KR100875037B1 - Ｉｐ망의 대역폭 산출 시스템 및 방법 - Google Patents

Ｉｐ망의 대역폭 산출 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 IP망의 대역폭 산출 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 단위 시간당 호수, 통화시간 및 프로토콜 스펙 등과 같은 수요 자료를 입력자료로 하고 인터넷폰에 사용하는 기술 및 프로토콜의 특성을 반영하여 인터넷폰 서비스를 IP망에서 제공하기 위해 필요한 대역폭을 산출하도록 한다. 이를 위해 본 발명은 헤더크기 및 음성 페이로드 크기에 따라 VoIP호의 음성 정보 대역폭을 산출함으로써 VoIP의 호당 점유 대역폭을 산출하고, 산출된 제어정보 및 음성정보를 고려하여 인터넷폰 서비스의 전체 대역폭을 계산하도록 한다. 따라서, 본 발명은 VoIP사업자가 가입자 및 수요 정보를 바탕으로 고유의 VoIP 기술 및 프로토콜에 대응하여 망의 용량을 결정할 때 활용할 수 있도록 하는 효과를 제공한다.

Description

ＩＰ망의 대역폭 산출 시스템 및 방법{Bandwidth calculating system of internet protocol network and method therefor}
도 1은 VoIP 패킷의 구성 및 크기를 나타내는 도면.
도 2는 본 발명에 따른 IP망의 대역폭 산출 시스템의 구성도.
도 3은 본 발명에 따른 IP망의 대역폭 산출 방법의 플로우 챠트.
도 4는 본 발명의 VoIP호당 대역폭 산출 과정을 나타내는 플로우 챠트.
도 5는 본 발명의 IP망 대역폭 산출 과정을 나타내는 플로우 챠트.
본 발명은 IP 망의 대역폭 산출 시스템 및 방법에 관한 것으로, 특히 단위 시간당 호수, 통화시간 및 프로토콜 스펙 등과 같은 자료를 입력자료로 하고 인터넷폰에 사용하는 기술 및 프로토콜의 특성을 반영하여 인터넷폰 서비스를 IP망에서 제공하기 위해 필요한 대역폭을 산출하도록 하는 IP망의 대역폭 산출 시스템 및 방법에 관한 것이다.
일반적인 통신 분야에서 "Erlang"은 특정 기간 중 전화설비가 얼마나 폭주하는지를 나타내는 숫자로서 0과 1 사이의 값을 갖는다. 즉, "Erlang"의 값이 1이라 는 것은 특정 전화회선이 그 시간에 100% 폭주하고 있다는 것을 의미한다. "Erlang"은 하나의 트렁크 전화회선 내에 있는 회선 그룹이나 콜센터 내의 트래픽에도 적용될 수 있다.
그 중에서 "Erlang B"는 다음과 같은 세가지 요소들 중 어느 하나를 알고 있을 때 다른 두가지 요소를 예측하기 위한 계산식이다. 첫째, "BHT"(Busy Hour Traffic)으로 가장 바쁜 운영 시간대에 이루어진 통화 트래픽 시간 수이다. 둘째, "블록킹"으로 이용 가능한 회선수가 충분치 않아 차단된 통화 비율이다. 셋째, 트렁크 그룹 내의 회선수이다. 또한, "Erlang B"는 통화가 차단되었을 때 즉시 재시도하는 사람들의 수에 대한 요소를 추가할 수 있다. 특히, 유선전화의 경우에는 "Erlang" 식을 이용하여 통화 트래픽을 소요 회선수로 산출하는 방법이 일반적으로 쓰이고 있다. 그런데, 이러한 방법은 IP 망 기반의 인터넷폰 서비스에는 적용할 수가 없는 문제점이 있다.
따라서, 인터넷폰 서비스에 VoIP 정보를 전달하기 위한 VoIP 패킷의 구조는 도 1에 도시한 바와 같다.
인터넷폰에서 음성정보는 VoIP패킷 형태로 인터넷을 통해 전달되는데, VoIP패킷은 도 1에서와 같이 헤더(Header)부와 페이로드(Payload)부로 나누어진다. 여기서, 헤더부는 데이타 링크(Data link)와, IP(Internet Protocol)와, UDP(User Datagram Protocol)와, RTP(Real-time Transfer Protocol)로 구분된다. 그리고, 페이로드(Payload)부는 음성정보를 포함하고 있다.
그런데, 이러한 음성 정보를 전달하기 위한 VoIP(Voice over Internet Protocol) 패킷의 크기는 인터넷폰에 사용하는 기술 및 프로토콜에 따라 가변적이다. 따라서, VoIP 서비스를 IP망에 제공하기 위한 IP 망의 소요 대역폭을 정확하게 계산하는 것이 어려운 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 단위시간당 호수, 통화시간 등의 수요자료를 입력자료로 하고 인터넷폰에 사용하는 기술 및 프로토콜의 특성을 반영하여 인터넷 폰 서비스를 IP망에 제공하기 위해 필요한 대역폭을 정확히 산출할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 IP 망의 대역폭 산출 시스템은, VoIP 패킷의 크기에 따라 VoIP호당 점유 대역폭을 산출하는 VoIP호당 대역폭 산출부 및 VoIP호당 대역폭 산출부에서 산출된 VoIP호당 점유 대역폭과 단위시간당 호수, 평균 통화시간 및 프로토콜 스펙을 고려하여 IP망의 전체 대역폭을 산출하는 IP망 대역폭 산출부를 구비함을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 IP 망의 대역폭 산출 방법은, VoIP 패킷의 크기에 따라 VoIP호당 점유 대역폭을 산출하는 제 1단계 및 VoIP호당 점유 대역폭과 단위시간당 호수, 평균 통화시간 및 프로토콜 스펙을 고려하여 IP망의 전체 대역폭을 산출하는 제 2단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 IP망의 대역폭 산출 시스템의 구성도이다.
도 2를 보면, 본 발명은 VoIP호당 점유 대역폭을 계산하는 VoIP호당 대역폭 산출부(10)와, 단위 시간당 호수, 평균 통화시간 및 프로토콜 스펙 등의 정보와 VoIP호당 대역폭 산출부(10)에서 얻어진 VoIP호당 점유 대역폭에 따라 IP망의 대역폭을 산출하는 IP망 대역폭 산출부(20)로 구성된다.
여기서, VoIP호당 대역폭 산출부(10)는 IP, UDP, RTP 및 데이터 링크의 헤더 크기를 합산하여 헤더크기를 산출하는 헤더크기 산출부(11)와, 음성 코딩 속도와 프레이밍 크기를 곱하여 음성 페이로드를 산출하는 음성 페이로드 산출부(12)를 구비한다. 그리고, 헤더부의 크기와 음성 페이로드의 크기를 합산하여 VoIP호의 음성 정보 대역폭을 산출하는 VoIP호 대역폭 산출부(13)와, VoIP호의 음성 정보 대역폭과 묵음비율을 고려하여 음성 정보 대역폭을 산출하는 음성 정보 대역폭 산출부(14)을 구비한다.
또한, IP망 대역폭 산출부(20)는 호제어용 개별 패킷 크기를 고려하여 호제어용 VoIP프레임을 산출하는 VoIP프레임 산출부(21)와, 호 제어를 위한 패킷의 양을 평균 통화시간에 대한 평균 값으로 환산하여 호제어 패킷이 점유하는 대역폭을 산출하는 VoIP대역폭 산출부(22)와, 단위 시간당 호수와 평균 통화시간을 고려하여 전체 대역폭을 산출하는 전체 대역폭 산출부(23)로 구성된다.
이러한 구성을 갖는 본 발명의 동작 과정을 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명에 따른 IP망의 대역폭 산출 방법의 동작과정을 나타내는 플로우 챠트이다.
먼저, 단위 시간당 호 수 및 평균 통화시간과, 음성 코딩기술 사양 및 데이타 링크층의 사양을 반영하는 프로토콜 스펙 등 수요자료를 입력한다.(단계 100) 이어서, 헤더크기 산출부(11), 음성 페이로드 산출부(12), VoIP호 대역폭 산출부(13) 및 음성 정보 대역폭 산출부(14)의 제어에 따라 VoIP호당 점유 대역폭을 계산한다.(단계 110) 다음에, VoIP프레임 산출부(21), VoIP대역폭 산출부(22) 및 전체 대역폭 산출부(23)의 제어에 따라 인터넷폰 서비스의 IP망 대역폭을 계산한다.(단계 120)
이상에서와 같이 본 발명에 따른 IP망의 대역폭 산출 방법은 크게 인터넷폰 기술사양에 따른 VoIP호당 점유 대역폭을 계산하는 과정(단계 110)과, 입력된 수요자료와 제어용 패킷을 고려한 인터넷폰 서비스의 IP망 대역폭을 계산하는 과정(단계 120)으로 나눌 수 있다.
먼저, VoIP호당 점유 대역폭을 계산하는 과정(단계 110)의 상세 동작과정을 도 4를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 헤더크기 산출부(11)는 도 1에 도시된 VoIP패킷의 사양에 따라 헤더의 크기를 산출한다.(단계 111) 여기서, H(헤더크기) = IP헤더크기 + UDP헤더크기 + RTP헤더크기 + 데이터 링크 헤더크기 = 320+L(bits)가 된다. 즉, IP, UDP(User Datagram Protocol), RTP(Real Time Protocol) 헤더의 크기가 각각 20, 8 12 바이트(byte)이므로 헤더부의 전체 크기는 320 비트가 된다. 그리고, 전체 헤더의 크기 H는 데이터 링크 계층(data link layer)의 크기 L와 320비트를 합한 값이 된다. 데이터 링크 계층의 크기 L의 값은 프로토콜의 종류에 따라서 달라지므로 해당 계 층의 패킷 크기를 입력한다.
이어서, 음성 페이로드 산출부(12)는 음성 코딩방식에 따라 페이로드의 크기를 산출한다.(단계 112) 여기서, 음성 페이로드 산출부(12)는 페이로드의 크기 산출시 음성 코딩 속도와 프레이밍 크기(sec)를 고려하여 산출한다. 즉, 음성 페이로드 크기 P(bits/Fame) = 음성 코딩 속도(bps) * 프레이밍 크기(sec)가 된다.
다음에, VoIP호 대역폭 산출부(13)는 단계 111 과정에서 구한 헤더부의 크기와, 단계 112과정에서 구한 음성 페이로드 크기를 합산하고 시간단위를 맞추어 VoIP호의 대역폭을 구한다.(단계 113) 즉, 대역폭 V(bps) = 헤더부 크기 + 음성 페이로드 크기 = (320 + L + P)/프레이밍 크기(sec)가 된다.
전화통화의 경우 실제 음성정보가 오가는 전체 시간은 통화시간 중 일부이며 VAD(Voice Activity Detection)기능을 이용하여 데이터 전송량을 줄일 수 있다. 따라서, 음성 정보 대역폭 산출부(14)는 묵음 비율을 고려한 VoIP 호의 대역폭을 산출한다.(단계 114) 즉, 대역폭 X(bps) = VoIP호의 음성 정보 대역폭 V * (1 - 묵음비율)이 된다.
한편, 인터넷폰 서비스의 IP망 대역폭을 계산하는 과정(단계 120)의 상세 동작과정을 도 5를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, VoIP프레임 산출부(21)는 "호제어 패킷 크기 F(bits) =
Figure 112002019219356-pat00001
호제어용 개별 패킷 크기"의 식을 이용하여 호 제어용 VoIP 프레임을 산출한다.(단계 121)
이어서, 호제어 패킷 크기 F/음성 정보 대역폭 X * 평균 통화시간 0인지를 판단한다.(단계 122) 즉, 호 제어를 위한 패킷의 양을 평균 통화시간에 대한 평균으로 환산하여 호 제어 패킷이 점유하는 대역폭을 산출한다.
VoIP대역폭 산출부(22)는 단계 122의 판단결과 호제어 패킷 크기 F/음성 정보 대역폭 X * 평균 통화시간
Figure 112002019219356-pat00003
0이면 대역폭 Y(bps) = 0으로 설정한다.(단계 123) 여기서, 통화시간동안 발생하는 제어정보의 양이 음성정보보다 매우 적은 경우 계산의 편이성을 위하여 제어정보를 0으로 가정하고 산출할 수 있다. 그리고, 호제어 패킷 크기 F/음성 정보 대역폭 X * 평균 통화시간
Figure 112002019219356-pat00004
0이 아니면 대역폭 Y(bps) = 호제어 패킷 크기 F(bits)/ 호당 점유 시간(sec)으로 설정한다.(단계 124)
다음에, 전체 대역폭 산출부(23)는 단위시간당 호수, 호당 평균 통화시간을 입력자료로 하여 호제어용 VoIP 패킷을 계산함으로써 IP 망의 대역폭을 산출한다.(단계 125) 즉, IP망의 대역폭 B(bps) = 단위 시간당 호수 * (평균 통화시간 * X + Y)로 산출한다.
이상 설명한 바와 같은 본 발명에 따르면, 인터넷폰 서비스를 제공하기 위하여 IP 망을 설계시, 사업자 고유의 수요자료, 음성코딩방식, 프로토콜 사양에 따른 파라미터값을 입력자료로 하여 인터넷폰 서비스를 제공하기 위한 IP망의 대역폭을 정확하게 산출할 수 있다.

Claims (6)

  1. VoIP 패킷의 크기에 따라 VoIP호당 점유 대역폭을 산출하는 VoIP호당 대역폭 산출부; 및
    상기 VoIP호당 대역폭 산출부에서 산출된 VoIP호당 점유 대역폭과 단위시간당 호수, 평균 통화시간 및 프로토콜 스펙을 고려하여 IP망의 전체 대역폭을 산출하는 IP망 대역폭 산출부를 구비함을 특징으로 하는 IP망의 대역폭 산출 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 VoIP호당 대역폭 산출부는
    IP, UDP, RTP, 데이터링크의 헤드 크기를 각각 합산하여 헤더 크기를 산출하는 헤더 크기 산출부;
    음성 코딩 속도와 프레이밍 크기를 고려하여 페이로드 크기를 산출하는 음성 페이로드 산출부;
    상기 헤더 크기와 페이로드 크기를 합산하여 VoIP호의 음성 정보 대역폭을 산출하는 VoIP호 대역폭 산출부; 및
    상기 VoIP호의 음성 정보 대역폭과 묵음비율을 고려하여 음성 정보 대역폭을 산출하는 음성 정보 대역폭 산출부를 구비함을 특징으로 하는 IP망의 대역폭 산출 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 IP망 대역폭 산출부는
    호 제어 패킷의 크기에 따라 호 제어용 VoIP 프레임을 산출하는 VoIP프레임 산출부;
    상기 호 제어 패킷의 크기를 평균 통화시간에 대한 평균값으로 환산하여 호 제어 패킷이 점유하는 대역폭을 산출하는 VoIP대역폭 산출부; 및
    상기 단위 시간당 호수, 평균 통화시간 및 VoIP호당 점유 대역폭을 고려하여 전체 IP망의 대역폭을 산출하는 전체 대역폭 산출부를 구비함을 특징으로 하는 IP망의 대역폭 산출 시스템.
  4. VoIP 패킷의 크기에 따라 VoIP호당 점유 대역폭을 산출하는 제 1단계; 및
    상기 VoIP호당 점유 대역폭과 단위시간당 호수, 평균 통화시간 및 프로토콜 스펙을 고려하여 IP망의 전체 대역폭을 산출하는 제 2단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 IP망의 대역폭 산출 방법.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 제 1단계는,
    IP, UDP, RTP, 데이터링크의 헤드 크기를 각각 합산하여 헤더의 크기를 산출하는 단계;
    음성 코딩 속도와 프레이밍 크기를 고려하여 페이로드 크기를 산출하는 단계;
    상기 헤더 크기와 페이로드 크기를 합산하여 VoIP호의 음성 정보 대역폭을 산출하는 단계; 및
    상기 VoIP호의 음성 정보 대역폭과 묵음비율을 고려하여 음성 정보 대역폭을 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 IP망의 대역폭 산출 방법.
  6. 제 4 항에 있어서, 상기 제 2단계는,
    호 제어 패킷의 크기에 따라 호 제어용 VoIP 프레임을 산출하는 단계;
    상기 호 제어 패킷의 크기를 평균 통화시간에 대한 평균으로 환산하여 호 제어 패킷이 점유하는 대역폭을 산출하는 단계;
    상기 단위 시간당 호수, 평균 통화시간 및 VoIP호당 점유 대역폭을 고려하여 전체 IP망의 대역폭을 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 IP망의 대역폭 산출 방법.
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