KR102661404B1

KR102661404B1 - 패킷전화 단말 장치 및 그 동작 방법

Info

Publication number: KR102661404B1
Application number: KR1020210011392A
Authority: KR
Inventors: 김도영; 고남석; 김선미; 정태식; 강유화; 강태규; 류정동; 유연철
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2021-01-27
Filing date: 2021-01-27
Publication date: 2024-04-26
Also published as: US11962723B2; US20220239782A1; KR20220108413A

Abstract

시간 민감형 네트워크(Time Sensitive Network, TSN)와 패킷 통신망이 결합된 통합망 구조에서, 상대 패킷전화 단말 장치와 패킷 통신을 수행하는 패킷전화 단말 장치가 동작하는 방법이 개시될 수 있다. 상기 패킷전화 단말 장치는, 패킷전화 호 처리를 수행하고, 상기 상대 패킷전화 단말 장치가 TSN 기능을 수행할 수 있는 경우, TSN 스트림 예약 절차를 수행하고, 상기 TSN 스트림 예약 절차가 성공한 경우 디지터 버퍼의 크기를 조정하며, 상기 조정된 디지터 버퍼의 크기를 통해 패킷 전화 통신을 수행할 수 있다.

Description

패킷전화 단말 장치 및 그 동작 방법{PACKET TELEPHONY TERMINAL APPARATUS AND OPERATING METHOD THEREOF}

본 기재는 패킷전화 단말 장치 및 그 동작 방법에 관한 것이다.

시간 민감형 네트워크(Time Sensitive Network, TSN)은 OSI 7계층 참조모델의 데이터 링크 계층(L2)에 해당하는 이더넷 브리징(Bridging), 매체접근제어(Medium Access Control, MAC), 그리고 물리계층 기술을 기반으로 하는 근거리망(Local Area Network)에서 주로 사용된다. TSN은 근거리망에서 저지연, 저지터(Low Jitter), 무손실 전송, 그리고 데이터 전송 대역폭 보장을 제공하는 네트워킹 기술이다. 즉, TSN은 공장자동화, 실시간 제어, 무인 이동체의 원격 제어, 오디오 비디오 브릿징, 그리고 원격 수술과 같은 시간 민감형 분야에서 사용되는 네트워킹 기술이다. 국제표준 기술은 IEEE802.1Q와 같은 IEEE TSN 표준, 산업자동화에 적용하기 위한 IEEE의 P60802, 자동차 내부에 TSN을 적용하기 위한 IEEE802.1DG, 5G와 같은 모바일 환경에서 IEEE TSN을 지원하기 위한 3GPP의 5G 시스템 확장기능 표준, 그리고 IETF의 광역 TSN 기술인 DetNet(Deterministic Networking)이 있다.

한편, 패킷전화는 1995년 세계 최초로 인터넷을 이용한 보컬텍(VocalTec)의 PC간 전화 통신 서비스 기술이 등장한 이후 유선, 와이파이, 이동통신 등 모든 통신망으로 확산되는 기술진화와 표준화 작업이 이루어지고 있다. 패킷전화의 표준기술은 비연결형 패킷통신망에서 호(Call)의 설정 및 능력 협상을 위한 ITU-T의 H.323 및 H.225.0 표준, IETF의 SIP(Session Initiation Protocol) 및 SDP(Session Description Protocol), 사용자 평면에서 데이터의 실시간 전송을 위한 RTP(Real-time Transport Protocol) 및 RTCP(Real-time Transport Control Protocol), 그리고 음성을 효과적으로 부호화하고 복호화 하기 위한 ITU-T G계열의 음성 코덱 표준이 있다. 그리고 패킷전화의 표준 기술은 보안, 사용자 인증 및 등록, 과금, 컨퍼런스 콜, 영상전화 등 서비스의 실행과 확장을 위한 다양한 표준이 개발되었다.

상기에서 설명한 바와 같이, TSN과 패킷전화는 서로 다른 개별 기술로 진화하여 왔다. 최근에는 두 기술을 정합하는 기술에 대한 필요성이 대두되고 있다.

실시예들 중 적어도 하나의 실시예는 시간 민감형 네트워크 기술을 패킷전화 서비스와 결합시켜, 패킷전화 서비스의 품질(Quality of Service, QoS)을 향상시키는 패킷전화 단말 장치 및 그 동작 방법을 제공할 수 있다.

실시예들 중 적어도 하나의 실시예에 따르면, 시간 민감형 네트워크(Time Sensitive Network, TSN)와 패킷 통신망이 결합된 통합망 구조에서, 상대 패킷전화 단말 장치와 패킷 통신을 수행하는 패킷전화 단말 장치가 동작하는 방법이 제공될 수 있다. 상기 방법은, 패킷전화 호 처리를 수행하는 단계, 상기 상대 패킷전화 단말 장치가 TSN 기능을 수행할 수 있는 경우, TSN 스트림 예약 절차를 수행하는 단계, 상기 TSN 스트림 예약 절차가 성공한 경우, 디지터 버퍼의 크기를 조정하는 단계, 그리고 상기 조정된 디지터 버퍼의 크기를 통해, 패킷 전화 통신을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 조정하는 단계는, 상기 디지터 버퍼의 크기를 0으로 설정하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 패킷 전화 통신을 수행하는 단계는, 버퍼링을 사용하지 않고 패킷 전화 통신을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 방법은, 상기 TSN에 시간 동기를 설정하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 시간 동기를 설정하는 단계는, 상기 패킷전화 단말 장치가 상기 TSN에 슬레이브가 되도록, 상기 TSN에서 사용되는 그랜드마스터 클럭에 동기화를 수행하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 방법은 상기 패킷전화 단말 장치가 TSN 기능을 수행할 수 있는 경우, TSN의 사용 가능 여부를 확인하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 상기 시간 동기를 설정하는 단계는, 상기 TSN의 사용이 가능한 경우에, 상기 TSN과 시간 동기를 설정하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 TSN 스트림 예약 절차는 IEEE802.1.Qcc 규격에 따른 절차일 수 있으며, 상기 시간 동기를 설정하는 단계는 IEEE1588 규격에 따라 상기 시간 동기를 설정하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 TSN 스트림 예약 절차를 수행하는 단계는, 요청하는 서비스품질파라미터에 대응되는 경로 예약이 실패한 경우, 소정의 회수만큼 더 상기 TSN 스트림 예약 절차를 수행하는 단계를 포함할 수 있다.

실시예들 중 적어도 하나의 실시예에 따르면, 시간 민감형 네트워크(Time Sensitive Network, TSN)와 패킷 통신망이 결합된 통합망 구조에서, 상대 패킷전화 단말 장치와 패킷 통신을 수행하는 패킷전화 단말 장치가 제공될 수 있다. 상기 패킷전화 단말 장치는, 음성 정보를 부호화하고 복호화하는 코덱부, 상기 부호화된 음성 정보에 대해서 순서를 제어하는 RTP(Real-time Transport Protocol)/RTCP(Real-time Transport Control Protocol) 처리부, 상기 코덱부 및 상기 RTP/RTCP 처리부와 연결되는 패킷전화 응용 제어부, 그리고 상기 패킷전화 응용 제어부와 함께 TSN 스트림 예약 절차를 수행하며 상기 TSN에 시간 동기를 설정하는 TSN 정합 장치를 포함할 수 있다.

상기 TSN 정합 장치는, 상기 TSN에 사용되는 그랜드마스터 클럭에 상기 시간 동기를 설정하며 상기 시간 동기를 코덱부 및 상기 RTP/RTCP 처리부에 제공하는 TSN 시간 동기부를 포함할 수 있다.

상기 패킷전화 단말 장치는 버퍼링한 데이터를 상기 코덱부로 전송하는 디지터 버퍼를 더 포함할 수 있으며, 상기 TSN 정합 장치는 상기 TSN 스트림 예약 절차가 성공한 경우, 상기 디지터 버퍼의 크기를 조정할 수 있다.

상기 디지터 버퍼의 상기 크기는 0일 수 있다.

상기 TSN 정합 장치는, 상기 TSN 스트림 예약 절차에 필요한 파라미터를 생성하는 TSN 파라미터 생성부, 그리고 상기 파라미터를 이용하여, 상기 패킷전화 응용 제어부와 함께 상기 TSN 스트림 예약 절차를 수행하는 TSN 제어평면 연동부를 더 포함할 수 있다.

상기 패킷전화 응용 제어부는 소정의 카운트 값을 저장하는 TSN 경로요청 카운터를 포함할 수 있으며, 상기 패킷전화 응용 제어부는 상기 소정의 카운트 값에 따라 상기 TSN 스트림 예약 절차를 복수 회 시도할 수 있다.

상기 TSN 정합 장치는 IEEE802.1.Qcc 규격에 따라 상기 TSN 스트림 예약 절차를 수행할 수 있으며, 상기 TSN 정합 장치는 IEEE1588 규격에 따라 상기 시간 동기를 설정할 수 있다.

상기 TSN 정합 장치는 상기 통합망의 물리계층과 연결될 수 있다.

실시예들 중 적어도 하나의 실시예에 따르면, 패킷 통신망에 복수의 시간 민감형 네트워크(Time Sensitive Network, TSN) 스위치가 위치하는 통합망 구조에서, 상기 TSN 스위치에 연결되어 있는 패킷전화 단말 장치가 동작하는 방법이 제공될 수 있다. 상기 방법은, 통화하고자 하는 상대 패킷전화 단말 장치가 TSN 기능을 수행 가능한지를 확인하는 단계, 상기 상대 패킷전화 단말 장치가 TSN 기능을 수행 가능한 경우, TSN에 시간 동기를 설정하는 단계, 그리고 상기 TSN에 상기 시간 동기가 설정된 경우, TSN 스트림 예약 절차를 수행하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 시간 동기를 설정하는 단계는, TSN에 슬레이브가 되도록, 상기 TSN에서 사용되는 그랜드마스터 클럭에 동기화를 수행하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 방법은 상기 TSN 스트림 예약 절차가 성공하는 경우, 버퍼링 없이 패킷 전화 통신을 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다.

실시예들 중 적어도 하나의 실시예에 따르면, TSN 정합 장치를 통해 패킷전화 서비스의 제어평면과 TSN 제어 평면을 유기적으로 연결시킬 수 있다.

실시예들 중 적어도 하나의 실시예에 따르면, 디지터 버퍼의 크기를 최소로 조절함으로써, 저지연을 달성할 수 있다.

실시예들 중 적어도 하나의 실시예에 따르면, 패킷전화 단말 장치가 TSN에 슬레이브가 되도록 TSN과 동기화되어, TSN을 이용한 패킷전화 서비스가 가능하다.

도 1은 한 실시예에 따른 TSN과 패킷 통신망이 결합된 통합망 구조를 나타내는 도면이다.
도 2는 한 실시예에 따른 패킷전화 단말 장치를 나타내는 블록도이다.
도 3은 한 실시예에 따른 TSN 정합 장치의 구체적인 구성을 나타내는 블록도이다.
도 4는 한 실시예에 따른 패킷전화 단말 장치가 저지연 패킷전화를 위해서, 시간민감형 네트워킹 정합을 수행하는 방법을 나타내는 플로우차트이다.
도 5는 한 실시예에 따른 컴퓨팅 시스템을 나타내는 도면이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 단말(user equipment, UE)은 이동 단말(mobile terminal, MT), 이동국(mobile station, MS), 진보된 이동국(advanced mobile station, AMS), 고신뢰성 이동국(high reliability mobile station, HR-MS), 가입자국(subscriber station, SS), 휴대 가입자국(portable subscriber station, PSS), 접근 단말(access terminal, AT) 등을 지칭할 수도 있고, 단말, MT, AMS, HR-MS, SS, PSS, AT, UE 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.

기지국(base station, BS)은 진보된 기지국(advanced base station, ABS), 고신뢰성 기지국(high reliability base station, HR-BS), 노드B(node B), 고도화 노드B(evolved node B, eNodeB), 접근점(access point, AP), 무선 접근국(radio access station, RAS), 송수신 기지국(base transceiver station, BTS), MMR(mobile multihop relay)-BS, 기지국 역할을 수행하는 중계기(relay station, RS), 기지국 역할을 수행하는 고신뢰성 중계기(high reliability relay station, HR-RS) 등을 지칭할 수도 있고, BS, ABS, 노드B, eNodeB, AP, RAS, BTS, MMR-BS, RS, HR-RS 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.

또한 패킷전화 단말 장치는 2대 이상의 전화(Telephony) 서비스를 위해 사용하는 통신 경로의 전체 또는 일부 구간에 인터넷 프로토콜(Internet Protocol, IP)과 같은 패킷 전송 기법을 사용하는 모든 전화 단말 장치를 의미한다.

도 1은 한 실시예에 따른 TSN과 패킷 통신망이 결합된 통합망 구조를 나타내는 도면이다.

도 1에 나타낸 바와 같이, TSN 기술이 패킷통신망(300) 내부로 통합될 수 있다. 자동화 공장의 실시간 제어, 그리고 자동차 내부에서의 응용 등과 같이 시간 민감형 분야에서 사용되는 TSN 기술이 패킷 통신망(300)에 편입될 수 있다. 여기서, 패킷 통신망은 저지연과 고정밀 통신이 요구되는 5G를 비롯한 이동통신망, 6G와 같은 차세대 이동통신망, 그리고 인터넷망 등의 유무선 패킷 통신망일 수 있다.

패킷 통신망(300)에 일반적인 패킷 통신을 수행하는 패킷전화 단말 장치(100a)와 패킷전화 단말 장치(100b)가 연결될 수 있다. 패킷전화 호처리 서버(310)는 일반적인 패킷 통신을 위해 호처리를 수행할 수 있다.

그리고 복수의 TSN 스위치(320a, 320b, 320c)는 서로 연결되며, 복수의 TSN 스위치(320a, 320b, 320c)는 패킷 통신망(300) 내부에 위치할 수 있다. TSN 제어 장치(330)도 패킷 통신망(300) 내부에 위치할 수 있으며, 복수의 TSN 스위치(320a, 320b, 320c)에 대해서 TSN 신호 처리를 제어한다. 그리고 패킷전화 단말 장치(200a)는 TSN 스위치(320a)에 연결될 수 있으며, 패킷전화 단말 장치(200b)는 TSN 스위치(320b)에 연결될 수 있다. 즉, 패킷전화 단말 장치(200a, 200b)는 TSN 기술을 적용하여, 저지연 고품질의 패킷전화 서비스를 제공하는 패킷전화 단말 장치일 수 있다.

TSN 기술과 일반적인 패킷전화 기술은 적용체계 및 제어 평면(control plane) 구조, 그리고 시간 동기 방식이 서로 상이하여, 서로간에 정합이 필요하다.

TSN 기술은 다양한 종류의 시민감 트래픽 특성을 고려하고 무손실 프레임 전달을 위해, IEEE802.1Qcc와 같은 복잡한 구조의 제어평면 규격을 사용할 수 있다. 이에 반해, 일반적인 패킷전화 기술은 ITU-T의 H.323 및 H.225.0 기반 제어평면 규격 또는 IETF의 SIP 및 SDP 기반 제어평면 규격을 사용할 수 있다. 이에 따라, 일반적인 패킷 전화 서비스의 제어 평면 체계와 TSN 제어 평면 체계를 유기적으로 결합하는 TSN 정합 장치가 필요하다. 이러한 TSN 정합 장치는 패킷전화 단말장치(200a, 200b)에 포함될 수 있다.

그리고, TSN 기술은 그랜드 마스터(Grand Master, GM) 클럭에 TSN 스위치(320a, 320b, 320c), TSN 제어 장치(330), 그리고 패킷전화 단말 장치(200a, 200b)에 동기가 맞춰질 수 있다. 이에 반해, 일반적인 패킷전화 기술에서, 패킷전화 단말 장치(100a)과 패킷전화 단말 장치(100b)는 RTP(Real-time Transport Protocol)/RTCP(Real-time Transport Control Protocol) 절차를 통해 획득하는 송신측의 시간에 동기가 맞춰질 수 있다. 이에 따라, 아래에서 설명하는 한 실시예에서는 데이터의 송수신 타이밍을 일치시키기 위해, 패킷전화 단말장치(200a, 200b)는 TSN의 그랜드마스터(GM) 클럭에 슬레이브가 되어 동기화하는 TSN 정합 장치를 포함할 수 있다.

이하에서는 도 2 내지 도 4를 참조하여, 패킷 전화 서비스의 제어 평면 체계와 TSN 제어 평면 체계를 유기적으로 결합하며 그랜드마스터(GM) 클럭에 동기화되는 패킷전화 단말 장치(200)에 대해서 설명한다. 아래 도 2의 패킷전화 단말 장치(200)는 상기 도 1의 패킷전화 단말 장치(200a, 200b)일 수 있다.

도 2는 한 실시예에 따른 패킷전화 단말 장치(200)를 나타내는 블록도이다.

도 2의 패킷전화 단말 장치(200)는 저지연 패킷전화를 위한 TSN 정합 장치(210)를 포함할 수 있으며, 일반적인 패킷전화를 위한 구성을 더 포함할 수 있다.

도 2에 나타낸 바와 같이, 패킷전화 단말 장치(200)는 마이크(201), 스피커(202), 오디오 입출력부(203), 전처리 및 후처리부(204), 코덱부(205), 디지터(Dejitter) 버퍼(206), 버퍼 제어부(207), RTP/RTCP 처리부(208), UDP/TCP/IP 처리부(209), TSN 정합 장치(210), 물리계층(211), 사용자 인터페이스 장치(212), 패킷전화 응용 제어부(213), 그리고 패킷전화 호 처리부(214)를 포함할 수 있다.

마이크(201)는 오디오 입출력부(203)의 제어에 따라 사용자의 음성을 디지털로 변환할 수 있다. 마이크(201)는 사용자의 외부 환경에서 발생하는 잡음과 통상 음성을 구분하기 위해 복수의 마이크를 포함할 수 있다. 그리고 스피커(202)는 오디오 입출력부(203)의 제어에 따라 상대방 음성의 디지털 신호를 음성으로 변환할 수 있다.

전처리 및 후처리부(204)는 음성통신 품질의 사용자 경험을 증대시키기 위해, 잡음 제거, 음향 에코(Acoustic Echo) 제거 및 억제, 그리도 음성 크기(레벨)의 자동조정 등의 기능을 수행할 수 있다.

코덱부(205)는 전처리 및 후처리부(204)에서 전처리된 음성 정보를 부호화(인코딩, encoding)할 수 있다. 그리고 코덱부(205)는 통화 상대의 단말(패킷전화 단말 장치)가 부화화하여 보내는 음성 정보를 수신한 후 복호화(디코딩, decoding)할 수 있다. 코덱부(205)는 패킷전화의 품질을 결정하는 중요한 기능을 수행한다. 여기서, 코덱부(205)는 표준화된 부호화 및 복호화 규칙을 사용한다. 예를 들면, ITU-T의 G계열 코덱 표준(G.711, G.729a, G.711.1, G.729.1, G722.2 등)이 사용될 수 있따. 한편, 패킷전화 서비스를 위한 코덱은 패킷전화 응용 제어부(213)와 패킷전화 호 처리부(214)에 의해, 통화 상태의 단말과의 협상을 통해 결정될 수 있다. 한편, 4세대 통신에서는 3GPP의 AMR-WB(Adaptive Multi-Rate WideBand)코덱이 사용될 수 있으며, AMR-WB 코덱의 프레임 크기는 20ms 이다.

RTP/RTCP 처리부(208)는 코덱부(205)에서 부호화된 음성 정보에 대해서 순서를 제어할 수 있다. 그리고 RTP/RTCP 처리부(208)는 음성 정보의 발신 주체를 확인하고 지연 정도를 유지하는 기능을 수행할 수 있다. 한편, RTP/RTCP 처리부(208)는 송신단의 소스 클럭의 변화를 따라가도록 동작될 수 있다. 즉, RTP/RTCP 처리부(208)는 송신단의 소스클럭과 동기화하여, 디지터 버퍼(206)를 읽을 수 있다. 이를 통해, 버퍼의 오버런과 언더런이 예방될 수 있다.

버퍼 제어부(207)는 디지터(Dejitter) 버퍼(206)를 제어하며, 버퍼 제어부(207) 및 디지터 버퍼(206)는 패킷통신망에서 발생하는 지연과 지연 변이(jitter)를 흡수(보상)하는 기능을 수행할 수 있다. 버퍼 제어부(207)는 RTP/RTCP 처리부(208)에서 동기화된 송신단의 소스클럭에 따라 디지터 버퍼(206)의 데이터를 읽으며, 읽은 데이터를 코덱부(205)로 전송하는 것을 제어할 수 있다. 일반적인 패킷 통신망에서는 디지터 버퍼(206)의 크기는 코덱부(205)에서 사용하는 코덱에 대한 프레임 크기만큼 설정될 수 있다. 그리고 지연변이가 큰 경우 안정적인 서비스를 제공하기 위해, 디지터 버퍼(206)의 크기는 코덱의 프레임 크기에 2~3배로 설정될 수 있다. 한편, 아래에서 설명하는 바와 같이, 저지연 서비스를 보장하기 위해, 한 실시예에 따른 디지저 버퍼(206)의 크기는 기존 크기보다 작게(예를 들면, 0) 설정될 수 있다.

사용자 인터페이스 장치(212)는 패킷 전화 서비스를 지원하는 디바이스로서, 예를 들면 키패드, 디스플레이일 수 있다. 즉, 사용자 인터페이스 장치(212)는 사용자에게 접속 연결 및 제어 수단을 제공한다.

패킷전화 응용 제어부(213)는 패킷전화 단말 장치(200)의 전체 기능 요소(215)와 물리적 또는 논리적으로 연결될 수 있다. 패킷전화 응용 제어부(213)는 패킷전화 단말 장치(200)의 초기화, 운용 관리, 예외처리, 그리고 서비스의 순서 실행과 같은 패킷 전화 서비스와 관련된 기능을 수행할 수 있다. 여기서, 전체 기능 요소(215)는 패킷전화 단말 장치(200)의 모든 구성 요소에서 패킷전화 응용 제어부(213)를 제외한 구성 요소에 대응된다.

패킷전화 호(Call) 처리부(214)는 비연결형 패킷통신망에서 패킷전화 서비스의 연결을 위해, 호(Call)설정과 능력 협상을 수행할 수 있다. 패킷전화 호 처리부(214)는 ITU-T의 H.323 및 H.225.0 표준 또는 IETF의 SIP(Session Initiation Protocol) 및 SDP(Session Description Protocol) 표준을 사용하여, 패킷전화 호처리 기능을 수행할 수 있다.

UDP(User Datagram Protocol)/TCP(Transmission Control Protocol)/IP(Internet Protocol) 처리부는 패킷전화 호 처리부(214)에서 처리된 정보에 대해서 TCP/IP를 사용하여 송수신할 수 있다. 그리고 UDP/TCP/IP 처리부는 RTP/RTCP 처리부(208)에서 처리된 정보는 UDP/IP를 사용하여 송수신할 수 있다.

한 실시예에 따른 TSN 정합 장치(210)는 제1 조건에서 버퍼 제어부(207)를 통해 디지터 버퍼(206)의 크기를 0(zero)로 설정할 수 있다. 여기서, 제1 조건은 통상 상대가 TSN 기능을 수행할 수 있는 단말(패킷전화 단말 장치)이고 TSN 접속이 가능하며 TSN에서의 경로 예약이 성공한 경우이다. TSN 정합 장치(210)는 제1 조건 중 적어도 하나를 만족하지 않는 경우, 버퍼 제어부(207)를 통해 디지터 버퍼(206)의 크기를 통상의 크기(예를 들면, 코덱의 프레임 크기의 1~3 배)로 고정할 수 있다. 또한, TSN 정합 장치(210)는 제1 조건 중 적어도 하나를 만족하지 않는 경우, 패킷 통신망의 추정 품질에 따라 버퍼 제어부(207)를 통해 디지터 버퍼(206)의 크기를 가변시킬 수 있다. 한편, TSN 정합 장치(210)는 유무선 패킷 통신망(300)의 물리계층(211)과 연계된 매체접근제어 기능을 TSN 접속 가능 여부에 따라 수행할 수 있다. 이러한 TSN 정합 장치(210)의 구체적인 구성 및 동작 설명은 아래의 도 3 및 도 4에서 좀 더 상세히 설명한다.

디지터 버퍼(206)의 크기가 2(즉, 코덱 프레임의 2배)로 설정된 경우, 디지터 버퍼(206) 및 디지터 버퍼 제어부(207)의 동작 과정에서 최소한 40ms(20ms * 2 프레임) 지연에 발생될 수 있다. 이에 반해, 한 실시예와 같이 제1 조건에서 디지터 버퍼(206)의 크기가 0으로 설정된 경우, 디지터 버퍼(206) 및 디지터 버퍼 제어부(207)의 동작 과정에서 발생되는 최소한 40ms 지연을 제거할 수 있다. 예를 들어, AMR-WB 코덱의 9개의 모드(6.6 ~ 23.85 kb/s) 중 TSN이 제공하는 대역폭의 보장 및 확정적 지연을 1ms로 설정하고 코덱의 최대 비율인 23.85 kb/s 모드가 사용되는 경우, 일반적인 패킷전화 대비하여 44ms 이상의 단대단 지연이 단축될 수 있다.

도 3은 한 실시예에 따른 TSN 정합 장치(210)의 구체적인 구성을 나타내는 블록도이다. 도 3에서, TSN, 정합 장치(210)의 내부 구성과 도 2의 다른 구성과의 연결 관계도 함께 나타내었다.

도 3에 나타낸 바와 같이, 한 실시예에 따른 TSN 정합 장치(210)는 TSN 제어 평면 연동부(221), 매체접근 제어 처리부(222), TSN 파라미터 생성부(223), TSN 파라미터 데이터 베이스(Data Base, DB)(224), TSN 상태 처리부(225), 그리고 TSN 시간 동기부(226)를 포함할 수 있다.

TSN 정합 장치(210)는 저지연 패킷 전화 서비스를 위해 요구되는 스트림 예약 절차를 수행할 수 있다. 이를 위해, TSN 제어 평면 연동부(221)는 TSN 파라미터 생성부(223) 및 TSN 상태 처리부(225)와 연결될 수 있으며, TSN 파라미터 생성부(223) 및 TSN 상태 처리부(225)는 패킷전화 응용 제어부(213)과 연결될 수 있다. 여기서, TSN 스트림 예약 절차는 IEEE802.1.Qcc 규격을 따를 수 있으며 다른 기술규격이나 예약 방식이 사용될 수 있다. 이러한 TSN 스트림 예약 절차는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 알 수 있는 바 구체적인 설명은 생략한다.

TSN 파라미터(parameter) DB(224)는 아래의 표 1과 같은 TSN 파라미터(패러미터) 데이터 구조를 저장하고 있다.

TSN 파라미터 생성부(223)는 TSN(시간 민감형 네트워크, 도 2에서 TSN 스위치(320a, 320b, 320c), TSN 제어 장치(330))과 제어평면 연동을 위해, TSN 파라미터 DB(224)로부터 TSN 파라미터를 생성할 수 있다. 표 1에서, TSN 파라미터는 크게 송신 단말, 수신 단말, 그리고 양 단말간 TSN 상태 정보에 따라, 총 40개의 파라미터를 포함할 수 있다. 송신 단말과 관련된 파라미터는 20개이고, 수신 단말과 관련된 파라미터는 7개이며, 상태 정보에 관련된 파라미터는 13개일 수 있다. 표 1에서, DSCP(Differentiated Services field Code Points)는 IP 패킷의 우선순위를 나타내며, PCP(Priority Code Point)는 클래스 A 트래픽과 클래스 C 트래픽을 중 어느 하나를 나타낸다.

한편, 상기 도 2에서 설명한 패킷전화 응용 제어부(213)는 TSN 경로요청 카운터(213_1)를 포함할 수 있다. TSN 경로요청 카운터(213_1)에는 소정의 카운터 값이 설정되어 있다. 상기 소정의 카운터 값은, TSN 제어 평면 연동부(221)가 TSN 제어 장치(330)(도 1에 도시되어 있음)와 함께(연동하여) TSN 스트림 예약 프로토콜 수행 시에, 요청한 서비스품질파라미터(예를 들면, 표 1의 트래픽 규격 즉, 트래픽 간격, 간격 당 최대 프레임 갯수, 최대 프레임 크기, 최대 지연시간, 허용 지터 범위등) 제공이 가능한 경로예약이 실패하는 경우 재시도 횟수를 나타낼 수 있다. 즉, TSN 제어 장치(330)가 TSN의 부하가 증가로 인해 요청된 최대 지연을 확정적으로 보장할 수 경로를 발견하지 못한 경우, TSN 제어 평면 연동부(221)는 TSN 파라미터의 생성 및 TSN 제어 장치(330)의 연동에 대한 절차를 상기 소정의 카운트 값에 따라 시도할 수 있다. 여기서, 상기 카운터 값이 2로 설정된 경우, 재시도를 위한 대기 시간은 1초가 사용될 수 있다. 그리고, 상기 카운터 값이 2인 경우, TSN 제어 평면 연동부(221)는 TSN 파라미터의 생성 및 TSN 제어 장치(330)의 연동에 대한 절차를 최대 2번까지 수행할 수 있다.

TSN 상태 처리부(225)는 TSN 제어 평면 연동부(221)와 연동하여, 패킷전화 응용제어부(213)로 원활한 패킷전화 서비스 제어를 위한 TSN의 상태 정보를 제공하고 상태 처리에 필요한 제어 정보를 전달한다. 즉. TSN 상태 처리부(225)는 패킷 전화서비스를 실시하는 송수신 단말의 상태(실패, 일부, 준비)에 대한 처리, 누적 지연값 처리 등을 수행할 수 있다. 송수신 단말에 대해서 공통적으로는 준비(Ready)와 실패(Fail)의 2가지 상태를 관리하는데, 수신 포트에는 추가로 일부(Partial)라는 상태를 추가로 관리한다. 준비는 정상상태를 의미하고, 실패는 통신 회선의 불량, 케이블의 절단 또는 전원공급의 중단 등 패킷 전화 서비스가 불가능한 상황을 포함한다. 수신 포트에서의 일부 상태는 TSN 제어 평면 연동부(221)가 무손실 전송을 위해 다중 경로를 이용하는 경우 전체 통신 구간이 아닌 일부 구간에서 케이블 탈장 등과 같은 실패가 발생한 상태를 의미한다. 하나의 예로서, 전체 구간(노드)의 갯수 중 절반 이상에서 실패상황이 발생하면 정상적인 서비스 연결이 어렵다고 판단하고 종료 처리할 수 있도록 구성될 수 있다. 누적 지연값은 서비스 품질을 주기적으로 모니터링 하기 위한 것으로 패킷전화의 서비스 품질을 유지할 수 있는 누적지연이 최대 허용치를 초과(예: 송신단말 파라미터 중 최대지연의 누적치)하는 경우, 서비스가 중단될 수 있다.

매체접근제어(MAC, Medium Access Control) 처리부(222)는 TSN 또는 패킷통신망과 매체접근제어 패킷에 대한 생성(송신) 및 수신 처리를 수행할 수 있다. 그리고, TSN 접속이 가용하지 않은 경우, 매체접근제어 처리부(222)는 UDP/TCP/IP 처리부(209)와 함께, 일반적인 패킷전화 서비스 절차에 따라 매체접근제어 패킷화 및 디패킷화 동작을 수행할 수 있다.

TSN 시간 동기부(226)는 TSN 스위치(320a, 320b, 320c) 및 TSN 제어 장치(330)와 연동하며, TSN에서 사용하는 그랜드마스터(GM) 클럭과의 시간 옵셋을 일치시키는 기능을 수행할 수 있다. 즉, TSN 시간 동기부(226)는 TSN의 그랜드마스터 클럭의 슬레이브가 되도록, 시간 동기를 수행할 수 있다. 여기서, TSN 시간 동기부(226)에 의해 수행되는 시간 동기 절차는 IEEE1588에 따라 수행될 수 있다. 이러한 IEEE1588의 시간 동기 절차는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 알 수 있는 바 구체적인 설명은 생략한다. 동기 수준은 패킷전화에서 사용하는 샘플링 클럭인 8,000Hz(협대역 코덱 사용시)와 16,000Hz(광대역 코덱 사용시)에 모두 대응할 수 있도록, 각각 125 마이크로초(1/8000초)와 66.5 마이크로초(1/16,000초)일 수 있다. 한편, TSN 시간 동기부(226)는 오디오 입출력부(203), 코덱부(205), 그리고 RTP/RTCP 처리부(208)로 시간 동기를 제공할 수 있다. 그리고, 상기 도 2에서 설명한 상기 제1 조건(통상 상대가 TSN 기능을 수행할 수 있는 단말이고 TSN 접속이 가능하며 TSN에서의 경로 예약이 성공한 경우)에서, 데이터 송수신이 RTP/RTCP 처리부(208)에 의한 송신클럭 대신에 TSN 시간 동기부(226)에서 제공되는 시간에 동기되어 수행된다.

도 4는 한 실시예에 따른 패킷전화 단말 장치(200)가 저지연 패킷전화를 위해서, 시간민감형 네트워킹 정합을 수행하는 방법을 나타내는 플로우차트이다.

패킷전화 단말 장치(200)는 사용자로부터의 호 설정 요청에 대응하여, 일반적인(통상적인) 패킷전화 호 처리(Call Processing)을 수행한다(S401). 이러한 패킷전화 호 처리는 패킷전화 단말 장치(200)의 패킷전화 호 처리부(214)에 의해 수행될 수 있다. 하나의 예로, H.323 표준 및 H.225.0 표준 또는 SIP 및 SDP 표준에 따라 호 처리가 수행될 수 있다. 여기서, 호 설정이 성공되는 경우, 패킷전화에 사용할 코덱의 종류 및 사용할 미디어의 선택사항들이 확정될 수 있다(예를 들어, 코덱=G.722.2, 비트율=23.85 kb/s, G.711의 경우 u-law/A-law).

패킷전화 단말 장치(200)는 상대 단말(통화 상대가 되는 패킷전화 단말 장치)이 TSN 기능을 수행할 수 있는 단말인지를 확인한다(S402). 상대 단말에 대한 TSN 수행 가능 여부 판단은, 전화번호 또는 이메일 주소 등에 따라 미리 설정된 테이블을 이용하는 방법, 그리고 패킷전화 호 처리 중 능력협상 절차를 통해 확인될 수 있다. 예를 들어, SDP 수행 시에, 상대 단말에게 TSN 능력을 묻는 질의를 통해 판단될 수 있다.

상기 S402 단계에서 상대 단말이 TSN 기능을 수행 가능한 경우, 패킷전화 단말 장치(200)는 TSN 가용여부(사용가능한지 여부)를 확인한다(S403). TSN 정합 장치(210)의 TSN 제어 평면 연동부(221)는 패킷전화 응용 제어부(213)와 연동하여, TSN 스트림 예약 프로토콜을 수행하여, TSN 가용여부를 확인할 수 있다. 한편, 패킷전화 단말 장치(200)가 특정 사업자에 미리 가입하여 등록이 완료된 경우, 패킷전화 응용 제어부(213)는 상기 S403 단계를 생략할 수 있다.

상기 S403 단계에서, TSN이 가용한 경우, 패킷전화 단말 장치(200)는 TSN 시간 동기를 설정한다(S404). TSN 정합 장치(210)의 TSN 시간 동기부(226)는 TSN에서 사용하는 그랜드마스터(GM) 클럭에 동기화를 수행할 수 있다. 이때, TSN 시간 동기부(226)는 TSN의 슬레이브가 되도록, 시간 동기를 수행할 수 있다. 이러한 동기화 설정에 의해, 오디오 입출력부(203), 코덱부(205), 그리고 RTP/RTCP 처리부(208)의 동작도 이에 따라 동기될 수 있다. 매체접근제어 처리부(222)가 송신하는 매체접근제어 데이터 역시 동기된 시간에 따라 전송될 수 있다. 그리고, 매체접근제어 데이터의 수신도 이 시간에 동기되므로, 디지터 버퍼(206)의 크기가 0로 설정될 수 있다.

S404 단계에서 시간 동기가 완료되면, 패킷전화 단말 장치(200)는 TSN 스트림 예약 절차를 수행한다(S405). 즉, TSN 정합 장치(210)의 TSN 제어 평면 연동부(221)가 TSN 제어 장치(330)(도 1에 도시되어 있음)와 함께(연동하여) TSN 스트림 예약 프로토콜 수행할 수 있다. 여기서, TSN 경로요청 카운터(213_1)에 설정된 값에 해당하는 회수까지, TSN 제어 평면 연동부(221)는 TSN 파라미터의 생성 및 TSN 제어 장치(330)의 연동에 대한 절차를 수행할 수 있다.

상기 S405 단계에서 TSN 스트림 예약이 성공된 경우, 패킷전화 단말 장치(200)는 버퍼 제어를 오프(OFF)한다(S406). 즉, TSN 정합 장치(210)는 버퍼 제어부(207)를 통해 디지터 버퍼(206)의 크기를 0으로 설정할 수 있다.

상기 S406 단계에서 버퍼 제어가 오프된 경우, 패킷전화 단말 장치(200)는 무버퍼링을 통해 저지연 패킷전화 통신을 수행한다(S407). 여기서, 디지터 버퍼(206)의 크기가 0으로 설정되어 있으므로, 버퍼링에 의한 지연을 줄일 수 있다.

한편, 상기 S402 단계에서 상대 단말이 TSN 기능을 수행하지 못하는 경우 또는 상기 S403 단계에서 TSN이 가용하지 않은 경우, 패킷전화 단말 장치(200)는 버퍼 제어를 온(OFF)한다(S408). 즉, TSN 정합 장치(210)는 버퍼 제어부(207)를 통해 디지터 버퍼(206)의 크기를 통상의 크기(예를 들면, 코덱의 프레임 크기의 1~3 배)으로 설정할 수 있다.

그리고 상기 S409 단계에서 버퍼 제어가 온(ON)된 경우, 패킷전화 단말 장치(200)는 디지터 버퍼를 통해 일반적인 패킷전화 통신을 수행한다(S409).

도 5는 한 실시예에 따른 컴퓨팅 시스템을 나타내는 도면이다.

도 5의 컴퓨팅 시스템(500)은 도 2 및 도 3에서 설명한 각 구성 요소일 수 있다. 즉, 컴퓨팅 시스템(500)은 도 2 및 도 3에서 설명한 패킷전화 단말 장치 및 TSN 정합 장치의 각 구성 요소들이 될 수 있다. 이러한 각 구성 요소는 컴퓨터 시스템, 예를 들면 컴퓨터 판독 가능 매체로 구현될 수 있다.

컴퓨터 시스템(500)은 버스(520)를 통해 통신하는 프로세서(510), 메모리(530), 사용자 인터페이스 입력 장치(540), 사용자 인터페이스 출력 장치(550), 및 저장 장치(560) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 컴퓨터 시스템(500)은 또한 네트워크에 결합된 네트워크 인터페이스(570)를 포함할 수 있다. 네트워크 인터페이스(570)는 네트워크를 통해 다른 엔터티와 신호를 송신 또는 수신할 수 있다.

프로세서(510)는 중앙 처리 장치(central processing unit, CPU)이거나, 또는 메모리(530) 또는 저장 장치(560)에 저장된 명령을 실행하는 반도체 장치일 수 있다. 프로세서(510)는 도 1 내지 4에서 설명한 기능, 방법, 프로토콜들을 구현하도록 구성될 수 있다.

메모리(530) 및 저장 장치(560)는 다양한 형태의 휘발성 또는 비휘발성 저장 매체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 메모리는 ROM(read only memory)(531) 및 RAM(random access memory)(532)를 포함할 수 있다. 한 실시예에서 메모리(530)는 프로세서(510)의 내부 또는 외부에 위치할 수 있고, 메모리(530)는 이미 알려진 다양한 수단을 통해 프로세서(510)와 연결될 수 있다.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims

시간 민감형 네트워크(Time Sensitive Network, TSN)와 패킷 통신망이 결합된 통합망 구조에서, 상대 패킷전화 단말 장치와 패킷 통신을 수행하는 패킷전화 단말 장치가 동작하는 방법으로서,
패킷전화 호 처리를 수행하는 단계,
상기 상대 패킷전화 단말 장치가 TSN 기능을 수행할 수 있는 경우, TSN 스트림 예약 절차를 수행하는 단계,
상기 TSN 스트림 예약 절차가 성공한 경우, 디지터 버퍼의 크기를 조정하는 단계, 그리고 상기 디지터 버퍼의 크기는 버퍼링을 사용하지 않고 패킷 전화 통신을 수행하는 디지터 버퍼의 크기에 대응되고,
상기 조정된 디지터 버퍼의 크기를 통해, 상기 버퍼링을 사용하지 않고 패킷 전화 통신을 수행하는 단계를 포함하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 조정하는 단계는, 상기 디지터 버퍼의 크기를 0으로 설정하는 단계를 포함하는 방법.
삭제
제1항에 있어서,
상기 TSN에 시간 동기를 설정하는 단계를 더 포함하는 방법.
제4항에 있어서,
상기 시간 동기를 설정하는 단계는, 상기 패킷전화 단말 장치가 상기 TSN에 슬레이브가 되도록, 상기 TSN에서 사용되는 그랜드마스터 클럭에 동기화를 수행하는 단계를 포함하는 방법.
제4항에 있어서,
상기 패킷전화 단말 장치가 TSN 기능을 수행할 수 있는 경우, TSN의 사용 가능 여부를 확인하는 단계를 더 포함하며,
상기 시간 동기를 설정하는 단계는, 상기 TSN의 사용이 가능한 경우에, 상기 TSN과 시간 동기를 설정하는 단계를 포함하는 방법.
제4항에 있어서,
상기 TSN 스트림 예약 절차는 IEEE802.1.Qcc 규격에 따른 절차이며,
상기 시간 동기를 설정하는 단계는 IEEE1588 규격에 따라 상기 시간 동기를 설정하는 단계를 포함하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 TSN 스트림 예약 절차를 수행하는 단계는, 요청하는 서비스품질파라미터에 대응되는 경로 예약이 실패한 경우, 소정의 회수만큼 더 상기 TSN 스트림 예약 절차를 수행하는 단계를 포함하는 방법.
시간 민감형 네트워크(Time Sensitive Network, TSN)와 패킷 통신망이 결합된 통합망 구조에서, 상대 패킷전화 단말 장치와 패킷 통신을 수행하는 패킷전화 단말 장치로서,
음성 정보를 부호화하고 복호화하는 코덱부,
상기 부호화된 음성 정보에 대해서 순서를 제어하는 RTP(Real-time Transport Protocol)/RTCP(Real-time Transport Control Protocol) 처리부,
상기 코덱부 및 상기 RTP/RTCP 처리부와 연결되는 패킷전화 응용 제어부, 그리고
상기 패킷전화 응용 제어부와 함께 TSN 스트림 예약 절차를 수행하며, 상기 TSN에 시간 동기를 설정하는 TSN 정합 장치를 포함하고,
상기 TSN 정합 장치는, 상기 TSN 스트림 예약 절차가 성공한 경우, 디지터 버퍼의 크기를 조정하는 단계, 그리고 상기 디지터 버퍼의 크기는 버퍼링을 사용하지 않고 패킷 전화 통신을 수행하는 디지터 버퍼의 크기에 대응되고,
상기 조정된 디지터 버퍼의 크기를 통해, 상기 버퍼링을 사용하지 않고 패킷 전화 통신을 수행하는 패킷전화 단말 장치.
제9항에 있어서,
상기 TSN 정합 장치는, 상기 TSN에 사용되는 그랜드마스터 클럭에 상기 시간 동기를 설정하며 상기 시간 동기를 코덱부 및 상기 RTP/RTCP 처리부에 제공하는 TSN 시간 동기부를 포함하는 패킷전화 단말 장치.
제9항에 있어서,
버퍼링한 데이터를 상기 코덱부로 전송하는 디지터 버퍼를 더 포함하는 패킷전화 단말 장치.
제11항에 있어서,
상기 디지터 버퍼의 상기 크기는 0인 패킷전화 단말 장치.
제10항에 있어서,
상기 TSN 정합 장치는,
상기 TSN 스트림 예약 절차를 수행 하기 위한 파라미터를 생성하는 TSN 파라미터 생성부, 그리고
상기 파라미터를 이용하여, 상기 패킷전화 응용 제어부와 함께 상기 TSN 스트림 예약 절차를 수행하는 TSN 제어평면 연동부를 더 포함하는 패킷전화 단말 장치.
제13항에 있어서,
상기 패킷전화 응용 제어부는 소정의 카운트 값을 저장하는 TSN 경로요청 카운터를 포함하며,
상기 패킷전화 응용 제어부는 상기 소정의 카운트 값에 따라 상기 TSN 스트림 예약 절차를 복수 회 시도하는 패킷전화 단말 장치.
제9항에 있어서,
상기 TSN 정합 장치는 IEEE802.1.Qcc 규격에 따라 상기 TSN 스트림 예약 절차를 수행하며,
상기 TSN 정합 장치는 IEEE1588 규격에 따라 상기 시간 동기를 설정하는 패킷전화 단말 장치.
제9항에 있어서,
상기 TSN 정합 장치는 상기 통합망의 물리계층과 연결되는 패킷전화 단말 장치.
패킷 통신망에 복수의 시간 민감형 네트워크(Time Sensitive Network, TSN) 스위치가 위치하는 통합망 구조에서, 상기 TSN 스위치에 연결되어 있는 패킷전화 단말 장치가 동작하는 방법으로서,
통화하고자 하는 상대 패킷전화 단말 장치가 TSN 기능을 수행 가능한지를 확인하는 단계,
상기 상대 패킷전화 단말 장치가 TSN 기능을 수행 가능한 경우, TSN에 시간 동기를 설정하는 단계,
상기 TSN에 상기 시간 동기가 설정된 경우, TSN 스트림 예약 절차를 수행하는 단계, 그리고
상기 TSN 스트림 예약 절차가 성공한 경우, 디지터 버퍼의 크기를 조정하는 단계, 그리고 상기 디지터 버퍼의 크기는 버퍼링을 사용하지 않고 패킷 전화 통신을 수행하는 디지터 버퍼의 크기에 대응되고,
상기 조정된 디지터 버퍼의 크기를 통해, 상기 버퍼링을 사용하지 않고 패킷 전화 통신을 수행하는 단계를 포함하는 방법.
제17항에 있어서,
상기 시간 동기를 설정하는 단계는, TSN에 슬레이브가 되도록, 상기 TSN에서 사용되는 그랜드마스터 클럭에 동기화를 수행하는 단계를 포함하는 방법.
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