KR20000041859A - 근거리 통신망에서 프레임 구조 가변방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 음성 데이터를 처리하는 시스템에 관한 것으로, 송신되는 RTP 패킷의 예상 지연시간과 실제 전송에 따라 발생한 지연시간을 이용하여 오차시간을 계산한 후 계산되어진 오차시간에 의해 전송 프레임의 패킷 개수를 조절하는 근거리 통신망에서 프레임 구조 가변방법을 구현함으로서 전송 지연차 감소를 해결하고, 수신측 코덱이 수신된 프레임 처리에 동기를 맞추어 음성 성능을 향상시키도록 하였다.

Description

근거리 통신망에서 프레임 구조 가변방법
본 발명은 음성 데이터를 처리하는 시스템에 관한 것으로, 특히 전송로에서 발생하는 트래픽(Traffic)에 관계없이 음성 데이터의 실시간 전송을 이루는 방법에 관한 것이다.
일반적으로 네트워크(Network)상에서 가장 중요시되는 점이라 하면 정보를 효율적이고, 가장 빠르게 전송하는 일이라 할 수 있다. 이때 정보를 전송하기 위해 요구되는 전송 대역을 살펴보면, 음성은 디지털 부호화(압축)를 통해 64kbps로부터 16kbps까지 압축이 가능하므로 그다지 넓은 대역을 필요로 하지 않는다. 하지만 영상은 고품질을 유지하면서 압축하기 위해 "MPEG"의 영상 압축 기술을 사용한다고 하더라도 1.5∼6Mbps 정도의 전송 능력이 요구된다. 동시에 데이터를 교환할 경우에는 이에 다시 10Mbps 이상의 대역이 더 필요하게 된다.
하지만 정보를 효율적이고, 빠르게 전송하기 위해 단지 광대역이라고 해서 가능한 것이 아니라 개개의 전송 미디어가 필요로 하는 통신 품질을 보증할 수 있는 네트워크일 필요가 있다. 이러한 통신요구품질을 서비스 품질(QOS; Quality of Service)이라고 하며, 이는 미디어(media), 애플리케이션(application)에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어 인터넷 전화통신의 경우 음성이 송신측으로부터 수신측에게 실시간으로 보내질 것을 요구하는 저 지연 요구와, 수신측에서는 음성이 연속하여 출력될 수 있도록 송신측에서의 송신간격과 똑같은 간격으로 수신하기 위한 저 지연 지터(Jitter) 요구가 바로 그것이라 할 수 있다.
따라서 정보를 전송하고자 하는 시스템에 있어 상기 QOS를 향상시키기 위한 노력이 다양하게 이루어지고 있으며, 특히 저 지연 지터 요구를 만족시키기 위한 노력이 이루어지고 있는 실정이다.
이하 상기한 바와 같은 전보 전송 시스템의 일 예로 음성을 전송하는 시스템의 동작을 간략하게 살펴보면, 송신측과 수신측의 시스템은 음성을 압축하여 전송하기 이전에 프로토콜을 통해 전송 환경을 설정하게 된다. 상기 전송 환경의 설정은 전송할 패킷의 형태 및 전송 방식 등을 결정하는 동작이며, 이러한 동작에 의해 상기한 요구를 최적으로 만족할 수 있도록 하는 것이다. 예를 들어 전송 라인 등에 의한 전송 품질이 양호한 경우에는 하나의 헤더(header)에 복수의 데이터 셀로 전송 패킷을 구성하여 전송하도록 설정하며, 전송 품질이 좋지 않는 경우에는 하나의 헤더에 최소 데이터 셀로 전송 패킷을 구성하여 전송하도록 설정한다.
이는 일반적으로 하나의 프레임을 구성하는 경우 헤더가 차지하는 비트(bit)를 무시할 수 없기 때문에 셀을 전송하는 효율 측면에서 각 데이터 셀에 헤더를 붙여 전송한 것 보다 하나의 헤더에 복수의 데이터 셀을 전송하는 것은 바람직하기 때문이다. 한편 상기한 방식은 ITU-T(International Telecommunication Union-Telecommunication Standardization Sector; 국제 전기통신 연합 전기통신 표준화 부문)에서 규정하고 있는 "H.245"에 의해 결정된다.
하지만 상기한 바와 같이 통신이 종료할 때까지 트래픽(Traffic)의 량에 관계없이 최초 설정에 의해 결정된 고정 프레임(RTP Multi-Frame)으로 데이터를 전송하는 방식을 사용하는 경우에는 아래와 같은 문제가 야기될 수 있다.
첫 번째로 대역폭이 일정하지 않는 근거리 통신망(LAN)을 통해 음성 데이터를 수신할 시 일정 간격으로 음성 데이터가 수신되지 않아 저 지연 지터(Jitter) 요구를 저해하는 경우가 발생한다.
두 번째로 연속적인 음성 재생이 이루어지지 않아 재생 음성이 끊어져 통화 품질이 나빠지는 문제가 있다.
세 번째로 기록 디지털신호 프로세서가 대기하는 시간이 길어짐에 따라 처리 지연을 감수하여야 할 뿐 아니라 시스템의 이용 효율을 저해하는 요인으로 작용한다.
따라서 상기한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 트래픽의 량에 따라 프레임을 구성하는 패킷의 개수를 가변적으로 조절하여 데이터의 실시간 전송이 이루어지도록 하는 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 음성 데이터의 전송 지연에 따라 프레임을 구성하는 패킷의 개수를 조정함으로서 전송 효율을 향상시킬 수 있는 방법을 제공함에 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 음성 데이터 프레임을 수신할 시 상기 프레임의 송신시각과 상기 프레임을 구성하는 패킷 개수를 저장하는 제1과정과, 상기 제1과정의 수행에 앞서 수신된 프레임이 있을 경우 상기 제1과정에 의해 저장된 패킷 개수를 통해 예상 지연시간을 계산하는 제2과정과, 상기 예상 지연시간과 실제 지연시간을 비교하여 오차시간을 계산하는 제3과정과, 상기 오차시간이 소정 범위의 상한 값보다 큰 경우에는 트래픽이 증가하였다고 판단하여 전송 프레임을 구성하는 패킷 개수를 증가시키는 제4과정과, 상기 오차시간이 상기 소정 범위의 하한 값보다 작은 경우에는 트래픽이 감소하였다고 판단하여 상기 전송 프레임을 구성하는 패킷 개수를 감소시키는 제5과정과, 상기 오차시간이 상기 소정 범위 내에 속하거나 상기 제1과정에 앞서 수신된 프레임이 없는 경우에는 상기 제1과정으로 리턴하는 제6과정으로 이루어진 근거리 통신망에서 프레임 구조 가변방법을 구현하였다.
이때 상기 예상 지연시간은 한 패킷을 전송하는데 소요되는 규정 시간과 상기 제1과정에 의해 저장된 패킷 개수의 곱으로 결정하고, 상기 실제 지연시간은 상기 제1과정에서 저장한 송신시각과 상기 제1과정에 앞서 수신된 프레임에 의해 저장된 송신시각의 차에 의해 결정하도록 한다.
또한 보다 바람직하기로는 상기 본 발명에 의해 구현된 프레임 구조 가변방법이 디지털신호 프로세서 구성 데이터를 상기 제4과정과 상기 제5과정에 의해 가변된 패킷 개수로 갱신하는 제7과정과, 상기 갱신된 개수의 패킷이 송신 버퍼에 기록될 시 상기 송신 버퍼의 유효 플래그를 세팅함으로서 상기 송신 버퍼로부터 상기 갱신된 개수의 패킷을 읽어 프레임을 구성하는 제8과정을 더 구비하도록 구현한다.
도 1은 본 발명이 적용되는 시스템의 개방형 시스템간 상호 접속 참조 모델의 일 예를 도시한 도면.
도 2는 본 발명이 적용되는 시스템의 송신측과 수신측간에 이루어지는 프로토콜을 간략하게 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 프레임 구조 가변을 위한 구성을 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 프레임 구조 가변을 위한 제어 흐름을 도시한 도면.
도 5는 도 3에 도시한 송신 버퍼 구성의 일 예를 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따라 수신되는 프레임 구조를 도시한 도면.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 우선 다음에서 설명할 시스템으로 보코더(Vocoder)를 사용하여 음성을 전송하는 시스템을 예를 들어 설명할 것이며, 여기에 사용되는 보코더의 압축방식으로는 이미 ITU-T(International Telecommunication Union-Telecommunication Standardization Sector; 국제 전기통신 연합 전기통신 표준화 부문)에서 권고하고 있는 G.723.1방식과 G.729 방식을 중심으로 하여 설명함을 미리 밝혀 둔다.
이때 상기 G.723.1 방식과 G.729 방식의 가장 큰 차이라 하면 음성 데이터(Voice Data)를 압축함에 있어 주요한 요소라 할 수 있는 샘플링(sampling) 주기를 들 수 있다. 상기 G.723.1 방식의 경우에는 30ms를 샘플링 주기로 사용하여 음성 데이터를 20, 24바이트(byte)로 전송하며, 상기 G.729 방식의 경우에는 10ms를 샘플링 주기로 사용하여 음성 데이터를 10바이트(byte)씩 전송한다. 이때 수신측 오디오 코덱(Audio Codec)은 30ms 또는 10ms마다 수신한 음성 데이터를 분해하게 된다.
하지만 대역폭(BandWidth)이 일정하지 않은 근거리 통신망(LAN)을 통해 음성 데이터가 전송되는 경우에는 일정 지연시간, 즉 일정 간격마다(30ms 또는 10ms) 음성 데이터가 수신되지 않는 문제가 발생할 수 있다.
따라서 본 발명은 앞의 목적에서도 언급한 바와 같이 수신측에서 지연시간이 변화하는 것에 따라 프레임을 구성하는 패킷의 개수를 가변 함으로서 전송 지연시간에 따른 문제를 해결하여 전송 효율을 향상시키도록 구현하고자 한다.
한편, 이하 사용되어질 용어에 대해 정의하면, 프레임은 수신측과 송신측간에 데이터를 전송하기 위한 포맷을 지칭하며, 패킷은 보코더의 압축방식에 대응하여 소정 비트로 구성한 음성 데이터의 묶음을 지칭한다. 이때 상기 프레임은 하나 또는 다수의 패킷을 포함하도록 구성이 가능하다. 또한 UDP(User Datagram Protocol; 사용자 데이터그램 프로토콜) 처리 후 RTP(Realtime Transport Protocol; 실시간 전송 프로토콜) 처리를 위해 수신되는 데이터를 음성 데이터 프레임이라 하며, 송신시 RTP 처리에 의해 RTP 헤더를 붙이기 전의 데이터 또는 수신시 RTP 헤더가 제거된 데이터를 음성 데이터(PayLoad)라 지칭하도록 한다. 상기 RTP 헤더는 송신측 시스템에 구비된 RTP에서 전송할 음성 데이터에 붙이는 헤더를 의미하며, 본 발명의 실시를 위해서 상기 RTP 헤더는 타임 스템프(Time Stamp)와 RTP 데이터 크기(RTP Data Size)를 저장하고 있다. 상기 타임 스템프(Time Stamp)는 송신측 시스템이 내부에서 사용하는 보코더의 종류에 의해 결정되는 기준 처리시간(예를 들어 30ms, 10ms)을 의미한다.
먼저 본 발명을 적용할 시스템의 일반적인 동작을 도 1과 도 2를 통해 살펴보면 다음과 같다. 이때 상기 도 1은 음성을 전송하는 시스템에서 필요한 기능을 계층화한 OSI(Open Systems Interconnection; 개방형 시스템간 상호접속) 참조 모델의 일 예를 도시한 도면이며, 상기 도 2는 음성을 전송하기 위해 송신측과 수신측간에 이루어지는 프로토콜을 간략하게 도시한 도면이다.
상기 도 1에 도시한 OSI 참조 모델은 통상적인 OSI 계층(Layer)의 제1계층에 대응하는 물리계층(PHY), 제2계층(데이터 링크층)에 대응하는 MAC(Media Access Control; 매체접속제어) 및 LLC(Logical Link Control; 논리링크제어) 계층, 제3계층(네트워크층)에 대응하는 IP(Internet Protocol; 인터넷 프로토콜), 제4계층(트랜스포트층)에 대응하는 UDP(User Datagram Protocol; 사용자 데이터그램 프로토콜) 또는 TCP(Transmission Control Protocol) 및 상위 계층에 대응하는 RTCP, RTP(Realtime Transport Protocol; 실시간 전송 프로토콜), H.2250(RAS), H.2250(Q931), H.245로 구성된다. 이때 상위 계층과 제4계층은 두 경로(path)로 구분되는데, 음성(voice)을 처리하는 경로와 신호(signalling)를 처리하는 경로가 바로 그것이다. 상기 음성을 처리하는 경로상의 계층은 RTCP, RTP, H.2250(RAS) 및 UDP이며, 상기 신호를 처리하는 경로상의 계층은 H.2250(Q.931), H245 및 TCP이다. 이때 상기 H.2250(Q.931)은 호 시그날링(Call Signalling)을 수행하고, 상기 H.2250(RAS)은 인증 절차 등을 수행하며, H.245는 호 컨트롤( Call Control)을 수행한다.
상기한 구성에 의해 전송하고자 하는 음성 데이터는 상기한 각 계층을 거쳐 해당 계층에 대응하는 헤더를 붙이게 되며, 수신되는 프레임은 상기 각 계층을 거쳐 해당 계층에 대응하는 헤더가 제거된다. 즉, 전송할 음성 데이터의 경우에는 해당 계층인 RTCP, RTP, H.2250(RAS) 및 UDP에 의해 헤더가 첨가되어 IP로 제공되며, 신호의 경우에는 H.2250(Q.931), H245 및 TCP에 의해 헤더가 첨가되어 IP로 제공된다. 그 이후에는 동일한 계층을 통해 헤더가 첨가되어 상기 헤더가 첨가된 프레임은 PHY를 거쳐 수신측 시스템으로 전송된다. 이때 상기 수신측 시스템은 상기 전송시의 역순에 의해 음성 데이터를 얻게 된다.
상기한 신호 경로상의 계층에 의해 수신측과 송신측간에 이루어지는 프로토콜은 도 2에 도시한 도면에 의해 이루어지는데, 상기 프로토콜은 도면상에 도시된 바와 같이 Q.931에 의해 연결이 설정된 후 H.245에 의한 연결이 이루어진다. 상기한 연결이 설정된 후 음성 데이터의 전송이 이루어진다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 프레임 구조 가변을 위해 구비된 구성으로 송신시 상기 도 1에 도시한 UDP 계층을 거치기 전의 음성 데이터 프레임 또는 수신시 상기 UDP 계층을 거친 음성 데이터 프레임을 압축하거나 복원 및 처리하기 위한 구성을 도시한 도면이다. 상기 도 3을 참조하면, 디지털신호 처리부(DSP; Digital Signal Processor)(310)는 송신 또는 수신되는 음성 데이터를 압축하거나 복원하는 기능을 수행하며, 인터럽트 발생을 통한 음성 데이터의 송신 또는 수신 요구를 하게 된다. 이때 상기 DSP(310)가 인터럽트를 발생함에 있어 음성 코덱(보코더) 방식에 따라 인터럽트를 발생하는 주기가 결정되는데, 이는 앞에서도 언급한 바와 같이 G.723.1 방식의 경우에는 30ms, G.729 방식의 경우에는 10ms를 주기로 하고 있다. 또한 상기 DSP(310)는 본 발명의 실시 예에 따른 가변 패킷 개수를 포함하는 디지털신호 프로세서 구성 데이터(DSP Config Data)를 가지며, 송신 버퍼(350)에 상기 가변 패킷 개수가 모두 기록되면 송신 RTP(RTP-Tx)(362)가 음성 데이터를 읽어갈 수 있도록 상기 송신 버퍼(350)의 유효 플래그(Valid_Flag)를 세팅한다. 기록 DSP(320)는 앞에서 언급한 ISR 기능에 따라 수신 버퍼(340)에 수신된 음성 데이터를 상기 DSP(310)로 버퍼링 하는 기능을 수행한다. 상기 버퍼링 기능은 수신 버퍼(340)에 기록된 음성 데이터를 인터럽트 주기로 읽어 상기 DSP(310)에 기록하는 일련의 동작을 의미한다. 독출 DSP(330)는 앞에서 언급한 ISR 기능에 따라 상기 DSP(310)로부터 제공되는 음성 데이터를 송신 버퍼(340)로 버퍼링 하는 기능을 수행한다. 이때의 버퍼링 기능은 상기 DSP(310)로부터 제공되는 음성 데이터를 상기 송신 버퍼(350)에 인터럽트 주기로 기록하는 일련의 동작을 의미한다. 상기 수신 버퍼(340)는 수신 RTP(RTP-Rx)(350)에 의해 RTP 헤더가 제거된 음성 데이터를 저장하며, 상기 기록 DSP(320)의 요구에 의해 해당 음성 데이터를 버퍼링 한다. 상기 송신 버퍼(340)는 내부에 본 발명에 따른 소정의 구성을 가지며, 상기 독출 DSP(330)로부터 제공되는 음성 데이터를 기록한다. 상기 송신 버퍼(350) 구성의 일 예는 도 5에 도시한 바와 같다. RTP(360)는 송신 RTP(362)와 수신 RTP(364)로 구성되어 UDP로부터 인가되는 음성 데이터 프레임의 RTP 헤드를 제거하거나 상기 UDP로 전송할 음성 데이터에 RTP 헤더를 붙여 음성 데이터 프레임을 생성한다. 특히 상기 RTP(360)는 본 발명의 일 실시 예에 따른 근거리 통신망에서 프레임 구조 가변을 위한 기능을 도 4에 도시한 제어 흐름에 따라 수행한다. 상기 RTP-Rx(364)는 도 1에 도시한 UDP로부터 제공되는 음성 데이터 프레임에 포함되어 있는 RTP 헤더를 처리한 후 순수 음성 데이터(PayLoad 데이터)만을 독출하여 상기 수신 버퍼(340)의 해당 영역에 기록한다. 또한 RTP-Tx(362)는 소정 주기(10ms)로 상기 송신 버퍼(350)의 유효 플래그를 체크하여 상기 유효 플래그가 세팅될 시 상기 송신 버퍼(350)의 음성 데이터 기록 영역에 저장된 음성 데이터를 읽어 RTP 헤드를 붙여 음성 데이터 프레임을 구성한다. 상기 구성된 음성 데이터 프레임은 상기 도 1에 도시한 UDP로 전송된다.
이하 상기 도 3에 도시한 송신 버퍼(350)의 구성을 도 5를 참조하여 상세히 설명하면, 상기 수신 버퍼(350)의 영역들은 유효 플래그(Valid_Flag), 멀티 프레임 사이즈(Multi_Frame_Size), 프레임 카운트(Frame Count) 및 음성 데이터(Voice_Data)를 각각 저장하는 영역으로 구성된다. 상기 Valid_Flag는 앞에서도 언급한 바와 같이 DSP(310)가 원하는 패킷 개수가 송신 버퍼에 기록되었음을 알리는 정보가 기록된다. 일 예를 들면, "0"이 등록된 경우에는 원하는 패킷 개수의 저장이 완료되지 않았으므로 송신 버퍼(350)에 기록된 음성 데이터의 독출이 불가능하며, "1"이 등록된 경우에는 원하는 패킷 개수의 저장이 완료되었으므로 송신 버퍼(350)에 기록된 음성 데이터를 억세스 하는 것이 가능하다. 상기 Multi_Frame_Size는 원하는 패킷 개수에 따른 프레임의 크기를 나타내는 정보가 기록되며, 상기 Frame Count는 생성되는 프레임의 개수를 카운트한 값이 기록된다. 마지막으로 음성 데이터 Voice_Data는 상기 독출 DSP(330)에 의해 음성 데이터가 패킷 단위로 기록되는 영역이다.
한편 상기 도 3에 도시한 RTP(360)는 도 4에 도시한 제어 흐름에 따라 근거리 통신망에서 프레임 구조 가변을 위한 동작을 수행한다. 상기 도 4는 음성 데이터 프레임이 수신될 시 상기 음성 데이터 프레임을 구성하는 패킷의 개수와 송신시각을 파악하고, 상기 패킷 개수에 따른 예상 지연시간을 산출하여 앞에 수신되었던 음성 데이터 프레임과 상기 수신한 음성 데이터 프레임간의 실제 지연시간을 비교함에 따른 오차 시간에 대응하여 송신 음성 데이터 프레임을 구성하는 패킷의 개수를 결정하는 일련의 과정으로 이루어진다.
이하 상기한 구성을 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 동작을 상세히 설명하면 다음과 같다.
우선 앞에서도 언급은 하였으나 현재 H.323 엔드 포인트(End Point), 게이트웨이(Gateway), 게이트 키퍼(Gatekeeper), 멀티플 컨트롤 유니트(Multiple Control Unit) 멀티 포인트 컨트롤러(Multipoint Controller)는 음성 코덱으로 G.723.1과 G.729A를 사용하며, 각 음성 코덱의 샘플링 주기는 각각 30ms와 10ms이다.
한편, 이하 설명할 본 발명은 무보증 QOS 근거리 통신망(Non-Guaranteed Quality of service LAN)상에서 보코더 데이터를 사용하여 음성을 UDP 포트를 통해 RTP 패킷(음성 데이터 프레임)을 전송하는 인터넷 전화통신 게이트웨이(Internet Telephony Gateway), 인터넷 폰(Internet Phone), MCU 및 MC 등에서의 트래픽 량에 따라 가변하는 H.323 RTP 멀티 프레임 알고리즘(H.323 RTP Multiframe Algorithm)으로 음성 데이터 전송시 전송 효율 및 실시간 전송을 향상시키기 위한 동작으로 이루어진다.
상기한 본 발명의 요지를 도 4에 도시한 제어 흐름에 따라 상세히 설명하면, RTP(360)는 410단계, 420단계 및 422단계를 통해 첫 번째 수신되는 음성 데이터 프레임과 그렇지 않은 음성 데이터 프레임을 구분하기 위한 소정 절차를 수행하게 된다. 상기 음성 데이터 프레임을 구분하는 이유는 첫 번째 수신되는 음성 데이터 프레임에 대해서는 본 발명의 수행에 따른 패킷 가변을 할 근거가 없을 뿐 아니라 할 필요가 없기 때문이다. 즉, 두 번째 이후로 수신되는 음성 데이터 프레임에 대해서만 지연시간을 측정하여 패킷 개수를 가변할 필요가 있기 때문이다. 따라서 상기 RTP(360)는 410단계에서 음성 데이터 프레임의 구분을 위한 "n" 값을 "0"으로 세팅하며, 412단계 내지 418단계에 의해 첫 번째 음성 데이터 프레임의 처리가 완료되면 422단계에서 상기 "n" 값을 "1"로 세팅함으로서 다음 수신되는 음성 데이터 프레임에 대해서는 지연시간을 측정하도록 한다. 앞에서는 "n"이라는 소정 기록 매체를 두어 수신 음성 데이터의 상태에 따른 값으로 세팅하도록 하였으나 수신 음성 데이터의 상태를 구분하는 것은 다양한 방법에 의해 구현이 가능하다는 것은 자명할 것이다.
상기 RTP(360)는 412단계에서 UDP로부터 음성 데이터 프레임의 수신이 있는가를 감시하는데, 이때 감시한 음성 데이터 프레임의 구성은 도 6에 도시한 바와 같은 구성을 가진다. 한편 상기 412단계에서 음성 데이터 프레임의 수신을 감지하면 414단계로 진행한다. 상기 414단계로 진행하면 상기 RTP(360)는 상기 수신한 음성 데이터 프레임의 RTP 헤더를 처리한다. 상기 RTP 헤더를 처리하는 동작은 종래 RTP(360)에서 수행하던 일반적인 동작으로 본 발명의 실시를 위한 송신시각(Time Stamp)과 수신된 RTP 데이터의 크기(RTP Data Size)를 체크한다. 통상적으로 송신측 시스템은 송신할 프레임에 송신하는 시점의 시각을 기록하여 전송하게 되는데, 이때의 시각을 송신시각이라 하며, 이때 상기 송신시각과 RTP 데이터 크기를 포함하는 음성 데이터 프레임의 구성은 앞에서도 언급한 바와 같이 도 6에 도시한 구조와 같다. 상기 음성 데이터 프레임의 구조에서 보면 RTP 헤더가 송신시각(Time Stamp)과 RTP 데이터 크기(RTP Data Size)를 포함하고 있음을 알 수 있다.
상기 RTP 헤드의 처리가 완료되면 상기 RTP(360)는 416단계로 진행하여 상기 체크된 RTP 데이터의 크기를 이용하여 상기 수신한 음성 데이터 프레임을 구성하는 패킷 개수를 계산한다. 일반적으로 전송 시스템에서는 전송할 패킷의 크기가 규정되어 있음에 따라 상기 계산은 RTP 데이터의 크기가 상기 규정된 크기의 몇 배수인가를 계산함으로서 상기 패킷의 개수를 구할 수 있다. 또한 상기 계산에 의해 패킷 개수를 얻으면 이를 상기 송신시각과 함께 저장한다. 상기 저장은 RTP(360) 내부에 구비된 기록 매체에 기록하거나 별도의 기록 매체를 구비할 수 있다.
상기한 414단계와 416단계를 통해 송신시각과 패킷 개수의 저장이 완료되면 상기 RTP(360)는 418단계로 진행하여 상기 RTP 헤더가 제거된 음성 데이터(PayLoad)를 수신 버퍼(340)에 기록한다. 이렇게 기록된 음성 데이터는 DSP(310)로부터 제공되는 인터럽트에 의해 기록 DSP(320)가 읽어 버퍼링 함으로서, 상기 DSP(310)에 전달된다. 즉, 음성 데이터 프레임의 음성 데이터(PayLoad)를 DSP(310)가 처리할 수 있도록 특정 메모리(수신 버퍼 240)에 저장하면, 일정 시간(G.723.1인 경우 30ms, G.729A인 경우는 10ms)마다 상기 저장된 음성 데이터를 읽어 상기 DSP(310)에 기록한다.
상기 RTP 헤더가 제거된 음성 데이터를 상기 수신 버퍼(340)에 기록한 후 상기 RTP(360)는 420단계로 진행하여 현재 "n"에 세팅된 값을 검사한다. 이때 상기 단계에서 "n" 값이 "0"으로 세팅되어 있으면 상기 412단계에서 수신한 음성 데이터 프레임이 첫 번째 수신한 프레임이며, "n" 값이 1로 세팅되어 있으면 상기 412단계에서 수신한 음성 데이터가 첫 번째 수신한 프레임이 아니다. 따라서 상기 RTP(360)는 "n"에 세팅된 값이 "0"인 경우에는 두 번째로 수신될 음성 데이터 프레임의 처리를 위하여 422단계에서 "n"을 "1"로 세팅한 후 상기 412단계로 리턴한다.
하지만 상기 RTP(360)는 "n" 값이 "1"세팅된 경우에는 424단계로 진행하게 된다. 상기 424단계로 진행하면 상기 RTP(360)는 예상 지연시간을 계산하는데, 상기 예상 지연시간이라 함은 음성 데이터 프레임이 수신된 후 다음 프레임이 수신되는데 까지 소비되는 시간을 의미한다. 상기 예상 지연시간의 계산을 위한 수학식은 아래 도시한 <수학식 1>과 같다.
Tant=Fcount×Tref
상기 <수학식 1>에서 Tant는 예상 지연시간, Fcount는 음성 데이터 프레임을 구성하는 패킷의 개수, Tref는 사용하는 보코더 방식에 의해 하나의 패킷을 전송하는데 소요되는 규정된 시간을 의미한다. 따라서 상기 <수학식 1>에 의해 결정되는 예상 지연시간은 수신되는 음성 데이터 프레임간의 가장 바람직한 시간 간격이 되는 것이다. 예를 들어 보코더 방식으로 G.723.1을 사용했고, 한 프레임을 구성하는 패킷 개수가 3이라면 예상 지연시간은 90ms가 된다.
상기 예상 지연시간이 결정되면 상기 RTP(360)는 426단계로 진행하여 실제 지연시간과 상기 예상 지연시간간의 오차에 의한 오차시간을 계산한다. 이때 상기 실제 지연시간은 상기 416단계에서 저장된 송신시간과 상기 예상 지연시간에 의해 결정하게 되는데, 이에 따른 일 예를 수학식으로 도시하면 아래 <수학식 2>와 같다.
Dif＿time = (T(n+1)-T(n)-예상시간)
상기 <수학식 2>에서 Dif_time은 오차시간을 의미하고, T(n+1)은 나중에 수신된 RTP 패킷의 도착 시각을 의미하며, T(n)은 이전에 수신된 RTP 패킷의 도착 시각을 의미한다.
상기한 <수학식 2>에 의해 오차 시각을 계산하면 428단계로 진행하여 오차 시각을 비교하게 된다. 상술한 본 발명의 일 실시 예에서는 오차시간을 비교하는 대상으로 "0"을 기준 값으로 하여 설명하였으나 상기 기준 값은 상황에 따라 가변시켜 적용할 수 있다. 즉 예를 들면, 앞에서 언급한 G.723.1의 경우에는 상기 기준 값으로 "5"가 적당한데, 이때에는 상기 오차시간이 "5"보다 큰 경우에는 전송 프레임을 구성하는 패킷의 개수를 증가시키며, "5"보다 작은 경우에는 전송 프레임을 구성하는 패킷의 개수를 감소시킨다.
또한 상기 기준 값을 사용하지 않고 특정한 범위를 지정하여 상기 지정한 범위의 상한 값보다 오차시간이 클 경우에 전송 프레임의 패킷 개수를 증가시키고, 상기 지정한 범위의 하한 값보다 오차시간이 작을 경우에는 전송 프레임의 패킷 개수를 감소시키며, 상기 오차시간이 상기 지정한 범위에 속하면 현재의 패킷 개수를 그대로 유지하도록 구현할 수 있다. 즉, 일 예를 들면, "+3∼-3"으로 상기 범위를 지정한 경우 상기 오차시간이 "+3"보다 큰 경우에는 전송 프레임을 구성하는 패킷의 개수를 증가시키며, "-3"보다 작은 경우에는 전송 프레임을 구성하는 패킷의 개수를 감소시킨다. 한편 상기 오차시간이 상기 "+3∼-3" 내에 포함되는 "+2, 0, -1" 등인 경우에는 패킷의 개수를 그대로 유지하도록 한다.
한편 상기에서 타임 스템프를 보코더의 종류에 따라 송신측 시스템에서 결정하는 기준 처리시간인 30ms, 10ms를 의미하는 것으로 구현한 예를 보였으나 다른 실시 예로 상기 타임 스템프를 전송하는 프레임을 구성하는 패킷 개수에 의해 결정된 시간을 의미하도록 구현할 수 있다. 이때 상기 송신측 시스템에서 결정되는 시간은 앞에서 설명한 예상 지연시간과 동일한 시간을 나타내게 된다. 상기한 다른 실시 예로 구현하는 경우에는 도 4에 도시한 416단계에서 저장되는 패킷 개수와 424단계의 예상 지연시간을 계산하는 단계가 무의미하게 된다. 즉, 수신측 시스템에서는 RTP 헤더에 포함된 타임 스템프만을 검사하며, 상기 검사된 타임 스템프 값을 예상 지연시간으로 하여 426단계 내지 434단계를 수행하도록 함으로서 앞에서 설명한 일 실시 예와 동일한 효과를 얻을 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명은 한번 음성 데이터가 일정량만큼 쌓이면 일정량의 음성 데이터 누적을 검사하지 않고 음성 데이터를 바로 처리함에 따라 전송 지연차를 감소시킬 수 있어 저 지연 지터 요구를 만족하는 시스템을 구현할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

Claims (7)

  1. 음성 데이터 처리 시스템의 음성 데이터 전송을 위한 프레임 구성방법에 있어서,
    음성 데이터 프레임을 수신할 시 상기 음성 데이터 프레임을 수신한 수신시각을 저장하는 제1과정과,
    상기 음성 데이터 프레임에 포함된 실시간 프로토콜 헤더로부터 상기 음성 데이터 프레임의 기준 처리시간과 상기 음성 데이터 프레임을 구성하는 패킷 개수를 분석하여 저장하는 제2과정과,
    상기 제1과정에서 수신한 음성 데이터 프레임에 앞서 수신한 음성 데이터 프레임이 있을 경우 상기 제2과정에 의해 저장된 기준 처리시간과 패킷 개수에 의해 예상 지연시간을 계산하는 제3과정과,
    상기 앞서 수신한 음성 데이터 프레임의 수신시각과 상기 제1과정에서 저장된 수신시각에 의해 결정된 실제 지연시간과 상기 예상 지연시간을 비교하여 오차시간을 계산하는 제4과정과,
    상기 오차시간이 소정 범위의 상한 값보다 큰 경우에는 트래픽이 증가하였다고 판단하여 전송 프레임을 구성하는 패킷 개수를 증가시키는 제5과정과,
    상기 오차시간이 상기 소정 범위의 하한 값보다 작은 경우에는 트래픽이 감소하였다고 판단하여 상기 전송 프레임을 구성하는 패킷 개수를 감소시키는 제6과정과,
    상기 오차시간이 상기 소정 범위 내에 속하거나 상기 제1과정에 앞서 수신된 프레임이 없는 경우에는 상기 제1과정으로 리턴하는 제7과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 근거리 통신망에서 프레임 구조 가변방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제3과정의 예상 지연시간은,
    상기 제2과정에 의해 저장된 기준 처리시간과 패킷 개수의 곱으로 결정함을 특징으로 하는 근거리 통신망에서 프레임 구조 가변방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제3과정의 실제 지연시간은,
    상기 제1과정에서 저장한 송신시각과 상기 제1과정에 앞서 수신된 프레임에 의해 저장된 송신시각의 차에 의해 결정함을 특징으로 하는 근거리 통신망에서 프레임 구조 가변방법.
  4. 제3항에 있어서,
    디지털신호 프로세서 구성 데이터를 상기 제4과정과 상기 제5과정에 의해 가변된 패킷 개수로 갱신하는 제7과정과,
    상기 갱신된 개수의 패킷이 송신 버퍼에 기록될 시 상기 송신 버퍼의 유효 플래그를 세팅함으로서 상기 송신 버퍼로부터 상기 갱신된 개수의 패킷을 읽어 프레임을 구성하는 제8과정을 더 구비함을 특징으로 하는 근거리 통신망에서 프레임 구조 가변방법.
  5. 음성 데이터 처리 시스템의 음성 데이터 전송을 위한 프레임 구성방법에 있어서,
    음성 데이터 프레임을 수신할 시 상기 프레임의 송신시각과 상기 프레임을 구성하는 패킷 개수를 저장하는 제1과정과,
    상기 프레임 내의 실시간 프로토콜 헤더를 제거한 후 수신 버퍼에 저장하는 제2과정과,
    상기 제1과정에 앞서 수신된 프레임이 있을 경우 상기 제1과정에 의해 저장된 패킷 개수를 통해 예상 지연시간을 계산하는 제3과정과,
    실제 지연시간과 상기 예상 지연시간의 차에 의해 오차시간을 계산하는 제4과정과,
    상기 오차시간이 소정 값보다 큰 경우에는 트래픽이 증가하였다고 판단하여 전송 프레임을 구성하는 패킷 개수를 증가시키는 제5과정과,
    상기 오차시간이 상기 소정 값보다 작은 경우에는 트래픽이 감소하였다고 판단하여 상기 전송 프레임을 구성하는 패킷 개수를 감소시키는 제6과정과,
    상기 오차시간이 상기 소정 값과 동일하거나 상기 제1과정에 앞서 수신된 프레임이 없는 경우에는 상기 제1과정으로 리턴하는 제7과정과,
    디지털신호 프로세서 구성 데이터를 상기 제5과정과 상기 제6과정에 의해 가변된 패킷 개수로 갱신하는 제8과정과,
    상기 갱신된 개수의 패킷이 송신 버퍼에 기록될 시 상기 송신 버퍼의 유효 플래그를 세팅하는 제9과정과,
    상기 유효 플래그의 세팅에 의해 상기 송신 버퍼로부터 상기 갱신된 개수의 패킷을 읽어 음성 데이터 프레임을 구성하는 제10과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 근거리 통신망에서 프레임 구조 가변방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 제3과정의 예상 지연시간은,
    한 패킷을 전송하는데 소요되는 규정 시간과 상기 제1과정에 의해 저장된 패킷 개수의 곱으로 결정함을 특징으로 하는 근거리 통신망에서 프레임 구조 가변방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 제4과정의 실제 지연시간은,
    상기 제1과정에서 저장한 송신시각과 상기 제1과정에 앞서 수신된 프레임에 의해 저장된 송신시각의 차에 의해 결정함을 특징으로 하는 근거리 통신망에서 프레임 구조 가변방법.
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