KR20020001792A - 음성신호의 품질을 최적화하기 위해 아이피망에서트래픽을 폐기하는 방법 - Google Patents

음성신호의 품질을 최적화하기 위해 아이피망에서트래픽을 폐기하는 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 IP-망 통신링크(10)에 포함되는 음성데이터의 품질을 최적화하는 방식으로 IP-망 통신링크 내 데이터를 폐기하는 방법에 관한 것이다. 초기에, IP-망 통신링크(10)는 과부하 상태의 출현에 대해 감시된다. 과부하 상태의 검출에 응해 IP-망 통신링크(10) 내 다수의 데이터 패킷(30)들 중 적어도 일부를 선택한다. 선택된 부분들은 IP-망 통신링크(10)에서부터 폐기되고, 잔여 패킷(30)들이 링크(10)를 통해 전송된다.

Description

음성신호의 품질을 최적화하기 위해 아이피망에서 트래픽을 폐기하는 방법{DISCARDING TRAFFIC IN IP NETWORKS TO OPTIMIZE THE QUALITY OF SPEECH SIGNALS}
도 1에 도시되어 있듯이, 셀룰러 액세스 망(10)에서, 신호들은 공중 인터페이스부분(15)과 IP 전송망(20)을 통해 전송된다. IP 전송망(20)은 IP-망 통신링크를 사용하여 망(20)을 통해 데이터를 이동시킨다. 셀룰러 액세스 망(10)에서, 공중 인터페이스(15)를 통해 발생하는 음성품질(QOS) 저하로 인해 음성품질을 고려하는 것은 필수적이다. IP 전송망(20)에서 QOS 저하는 공중 인터페이스(15)를 통한 저하와 비교하면 무시할 수 있어야만 하지, 그렇지 않으면 음성신호품질은 용인할 수 없게 된다.
IP 전송망(20)의 IP-망 통신링크에서 발생하는 주요한 신호저하 문제는 IP 전송망이 트래픽을 폐기하는 것을 필요로 하는 소정의 과부하 상황 동안에 발생한다. 이는, IP-망 통신링크에서 데이터 패킷을 폐기하는 것을 수반한다. 과부하 상황은 IP 전송망(20)에서 링크 실패 또는 다른 재-라우팅 동작으로 발생할 수 있다. 많은 경우에 있어서, 과부하 상황은 통계상의 멀티플렉싱의 경우에서와 같이 단지 일시적일 수 있다. 그러나, 이들 모든 상황에서, 과흐름(overflow) 트래픽은 음성신호 품질의 저하를 피하는 방식으로 폐기되어야만 한다.
현존하는 IP 기반망에서 문제점은, 전반적으로 가장 좋은 신호품질을 제공하는 베스트-이포트(best-effort) 응용에 대해 상기 망들이 최족화되어 있다는 사실에 기인한다. 신호품질 매카니즘은 유사한 방식으로 최적화된다. 이러한 유형의 신호품질 매카니즘은 모든 신호에 대해 적절할 수 있지만, 이 시스템은 음성품질 관점에서보면 반드시 적절하지 않다. 현재의 방법은, 소정 유형의 패킷 또는 관련접속에 특정 우선권을 주는 일이 없이 패킷들을 무작위적으로 폐기하는 공정한 방식으로 트래픽을 시스템이 제어할 수 있도록 해주는 무작위 방식으로 라우터들이 패킷 트래픽을 폐기하게 되도록 TCP-프로토콜의 흐름제어 매카니즘에서 최적화된다. 이러한 방식은 전체적인 트래픽 수행에 용인될 수 있지만, 음성신호품질에 대해 유해한 영향을 미친다.
무작위 방식으로 패킷들을 폐기함으로써, 전반적으로 음성신호의 품질에 대해 열악한 동작이 부여될 수 있다. 그러므로, 만일 하나 이상의 음성신호들이 오버플로우 상태를 야기시켜 다수의 음성패킷들로 구성되는 100개의 다른 실시간 흐름에서부터 트래픽의 폐기를 개시한다면, 100개의 실시간 흐름에 대한 모든 사용자들에 관한 전반적인 품질은, 용인할 수 있는 고품질 음성신호들의 임계치 아래로 저하할 수 있다. 전체적인 음성신호에 대한 과부하 상태의 영향을 제한하는 몇가지방식이 필요하다.
본 발명은 IP-망 통신링크에서 과부하 상황에 관한 것으로서, 특히 통신링크내에서 음성신호들의 품질을 최적화하는 방식으로 IP-망 통신링크 내에서 과부하 상황을 경감시키는 방법에 관한 것이다.
도 1은 셀룰러 액세스망를 설명하는 블록도.
도 2는 IP-망 통신링크를 통한 데이터 패킷들의 전송을 설명하는 블록도.
도 3은 다수의 패킷 페이로드 부분이 IP-망 통신링크 내 데이터 패킷들로부터 삭제되는, 본 발명의 제1실시예를 설명하는 도면.
도 4는 도 3의 방법을 설명하는 블록도.
도 5는 단일 실시간 흐름으로부터의 데이터 패킷들이 IP-망 통신링크에서부터 삭제되는, 본 발명의 다른 실시예를 설명하는 도면.
도 6은 도 5의 방법을 설명하는 흐름도.
본 발명은, 통신링크를 통한 음성데이터의 품질을 최적화하는 방식으로 IP-망 통신링크 내에서 데이터를 폐기하는 방법과 관련된 상기 및 다른 문제점들을 극복하는 것이다. 링크상에서 과부하 상태의 출현이 있는지를 알기 위해 IP-망 통신링크를 감시한다. 과부하 상태의 검출에 응해, IP-망 통신링크 내에서 특정 그룹들의 데이터들이 선택된다. 제1실시예에서, 통신링크들 내 데이터 패킷들의 패킷 페이로드(payload)들은 중요한 변수와 덜 중요한 변수들로 분리된다. 덜 중요한 변수들이 선택되어 IP-망 통신링크 내 다수의 데이터 패킷들로부터 폐기된다.
제2실시에에서, 동일한 소오스 및 착신 IP 어드레스와 소오스 및 착신 포트들을 가지는 데이터 패킷들을 포함하고 또한 인캡슐레이트된 비디오, 오디오 등의 신호들로 구성되는 실시간 흐름 세션으로서 언급되는 데이터 패킷들의 그룹들이 선택되어 IP-망 통신링크로부터 삭제된다. 이러한 방식에서, 링크에서부터 단일 또는 소수의 실시간 세션이 제거될 필요가 있고, 잔여 링크들은 영향을 받지 않은채 남는다.
본 발명의 보다 완전한 이해를 위해, 첨부도면과 함께 이루어지는 다음의 상세한 설명을 참조하면 된다.
도면을 참조하여, 특히 도 2를 참조하여, IP 전송망(20)(도 1) 상의 단일 IP-망 통신링크(25)를 설명한다. 패킷헤더(35)와 페이로드(40)를 포함하는 다수의 데이터 패킷(30)들이 통신링크(25)를 통해 전송된다. 패킷헤더(35)는 IP-망 통신링크(25)를 통해 데이터 패킷(30)들이 전송되도록 해주는 정보를 포함한다. 페이로드(40)는 소오스와 착신 위치 사이를 IP-망 통신링크(25)를 통해 전송되고 있는 정보를 포함한다.
패킷헤더(35)는 고정값 변수(45)와 비-고정값 변수(50)를 포함한다. 고정값 변수들은 호출 동안에 변경되지 않고, 단지 호출 동안 짧은 시간에 전송될 필요가 있을 뿐이다. 비-고정값 변수(50)들은 호출 동안에 빈번히 변경되고 그리고 코드화되어 항상 압축 헤더내로 전송된다. 호출 동안에 짧은 시간에 고정값을 단지 전송만하는 이러한 방식은 헤더압축으로 부른다. 이는, 전송되고 있지 않은 고정값 변수(45)들을 포함하는 IP-망 통신링크(25)의 각 말단에 레코드(55)를 포함함으로써 달성된다. 소오스 위치에서 착신 위치로 진행하는 각 실시간 흐름에 대해 하나의레코드가 만들어진다.
도 3을 참조하여, IP-망 통신링크(25) 상에서 검출된 과부하 상태를 통신링크(25) 상의 음성신호의 품질을 저하시키는 일이 없이(즉, 수신단에서 인식하는 오디오 신호들이 심각하게 손상되지 않는 방식으로) 경감할 수 있는 본 발명의 제1실시예를 설명한다. 통신링크에 처리할 수 있는 것보다 많은 트래픽(즉, 데이터 패킷)이 있을 때 과부하 상태가 발생한다. 과부하 상태 동안에, IP-망 통신링크(25) 상의 다수 데이터 패킷(30)들은 각 데이터 패킷(30)에 포함되는 중요 변수(70) 및 덜 중요 변수(75)를 결정하도록 분류되는 그들의 패킷 페이로드(40)를 가진다. 중요 및 덜-중요 변수들의 지정은 보통 데이터의 패킷화 동안에 또는 이전에 수행된다. 완전한 데이터 패킷(30)이 데이터 페이로드(40)의 중요변수(70)와 패킷 헤더(35)만을 포함하는 생략(truncated) 데이터 패킷(30a)이 되도록, IP망 내 로컬 라우터들로 각 패킷 페이로드(40)에서부터 덜 중요 변수(75)를 선택하여, 각 데이터 패킷(30)에서부터 폐기시킨다. 이러한 방식에서, 각 데이터 패킷(30)은 최초에 제공되는 완전한 패킷 보다는 생략 또는 부분 패킷(30a)으로 전송된다. 보다 덜 중요한 데이터들이 삭제된다는 사실에도 불구하고, IP-망 통신링크(25) 내 음성신호들의 품질은 높은 레벨로 유지된다. 중요 및 덜 중요 변수들로 분할하는 것은 통상적으로 신호 프로세싱 프로토콜에 의해 수행되지만, 변수들을 우선순위화하는 다른 방법들도 사용할 수 있다.
도 4를 참조하여, 도 3의 방법을 설명하는 흐름도를 설명한다. 단계 80에서 과부하 상태의 발생에 대해 IP-망 통신링크(25)를 감시한다. 과부하 상태의 검출시에, 데이터 패킷(30) 내 패킷 페이로드(40)의 중요 및 덜 중요 변수들이, 앞서 설명한 것과 같이 단계 85에서 지시된다. 단계 90에서 보다 덜 중요한 변수들을 다수의 데이터 패킷(30)에서부터 선택하여, 단계 95에서 선택된 변수들을 폐기한다. 선택적인 단계로, 패킷 헤더들 또한 단계 100에서 적용되는 헤더 압축을 가질 수 있고, 그리고 단계 105에서 IP-망 통신링크(25)를 통해 생략 패킷(30a)이 전송된다.
대체 실시예에서, 다수의 데이터 패킷(30) 내에서 패킷 페이로드(40)의 일부를 삭제하는 대신에, 다수의 데이터 패킷(30)들을 IP-망 통신링크(25)에서부터 완전히 삭제할 수 있다. 이 실시예에서, 결정은, 패킷 헤더(35) 내에 포함되는 정보를 판독함으로써 IP-망 통신링크(25) 내 각 패킷(30)이 관련되는 실시간 프로세스 흐름에 대한 IP망들의 로컬 라우터에 의해 이루어진다. 실시간 프로세스 흐름은 동일한 소오스 및 착신 IP 어드레스와 동일한 소오스 및 착신 포트들을 가지는 다수의 데이터 패킷들을 포함한다. 실시간 프로세스 흐름은 또한, 멀티플렉싱 전에 단일 데이터 흐름 소오스로부터 오는 멀티플렉스된 데이터 흐름의 부분들을 포함할 수 있다. 이러한 동일 정보를 가지는 각 데이터 패킷(30)은 동일 실시간 프로세스 흐름으로부터 오는 것으로 여겨진다.
단일 IP-망 통신링크(250는 참조 번호 30a, 30b 및 30c로 도 3에서 설명한 것과 같이 관련된 다수의 실시간 흐름들을 가질 수 있다. 음성신호품질의 관점에서 보면, 실시간 흐름들 각각에서부터 패킷들을 드롭하기 보다는 실시간 흐름들 중 하나, 예컨대 30b 를 드롭하는 것이 더 좋다. 그러므로, 30b로 표시되는 실시간 흐름을 드롭함으로써, IP-망 통신링크(25)는 도시된 것과 같이 실시간 흐름(30a 및30c)들만을 포함하도록 변환될 수 있다. 실시간 흐름(30b)에 대한 신호는 전부 사라지지만, 실시간 흐름(30a 및 30c)에 대한 신호의 품질은 영향을 받지 않은채 남는다. 어느 실시간 흐름을 드롭해야 할지의 결정은 무작위로 또는 소정의 수의 방법들을 기반으로 이루어질 수 있다. 본 제한하고자 하는 것은 아니지만, 방법은 패킷 헤터 내 우선순위화를 기반으로 하여 흐름 드롭핑하는 것, 높은 우선순위를 가지도록 소정의 어드레스들을 할당하는 것, 삭제될 변수들을 동적으로 선택하는 제어신호들을 가지는 것, 특정 베어러 프로토콜들에 우선순위를 제공하는 것, 또는 마지막으로 접속된 실시간 흐름으로부터 폐기하는 것을 포함할 수 있다.
도 6을 참조하여, 도 5의 방법을 기술하는 흐름도를 설명한다. 단계 120에서, 과부하 상태의 출현에 대해 IP-망 통신링크(25)를 감시한다. 과부하 상태의 검출시에, 단계 125에서, IP-망 통신링크(25)에 의해 현재 지원되는 실시간 흐름들의 결정이 이루어진다. 적어도 하나의 실시간 흐름을 결정한 후에, 단계 130에서, IP망의 라우터들에 의해 단일 실시간 흐름이 선택되고, 단계 135에서, 선택된 실시간 흐름은 IP-망 통신링크(25)에서부터 폐기된다. 패킷 헤더 압축의 선택적인 단계가 단계 140에서 잔여 패킷 데이터(30)에 대해 수행될 수 있고, 잔여 패킷들은 단계 145에서 IP-망 통신링크를 통해 전송된다.
본 발명의 방법과 장치의 바람직한 실시예들을 첨부도면에서 설명하고 또한 상기의 상세한 설명에서 기술하였다 하더라도, 본 발명의 기술된 실시예에 한정되지 않고, 아래에서 주어지고 규정되는 본 발명의 사상을 벗어나는 일이 없이 많은 대안, 수정, 재구성이 가능하다는 것을 알아야 한다.

Claims (15)

  1. IP-망 통신링크 상의 음성 데이터의 품질을 최적화하는 방식으로 IP-망 통신링크 내 데이터를 폐기하는 방법에 있어서,
    과부하 상태의 출현에 대해 IP-망 통신링크를 감시하는 단계와;
    다수의 데이터 패킷들 중 적어도 하나의 선택된 것의 삭제가 링크 상의 음성신호들의 품질을 저하지시키지 않도록, 상기 과부하에 상태에 응해 IP-망 통신링크 내 다수의 데이터 패킷들 중에서 적어도 일부분을 선택하는 단계와;
    상기 다수의 데이터 패킷들 중 상기 선택된 부분들을 상기 IP-망 통신링크로부터 폐기하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 선택단계가;
    패킷 페이로드를 제1그룹의 변수들과 제2그룹의 변수들로 분할하는 단계와;
    상기 과부하 상태에 응해 상기 제2그룹의 변수들을 선택하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 폐기단계가, 상기 선택된 제2그룹의 변수들을 상기 IP-망 통신링크의 패킷 페이로더로부터 폐기하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제2항에 있어서, 선택된 변수들을 폐기하는 것이 IP망 통신링크의 수신단에 있는 청취자가 감지하는 오디오신호를 저하시키지 않는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제2항에 있어서, IP-망 통신링크의 각 말단에서 상기 제2그룹의 변수들을 포함하는 레코드들을 저장하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 선택단계가;
    IP-망 통신링크 상의 적어도 하나의 실시간 흐름 세션을 결정하는 단계와;
    과부하 상태에 응해 상기 결정된 적어도 하나의 실시간 흐름 세션을 선택하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 폐기단계가, 상기 선택된 실시간 흐름 세션을 IP-망 통신링크에서 폐기하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제6항에 있어서, 실시간 흐름 세션이 동일 소오스 및 착신 IP-어드레스와 소오스 및 착신 포트들을 가지는 데이터 패킷들의 그룹을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제1항에 있어서, IP-망 통신링크 상의 패킷 헤더들을 압축하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. IP망 통신링크 상의 음성 데이터의 품질을 최적화하는 방식으로 IP-망 통신링크 내에서 데이터를 폐기하는 방법에 있어서,
    과부하 상태의 출현에 대해 IP-망 통신링크를 감시하는 단계와;
    패킷 페이로더를 중요 그룹의 변수들과 덜 중요 그룹의 변수들로 분할하는 단계와;
    과부하 상태에 응해 상기 덜 중요 그룹의 변수들을 선택하는 단계와;
    상기 덜 중요 그룹의 변수들을 IP-망 통신링크의 다수 데이터 패킷 페이로더에서부터 폐기하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제10항에 있어서, IP-망 통신링크 상의 패킷 헤더들을 압축하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제10항에 있어서, 상기 덜 중요 그룹의 변수들을 폐기하는 단계가, IP망 통신링크의 수신단에 있는 청취자가 감지하는 오디오 신호를 저하시키지 않는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. IP-망 통신링크 상의 음성데이터의 품질을 최적화하도록 IP-망 통신링크 내에서 데이터를 폐기하는 방법에 있어서,
    과부하 상태의 출현에 대해 IP-망 통신링크를 감시하는 단계와;
    동일 소오스 및 착신 IP 어드레스와 동일 소오스 및 착신 포트들을 가지는 다수의 데이터 패킷들을 결정하는 단계와;
    과부하 상태에 응해 상기 결정된 다수의 데이터 패킷들을 IP-망 통신링크에서 폐기하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제13항에 있어서, IP-망 통신링크 상의 패킷 헤더들을 압축하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제13항에 있어서, 상기 결정된 다수의 데이터 패킷들을 폐기하는 단계가, IP망 통신링크의 수신단에 있는 청취자가 감지하는 오디오신호를 저하시키지 않는 것을 특징으로 하는 방법.
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