2장. VoIP의 이해
1. VoIP의 태동
인터넷을 이용한 음성 전달 연구가 활발한 이유는 과금 방식의 차이 때문입니다. 전화망은 사용 시간과 거리에 따라 과금하는 종량제이지만, 인터넷망은 거리에 상관없이 일정액만을 과금하는 정액제입니다. 인터넷 웹브라우저로 미국 또는 유럽의 웹서버나 유튜브에 접속한다고 인터넷 사용 요금이 달라지지 않지만, 전화는 착신 지역과 통화시간에 따라 비용이 결정됩니다. 인터넷을 이용하여 전화망 수준의 통화가 가능할 경우 전화요금을 획기적으로 절감할 수 있습니다. 인터넷 전화는 황금알을 낳는 거위입니다. 현재 거의 모든 국제전화와 장거리 전화가 인터넷으로 이루어지고 있습니다.
1996년 11월 ITU에 의해 H.323 Version 1 "Visual telephone system and equipment for local area network which provide a non-guaranteed quality of service (품질 보장이 되지 않는 LAN을 위한 영상 및 전화 시스템)"이 표준화되면서 인터넷으로 통화를 하기 위한 시그널링 표준이 정해졌습니다. 같은 해에 실제 음성을 네트워크 상으로 전달하기 위한 IETF RFC 1889 "Real-Time Protocol" 이 표준화되면서 활발한 연구가 진행되었습니다.
1998년 2월 H.323 Version 2 "Packet-based multimedia communications systems (패킷 기반 멀티미디어 통신 시스템)"이 발표되면서 모든 종류의 패킷 네트워크에서 음성과 영상을 송수신할 수 있는 방안이 표준화되었습니다. 많은 기업들이 황금알을 낳는 거위를 찾아 전화망과 인터넷 망을 연결해주는 음성 게이트웨이 (Voice Gateway)라는 제품을 중심으로 관련 장비와 시스템들을 출시하기 시작하였습니다. 국제 통화 및 장거리 통화 비용에 대한 부담이 높았던 다국적 기업을 중심으로 H.323 프로토콜 기반의 시스템을 도입하였습니다. 초창기에는 VoATM (Voice over ATM), VoFR (Voice over Frame Relay), VoIP (Voice over IP) 등의 다양한 방식으로 음성을 송수신하였지만, ATM과 Frame Relay 망이 사라지면서 IP 네트워크로 통합되었습니다.
2. 음성 게이트웨이
IP (Internet Protocol)가 세상을 평정하면서 인터넷을 통한 음성 연결은 VoIP로 통칭해 부릅니다. VoIP는 시외 및 국제 통화 요금을 절감하기 위해 기업의 본사와 지사 간 통화를 인터넷 또는 전용 IP 망을 이용합니다. 기업에 설치된 전화기와 PBX는 그대로 두고 중계망을 전화망이 아닌 인터넷망을 쓰도록 하기 위한 시스템이 음성 게이트웨이(Voice Gateway)입니다.
<그림 2-1> VG (Voice Gateway)를 이용한 VoIP 의 태동Voice Gateway는 이기종 망을 연동하는 장비로써 이더넷 인터페이스와 PSTN 인터페이스를 가지고 있습니다. 기존의 패킷을 라우팅 하는 라우터와 비슷하지만, Voice Gateway를 구분하는 요소는 음성 신호를 데이터(패킷) 신호로 데이터 신호를 음성 신호로 변환하는 디지털 신호 처리 장치 (DSP, Digital Signal Processor)의 장착 여부입니다. 디지털 신호 처리 장치는 디지털 연산에 의해 신호 처리를 하는 마이크로 프로세서로 음성 합성, 음성 인식, 음성 부호화, 압축, 반향음 제거 등 기능을 고속으로 수행하도록 맞춤 설계된 칩입니다. DSP는 음성뿐만 아니라 영상 처리도 함께 처리하도록 진화되었습니다.
<그림 2-2> DSP 칩을 집적한 PVDMDSP 칩을 집적한 모듈을 PVDM (Packet Voice DSP Modules)이라 부르며 메모리 카드와 비슷합니다. PVDM은 음성을 디지털로 처리해야 되는 인터넷 전화기 (IP Phone)과 다자간 음성 회의 시스템 (MCU, Multipoint Control Unit) 등에 다량으로 사용됩니다.
PVDM을 가장 많이 사용하는 음성 게이트웨이 (Voice Gateway)는 용도에 따라 나뉩니다.
트렁크 게이트웨이 (Trunk Gateway)
트렁크 게이트웨이는 PBX와 연결하기 위한 E1 트렁크를 집적하는 음성 게이트웨이입니다. E1 포트가 많을수록 더 많은 DSP 칩이 필요합니다. 지금은 PVDM의 집적도와 E1 집적도 높아져서 한 장비가 16E1 또는 32 E1 이상도 집적할 수 있습니다.
아날로그 게이트웨이 (Analog Gateway)
PBX가 없는 경우에도 아날로그 전화기나 팩스를 사용해야 하는 경우가 많습니다. 아날로그 게이트웨이는 트렁크 게이트웨이와 달리 FXS, FXO, E&M 등의 시그널링을 사용하므로 시그널링에 따라 카드가 다릅니다.
음성 게이트웨이의 구분은 기능적인 구분입니다. 대형 장비들은 기능별로 특화되어 출시되지만, 중소형 장비들은 트렁크 게이트웨이와 아날로그 게이트웨이의 기능을 동시에 구현합니다.
간단하게 아날로그 게이트웨이의 시그널링 방식에 대해 정리해봅니다.
FXS (Foreign Exchange Station)
FXS는 PSTN 전화망을 흉내 내는 인페이스로 기존의 전화기 또는 팩스를 연결합니다. FXS는 PBX나 CO 역할을 수행하므로 전화기에 전원을 공급하여 다이얼톤을 생성해 줍니다.
FXO (Foreign Exchage Office)
FXO는 전화기 흉내를 내는 인터페이스입니다.
E&M (Ear & Mouth 또는 Receive & Transmit)
아날로그 Tunk 방식으로 구형 PBX와 PBX 간의 연결에 사용합니다. 요즘은 거의 사용하지 않습니다.
FXS가 전화망을 흉내 내고 FXO가 전화기 흉내를 내므로 둘을 서로 RJ11 케이블로 연결하여 사용하기도 합니다.
3. 저렴한 국제 전화 서비스의 출현
인터넷을 이용한 VoIP 서비스가 출현하면서 새로운 서비스와 시장이 창출되었습니다. 우리나라의 대표적인 국제 전화 식별번호는 KT 001, LG U+ 002, 온세 008입니다. 이 서비스들은 기존의 PSTN 전화망을 이용하므로 깨끗한 음질을 제공하였지만 고비용 구조였습니다. 국제 전화 서비스 시장에 저렴한 가격을 무기로 다수의 별정통신 사업자들이 장거리 통화와 국제 통화 사업에 뛰어들었습니다. 1998년 SK Telink 가 00700 국제전화 식별번호를 부여받아 서비스를 시작하였으며, 이후 007XY, 003XY로 대표되는 국제 전화 식별 번호가 생겼습니다. 2000년 초에 해외 유학생들이 많이 사용했던 국제 전화 선불카드 서비스가 있습니다. 이제는 Skype와 같은 애플리케이션으로 대체된 시장이지만, 비싼 국제전화가 매우 저렴하게 이용할 수 있는 것은 VoIP 기술 덕분입니다.
별정 사업자들은 Voice Gateway를 한국과 주요 해외 국가에 설치한 후 Voice Gateway를 전용회선으로 연결하거나 인터넷망을 이용하여 연결하였습니다. IP 네트워크를 이용하므로 발신 국가의 시내 통화요금과 착신국가의 시내 통화요금으로 국제전화를 이용합니다. 또한, 인터넷을 이용한 국제통화가 가능한 지역을 넓히기 위해 별정통신 사업자 간에 망 연동도 활발하게 이루 졌습니다.
그 당시에 사람들은 PSTN 기반의 국제전화는 고가이지만 안정적인 음성 품질이 보장되고, 인터넷 기반의 국제전화는 저렴하지만 음성 품질이 불안정하다는 생각을 했습니다. 2018년 현재는 G.711 코덱을 사용할 경우 음성 품질은 동일하고, G.722과 같은 HD Voice를 사용할 경우에는 더욱 뛰어난 음질을 제공합니다.
'엔지니어를 위한 인터넷 전화와 SIP의 이해'를 책으로 만들다
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