voip 전망

현재 여러 대기업, SMB(Small and Medium Business) 및 관공서들이, 인터넷망을 통한 전화서비스인 VoIP (Voice over IP) 시스템 도입을 추진하고 있다. 시장조사기관 IDC는 2008년까지 VoIP 시장이 연평균 300%가 넘는 엄청난 성장세를 보일 것으로 예상하고 있으며, 실제 미국 및 일본의 많은 기업들은 기존 전화시스템을 VoIP 시스템으로 전환하고 있다. 우리나라 역시 2005년부터 SK C&C를 비롯한 여러 기관들이 VoIP 시스템을 도입했으며, 이에 따른 관심도 더불어 증가하는 추세다.
VoIP 시스템은 공용망인 인터넷망을 통해 양방향 음성서비스를 가입자들에게 제공하는 것으로, 사용자의 PC, PDA 및 기타 통신 장비가 IP 네트워크에 연결되어 있고, 음성을 송수신할 수 있다면 VoIP 서비스가 가능하다. 또한 PSTN (Public Switched Telephone Network)과 달리 여러 가지 부가서비스, 정책 및 관리도구를 제공할 수 있다는 점, 하나의 그룹 네트워크로 구축 가능하다는 점, 일반 전화에 비해 가격 경쟁력이 뛰어나다는 점 등 다양한 장점을 지닌다. 이에 전문가들은 국내 VoIP 시장이 2010년까지 폭발적인 성장을 보일 것으로 전망하고 있다.

PSTN 구조와 기능
PSTN 은 전화의 창시자인 벨(Alexander Graham Bell)의 시대로부터 지속적으로 발전해 온 회선 교환방식 전화망의 집합체로, 전세계적으로 연결된 음성 위주의 공중 전화망 집합이다. 오늘날의 PSTN은 전화국에서 사용자까지의 종단 링크 부분을 제외하고는 대부분 디지털 방식으로 전환됐으며 여러 기술들이 혼재돼 있다. 그 전체적인 구성은 <그림 1>과 같다.
위 그림에서 표시한 바와 같이 PSTN망은 크게 (1)액세스망, (2)교환기, (3)교환기 대 교환기간의 국간망 등 3개의 구성요소로 이뤄져 있다. 이제 각각의 구성요소에 대해 자세히 살펴보자.

(1) 액세스망
액 세스망은 가입자의 전화에서부터 전화국에 설치된 교환기까지의 구간을 의미하며, 음성신호를 포함한 여러 통신신호들을 교환기까지 포괄적으로 전달하는 역할을 한다. 교환기 반경 4Km 안에 있는 가입자를 대상으로 설계하는 것을 기본으로 하며, 4Km가 넘는 오지 가입자들의 경우 RSS(Remote Subscriber Switch system)를 제공한다.
우리나라에서는 xDSL 신호 및 기타 통신신호들도 공동으로 PSTN의 액세스망을 이용하고, 이러한 신호들은 교환기가 아닌 인터넷망 및 기타 네트워크 장치 쪽으로 집선된다. 일반 유선전화기의 경우 이 액세스망의 교환기로부터 전원을 공급받기 때문에 정전 및 기타 비상상황에서도 신뢰성 있는 통신을 제공받을 수 있다.

(2) 교환기
PSTN의 핵심적인 역할을 담당하는 교환기는 <그림 1>의 (2)와 같이 구성된다. 가입자가 발신한 신호들은 전화국에 있는 교환기로 모아지는데, 이 때 교환기는 콜처리 방식에 따라 크게 기계식, 반전자식 그리고 현재 대부분의 전화국에 설치돼 있는 전전자식 등으로 나뉜다. 전전자 교환기는 다시 <그림 2>와 같이 제어계와 전화가입자들의 아날로그 신호를 교환기 내부의 디지털 신호로 전환, 다중화하는 통화로계로 나눠 볼 수 있다.
통화로계의 집선장치는 가입자의 트래픽을 경제적으로 집선하는 장치로, 이를 통해 여러 통신신호들이 교환기로 집중된다. ISDN(Integrated Services Digital Network) 및 기타 신호에 대한 정합회로가 각각 존재해 교환기 내부의 패킷 처리기 부분으로 전송된다. 회선 스위치/패킷 처리기 부분은 교환기의 핵심적인 부분으로 입력 신호들을 각각 음성 혹은 데이터 신호로 분리한 뒤 각각의 신호들의 목적지를 파악해 중계선 회로로 보내게 된다.
회선 스위치 부분은 서킷 스위칭(circuit switching)으로 작동하며, 크게 동기식과 비동기식으로 구분할 수 있다. 동기식 교환기술은 개개 프레임의 특정 타임슬롯을 출력 데이터 스트림의 다른 타임슬롯으로 옮기기 위해 입력된 프레임의 타임슬롯을 메모리에 저장한 후, 출력 데이터 스트림의 해당 타임슬롯에 옮겨 전송함으로써 교환을 수행한다.
비동기식 교환기술은 타임슬롯을 콜 단위가 아닌 동적 배정으로 해 프레임에 실리는 셀에 포함된 논리적인 연결을 나타내는 레이블에 따라 교환이 이뤄진다. SDH(Synchronous Digital Hierarchy) 방식으로 이뤄진 중계선 회로부는 처리된 신호를 해당된 네트워크에 전달하는 역할을 담당하며, 망 동기장치는 전송과 관련된 동기부분을 처리하게 된다.

[Tech Guide - IP PBX 기반 VoIP]

<그림 2>하단의 제어계는 통화로계의 각 부분을 제어하는 처리장치들의 집합이다. 제어계는 집중 제어방식과 분산 제어방식으로 나뉘며, 현재 우리나라 교환기의 대다수를 차지하는 TDX 계열은 분산제어 방식을 사용한다. (3) 전송구간 < 그림1>의 (3)번 영역은 교환기 대 교환기 혹은 최상위 교환기까지의 전송 구간을 나타내며, 교환기 대 교환기 사이의 전송방식은 크게 PDH(Plesiochronous Digital Hierarchy) 방식과 SDH(Synchronous Digital Hierarchy) 방식으로 나뉜다. PDH는 60년대 이후 전송구간의 다중화/고속화 논의 초기에 시작된 전송방식이다. 하지만 역 다중화시 기본 음성채널을 복원하고자 할 때, 각 채널이 정확한 타임슬롯을 할당받지 못해 레퍼런스 슬롯 등을 새로 설정해야 하는 등 불가피하게 여러 단계를 거쳐야 하는 문제가 야기된다. 이는 프레임들의 동기화를 위한 막대한 자원 소모와, 전체 네트워크를 모니터링 할 수 없게 되는 문제를 야기한다. 이러한 단점들로 인해 현재 PDH는 거의 사용되지 않는다. < 그림 3>은 각 나라별 PDH 전송방식의 속도를 나타내며, 가장 빠른 것은 유럽표준 방식으로 565Mbps의 속도로 전송 가능하다. SDH는 E1, T1, DS3 및 기타 저속 신호를 TDM (Time Division Multiplex)을 기본으로 해 고속의 STM-N(N=1,4,16...) 광신호로 다중화시켜 전송하는 방식의 표준이다. SDH는 주로 공중 전송망(Public Carrier Network)에서 사용되는데, 현재는 정부의 각 기관, 많은 국소 액세스를 필요로 하는 철도 및 전력회사 등과 같은 사설망(Private Network)에서 사실상 표준으로 사용하고 있다. SDH는 CO(Central Office)간 전송에 널리 사용된다. ATM을 포함하는 모든 형태의 디지털 통신을 지원하고, 자체복구(self-healing) 기능이 있어 전세계 망 사업자들이 서비스에 이용하고 있다. 또 SDH 방식은 고속전송이 가능하다. 10Gbps의 전송속도는 PDH에서는 불가능에 가까운 속도로, 여러 네트워크가 혼재돼 존재하는 오늘날의 상황에서는 SDH가 가장 적합한 전송기술로 평가된다. 특히 PDH 체계와 비교할 때, 단순한 삽입/추출 기능으로 불필요한 역 다중화 및 재 다중화 과정이 제거되어 빠르고 신뢰성 있는 통신을 구현하며, 유용성과 수용량이 높아 임대된 회선들을 수분 내에 개통시킬 수도 있다. ATM 및 광전송 방식은 모두 SDH 방식의 하위 개념으로 표준화된 네트워크 구성요소의 설치가 용이하다. SDH 표준은 광선로 속도와 프레임 포맷, SDH 표준을 사용하는 장비들에 대한 OAM & P (Operations and Administrative Maintenance and Provisioning) 기능을 규정한다. SDH의 기본 전송속도인 STM-1(Synchronous Transport Module-1)은 155.52Mbps이며, 보다 상위의 속도는 STM-1의 배수가 된다(STM-4는 4×155.52Mbps = 622.08Mbps). 현재 우리나라의 초고속 백본망은 STM-32인 10Gbps를 사용하고 있다. PSTN에서의 콜 셋업 과정 실 제 PSTN을 통해 전화통화가 구현되는 첫 단계는 <그림 4-1>과 같다. 이 단계에서 가입자 A가 전화기를 들게 되면 교환기 A가 다이얼 톤(Dial Tone)을 가입자에게 송신하고 가입자의 송신번호를 받아 목적지 경로를 결정하는 방식으로 가입자 A와 교환기 A 사이에 통신이 이뤄진다. 두 번째 단계는 국간 신호구간이다. 이 구간에서는 주로 No 7. 방식의 시그널링이 이용되며, 여러 네트워크가 혼재돼 있다. 현재 인터넷망 및 기타 무선통신망 등의 신호처리는 톨(Toll) 및 텐덤(Tandem) 교환기에서 처리하고 있고, 음성통신신호는 IAM(Initial Address Message)을 통해 응답자의 종단 교환기까지 <그림 4-2>와 같이 연결된다. 응답자의 전화기에 신호가 전달돼 가입자 B의 전화기에 벨이 울리는 것이 세 번째 단계다. 이 단계에서 ACM (Address Complete Message) 신호가 국간 전송구간을 거쳐 교환기 A로 전달되면 교환기 A는 ACM 신호를 링잉 톤으로 변화시켜 가입자 A에게 전송하게 된다. 마지막 단계로 가입자 B가 전화기를 드는 즉시 ANM(Answer Message)가 교환기 A에 전송되면, 이 순간부터 과금이 이뤄지고 이후의 통신은 설정된 경로를 통해 수행된다. PSTN 한계점과 VoIP 대두 PSTN 의 가장 큰 장점은 독점적인 망을 사용자에게 공급해 줌으로써 긴급통화와 보안, 통화품질을 보장해 준다는 점이다. 최선형(Best-effort) 개념의 서비스를 제공하는 IP 네트워크와 비교할 때 PSTN은 신뢰성 있는 음성통신 서비스를 가입자들에게 제공할 수 있다. 그러나 데이터 트래픽이 음성 트래픽보다 폭발적으로 증가하는 추세에 따라 고속 이더넷 전송기술을 포함한 패킷 전송기술이 발전하고, 모든 통신망을 통합하는 차세대 네트워크 BcN이 출현하는 등 현 시점의 급변하는 통신환경에서 PSTN은 분명한 한계를 지닌다. 가장 두드러지는 것은 비용측면이다. 물론 음성 서비스만을 고려할 때에는 PSTN이 최고의 성능을 보장해 주지만 같은 음성서비스라 할지라도 새롭게 망을 구성할 경우 회선당 비용이 인터넷망에 비해 많이 들어간다. 일례로 망 수용능력을 10배 늘린다고 할 때, PSTN은 10배의 비용이 필요하지만, 인터넷망은 3배의 비용으로도 가능하다. 따라서 인터넷망의 경우 서비스 제공자(ISP)에게 투자 및 유지보수에 있어 상대적인 비용절감 효과를 제공한다. 두 번째로 PSTN은 대역폭이 넓지 않으므로 오늘날의 대용량 데이터 전송에 적합하지 않다. 초 고속 인터넷 서비스를 제공하는 xDSL 시스템은 액세스망은 PSTN과 공유하지만 전체적인 시스템은 다르며, PSTN의 데이터 송수신에 이용되는 다이얼업 모뎀(Dial-up Modem)의 최대 전송속도는 64Kbps로 고정돼 있으므로 VoIP, BcN 등 차세대 네트워크와는 달리 멀티미디어 데이터 처리에 한계가 있다. 또 IP 네트워크와 같은 유연한 구조가 아니기 때문에 용량을 늘리기 위한 새로운 기술의 접목이 어렵고, 단순 변경만으로는 VoIP 등 차세대 네트워크로의 변화를 꾀할 수 없다. VoIP 시스템은 PSTN과 비교해 볼 때 기본적인 음성 서비스 품질면에서 불안정한 것이 사실이다. 하지만 서비스 제공자와 이용자 모두에게 중요시되는 비용 문제와 멀티미디어 데이터 사용량의 폭발적 증가추세는 VoIP를 차세대 음성통신 영역의 선두주자로 자리매김하게 하는 원동력이 되고 있다. 차세대 네트워크 음성통신 시스템 ‘VoIP’ VoIP 시스템은 인터넷망을 이용해 음성통신을 제공하는 네트워크와 서비스를 지칭한다. 즉, 음성 데이터를 인터넷 프로토콜의 데이터 패킷으로 전송하는 기술, 네트워크, 음성통화 서비스 등 모든 것을 포괄한 개념이다. VoIP 시스템을 통해 음성전화 서비스를 제공하기 위해서는 일반 PSTN에 접속해 있는 가입자와의 상호 인터페이스를 지원하고, 전송지연에 민감한 데이터 스트림의 서비스 품질이 보장돼야 한다. <그림 5>에서 나타낸 바와 같이 상호 인터페이스를 지원하기 위해서는 일반전화망인 PSTN과 인터넷망의 접합점에 게이트웨이 장비가 필요하다. 게이트웨이 장비는 패킷으로 전송된 음성 신호를 PSTN망에 적합한 TDM 신호로 변환하고, 그 역변환을 수행한다. 또한 VoIP에서는 IP-PBX가 PSTN의 교환기처럼 콜 셋업, 프로세싱 및 서비스 품질 보장 측면에서 핵심적인 역할을 수행한다. 이때 IP-PBX는 애플리케이션 서버와 연동해 다양한 부가 서비스를 제공할 수 있다. VoIP 시스템은 파일전송을 주목적으로 설계된 인터넷망에서 운용되므로 음성통화와 같은 실시간 정보전송을 위해 특별한 통신규약이 필요하다. 대표적인 프로토콜로는 H.323, SIP, Mcg 등이 있으며, 각각의 프로토콜은 특성에 따라 다르게 사용되고 있다. 이번 호에서는 PSTN에서 VoIP 시스템으로의 음성통신 진화과정에 대해서 살펴봤다. 다음 호에서는 VoIP 시스템의 기본 프로토콜인 H.323과 SIP를 중심으로 VoIP 기술을 상세히 알아보도록 하자.

 

 

 

현재 VoIP 시스템에서 가장 표준화된 프로토콜은 IETF(Internet Engineering Task Force)에서 발표한 SIP(Session Initiation Protocol)와 ITU-T(International Telecommunication Union-Telecommunication standardization sector)에서 제정한 H.323이다. 대부분의 VoIP 장비 판매업체 및 시스템 관련 산업은 두 가지 프로토콜을 모두 지원한다.
그러나 지난 2005년 7월 IETF에서 SIP와 H.323 프로토콜의 상호연동에 필요한 기술문서인 RFC(Request For Comments) 4123 SIP-H.323 Req.를 제정함에 따라, RFC 4123 초안에 근거해 상호연동이 가능한 제품이 근 시일내에 등장할 전망이다.

1. H.323
1) 개요
H.323 은 인터넷을 포함한 패킷 네트워크에서 실시간 음성, 영상 및 데이터 통신을 위한 프로토콜이다. 최초 버전은 지난 1996년 ITU-T에 의해 승인됐으며, 현재 최종 발표된 H.323 버전은 5다. 가장 먼저 발표된 VoIP 지원 프로토콜로서 현재 가장 많이 사용되고 있는 H.323은 기존 네트워크의 하부구조를 변경하지 않고 멀티미디어 서비스를 사용할 수 있을 뿐 아니라 랜과 GSTN, N-ISDN, B-ISDN 등 다른 망과의 상호운용성에 대한 표준을 제공한다.

2) 구성 요소
H.323 시스템의 구성요소로는 단말(Terminal), 게이트웨이(Gateway), 게이트키퍼(Gatekeeper), MCU(Multipoint Control Unit)가 있다.
단 말은 H.323 네트워크 내에서 이뤄지는 통신의 종단점이다. PC 및 H.323 단말기 등과 더불어 게이트웨이 MCU도 단말에 속한다. 게이트웨이는 H.323 프로토콜을 운용하는 네트워크와 H.323을 운용하지 않은 네트워크의 상호 정보교환 및 연동을 담당한다. 따라서 동일한 H.323 네트워크 내에서 H.323 단말들끼리의 통신에는 게이트웨이가 필요하지 않다.
게이트 키퍼는 단말, 게이트웨이, MCU 중 등록된 종단점에 대한 콜 컨트롤(call control)과 관련된 서비스를 제공하는 일종의 교환기다. H.323 네트워크 내에서는 선택적 구성요소로서 게이트키퍼가 있을 경우 모든 단말은 콜 제어와 관련해 게이트키퍼를 사용해야 하지만, 없을 경우에는 단말끼리의 통신으로 대체된다.
MCU는 3개 이상의 단말에 대한 다수통신을 가능하게 하는 기능을 수행한다. 다수 통신에 참여하는 모든 단말은 MCU와 연결을 설정해야 한다.

3) 프로토콜 구조
H.323 을 구성하는 프로토콜로는 오디오 코덱, 비디오 코덱, H.225 RAS(Registration, Admission, Status) 프로토콜, H.225 콜 시그널링 프로토콜, H.245 콜 제어 프로토콜, RTP(Real-Time Transport Protocol), RTCP(Real-Time Transport Control Protocol) 등으로 구성된다.
4) 통신 과정
H.323을 이용한 1:1 통신은 크게 3가지의 방식으로 나뉜다. 첫 번째는 다이렉트 라우티드콜 시그널링(Direct Routed Call Signaling) 방식이다. 이 방식은 Q.931 및 H.245 메시지들을 게이트키퍼를 경유하지 않고 통신 당사자들만 직접 주고받는다. 두 번째는 게이트키퍼 라우티드 콜 시그널링(Gatekeeper Routed Call Signaling) 방식으로 Q.931, H.245 메시지들이 게이트키퍼를 경유해 주고받는다.
마지막으로는 게이트키퍼 라우티드 콜 시그널링 위드 다이렉트 H.245(Gatekeeper Routed Call Signaling with Direct H.245)는 게이트 키퍼는 콜 시그널링에 관여하고 H.245 메시지들만 통신 당사자들끼리 직접 주고받는 방식으로 가장 널리 사용된다.

1. 단말 1이 등록을 위해 RAS ARQ(Admission ReQuest)를 RAS 채널을 통해 게이트키퍼에 전송한다.
2. 게이트키퍼는 ACF(Admission ConFirmed)를 전송해 단말 1을 등록하며, 단말 1에 다이렉트 콜 시그널링이 가능하다는 것을 인증한다.
3. 단말 1은 H.225 콜 시그널링 셋업(call signaling Setup) 메시지를 단말 2에 보내 연결을 요청한다.
4. 단말 2는 H.225 콜 프로시딩(proceeding) 메시지로 응답한다.
5. 단말 2는 게이트키퍼에 RAS ARQ 메시지를 보내 게이트키퍼에 등록을 요청한다.
6. 게이트키퍼는 RAS ACF 메시지를 통해 등록 허가를 단말 2에 알린다.
7. 단말 2는 단말 1에게 H.225 콜 얼러팅(alerting) 메시지를 전송한다.
8. 마지막으로 단말 2는 H.225 커넥트(connect) 메시지를 전송해 연결 설정이 수락됐음을 알린다.
9. H.245 제어채널이 단말 1과 단말 2에 성립된다. 단말 1은 H.245 TerminalCapabilitySet 메시지를 전송하고 단말 2와 성능(Capability)에 대한 정보를 교환한다.
10. 단말 2는 단말1의 성능 정보가 확인됐음을 Terminal CapabilitySetAck를 통해 알린다.
11. 단말 2는 단말 1에게 TerminalCapabilitySet을 전송해 자신의 성능 정보를 전송한다.
12. 단말 1 역시 동일하게 TerminalCapabilitySetAck를 전송해 단말 2의 성능 정보가 확인됐음을 알린다.
13. 단말 1은 단말 2에 RTCP 채널의 전송주소가 포함돼 있는 openLogicalChannel 메시지를 전송해 미디어 채널을 만든다.
14. 단말 2는 RTP 전송주소가 포함된 H.245 openLogical ChannelAck 메시지를 통해 단말 1에게 단방향의 논리 채널이 성립됐음을 알린다.
15. 단말 2는 RTCP 채널의 전송주소가 포함된 H.245 open LogicalChannel 메시지를 전송해 단말 1에 미디어 채널이 성립됐음을 통지한다.
16. 단말 1은 단말 2로 openLogicalChannelAck 메시지를 보냄으로써 단말 2로부터 단말 1까지의 단방향 논리 채널이 형성됐음을 통보한다. H.245 openLogicalChannelAck 메시지에는 단말 1의 RTP 주소가 포함돼 있으며, 이를 통해 양방향 미디어 실시간 통신이 가능하게 된다.
17. 단말 1은 RTP로 인코딩된 미디어 스트림을 단말 2로 전송한다.
18. 단말 2은 RTP로 인코딩된 미디어 스트림을 단말 1로 전송한다.
19. 단말 1은 RTCP 메시지를 단말 2로 전송한다.
20. 단말 2는 RTCP 메시지를 단말 1로 전송한다.
21. 단말 2가 H.245 EndSessionCommand 메시지를 단말 1로 전송해 연결 종료를 시도한다.
22. 단말 1은 H.245 EndSessionCommand 메시지를 단말 2로 전송함으로써 통신 종료를 준비한다.
23. 단말 2는 H.225 릴리즈 컴플릿(release complete) 메시지를 단말 1에 전송함으로써 콜을 종료한다.
24. 단말 1과 단말 2는 게이트키퍼에 RAS DRQ(Disengage ReQuest) 메시지를 전송해 게이트키퍼와의 접속을 해제한다.
25. 게이트키퍼는 단말 1과 단말 2에 DCF(Disengage ConFirmed) 메시지를 보냄으로써 접속해제를 알린다.

 

 

2. SIP
1) 개요
SIP(Session Initiation Protocol)는 인터넷을 포함하는 패킷 네트워크 상에서 통신하고자 하는 단말들을 식별하고 위치를 파악하며, 그들 상호간에 멀티미디어 통신 세션을 생성하거나 삭제, 변경하기 위한 절차를 명시한 애플리케이션 계층의 시그널링(signaling) 프로토콜이다. 또한 네트워크 전송 프로토콜과 미디어에 완벽하게 독립적이고 콘텐츠에 상관없이 어떻게 단말기의 연결을 생성하거나 변경 혹은 종료하는지를 정의한다.
SIP의 출현은 인터넷을 이용한 통신 서비스 시장에 큰 파급효과를 가져왔다. 기존의 VoIP 시스템은 대부분 ITU-T가 표준으로 채택한 H.323 프로토콜을 기반으로 구현돼 있다. H.323은 원래 패킷 교환 방식의 랜 망에서 다자간 음성, 화상, 데이터 통신을 가능케 하기 위해 개발된 기술 방식이므로 광대역 네트워크와 대규모 사용자를 지원하는 데 있어서는 기본적으로 한계점을 가지고 있었던 게 사실이다. VoIP 관련 시장 규모가 크게 성장함으로 인해 인터넷 전화 기술이 시장성 있는 기술로 각광을 받으면서 인터넷 상에서 양자간/다자간 통신을 하기 위한 시그널링 프로토콜인 SIP가 기존의 H.323을 대체하는 기술로 주목을 받게 됐다.
SIP는 MGCP(the Media Gateway Control Protocol)의 업그레이드된 프로토콜이다. MGCP는 PSTN의 음성 신호를 IP 데이터 패킷으로 변환시키는 프로토콜이었지만 확장성이 부족하고 음성신호만을 위한 표준이었으며 시그널링이 복잡한 프로토콜이었다. 특히 SIP는 MGCP의 단점을 해결한 프로토콜로 멀티미디어에 특화된 새로운 환경을 제시했다.
SIP는 HTTP와 매우 유사한 메시지 타입을 유지함으로써 개발자들이 자바 같은 대중적인 프로그래밍 언어를 통해 좀더 쉽고 빠르게 애플리케이션을 개발할 수 있게 한다. 또한 통신 사업자들에게도 CID(Caller ID) 서비스, 콜 대기(call waiting) 서비스 등 PSTN의 지능망에서 제공되는 여러 가지 프리미엄 서비스들을 동일하게 제공할 수 있다.
이렇듯 SIP의 유연한 확장성은 SIP를 VoIP 음성서비스의 새로운 표준으로 만드는데 기여했으며, 차세대 VoIP 프로토콜의 지배적인 표준으로서 입지를 굳혀나가고 있다. 또한 3G 협회는 SIP를 차세대 무선통신망의 세션 제어 메커니즘으로 선택했으며, 마이크로소프트는 윈도 운영체제, MSN 메신저 및 기타 애플리케이션의 실시간 통신을 위한 기본 프로토콜로 탑재할 것을 발표했다.

2) 주요 특징
SIP 의 주요 특징은 세션을 성립시킬 때 세션의 타입을 정의하지 않고 어떻게 운영해야 될 지만 기술한다는 점이다. 이러한 유연성으로 인해 SIP는 VoIP 음성 서비스뿐만 아니라 온라인 게임, 컨퍼런싱 등의 많은 애플리케이션에 사용될 수 있다. 또한 SIP 메시지는 텍스트 기반으로 구성돼 있으므로, 해석과 디버그가 용이하며 새로운 서비스를 쉽고 간편하게 프로그래밍할 수 있다.
SIP 는 MIME(Multipurpose Internet Mail Extensions) 타입 및 DNS(Domain Name System), RTP(Real-Time Transport Protocol), RTSP(Real Time Streaming Protocol) 등 현존하는 프로토콜을 재사용하기 때문에 더욱 최적화된 세션 설정이 가능하다. 또한 SIP를 지원하기 위한 또 다른 서비스를 정의할 필요가 없다.
SIP는 쉽게 확장할 수 있으며, 현존 네트워크 구조를 변경시키지 않고 새로운 애플리케이션 서비스가 가능하다. 이전 버전의 SIP 장비는 새로운 버전의 SIP를 기반으로 한 장비들과 충돌하지 않는다. 새로운 버전의 SIP는 구 SIP의 헤더 및 메소드를 무시하기 때문이다. 또한 전송계층에 독립적이기 때문에 ATM 망에서의 IP계층 위에서도 운용가능하며, 하부계층에 상관없이 UDP, TCP를 통한 전송이 가능하다.

3) 구성 요소
SIP 세션을 성립시키기 위해서는 SIP 유저 에이전트(UA), SIP 프록시 서버, SIP 레지스트라 서버(Registrar servers), 그리고 SIP 리다이렉트 서버가 필요하다. SIP 유저 에이전트는 휴대폰, PC 및 기타 SIP 사용 가능한 단말기를 통칭한다. SIP 세션을 설정하고 운영하며, SIP 연결을 요청한 단말을 클라이언트(UAC), 연결에 응답한 단말을 서버(UAS)로 분류한다.
SIP 레지스트라 서버는 데이터베이스, 도메인(domain)에 있는 모든 UA의 장소정보 및 IP 주소정보를 저장해 SIP 프록시 서버의 질의에 응답한다. SIP 프록시 서버는 SIP UA에서 요청하는 세션을 수락하고, 응답하는 UA의 주소정보를 SIP 레지스트라 서버에 질의하는 역할을 담당한다. 같은 도메인 상에 서버(UAS)가 존재시 세션 요청을 서버(UAS)에게 보내며, 서버(UAS)가 다른 도메인에 있을 경우에는 다른 도메인의 프록시 서버에 세션 요청을 전송한다.
SIP 리다이렉트 서버는 다른 도메인에 존재하는 SIP 세션 요청에 대해서 현존 도메인 내에 존재하는 SIP 프록시 서버가 직접적인 설정을 가능하게 한다.

4) 주소 및 메시지
SIP 주소형식은 기본적으로 이메일과 매우 유사한 sip: user_id@domain_name의 형식을 가지게 되며, 만약 DNS가 존재하지 않으면 domain_name 부분을 IP 주소로 대체할 수 있다. user_id 부분은 부여된 전화번호로 대체가 가능하다. 즉 sip: 031xxxxxxx@62.xx.xx.xx;user=phone는 sip: user_id@domain_name와 SIP에서 동일한 주소를 나타낸다.
메 시지는 텍스트 기반이며 전술한 바와 같이 HTTP를 재사용한다. 따라서 웹 서핑에서 발생되는 메시지와 동일성을 가진다. 크게 SIP 메시지는 클라이언트에서 요청하는 리퀘스트(Request)와 서버 응답인 리스펀스(Response)로 나눠진다. 메시지 타입은 다음과 같다.
5) 콜 셋업 과정
같은 도메인 내에 UAS가 존재할 경우에는 클라이언트(UAC) A와 서버(UAS) B는 IP 주소 및 수신가능 여부를 SIP 프록시 서버에 자동적으로 전송한다. 클라이언트(UAC) A가 콜을 설정 시 SIP 프록시 서버에 단말 B에 대한 통신 요구를 전송하면, SIP 프록시 서버는 SIP 레지스트라 서버에 주소 정보 요청을 통해 서버(UAS)의 IP 주소를 전송받는다. 그 후 SIP 프록시 서버는 클라이어트(UAC)의 인바이트(invite) 메시지를 서버(UAS)에 재전송하며 SDP에서 정의하는 클라이언트(UAC)가 세션에 사용하는 매체(음성, 영상 등)에 대한 정보가 포함된다.
서버(UAS)는 SIP 프록시 서버에게 콜 셋업이 가능한지와 수신 가능 여부를 회신하며, 마지막으로 SIP 프록시 서버가 클라이언트(UAC)에 정보를 전송함으로써 서버(UAS)와 클라이언트(UAC)간의 SIP 세션이 성립되는 절차를 따른다. 그 후 RTP를 이용한 통신이 P2P(Point-to-Point)로 이뤄지면서 실제적인 VoIP 음성서비스가 시작되게 된다.
만약 클라이언트(UAC)와 서버(UAS)가 동일한 도메인에 존재하지 않으면 절차가 달라진다. 클라이언트(UAS) A가 콜 설정시 SIP 프록서 서버에 단말 B에 대한 통신 요구를 전송하게 되는 것은 앞선 경우와 동일하나, SIP 프록시 서버가 도메인 B에 직접적으로 접속돼 있지 않으므로 같은 도메인 내의 SIP 레지스트라 서버는 도메인 B의 SIP 프록시 서버 주소를 전송한다. 도메인 A에 존재하는 프록시 서버는 도메인 B에 존재하는 프록시 서버에 콜을 넘겨주게 되며, 도메인 B에 존재하는 프록시 서버는 역시 같은 도메인 내에 존재하는 레지스트라 서버에 서버(UAS)의 주소를 질의한다.
도메인 B에 존재하는 레지스트라 서버는 서버(UAS)의 주소정보를 프록시 서버 B에 전송하고 서버(UAS) B는 프록시 서버 B에 응답 메시지를 전송한다. 이후 프록시 서버 B는 프록시 서버 A에 응답하며, 프록시 서버 A는 다시 클라이언트(UAC)에 응답 메시지를 전송하게 됨으로써 콜 셋업이 마무리된다.

3. H.323과 SIP 비교
VoIP 시스템에 적용되는 대표적인 두 가지 프로토콜인 H.323과 SIP는 다음과 같은 장단점을 가진다. 첫째로 H.323에 비해 SIP는 간편하고 간결한 장점으로 인해 새로운 기능 및 부가서비스 제공이 H.323에 비해 용이하다. 둘째로 H.323은 복잡한 프로토콜 구조로 인해 지연시간 증가와 과다한 자원요구 등의 단점을 가지고 있다. 마지막으로 SIP는 H.323보다 간단한 구조로 인해 통신사용자간 충분한 정보를 교환할 수 없다.
<표 2>와 같이 H.323은 좀더 현재의 PSTN망에, SIP는 인터넷 망에 각각 초점을 맞춰 발전했다. SIP가 지배적인 VoIP 시스템의 운용 프로토콜이 될 것으로 예상되지만, 그 과정에서 H.323의 장점을 적극 수용할 것으로 보인다.
이번 호는 VoIP 시스템을 구성하는 대표적인 프로토콜인 SIP와 H.323에 대해 알아봤다. 다음호에서는 VoIP 시스템의 네트워크 구조를 알아봄으로써 VoIP 시스템의 전체적인 구조를 파악해 보자.

 

 

VoIP 네트워크는 엔드 투 엔드(end-to-end)의 사용자 단말까지의 서비스 유형과 구성 프로토콜에 따라 다양한 형태로 구성될 수 있다. 우선 H.323, SIP, MGCP, MEGACO 등 VoIP 프로토콜에 따른 네트워크의 구성형태를 간략히 설명하고, 그 구성 요소들에 대해 자세히 살펴보기로 한다.

1. 프로토콜별 VoIP 네트워크 구성
1) H.323 프로토콜 기반 네트워크 기본 구조
H.323 프로토콜을 사용한 VoIP 서비스를 위한 네트워크 구조는 패킷 기반의 네트워크상에 단말(Terminal), 게이트웨이(Gateway), 게이트키퍼(Gatekeeper), MCU (Multi-point Control Unit) 등의 네트워크 요소들이 연결된 형태로 구성돼 H.323 게이트웨이를 통해 PSTN과 같은 회선교환망과 연동하게 된다.
<그림 2>는 IP 네트워크상에 연결된 본사와 원격 지사간에 H.323 프로토콜을 이용하고 기존 PBX나 PSTN과의 상호연동은 시스코의 게이트키퍼/게이트웨이와 라우터의 혼합 기능을 가진 장비를 이용해 VoIP 서비스를 제공하는 네트워크 구성을 보여준다.

2) SIP 프로토콜 기반 네트워크 기본 구조
SIP 프로토콜은 지난 호에 설명한 것처럼 사용자 사이에 인터랙티브 멀티미디어 통신 세션들의 시작, 변경, 종료를 정의하는 애플리케이션 계층의 시그널링 프로토콜이다.

3) SIP 프로토콜 기반 네트워크 구성 요소
TCP 또는 UDP를 통해 전송되는 텍스트 기반 SIP 네트워크의 주요 구성 요소로는 유저 에이전트, 프록시 서버, 콜을 시작하고 수신하고 종료하는 애플리케이션인 유저 에이전트, 리다이렉트 서버, 그리고 레지스터 서버 등으로 구성된다.

4) MGCP 프로토콜 기반 네트워크 기본 구조
MGCP는 미디어 게이트웨이들의 제어를 구체적으로 어드레싱하는 제어 프로토콜로 미디어 게이트웨이 컨트롤러나 콜에이전트라고 불리는 외부 콜제어 요소들로부터 텔레포니 게이트웨이들을 제어하기 위한 프로토콜이다.
MGC 와 MGC간에는 SIP나 H.323 프로토콜을 사용하며 MGC와MGCP간에는 MGCP프로토콜을 사용해 콜처리를 하는 구조로 돼 있다. 미디어 게이트웨이는 음성의 패킷화를 제공하고 미디어 게이트웨이 컨트롤러는 콜제어 로직을 제공하며 미디어 게이트웨이간은 RTP/RTCP 프로토콜을 사용해 미디어 데이터를 주고 받게 된다.
MGCP 프로토콜을 사용한 콜처리 과정을 간단히 나타내면 다음과 같다.

1. 사용자 A가 전화기를 들면 게이트웨이 A는 콜 에이전트에게 시그널을 보낸다.
2. 게이트웨이 A는 다이얼톤을 발생하고 다이얼된 디지트들을 수집한다.
3. 디지트들은 콜 에이전트에게 전달된다.
4. 콜 에이전트는 콜을 어떻게 라우팅할 지를 결정한다.
5. 콜 에이전트는 게이트웨이 B에게 명령어를 전송한다.
6. 게이트웨이 B는 사용자 B에게 링을 울린다.
7. 콜 에이전트는 RTP/RTCP 세션을 설정하기 위한 양쪽 게이트웨이에 명령어를 보낸다.

 

 

5) VoIP 서비스용 차세대 네트워크 기본 구조
< 그림 6>은 차세대 네트워크상의 VoIP 서비스를 위한 네트워크 구조다. 소프트스위치는 호 처리를 위한 MEGACO, SIP, SIGTRAN 등의 다양한 시그널링 프로토콜들을 지원해 SIP 등록 및 위치 트래킹과 같은 서비스를 포함한 VoIP 네트워크상의 콜 라우팅 서비스를 제공하는 역할을 하고, 다른 도메인간의 소프트스위치간에는 BICC 혹은 SIP-T 프로토콜을 사용해 접속된다.
PSTN과의 연동은 NO.7 신호망과의 연동을 위해 시그널링 게이트웨이를 이용하고, 트렁크 게이트웨이를 위해 베어러(Bearer) 데이터를 전송하게 된다. 기업 내의 레거시 회선기반 PBX와의 연동을 위해 액세스 게이트웨이를 사용해 구축될 수도 있다.

2. 호스티드 IP-PBX 네트워크 구조
1) IP-PBX 개요
IP- PBX는 크게 장비가 설치되는 위치에 따라 각 기업체 내에 설치돼 자체 관리 요원에 의해서 개별적으로 관리되는 매니지드 IP-PBX와 서비스 사용자에게는 단말기만 제공 또는 구입하도록 하고 서비스 제공자는 자신의 데이터센터에 대용량의 호 처리가 가능한 IP-PBX를 설치해 모든 서비스의 제공 및 기기의 관리 등이 서비스 제공자에 의해 관리되는 호스티드 IP-PBX로 구분된다.
한편 호스티드 IP-PBX는 각 솔루션 업체마다 조심씩 다르지만 기존의 TDM 센트렉스(Centrex) 정도의 서비스 기능만을 가질 때는 IP 센트렉스, 그리고 여기에 IP 망 특유의 웹과 연동해 모바일/리모트 서비스나 프레즌스(presence) 서비스와 같은 이동성 기능 또는 화상 컨퍼런스 서비스와 같은 IP 서비스가 추가될 때에는 호스티드 IP-PBX로 구분해 사용하기도 한다. 특히 호스티드 IP-PBX는 캐리어급 플랫폼(Carrier-grade platform), 멀티 로케이션(Multi-location) 및 멀티-테넌트(multi-tenant), 풍부한 네트워킹 기능들, 그리고 데이터센터에 집중화된 구성의 특징을 갖는 새로운 개념의 서비스 모델이다.
기간통신 서비스 제공업체들로 하여금 다양한 SME나 소호 계층을 위해 IP-PBX 서비스를 제공할 수 있게 하는 호스티드 IP-PBX의 네트워크 구조에 대해 살펴보기로 하자.

2) 美 실란트로 IP-PBX 네트워크 구조
< 그림 7>은 미국 실란트로(Sylantro)의 IP 기반 호스티드 IP-PBX의 네트워크 구성도다. 주요 구성 요소에는 콜 처리를 위한 애플리케이션 피처 서버 및 라우팅 관리 서버와 미디어/메시징 처리를 위한 IP UMS 서버 및 미디어 서버들과 망 요소 관리를 위한 EMS 서버들로 구성돼 있다.
레거시 시스템들과의 연동을 위해 소프트스위치를 통한 SIGTRAN 프로토콜을 사용해 시그널링 게이트웨이와 연동하거나 미디어 게이트웨이에 PSTN에 PRI 방식으로 연결되는 두 가지 방식을 제공한다. H.323와 MEGACO 프로토콜은 지원하지 않고 현재 콜 처리를 위해 SIP와 MGCP의 두 가지 방식만을 지원한다.

3) 브로드소프트 IP-PBX 네트워크 구조
브로드소프트 (Broadsoft)의 IP-PBX도 실란트로의 시스템처럼 IP 네트워크상의 SIP 기반 시스템이다. 네트워크의 구조상에는 차이가 없고 구성 솔루션의 플랫폼과 부가 서비스 부분이 다를 뿐이다. IAD(integrated Access Device)를 통해 KTS(Key Telephone System)나 PBX(Private Bran ch eXchange) 등을 포함한 레거시 시스템들과 아날로그 전화에도 서비스가 가능하다.
<그림 9>는 소프트스위치 기반의 IP-PBX 네트워크의 구조다. 미디어 게이트웨이를 통해 PSTN망과 연동하면서 미디어 트랜스포트를 수행하고, 소프트스위치는 SIGTRAN 프로토콜을 사용해 PSTN의 신호망과 연동한다. 기업 구내망과 캐리어 사업자의 네트워크는 기본적인 콜 처리를 위해 마찬가지로 SIP를 사용한다.

 

 

VoIP 핵심 ‘IP-PBX’ 확산 힘입어 ‘All-IP’ 시대 성큼

비용 절감·장비 규모 축소 등 도입 효과 ‘뚜렷’ … 기업 규모·사용 환경 고려해야


일 반적으로 IP-PBX는 VoIP 시스템에서 기본적인 콜(call) 처리 및 각종 메시징에 관련된 처리를 수행하는 서버와 그에 관련된 애플리케이션 소프트웨어를 통칭한다. 즉, 콜에 관련된 것뿐만 아니라 컨퍼런싱, 보이스 메일 같은 종합적인 메시지를 총체적으로 처리하는 애플리케이션이 바로 IP-PBX다.
VoIP 시스템은 IP-PBX의 위치 및 관리의 구분에 따라 호스티드(Hosted) IP-PBX와 매니지드(Managed) IP-PBX로 나눠진다. 호스티드 IP-PBX는 원격지의 서비스 제공자가 IP-PBX 및 애플리케이션을 가입자들에게 제공하고, 가입자들은 VoIP 시스템을 빌려 사용하는 형태를 말한다. 따라서 관리, 유지보수 및 모든 IP-PBX에 관련된 업무는 서비스 제공자의 책임이 되며, 이에 따른 전화번호 및 통화량에 따라 사용자는 VoIP 서비스 제공자에게 사용료를 납부하는 방식이다.
이에 비해 매니지드 IP-PBX 시스템은 VoIP 시스템을 사용하는 조직 내에 IP-PBX 장비와 애플리케이션을 구비해 VoIP 시스템을 사용하는 형태다. 따라서 관리 및 유지보수 역시 사용조직이 담당해야 한다. 일반적으로 가입자가 많고 사용량이 많은 대기업 및 조직들이 매니지드 IP-PBX 시스템을 선호한다.
매 니지드 IP-PBX 시스템은 각 조직의 사용환경에 맞게 커스터마이징이 가능한 것이 큰 장점이다. 반면 중소규모 조직들은 비싼 IP-PBX 장비 등을 구매할 필요가 없고, 운영 및 유지보수에 신경을 쓰지 않아도 되는 호스티드 IP-PBX 방식의 VoIP 시스템에 가입하고 있다.

IP-PBX 개요
매니지드 IP-PBX 시스템과 호스티드 IP-PBX 시스템은 근본적으로 동일한 기능을 VoIP 사용자에게 제공한다. 단순한 콜 처리보다 다양한 IP 기반의 서비스를 제공하며 새로운 등급의 전화 애플리케이션 사용이 가능해진다. 특히 현재 시판되는 모든 IP-PBX 장비는 사용자의 IP 네트워크의 거의 모든 타입에 관한 브로드밴드 데이터 연동이 가능하다.
게이트웨이 및 소프트스위치, 클래스5 스위치와의 상호 연동은 IP-PBX의 가장 핵심적인 기능이며, 콜 프로세싱 컨트롤러(call processing controller)로서의 기능을 수행한다. 또한 여러 네트워크 구성방식을 통해 VoIP 시스템을 구현한다. 각 사용자 조직의 네트워크 상황에 따라 인터넷처럼 유연한 확장과 구성이 가능한 것도 IP-PBX 기반의 VoIP 시스템의 장점이다.
2005년 현재 우리나라에서도 올(All) IP를 기반으로 한 VoIP 시스템이 점차 시장에서 확대되고 있다. 그러나 전원, 과금 등의 상이한 문제점으로 인해 일반 PBX와 IP-PBX를 동시에 설치하는 하이브리드 형태를 채택하는 조직도 많다.

호스티드 IP-PBX 기반 VoIP 시스템 구성
VoIP 시스템에서의 IP-PBX는 <그림 2>과 같은 서버와 기능을 가지고 있다. <그림 2>는 호스티드 IP-PBX 기반 VoIP 시스템에서의 IP-PBX 및 서비스 제공자의 서버 및 장비구성도다. <그림 2>에서 IP-PBX 메인 장비는 크게 컨트롤 서버, 관리(Administration) 서버가 핵심 IP-PBX 장비이며, 부가적으로 프레즌스(Presence) 서버 및 웹 애플리케이션 서버를 구성해 호스티드 IP-PBX 기반의 VoIP 서비스를 가입자에게 제공한다.
컨트롤 서버는 실시간 호처리 수행을 위한 세션 관리 기능을 수행하며, 서비스 처리 및 단말 등의 종단 관리, 번호번역 및 라우팅 처리 등을 수행한다. 실시간 처리를 위해 데이터는 메모리 DB를 사용해 처리된다. 컨트롤 서버는 IP-PBX의 가장 핵심적인 장비로 리던던시(redundancy)를 고려한 구조를 채용하고 있으며, 핵심적인 호제어 및 프로토콜(SIP, MGCP 등) 처리를 담당한다.
관리 서버의 가장 중요한 기능은 LDAP, 과금, 콜 로그(Call Log) 및 가입자 관리 기능이며 리던던시를 고려한 구조 역시 컨트롤 서버와 동일하게 구성돼 있다. 웹 애플리케이션 서버는 사용자 및 관리자가 웹상에서 다양한 VoIP 관련 애플리케이션 사용을 가능하게 하며, 프레즌스 서버는 가입자의 현재 상태에 관한 상태정보를 제공한다. RMS(Route Management Server)는 SIP 프로토콜의 프록시 서버의 역할을 한다. 즉, RMS는 SIP 단말에서 요청하는 세션을 수락하고, 응답하는 단말의 주소정보를 컨트롤 서버에 질의하는 역할을 담당한다.
< 그림 2>에서 나온 각 서버들은 벤더들의 필요 및 기술에 따라 여러 가지 기능을 통합해 하나의 서버로 만들기도 하며, 기능을 세분화시켜 각기 다른 서버로 서버팜을 구성하는 경우도 있다. VoIP 시스템을 사용하는 조직의 필요에 따라 혹은 서비스 제공자의 편의성, 가격정책 및 구조도에 따라 여러 업체의 장비들이 혼재돼 존재하는 VoIP 시스템이 대다수이며 상기한 각 서버의 기능은 거의 모든 IP-PBX 벤더들이 지원하는 기능이다.

 

 

콜 처리 흐름도
VoIP 네트워크에서 PSTN으로의 통화과정은 <그림 3>과 같이 이뤄진다.
1. VoIP 네트워크 내의 사용자가 통화를 위해 수화기를 들게되면, SIP 등의 매핑되는 신호가 컨트롤 서버로 전송되며, 컨트롤 서버는 사용자의 상태를 초기화한다.
2. 다이얼된 신호는 IP 패킷을 통해 매핑되는 표준(SIP, H.323 등)에 따라 컨트롤 서버에 전송된다.
3. 컨트롤 서버는 라우팅 테이블을 검사한 후, PSTN 및 기타 네트워크가 목적지인지를 확인한다.
4. 만약 콜이 PSTN으로 나가는 콜이라면, 컨트롤 서버는 미디어 게이트웨이로 음성 스트림 셋업 신호와 라우팅 명령을 전송하거나, 소프트스위치에 SIP 인바이트(invite) 메시지를 전송한다.
5. VoIP 네트워크의 사용자 패킷이 미디어 게이트웨이를 통해 전송되면서 통화가 시작된다.
내부 VoIP 네트워크에서의 음성통화는 <그림 4>와 같이 이뤄진다.
1. 내부 VoIP 네트워크에서 IP폰의 수화기를 들게 되면, 컨트롤 서버에 해당되는 프로토콜(SIP, H.323 등)이 전송되며 컨트롤 서버는 다이얼 톤을 단말에 전송해 초기화 됐음을 알린다.
2. IP를 통해 다이얼 신호는 해당 프로토콜 규격으로 컨트롤 서버로 전송된다.
3. 컨트롤 서버가 다이얼 신호를 통해 라우팅 테이블을 체크한 후, 내부 네트워크에 대응되는 다이얼 신호임을 인지한다.
4. 내부 네트워크임을 인지한 후, 컨트롤 서버는 해당 프로토콜(SIP, H.323 등) 메시지 및 콜 셋업 지시를 송신자에게 전송한다.
5. 송신자는 위의 정보를 바탕으로 직접 수화자를 호출해 음성통신이 이뤄진다.

매니지드 IP-PBX 기반 VoIP 시스템 구성
매니지드 IP-PBX 시스템 역시 근본적인 구조는 호스티드 IP-PBX와 유사하다. 차이점은 콜 제어를 담당하는 IP-PBX가 사용조직의 내부 전산망에 위치한다는 것이다. 매니지드 IP-PBX 역시 동일하게 다음과 같은 역할을 갖는다.
첫째, VoIP 데이터에 관한 시스템의 그룹핑, 지역 및 위치와 라우팅에 대한 정의와 모니터링 그리고 제어에 관한 기능이다. 둘째로 네트워크 안의 장비 및 단말에 대한 인증, 허가 및 설치를 지원해야 하며, 주소, 전화번호 및 번호체계와 네트워크 장비의 다른 특성들에 대한 정보를 담고 있는 데이터 베이스의 견고함을 보장해야 한다. 마지막으로 장비들 간에 VoIP 데이터 세션을 성립시켜주는 장비들간의 접속을 담당한다. 일반적으로 호스티드 IP-PBX와 동일하게 2개의 장비 이상을 사용해 내구성을 향상시킨다.
SIP, H.323 등 기타 여러 표준 프로토콜을 지원하며, 매니지드 VoIP 시스템의 특성으로 인해 각 벤더들마다 고유의 프로토콜을 통해 VoIP 네트워크를 운영할 수 있다. 콜 처리 및 기타 과정은 호스티드 IP-PBX와 거의 동일하게 이뤄지며, VoIP 내부 네트워크 안에서는 IP-PBX 벤더 각각의 고유한 프로토콜 및 기능을 더 유연하게 적용할 수 있다는 장점이 있다.

연동 및 기타 부분
VoIP 시스템과 타 인터넷 망 및 PSTN과의 연동을 위해 게이트웨이 및 기타 여러 서버들과 IP-PBX 장비와의 연동은 필수적인 조건이다. PSTN과의 연동을 위해 게이트웨이는 PSTN 및 기타 네트워크에서의 신호 포맷을 SIP, H.323 등으로 바꾸는 것과 동시에 콜 컨트롤과 관련해 IP-PBX와의 통신이 필요하다. 이에 따라 대부분의 IP-PBX 벤더들은 음성 스트림을 변환하는 게이트웨이, 콜 제어와 관련된 게이트웨이 2개, IP-PBX를 연동하는 방식으로 해결하고 있으며, 세부적인 사항은 각 벤더들의 VoIP 네트워크 구성에 따라 상이하다.
또한 실제적인 대규모 콜 처리는 교환기 혹은 소프트스위치가 담당하고 있으므로, IP-PBX는 구내 내부 네트워크에 대한 QoS 및 관리가 더욱 중요한 요인이 되고 있다. 실제 전원 및 기타 이유로 인해 VoIP 네트워크가 일시적으로 접속이 불가능할 경우, PSTN과는 다르게 조직 내부의 전체 네트워크가 모두 접속 불가능하기 때문에 이를 대비하기 위한 내구성 향상 설계가 항상 수반돼야 한다.
대표적인 내구성 강화를 위한 수단으로서는 다중의 IP-PBX 장비 및 무정전 전원장치의 설치 그리고 PSTN망과의 하이브리드 타입으로 네트워크를 설계하는 방법들이 존재한다. <그림 6>은 내구성 강화를 위해 3개의 IP-PBX(콜 서버) 장비를 구축한 VoIP 네트워크 블록 다이어그램이다.

IP-PBX 기반 VoIP 시스템의 장점
IP-PBX를 이용해 VoIP 시스템을 구성하는 경우 다음의 장점을 가진다. 전화 접속료와 정산비 절감이 가능해지고, 회선활용의 효율성이 제고되며, 데이터와 음성장비의 공동운영으로 인한 규모의 경제실현이 가능해 비용을 상당히 절감할 수 있다. 또한 모든 형태의 통신을 지원하는 통합 인프라의 구축과 표준화는 물론, 총 장비 규모 축소, VoIP를 사용한 음성과 데이터 서비스의 관리 서비스, 복잡성 해결 및 유연성 제고와 같은 효과를 지니고 있다. 마지막으로 차세대 네트워크인 BcN과 연관지어서 멀티미디어 서비스와 애플리케이션 응용이 용이해지는 장점이 있다.
이렇듯 VoIP 네트워크에서 IP-PBX는 제어, 관리 및 운영에 대해 일관적인 방향과 편의성을 제시하며 이에 따른 차세대 기업통신망을 구축하기 용이한 장점으로 인해 현재 대다수의 기업 및 조직들이 호스티드 혹은 매니지드 방식을 고려하거나 채택하고 있다. 다음 연재에서는 국내외 VoIP 시장 동향에 대해서 알아보기로 한다.

 

 

6. VoIP 향후 전망 (이번호)

현 재 우리나라의 네트워크는 광대역통합망(BcN)과 3.5세대 이동통신 시스템을 이용해 세계 정보통신 환경을 선도하고 있다. 이렇듯 차세대 네트워크의 특징은 모든 시스템이 IP를 기반으로 하는 올(All) IP 환경으로 진화하는 것이며, 실시간 통신방식의 가장 주목받는 서비스가 바로 VoIP(Voice over IP) 서비스다. 앞으로는 모든 이들이 각기 다른 기술들을 활용해 무선으로 인터넷에 연결되기 시작할 전망이다. <편집자>


VoIP 서비스로 인해 전화통화는 소프트웨어 애플리케이션에서 이용되는 서비스로 차츰 인식이 전환될 것이다. 전용 PSTN(Public Switched Telephone Network)이 필요하지 않게 되는 환경이 BcN 환경이다. 모든 음성통신이 VoIP로 이뤄지게 되면 현재 인터넷을 이용하는 것과 같은 과금 체계가 성립되고, 이에 따른 여러 부가 서비스 또한 덧붙여지게 될 것이다.
그러나 아직까지 VoIP 자체가 해결해야 될 문제점도 있다. 그 중 보안을 비롯한 여러 가지 문제들은 아직까지 VoIP 서비스가 대중에게 보다 친근하게 다가서지 못하는 원인이며, 예상보다 늦게 시장이 성숙되는 이유이기도 하다.

보안·QoS 상관관계
VoIP 시스템의 보안성보다 더 중요한 요구사항 중 하나는 서비스품질(QoS)이다. 하지만 보안과 품질이라는 두 가지 요구사항을 모두 만족시키는 것은 시소게임과 같다. VoIP는 사람과 사람간의 실시간 통신이고, 통신데이터는 작은 패킷들로 쪼개져 전송된다. 보안성을 높이려는 목적으로 방화벽을 통과시키거나 암호화/복호화를 수행하는 것은 패킷의 지연시간(delay, latency), 지연 편차(Jitter), 패킷손실(loss) 등을 야기시켜 서비스의 품질에 치명적인 영향을 미친다. 보안성을 높이고자 하는 방화벽, 침입탐지솔루션, VPN 등 모든 보안장치들이 영향을 준다.
VoIP 시스템에서 단방향으로 음성 패킷의 전송 시 음성 품질에 영향을 미치지 않는 최대 지연시간은 약 150m/s로 알려져 있다. 음성데이터를 디지털화하는 인코딩 시간은 약 1~30m/s가 필요하다. 그리고 음성데이터를 인터넷을 통해 전송하는 시간은 지역마다 다르다. 이때 실제의 물리적인 거리도 중요하지만 몇 개의 라우터 홉을 경유하느냐가 중요한 요소다.
실제 인터넷 라인의 서울과 각 국내지역, 해외지역간의 왕복시간(round trip time)을 측정하면 국내에서는 평균 10m/s 미만의 단방향 전송 지연이 발생한다. 하지만 해외, 특히 미국의 경우 단방향 전송지연시간의 최소 100m/s를 필요로 한다. 즉, 국내에서 VoIP 전화통화를 위해 보안 기능(패킷필터링 및 암/복호화)에 사용될 수 있는 여유시간은 약 100m/s라고 할 수 있다. 반면 국제간 통화나, 미국내 장거리 VoIP 전화를 위해 보안이나 큐잉(queuing) 기능에 할당 가능한 시간은 약 20~50m/s가 된다.
단, 이 수치는 패킷손실과 지연 편차의 영향을 전혀 고려하지 않은 수치로 이에 대한 고려는 별도로 필요하다. 최근에는 G.729A의 표준 코덱을 향상시킨 iLBC(internet Low Bit-rate Codec)와 같은 인코딩 알고리즘을 개발해 인코딩 시간을 줄이고, 패킷 손실을 견실하게(robust) 만들어 품질을 높이려는 시도가 이뤄지고 있다. 큐잉 방법 등을 사용해 지연 편차의 영향을 줄여나가고 있으나, 기본적인 전송 지연시간을 줄이는 데는 아직 한계가 있다.
한편, VoIP보안 장비에서는 패킷의 지연시간을 30~50m/s 이하로 줄이고, 패킷의 손실을 최소하는 것이 필수사항이다. 만약 VoIP 트래픽을 통과하는 VoIP 보안 장비나 네트워크 보안 장비가 있다면, VoIP 패킷에 대한 품질에 대한 영향을 중요하게 짚어봐야 한다.
소프트 스위치 확장성
확 장성에 대한 요구는 네트워크의 발전 형태에 따라 크게 달라진다. 일반적으로 클래스 5급 교환기에서 제공되는 1만∼5만 가입자를 지원해야 하며, 트렁킹에 대한 확장성 요구 사항은 탠덤(중계국)을 대체한다. 또한 도메인 간의 확장성 요구는 단일 네트워크의 크기에 좌우된다. 현재의 소프트스위치는 상용화된 플랫폼(HP, 썬, 모토로라 등)을 사용해 소프트웨어를 개발하고 있으며, 확장성을 증대시키기 위해 더 나은 제품으로의 성능개발이 요구되는 상황이다.

미디어 게이트웨이
미디어 게이트웨이는 트렁킹 게이트웨이, 액세스 게이트웨이, 프리마이즈 게이트웨이(Premise gateway)로 구분할 수 있다. 이들 게이트웨이와의 통신·제어를 위해서는 많은 프로토콜이 필요한데, 이러한 프로토콜들은 현재 개발 중에 있다.
VoIP의 강점인 개방형 구조 관점에서 볼 때, 이렇게 다양한 프로토콜들은 네트워크를 점점 더 복잡하게 만들고, 장점을 살리는데 있어 제약을 준다. 또한 표준화되지 않거나 표준화중인 프로토콜의 채택은 통신업체에 있어 네트워크 진화에 어려움을 가져올 수 있는 요소가 될 수도 있다.
따라서 어떤 프로토콜을 네트워크에 적용할 것인가 하는 것이 중요한 이슈다. 예를 들면, 현재 미디어 게이트웨이를 위해 사용되고 있는 MGCP, H.323, NCS 등의 프로토콜 등은 특정한 애플리케이션 또는 장비에 종속될 수 있어 ITU (International Telecommunication Union)와 IETF (Internet Engineering Task Force)가 공동으로 미디어 게이트웨이의 향후 발전에 대해 연구중이다. 이에 따라 향후 H.248/메가코로 통합되는 네트워크 발전의 추이를 눈여겨봐야 할 것이다.

캐리어급 시스템
현재 많은 업체들이 VoIP 솔루션을 개발하고 있거나 계획하고 있다. 그러나 VoIP 솔루션이 캐리어급의 성능과 기능을 갖기 위해서는 아직 해결해야 할 문제점이 남아 있다.
먼 저 코어 네트워크의 구조와 코어 기술에 따른 QoS 보장이다. 현재 코어 기술에는 IP 또는 ATM 관련 기술이 검토되고 있지만 현재 통신업체들은 이 두 기술에 대해 확신을 갖지 못하고 있다. ATM의 경우, 트래픽 대역폭의 활용 효율 문제에 문제가 있으며, IP의 경우 QoS 보장이 문제로 지적된다. 이런 문제점을 해결하기 위해 MPLS(Multiprotocol Label Switching)를 적용한 하이브리드 네트워크 연구가 활발히 진행 중이다.

멀티미디어 서비스
현재 VoIP의 개발 수준은 초기 음성 단계에 머물러 있으며, 멀티미디어를 위한 개발이 장비 업체를 중심으로 진행되고 있다. 실제로 코어 통신 네트워크에 있어 음성이 차지하는 트래픽 비중은 10∼20% 정도에 불과하며 대부분의 트래픽이 데이터 네트워크를 중심으로 움직이고 있다.
또한 서비스 업체 입장에서도 새로운 수익 창출을 위한 유일한 선택이 바로 멀티미디어다. 현재 멀티미디어 서비스를 위해 SIP(Session Initiation Protocol)를 기반으로 한 소프트웨어 애플리케이션들이 개발중에 있다. 예를 들면, 우리가 많이 사용하고 있는 윈도 메신저, PDA를 통한 데이터 서비스, 휴대용 전화기를 활용한 모바일 멀티미디어 서비스 등이 바로 그것이다.

떠오르는 무선 VoIP 기술
와이브로(Wibro) 로 대표되는 3.5세대 무선통신 시스템이 올 4월 개통을 앞두고 있다. 앞서 언급한대로 무선 네트워크에서도 IP를 이용한 올-IP 네트워크로 진화될 것이며, 이에 따라 가장 뜨거운 감자로 부상한 것이 무선 VoIP 기술이다.
무선 쪽에서 VoIP 기술은 단순히 음성통신에만 국한된 것이 아니라 이동통신 환경에서도 실시간 데이터를 IP 망을 통해 끊임없이 전송과 수신이 가능한 환경으로 만들어 주는 가장 뛰어난 킬러 애플리케이션으로 분류된다. 이에 따라 여러 국가 및 업체에서 가열찬 경쟁을 벌이고 있는 중이다.
우리나라에서도 와이브로의 상용화에 발맞춰 늦어도 오는 2008년까지 무선 VoIP 기술을 이용한 서비스를 사용할 수 있을 전망이다. 다만 여전히 적지 않은 제약조건들이 무선 VoIP 기술의 상용화를 막고 있다는 점을 명시할 필요가 있다. 음성 시스템의 운영 시에도 고품질과 자유로운 이동성이 제공될 수 있는지 등 상용화와 더불어 다양한 검토가 필요한 시점이다.

무선 VoIP 보안
기존 데이터용 무선 네트워크에서는 단말이 되는 PC에 별도의 보안인증 프로그램을 설치해 무선 구간의 인증과 암호화를 수행하는 것이 일반적이었다. 무선 VoIP의 경우, PC 등에 소프트폰을 설치해 사용하는 경우를 제외한다면, 전용 단말에서의 보안 적용 여부를 확인해야 한다. 기존 무선 IP 전화기에서는 사용자 인증 기반의 암호화를 위해 소프트웨어 업그레이드가 필요한 경우가 많을 것이다. 또 기존 인프라에서 이러한 인증과 암호화 기능을 지원하는가의 여부도 확인해 봐야 한다.
보통은 표준 기반의 WPA(Wi-Fi Protected Access)나 LEAP(Lightweight EAP)와 같은 ID/패스워드 방식의 인증과 TKIP(Temporal Key Integrity Protocol) 혹은 다이나믹 WEP(dynamic WEP, Wired Equivalent Private Protocol) 기반의 암호화를 적용하는 것이 일반적이지만, 현재 인프라가 이를 지원하는지, 제반 환경은 준비돼 있는지, 인증을 위한 데이터베이스 관리와 정책은 어떻게 할 것인지를 검토해야 한다.
또 일반적으로 간편한 사용을 위해 ID와 패스워드를 무선전화 단말기에 저장해 두는 경우가 많은데, 이 경우 단말기를 가지고 있는 사람은 누구나 이용 가능하므로 추가적인 보안대책을 마련해야 한다. 무선랜 위치추적 시스템을 사용한다면 무선 IP 전화기의 사용 위치를 항시 확인할 수 있으므로 보안이나 자산 관리 측면에서 유용하다.

QoS
QoS(Quality of Service)라고 하면 랜(LAN)보다는 대역폭이 부족한 왠(WAN) 구간에서 주로 고려됐다. 하지만 무선 통신의 경우, 대기 중의 RF(Radio Frequency) 주파수 대역폭을 공유해 사용하는 시스템이므로 적절한 통화품질 확보를 위해서는 필수적으로 통화접속제어와 음성패킷 우선전송 등 QoS 기술이 고려돼야 한다.
무선랜에서의 QoS의 경우, 현재 IEEE에서 802.11e 워킹그룹의 표준화 작업이 지난 2005년 11월에 완료됐으며, 이의 일부 스펙을 채택한 WMM(Wi-Fi MultiMedia) 표준 인증이 2004년 9월부터, 그리고 지난해 말 WMM 파워 세이브 인증이 시작됨으로써 무선랜 음성 단말기들에 대한 표준적인 기술규격이 마련됐다.
WMM 을 사용하면, 무선랜 시스템에서 데이터와 비디오, 음성 등 용도에 따른 우선 순위 부여가 가능해진다. 특히 무선랜 컨트롤러 등 인프라 입장에서의 단방향 QoS 뿐만 아니라 양방향의 트래픽 제어가 가능하므로, 고품질의 호환 가능한 QoS 기준이 만들어진다는 측면에서 큰 의미가 있다.
WMM을 채택한 액세스포인트(AP)와 단말이 이용될 경우 가장 최적의 QoS 통제가 가능하지만, 만약 무선 IP 전화기에 WMM이 적용되지 않았다 하더라도, WMM을 노트북에 적용하고 나면 무선 IP 전화기의 통화품질에는 좋은 영향을 미친다.
하지만 WMM의 적용만으로 광범위한 무선랜 QoS를 구현하기는 아직 충분하지 않다. WMM은 2계층의 이더넷 정보까지만 해석하고 처리하기 때문에 라우터를 거쳐온 3계층 트래픽에 대해서는 대응이 어렵다. 앞서 언급한 QoS의 분류 기법에 있어 무선랜은 2계층의 QoS 값까지만 다루기 때문에, 만약 이런 트래픽들이 라우터를 거쳐서 통신하게 되면 QoS 값을 잃어버리게 된다. 때문에 WMM의 QoS 분류와 함께 3계층 QoS 값의 대응과 연동 또한 고려해야 한다.
무선 VoIP의 QoS에서 또 다른 중요한 요소로 CAC(Call Admission Control)가 있다. 무선 VoIP의 경우 제한된 대역폭을 공유하기 때문에, 지연을 허용하지 않는 음성 트래픽의 특성상, AP당 일정한 숫자 이상의 전화통화는 어렵다. 이미 QoS를 통해 음성 트래픽을 보장하는 것을 확인했지만, 만약 우선순위가 높은 트래픽이 끊임없이 들어온다면 결국 전체적인 성능 저하는 막을 수 없다. 1월 1일의 서울 종로에서나, 여의도 불꽃축제 현장에서 휴대폰이 걸리지 않는 것처럼 AP당 일정한 통화 이상은 허용하지 않도록 하는 것이 CAC다. 대신 이때 전화기에서는 통화중 신호를 내보낸다.
마지막으로 QoS 분야에서 전력관리 부분도 빼놓을 수 없다. 앞서 설명한 WMM 파워 세이브 규격과 같이, 휴대기기에 있어서의 전력관리 부분은 가장 중요한 요소 중 하나다. 시스코의 경우 무선랜 컨트롤러나 AP 등의 인프라에서 무선 IP 텔레포니 단말의 출력값을 최적화할 수 있으며, 불필요한 ARP 요청에 응답하지 않도록 하는 프록시 ARP(Proxy ARP, Address Resolution Protocol) 시스템을 갖추고 있다. 이런 전력관리 기술을 통해 단말기의 대기시간을 50% 이상 늘릴 수 있다.

로밍
전용 무선 VoIP 단말기의 경우, 자체적인 고속 로밍 시스템을 구현해 둔 경우가 많다. 그러나 이런 단말기 차원의 로밍 알고리즘은 보안을 적용하거나 네트워크를 넘어가는 3계층 구간에서 한계에 부딪히게 된다.
보 안 시스템의 경우, 인증과 키 생성 과정 등을 거치면서 네트워크와 인증 서버 영역에서 지연이 발생하므로 지연 편차나 간헐적인 끊김 현상이 발생할 수 있다. 특히 3계층 로밍의 경우, 단말기가 일단 부여받은 IP 대역을 넘어서는 순간 더 이상 통화가 불가능해진다. 이 경우에는 전화기가 다시 IP 주소를 받은 후, 통화를 재시도해야 하므로 불편할 뿐만 아니라 통화가 단절된다.
따라서 무선 IP 텔레포니 시스템에는 반드시 3계층 로밍이 고려된 네트워크 인프라가 필수적이며, 단말기에 인증을 적용할 경우 지연을 막을 수 있는 기술이 적용돼야 한다.
무 선랜 컨트롤러나 무선랜 서비스 모듈의 경우, <그림 1>과 같이 IP 기반의 터널을 AP와 컨트롤러 모듈 사이에 형성하고, 이를 통해 음성 트래픽을 전송하는 시스템을 갖추면 3계층 로밍 문제를 해결할 수 있다. 이런 방식은 단말의 위치에 관계없이 하나의 IP 주소와 네트워크를 가지고 자유롭게 이동할 수 있는 시스템을 제공함으로써 네트워크의 이동 영역에 있어 한계를 극복할 수 있다. 여기에 최근에는 이런 네트워크를 외부까지 손쉽게 확장할 수 있는 무선 메시(MESH) 네트워크 솔루션들이 등장함으로써 실내와 실외에서 끊김없이 통화 영역을 확장할 수 있다.

관리
무선 VoIP는 주로 사용하는 영역이 네트워크 회선이 도달하지 않는 영역이거나, 현장에서의 업무 환경이다. 무선 신호는 항시 적절한 신호 강도가 확보돼야 하며, 간섭의 영향은 최소화해야 한다. 또한 외부에서 사용하는 경우도 많으므로 변화하는 무선 네트워크의 환경에 항상 대응할 수 있어야 한다.
무선랜은 2.4GHz나 5GHz의 공용 주파수를 사용하므로 언제든지 외부의 간섭으로 인해 영향을 받을 가능성에 노출돼 있다. 간섭이나 신호중첩과 같은 요소들이 데이터에서는 단지 속도가 조금 느려지는 정도라면, 음성에서는 품질 저하나 잡음으로 나타나기 때문에 통화 품질을 급격히 저해하는 요소로 작용한다. 만약 적절한 신호 강도가 보장되지 않는 지역으로 멀리 떨어지게 되면 급격히 통화 품질이 떨어진다. 데이터에서는 아무런 문제가 없었던 지역이 음성통화를 시도하면 음영지역이 되는 경우도 발생할 수 있는 것이다.
이와 같이 무선 VoIP가 요구하는 높은 수준의 통화품질 달성을 위해서는 RF 관리라고 하는 요소가 필수불가결해진다. 다행히도 RF 관리는 오늘날의 여러 무선랜 업체들이 다양한 방안을 제공하고 있다. 실시간 RF 관리는 사용자가 품질에 대해 의문을 가지기 이전에 이미 인프라가 스스로 이를 수정, 개선하도록 조정할 수 있기 때문에 다이나믹한 무선랜 환경에서 사용자의 통화 품질을 항상 높은 수준으로 유지할 수 있게 해준다
VoIP를 중심으로 한 BcN으로 가는 길은 험난하다. 앞에서 열거한 많은 문제점에도 불구하고 새로운 수익모델을 찾기 위한 통신사업자들과 장비업체들의 노력은 계속해서 이어지고 있다. 따라서 국제 표준의 표준화 추진 추이를 지켜보고, 지속적인 모니터링과 적극적인 대응책을 마련해야 할 시점이 바로 지금이다.