KR20070060861A

KR20070060861A - ＶｏＩＰ망에서의 양방향 대화형 통화품질 측정 방법

Info

Publication number: KR20070060861A
Application number: KR1020050120973A
Authority: KR
Inventors: 김진술; 이현우; 류원
Original assignee: 한국전자통신연구원; 주식회사 케이티
Priority date: 2005-12-09
Filing date: 2005-12-09
Publication date: 2007-06-13
Also published as: KR100738162B1

Abstract

본 발명은 VoIP(Voice over Internet Protocol)망을 통해 송신자와 수신자가 실제 음성 통화를 하고 있는 상태에서 종단간의 통화품질을 정확하게 측정함으로써 효율적인 VoIP 망 구성 및 운영을 지원할 수 있는 VoIP망에서의 양방향 대화형 통화품질 측정 방법에 관한 것으로, VoIP 서비스를 이용하는 송신측과 수신측의 종단간 통화품질 관리를 위하여 객관적 품질 측정 방법인 PESQ(Perceptual Evaluation of Speech Quality)와 E-Model을 통합하여 새로운 방식의 E-Model을 적용하는 한편, 패킷 지연의 불규칙성으로 발생하는 지터값을 새로운 통화품질 측정 파라미터로 E-Model에 적용함으로써, VoIP 서비스망에서 종단간의 통화품질을 정확하게 측정할 수 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면 종단간 통화품질 측정시 VoIP 네트워크망에서의 패킷 손실, 지연 및 지터에 의한 통화품질 저하 요인이 모두 반영된 통화품질 측정이 가능하게 되므로, 종래의 단일망 기반의 통화품질 측정 방법에 비해 xDSL, HFC, 전용회선, FTTH와 같은 다양한 망들로 결합된 환경에서도 사용자간의 종단간 통화품질을 정확하게 측정할 수 있게 된다.

양방향, 대화형, 통화품질, VoIP, PESQ, E-Model

Description

ＶｏＩＰ망에서의 양방향 대화형 통화품질 측정 방법{Method for measuring interactive speech quality in VoIP network}

도 1은 본 발명에 따른 VoIP망에서의 양방향 대화형 통화품질 측정 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 2는 송신측과 수신측 종단간에 발생될 수 있는 지연 요소를 설명하기 위한 도면이다.

도 3은 도 2의 지연 요소에 있어서 단방향 지연에 의한 평균 단방향 지연시간, 절대 지연에 의한 단방향 지연 시간, 왕복 지연에 의한 양방향 전송지연 시간을 설명하기 위한 도면이다.

도 4는 본 발명에 따른 VoIP망에서의 양방향 대화형 통화품질 측정 방법을 나타낸 흐름도이다.

본 발명은 VoIP(Voice over Internet Protocol)망에서의 양방향 대화형 통화품질 측정 방법에 관한 것으로서, 특히 VoIP망을 통해 송신자와 수신자가 실제 음성 통화를 하고 있는 상태에서 종단간의 통화품질을 정확하게 측정함으로써 효율적 인 VoIP 망 구성 및 운영을 지원할 수 있는 VoIP망에서의 양방향 대화형 통화품질 측정 방법에 관한 것이다.

VoIP는 인터넷망을 이용해 음성 전화 서비스를 제공하기 위해 개발된 것으로, VoIP 기술의 목적은 공중전화망과 같은 수준의 음성 품질을 인터넷을 통한 전화망에서도 실현하는 것이지만, 이는 인터넷이 가지는 대역폭 제한과 패킷 손실 등으로 인하여 실현되기 어려워 일반인들에게 VoIP 서비스가 널리 보편화되지 못하고 있는 실정이다.

특히 일반적인 다수의 가입자들이 보편적으로 VoIP 서비스를 제공받기 위해서는 통화품질 개선이 필수적으로 요구되는데, 이를 위해 VoIP 서비스망에서 통화품질을 평가하기 위한 많은 기술들이 제안되고 있다.

이와 같은 VoIP 서비스의 통화품질 측정 방법의 하나로서, PESQ(Perceptual Evaluation of Speech Quality)는 원래의 음성신호와 그 음성신호가 통신 시스템을 통과하여 나온 결과인 감쇄된 음성신호를 비교하는 평가 방법으로, 원음성과 감쇄 음성을 입력했을 때 양측의 신호 특성량의 차이에서 음성의 품질을 측정하는 PSQM(Perceptual Speech Quality Measure)을 바탕으로 패킷 손실 등을 반영한 PAMS(Perceptual Analysis Measurement System)의 장점을 합하여 만든 객관적인 음성 품질 평가 방법이다.

그러나, PESQ는 VoIP망에서 종단간(End-to-End)의 양방향 대화형 통화품질 측정을 위한 기술이라기 보다는 단방향 음성 왜곡 및 잡음을 측정하기 위한 것이며, 송신자와 수신자가 직접 음성통화를 하는 상황에서 발생하는 지연이나 지터 등 의 측정은 불가능하다는 문제점을 갖고 있다.

게다가, PESQ는 청취 품질을 측정하는 기술이기 때문에 청취 음성 왜곡 및 잡음을 측정할 수는 있지만 전송 품질은 반영하고 있지 않으므로, 이로 인해 PESQ 값이 높더라도 양방향 대화형 품질인 통화품질 자체는 낮을 수 있어 양방향 통화품질 평가를 위해서는 추가 개선이 요구되고 있다.

한편, 국제 표준화 단체에서도 표준화하여 현재까지 이용되고 있는 E-Model은, 음성 품질에 영향을 끼치는 요소들을 파라미터로 분류하여 음성전송 품질을 나타내는 R값을 산출하는 방식으로, 데이터망 특유의 손실, 지연 등에 대하여 고려하고 있기 때문에 VoIP 서비스의 통화품질을 평가할 때 가장 적절하게 이용할 수 있는 기술로 간주되고 있다.

그러나, E-Model은 단일망 환경에서 VoIP 서비스의 단방향 통화품질을 측정하는 데 적합한 방식으로, 현대 네트워크 기술의 발전에 따라 여러 다양한 망들의 결합으로 이루어진 통합망에 적용하기에는 많은 오차와 함께 정확한 값을 도출할 수 없다는 한계점을 갖고 있다.

따라서, 송신자와 수신자의 음성 통화시 실제 VoIP망에서의 패킷 손실, 지연 및 지터와 같이 통화품질에 영향을 미칠 수 있는 요소들을 모두 고려하여 양방향 상호 작용의 음성 품질(speech quality)을 객관적으로 측정할 수 있는 수단이 요구된다.

본 발명의 목적은 VoIP 네트워크망에서의 종단간 패킷 손실, 지연 및 지터에 의한 통화품질 저하 요인을 모두 반영할 수 있도록 새롭게 변형된 E-Model을 기반으로 송신측과 수신측 종단간의 음성 통화품질을 측정함으로써, 송신자와 수신자의 실제 음성 통화에서 양방향 상호작용의 음성 품질을 객관적으로 측정할 수 있는 양방향 대화형 통화품질 측정 방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 양방향 대화형 통화품질 측정 방법은, (a) 통화품질 측정이 요청되면 통화품질 측정을 위한 테스트 VoIP(Voice over Internet Protocol) 패킷을 생성하여 상대방측으로 전송하는 단계; (b) 송신측 및 수신측에서 상기 테스트 VoIP 패킷을 수신하여 분석하는 단계; (c) PESQ(Perceptual Evaluation of Speech Quality) 알고리즘을 통해 패킷 손실에 의한 손상값(Ie)을 실제 VoIP망을 기반으로 계산하는 단계; (d) 종단간 패킷 지연에 의한 지연값(Id)을 실제 VoIP망을 기반으로 계산하는 단계; (e) 종단간 패킷 지연의 불규칙성에 의한 지터값(Ij)을 실제 VoIP망을 기반으로 계산하는 단계; 및 (f) 새로운 E-Model에 상기 패킷 손실에 의한 손상값(Ie), 패킷 지연에 의한 지연값(Id) 및 패킷 지연의 불규칙성에 의한 지터값(Ij)을 적용하여 송신자와 수신자의 종단간 통화품질 측정값을 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 (c) 단계는, PESQ 알고리즘을 기반으로 상기 테스트 VoIP 패킷의 음성 데이터를 분석하여 음성 품질을 측정하는 제 1단계; 상기 PESQ 알고리즘에 의한 음성 품질값인 MOS값을 E-Model에서의 음성 품질을 나타내는 R값으로 변환하는 제 2단계; 및 상기 변환된 R값에 따라 패킷 손실 에 의한 손상값(Ie)을 계산하는 제 3단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 바람직한 실시예에 있어서, (g) 상기 E-Model에 의해 계산된 통화품질 측정값 R값을 MOS값으로 변환하는 단계; 및 (h) 상기 변환된 MOS값에 따라 현재 통화품질 등급을 화면에 디스플레이하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 있어서, 상기 (e) 단계는, 상기 E-Model을 기반으로 구해진 통화품질 측정값 R값을 MOS값으로 변환하는 단계; 및 상기 변환된 MOS값에 따른 현재 통화품질 등급을 화면에 디스플레이하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 이해를 돕기 위해 송신자와 수신자가 개인 컴퓨터를 통해 VoIP망에 접속되어 음성 통화를 하고 있는 상태에서 통화품질 측정이 이루어지는 것을 가정하여 설명한다.

우선, 송신자와 수신자간의 호접속이 이루어진 상태에서, 송신자 또는 수신가 애플리케이션 프로그램상에서 사용자 인터페이스로 구현된 통화품질 버튼을 선택하면, 이에 따라 송신측 및 수신측에서는 통화품질 측정을 위한 테스트 VoIP 패킷이 생성된다.

상기 테스트 VoIP 패킷에는 실제 음성정보 데이터와 수신측에서의 전송 품질 정보 획득 및 측정 항목 계산을 위한 패킷 송신 시각, 송신측의 CPU 클럭, 패킷 일 련번호 등의 정보가 기록되는데, 실제 VoIP 패킷과 동일한 크기의 데이터 하중(data payload)을 갖도록 생성되며, 상기 데이터 하중(data payload)은 실제 VoIP 트래픽과 마찬가지로 RTP 및 UDP 프로토콜에 의하여 캡슐화(encapsulation)된다.

이렇게 생성된 테스트 VoIP 패킷은 실제 VoIP 패킷과 마찬가지로 선택된 VoIP 코덱에서 정의된 패킷 전송시간 간격에 맞춰 주기적으로 상대방측으로 전송된다.

그 다음, 상대방측으로부터 수신된 테스트 VoIP 패킷들의 정보에 따라 패킷 손실, 지터, 지연을 모두 고려하여 새롭게 변형된 E-Model을 기반으로 종단간 통화품질을 측정하는데, 이하 본 발명에 따라 새롭게 변형된 E-Model 및 이를 이용한 통화품질 측정 방법에 대하여 더 자세히 설명한다.

현재 ITU-T에서 채택하고 있는 E-Model은 망을 설계하고자 하는 사람이 실제 망을 설치하기 전에 미리 망의 품질을 계산식을 통해 추정하기 위한 설계 도구로서 개발된 것으로, E-Model의 계산 결과는 종합 음성전송 품질을 나타내는 R값이라고 불리는 단일값이 산출되는데, E-Model의 R값 계산식은 하기의 수학식 1과 같이 주어진다.

R	종합적인 음성 전송 품질을 나타내는 값
Ro	다양한 노이즈, 큰 소리(loudness)와 전기 및 배경 소음을 전송하고 수신하는데 토대를 둔 신호 대비 잡음을 나타내는 값
Is	음성신호와 동시에 발생하는 손상 표현으로 실시간 음성 전송을 약화하는 큰 소음, 측음(sidetone), PCM 양자화 왜곡 등의 총합을 나타내는 값
Id	지연(delay)에 의해서 발생하는 손상, 말하는 사람의 잡음이나 듣는 사람의 잡음(에코), 절대 지연 등 음성 신호와 관련된 지연의 총합을 나타내는 값
Ie	코덱이나 패킷 손실에 의해서 발생하는 손상(Packet Loss)을 나타내는 값
A	Advantage factor로, 엑세스하는 동안의 다양한 유저의 조건아래 손상되는 것을 위한 보완하기 위한 값

상기 수학식 1에 있어서, 신호대 잡음비를 음성 품질의 정도라고 간주하면 R값은 주변 소음, 지연, 주변장치(예를 들면, 코덱) 등이 품질에 미치는 손상값을 차례로 빼나가는 형태로 이해될 수 있다.

그러나, 상기 E-Model은 통화품질 저하에 영향을 미칠 수 있는 세가지 파라미터인 패킷 손실, 지연, 지터에 대해서는 크게 고려를 하고 있지 않기 때문에, 이로 인하여 파라미터값들간의 상관관계에 의해 부정확한 값이 도출될 수가 있어 실제로 종단간의 통화품질 평가에 적용하기에는 충분하지 못하다는 문제점이 있다.

이를 위하여 본 발명에서는 다음과 같이 패킷 손실, 지연, 지터에 의한 통화품질 저하를 모두 반영할 수 있도록 새롭게 변형된 E-Model을 기반으로 송신측과 수신측 종단간의 음성 통화품질을 측정하는데, 이하 도 1을 참조하여 본 발명에 따른 종단간 통화품질 측정 방법에 대하여 더 자세히 설명한다.

첫번째로, VoIP망에서 과도하게 패킷 손실이 발생하는 경우 송신측과 수신측에서는 음성이 끊어지고 잘 안들리며 음성의 고저 현상이 발생하게 되는데, 종래의 E-Model은 패킷손실에 의해서 발생하는 망에서의 손실 요소인 Ie값을 실제 VoIP망 안에서의 상황에 따라 계산하지 않고 과거 단일망에서 표준화하여 사용되어졌던 코덱들에 따른 고정된 값을 그대로 반영하여 사용하고 있기 때문에, 이로 인해 종단간 통화품질 측정에 있어서 많은 오차와 함께 부정확한 값이 도출될 가능성이 있었다.

더 자세히 설명하면, 송신측과 수신측 종단간에 PSTN 트렁크나 음성 게이트웨이 또는 IP 전화기 등이 삽입되면 이에 따라 종단간에 패킷 손실이 발생하게 되는데, 종래의 E-Model은 Ie값을 과거 단일망에서 표준화하여 사용되어졌던 고정된 값을 그대로 반영하여 사용하고 있기 때문에, 음성 게이트웨이 또는 IP 전화기 등을 VoIP망에 삽입할 경우에 발생되는 패킷 손실에 대해서는 고려하지 않음으로써 송신측과 수신측 종단간의 통화품질 측정이 정확하게 이루어지지 않게 되는 것이다.

이를 위하여 본 발명에서는 도 1에 도시된 바와 같이 PESQ 알고리즘을 통해 코덱들에 따른 패킷 손실에 의한 Ie값이 실제 VoIP망을 기반으로 계산될 수 있도록 하는데, PESQ 알고리즘을 통한 Ie값 계산 과정(S11)에 대하여 더 자세히 설명하면 다음과 같다.

우선, PESQ 알고리즘에 따라 상대측으로부터 수신된 테스트 VoIP 패킷의 음성데이터(Degrade Speech, D.S.)를 내부에 저장되어 있는 원래의 음성데이터(Reference Speech, R.S.)와 비교 분석함으로써 음성 왜곡 및 잡음을 측정하여 음성 품질을 측정하는데, PESQ 알고리즘에 의한 MOS(Mean Opinion Score)값은 0.5에 서부터 4.5 사이이며, 일반적으로 1.0에서 4.5 사이의 값을 갖는다.

상기와 같은 PESQ 알고리즘에 의해 구해진 MOS값을 PESQ_MOS라 하면, 이 PESQ_MOS값은 E-Model에서 음성 품질을 나타내는 R값으로 변환 가능한데, 여기에서 PESQ_MOS값을 R값으로 변환하는 식은 하기의 수학식 2와 같이 주어진다.

상기 수학식 2는 ITU-T SG12에서 발표화된 것으로서, R값에서 MOS값으로의 변환 및 MOS값에서 R값으로의 변환은 VoIP 기술 분야에서 일반적으로 이용되는 것이므로 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.

상기 수학식 2에 의해 구해진 R값을 상기 수학식 1의 E-Model에 적용하면 이에 따라 송신측과 수신측 종단간에서 발생되는 패킷 손실에 의한 Ie값이 계산되며, 이에 따라 통화품질 측정시 실제 VoIP망에서의 패킷 손실에 의한 통화품질 저하 요인을 반영할 수 있게 되므로, 기존의 E-Model에 비해 정확한 통화품질 측정값을 얻을 수 있게 된다.

두번째로, 과도한 종단간 네트워크 지연도 통화품질에 영향을 미치게 되는데, 예를 들어 송신측이 예상한 응답시간을 초과해 아무런 말도 들을 수 없게 되면 여러번 말을 반복하게 되는데, 수신측의 지연된 반응은 송신측에서 두번 이상 말하는 결과를 초래하며, 이러한 지연에 의한 통화품질 저하 역시 종단간의 통화품질 측정에 반영되어야 한다.

이를 위하여 본 발명에서는 도 1에 도시된 바와 같이 송신측과 수신측 종단간에 발생될 수 있는 지연값이 실제 VoIP망을 기반으로 계산될 수 있도록 하는데, 종단간 지연값 계산 과정(S12)에 대하여 도 2 및 도 3을 참조하여 더 자세히 설명한다.

도 2는 송신측과 수신측 종단간에 발생될 수 있는 지연 요소를 설명하기 위한 도면이고, 도 3은 도 2의 지연 요소 있어서 단방향 지연(one way delay)에 의한 평균 단방향 지연시간(T), 절대 지연(absolute delay)에 의한 단방향 지연 시간(Ta), 왕복 지연(round-trip delay)에 의한 양방향 전송지연 시간(Tr)을 설명하기 위한 도면이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 송신측과 수신측 종단간에는 Ds(send side's access delay)와, De(coding and packetisateion delay, at least as large as packet size)와, Drtcp(delay estimate from RTCP packets)와, Dj(delay intorduced by jitter buffer and decoder)와, Dr(receive side's access delay)과 같은 지연 요소가 발생될 수 있다.

다시 말해서, 송신측과 수신측 종단간의 지연은 말하는 사람의 잡음이나 듣는 사람의 잡음, 절대 지연 등 음성 신호와 관련된 지연 요소를 모두 고려해야 하기 때문에, 이에 따라 지연값 계산시 화자 에코(Talker Echo)가 발생하는 에코 경로에서 생기는 평균 단방향 지연시간(T), 양방향 전송지연 시간(Tr), 단대단 단방향 지연 시간(Ta)을 모두 고려해야 한다.

여기에서, T = Drtcp + Dj + De + Dr, Tr = 2 * Drtcp + Dj + De, Ta = Drtcp + Dj + De + Dr + Ds 의 관계식으로 나타낼 수 있으므로, 이에 따라 송신측과 수신측 종단간에서 지연에 의해 발생하는 손상값인 Id값 계산식은 하기의 수학식 3과 같이 표현될 수 있다.

Idte	talker echo에 의해 발생하는 지연값
Idle	listener echo에 의해 발생하는 지연값
Idd	long delays에 의해 발생하는 지연값

세번째로, 본 발명에서는 VoIP망에서 전송되는 패킷 지연의 불규칙성으로 발생하는 지터를 새로운 통화품질 측정 파라미터로 E-Model에 적용하는데, 기존의 E-Model에서 고려하지 않았던 지터값을 통화품질 측정 파라미터로 적용하는 이유는 패킷 지연으로 인해 패킷들의 수신 간격이 균일하지 않으면 음성 데이터의 품질이 현저하게 떨어지기 때문이다.

지터란 예정된 음성 데이터 패킷 수신과 실제 패킷 수신 사이의 편차로, 송신측에서 패킷들이 균일한 시간 간격으로 송신되었다 하더라도 네트워크 트래픽 상태에 따라 전달 및 처리가 동일하게 이루어지지 않기 때문에 패킷들이 수신측에 도착하는 시간 간격은 균일하지 못할 수 있으며, 이로 인해 패킷이 너무 늦게 도착하거나 지터 버퍼가 교정하기에는 패킷이 너무나 어긋나 도착하면 패킷이 도착하더라도 해당 패킷은 폐기되므로(ITU-T 권고사항 G.113 참조), 패킷 도착 시간이 일관되 지 않으면 음성데이터의 품질은 현저하게 떨어지게 되는 것이다.

따라서, 이러한 지터에 의한 통화품질 저하 요인 역시 E-Model에 반영되어야 하는데, 이를 위하여 본 발명에서는 도 1에 도시된 바와 같이 종단간 지터값 계산 과정(S13)을 통해 산출된 지터값을 새로운 통화품질 측정 파라미터로 E-Model에 적용하며, 본 발명에 따른 종단간 지터값 계산식은 하기의 수학식 4와 같이 주어진다.

i,j	패킷들에 대한 일련번호
S	패킷 sending time
R	패킷 receiving time

즉, 본 발명에서는 송신자와 수신자가 실제로 통화하는 상태에서 통화품질 측정이 요청된 경우, 다음과 같이 패킷 손실, 지연, 지터에 의한 통화품질 저하를 모두 반영할 수 있도록 새롭게 변형된 E-Model을 기반으로 송신측과 수신측 종단간의 음성 통화품질을 측정하는데(S14), 본 발명에 따라 새롭게 변형된 E-Model의 R값 계산식은 하기의 수학식 5와 같이 주어진다.

R	종합적인 음성 전송 품질을 나타내는 값
Ro	다양한 노이즈, 큰 소리(loudness)와 전기 및 배경 소음을 전송하고 수신하는데 토대를 둔 신호 대비 잡음을 나타내는 값
Is	음성신호와 동시에 발생하는 손상 표현으로 실시간 음성 전송을 약화하는 큰 소음, 측음(sidetone), PCM 양자화 왜곡 등의 총합을 나타내는 값
Id	지연(delay)에 의해서 발생하는 손상, 말하는 사람의 잡음이나 듣는 사람의 잡음(에코), 절대 지연 등 음성 신호와 관련된 지연의 총합을 나타내는 값
Ie	코덱이나 패킷 손실에 의해서 발생하는 손상(Packet Loss)을 나타내는 값
Ij	패킷 지연의 불규칙성으로 발생하는 지터값
A	Advantage factor로, 엑세스하는 동안의 다양한 유저의 조건아래 손상되는 것을 위한 보완하기 위한 값

한편, 상기 수학식 5에 의해 구해진 통화품질 측정값 R값은 송신자와 수신자가 알 수 있는 MOS값으로 변환되는데(S15), 변환된 MOS값에 따라 송신자와 수신자는 현재 통화품질 등급이 어느 정도인지를 확인할 수 있게 되며, MOS값에 따른 통화품질 등급은 다음과 같다.

MOS값	품질등급
5	Excellent
4	Good
3	Fair
2	Poor
1	Bad

상술한 바와 같이, 실제 VoIP망을 기반으로 패킷 손실에 의한 손상값(Ie), 패킷 지연에 의한 지연값(Id), 패킷 지연의 불규칙성으로 발생하는 지터값(Ij)을 구하여 이를 새롭게 변형된 E-Model에 적용하면, 종래의 단일망 기반의 통화품질 측정 방법에 비해 송신자와 수신자의 실제 음성 통화에서 양방향 상호작용의 음성 품질을 객관적으로 측정할 수 있으며, 본 발명에 따른 VoIP망에서의 양방향 대화형 통화품질 측정 방법을 도 4를 참조하여 요약 설명하면 다음과 같다.

도 4는 본 발명에 따른 VoIP망에서의 양방향 대화형 통화품질 측정 방법을 나타낸 흐름도로, 본 발명의 이해를 돕기 위해 송신자와 수신자가 개인 컴퓨터를 통해 VoIP망에 접속되어 음성 통화를 하고 있는 상태에서 통화품질 측정이 이루어지는 것을 가정하여 설명한다.

우선, 송신자와 수신자간의 호접속이 이루어진 상태에서, 송신자 또는 수신자가 통화품질 측정을 요청하면, 이에 따라 통화품질 측정을 위한 테스트 VoIP 패킷이 생성되어 상대방측으로 전송되며(S41), 송신측 및 수신측에서는 테스트 VoIP 패킷을 수신하여 테스트 VoIP 패킷에 포함되어 있는 패킷 송신 시각, 송신측의 CPU 클럭, 패킷 일련번호 등의 정보정보를 분석한다(S42).

그 다음, PESQ 알고리즘을 통해 패킷 손실에 의한 손상값(Ie)을 실제 VoIP망을 기반으로 계산하는데(S43), 이러한 Ie값 계산에 따라 통화품질 측정시 실제 VoIP망에서의 패킷 손실에 의한 통화품질 저하 요인을 반영할 수 있으며, Ie값 계산 방법에 대해서는 도 1과 관련된 설명에서 상세히 설명하였으므로 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.

그 다음, 종단간 패킷 지연에 의한 지연값(Id)을 실제 VoIP망을 기반으로 계산하는데(S44), 이러한 종단간 지연값 계산에 따라 말하는 사람의 잡음이나 듣는 사람의 잡음, 절대 지연 등 음성 신호와 관련된 지연 요소가 모두 반영되므로, 기존의 E-Model에 비해 정확한 통화품질 측정값을 얻을 수 있으며, 종단간 지연값 계산 방법에 대해서는 도 2 및 도 3과 관련된 설명에서 상세히 설명하였으므로 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.

그 다음, 종단간 패킷 지연의 불규칙성에 의한 지터값(Ij)을 실제 VoIP망을 기반으로 계산하는데(S45), 산출된 지터값(Ij)을 새로운 통화품질 측정 파라미터로 E-Model에 적용함으로써 통화품질 측정시 패킷 지연으로 인한 통화 품질 저하가 반영되게 되며, 종단간 지터값 계산 방법에 대해서는 수학식 4와 관련된 설명에서 상세히 설명하였으므로 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.

그 다음, 새롭게 변형된 수학식 5의 E-Model에 상기 패킷 손실에 의한 손상값(Ie), 패킷 지연에 의한 지연값(Id) 및 패킷 지연의 불규칙성에 의한 지터값(Ij)을 적용하여 종단간 통화품질 측정값을 계산하는데(S46), 이에 따라 통화품질 측정시 패킷 손실, 지연 및 지터에 의한 통화품질 저하 요인이 모두 반영될 수 있게 되어 종래의 통화품질 측정 방법에 비해 보다 정확하게 송신자와 수신자간의 통화품질 측정을 수행할 수 있게 된다.

그 다음, 수학식 5의 E-Model을 통해 계산된 통화품질 측정값 R값은 다시 MOS값으로 변환되며, 변환된 MOS값에 따라 송신자와 수신자에게 현재 통화품질 등급이 어느 정도인지 디스플레이된다(S47~S48).

따라서, 본 발명에 따라 새롭게 변형된 E-Model을 기반으로 종단간의 통화품질 측정을 수행하면, VoIP 네트워크망에서 양방향 통화품질에 많은 영향을 미치는 패킷 손실, 지연 및 지터의 영향이 모두 반영된 통화품질 측정이 가능하게 되므로, 이에 따라 VoIP 서비스망에서 송신자와 수신자의 실제 음성 통화에서 양방향 상호작용의 음성 품질을 객관적으로 측정할 수 있게 되어 이를 기반으로 효율적인 양방향 대화형 VoIP 서비스망을 구축할 수 있게 된다.

즉, VoIP 서비스를 이용하는 송신측과 수신측의 종단간 통화품질 관리를 위하여 음원 신호 레벨에서의 객관적 품질 측정 방법인 PESQ (Perceptual Evaluation of Speech Quality)와 IP 네트워크 망에서의 통화품질 파라미터를 이용한 객관적 측정방법인 E-Model 방식을 통합하여 새로운 방식의 E-Model을 적용하는 한편, 양방향 대화형 VoIP 통화품질 측정에 영향을 줄 수 있는 새로운 파라미터로서 지터값을 통화품질 측정 파라미터로 추가하여 보다 정확한 통화품질을 예측할 수 있도록 함으로써, 보다 효율적인 VoIP 네트워크 구성 및 운영을 지원할 수 있게 된다.

한편, 본 발명에서는 테스트 VoIP 패킷을 분석하여 통화품질 측정값을 계산하는 것으로 설명하였지만, 사용자의 실제 음성 데이터 패킷을 상대방측으로 전송한 다음 상대방측으로부터 수신된 음성 데이터 패킷을 분석하여 통화품질 측정값을 계산하는 것도 물론 가능하며, 이에 따라 송신자와 수신자는 실제 음성통화를 하면서 실시간으로 통화품질을 확인할 수 있다.

상술한 본 발명의 실시예들은 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으로 작성가능하고, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 이용하여 상기 프로그램을 동작시키는 범용 디지털 컴퓨터에서 구현될 수 있다.

상기 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 마그네틱 저장매체(예를 들면, 롬, 플로피 디스크, 하드디스크 등), 광학적 판독 매체(예를 들면, 씨디롬, 디브이디 등) 및 캐리어 웨이브(예를 들면, 인터넷을 통한 전송)와 같은 저장매체를 포함한다.

이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았으며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 따르면 VoIP 네트워크망에서 종단간의 패킷 손실, 지연 및 지터에 의한 통화품질 저하 요인이 모두 반영된 통화품질 측정이 가능하게 되므로, 종래의 단일망 기반의 통화품질 측정 방법에 비해 xDSL, HFC, 전용회선, FTTH와 같은 다양한 망들로 결합된 환경에서도 사용자간의 실제 음성통화시 종단간 통화품질을 정확하게 측정할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따르면, VoIP 서비스망에서 종단간의 정확한 통화품질 예측이 가능하게 됨에 따라 이를 기반으로 사용자에게 고품질의 VoIP 서비스를 제공할 수 있으며, 이로 인해 효율적인 양방향 대화형 VoIP 서비스망 구축 및 운영을 지원할 수 있게 되는 효과를 기대할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, VoIP 서비스를 이용하는 사용자는 자신이 이용가능한 VoIP 단말을 통해 실제 대화 상태에서 상대방과의 통화품질을 실시간으로 손쉽게 측정할 수 있으므로, 이에 따라 통화품질 관리를 위한 막대한 인력과 시간 및 비용을 절감시킬 수 있는 효과도 있다.

Claims

(a) 통화품질 측정이 요청되면 통화품질 측정을 위한 테스트 VoIP(Voice over Internet Protocol) 패킷을 생성하여 상대방측으로 전송하는 단계;

(b) 송신측 및 수신측에서 상기 테스트 VoIP 패킷을 수신하여 분석하는 단계;

(c) PESQ(Perceptual Evaluation of Speech Quality) 알고리즘을 통해 패킷 손실에 의한 손상값(Ie)을 실제 VoIP망을 기반으로 계산하는 단계;

(d) 종단간 패킷 지연에 의한 지연값(Id)을 실제 VoIP망을 기반으로 계산하는 단계;

(e) 종단간 패킷 지연의 불규칙성에 의한 지터값(Ij)을 실제 VoIP망을 기반으로 계산하는 단계; 및

(f) 새로운 E-Model에 상기 패킷 손실에 의한 손상값(Ie), 패킷 지연에 의한 지연값(Id) 및 패킷 지연의 불규칙성에 의한 지터값(Ij)을 적용하여 송신자와 수신자의 종단간 통화품질 측정값을 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 VoIP망에서의 양방향 대화형 통화품질 측정 방법.
제 1항에 있어서, 상기 (c) 단계는,

PESQ 알고리즘을 기반으로 상기 테스트 VoIP 패킷의 음성 데이터를 분석하여 음성 품질을 측정하는 제 1단계;

상기 PESQ 알고리즘에 의한 음성 품질값인 MOS값을 E-Model에서의 음성 품질을 나타내는 R값으로 변환하는 제 2단계; 및

상기 변환된 R값에 따라 패킷 손실에 의한 손상값(Ie)을 계산하는 제 3단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 VoIP망에서의 양방향 대화형 통화품질 측정 방법.
제 2항에 있어서, 상기 제 2단계에 있어서,

PESQ 알고리즘에 의한 음성 품질값인 MOS값을 E-Model에서의 음성 품질을 나타내는 R값으로 변환하는 식은,

인 것을 특징으로 하는 VoIP망에서의 양방향 대화형 통화품질 측정 방법.
제 1항에 있어서, 상기 (d) 단계에 있어서,

종단간 패킷 지연에 의한 지연값(Id)을 구하는 계산식은,

인 것을 특징으로 하는 VoIP망에서의 양방향 대화형 통화품질 측정 방법.
제 1항에 있어서, 상기 (e) 단계에 있어서,

종단간 패킷 지연의 불규칙성에 의한 지터값(Ij)을 구하는 계산식은,

인 것을 특징으로 하는 VoIP망에서의 양방향 대화형 통화품질 측정 방법.
제 1항에 있어서, 상기 새로운 E-Model의 R값 계산식은,

인 것을 특징으로 하는 VoIP망에서의 양방향 대화형 통화품질 측정 방법.
제 1항에 있어서,

(g) 상기 E-Model에 의해 계산된 통화품질 측정값 R값을 MOS값으로 변환하는 단계; 및

(h) 상기 변환된 MOS값에 따라 현재 통화품질 등급을 화면에 디스플레이하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 VoIP망에서의 양방향 대화형 통화품질 측정 방법.