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Part 5 VoIP 가상랜·QoS 이용해 ‘투자 보호’해야
2006년 10월 17일 00:00:00
VoIP(Voice over IP)는 자동 착신호 전환(automatic call forwarding), 이메일, IM 및 화상회의 통합, 그리고 직원들이 서로를 찾을 수 있게 도와주는 프레즌스(presence) 기능 등 많은 혜택을 제공한다. VoIP 시스템은 또한 프로비저닝을 단순화해 줄 수 있다. 사용자에게 VoIP 전화기와 네트워크 잭만 주면 되기 때문이다. 이는 특히 모바일 근로자가 있는 회사나, 신규 직원을 재빨리 투입하거나 사람들을 새 건물이나 층으로 이동시킬 필요가 있는 곳에서 유용할 것이다.




엔터프라이즈에서 VoIP를 배치하기 위한 비즈니스 케이스를 살펴보고, 네트워크 인프라에서 트래픽 우선순위 지정 능력을 지원하기 위한 방안을 모색해 보기로 한다. 랜에서는 이것이 곧 가상랜(VLAN)과 스위치 기반 QoS뿐만 아니라 라우터 상의 디프서브(DiffServ)를 의미한다. 또한 VoIP 호 품질을 측정하기 위한 기본적인 필요조건을 이해해야만 시스템을 모니터링하고 일이 잘못됐을 때 대응할 수 있다.

VoIP 비즈니스 케이스
오늘날에는 VoIP 배치를 부추길 수 있는 두 가지 좋은 동력이 있는데, 그 첫째는 배치 및 프로비저닝의 늘어난 편의성이다. 이는 지사나 원격 사무소가 많은 기업들에게 더욱 매력적이다. 이것은 캘리포니아주 산 마태오에 있는 건축 회사인 웹코빌더즈(Webcor Builders)의 부사장겸 및 CIO, 그렉 데이비스도 바로 이런 경우였다. 웹코는 여러 건축 현장(현재만 해도 31개)에 정기적으로 사무소를 만들고 있다.
데이비스는 전통적인 전화선이라면 현장에서 가동이 되는 데 몇 주가 걸릴 곳에서 인터넷 접속은 며칠 만에 가능해진다고 말했다. “직원들에게 VoIP 핸드셋을 건네주고 여기 전화기와 컴퓨터가 있으니 인터넷 액세스가 되는 어디에든 꽂으라고 말만 하면 된다”는 것이다.
VoIP는 또한 건축 현장에 있는 직원들에게는 휴대폰 보다 효과적인데 그 이유는 4자리 수 다이얼링이나 사무소간 착신호 전환과 같은 PBX 기능을 제공하기 때문이다. 게다가 휴대폰 지원범위는 원격 사이트에서 드문드문한 경우가 종종 있다. 때문에 데이비스는 인터넷 액세스가 더 믿을 만하다고 말했다.
브리티시 콜롬비아의 뱅쿠버에 위치한 포트 관리 회사인 TSI(Terminal Systems Inc.)의 네트워크 관리자, 마이클 라벨리 또한 프로비저닝을 핵심 동력으로 꼽았다. 이 회사는 신규 직원을 추가하고, 사무소 건물들간에 직원을 이동시키고 있는데, TDM 네트워크에서는 추가, 이동 및 변경이 성가스러웠다고 한다.
라벨리는 “VoIP에서는 간단히 전화기로 로그인을 하면 액세스를 얻을 수 있다”고 말했다. 전화 서비스 프로비저닝은 사용자당 한 시간에서 몇 분, 혹은 몇 초 작업이 됐으며, 이는 IT 스태프에게는 엄청난 시간 절약을 의미한다.

통합 시스템 지원
두 번째 논거는 VoIP가 통합 메시징 시스템에서 중추적인 역할을 하게 된다는 것이다. 사용자들은 손만 뻗으면 이메일, 유선 전화기, 휴대폰 및 IM 등 다양한 통신을 이용할 수 있다. 문제는 이런 시스템들이 상호연관이 되지 않으며, 따라서 사용자는 여러 채널들간에 동료를 찾아 헤맬 수 밖에 없다는 것이다. 이것은 물론 귀찮고 비효율적일 수 있다.
VoIP는 통신 시스템의 보다 강력한 통합을 제공한다. 많은 VoIP 업체들은 IP 클라이언트, 화상회의 및 프레즌스를 포함하고 있는데, 프레즌스의 경우 근로자가 동료의 가용성과 위치를 확인할 수 있게 해준다. VoIP 호출을 휴대폰이나 가정 전화기로 전환하고, 이메일 수신함에 음성메일을 남길 수 있는 등과 같은 다른 기능들도 또한 통신을 원활하게 해준다는 약속을 하고 있다.

음성 품질 문제
이제 VoIP 선전을 마쳤으니 불평을 해볼까 한다. 회사 CFO는 아마도 VoIP 배치가 비싸다고 지적할 것이다. 최근 본지 설문조사에 따르면 응답자의 26%가 이행의 최대 장애로 비용을 꼽았다. 만약 기존의 PBX가 여전히 괜찮은 서비스를 제공하고 있다면 전면적인 교체를 정당화하기는 힘들며, 특히 주된 이유가 컨버전스(convergence)라면 문서상에서는 좋아 보이지만 ROI를 정당화하기 힘들 것이다.
VoIP 장비와는 별도로 네트워크를 업그레이드하는 데 추가되는 비용도 고려해야 한다. 우선 스위치가 가상랜과 QoS 표준을 지원할 수 있는지 확인할 필요가 있다. 이것을 할 수 없는 것들은 최소한 소프트웨어 업그레이드라고 해야 한다.
또한 네트워크 아키텍처가 충분히 프로비저닝이 돼 있는지를 확인해야 한다. TSI가 VoIP로 이동하기로 결정했을 때, 라벨리는 기존의 스위치 아키텍처를 일거에 교체했다. 그는 데스크톱을 기가비트 이더넷으로 업그레이드했다. 새 스위치는 또한 PoE(Power over Ethernet)를 지원하며, 이는 라벨리가 VoIP로 전기를 공급하기 위해 사용하는 것이다. 웹코의 데이비스도 또한 데스크톱으로 기가비트 이더넷을, 코어 스위치에는 10기가비트 이더넷으로 인프라를 업그레이드했다.
VoIP를 단계적으로 배치함으로써 위험을 줄일 수도 있다. 어바이어 같은 일부 업체에서는 같은 PBX에서 VoIP와 TDM을 모두 지원할 수 있다.

레이어 2에서의 QoS
데이터 센터에서 10기가비트 이더넷을, 데스크톱으로 기가비트 이더넷을 돌리고 있다면 VoIP에 준비가 잘 된 셈이다. 10기가비트 이더넷 백본은 사용되는 코덱에 따라 10만 건 이상의 동시 VoIP 호출을 지원할 수 있을 것이다. 물론 VoIP에 기가비트 이더넷 네트워크가 필요한 것은 아니며, 100Mbps 액세스 스위치로도 충분하다.
하지만 현명한 설계자라면 VoIP 호출이 네트워크를 무리없이 이동하는지 보장하는 데 대역폭에만 의존하지 않을 것이다. VoIP 트래픽은 패킷이 스위칭 대기열을 통과할 때 우선 취급을 받아야 하며, 이는 표준 기반 가상랜과 QoS를 셋업해야 한다는 의미다.
802.1Q는 가상랜 생성을 위한 IEEE 표준이다. 동료 표준인 802.1p는 레이어2에서 우선순위의 트래픽을 태깅(tagging)해 이것을 스위치 대기열 앞으로 보낸다. 802.1p 표준에서는 트래픽 우선순위 지정을 하기 이전에 802.1Q 가상랜이 이행돼 있어야 한다. 이 두 표준을 모두 살펴보고, 이들이 VoIP 통화 분열을 어떻게 제한할 수 있는지 알아보자.
802.1Q는 이더넷 MAC 프레임에 붙는 가상랜 택을 결정한다. 가상랜은 보다 대역폭을 효율적으로 사용할 수 있도록 큰 스위칭 아키텍처 안에서 보다 작은 브로드캐스트 도메인을 만드는 가상 서브네트다. 별도의 음성 및 데이터 가상랜은 또한 네트워크에서 바이러스나 웜의 활동으로 서비스 중단이 되지 않도록 VoIP 트래픽을 보호할 수 있다.
802.1Q 가상랜 태그의 내부는 우선순위 지정 영역이다. 802.1p 표준은 이 필드 안에서 설정 가능한 우선순위 레벨을 지정한다. 고 우선순위 트래픽 유형으로 마킹된 패킷은 저 우선순위나 디폴트 트래픽으로 마킹된 패킷보다 스위치 버퍼를 더 빨리 통과하게 된다.
우선순위 레벨은 0~7까지며, 0을 기본값으로 베스트 에포트(best-effort) 서비스를 가리키는 한편 7은 가장 높은 값으로 네트워크 제어 명령어와 같은 네트워크 기간 트래픽에 적용될 수 있다. 표준에서는 레벨 6면 IP 텔레포니용으로 충분하다고 나와 있지만, 두 개 레벨의 우선순위만 있을 경우(즉 음성과 다른 모든 것) ‘다른 모든 것’보다 높은 한 음성에 1~7까지 어떤 레벨이든 적용시킬 수가 있다.
p와 Q 표준은 수년간 업체 스위치에서 이행돼 왔으며, 802.1p 표준은 IEEE 802.1D 표준에도 통합돼 있다.


레이어 3에서의 지원
레이어2 이더넷 스위치에서 어떤 QoS 세팅을 하든 패킷이 레이어 3 라우터로 이동을 하면 이것은 사라진다. 라우터에서 음성용 QoS를 보존하고 싶다면 디프서브를 이행해야 한다. 디프서브, 즉 차별화된 서비스(Differentiated Servi- ces)는 CoS(Class of Service) 범주를 만들며, 특정 CoS로 마킹된 패킷은 적절한 QoS를 받게 된다.
디프서브는 IETF 표준이며, DSCP(DiffServ Code Point)라는 6비트 마커(marker)가 IPv3 헤더 안의 ToS(Type of Service) 필드 내부에(혹은 IPv6의 트래픽 클래스 옥테트에) 적용이 된다. DSCP는 중개 네트워크 장비의 PHB(Per Hop Behavior)를 제어한다. 디프서브 지원 장비는 그 우선순위 설정에 따라 각각의 패킷을 취급할 것이다. 익스페디티드 포워딩(Expedited Forwarding) PHB는 저 지연, 저 지터, 그리고 매우 낮은 패킷 유실을 필요로 하는 애플리케이션(다시 말해 VoIP 트래픽)용으로 권장되고 있다.
또 하나의 중요한 클래스로 AF(Assured Forwarding)가 있는데, 이것은 네트워크 설계자가 애플리케이션을 골드, 실버, 브론즈로 분류한 다음, 각각의 클래스에 대역폭 비율을 배분할 수 있게 해준다. 예를 들어 골드 애플리케이션은 가용 대역폭의 50%, 실버는 30% 등으로 공유할 수 있을 것이다. AF에는 정체시 패킷이 다른 것에 앞서 유실돼야만 하는지 여부를 지정해 주는 메커니즘이 포함돼 있다. 디프서브는 또한 패킷이 베스트 에포트 취급을 받는 디폴트 등급분류도 지정한다.

배치 후 모니터링
VoIP는 ‘POTS(Plain Old Telephone System: 평범하고 오래된 전화 시스템)’보다는 멋지겠지만 사실 VoIP 기술은 POTS의 호 품질을 따라잡고자 애쓰고 있다. 그리고 802.1Q/p와 디프서브 트래픽 우선순위 지정 기술은 VoIP 호출이 참을 만한 품질이 되도록 보장해 주는 방안을 제공할 수 있지만, 내부적인 서비스 수준 목표를 모니터링하고, 잠재적인 문제점을 가려내고, 엔드유저 불평에 응답하기 위해서는 여전히 VoIP 트래픽을 측정할 필요가 있다.
QoS를 성공적으로 평가하기 위해서는, 회선교환 네트워크용으로 고안된 척도가 패킷 세상에서 어떻게 적용되고 있는지를 이해하는 게 중요하다. 텔레포니 업계에서 음성 통화의 황금 표준은 ‘통화 품질(toll quality)’이다. POTS 세상에서는 통화 품질이 MOS(Mean Opinion Score)로 측정이 되는데, 그 범위는 1~5까지며 4.0이면 통화 품질이다.
MOS는 훈련받은 청취자에 의해 계산되는 주관적인 테스트로, 이 청취자는 전화선을 통해 재생되는 음성 샘플을 듣고 평가한다. 또한 MOU 테스트용 규정을 감독하는 텔레포니 표준 주관 기구인 ITU(International Telecom-munications Union)에서는 P.862 테스트라는 것을 만들었다. PESQ(Perceptual Evalution of Speech Quality)라고도 하는 이 테스트는 인간에게 의지하지 않는 객관적인 테스트다. 대신 사운드 파일이 한 지점에서 다른 지점으로 전송된 다음 원래 파일이 수신된 파일과 비교되는 방식이다. PESQ 테스트는 MOS 점수와 100% 동등하지는 않지만 그 자리에서 종종 사용되곤 한다.

통화 품질 테스트
PESQ는 능동적인, 혹은 강제적인 테스트로 알려져 있는데, 그 이유는 이것이 통신 경로로 테스트 신호를 밀어넣기 때문이다. 실제 VoIP 통화의 파형(wave form)에서 생기는 왜곡(distortion)을 측정하는 수동적 테스트는 ITU P.563에 규정돼 있다. 이 수동적 테스트는 또한 MOS 점수와 상호연관될 수도 있다. 하지만 P.563은 PESQ가 계산적으로 철저한 것 만큼 정확하지 않으며, 전송사업자나 초대형 기업에 의해 사용되는 경우가 더 많다.
PESQ가 왜곡을 테스트한다는 사실을 주목하라. 이것은 지연(delay: 순차적 패킷들간의 래그 시간)이나 반향(echo: 발신자가 다른 사람의 수신자 쪽에서 자기 목소리를 듣게 되는 것)의 효과를 측정하기 위한 기술이 아니다. 이러한 변수들은 ITU의 G.107에 규정된 E-모델을 이용해 측정된다. E-모델은 R-팩터라는 측정법을 이용해 송신 대화품질을 평가하며, 그런 다음 이것은 근사한 MOS 점수로 환산될 수 있다. E-모델은 코덱에 의해 야기되는 왜곡, 지연 및 반향을 측정한다.
다른 VoIP 전용 문제들을 위해 업체 전용 익스텐션들도 또한 추가되고 있다. 하지만 E-모델은 원래 호 품질 측정용이 아니라 네트워크 디자인용으로 만들어진 것이기 때문에 P.563보다 정확도가 떨어진다.
VoIP 전용 테스팅 파라미터들은 필수인데 그 이유는 전통적인 네트워크 측정은 문제를 탐지하기에 너무 둔한 경우가 많기 때문이다. 예를 들어 SNMP를 이용하는 전형적인 5분 폴링 간격으로는 결정적인 몇 초 동안 발생하는 문제를 놓칠 수 있다. 게다가 품질 모니터링은 또한 VoIP 전화기 자체에서 사용되는 지터 버퍼와 코덱에 의해 야기되는 지연을 설명해야 한다.
이런 모든 테스트를 활용하는 툴은 전기통신 세상에서는 널리 퍼져 있지만 VoIP 세상에서는 이제 막 보급되기 시작했다. 사이테크닉스(Psytechnics)와 텔케미(Telchemy) 두 회사에서 PESQ와 E-모델을 중심으로 VoIP 호 품질 테스트용 기술을 만든 것이다. 이 기술은 써드파티 VoIP 게이트웨이, IP 전화기, VoIP 칩세트 및 네트워크 관리 시스템에 인베딩되고 있다. 예를 들어 노텔네트웍스는 자사의 VoIP 전화기에서 텔케미 소프트웨어를 사용하며, 마이크로뮤즈는 사이테크닉스 기술을 라이선싱했다.
하지만 ITU가 VoIP 호 품질 측정용으로 참여하고 있는 유일한 표준화 선수는 아니다. VoIP 채택이 늘어나면서 IETF 또한 어떤 파라미터가 VoIP 호 품질 측정용으로 캡처돼야 하는지를 정확히 규정할 수 있도록 도와주는 표준을 만들었다.
이 표준, 즉 RTCP XR(RTP Control Protocol Extend- ed Reports, RFC 3611)은 데이터 네트워크와 음성 품질용으로 MOS 점수, 노이즈 레벨, 신호 레벨 및 반향 등20가지 측정값을 수집 및 보고한다. 이것은 또한 패킷 유실, 왕복 패킷지연, 개별적 코덱에 의해 야기되는 지연, 지터 버퍼 통계 등에 대해서도 보고해 준다. 텔케미는 RTCP XR의 강력한 지지자며, 사이테크닉스 또한 이 표준을 지지하고 있다. 노텔네트웍스의 엔터프라이즈 네트워크 매니지먼트 시스템은 RTCP XR을 사용하지만 다른 주요 VoIP 업체들은 아직 이것을 채택하지 않고 있다.
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