KR100604618B1 - 네트워크종단유닛및데이터통신네트워크유지방법 - Google Patents

네트워크종단유닛및데이터통신네트워크유지방법 Download PDF

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윌리엄 필립 쥬니어 웨버
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Abstract

본 발명은 패킷 전화 시스템과 관련된 통신 신호들을 수신하고, 패킷 전화 시스템과 관련된 데이터 네트워크의 서비스 품질을 데이터 네트워크의 트래픽 부하에 관계없이 일정한 레벨 이하의 서비스 품질로 유지하기 위해 상기 수신된 신호들을 수정하도록 구성된 네트워크 종단 유닛을 제공한다.

Description

네트워크 종단 유닛 및 데이터 통신 네트워크 유지 방법
본 발명은 데이터 통신 네트워크의 서비스 품질을 제어하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 네트워크 트래픽(network traffic)에 관계없는 레벨 이하로 데이터 통신 네트워크의 서비스 품질을 유지하는 네트워크 종단 유닛에 관한 것이다.
기존의 전화 서비스 및 개선된 전화 서비스(예를 들어, 음성 호, FAX, 및 음성 우편)를 잘 알려진 공중 교환 전화 네트워크(PSTN, Public Switched Telephone Network)를 통해 제공하는 통신 네트워크 오퍼레이터들은 통신 신호들을 전송하기 위해 점점 데이터 네트워크들을 사용하고 있다. 인터넷은 일반적으로 잘 알려지고 많이 통용되는 데이터 네트워크이다. 데이터 통신 네트워크는 통신 신호들이 네트워크를 통해 통신 장치들(예를 들어, 유선 전화, 무선 전화, 컴퓨터, 모뎀, 팩시밀리 기계, 비디오 전송기 및 수신기, 단말 어댑터)에 의해 디지털 형태로 전송되는 통신 네트워크이다.
데이터 통신 네트워크(또는 임의의 다른 통신 네트워크)와 관련된 통신 신호들은 프로토콜에 따라 전송된다. 프로토콜은 특정한 규칙들의 세트를 나타내며, 이 규칙에 의해 데이터 네트워크(및 다른 형태의 통신 네트워크들) 내의 모든 또는 일부의 통신 장치들이 통신을 개시하고, 정보를 전송하며 통신을 종료한다. 따라서, 데이터 통신 네트워크의 일부인 모든 또는 일부이 통신 장치들은 프로토콜에 따라 통신 신호들을 송수신해야 한다. 많은 데이터 네트워크들에 있어서, 몇 가지 형태의 정보(예를 들어, 디지털 데이터, 디지털화된 음성, 디지털화된 비디오, 팩시밀리 데이터, 프로토콜 정보)를 나타내는 이 통신 신호들은 패킷들로서 구성된다. 패킷들은 일반적으로 헤더 및/또는 트레일러 비트들(header and/or trailer bits)과 전송할 사용자 데이터로 이루어져 있다. 각 패킷에 있는 헤더 및/또는 트레일러 비트들은 소스 및 목적지 어드레스, 제어 정보, 에러 검사 및/또는 정정 비트 등과 같은 데이터 네트워크 프로토콜들이 필요로 하는 정보를 포함한다. 패킷내의 사용자 정보를 종종 페이로드(payload)라고 한다. 패킷들은 패킷 교환(packet switching)이라고 하는 공지된 기술을 사용하여 패킷 네트워크를 통해 전송된다.
프레임 네트워크 또는 셀 네트워크라고 알려진 변형들, 예를 들어, 프레임 릴레이 네트워크, 비동기 전송 모드(ATM) 네트워크 등을 포함하는 다양한 종류의 패킷 네트워크들이 존재한다. 패킷 네트워크란 용어는 개별 유닛들(discrete units), 즉, 패킷들, 프레임들, 셀들 등과 같은 종료점들(endpoints) 사이에서 정보를 전송하고 수신하고 전환하며 처리하는 모든 형태의 데이터 통신 네트워크들을 말한다.
패킷 교환 데이터 네트워크에 있어서, 각 패킷은 데이터 통신 네트워크 내의 지점에서 지점으로 라우팅된다. 통신 신호의 일부를 나타내는 하나의 패킷이 통과하는 경로는 그 동일한 통신 신호의 다른 패킷들이 통과하는 경로와 다를 수 있다. 따라서, 적어도 하나의 패킷을 포함하는 통신 신호에 의해 정보를 표현할 수 있다. 그 통신 신호들을 전송하기 위해 데이터 네트워크를 사용하는 특정한 한 형태의 통신 시스템이 패킷 전화(Packet Telephony)로서 공지되어 있다.
패킷 전화는, PSTN 또는 몇몇 다른 전화 시스템과는 다른 패킷 교환 데이터네트워크들을 통해 기존 및 개선된 전화 서비스들(traditional and enhanced telephony services)을 제공하기 위해 음성 압축 기술과 데이터 네트워킹 기술을 통합한 것이다. 따라서, 패킷 전화 시스템은 적어도 하나의 기반 데이터 네트워크(underlying data network)를 포함하며, 이를 통해 패킷 전화 시스템과 관련된 통신 신호들이 전송된다. 예를 들어, PSTN의 두 사용자들(사람 A 및 사람 B)이 전화로 대화할 경우, 사람 A의 마이크로폰으로부터의 아날로그 음성 신호들이 A/D 변환기에 의해 통상적으로 8000 샘플/초, 8 비트/샘플, 즉, 전체 64Kbits/초로 디지털화된다. 그런 다음, 디지털 음성 샘플들은 압축되어 음성 샘플들을 나타내기 위해 필요한 비트 수로 감소된다. 압축율은 통상적으로 6400 비트/초 내지 8000 비트/초 범위의 비트 레이트를 생성하는 8:1 내지 10:1의 범위에 있다. 그런 다음, 압축기의 출력이 패킷들로 형성되고, 이 패킷들은 패킷 교환 데이터 통신 네트워크를 통해, 사람 B에게 서비스하고 있는 패킷 전화 시스템에 전송된다. 사람 B의 시스템이 패킷들을 수신하면, 패킷들은 패킷 해제(de-packetized)된다, 즉, 헤더 비트 및 트레일러 비트가 제거되고, 나머지 압축된 정보 비트들(즉, 압축된 디지털화 음성)이 압축 해제기(decompressor)에 전송된다. 압축 해제기 출력은 사람 B의 스피커를 구동하는 D/A 변환기에 접속되어 있다. 통상적으로 2 사람의 전화 호에 있어서는, 각자에게 있는 패킷 전화 종단 장치가 송신 기능과 수신 기능을 동시에 행한다.
도 1은 패킷 전화 통신 시스템의 예시적인 구성을 도시한다. 명확히 하기 위해, 패킷 전화 종단 장치(104, 112)를 통해 기반 데이터 네트워크(108)에 접속되어 있는 두 대의 전화기들(100, 116)만을 도시한다. 실제로 패킷 전화 통신 시스템에 있어서는, 패킷 전화 종단 장치(예를 들어, 104, 112)를 통해 데이터 통신 네트워크에 접속된 수백 또는 수천 대의 전화기들 및 다른 통신 장치들이 있을 수 있다. 또한, 실제로 패킷 전화 통신 시스템은 하나 이상의 데이터 통신 네트워크를 사용하여 통신 신호들을 전송할 수도 있다.
다시 도 1을 참조해서, 전화기들(100, 116)은 통신 링크들(102, 114)을 통해 패킷 전화 종단 장치(104, 112)에 접속된다. 통신 링크들(102, 114) 뿐만 아니라 통신 링크들(106, 110)은 임의의 매체(예를 들어, 트위스트된 전선 쌍, 동축 케이블, 광섬유 케이블, 공기)일 수 있으며, 통상 이를 통해 통신 신호들이 전송된다. 게이트웨이들(gateways) 및 라우터들(routers)과 같은 공지된 표준 통신 장치와 함께 구현될 수 있는 패킷 전화 종단 장치(104, 112)는 표준 아날로그 또는 일정한 비트 레이트 디지털 음성 신호들(및 다른 신호)을 수용하고, 이 신호들을 음성 압축 기술들을 이용하여 인코딩하고, 그 결과의 비트 스트림으로부터 패킷들을 생성한다. 패킷들은 데이터 통신 네트워크(108)로 보내지고, 이 데이터 통신 네트워크는 이 패킷들을 다른 패킷 전화 종단 장치로 라우팅하며, 이 다른 패킷 전화 종단 장치는 패킷들로부터 정보 비트들을 추출하고, 그 정보 비트들을 압축 해제하고, 상기 비트들을 아날로그 신호로 변환하며, 그런 다음 이 아날로그 신호들은 전화기 (예를 들어, 100, 116) 또는 다른 통신 장치들로 보내진다. 따라서, 도 1에 도시된 바와 같은 2 사람의 패킷 전화 호에 있어서는, 호의 각 끝에서 패킷 전화 네트워크 종단 장치(104, 112)가 음성 신호들 및 패킷 전화 시스템으로 전송된 다른 형태의 통신 신호들을 동시에 압축, 패킷화, 압축 해제 및 패킷 해제한다. 패킷 전화 호는 패킷 전화 시스템의 적어도 두 사용자들 사이의 전화 호로서 규정되고, 이에 의해 호는 패킷 전화 시스템에 수행되는 프로토콜들에 따라 이루어지며, 패킷 전화 호는 음성 호, 팩시밀리 통신, 음성 우편 및 다른 서비스들을 포함한다.
통신 네트워크들에서 패킷 교환을 사용하기 이전에는, 많은 통신 네트워크들이 회로 교환(circuit switching)으로서 공지된 다른 방식을 사용하였다. 패킷 교환과 비교해 보면, 회로 교환은 네트워크 내의 두 점들 사이에서 통신 신호들이 전송되는 특정한 통신 경로 또는 채널을 규정하기 위해 네트워크 자원들을 할당한다. 회로 교환은 공지된 POTS(Plain Old Telephone Service) 네트워크나 또는 서로 통신하기를 바라는 특정 사용자들을 위해 특정 통신 경로, 또는 채널이나 회로가 특별히 할당되는 PSTN과 같은 전화 시스템들의 설계에 폭넓게 적용된다. 회로 교환 네트워크들은 자원들을 할당하는 방식이기 때문에, PSTN과 같은 회로 교환 네트워크들은, 특히, 산발적인 통신이나 집중적인 통신(sporadic or bursty communications)을 위한 패킷 교환 네트워크에 비해 일반적으로 비효율적으로 보인다.
회로 교환 네트워크들과는 달리, 패킷 교환 방식을 사용하는 데이터 통신 네트워크들은 통상적으로 각 실제 사용자를 위해 자원들을 예약해 두지 않으며, 이것은 집중적인 트래픽을 갖는 데이터 통신 네트워크 인프라스트럭처의 이용 효율성을 증가시키기는 하지만, 종단간 성능(end-to-end performance)이 데이터 통신 네트워크의 모든 사용자들의 (일반적으로 제어 불가능한) 트래픽 패턴들에 크게 의존하게된다.
(패킷 전화 시스템의 사용자들이나 오퍼레이터들이 인지하는 바와 같이) 패킷 전화 시스템이 제공하는 서비스 품질은 패킷 전화 호의 품질에 영향을 미치는 패킷 손실, 비트 에러, 지연, 지연 변동(종종 지터라고 함)과 같은 기반 데이터 통신 네트워크의 몇몇 공지된 네트워크 파라미터들의 값들에 의존한다. 이와 같이, 많은 데이터 통신 네트워크들은 서비스 품질의 레벨들을 변화시킬 수 있다. 패킷 전화 호들이 데이터 트래픽이 변하면서 데이터 통신 네트워크들을 통해 전송될 때, 파라미터 값들이 수용 가능한 범위를 벗어날 정도로 변하게 되면, 호들의 품질은 대화에 있어서 붕괴(breakups), 탈락(dropouts) 또는 다른 수용할 수 없는 중단(interruptions)을 겪게된다. 데이터 통신 네트워크들은 최악의 부하 상황하에서 (사용자들 및/또는 네트워크 오퍼레이터들에 의해 규정된) 패킷 전화 호들에 대한 수용 가능한 서비스 품질을 제공하도록 설계될 수 있다. 이러한 설계 접근은, 예를 들어, PSTN의 서비스 품질에 근접하도록 의도된 패킷 전화 시스템에 사용될 수도 있다.
패킷 전화 시스템을 포함하는 통신 시스템의 서비스 품질은 하나 이상의 네트워크 파라미터들에 대한 값들의 세트에 의해 규정된다. 네트워크 오퍼레이터는, 예를 들어, 어떠한 1초 간격에 대해 평균적으로 10%의 비트 에러 레이트를 갖는 것과 같이, 즉, 전송된 매 10,000 패킷들마다 1 패킷의 패킷 손실 레이트 및 임의의 패킷에 대한 25msec의 전파 지연을 갖는 것과 같이, 특정 패킷 전화 시스템에 대한 수용 가능한 서비스 품질을 규정할 수 있다. 각 파라미터는 또한 값들의 범위에 의해 특징지어질 수 있다. 예를 들어, 수용 가능한 패킷 손실 레이트는 전송된 매10,000 패킷들마다 1 내지 5 패킷들이 손실될 수 있으며, 수용 가능한 패킷 전파 지연은 25 내지 30msec일 수 있다. 따라서, 마지막 예에 있어서, 1 또는 2 또는 3 또는 4 패킷들의 패킷 손실 레이트를 수용할 수 있다. 다른 네트워크에 대한 수용 가능한 서비스 품질은 몇 개의 네트워크 파라미터들이나 단지 하나의 네트워크 파라미터에 의해서 규정될 수도 있다. (패킷 전화 시스템을 포함해서) 임의의 특정 통신 시스템에 대한 수용 가능한 서비스 품질을 규정하기 위해 사용되는 네트워크 파라미터들의 세트와 그 값들(또는 값들의 범위)은 네트워크 오퍼레이터나 시스템의 사용자들 또는 양자 모두에 의해 고안될 수 있다.
많은 네트워크 오퍼레이터들은 서비스 품질 및 가격이 PSTN 보다 낮게 규정된 '오프-브랜드(off-brand)' 및 '세컨드 티어(second tier)' 서비스들을 제공하기위해 패킷 전화 시스템들을 사용하는 것이 유용하며, 이 오퍼레이터들은 서비스 품질이 유사한 새로운 서비스를 제공받음으로써 자신들이 사용하던 기존의 이익이 될만한 PSTN 서비스들을 사용하지 않기를 바라는 것이 아니라 낮은 가격을 원할 수도있다. 세컨드 티어 또는 오프-브랜드 서비스들은 물론 수용 가능한 레벨들에서 수행할 수 있어야 한다. 즉, 네트워크 오퍼레이터들 및/또는 사용자들에 의해 규정된 수용 가능한 서비스 품질을 제공해야 한다. 그러나, 기반 데이터 통신 네트워크 내의 예측할 수 없는 트래픽 부하(즉, 네트워크 부하)의 영향으로 인해 패킷 전화 호들의 종단간 품질(end-to-end quality)을 제어하는 것이 어려우면, 오퍼레이터들은 이 세컨드 티어가 제공하는 서비스 품질을 네트워크 부하가 낮은 기간 동안(사용자들 및/또는 네트워크 오퍼레이터들이) 허용할 수 있는지와 부하가 증가함에 따라 예상되는 낮은 품질 레벨들로 저하하는 것을 염려하게 된다. 대안적으로, 패킷 전화 시스템이 트래픽이 별로 없는 기간 동안 PSTN 서비스 품질보다 낮은 서비스 품질을 제공하도록 설계되었다면, 큰 부하는 서비스를 전체적으로 쓸모 없게 만들어 버리게 된다. 네트워크 부하는 패킷 전화 시스템을 통해 한 번에 전송되는 사용자의 트래픽의 양에 따라 규정될 수 있다. 네트워크 부하는 또한 한 번에 사용되는 패킷 전화 시스템 내에 포함된 자원들의 백분율에 따라 규정될 수 있다. 따라서, 네트워크 부하는 잠재적인 접속된 사용자들이 이용할 수 있는 패킷 전화 시스템의 용량을 반영해야 한다. 네트워크 부하를 갖는 패킷 전화 호들의 품질에서의 변동은 가입자들이 인지하는 바와 같이 패킷 전화 시스템의 성능에 있어서 임의의 변화를 발생시킴으로써, 소비자는 불만을 갖게 되고 사용자와 오퍼레이터의 기대는 무너지게 된다.
따라서, 네트워크 오퍼레이터들은, 수용 가능한 서비스 품질을 가지며 네트워크 부하에 관계없는 패킷 전화 시스템을 제공할 필요가 있다. 또한, 네트워크 오퍼레이터들은 네트워크 부하에 관계없이 기존의 전화 시스템(예를 들어, PSTN)의 서비스 품질 이하의 레벨로 패킷 전화 시스템의 서비스 품질을 유지할 필요가 있다. 또한, 네트워크 오퍼레이터들은, 기반 데이터 네트워크들의 파라미터들을 네트워크 부하에 관계없이 어떤 값들로 또는 값들의 범위로 유지할 수 있는 패킷 전화 시스템을 제공할 필요가 있다.
본 발명은 서비스 품질의 레벨들을 변화시킬 수 있는 데이터 통신 네트워크와 관련된 통신 신호들을 수신하도록 구성된 네트워크 종단 유닛을 제공한다. 네트워크 종단 유닛은 네트워크 부하에 관계없이 임계 레벨 이하로 데이터 통신 네트워크의 서비스 품질을 유지하기 위해, 수신된 통신 신호들을 수정할 수 있는 적어도 하나의 모듈을 포함한다.
이러한 및 다른 특징들은 이하 상세한 설명에 기술된다.
도면들에서 유사한 참조 부호들은 유사한 또는 동일한 소자들을 나타내며, 도 2는 통신 링크(106)를 통해 기반 데이터 통신 네트워크(underlying data communication network)(108) 및 패킷 전화 네트워크 종단 장치(Packet Telephony Network terminating equipment)(104)에 접속되어 패킷 전화 시스템의 일단의 일부를 형성하는 본 발명의 실시예(네트워크 종단 유닛(Network Terminating Unit)(200))를 도시한다.
네트워크 종단 모듈(200)은, 데이터 통신 네트워크(108)의 서비스 품질이 네트워크 부하에 관계없이 임계 레벨 이하로 유지되도록, 서비스 품질의 레벨들을 변화시킬 수 있는 데이터 통신 네트워크(108)와 관련된 통신 신호들을 수정하도록 구성된다. 데이터 통신 네트워크(108)의 서비스 품질의 레벨은, 적어도 하나의 측정된 네트워크 파라미터 값이나 네트워크 오퍼레이터나 사용자들 또는 양자 모두에 의해 식별된 다양한 네트워크 파라미터들의 값들의 세트에 의해 규정되며, 따라서 이들의 함수가 된다. 서비스 품질의 레벨은 적어도 하나의 수 또는 수들의 범위로 표현되도록 네트워크 오퍼레이터나 사용자들 또는 양자 모두에 의해 고안된 임의의 방식으로 정량적으로 규정될 수 있다. 네트워크 오퍼레이터나 사용자들 또는 양자 모두는 패킷 전화 시스템에 대한 서비스 품질의 임계 레벨을 임의로 또는 의도적으로 설정할 수 있다. (측정된 파라미터 값들로부터 유도된) 서비스 품질의 레벨이 네트워크 오퍼레이터나 사용자들 또는 양자 모두에 의해 설정된 임계 레벨보다 높을 때마다, 본 발명, 즉, 네트워크 종단 유닛(200)은 서비스 품질의 측정된 레벨이 임계 레벨 이하로 유지되도록, 수신된 통신 신호들을 수정하며, 이것은 네트워크 부하와는 관계없이 행해진다. 따라서, 예를 들면, 네트워크 부하가 적을 때 어떤 네트워크 파라미터들은 수용 가능한 값들의 범위를 벗어날 수도 있게 되어, 서비스 품질의 측정된 레벨이 임계 레벨보다 높아지게 된다. 그러한 경우에, 네트워크 종단 유닛(200)은 측정된 레벨이 임계 레벨 이하가 되도록, 수신된 통신 신호들을 수정한다. 네트워크 제공자 및/또는 사용자들이 설정한 임계 레벨이 기존의 전화 시스템들(예를 들어, PSTN)보다 낮은 서비스 품질에 대응할 때, 그에 따라 데이터 통신 네트워크(108)와 관련된 패킷 전화 시스템은 세컨드 티어 또는 오프-브랜드 전화 시스템으로서 특징지어질 수 있다.
통신 신호들(예를 들어, 패킷들)은 통신 링크(110)를 통해 다른 패킷 전화 장치(도시되지 않음)로부터 데이터 통신 네트워크(108)로 인입된다. 수신된 통신 신호들은 특정 패킷 교환 방식에 따라 데이터 네트워크(108)를 통해 라우팅되어, 통신 링크(106)를 통해 네트워크 종단 유닛(200)에 의해 수신된다. 패킷들은 특정한 파라미터들이 측정되는 방식에 따라 특정 필드들이나 헤더 및/또는 트레일러 부분들을 추출하는 패킷 수신기 모듈(202)에 의해 먼저 수신된다. 패킷 수신기(202)는 경로들(214, 216)을 통해 패킷 페이로드들(packet payloads)을 합성 에러 주입 기 모듈(synthetic error injector module)(204) 및 파라미터 측정 모듈(206)로 각각 전송한다. 많은 데이터 통신 네트워크들에서, 다양한 네트워크 파라미터들의 측정 데이터에 필요한 데이터가 패킷들의 헤더 및/또는 트레일러 부분에 위치될 수도 있다. 그러한 경우에, 패킷 수신기 모듈(202)은 인입 측정 데이터를 파라미터 측정 모듈(206)에 전송하도록 구성될 수 있다.
파라미터 측정 모듈(206)은 패킷 페이로드들을 검사하고, 각 패킷 페이로드와 관련된 다양한 파라미터들(예를 들어, 패킷 손실 레이트, 패킷 지연, 지터)의 순간 값들(instantaneous values)을 결정한다. 파라미터 측정 모듈(206)은 또한 오랜 기간 동안의 특정 파라미터들의 측정치들을 유지할 수도 있어, 예를 들어, 일부 시간 기간 동안의 패킷 손실 레이트의 평균을 구할 수 있다. 파라미터 측정 모듈(206)은 또한 목표 파라미터 값 모듈(208)에 저장된 원하는 값들과 측정된 파라미터 값들을 비교하도록 구성된다. 파라미터 측정 모듈(206)은 경로(210)를 통해 목표 파라미터 값 모듈(208)로부터 원하는 값들을 검색함으로써 원하는 값들과 측정된 파라미터 값들을 비교할 수 있다. 목표 파라미터 값 모듈(208)에 저장되어 있는 원하는 파라미터 값들은 통상적으로 네트워크 오퍼레이터(또는 사용자들)에 의해 설정되어, 패킷 전화 시스템에 대한 임계 레벨을 유도하기 위해 사용될 수 있다. 파라미터 측정 모듈(206)은 측정된 파라미터 값들과 원하는 파라미터 값들의 비교 결과에 기초하여 제어 신호들을 발생한다. 제어 신호들은 경로(212)를 통해 합성 에러 주입기 모듈(204)에 전송되고 수신된 패킷들을 어떻게 수정해야 하는지를 합성 에러 주입기 모듈(204)에 명령하여, 데이터 통신 네트워크(108)의 서비스 품질의 레벨이 네트워크 부하(즉, 데이터 통신 네트워크(108)의 트래픽 부하)에 관계없이 임계 레벨 이하로 유지되도록 한다.
합성 에러 주입기 모듈(204)은 파라미터 측정 모듈(206)로부터의 제어 신호들에 따라 패킷 페이로드들의 스트림에 적절한 에러들을 부가함으로써, 수신된 패킷 페이로드들을 수정한다. 에러들은 데이터 통신 네트워크(108) 상의 파라미터들의 영향을 시뮬레이트하고, 공지된 다양한 기술들에 의해 구현될 수 있다. 예를 들어, 패킷 손실 레이트는 지정된 레이트로 패킷들을 랜덤하게 버림으로써 상승될 수 있다. 네트워크 지연 및 지터는 수신된 패킷들을 패킷 전화 네트워크 종단 장치(104)에 전송하기 전에 이 수신된 패킷들을 랜덤하게 지연시킴으로써 실현될 수 있다. 수용 가능한 값들에 또는 값들 내에 이미 존재하는 파라미터들을 어떤 수신된 패킷들이 구비하는 경우들이 있을 수 있다. 따라서 이러한 경우에 있어서는, 파라미터 측정 모듈(206)에 의해 발생된 제어 신호들이 합성 에러 주입기 모듈(204)에 명령하여 패킷 스트림을 수정하지 않도록 한다.
도 2를 참조하면, 네트워크 종단 모듈(200)은, 패킷 수신기 유닛(202)에 의해 수신된 각 패킷을 비교하고, 필요하다면 에러 주입기 모듈(204)로 하여금 파라미터 측정 모듈(206)에 의해 발생된 제어 신호들에 따라 상기 수신된 패킷들을 수정함으로써 측정된 네트워크 파라미터를 모니터하도록 한다. 측정된 네트워크 파라미터들의 모니터링은 연속적으로, 주기적으로, 또는 불규칙적으로 행해질 수 있다. 네트워크 파라미터들은 공지된 패킷 에러 측정 기술들을 사용하여 파라미터 측정 모듈(206)에 의해 측정될 수 있다. 예를 들어, 패킷 손실, 패킷 지연 및 패킷 지연 변동(지터)과 같은 파라미터들은 패킷 시퀀스 넘버링(packet sequence numbering) 및 시간 스탬핑(time stamping)을 사용해서 측정될 수 있다. 패킷 시 퀀스 넘버링 및 시간 스탬핑은 공지된 기술들이며, 이에 의해 각 패킷은 데이터 통신 네트워크(108)를 통해 라우팅되기 전에 시간 값(예를 들어, 실제 시각) 및 시퀀스 번호에 의해 라벨(label)이 붙여지며, 라벨이 붙은 패킷이 그 목적지까지 도착하는데 걸리는 시간 기간이 측정된다. 라벨은 패킷의 헤더 또는 트레일러 부분에 저장된 비트들의 그룹으로 표현될 수 있다. 또한, 통상적으로 데이터 통신 네트워크들(및 다른 통신 네트워크들)은, 네트워크 파라미터들을 측정하는 네트워크 도처에 위치하며, 이러한 데이터를 네트워크의 다른 장치에서 이용 가능하게 하는 다양한 모니터링 장치(도시되지 않음)를 포함한다. 따라서, 파라미터 측정 모듈(206)은 (패킷들의 헤더 또는 트레일러 부분들 내에 저장될 수 있는) 이러한 데이터를 사용하여 적절한 제어 신호들을 합성 에러 주입기 모듈(204)에 발생할 수 있다.
패킷 페이로드들은 합성 에러 주입기 모듈(204)에 의해 수정된 후, 프로토콜 처리(모듈(118)) 및 패킷 전화 처리(예를 들어, 모듈(120)에 의해 수행되는 압축 해제 및 D/A 변환)를 위해 통신 링크(106)를 통해 패킷 전화 종단 장치(104)에 전송된다. 모듈(104)의 출력은 통신 링크(102)를 통해 사용자(100)에게 전송된다.
이와 같이, 본 발명은 PSTN과 같은 기존의 전화 시스템들의 서비스 품질 레벨보다 낮은, 네트워크 오퍼레이터나 사용자가 규정한 서비스 품질의 임계 레벨 이하로 패킷 전화 호들의 품질을 유지하기 위해 사용될 수 있다. 패킷 전화 호들은 하나 또는 몇 개의 네트워크 파라미터들에 의존하며, 따라서 다양한 서비스 품질의 레벨들을 갖는다.
예를 들어, 서비스 품질이 목표 파라미터 값 모듈(208)에 저장되어 있는 다음과 같은 네트워크 파라미터 값의 범위의 함수인 패킷 전화 시스템에서,
(a) 패킷 손실 레이트 = 매 10,000 패킷들마다 25 내지 100 패킷 손실;
(b) 패킷 전파 지연 = 100 내지 200msec;
(c) 비트 에러 = 1초 간격에 대해 평균 15 내지 17 %;
(d) 패킷 지연 변동(지터) = 50 내지 100msec.
서비스 품질 레벨이 이 값들에 의해 규정된 임계 레벨보다 상승할 수 있다면, 측정된 패킷 손실 레이트는 전송된 매 10,000 패킷들마다 1 패킷 손실이고, 측정된 패킷 전파 지연은 25msec이고, 비트 에러 레이트는 임의의 1초 간격에 대해 12%이며,지터는 2msec라고 할 수 있다. 임계 레벨은 PSTN의 서비스 품질 또는 몇몇 다른 기존의 전화 시스템의 서비스 품질 보다 낮은 서비스 품질을 나타내도록 선택된다.
데이터 네트워크(108)의 트래픽 부하(네트워크 부하)에 관계없이, 합성 에러 주입기 모듈(204)은, 수신된 매 10,000 패킷들마다 적어도 2 패킷들을 버리고, 측정된 전파 지연에 적어도 10msec를 가산하고, 인입 페이로드들을 오염시켜 비트 에러를 임의의 1초 간격에 대해 적어도 15%까지 증가시키고, 수신된 페이로드들에 적어도 2msec의 지터를 가산하도록 합성 주입기 모듈(204)에 명령하는 제어 신호들을 파라미터 측정 모듈(206)로부터 수신할 수도 있다. 주입된 합성 에러들의 중대도(severity)는 네트워크 파라미터들의 측정치들에 응답하여, 저장된 목표 값들과 비교되어 계속해서 변화된다.
패킷 전화 호의 서비스 품질 레벨이 규정된 임계 레벨보다 높아지는 때를 결정하기 위해 다양한 방법론들이 생성될 수 있다. (네트워크 오퍼레이터 및/또는 사용자들에 의해) 고안될 수 있는 한가지 방법론으로는, 예를 들어, 측정된 네트워크 파라미터 값들의 네 가지 모두가 저장된 목표 값들 내에 있을 때, 그에 따라서 파라미터 측정 모듈(206)이 합성 에러 주입기 모듈(204)로 하여금 에러들을 부가하는 것을 중단하라고 명령하도록 하는 제어 신호들을 발생하는 것이 있다. 다른 방법론은, 목표 값들의 현저한 백분율(예를 들어, 4개 중에서 3개)이 달성되었을 때 파라미터 측정 모듈(206)이 합성 에러 주입기 모듈(204)로 하여금 에러들을 부가하는 것을 중단하라고 명령하도록 설계될 수 있다. 다른 적절한 방법론들이 고안되어 구현될 수 있다는 것은 본 발명이 속하는 기술분야에 숙련된 사람들에게는 명백하다. 사용된 특정 방법론은 특정 네트워크 오퍼레이터 및/또는 사용자들에게 의존한다.
본 발명의 모듈들(202, 204, 206, 208)은 소프트웨어, 펌웨어, 하드웨어 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있다는 것을 유념해야 한다. 본 발명의 모듈들은 함께 위치될 필요가 없으며, 이 모들들은 데이터 통신 네트워크 및 전화 시스템 도처의 다양한 장치 내에 위치될 수 있다. 경로들(210, 212, 214, 216)은 유선, 통신 링크, 또는 전자 회로나 전기 회로에서 사용되는 공지된 접속 경로들일 수 있다. 모듈들의 특정 구현들에 따라, 모듈들간에 전송되는 데이터, 정보 및 제어 신호들은 디지털 신호들, 아날로그 신호들, 광학 신호들, 메모리 회로들 내의 내용 또는 메모리 위치들, 펌웨어 또는 소프트웨어 프로그램들의 일부인 레지스터들의 내용으로서 표현될 수 있다.
또한, 이 기술분야에 숙련된 사람들은 본 발명(즉, 네트워크 종단 유닛(200))이 데이터 통신 네트워크(108)의 어느 곳에나 위치될 수 있거나, 패킷 전화네트워크 종단 장치(104) 또는 사용자 장치(100)에도 통합될 수 있음을 쉽게 이해할 수 있다.
본 발명은 패킷 전화 시스템과 관련된 통신 신호들을 수신하고, 수신된 신호들을 수정하도록 구성된 네트워크 종단 유닛을 통해, 패킷 전화 시스템과 관련된 데이터 네트워크의 서비스 품질을 데이터 네트워크의 트래픽 부하에 관계없이 서비스 품질을 일정한 레벨 이하로 레벨로 유지할 수 있다.
도 1은 패킷 전화 시스템의 예시적인 구성을 도시하는 도면.
도 2는 도 1에 도시된 것과 같은 패킷 전화 시스템의 일단에 있는 본 발명의 네트워크 종단 유닛을 도시하는 도면.
* 도면의 주요 부호에 대한 간단한 설명 *
100, 116 : 전화기 102, 106, 114, 110 : 통신 링크
108 : 데이터 통신 네트워크
104, 112 : 패킷 전화 네트워크 종단 장치

Claims (21)

  1. 네트워크 종단 유닛에 있어서:
    서비스 품질의 레벨들을 변화시킬 수 있는 데이터 통신 네트워크와 관련된 통신 신호들을 수신하도록 구성되는 적어도 하나의 모듈로서, 상기 수신된 통신 신호들로부터 추출된 정보로부터 결정된 네트워크 파라미터 값들에 기초하여 상기 통신 신호들을 오염시킴으로써, 네트워크 부하에 관계없이 상기 데이터 통신 네트워크의 서비스 품질을 규정된 임계 레벨 이하로 유지하도록 구성되는, 상기 적어도 하나의 모듈을 포함하고,
    상기 통신 신호들은 헤더 및 페이로드 부분들을 갖는 패킷들을 포함하고,
    상기 네트워크 파라미터 값들은 비트 에러 레이트를 포함하고,
    상기 오염은 적어도 하나의 패킷의 페이로드 부분을 오염시키는 것을 포함하는, 네트워크 종단 유닛.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 모듈은 상기 패킷 페이로드들을 수신하고 상기 페이로드들을 오염시키도록 구성되는 합성 에러 주입기 모듈(synthetic error injector module)인, 네트워크 종단 유닛.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 합성 에러 주입기 모듈 및 파라미터 측정 모듈에 연결된 패킷 수신기 모듈을 더 포함하고,
    상기 패킷 수신기 모듈은, 상기 패킷들을 수신하고 상기 패킷 페이로드들을 추출하고 상기 페이로드들을 상기 파라미터 측정 모듈 및 상기 합성 에러 주입기 모듈에 전송하도록 구성되어, 상기 파라미터 측정 모듈로 하여금 측정된 네트워크 파라미터 값들을 결정하고, 상기 수신된 패킷 페이로드들을 어떻게 오염시킬지에 대해 상기 합성 에러 주입기 모듈에 명령하도록 상기 합성 에러 주입기 모듈에 전송되는 제어 신호들을 발생할 수 있도록 하는, 네트워크 종단 유닛.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 파라미터 측정 모듈에 연결된 목표 파라미터 모듈을 더 포함하고,
    상기 목표 파라미터 모듈은, 상기 파라미터 측정 모듈이 액세스하여 상기 수신된 측정된 네트워크 파라미터 값들과 비교하는 네트워크 파라미터 값들을 포함하고, 상기 비교에 기초하여 상기 제어 신호들을 발생하는, 네트워크 종단 유닛.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 합성 에러 주입기 모듈은 상기 파라미터 측정 모듈에 의해 발생된 상기제어 신호들에 따라 상기 패킷 페이로드들에 적절한 에러들을 부가함으로써 상기 수신된 패킷 페이로드들을 오염시키는, 네트워크 종단 유닛.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 목표 파라미터 모듈은 상기 임계 레벨을 도출하기 위해 사용되는 소망의 네트워크 파라미터 값들을 포함하는, 네트워크 종단 유닛.
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 합성 에러 주입기 모듈은 수신된 패킷들의 페이로드들을 오염시켜, 비트 에러 레이트, 패킷 손실 레이트, 패킷 전파 지연 및 패킷 지터 중 2개 이상을 포함하는 상기 네트워크 파라미터들이 수정되도록 하는, 네트워크 종단 유닛.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 모듈은 상기 통신 신호들을 오염시키도록 구성되어 상기 패킷 손실 레이트가 수정되도록 하는, 네트워크 종단 유닛.
  9. 네트워크 부하에 관계없이 데이터 통신 네트워크를 서비스 품질의 규정된 임 계 레벨 이하로 유지하는 방법에 있어서:
    상기 데이터 통신 네트워크로부터 서비스의 레벨들을 변화시킬 수 있는 통신 신호들을 수신하는 단계;
    상기 수신된 통신 신호들로부터 추출된 정보에 기초하여 네트워크 파라미터 값들을 결정하는 단계; 및
    상기 데이터 통신 네트워크의 서비스 품질을 네트워크 부하에 관계없이 상기 규정된 임계 레벨 이하로 유지하기 위해, 상기 네트워크 파라미터 값들에 기초하여 상기 통신 신호들을 오염시키는 단계를 포함하고,
    상기 통신 신호들은 헤더 및 페이로드 부분들을 갖는 패킷들을 포함하고,
    상기 네트워크 파라미터 값들은 비트 에러 레이트를 포함하고,
    상기 오염시키는 단계는 적어도 하나의 패킷의 페이로드 부분을 오염시키는 단계를 포함하는, 데이터 통신 네트워크 유지 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 통신 신호들을 수신하는 단계는 상기 수신된 통신 신호들로부터 네트워크 파라미터 값들을 추출하는 단계를 포함하는, 데이터 통신 네트워크 유지 방법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 네트워크 파라미터 값들을 결정하는 단계는,
    저장되어 있는 네트워크 파라미터 값들을 검색하는 단계;
    상기 검색된 네트워크 파라미터 값들과 상기 결정된 값들을 비교하는 단계;및
    상기 비교에 기초하여 제어 신호들을 발생하는 단계로서, 상기 제어 신호들은 상기 수신된 통신 신호들이 어떻게 오염되는지를 규정하는, 상기 제어 신호들을 발생하는 단계를 더 포함하는, 데이터 통신 네트워크 유지 방법.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 수신된 패킷들의 페이로드 부분들은 상기 패킷 페이로드들에 다양한 정도의 에러들을 부가함으로써 오염되는, 데이터 통신 네트워크 유지 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    부가된 에러들의 상기 정도는 네트워크 파라미터 값들의 측정치와 저장되어있는 목표 값들의 비교에 따라 연속적으로 변화하는, 데이터 통신 네트워크 유지방법.
  14. 제 9 항에 있어서,
    상기 오염시키는 단계는 하나 이상의 패킷들을 버리는 단계를 더 포함하는,데이터 통신 네트워크 유지 방법.
  15. 제 9 항에 있어서,
    상기 오염시키는 단계는 상기 수신된 패킷들을 종단 장치에 전송하기 전에 상기 수신된 패킷들을 지연시키는 단계를 더 포함하는, 데이터 통신 네트워크 유지방법.
  16. 제 9 항에 있어서,
    상기 통신 신호들은 패킷 손실 레이트가 수정되도록 오염되는, 데이터 통신 네트워크 유지 방법.
  17. 네트워크 종단 유닛에 있어서:
    합성 에러 주입기 모듈로서,
    서비스 품질의 레벨들을 변화시킬 수 있는 데이터 통신 네트워크와 관련된 통신 신호들을 수신하고,
    상기 수신된 통신 신호들로부터 결정된 네트워크 파라미터 값들에 기초하여 상기 통신 신호들을 오염시킴으로써, 상기 데이터 통신 네트워크의 서비스 품질을 네트워크 부하에 관계없이 규정된 임계 레벨 이하로 유지하도록 구성되고,
    상기 통신 신호들은 헤더 및 페이로드 부분들을 포함하는 패킷들이고,
    상기 합성 에러 주입기 모듈은 상기 패킷 페이로드들을 수신하고 상기 페이로드들을 오염시키도록 구성되는, 상기 합성 에러 주입기 모듈; 및
    상기 합성 에러 주입기 모듈 및 파라미터 측정 모듈에 연결된 패킷 수신기 모듈로서, 상기 패킷들을 수신하고 상기 패킷 페이로드들을 추출하고 상기 페이로드들을 상기 파라미터 측정 모듈 및 상기 합성 에러 주입기 모듈에 전송하도록 구성되어, 상기 파라미터 측정 모듈로 하여금 측정된 네트워크 파라미터 값들을 결정하고, 상기 수신된 패킷 페이로드들을 어떻게 오염시킬지에 대해 상기 합성 에러 주입기 모듈에 명령하도록 상기 합성 에러 주입기 모듈에 전송되는 제어 신호들을 발생할 수 있도록 하는, 상기 패킷 수신기 모듈을 포함하는, 네트워크 종단 유닛.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 파라미터 측정 모듈에 연결된 목표 파라미터 모듈을 더 포함하고,
    상기 목표 파라미터 모듈은, 상기 파라미터 측정 모듈이 액세스하여 상기 수신된 측정된 네트워크 파라미터 값들과 비교하는 네트워크 파라미터 값들을 포함하고 상기 비교에 기초하여 상기 제어 신호들을 발생하는, 네트워크 종단 유닛.
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 합성 에러 주입기 모듈은 상기 파라미터 측정 모듈에 의해 발생된 상기제어 신호들에 따라 상기 패킷 페이로드들에 적절한 에러들을 부가함으로써 상기 수신된 패킷 페이로드들을 오염시키는, 네트워크 종단 유닛.
  20. 제 17 항에 있어서,
    상기 목표 파라미터 모듈은 상기 임계 레벨을 도출하기 위해 사용되는 소망의 네트워크 파라미터 값들을 포함하는, 네트워크 종단 유닛.
  21. 제 17 항에 있어서,
    상기 합성 에러 주입기 모듈은 수신된 패킷들의 페이로드들을 오염시켜, 비트 에러 레이트, 패킷 손실 레이트, 패킷 전파 지연 및 패킷 지터 중 하나 이상을 포함하는 네트워크 파라미터들이 수정되도록 하는, 네트워크 종단 유닛.
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