음성 통신 시스템에서 플레이아웃 스케줄링 방법 및 장치 document_id A220623049097

최근 들어, IP(Internet Protocol) 네트워크를 통해 음성(voice) 혹은 오디오(audio)와 같이 시간에 민감한 멀티미디어를 전송하는 경향이 점점 증가하고 있다. 하지만, 상기 IP 네트워크는 best-effort 서비스를 제공함으로써, 네트워크 지연으로 인한 지터(jitter)가 크고 예측하기 어렵기 때문에 실시간 서비스를 요구하는 음성의 서비스 품질(QoS; Quality Of Service)을 보장하지 않고 있다. 여기서, 상기 네트워크 지연 지터는 상기 IP 네트워크를 통해 패킷을 전송할 시, 상기 패킷이 각기 서로 다른 지연을 겪고 목적 노드로 도착하기 때문에 발생된다. 상기 지연 지터가 커서 계획된 플레이아웃 타임(playout time)보다 패킷이 늦게 도착하게 되면, 사용자는 음성 신호의 음이 끊기는 불편함을 겪게된다. 여기서, 상기 플레이아웃 시간은 음성 패킷이 수신되어 음성 신호로 변환 및 증폭된 후, 재생되기까지의 시간을 의미한다. 상기와 같은 현상을 해결하기 위하여 종래에는 수신단에서 패킷이 수신되는 즉시 해당 패킷을 음성신호로 복원하여 출력하는 것이 아니라, 일종의 완충역할을 할 수 있는 플레이아웃 버퍼를 두어 상기 버퍼에 일정량의 디코딩된 음성 pcm 샘플을 저장한 후, 음성을 출력하는 기법이 사용되고 있다. 하지만, 상기 플레이아웃 버퍼를 이용할 경우 호 설정 초기에 처음 버퍼링 시간만큼 사용자가 지연을 느끼게 되고, 호가 진행되는 동안 지터 변화에 대한 플레이아웃 스케줄링을 하지 않기 때문에 네트워크의 상태에 따라 변화되는 지연에 능동적으로 대처하지 못하는 문제점이 발생된다. 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 최근에는 네트워크 지연으로 인한 지터의 예측을 통해 상기 pcm 샘플의 크기를 조정하여 플레이아웃 타임을 적응적으로 조정하는 기법이 제안되었다. 여기서, 상기 플레이아웃 타임을 조정하는 기법을 플레이아웃 스케줄링이라 하며, 플레이아웃 스케줄링을 위해 음성의 특징을 이용하여 pcm 샘플 수를 늘이거나 줄이는 기술을 TSM(Time Scale Modification)이라 한다. 상기 TSM에서 pcm 샘플 수를 늘이거나 줄이는 정도인 스케일 비율(Scale Ratio)을 결정하게 되는데, 상기 스케일 비율을 결정하는 알고리즘의 성능에 따라 음성 품질의 차이가 크게 나타난다. 상기 종래에 제공된 TSM 기법에서는 도 1에 도시된 바와 같이 수신단에서 패킷이 도착할 때마다 지연을 측정한 후, 그에 따른 통계를 산출하여 다음 패킷이 도착할 시간을 예측, 즉 다음 패킷의 지연( )을 예측(101)하고, 상기 예측된 지연에 따라 스케일 비율(Scale Ratio)( )을 결정(103)하여 현재 패킷을 통해 수신된 음성 pcm 샘플 수를 조정함으로써, 플레이아웃 타임이 조정되어 음성 신호가 끊기는 것을 사용자가 인식하지 못하도록 하고 있다. 여기서, 상기 스케일 비율은 상기 pcm 샘플의 길이를 증가시키거나 감소시키는 정도를 나타낸다. 도 2는 종래 기술에 따른 VoIP 시스템의 수신단에서 지연 예측을 통해 플레이아웃 타임을 결정하는 절차를 도시하고 있다. 상기 도 2를 참조하면, 수신단은 201단계에서 호가 설정되면, 203단계에서 패킷이 수신되는지 검사한다. 상기 패킷이 수신될 시, 상기 수신단은 205단계로 진행하여 상기 패킷이 i번째 패킷인지 여부를 확인한다. 상기 패킷이 i번째 패킷일 경우, 상기 수신단은 207단계로 진행하여 상기 205단계가 i+1번째 패킷을 기다리도록 갱신한 후, 209단계로 진행하여 수신된 현재 패킷인 i번째 패킷을 디코딩하여 상기 i번째 패킷에 대한 pcm 샘플을 획득한다. 이후, 상기 수신단은 211단계에서 다음 패킷인 i+1번째 패킷이 수신될 시간 즉, 지연( )을 예측하고, 213단계로 진행하여 상기 예측된 지연에 따라 상기 i번째 패킷에 대한 pcm 샘플의 스케일 비율( )을 설정한다. 여기서, 상기 i번째 패킷에 대한 pcm 샘플의 스케일 비율은 i+1번째 패킷의 지연 시간 대 한 개의 패킷이 갖는 플레이아웃 시간의 비를 통해 설정한다. 상기 i 번째 패킷의 스케일 비율이 결정되면, 상기 수신단은 215단계로 진행하여 상기 결정된 스케일 비율에 따라 상기 i번째 패킷의 크기를 조정, 즉 상기 i번째 패킷에 대한 pcm 샘플 수를 TSM 기법에 따라 조정하고, 217단계로 진행하여 플레이아웃 버퍼에 상기 크기가 조정된 pcm 샘플들을 저장한 후, 상기 203단계로 되돌아가 이하 단계를 재수행한다. 한편, 상기 수신단은 상기 205단계에서 상기 패킷이 i번째 패킷이 아닐 경우, 219단계로 진행하여 상기 수신된 패킷이 i번째 이후에 해당하는 패킷인지 검사한다. 상기 수신단은 상기 패킷이 i번째 이후 패킷일 시 221단계에서 상기 패킷을 큐잉 버퍼에 저장한 후, 하기 225단계로 진행하고, 상기 패킷이 i번째 이전 패킷일 시 223단계에서 상기 패킷을 폐기한 후, 하기 225단계로 진행한다. 또한, 상기 수신단은 상기 203단계에서 패킷이 수신되지 않으면, 225단계로 진행하여 상기 설정된 호가 해제되는지 검사하여 해제되지 않을 시, 상기 203단계로 되돌아가고 상기 호가 해제될 시 종래 기술에 따른 알고리즘을 종료한다. 상술한 바와 같이, 종래의 플레이아웃 스케줄링 기법에서 TSM기술은 다음 패킷에 대한 지연 예측을 통해 플레이아웃 타임을 조절하여 음성 신호를 재생하고 있다. 하지만, 상기 IP 망의 지연은 상황에 따라 갑자기 변하여 상기 지터가 갑자기 커질 수 있기 때문에 상기 지연 예측이 정확하게 수행되지 않을 가능성이 크다. 따라서, 상기와 같이 지연 예측을 통해 플레이아웃 타임을 결정하여 스케줄링을 수행하는 방식은 상기 IP 망의 지터 변화에 강건하게 대처하기 어려운 문제점이 있다.