VoIP

1. 개요

2. 현 전화망(POTS, PSTN)의 문제점

3. VoIP 네트워크 구성/구조

  가. VoIP 네트워크 구성

    1) Gateway

    2) Media Gateway Controller

    3) VoIP 단말

  나. VoIP 네트워크 구조

4. VoIP 프로토콜

  가. 음성 Codec

  나. H.323과 SIP 

  다. MGCP와 Megaco(H.248)

5. VoIP와 PSTN 비교

1. 개요

 - VoIP(Voice over Internet Protocol)는 인터넷망을 통해 음성신호를 실어 나르는 기술로, 음성 신호를 디지털화하고 압축한 후 IP 패킷화하여 인터넷상에서 전달

 - VoIP가 기존의 인터넷 서비스 사업자들이 구축한 인터넷 망을 이용함으로써 기존의 PSTN에 비해 낮은 가격으로 전화서비스 제공 가능 

 - 기존의 PSTN 방식의 통화는 64kbps로 정해진 용량의 PCM 회선을 제공하는 회선교환망으로 통화품질이 보장됨

 - VoIP의 음성 서비스에서는 PCM 속도보다 훨씬 낮고 지연에도 덜 민감한 10Kbps 미만의 음성코딩방식을 사용하므로 통화품질은 낮으나, 저렴한 가격과 다양한 형태의 부가 서비스를 제공

 

2. 현 전화망(POTS, PSTN)의 문제점

  - PSTN 운용비용의 지속적인 증가

  - 신규 서비스 제공 곤란 및 부가서비스의 용량 한계

  - 음성망, 데이터망의 이원화로 망관리의 복잡성 증가

  - 점증하는 인터넷 수익모델과의 연계성 취약

 

3. VoIP 네트워크 구성/구조

 가. VoIP 기본 구조

   - 기존 PSTN 및 이동통신 네트워크와 인터넷 간에 연동한 구조를 갖는다

출처: http://image.zdnet.co.kr/images/2002/09/o_93.jpg

 나. VoIP 네트워크 구성

  1) Gateway

    - 인터넷과 타망(PSTN 등)과의 신호 및 음성 등 미디어 변환 등의 역할

    - 서로 다른 두 망간의 신호의 정합, 미디어의 정합 등을 통하여 이질적인 두 망을 연결해주는 역할

    - 한 쪽에는 POT 연결을 위한 인터페이스와 Signal, 다른 쪽에는 VoIP를 연결할 수 있는 인터페이스와 signal(H.323/SIP/MGCP)를 가지고 있어 POTS와 VoIP망을 서로 연결해 주는 장치나 컴퓨터(라우터)를 말함

    - SGW(Signalling Gateway): 발, 착신간 호 처리 신호 프로토콜의 변환

    - MGW(Media Gateway): 전송되는 미디어의 변환

      가. Access Media Gateway: 사설교환망(LAN)에서 VoIP등 패킷교환망에의 접근을 지원

      나. Trunk Media Gateway: 회선교환망과 패킷교환망을 접속 연결

      다. Residential Media Gateway: 가정내 Analogue 회선을 패킷망에 접근할 수 있도록 함

   2) Media Gateway Controller(Call Agent or Soft switch)

     - 여러 개의 미디어 게이트웨이를 제어, 호 처리와 접속 제어

   3) VoIP 단말

     - IP 폰/IP 전화기: 일반 전화기와 같은 모양의 형태

     - 소프트 폰: PC 등에 설치된 소프트웨어 형태 

   

 

 

4. VoIP 프로토콜 

 ○ VoIP는 다음의 표준 프로토콜이 서로 조합된다

   - Call 제어 및 Signalling protocol: H.323, SIP 등

   - 게이트웨이 제어 프로토콜: MGCP(Media Gateway Controller Protocol), Megaco(H.248)

   - 미디어 코딩 및 전송 프로토콜: RTP, RTCP, A/V codec 등  

 ○ VoIP Protocol Stack

계층	기술	설명
응용계층	TAPI, SIP	화상회의, 통화
표현계층	G.711(64kbps), G.729(8kbps) H.261, H.263	음성 및 멀티미디어 압축기술
세션계층	H.323, SIP, MGCP, Megaco(H.248)	멀티미디어 통신과 화상회의 구현 및 세션관리
전송계층	RTP/UDP, RTCP	오디오 및 비디오 등과 같은 실시간 데이터를 전송
네트워크계층	IP QoS	일정 수준 이상의 통화품질 유지를 위한 IP 기반 QoS기술
데이터링크계층	Ethernet, Mac Address
물리계층	Coaxial, Optical

 

 1) 음성 Codec

    - G.711 : PCM, PSTN통화품질, 64kbps 

    - G.726 : ADPCM, 군통신, 32kbps 

    - G.729 : CS-ACELP, VoIP용 보편화된 코덱, 8kbps 

    - G.723 : MLQ, MS보이스 메신저 기본코덱, 5.3kbps

 

 2) H.323과 SIP(Session Initiative Protocol)

  - SIP은 H.323 프로토콜을 대신할 기술로서 서서히 시장에 나타나고 있음

  - SIP은 기본 호 처리의 단순함과 인터넷 기반의 다양한 Application과 손쉽게 연동할 수 있다는 장점을 가지고 있음

  - H.323과 SIP간 비교

구분	H.323	SIP
표준화 기구	ITU-T	IETF
Complexity	호와 채널을 분리하여 복잡	호와 채널을 같이 처리하여 간결
메시지 형태	음성위주 프로토콜	웹기반 프로토콜
멀티미디어 수용 능력	어려움	가능
타제품과의 연동	유리하며 저렴	불리하며 고가
전송 프로토콜	Mostly TCP	Mostly UDP

 

 

<참조>

Signalling의 이해

시그널링 (Signaling, 신호교환)은 전화망에서 호의 접속과 해제 또는 호의 제어 및 관리에 관련된 정보의 교환으로 정의됩니다. 예를 들면, 011-1234-5678라는 전화번호를 다이얼을 하면 발신자는 링백톤을 듣게 되고, 수신자는 링이 울리는 전화기의 수화기를 들면 서로 연결된 후 "여보세요"라는 말을 하면서 통화가 시작됩니다. 수신자가 수화기를 드는 바로 전까지의 과정과 수화기를 내려놓는 이후의 과정이 시그널링입니다. 

IP 네트워크 상에서 시그널링으로 수행되는 역할은 세가지입니다.    

• 주소번역 (Address Translation)
  IP 네트워크에서는 IP 주소(32bit)를 이용하여 상대방을 찾지만, 사람들은 E.164 주소 체계 (전화번호)를 이용하여 상대방을 찾습니다. 서로 다른 주소체계인 전화번호와 IP 주소간의 번역을 위한 매핑 테이블이 필요합니다. 즉, 시그널링 과정에서 발신 전화기가 수신 전화기의 IP 주소를 획득하게 됩니다.  
  
  
• 코덱협상 (Capability Negotiation)
  시그널링 과정에서 실제 전달할 음성을 어떤 방식으로 압축해서 보낼지를 결정합니다. G.711, G.729, G.723, G.722 등의 코덱 가운데 적당한 코덱을 선택하는 작업입니다. 기존의 PSTN 전화망은 회선 교환 이므로 한 채널은 64Kbps가 확보되어 G.711 코덱만을 사용하지만, IP 네트워크는 패킷 교환이므로 네트워크의 대역폭의 상황에 따라 다양한 코덱을 사용합니다. 
  
  
• 정책 결정 (Call Admission Control)
  전화번호를 누른다고 무조건 전화를 연결하는 것이 아니라 허가받은 사용자인지 또는 상대방은 전화를 받을 수 있는 권한이 있는 지 등에 대한 정책을 결정합니다. 예를 들면, 일반 방문객들이 사용하는 전화기는 사내의 사무실로만 전화할 수 있도록 하거나 해외업무 파트가 아닌 직원들의 전화기는 국제통화를 하지 못하게 설정할 수 있습니다. 

http://www.nexpert.net/487

 

SIP을 이용해서 전화를 걸고 받는 과정 

출처: http://goodsped.tistory.com/category/VoIP%20-%20New%20Generation

 3) MGCP와 Megaco(H.248)

   - 실질적으로 MGCP 추가적인 표준화 작업은 아주 제한적으로 진행되고 있으며, 거의 모든 표준화 작업은 Megaco에서 이루어지고 있으며, 점진적으로 통합 발전되는 방향으로 진행되고 있음

   - MGCP와 Megaco간 비교

구분	MGCP	Megaco(H.248)
표준화 기구	IETF	IETF/ITU-T
Multi-Media	One media at a time	Supports
전송 프로토콜	UDP	UDP/TCP
Media Transfer	RTP/RTCP	RTP/RTCP

5. 구성 방식

 1) PSTN+IP기반+PSTN

    - 전화와 전화간의 VoIP 서비스를 제공하는 구성형태로 현재 음성전화망 사이에 IP망이 연결되어 있음

 2) PSTN+IP 기반망

    - 전화와 PC간의 VoIP 서비스를 제공하는 구성하는 형태로 현재 음성전화와 IP망이 연결되어 있음

 3) IP기반망(최종적으로 사용할 망)

    - PC와 PC 간의 VoIP 서비스를 제공하는 구성형태로 IP망만으로 구성되어 있는 형태임 

 

   

6. VoIP와 PSTN 비교

기능	VoIP	PSTN
접근 범위	인터넷이 가능한 곳	전화 회선이 설치되어 있는 곳
통신 방식	H.323/SIP	국가별로 다름
통신 방법	패킷 음성	아날로그 음성
회선 이용률	다수 사용자 동시 사용	한 명이 독점적 사용
통신 사용료	접속 속도 및 회선 종류에 따라 다름	거리, 시간에 따라 차등
이용 방법	복잡	단순
부가서비스	다양	제한적

 

출처

http://blog.naver.com/eqelizer?Redirect=Log&logNo=20138036202

http://cafe.naver.com/pezzang/829

http://www.nexpert.net/19

http://fstory97.blog.me/70075835314

http://elhariad.blog.me/30117707819

http://www.eiak.org/electronic_info/data/VoIP.pdf

http://middleware.tistory.com/entry/VoIP-%EB%A7%9D-%EA%B5%AC%EC%A1%B0

http://ettrends.etri.re.kr/PDFData/19-6_066_073.pdf

http://cooljy.tistory.com/attachment/ck2.pdf

http://sidong.net/korean/engineer/technology/voip/voip_intro.htm

http://www.nexpert.net/485 - voip의 이해

http://m.blog.daum.net/cinemall/15901841