KR20000025611A - 인터넷폰의 실시간 데이터 처리방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 인터넷폰의 실시간 데이터 처리방법에 관한 것으로, 종래의 기술에 있어서는 데이터의 실시간 전송을 위해 사용되는 RTP/RTCP 프로토콜에 데이터 전송시간을 제어하는 메커니즘이 없기 때문에 데이터 전송시간은 종래의 인터넷 프로토콜 스택을 그대로 이용할 뿐이므로, 이 프로토콜을 이용하여 음성 데이터를 재생하는 데에는 그 질에 있어서 한계가 있게 되어 일정한 지연시간내에 도착하는 음성 데이터에 대해서는 올바르게 재생할 수 있지만 그렇지 못한 데이터는 쓸모없는 데이터가 되어 재생이 불가능하게 되는 문제점이 있었다. 따라서, 본 발명은 네트워크로 부터 수신되는 데이터를 두 종류의 데이터(일반 데이터, 음성 데이터)로 구분하여 일반 데이터는 종래와 같은 프로토콜 스택의 경로를 따르게 하고, 음성 데이터는 프로토콜 스택을 배제하고 PSTN 전송 버퍼로 바로 전송하게 함으로써 그냥 통과된 프로토콜 스택의 처리 시간만큼 지연시간을 감소하게 되어 음성을 양호하게 전송할 수 있는 효과가 있다.

Description

인터넷폰의 실시간 데이터 처리방법

본 발명은 인터넷폰의 실시간 데이터 처리방법에 관한 것으로, 특히 인터넷을 사용하여 음성과 같은 실시간 데이터를 전송하는 인터넷폰 시스템에 있어서, 음성 전송의 지연시간을 줄여 전송시간을 빠르게 하여 데이터 손실을 줄일 수 있도록 하는 인터넷폰의 실시간 데이터 처리방법에 관한 것이다.

최근에는 전화망과 인터넷망을 통합하려는 경향이 대두되고 있다. 그 예로 인터넷폰은 이미 세계적으로 널리 구성되어 있는 인터넷망을 이용하므로써, 종래 전화 요금의 절반이하로 전화를 할 수 있을 뿐 아니라 전화망에서는 이용 가능하지 않았던 메일 전송과 같은 많은 부가적인 기능을 제공할 수 있어 그 사용율은 점점 증가추세에 있다.

그런데, 인터넷은 파일 전송과 같이 전송시간 보다는 오히려 전송의 정확성에 더 비중을 두어 개발된 네트워크로써, 인터넷폰처럼 인터넷망을 이용하여 음성을 전송하는 시스템에서는 음성 고유의 특성을 반영할 수 있도록 하는 기능을 구현해야만 하게 되었고, 따라서 대부부분의 인터넷폰이 표준으로 지정된 RTP/RTCP 프로토콜을 이용하여 그 기능을 구현하고 있다.

참고로, 음성과 같은 실시간 데이터를 인터넷상에서 전송하는 데에는 크게 두가지 문제점이 있는데 그 중 하나는 지연시간(Delay)이고, 다른 하나는 지연시간 변위(Jitter)이다.

그 중 지연시간 변위는 이더넷과 같이 일정 대역폭을 여러 단말간에 경쟁하는 네트워크 환경과 패킷 크기에 따라 처리시간이 달라지는 프로토콜 스택에 의해 패킷 전송시간이 가변되어 일어나는 것으로, 이는 일정 대역폭을 두고 여러 단말이 서로 경쟁하는 이더넷에서 동시적인 전송이 가능하여 대역폭 경쟁을 최소화할 수 있는 랜스위치로 교체하고 프로토콜 스택을 배제시킴으로써 지연시간 변위를 줄일 수 있게 된다.

프로토콜 스택의 주요 구성 요소인 UDP나 TCP, IP는 모두 패킷의 크기에 따라 처리시간이 달라진다. 즉, 패킷 크기만큼 복사 및 CRC(Cyclic Redundancy Check) 검사를 함으로써 이와 같은 가변 처리시간이 발생한다.

물론 음성 데이터는 대부분 일정 크기로 패킷화함으로써 음성 데이터의 처리시간은 일정하겠지만, 이미 큐잉(Queuing)된 다른 일반 데이터에 의해 가변 처리시간이 발생하게 된다.

도1은 종래의 일반적인 인터넷폰의 프로토콜 스택을 도시한 구성도로서, 이에 도시된 바와 같이 정확한 데이터 전송을 위주로 구현된 종래의 인터넷 프로토콜 스택 을 기반으로 RTP/RTCP 프로토콜을 더 부가시켜 구성되어 있다.

즉, 게이트웨이(미도시,랜과 다른 프로토콜을 사용하는 전화망과의 연결을 위해 사용하는 일종의 프로토콜 변환기)를 통해 입력되는 음성데이터를 일정한 크기로 샘플링하여 패킷으로 만드는 PSTN 드라이버와; 상기 PSTN 드라이버에 의해 패킷으로 변환되는 데이터의 실시간 전송을 위한 RTP/RTCP 프로토콜 계층과; 각 패킷을 그 순서에 무관하게 독립적으로 운반 관리하는 UDP(User Datagram Protocol) 계층과; 데이터의 흐름을 관리하고 데이터의 정확성 여부를 검사하며 신뢰성을 높이는 TCP(Transport Control Protocol) 계층과; TCP 또는 UDP 에 의해 패킷으로 변환된 데이터를 네트워크를 통해 단말로 에러없이 전송하도록 하는 IP(Internet Protocol) 계층과; IP 주소에 의해 단말의 물리적인 주소를 구해내는 ARP(Address Resolution Protocol) 계층과; 네트워크 구성의 기반이 되는 이더넷 드라이버로 구성되어 있어 음성을 전송하기 위해서는 상기와 같이 많은 프로토콜 계층을 통과해야 되므로 긴 처리 오버헤드를 가지게 된다.

이와 같이, 상기 종래의 기술에 있어서는 데이터의 실시간 전송을 위해 사용되는 RTP/RTCP 프로토콜에 데이터 전송시간을 제어하는 메커니즘이 없기 때문에 데이터 전송시간은 종래의 인터넷 프로토콜 스택을 그대로 이용할 뿐이므로, 이 프로토콜을 이용하여 음성 데이터를 재생하는 데에는 그 질에 있어서 한계가 있게 되어 일정한 지연시간내에 도착하는 음성 데이터에 대해서는 올바르게 재생할 수 있지만 그렇지 못한 데이터는 쓸모없는 데이터가 되어 재생이 불가능하게 되는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 창출한 것으로, 음성 데이터와 일반 데이터를 구분하여 음성 데이터에 대해서는 모든 프로토콜 계층을 통과 시키지 않고, PSTN 드라이버와 이더넷 드라이버 사이에 직접 전송되도록 하여 통과 지연시간을 감소 시킴으로써 전송시간을 빠르게 하는 인터넷폰의 실시간 데이터 처리방법을 제공 하는데 그 목적이 있다.

도1은 종래의 일반적인 인터넷폰의 프로토콜 스택을 도시한 구성도.

도2는 일반 전화망을 통해 입력되는 음성데이터를 네트워크에 전송하는 과정과 네트워크를 통해 일반 전화망으로 음성데이터를 전송하는 과정을 보인 예시도.

도3은 본 발명에 있어서 호출제어 과정을 보인 예시도.

도4는 본 발명에 의한 인터넷폰의 실시간 데이터 처리 과정을 보인 구성도.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 일반 전화(PSTN)망을 통해 음성(Voice) 데이터가 PSTN 드라이버로 입력되면 음성 데이터를 패킷으로 만들기 위해 일정 크기로 샘플링하는 단계와; 상기 단계에서 일정 크기로 샘플링된 값으로 가상 아이피 패킷을 만드는 단계와; 상기 단계에 의해 만들어진 가상 아이피 패킷을 이더넷큐(Queu)에 큐잉시키는 단계와; 상기 단계에서 이더넷큐에 큐잉된 가상 아이피 패킷을 이더넷 드라이버에서 인출해내는 단계와; 상기 단계에서 인출해낸 가상 아이피 패킷에 이더넷 헤더 및 타입 필드헤더 등을 추가하여 완전한 이더넷 패킷을 만드는 단계와; 상기 단계에서 만든 이더넷 패킷을 네트워크상으로 발송하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 인터넷폰에서 목적(destination) 주소가 부가된 이더넷 패킷이 네트워크에 방출되면 해당 주소의 이더넷 드라이버에서 상기 이더넷 패킷을 수용하는 단계와; 상기 단계에서 수용된 이더넷 패킷의 타입필드를 체크하여 음성 데이터와 일반 데이터를 구분하는 단계와; 상기 단계에서 구분된 데이터가 일반 데이터이면 아이피큐에 큐잉하고, 음성 데이터이면 PSTN큐에 큐잉하는 단계와; 상기 단계에서 PSTN큐에 음성 데이터가 큐잉되면 PSTN 드라이버에서 이를 인출하여 일반 전화망으로 발송하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도2는 일반 전화(PSTN)망을 통해 입력되는 음성데이터를 네트워크에 전송하는 과정과 네트워크를 통해 일반 전화망으로 음성데이터를 전송하는 과정을 보인 예시도로서, 이에 도시한 바와 같이 먼저, 일반 전화망을 통해 음성 데이터가 입력되어 네트워크로 전송하는 경우에는 음성 데이터 전송 이전에 호출제어 과정을 통해 알아낸 여러 정보를 이용하여 이더넷 어드레스와 같은 물리적인 주소를 구한 다음 PSTN 드라이버에서 일정한 크기로 샘플링한 후 가상 아이피 패킷(Psuedo IP Packet)을 만들어 이더넷큐와 같은 네트워크 버퍼에 저장한다.

여기서, 가상 아이피 패킷은 아이피 헤더에 대한 부가적인 기능을 없애고 최소한의 헤더만을 설정한 패킷을 의미한다. 이 헤더 정보에서 의미가 있는 것은 목적(Destination) 아이피 주소와 티티엘(TTL : Time To Live) 필드로서, 상기 목적 아이피 주소는 상대방 단말에 연결을 위한 중요한 인자가 되고, 티티엘은 이 패킷이 몇 개의 라우터(router)를 거치면 자동으로 버려질지를 결정하는 인자이다.

인트라넷 환경에서는 보통 이 값을 1로 설정하고, 인터넷 환경에서는 32정도로 설정 한다.

또한, 상기 호출제어 과정에서 아이피 어드레스를 알아내게 됨으로써 음성전송 과정에서는 ARP를 이용해 따로 아이피 어드레스를 알아낼 필요는 없게 된다.

다음, 네트워크로 부터 일반 전화(PSTN)망으로 데이터 패킷이 전송되는 경우는 해당되는 목적 어드레스의 이더넷 드라이버에서 상기 데이터 패킷을 수용하여 음성 데이터인지 일반 데이터인지를 구분하여 일반 데이터일 경우는 아이피큐(Queue)와 같은 기존의 프로토콜 스택이 처리하는 버퍼에 저장하고, 음성 데이터일 경우는 PSTN큐에 저장한 후 PSTN드라이버에서 이를 인출하여 일반 전화망으로 전송하게 된다.

이때, 두가지 형태의 데이터(일반 데이터, 음성 데이터)는 음성 데이터 패킷의 타입 필드에 아직 표준으로 사용하지 않는 값을 설정함으로써, 쉽게 일반 데이터와 음성 데이터를 구분할 수 있게 한다.

인터넷폰에서 음성 통화는 크게 호출제어(call control) 과정과 음성전송 과정의 두가지로 이루어지는데, 호출제어 과정은 일반 전화에서의 링과 온-후크, 오프-후크 등에 의해 정보를 주고 받는 과정으로서, 그 목적은 상대방 단말로 부터 전화가 왔음을 알려주고 PSTN 전화번호를 아이피 어드레스로 변환시키는데 있다.

이 과정 후에는 상대방 단말의 아이피 어드레스와 상대방 단말에 도달하기 위한 이더넷 주소와 같은 물리적인 주소를 알 수 있다.

이를 도3의 호출제어 과정을 보인 예시도를 참조하여 좀더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

일단, 외부로 부터 전화가 걸려와 링이 울리게 되면 이를 검출하여 호출 전화번호에 대응하는 목적 단말의 아이피 어드레스를 먼저 알아내고, ARP에 의해 목적(Destination)단말의 이더넷 어드레스를 알아낸 다음 제어 메시지를 네트워크를 통해 목적 단말에 전송한다.

상기 제어 메시지를 수신한 목적 단말은 응답 신호(ack)를 다시 호출측에 보내고, 이를 수신한 호출측과 링크가 확립되어 음성 데이터를 상호 전송하게 된다.

도4는 본 발명에 의한 인터넷폰의 실시간 데이터 처리 과정을 보인 구성도로서, 이에 도시한 바와 같이 일반 전화망이나 네트워크를 통해 수신된 음성 패킷은 IP, UDP, RTP/RTCP 등의 계층을 그냥 통과하고 바로 PSTN 드라이버와 이더넷 드라이버 사이로 전송되고, 일반 데이터는 종래와 마찬가지로 IP, UDP, RTP/RTCP 등의 모든 계층을 통과하여 데이터를 정확하게 전송하게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명 인터넷폰의 실시간 데이터 처리방법은 네트워크로 부터 수신되는 데이터를 두 종류의 데이터(일반 데이터, 음성 데이터)로 구분하여 일반 데이터는 종래와 같은 프로토콜 스택의 경로를 따르게 하고, 음성 데이터는 프로토콜 스택을 배제하고 PSTN 전송 버퍼로 바로 전송하게 함으로써 그냥 통과된 프로토콜 스택의 처리 시간만큼 지연시간을 감소하게 되어 음성을 양호하게 전송할 수 있는 효과가 있다.

Claims (5)

1. 일반 전화망을 통해 음성 데이터가 PSTN 드라이버로 입력될 경우, 음성 데이터를 패킷으로 만들기 위해 일정 크기로 샘플링하는 단계와; 상기 단계에서 일정 크기로 샘플링된 값으로 가상 아이피 패킷을 만드는 단계와; 상기 단계에 의해 만들어진 가상 아이피 패킷을 이더넷큐에 큐잉시키는 단계와; 상기 단계에서 이더넷큐에 큐잉된 가상 아이피 패킷을 이더넷 드라이버에서 인출해내는 단계와; 상기 단계에서 인출해낸 가상 아이피 패킷에 이더넷 헤더 및 타입 필드헤더 등을 추가하여 완전한 이더넷 패킷을 만드는 단계와; 상기 단계에서 만든 이더넷 패킷을 네트워크상으로 발송하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 인터넷폰의 실시간 데이터 처리방법.
2. 인터넷폰에서 목적 주소가 부가된 이더넷 패킷이 네트워크에 방출될 경우, 해당 주소의 이더넷 드라이버에서 상기 이더넷 패킷을 수용하는 단계와; 상기 단계에서 수용된 이더넷 패킷의 타입필드를 체크하여 음성 데이터와 일반 데이터를 구분하는 단계와; 상기 단계에서 구분된 데이터가 일반 데이터이면 아이피큐에 큐잉하고, 음성 데이터이면 PSTN큐에 큐잉하는 단계와; 상기 단계에서 PSTN큐에 음성 데이터가 큐잉되면 PSTN 드라이버에서 이를 인출하여 일반 전화망으로 발송하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 인터넷폰의 실시간 데이터 처리방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 일반 전화망을 통해 입력되어 네트워크로 전송되는 음성 데이터는 호출제어 과정에 의해 이더넷 어드레스와 같은 물리적인 주소와 아이피 어드레스를 구하는 것을 특징으로 하는 인터넷폰의 실시간 데이터 처리방법.
4. 제2항에 있어서, 상기 두가지 형태의 데이터(일반 데이터, 음성 데이터)는 음성 데이터 패킷의 타입 필드에 아직 표준으로 사용하지 않는 값을 설정하여 구분하게 하는 것을 특징으로 하는 인터넷폰의 실시간 데이터 처리방법.
5. 제3항에 있어서, 상기 호출제어는 외부로 부터 전화가 걸려와 링이 울리게 되면 이를 검출하여 호출 전화번호에 대응하는 목적 단말의 아이피 어드레스를 먼저 알아내고, ARP에 의해 목적 단말의 이더넷 어드레스를 알아낸 다음 제어 메시지를 네트워크를 통해 목적 단말에 전송한 후 상기 제어 메시지를 수신한 목적 단말에서 응답 신호(ack)를 다시 호출측에 보내어 이를 수신한 호출측과 링크를 확립하여 음성 데이터를 상호 전송하도록 이루어진 것을 특징으로 하는 인터넷폰의 실시간 데이터 처리방법.