KR19990039482A - 단일 회선용 독립 디지털 신호 처리 모듈을 이용한 폰투폰 게이트웨이 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 회로교환망에 연결된 전화기만 가지고서도 패킷교환망을 통하여 음성 데이터를 주고 받을 수 있게 하는 통신시스템에 관한 것으로서 복수개의 전화기, 상기 전화기에 연결된 회로교환망, 주어진 네트워크 주소를 가진 중앙처리장치와 데이터의 압축/복원 등의 기능을 하는 디지털 신호 처리기를 핵심요소로 하는 복수개의 단일 회선용 독립 DSP 모듈, 상기 모듈이 연결된 패킷교환망, 패킷교환망에 연결하면서 데이터의 최적의 경로를 산출하는 복수개의 라우터, 패킷교환망에 연결되어 독립 디지털 신호 처리기 모듈과 데이터를 교환하는 복수개의 지역 서버컴퓨터로 구성된다.

Description

단일 회선용 독립 디지털 신호 처리 모듈을 이용한 폰투폰 게이트웨이 시스템

본 발명은 회로교환망(Circuit Switched Network, 대표적인 예로서는 공중전화망)에 연결된 전화기만 가지고서도 패킷교환망(Packet Switched Network, 대표적인 예로서는 인터넷)을 통하여 음성 데이터를 주고 받을 수 있게 하는 폰투폰 게이트웨이(Phone to Phone Gateway) 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 패킷교환망에 연결된 컴퓨터를 이용하여 데이터를 보내는 통신 시스템은 잘 알려진 공지의 기술이다. 이러한 통신 시스템을 응용하여 컴퓨터에 마이크 및 앰프와 같을 음성 송수신 장치를 연결시켜서 음성 신호를 패킷교환망을 통해 주고 받게 하는 방법은 패킷교환망이 한 회선을 여러 사람이 공유할 수 있게 하기 때문에 효율성을 증가시키고 기존에 책정되어 있는 전화 통화료보다 상대적으로 낮은 요금으로 장거리 전화 통화를 가능하게 하는 이점 때문에 많은 관심을 불러 일으켰다. 또한, 컴퓨터가 없는 사용자가 회로교환망에 연결된 전화기만으로도 이러한 통화를 할 수 있도록 회로교환망과 패킷교환망 사이에 컴퓨터를 설치한 폰투폰 게이트웨이 시스템을 중심으로 활발한 연구가 진행되었다.

그런데 이러한 폰투폰 게이트웨이 시스템을 상업적인 목적으로 사용하려면 다수의 회로교환망 회선을 수용할 수 있는 시스템이 구성되어야 하는데, 게이트웨이 CPU의 처리 용량은 주어진 한계가 있기 때문에 종래의 게이트웨이 시스템은 CPU 처리 용량의 부담을 덜어주기 위해 음성 데이터의 압축/복원 등의 기능만을 담당하는 디지털 신호 처리기를 컴퓨터에 다수개 구비시키는 방법을 사용하고 있다.

도1은 이러한 폰투폰 게이트웨이 시스템을 보이기 위한 블럭구성도이다. 도1을 참조하면, 종래의 게이트웨이 시스템은 하나 이상의 전화기(11), 공중전화망이나 사설전화망 같은 회로교환망(12)과, 전화 걸기 및 받기, 음성데이타의 압축 및 복원, 인터넷 프로토콜 관리 등의 기능을 수행하는 게이트웨이(13), 패킷교환망(14), 패킷교환망과 패킷교환망을 연결하는 라우터(15)로 구성된다.

이와 같이 구성된 종래의 폰투폰 게이트웨이시스템의 동작을 설명하면 다음과 같다. 도1에서 블록(1)은 전화를 거는 송신측을 나타내고, 블록(2)은 전화를 받는 수신측을 나타낸다. 먼저 사용자가 송신측(1)에서 보인 전화기(11)를 이용하여 먼저 게이트웨이(13)와 전화연결을 한 다음, 접속번호, 상대방의 지역번호, 상대방의 전화번호를 누른다. 그러면 송신측의 게이트웨이는 수신측의 게이트웨이와 연결되고, 수신측의 게이트웨이는 수신측의 전화기와 전화연결을 하여, 결과적으로 수신측의 전화기와 연결되어 송신측의 사용자는 수화기를 통해 전화를 접속하고 있음을 알리는소리(phone ring)나, 통화중임을 알리는 소리(busy signal)등의 신호를 들을 수 있으며 만일 수신측(2) 사용자가 정상적인 상황에서 전화기를 받으면 통화가 가능하게 된다. 이러한 동작은 송신측(1)과 수신측(2)의 입장이 서로 바뀌어도 같은 동작이 적용된다.

이때 게이트웨이부(13) 내부의 동작을 도2를 참조하여 설명하면 다음과 같다. 종래의 게이트웨이부(13)는 게이트웨이를 제어하는 CPU(21), 회로교환망으로부터 출력되는 아날로그 신호를 디지털 데이터로 변환하거나, 패킷교환망 쪽에서 출력된 디지털 음성 데이터를 원래의 아날로그 신호로 변환하는 엔코더/데코더(22), 엔코더/데코더(22)에서 출력되는 음성 데이터를 압축하거나 패킷교환망에서 출력된 압축된 음성 데이터를 복원하는 것을 주기능으로 하는 디지털 신호 처리기(23), CPU(21)에서 출력되는 데이터를 패킷교환망을 통해 전송하거나 패킷교환망을 통해 전송된 음성 데이터를 수신하기 위한 네트워크 인터페이스(24)로 구성된다. 송신측의 전화기(11)로부터 인가되는 신호는 CUP(21)의 제어하에 엔코더/데코더(22)을 통하여 디지털로 변환되고 디지털 신호 처리기(23)에 의해 압축되며 네트워크 인터페이스(24)를 통해 전송된다. 이 전송된 데이터는 다시 수신측의 네트워크 인터페이스를 통해 수신되며 디지털 신호 처리기(23)에 의해 복원되고 엔코더/데코더(22)에 의해 아날로그 신호로 바뀌어 회로교환망(12)으로 출력된다.

기존의 폰투폰 게이트웨이 시스템에서와 같이 하나의 CPU가 다수의 디지털 신호 처리기를 제어하여 다수의 회선접속을 받아들이는 경우 CPU(21)는 일반적인 기능 외에 최소한 다음의 기능을 수행해야 한다. 첫째로 각 디지털 신호 처리기(23a-23n)에서 나온 데이터에 주소를 부여하여 패킷교환망(14a)으로 보내거나 패킷교환망에서 전달된 데이터의 주소에 따라 각 디지털 신호 처리기(23a-23n)에 할당하는 기능(즉, 어드레싱 기능)과, 둘째로 각 디지털 신호 처리기(23a-23n)의 상태를 모니터하는 기능(즉, 모니터링 기능)과, 셋째로 회로교환망(12a)에서 사용하는 전화번호와 패킷교환망에서 사용하는 네트워크 주소(대표적인 에로서는 IP 주소)를 변환하는 기능(즉, 주소변환 기능)이 수행되어야 한다. 그런데 게이트웨이를 제어하는 CPU의 용량에는 한계가 있으므로 결국 CPU의 용량에 맞도록 제한된 수의 디지털 신호 처리기(즉 제한된 수의 회로교환망 회선)만을 수용할 수 있다.

한편 다수의 디지털 신호 처리기를 컴퓨터에 접속시키는 과정에서 기존의 폰투폰 게이트웨이 시스템은 이를 컴퓨터에 직접 연결시키기 때문에 그 연결 인터페이스에서 병목 현상이 생길 수 있고 이 또한 접속 할 수 있는 회로교환망 회선의 수를 제한하는 요소로 작용한다.

그 결과 종래의 폰투폰 게이트웨이는 제한된 수의 회선만을 수용할 수 있어서 무한대의 회로교환망 회선의 접속이 요구되는 상업적 환경에서 사용하기 위해서는 CPU 용량이 허용하는 최대한 많은 수(일반적으로 펜티엄 200Mhz 환경에서 100 회선 이하)의 제한된 수의 디지털 신호 처리기와 회로교환망 회선을 장착한 게이트웨이 다수를 패킷교환망에 연결하는 방법이 사용되고 있으나 이러한 방법은 다음과 같은 단점을 가지고 있다. 첫째, 이러한 시스템은 하나의 CPU 에 장애가 발생할 경우 그 시스템에 부착되어 있는 다수의 디지털 신호 처리기의 동작이 모두 정지되어, 이에 따라 디지털 신호 처리기의 수가 많으면 많을수록 시스템의 안정성이 떨어진다. 둘째, 게이트웨이의 설치와 보수시에 그 최소 단위가 다수의 디지털 신호 처리기가 부착된 게이트웨이 시스템이 되어 융통성이 떨어진다.

본 발명은 단일 회선용 폰투폰 게이트웨이에 구비되는 최소한의 구성요소인 각 한 개씩의 CPU, 엔코더/데코더, 디지털 신호 처리기, 네트워크 인터페이스로 독립 디지털 신호 처리 모듈을 구성한 후 이 모듈의 CPU에 독립된 네트워크 주소를 할당하여 독립적인 모듈로서 패킷교환망에 연결함과 동시에 이 패킷교환망에 이러한 독립 디지털 신호 처리 모듈들과 데이터를 주고 받는 지역 서버컴퓨터를 부가함으로써 전체 시스템은 본래의 기능을 수행하면서도 종래의 폰투폰 게이트웨이 시스템에 비하여 안정성, 융통성을 제고하고 나아가 시스템의 효율성과 이와 밀접한 경제성의 향상을 기하는 데에 있다.

도 1은 종래의 폰투폰 게이트웨이 시스템을 보이기 위한 블록 구성도.

도 2는 종래의 폰투폰 게이트웨이 시스템에 구비된 게이트웨이부의 내부 구성을 보인 블록 구성도.

도 3은 본 발명에 따른 게이트웨이 시스템의 전체 구성을 보인 블록 구성도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

101a-101n, 111a-111n : 전화기

102a-102n, 112a-112n : 회로교환망

103a-103n, 113a-113n : 독립 디지털 신호 처리 모듈(게이트웨이부)

71a : 엔코더/데코더

72a : 디지털 신호 처리기

73a : CPU

74a : 네트워크 인터페이스

121a, 121b : 지역 서버컴퓨터

131a, 131b : 라우터

140 : 통신 네트워크

이하, 본 발명의 구성 및 작용을 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 도3은 본 발명에 따른 단일 회선용 독립 디지털 신호 처리 모듈을 이용한 폰투폰 게이트웨이 시스템의 전체 구성도이다.

도3을 참조하면, 본 발명은 복수개의 전화기(101a-101n), 상기 전화기(101a-101n)에 각각 연결된 회로교환망(102a-102n), 복수개의 단일 회선용 독립 디지털 신호 처리 모듈(103a-103n), 상기 모듈들(103a-103n)이 연결된 패킷교환망(140), 패킷교환망들을 연결하면서 데이터의 최적의 경로를 산출하는 라우터(131a), 패킷교환망에 연결되어 독립 디지털 신호 처리 모듈들(103a-103n)과 데이터를 교환하는 복수개의 지역 서버컴퓨터(121a)로 구성된다.

또한, 본 발명에 따른 단일 회선용 독립 디지털 신호 처리기 모듈(103a)은 회로교환망로부터 출력되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하거나, 패킷교환망(140) 쪽으로부터 출력된 디지털 신호를 원래의 아날로그 신호로 변환하는 엔코더/데코더(71a), 엔코더/데코더(71)에서 출력되는 음성 데이터를 압축하거나 패킷교환망에서 출력된 압축된 음성 데이터를 복원하는 것을 주기능으로 하는 하나의 디지털 신호 처리기(71b), 독립 디지털 신호 처리 모듈(103a)을 제어하는 CPU(73a), CPU(73a)에서 출력되는 데이터를 패킷교환망(140)을 통해 전송하거나 패킷교환망(140)을 통해 전송된 음성 데이터를 수신하기 위한 네트워크 인터페이스(74a)로 구성된다.

기존 시스템과는 달리 본 발명에 따른 독립 디지털 신호 처리 모듈(103a)은 다수의 디지털 신호 처리기나 엔코더/데코더을 장착하지 않고 하나의 디지털 신호 처리기, 엔코더/데코더 만을 장착하며 이와 연결된 CPU가 고유의 네트워크 주소를 가짐에 따라 각 모듈과 이의 구성요소들은 결국 패킷교환망에서 독립적인 주소를 가지게 된다. 또한 기존 시스템과는 달리 각 모듈들과 데이터를 교환하는 지역 서버컴퓨터를 패킷교환망에 지역마다 하나 이상 설치하게 된다.

이러한 시스템의 동작을 순서대로 설명하면 다음과 같다. 도3에서 블록(1)은 전화를 거는 임의의 송신측을 나타내고, 블록(2)은 전화를 받는 임의의 수신측을 나타낸다. 먼저, 사용자가 송신측(1)에서 보인 전화기(101a)를 이용하여 송신측의 독립디지털 신호 처리 모듈(103a)과 전화연결한 후 접속번호, 상대방의 지역번호, 상대방의 전화번호를 누른다. 그러면 송신측의 전화기와 접속된 송신측의 독립 디지털 신호 처리 모듈(103a)은 제1 지역(예로서, 서울지역) 서버컴퓨터(121a)에 접속번호와 상대방의 지역번호, 상대방의 전화번호를 넘겨주고, 이를 받은 제1 지역 서버컴퓨터(121a)는 접속번호를 이용하여 인증절차를 수행하고 상대방의 지역번호와 전화번호를 이용하여 제2 지역 서버컴퓨터(121b)와 교신하게 되고 이 과정에서 수신측의 독립 디지털 신호 처리 모듈(113a)의 네트워크 주소를 통지받아 이를 송신측의 독립 디지털 신호 처리 모듈(103a)에 통지하게 된다. 이러한 초기화 과정을 거친 이후에는 송신측의 독립 디지털 신호 처리 모듈(103a)과 수신측의 독립 디지털 신호 처리 모듈(113a)은 서로의 네트워크 주소를 알게 되어 지역 서버컴퓨터(121a, 121b)의 도움없이 송신자와 수신자의 음성 데이터를 주고 받는 것이 가능하게 된다. 통화 초기화 이후부터 서버컴퓨터는 간헐적인 모니터링 외에는 독립 디지털 신호 처리 모듈과 연결되지 않는다.

이와 같은 방법으로 시스템을 구성할 경우 종래의 폰투폰 게이트웨이 시스템에서 CPU가 담당하던 어드레싱 기능은 독립 디지털 신호 처리 모듈이 고유의 네트워크 주소를 가짐에 따라 패킷교환망에 연결된 라우터가 담당하게 되고 모니터링 기능과 주소변환 기능은 지역 서버컴퓨터가 담당하게 된다.

이상의 본 발명에 따르면 종래의 시스템에서와는 달리 CPU가 구비된 단일 회선용 디지털 신호 처리 모듈 다수를 패킷교환망에 직접 접속함에 따라 한 CPU에 다수의 디지털 신호 처리기가 연결된 기존의 시스템과는 달리 통화의 안정성을 향상시킬 수 있고 설치보수의 융통성도 제고 할 수 있다. 또한 지역 서버컴퓨터가 그 지역 모듈의 모니터링 기능과 주소변환 기능을 담당하기 때문에 이 지역 서버컴퓨터의 문제는 그 지역의 통화 안정성을 저하할 수 있으나 이는 패킷교환망에 동일한 지역 서버컴퓨터를 한 대 이상 더 백업 서버컴퓨터로서 운영함으로써 간단히 해결 할 수 있다.

또한 본 발명에 따르면 기존 폰투폰 게이트웨이 시스템에서 게이트웨이의 CPU가 담당하던 어드레싱 기능을 패킷교환망의 라우터가 담당하게 되지만 이러한 어드레싱 기능은 기존의 시스템에서도 라우터가 중복적으로 수행하고 있던 기능으로서 결과적으로 라우터에 추가적인 부담이 가지 않고 전체 시스템의 작업 부담이 줄어드는 효과가 있다. 이는 전체 시스템의 효율성을 증가시키고 나아가 각 독립 디지털 신호 처리 모듈의 CPU의 등급을 크게 낮추는 효과를 가져와 경제성의 향상을 가져 온다.

Claims (4)

1. 복수개의 전화기, 상기 전화기에 연결된 회로교환망, 패킷교환망, 패킷교환망들을 연결하면서 어드레싱 기능을 담당하는 복수개의 라우터, 패킷교환망에 연결되어 지역 서버컴퓨터와 데이터를 교환하는 복수개의 단일 회선용 독립 디지털 신호 처리(Digital Signal Process : DSP) 모듈을 이용한 폰투폰 게이트웨이 시스템.
2. 제1항에 있어서, 어드레싱 기능을 담당하지 않고 패킷교환망에 연결되어 모니터링 기능과 주소변환기능을 담당하는 복수개의 지역 서버컴퓨터를 추가하여 구성된 것을 특징으로 하는 단일 회선용 독립 디지털 신호 처리 모듈을 이용한 폰투폰 게이트웨이 시스템.
3. 제1항에 있어서, 상기 각각의 디지털 신호 처리기에 고유의 통신 네트워크 주소가 할당되는 것을 특징으로 하는,
4. 어드레싱 기능, 모니터링 기능, 주소변환 기능 등이 포함되지 않은 단일 회선용 독립 디지털 신호 처리 모듈을 이용한 폰투폰 게이트웨이 시스템.