기존의 유/무선 전화, 인터넷, TV 등을 통합하여 다양한 멀티미디어 서비스를 지원하기 위한 차세대 통신망으로 3GPP (3rd Generation Partnership Project)에서 최초 3세대 이동 통신망으로 제안되었던 IMS(IP Multimedia Subsystem) 가 표준으로 자리 잡아가고 있으며, 전 세계 통신 회사들이 IMS를 기반으로 차세대 통신망을 구축하고 있다. 이러한 IMS 망을 이해, 분석하기 위해서는 IMS 망에서 이용되는 SIP(Session Initiation Protocol)에 대한 이해와 SIP 패킷을 분석할 수 있는 패킷 분석기가 필요하다. SIP는 VoIP환경에서 호 설정을 위해 개발된 텍스트 기반의 프로토콜로써 포맷의 간결성과 확장성으로 인하여 차세대 통신망인 IMS의 주요 프로토콜로 채택되었으며, IMS 망 환경에 맞게 확장 되었다. 본 논문에서는 SIP 패킷 분석기를 IMS 기반으로 패킷 분석 결과를 비주얼한 화면으로 보여줄 수 있도록 설계, 구현하여 사용자가 SIP 패킷 분석을 통하여 IMS 망을 이해, 분석하는데 도움을 주고자 한다.
IMS(IP Multi-Media Subsystem)란 인터넷 프로토콜(IP)을 기반으로 음성, 오디오, 비디오 및 데이터 등의 멀티미디어 서비스를 제공 할 수 있는 서비스 플랫폼이다. 초기 3G 이동통신망에서 멀티미디어 서비스를 지원하기 위하여 3GPP(3rd Generation Partnership Project)에서 제안되었으나 현재는 IPTV, 유선전화서비스 사업자 등에서도 폭넓게 채택되어 기존 소프트스위치 기반의 인터넷전화 서비스 플랫폼을 대체하고 있고, 특히, 최근에는 이동통신서비스인 4G LTE의 확산에 따라 관련 시장이 빠르게 성장하고 있다. 따라서 본 논문에서는 1,000 회선급 가입자 회선을 수용 할 수 있는 고속의 메인 프로세서와 기존 표준 SIP 프로토콜을 사용하는 SIP 단말과 IMS 코어와 연동 할 수 있는 SIP 게이트웨이를 설계하였다.
지능형 모바일 단말기의 급증과 IPTV등 다양한 멀티미디어 부가 서비스의 증가로 IMS(IP Multi-Media Subsystem)가 유/무선 통합 제어 망으로 각광을 받고 있다. IMS의 구조는 인터넷 프로토콜(IP) 기반의 통신망에서 기존 음성 서비스는 물론 SIP를 이용한 다양한 멀티미디어 부가 서비스를 제공하기 위해 세션의 설정 변경 및 해제를 수행하도록 NGN에서 세션 제어계층으로 정의 되었다. 현재는 IPTV 유선전화서비스 사업자 등에서도 폭넓게 채택되어 기존 소프트스위치 기반의 인터넷전화 서비스 플랫폼을 대체하고 있고 특히, 최근에는 이동통신서비스인 4G LTE의 확산에 따라 관련 시장이 빠르게 성장하고 있다. 따라서 본 논문에서는 1,000 회선급 가입자 회선을 수용 할 수 있는 고속의 메인 Processor와 기존 표준 SIP 프로토콜을 사용하는 SIP 단말과 IMS Core와 연동 할 수 있고 다양한 멀티미디어 서비스를 제공할 수 있는 SIP 게이트웨이를 설계하고 구현하였다.
음성망 중심의 전통적인 합법적 감청(Lawul Interception) 기술 표준은 최근의 IP 기반 음성망(VoIP)과 다양한 종류의 멀티미디어 어플리케이션에 대한 연속적 추적이나 네트워크를 이동하며 통신하는 IMS(IP Multimedia Subsystem)/SIP(Session Initiation Protocol) 기반의 패킷을 연속적으로 추적하기에는 기술적 한계를 가지고 있다. IMS/SIP에 대한 합법적 감청에 관한 기술 표준은 유럽의 ETSI(European Telecommunications Standards Institute)중심으로 표준 아키텍처를 제시하고는 있으나 연속적 감청 기법의 상세한 표준과 기술의 제시는 미흡하거나 공개를 제한하고 있는 실정이다. 본 논문은 전통적인 음성위주의 감청기법이 가지고 있는 한계를 극복하고 이동 중인 합법적 감청 대상 노드에 대한 IMS/SIP 기반의 연속적 감청을 위한 아키텍처를 제안하였다. 또한, 제안된 아키텍처의 효율성을 검증하기 위하여 시뮬레이션 상에 50개 이상의 감청 대상 노드와 패킷 통신을 구현하였다. 실험결과는 ETSI가 제시하고 있는 기존의 합법적 감청 아키텍처에 비해 높은 효율성과 연속적 패킷 수집에서의 기술적 고려요소들을 새롭게 식별하였다.
인터넷 프로토콜(IP)을 기반으로 음성, 오디오, 비디오 및 데이터 등의 다양한 멀티미디어 통신을 제공 할 수 있는 서비스 플랫폼이 IMS(IP Multi-Media Subsystem)이다. 기업에서는 기존 통신환경을 최대한 유지하면서 최소의 비용으로 다양한 멀티미디어 서비스를 제공하기 위해 꼭 필요한 IMS 융합 서비스만 도입하는 것이 효과적이다. 그러므로 본 논문에서는 직원이 1,000명 이하의 기업이 IMS 솔루션을 효과적으로 구축하기 위한 방안으로 IMS 코어 메인 시스템을 개발 하였다. 본 시스템은 IMS 서비스와 연동하여 IMS단말과 CSCF(Call Session Control Function) 중간에 위치하고, IMS단말에 대응해서는 CSCF 역할을, CSCF에 대응해서는 IMS 단말의 기능을 제공하게 된다. 또한 유선전화, SIP폰 등 기존에 기업에서 사용하던 단말기들은 게이트웨이를 이용하여 연동하게 된다.
본 논문에서는 IMS 망에서 단말기간 세션 연결 정보를 그래픽으로 표현해주는 비쥬얼 프로토콜 분석기(VIPA: Visual IMS Protocol Analyzer)를 설계하고 구현한다. 구현된 프로토콜 분석기는 IMS 망에서 세션 설정을 위해 사용되는 SIP 프로토콜 정보를 패킷 단위로 수집하고 분석하여 세션 상태를 그래픽으로 표현함으로써 프로토콜 분석의 편의성을 제공한다. 기존의 프로토콜 분석기가 단말기 측면의 부분적인 세션 연결 상태만 보여주는 한계가 있었으나 구현된 프로토콜 분석기는 세션에 참여하는 모든 사용자 기기들 간의 세션 연결 상태를 확인할 수 있다.
본 논문에서는 통신망의 기능들을 표준화된 인터페이스로 개방하고자 하는 Open API 기술인 Parlay X APT를 분석하고, 이에 기반하여 멀티미디어 호를 제어할 수 있는 확장 호 제어 (Extended Call Control) API를 IMS 망에 적용하기 위한 SIP 세션 제어 방법을 제안한다. 제안 방법은 확장 호 제어 Open API들의 조합으로 발생할 수 있는 다자간 멀티미디어 호 제어 시 기본적이고 필수적인 세션의 생성, 종료, 복원을 수행하는 세션 전이 방법을 포함한다. 또한 Open API를 이용한 IT 응용 사례를 통해 SIP 세션 방법에 대해 기술하곤 제 3자 호제어, 네트워크 발생 호제어, 멀티미디어 인터액션 API를 이용하여 복잡한 멀티미디어 호를 용이하게 제어할 수 있음을 보인다. 마지막으로 주요 호제어 API를 대상으로 개방형 서비스 게이트웨이에서의 처리 성능을 측정하여 교환기의 호처리 성능과 비교한 결과, Open API의 호처리 성능이 교환기 호처리 성능에 크게 뒤지지 않음을 보였다.
Lawful Interception (LI)이란 합법적인 형태의 통신내용 및 관련 정보의 수집활동을 말한다. 최근의 4G LTE 기반의 이 기종 통신망에서의 합법적 감청은 전통적인 유선 및 3G 네트워크 중심의 감청기법 이외의 새로운 기법과 표준이 필요한 실정이다. 특히, LTE와 같이 User Equipment (UE)가 네트워크상에서 핸드오버를 통해 자유롭게 이동하거나, 3G와 같은 이 기종 망에서의 연결을 포함한 다른 사업자의 새로운 지역에서의 네트워크 연결이 보장되는 형태의 환경에서의 연속적 감청을 보장하는 것은 합법적 감청분야의 중요한 이슈중의 하나이다. 따라서, 본 논문에서는 국내의 4G-LTE망을 중심으로 기존의 3G 망을 자유롭게 이동하는 네트워크 도메인과 IMS/SIP 기반의 서버의 연속성을 보장하는 서비스 도메인 영역에서의 합법적 감청 기법을 제안한다. 본 논문에서 제안하는 기법은 이 기종 무선망과 유선망이 혼재된 네트워크에서의 IMS/SIP 기반 서비스의 이동성을 감지하여 합법적 감청의 연속성을 보장하기 위한 기법을 포함하고 있다.
앞으로 2020년에 250억 개의 사물인터넷 디바이스가 존재할 것으로 전망하고 있으며 새로운 네트워크 연결을 통한 다양한 신규 서비스 및 디바이스 시장이 창출될 것으로 예상하고 있다. 그러나 기존의 IP/SIP/IMS 카메라 및 비디오도어폰의 경우 제품 및 설치 환경의 문제 등으로 다양한 센서 및 IoT 기기를 수용하기 어렵다. 또한 최근에는 IoT 기술과 표준을 수용할 수 있는 센서 및 엑츄에이터들이 지속적으로 업데이트 되는 상황이다. 따라서 본 논문에서는 게이트웨이 기본 기능 외에 향후 업데이트되는 IoT 관련기기를 유연하게 수용하고 ZigBee/Z-Wave/NFC 단말장치와 연동할 수 있는 지능형 게이트웨이를 개발하였다. 본 지능형 게이트웨이는 IMS 시장의 성장으로 VoIP 시스템을 IMS 장비로 대체하기 위해 IMS 시스템을 개발하는데 기여를 할 것이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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