 줄임으로써 전체적으로 요구되는 네트워크 대역폭을 절감하는 방법이다.

상술한 바와 같은 묵음 이용 방법 및 멀티-프레이밍 방법은 단말의 프로세싱 시간을 많이 소모하거나, 음성 패킷이 순차적으로 2-3개씩 쌓이는 동안 지연(Delay)이 유발되어 음질이 나빠지고 멀티-프레이밍된 RTP 패킷이 유실될 때에 멀 티-프레이밍된 만큼의 음성 패킷이 한꺼번에 유실되는 위험을 안고 있어 음질을 더욱 악화시킬 수도 있는 문제를 가지고 있다.

VoWLAN 단말기를 중심으로 하여 문제점을 좀더 자세히 살펴보자면 다음과 같다.

VoWLAN 단말기의 경우 무선 통신 단말기이기 때문에 배터리 통화시간이 매우 중요한 특성이 된다.

종래 묵음을 이용한 방법의 경우, 통화 중 VoIP 기술에 의해 패킷화 된 미디어 데이터가 발생하는 즉시 RTP 패킷을 만들어 네트워크로 전송하기 때문에 지속적인 프로세싱 시간을 필요로 한다. 결국 이는 VoWLAN 단말기의 통화중 배터리 소모를 더 빨리 진행시키는 원인이 된다.

멀티-프레이밍 방법을 쓰는 경우에는, 발생되는 음성 패킷에 대하여 순차적으로 몇 개 프레임씩 쌓아두었다가 전송함으로 인하여 음성 패킷의 전달이 지연됨과 아울러 패킷의 손실시 한꺼번에 많은 음성 데이터를 유실하게 되어 음질이 저하되는 단점이 있다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해, RTP 패킷에 대한 멀티-프레이밍 방법을 개선하여, 멀티-프레이밍에 의하여 쉽게 영향을 받을 수 있는 음성 품질에 대한 영향을 최소화 하면서도 VoIP 통신을 위하여 요구되는 네트워크 대역폭을 절약할 수 있는 VoIP 단말의 RTP 미디어 패킷 처리 장치 및 방법을 제공함을 그 목적 으로 한다.

본 발명의 일 측면에 따른 단말 장치의 RTP 음성 패킷 처리 방법은, RTP(Real-time Transport Protocol) 송신 측에서 발생하는 통화 페이로드에 대하여 묵음 페이로드인지 여부를 검사하는 단계와 상기 검사 결과 묵음 페이로드인 것으로 판단된 경우 해당 페이로드를 전송하지 않고 축적하고, 상기 검사 결과 음성 페이로드인 것으로 판단되거나 상기 축적된 묵음 페이로드가 기 설정된 멀티-프레임 한계기준치에 도달한 경우에는 RTP 패킷을 구성하여 상대 단말로 송신하는 단계를 포함한다.

상기 묵음 페이로드 검사 단계는, 주기적으로 발생되는 통화 페이로드 내의 음성 데이터 중 묵음 기준치 값을 넘는 데이터가 일정 개수 초과이면 전체 페이로드를 음성 페이로드로 판단하고, 상기 묵음 기준치 값을 넘는 데이터가 일정 개수 이하이면 묵음 페이로드로 판단하는 것을 특징으로 한다.

상기 묵음 페이로드의 축적은, 묵음으로 판단된 페이로드는 전송하지 않고 지속적으로 축적하되, 축적된 전체 프레임이 상기 멀티-프레임 한계기준치에 도달한 경우에는 축적을 중단하는 것을 특징으로 한다.

상기 멀티-프레임 한계 기준치는, 상기 송신 단말 장치로부터 전송되는 패킷을 수신한 상대방 단말이 음성 플레이를 함에 있어 지연을 발생시키지 않는 범위 내에서 설정되는 것을 특징으로 한다.

상기 상대 단말로의 송신 단계에서, 음성 페이로드가 발생되어 전송하는 경우에는, 상기 음성 페이로드 이전에 축적된 묵음 페이로드 및 상기 음성 페이로드를 함께 RTP 패킷으로 구성하여 전송하는 것을 특징으로 한다.

상기 통화 페이로드는, G.711 코덱(CODEC), G.723.1 코덱, G.729 코덱 중 적어도 하나의 방법을 이용해 생성되는 것을 특징으로 한다.

상기 단말 장치는, VoIP 유선 단말 또는 VoWLAN(Voice over Wireless LAN) 단말 중 적어도 하나일 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따른 단말 장치의 RTP 음성 패킷 처리 방법은, RTP(Real-time Transport Protocol) 송신 측에서 발생하는 통화 페이로드의 음성 레벨을 검사하고,

a) 상기 음성 레벨 검사 결과 묵음 페이로드인 것으로 판단된 경우에는, 상기 통화 페이로드를 포함한 축적된 통화 페이로드가 축적 한계값에 도달했는지 검사하는 단계;와 상기 검사 결과, 축적 한계값 미만일 경우 상기 발생된 통화 페이로드를 축적하고, 상기 한계값에 도달한 경우에는 상기 축적된 통화 페이로드를 RTP 패킷으로 구성하는 단계를 포함하고,

b) 상기 음성 레벨 검사 결과 음성 페이로드인 것으로 판단된 경우에는, 상기 음성 페이로드로 RTP 패킷을 구성하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 측면에 따른 VoIP 단말의 RTP 음성 패킷 처리 방법은, 통 신 상대방과의 통신 세션(Session)을 제어하여 VoIP 호를 설정 또는 해제하는 VoIP(Voice over Internet Protocol) 시그널링 처리 단계; 와 패킷화된 음성 데이터를 RTP 프로토콜을 이용하여 상대방과 지속적으로 교환하여 상호 통신하는 미디어 처리 단계를 포함하되, 상기 미디어 처리 단계는, 통화 중 발생하는 묵음 데이터는 실시간 전송하지 않고 축적하였다 멀티-프레임 한계기준치 이상이 되면 전송하고, 음성 데이터는 실시간으로 즉시 전송하는 것을 특징으로 한다.

상기 미디어 처리 단계는, RTP(Real-time Transport Protocol) 송신 측에서 발생하는 통화 페이로드에 대하여 묵음 페이로드인지 여부를 검사하는 단계와 상기 검사 결과 묵음 페이로드인 것으로 판단된 경우 해당 페이로드를 전송하지 않고 축적하고, 상기 검사 결과 음성 페이로드인 것으로 판단되거나 상기 축적된 묵음 페이로드가 기 설정된 멀티-프레임 한계기준치에 도달한 경우에는 RTP 패킷을 구성하여 상대 단말로 송신하는 단계를 포함한다.

상기 멀티-프레임 한계 기준치는, 상기 송신 단말 장치로부터 전송되는 패킷을 수신하는 수신 단말 장치에서의 음성 통화 품질을 저해하지 않는 범위 내에서 설정된다.

상기 VoIP 단말의 음성 패킷 처리 방법은, 상기 미디어 처리 단계로부터 생성되는 RTP 패킷을 입력 받아, 상기 RTP 패킷에 UDP 헤더 및 IP 헤더를 추가하여 상대방 단말로 전송하는 유/무선 전송 처리 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 묵음 페이로드 검사 단계는, 주기적으로 발생되는 통화 페이로드 내의 음성 데이터 중 묵음 기준치 값을 넘는 데이터가 일정 개수 초과이면 전체 페이로 드를 음성 페이로드로 판단하고, 상기 묵음 기준치 값을 넘는 데이터가 일정 개수 이하이면 묵음 페이로드로 판단하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 측면에 따른 VoIP 단말 장치는, 통신 상대방과의 통신 세션(Session)을 제어하여 VoIP 호를 설정 또는 해제하는 VoIP(Voice over Internet Protocol) 시그널링 처리부와 패킷화된 음성 데이터를 RTP 프로토콜을 이용하여 상대방과 지속적으로 교환하여 상호 통신하는 미디어 처리부를 포함하되, 상기 미디어 처리부는, 통화 중 발생하는 묵음 데이터는 실시간 전송하지 않고 축적하였다 멀티-프레임 한계기준치 이상이 되면 전송하고, 음성 데이터는 실시간으로 즉시 전송하는 것을 특징으로 한다.

상기 단말 장치는, 상기 미디어 처리부로부터 출력되는 RTP 패킷을 입력 받아, 상기 RTP 패킷에 UDP 헤더 및 IP 헤더를 추가하여 상대방 단말로 전송하는 유/무선 전송 처리부를 더 포함할 수 있다.

상기 멀티-프레임 한계 기준치는, 상기 유/무선 전송 처리부를 통해 전송되는 패킷을 수신하여 음성 플레이하는 상대방 단말에서의 음성 통화 품질을 저해하지 않는 범위 내에서 설정되는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 미디어 처리부는, RTP(Real-time Transport Protocol) 송신 측에 서 발생하는 통화 페이로드에 대하여 묵음 페이로드인지 여부를 검사하고, 상기 검사 결과 묵음 페이로드인 것으로 판단된 경우 해당 페이로드를 전송하지 않고 축적하고, 상기 검사 결과 음성 페이로드인 것으로 판단되거나 상기 축적된 묵음 페이로드가 기 설정된 멀티-프레임 한계기준치에 도달한 경우 RTP 패킷을 구성하여 상대 단말로 송신하는 것을 특징으로 한다.

상기 미디어 처리부는 통화자의 음성 데이터를 입력 받아 주기적으로 통화 페이로드를 발생시키는 VoIP DSP(Digital Signal Processor)를 포함한다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 도면을 살펴보면서 구체적으로 설명하기로 한다.

본 명세서에서는 본 발명의 효과가 극대화되는 VoWLAN 단말을 중심으로 하여 본 발명을 기술할 것이다. 하지만 본 발명의 범위가 VoWLAN에 한정되는 것은 아니며, 일반적으로 VoIP를 이용하여 통신하는 시스템(예를 들어, 일반 유선 VoIP 시스템), 더 나아가 RTP 멀티-프레이밍 형태의 송수신 방식을 사용 가능한 모든 통신 시스템에 적용될 수 있음은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 일반적인 지식을 가진 자에게 자명한 일이라 할 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 VoIP 종단 장치의 VoIP 처리를 위한 블록 구성을 나타내고 있다.

VoWLAN 단말기는 액세스 포인트와 802.11-A, B, G 규격으로 무선통신을 하 며, 액세스 포인트를 통하여 시스템에 접속하고 상대방 단말과 통화를 할 수 있다. VoIP 호 형성을 위한 신호처리 프로토콜은 SIP를 사용하며, 음성 통화를 위하여 RTP 프로토콜을 사용한다. 음성 코덱으로는 G.711, G.729 및 G.712의 세 가지 코덱이 주로 사용되고 있다. 코덱(CODEC)은 아날로그 신호를 디지털 신호로, 디지털 신호를 아날로그 신호로 전환해 주는 역할을 한다.

VoIP 통화를 하는 두 VoWLAN 단말기는 끊임없이 RTP 패킷을 교환하여 음성 패킷을 상대방에게 전달한다. 도 3의 VoIP 종단 장치의 VoIP 처리 구조는 IP 패킷을 송수신하는 유/무선 전송 처리부(130), VoIP 통신 세션을 제어하는 시그널링 프로토콜 처리부(110), 그리고 음성 데이터 처리를 수행하는 미디어 처리부(120)로 구성된다.

유/무선 전송 처리부(130)는 802.3 유선 랜이나 802.11 무선 랜과 같은 유/무선 전송 기술을 이용하여 IP 패킷을 송수신하며, 시그널링 프로토콜 처리부(110)는 H.323 또는 SIP와 같은 VoIP 시그널링 프로토콜을 이용하여 통신할 상대방과의 통신 세션을 제어하여 VoIP 호를 설정 및 해제하는 처리를 수행한다. 시그널링 프로토콜 처리부(110)에 의하여 VoIP 통신 세션이 설정되면, 미디어 처리부(120)에서는 VoIP DSP(121)로부터 생성되는 패킷화된 음성 데이터를 RTP 프로토콜을 이용하여 상대방과 지속적으로 교환함으로써 상호 통신한다.

도 2는 본 발명에 따른 VoIP 종단 장치의 VoIP 처리 흐름을 나타낸다.

즉, VoIP 종단 장치는 시그널링 프로토콜 처리부(110)를 통하여 통신하고자 하는 상대방과의 통신 세션이 설정되면 이후 세션이 해제될 때까지 지속적으로 VoIP DSP(121)의 인코더(Encoder)를 통한 음성 패킷화 및 디코더(Decoder)를 통한 음성 플레이 동작과 함께 패킷화된 음성 데이터를 RTP 프로토콜에 의하여 상호 송수신하는 처리를 지속적으로 수행한다.

VoIP DSP(121)로부터 발생되는 음성 데이터는 사용하는 VoIP 음성 코덱에 따라서 작게는 10msec 주기(G.711의 경우)로, 크게는 30msec(G.723.1)의 매우 빠른 주기로 지속적으로 생성(일반적으로 인터럽트 방식을 이용해)되며, 생성되는 즉시 RTP 처리부에 의하여 RTP 패킷으로 만들어져 소켓 인터페이스(201)를 통하여 통신 네트워크를 이용하여 상대편으로 실시간 송신된다.

이 과정에서 실시간으로 지속적으로 생성되는 음성 데이터에 대한 RTP 송수신 처리는 일반적으로 RTP 처리부의 어플리케이션 소프트웨어에 의하여 수행되며 VoIP 종단 장치의 전체 성능을 좌우하는 중요한 요소가 된다.

도 3은 본 발명에 따른 RTP 송신 처리 방법을 나타낸다.

도 1에서 살펴본 시그널링 프로토콜 처리부(110)에서 호 설정을 위한 SIP 시그널링을 이용하여 통화가 연결된 후에, 통화하는 각 VoWLAN 단말기는 상호간에 RTP 패킷을 교환하여 RTP 패킷 안에 있는 음성 데이터를 플레이함으로써 통화가 이루어진다.

도 3은 본 발명에 따른 RTP 선택적 멀티-프레이밍 방법을 통하여 RTP 패킷 송신 처리를 할 경우에 시간의 흐름에 따른 묵음 페이로드의 축적 및 음성 페이로 드의 처리를 RTP 패킷 구성의 측면에서 나타낸 것이다. 도 3의 실시예는 G.71 코덱을 사용하는 VoIP 환경을 중심으로 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 RTP 선택적 멀티-프레이밍 방법은, 묵음 기간이 긴 경우에는 멀티-프레임 한계기준치 내에서 묵음 페이로드만 멀티-프레이밍 되며 묵음 페이로드 이후에 음성 페이로드가 발생되면 축적된 묵음 페이로드와 음성 페이로드가 함께 하나의 RTP 패킷 내에서 멀티-프레이밍 됨을 알 수 있다.

각 구간 별로 좀더 상세히 살펴보기로 한다.

구간 31에서는, 묵음 페이로드만 발생되고 있는 것을 살펴볼 수 있다.

즉, G.711 코덱을 사용하는 경우에 있어서, 미디어 처리부(120)의 VoIP DSP를 통하여 음성 데이터가 10msec 간격으로 발생된다. 이 경우 기존에는 음성 데이터가 발생하는 즉시 RTP 패킷을 구성하여 네트워크를 통하여 상대방으로 전송하였으나, 본 발명에서는 "인간의 통화 중에는 연속적인 시간 내내 실제 통화하는 것이 아니라 중간 중간에 통화를 하지 않는 묵음이 있는 구간이 전체 통화의 약 40% 정도를 차지한다"는 사실로부터 주기적으로 발생되는 음성 데이터의 레벨을 검사하여, 일정 레벨 이하의 음성 데이터이면, 즉, 실질적인 통화를 위한 데이터가 아니라 통화중에 발생되는 묵음 데이터이면 상대방에게 즉시 보내지 않고 내부 버퍼에 저장한다.

실제로 실험을 통해 여러 음성 샘플들을 조사하여 묵음 분호가 전체의 30-40%를 차지하는 기준 값인 음성 레벨 값 이하를 묵음 데이터로 판단한 경우, 전체 통화 음성 데이터 중 36.3% 가 묵음 데이터로 분류되는 결과를 볼 수 있었다.

구간 32에서 보는 바와 같이, 이와 같은 버퍼링은 일정 레벨 이상의 음성 데이터, 즉, 실제 통화 음성 데이터가 발생될 때까지 또는 최대 버퍼링 한계(멀티-프레이밍 한계기준치)까지 계속되다가 버퍼링 된 프레임이 멀티-프레임 한계기준치에 도달하면, 묵음 데이터에 해당하는 RTP 패킷을 전송하여야 한다.

보통 음성 통화의 음질에 영향을 주지 않을 정도의 멀티-프레임 범위는 60-80ms 정도로 알려져 있으며, 본 발명에 따른 실험치는 40ms로 설정한 결과, 음성 통화 품질 상에서 만족할 만한 결과를 얻을 수 있었다.

구간 33에서는 음성 페이로드가 등장하였음을 볼 수 있는데, 이렇게 음성 데이터가 발생되면 이전에 버퍼링 하였던 묵음 데이터와 함께 즉시 전송한다.

구간 34 이후에는 음성 페이로드가 계속적으로 발생되고 있으므로, 음성 페이로드 발생 즉시 전송하여야 한다.

구간 35에서는 다시 묵음 페이로드가 발견되고 있으므로, 다시 묵음 데이터의 버퍼링 단계로 들어가게 된다.

도 4는 본 발명에 따른 RTP 선택적 멀티-프레이밍의 처리 흐름을 나타내고 있다.

도 4의 RTP 선택적 멀티-프레이밍 방법은, i) RTP 송신 측에서 발생하는 통화 페이로드에 대하여 묵음 페이로드 여부를 검사하는 부분, ii) 묵음 페이로드를 음성 지연에 의한 음질 저하가 나타나지 않는 한도 내에서 축적하는 부분, 그리고 iii) 묵음이 아닌 음성 페이로드가 발생되거나 멀티-프레임 한계기준치에 도달하였 을 경우에 RTP 패킷을 구성하여 상대방으로 송신하는 부분이 기존의 RTP 처리 부분에 추가되게 된다.

VoIP DSP(121)로부터 주기적으로 통화 페이로드가 발생되면(S401), 발생된 통화 페이로드의 음성 레벨을 검사한다(S402). 이 단계에서 해당 통화 페이로드를 음성 데이터로 파악할 것인지 묵음 데이터로 파악할 것인지 결정하게 된다.

본 발명의 묵음 감지 처리 방법은 다음과 같다.

VoIP DSP(121)로부터 주기적으로 발생되는 음성 페이로드 내의 음성 데이터에 대하여 묵음 기준치 값을 넘는 데이터가 일정 개수를 넘으면 전체 페이로드를 음성 페이로드로 판단하고, 묵음 기준치 값을 넘는 데이터가 일정 개수 이내라면, 묵음 페이로드로 처리한다.

즉, 통화 페이로드를 구성하는 음성 레벨이 묵음 데이터 레벨보다 작거나 같은 경우에는 해당 통화 페이로드를 묵음 페이로드로 판단하고, 그렇지 않은 경우 즉, 음성 레벨이 묵음 데이터 레벨보다 큰 경우에는 음성 페이로드로 판단한다.

묵음 데이터로 판단된 경우에는, 축적된 통화 페이로드가 멀티-프레임 한계기준치에 도달했는지 검사하여야 하는데(S403), 아직 멀티-프레임 한계기준치에 도달하지 않은 경우에는 계속해서 통화 페이로드를 축적(버퍼링)한다(S404). 이미 멀티-프레임 한계기준치에 도달한 경우에는 현재의 통화 페이로드와 이전에 버퍼링된 통화 페이로드를 합하여 RTP 패킷을 구성하여(S405), 상대방의 무선랜 폰으로 전송한다(S406).

만일, 멀티-프레임 한계기준치를 본 발명에 따른 실험에서와 같이 40ms로 설 정하고 G.711 코덱을 사용하는 경우에 있어서는, 10ms 단위로 하나의 통화 페이로드가 발생하게 되므로 축적될 수 있는 최대 프레임 개수는 4개가 된다. 이러한 수치는 시스템 관리자가 무선 환경, 시스템에 사용되는 장치 등의 성능을 고려하여 더 크게 설정할 수도, 좀더 작게 설정할 수도 있는 값이다.

무선 자원 및 무선 폰의 배터리 사용 시간에 더 치중할 것인지, 통화 품질에 더 치중할 것인지에 따라 멀티-프레임 한계기준치가 변화할 것인 바, 두 고려 요소는 상호 트레이드-오프(trade-off) 관계에 있다 할 것이다.

한편, 음성 데이터로 판단된 경우에는 멀티-프레임 한계기준치와는 상관없이, 이전에 축적된 묵음 통화 페이로드가 없는 경우 현재의 통화 페이로드만으로 RTP 패킷을 구성하여 전송하고, 이전에 축적된 묵음 통화 페이로드가 있는 경우에는 현재의 통화 페이로드와 이전의 통화 페이로드를 합하여 RTP 패킷을 구성하고(S405), 상대방에 전송한다(S406).

이때의 RTP 패킷의 구성은, VoIP 장비의 송신 측에서 생성된 음성 데이터에 RTP 헤더가 부착되어 이루어지며, 이는 다시 도 1에서 살펴보았던 유/무선 전송 처리부(130)를 거치면서 UDP 헤더와 IP 헤더가 추가되어 상대방에게 송신된다.

도 4의 실시예에서는 발생되는 음성 데이터에 대하여 RTP 처리부가 음성 데이터 그 자체로부터 묵음 데이터 판단을 용이하게 할 수 있는 G.711 코덱에 대한 묵음 감지를 통한 RTP 선택적 멀티-프레이밍을 수행하는 방법을 주로 서술하였다. 하지만, G.723.1이나 G.729와 같은 압축된 형태의 코덱을 사용하는 경우에도 RTP 처리부가 VoIP DSP로부터 음성 레벨에 대한 정보를 음성 데이터와 함께 피드백 받 는다면, 그 처리 방법은 G.711 코덱의 경우와 동일하다고 할 수 있다.

상술한 바와 같은 RTP 선택적 멀티-프레이밍 방법을 사용하게 되면, 통화 음성이나 묵음에 관계없이 음성 데이터가 발생하는 즉시 RTP 패킷을 전송하던 것에 비해 통화중 묵음이 발생하는 비율만큼의 RTP 패킷 전송 회수를 절약할 수 있다. 이는 VoWLAN 단말기의 프로세싱(processing) 파워 소모를 줄이고, 버퍼링 하였다가 일시에 전송하므로 네트워크의 전송 효율을 높이는 결과를 가져오며, 궁극적으로는 배터리를 사용하는 VoWLAN 단말기의 배터리 소모량을 줄일 수 있어 한 번의 충전으로 보다 오랜 시간 단말기를 사용할 수 있게 된다.

실제로, 본 발명이 제시하는 방법을 시험하기 위해 무선랜을 통한 VoIP 통신을 위하여 802.11b 무선랜 AP(Access Point) 1대와 무선랜 폰 2대를 사용하고 네트워크의 패킷 유실 시뮬레이션을 위한 소프트웨어를 리눅스(Linux) PC에 설치하여, 802.3 유선랜 스위칭 허브를 통하여 802.11b 무선랜 네트워크와 연결하는 환경을 조성하였다.

무선랜 폰 2대에는 VoIP 시그널링을 위한 RFC 3261 SIP 프로토콜 처리부를 구현하여 본 발명에 따른 RTP 선택적 멀티-프레이밍 방법을 실험하였다. 리눅스 PC에는 네트워크 카드 2개를 설치하고 VoIP 통화하는 2개의 무선랜 폰이 서로 다른 네트워크에 속하도록 IP 주소를 세팅하였다. 시험에 사용된 무선랜 폰은 VoWLAN 칩셋(ChipSet)을 포함하는 CPU, 1000mA L-Ion 배터리가 장착되어 있는 것으로 무선랜 표준은 802.11을 사용하고, VoIP 프로토콜로는 SIP 와 RTP를 사용하였다.

VoIP 통화 상태를 시험하기 위하여 일반적인 대화 내용을 1분 동안 녹음한 시험 음성을 PC를 통하여 무선랜 폰의 마이크로 입력되게 반복 재생함으로써 동일한 VoIP 통화 환경에서 여러 가지 케이스에 대해 시험이 가능하도록 하였다.

실험 결과, 본 발명에 따른 RTP 선택적 멀티-프레이밍 방법은, 멀티-프레이밍을 사용하지 않은 경우와 대비하여, RTP 패킷 전송 횟수는 멀티-프레임 멀티-프레임 한계 기준치를 4로 설정하였을 때 최대 28.1%의 절감 효과가 있고, 네트워크 대역폭으로는 최대 14.4%의 절감 효과가 있음을 확인할 수 있었다.

14.4%의 네트워크 대역폭 절감 효과는 하나의 무선랜 폰의 입장에서는 큰 영향이 없는 것으로 보일 수 있으나, 다수의 무선랜 폰과 통신하는 AP(Access Point) 입장에서는 동시에 처리해야 하는 데이터 양과도 관계가 있으므로, 무선랜 AP의 수용 용량을 크게 늘려주어 무시할 수 없는 효과를 발휘한다. 이러한 효과는 무선랜 AP뿐 아니라, 그 역할이 비슷한 VoIP 미디어 게이트웨이에서도 나타나게 된다.

또한, 무선랜 폰의 통화중 배터리 유지 시간과 관련하여, 본 발명에 따른 방법을 사용할 경우에는, 멀티 프레이밍을 하지 않을 경우의 통화시간 190분에 비하여 최대 270분까지, 약 42.1%의 통화중 배터리 유지시간 증가가 있음을 실험을 통해 확인하였다.

본 발명은, 통화중 발생하는 묵음 데이터에 대해서는 멀티-프레이밍 방법을 적용하는 반면 음성 데이터에 대해서는 발생 즉시 전송하는 방법을 택함으로써, 멀티-프레이밍에 의하여 영향을 받을 수 있는 음성 품질에 대한 영향을 최소화하면서도 VoIP 통신을 위하여 요구되는 네트워크 대역폭을 절약하며, 특히 VoWLAN단말기의 프로세싱 오버헤드를 줄여서 VoWLAN 단말의 배터리 소모 시간을 감소시키는 이점을 가진다.

Claims

단말 간에 교환되는 VoIP(Voice over Internet Protocol) 음성 패킷의 실시간 처리 방법에 있어서,

RTP(Real Time Transport Protocol) 송신 단말은 발생하는 통화 페이로드에 대하여 묵음 페이로드인지 여부를 검사하는 단계; 와

상기 RTP 송신 단말은 상기 검사 결과 묵음 페이로드인 것으로 판단된 경우 해당 페이로드를 전송하지 않고 축적하고, 상기 검사 결과 음성 페이로드인 것으로 판단되거나 상기 축적된 묵음 페이로드가 기 설정된 축적 기준값에 도달한 경우에는 RTP 패킷을 구성하는 단계를 포함하는 RTP 음성 패킷 처리 방법.
제 1항에 있어서,

상기 묵음 페이로드 검사 단계는,

주기적으로 발생되는 통화 페이로드 내의 음성 데이터 중 묵음 기준치 값을 넘는 데이터가 일정 개수 초과이면 전체 페이로드를 음성 페이로드로 판단하고,

상기 묵음 기준치 값을 넘는 데이터가 일정 개수 이하이면 묵음 페이로드로 판단하는 것을 특징으로 하는 RTP 음성 패킷 처리 방법.
제 2항에 있어서,

상기 묵음 페이로드의 축적은,

묵음으로 판단된 페이로드는 전송하지 않고 지속적으로 축적하되, 축적된 전체 프레임이 상기 축적 기준값에 도달한 경우에는 축적을 중단하고 전송하는 것을 특징으로 하는 RTP 음성 패킷 처리 방법.
제 3항에 있어서,

상기 축적 기준값은,

상기 RTP 송신 단말로부터 전송되는 패킷을 수신한 상대방 단말이 음성 플레이를 함에 있어 지연을 발생시키지 않는 범위 내에서 설정되는 것을 특징으로 하는 RTP 음성 패킷 처리 방법.
제 1항에 있어서,

상기 음성 페이로드의 RTP 패킷 구성은,

상기 음성 페이로드 이전에 축적된 묵음 페이로드 및 상기 음성 페이로드를 함께 RTP 패킷으로 구성하는 것을 특징으로 하는 RTP 음성 패킷 처리 방법.
제 1항에 있어서,

상기 통화 페이로드는,

G.711 코덱(CODEC), G.723.1 코덱, G.729 코덱 중 적어도 하나의 방법을 이용해 생성되는 것을 특징으로 하는 RTP 음성 패킷 처리 방법.
제 1항에 있어서,

상기 단말 장치는,

VoIP 유선 단말 또는 VoWLAN(Voice over Wireless LAN) 단말 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 RTP 음성 패킷 처리 방법.
VoIP(Voice over Internet Protocol)를 이용하여 통신하는 단말 장치간에 교환되는 음성 패킷의 실시간 처리 방법에 있어서,

RTP 송신 단말은 발생하는 통화 페이로드의 음성 레벨을 검사하고,

a) 상기 음성 레벨 검사 결과 묵음 페이로드인 것으로 판단된 경우에는,

상기 통화 페이로드를 포함한 축적된 통화 페이로드가 축적 기준값에 도달했는지 검사하는 단계; 와

상기 통화 페이로드의 축적 기준값 도달 검사 결과, 축적 기준값에 도달하지 않은 경우 상기 발생된 통화 페이로드를 축적하고, 상기 축적 기준값에 도달한 경우에는 상기 축적된 통화 페이로드를 RTP 패킷으로 구성하는 단계를 포함하고,

b) 상기 음성 레벨 검사 결과 음성 페이로드인 것으로 판단된 경우에는, 상기 음성 페이로드로 RTP 패킷을 구성하는 것을 특징으로 하는 RTP 음성 패킷 처리 방법.
제 8항에 있어서,

상기 음성 레벨 검사는,

주기적으로 발생되는 통화 페이로드 내의 음성 데이터 중 묵음 기준치 값을 넘는 데이터가 일정 개수 초과이면 전체 페이로드를 음성 페이로드로 판단하고,

상기 묵음 기준치 값을 넘는 데이터가 일정 개수 이하이면 묵음 페이로드로 판단하는 것을 특징으로 하는 RTP 음성 패킷 처리 방법.
제 8항에 있어서,

상기 음성 페이로드의 RTP 패킷 구성은,

상기 음성 페이로드 이전에 축적된 묵음 페이로드 및 상기 음성 페이로드를 함께 RTP 패킷으로 구성하는 것을 특징으로 하는 RTP 음성 패킷 처리 방법.
제8항에 있어서,

상기 축적 기준값은,

상기 RTP 송신 단말로부터 전송되는 패킷을 수신한 상대방 단말이 음성 플레이를 함에 있어 지연을 발생시키지 않는 범위 내에서 설정되는 것을 특징으로 하는 RTP 음성 패킷 처리 방법.
제8항에 있어서,

상기 통화 페이로드는,

G.711 코덱(CODEC), G.723.1 코덱, G.729 코덱 중 적어도 하나의 방법을 이용해 생성되는 것을 특징으로 하는 RTP 음성 패킷 처리 방법.
제 8항에 있어서,

상기 단말 장치는,

VoIP 유선 단말 또는 VoWLAN(Voice over Wireless LAN) 단말 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 단말 장치의 RTP 음성 패킷 처리 방법.
VoIP(Voice over Internet Protocol)를 이용하여 통신하는 단말 장치간에 교환되는 음성 패킷의 실시간 처리 방법에 있어서,

통신 상대방과의 통신 세션(Session)을 제어하여 VoIP 호를 설정 또는 해제하는 VoIP(Voice over Internet Protocol) 시그널링 처리 단계; 와

패킷화된 음성 데이터를 RTP 프로토콜을 이용하여 상대방과 지속적으로 교환하여 상호 통신하는 미디어 처리 단계를 포함하되,

상기 미디어 처리 단계는, 통화 중 발생하는 묵음 데이터는 실시간 전송하지 않고 축적하였다 기설정된 축적 기준값 이상이 되면 전송하고, 음성 데이터는 실시간으로 즉시 전송하는 것을 특징으로 하는 VoIP 단말의 RTP 음성 패킷 처리 방법.
제 14항에 있어서,

상기 미디어 처리 단계는,

RTP(Real-time Transport Protocol) 송신 측에서 발생하는 통화 페이로드에 대하여 묵음 페이로드인지 여부를 검사하는 단계; 와

상기 검사 결과 묵음 페이로드인 것으로 판단된 경우 해당 페이로드를 전송하지 않고 축적하고, 상기 검사 결과 음성 페이로드인 것으로 판단되거나 상기 축적된 묵음 페이로드가 기 설정된 축적 기준값에 도달한 경우에는 RTP 패킷을 구성하는 단계를 포함하는 VoIP 단말의 RTP 음성 패킷 처리 방법.
제 14항에 있어서,

상기 축적 기준값은,

상기 송신 단말 장치로부터 전송되는 패킷을 수신한 상대방 단말이 음성 플레이를 함에 있어 지연을 발생시키지 않는 범위 내에서 설정되는 것을 특징으로 하는 VoIP 단말의 RTP 음성 패킷 처리 방법.
제 14항에 있어서,

상기 단말 장치는, VoIP 유선 단말 또는 VoWLAN(Voice over Wireless LAN) 단말 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 VoIP 단말의 RTP 음성 패킷 처리 방법.
제 14항에 있어서,

상기 미디어 처리 단계에서 생성되는 RTP 패킷을 입력 받아, 상기 RTP 패킷에 UDP 헤더 및 IP 헤더를 추가하여 상대방 단말로 전송하는 유/무선 전송 처리 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 VoIP 단말의 RTP 음성 패킷 처리 방법.
제 15항에 있어서,

상기 묵음 페이로드 검사 단계는,

주기적으로 발생되는 통화 페이로드 내의 음성 데이터 중 묵음 기준치 값을 넘는 데이터가 일정 개수 초과이면 전체 페이로드를 음성 페이로드로 판단하고,

상기 묵음 기준치 값을 넘는 데이터가 일정 개수 이하이면 묵음 페이로드로 판단하는 것을 특징으로 하는 VoIP 단말의 RTP 음성 패킷 처리 방법.
제 15항에 있어서,

상기 묵음 페이로드의 축적은,

묵음으로 판단된 페이로드는 전송하지 않고 지속적으로 축적하되, 축적된 전체 프레임이 상기 축적 기준값에 도달한 경우에는 축적을 중단하는 것을 특징으로 하는 VoIP 단말의 RTP 음성 패킷 처리 방법.
VoIP 시스템을 이용해 통신하는 단말 장치에 있어서,

통신 상대방과의 통신 세션(Session)을 제어하여 VoIP 호를 설정 또는 해제하는 VoIP(Voice over Internet Protocol) 시그널링 처리부; 와

패킷화된 음성 데이터를 RTP 프로토콜을 이용하여 상대방과 지속적으로 교환하여 상호 통신하는 미디어 처리부를 포함하되,

상기 미디어 처리부는, 통화 중 발생하는 묵음 데이터는 실시간 전송하지 않고 축적하였다 축적 기준값 이상이 되면 전송하고, 음성 데이터는 실시간으로 즉시 전송하는 것을 특징으로 하는 VoIP 단말 장치.
제 21항에 있어서,

상기 미디어 처리부로부터 출력되는 RTP 패킷을 입력 받아, 상기 RTP 패킷에 UDP 헤더 및 IP 헤더를 추가하여 상대방 단말로 전송하는 유/무선 전송 처리부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 VoIP 단말 장치.
제21항에 있어서,

상기 축적 기준값은,

상기 VoIP 단말 장치가 전송한 패킷을 수신한 상대방 단말이 음성 플레이를 함에 있어 지연을 발생시키지 않는 범위 내에서 설정되는 것을 특징으로 하는 VoIP 단말 장치.
제 21항에 있어서,

상기 미디어 처리부는,

RTP(Real-time Transport Protocol) 송신 측에서 발생하는 통화 페이로드에 대하여 묵음 페이로드인지 여부를 검사하고,

상기 검사 결과 묵음 페이로드인 것으로 판단된 경우 해당 페이로드를 전송하지 않고 축적하고, 상기 검사 결과 음성 페이로드인 것으로 판단되거나 상기 축적된 묵음 페이로드가 기 설정된 축적 기준값에 도달한 경우에는 RTP 패킷을 구성하는 것을 특징으로 하는 VoIP 단말 장치.
제 24항에 있어서,

상기 통화 페이로드는,

G.711 코덱(CODEC), G.723.1 코덱, G.729 코덱 중 적어도 하나의 방법을 이용해 생성되는 것을 특징으로 하는 VoIP 단말 장치.
제 24항에 있어서,

상기 묵음 페이로드 여부 검사는,

주기적으로 발생되는 통화 페이로드 내의 음성 데이터 중 묵음 기준치 값을 넘는 데이터가 일정 개수 초과이면 전체 페이로드를 음성 페이로드로 판단하고,

상기 묵음 기준치 값을 넘는 데이터가 일정 개수 이하이면 묵음 페이로드로 판단하는 것을 특징으로 하는 VoIP 단말 장치.
제 21항에 있어서,

상기 미디어 처리부는,

통화자의 음성 데이터를 입력받아 주기적으로 통화 페이로드를 발생시키는 VoIP DSP(Digital Signal Processor)를 포함하는 것을 특징으로 하는 VoIP 단말 장치.
제 21항에 있어서,

상기 단말 장치는, VoIP 유선 단말 또는 VoWLAN(Voice over Wireless LAN) 단말 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 VoIP 단말 장치.