4세대 이동통신 시스템인 LTE에서는 음성 서비스를 제공하기 위한 코어 망이 존재하지 않으며, IP 기반의 패킷 코어망으로 통합되었다. 따라서, 음성 서비스를 제공하기 위해서는 VoIP 방식이 도입되어야 하지만, LTE 초기에는 서비스 커버리지의 불연속성 등으로 3세대 네트워크의 음성 서비스 코어망을 통하여 일시적으로 음성 서비스를 제공하게 된다. 그러나, 향후 LTE 네트워크가 본격적으로 확산될 경우 고품질 음성 서비스를 위하여 필연적으로 VoIP 방식으로의 전환이 불가피하다. 본 논문에서는, 향후 본격적으로 상용화가 예상되는 VoLTE 서비스의 용량을 분석한다. 분석 결과에 따르면, LTE에서는 채널 대역폭 증가 비율 대비 VoLTE 용량 증가 비율이 높음을 확인할 수 있었다. 또한, VoLTE 용량 감소 없이 제어 채널용 자원을 늘릴 수 있는 방안이 존재함을 확인하였다.
VoLTE는 음성과 문자까지 IP 기반으로 서비스가 제공됨에 따라 기존 서킷방식의 2G/3G망 기반 음성서비스에 비해 기술 및 원가효율성이 높아 규모의 경제 효과가 클 뿐만 아니라, 음성과 데이터가 하나의 망으로 제공되기 때문에 범위의 경제 효과 또한 큰 것으로 알려져 있다. 이러한 기술적 효율성을 기초로 VoLTE 서비스가 기존 서킷방식의 음성서비스에 비해 원가적 측면에서 비용효율성이 얼마나 큰지 혹은 상대적으로 높은 원가효율성을 지니고 있는 VoLTE 서비스가 활성화될 경우 이에 따라 사업자들에게는 얼마만큼의 요금인하 여력을 제공할 수 있는지에 대한 연구는 전무한 상황이다. 본 논문에서는 기존 서킷방식의 음성서비스 대비 VoLTE 서비스의 상대적 원가효율성 규모를 분석하고, 이를 기초로 VoLTE 서비스 활성화 정도에 따른 음성서비스 요금 인하 여력이 얼마만큼 될 것인지를 계량적으로 분석하였다. 분석결과 첫째 음성통화량이 고정되어 있다는 가정하에 단기적으로는 VoLTE 서비스 제공을 위해 LTE망 구축 투자비 발생으로 인해 평균비용이 상승하나, VoLTE의 상대적 우수한 원가효율성에 따라 VoLTE 전환율이 높아질수록 음성서비스의 요금인하 여력이 발생되는 것으로 분석되었다. 둘째, 모든 음성통화량이 VoLTE로 전이될 경우 음성서비스 요금은 현재 요금 수준의 약 60%까지 인하될 여력이 존재하며, 이에 따라 데이터서비스 중심으로 과금하는 요금안의 정당성을 일부 확보할 수 있음을 증명하였다. 본 연구 결과를 통해 통신사업자에게는 요금전략 수립시 기초자료로 활용될 수 있으며, 정책적으로는 요금인하를 유도할 수 있는 정책자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
LTE 이동통신서비스는 네트워크의 속도와 용량을 증가시킨 4세대 이동통신기술을 향항 3G 이동통신기술의 진화형 서비스로, 유럽주도로 개발된 GSM-WCDMA 기반기술로 발전된 서비스이다. 다만, 현재 국내에서 제공되고 있는 LTE는 3GPP에서 정하고 있는 4G 이동통신기술의 기술규격을 충족시키지 못하기 때문에 본격적인 4세대 이동통신(LTE-Advanced)과의 구별을 위해 3.9G 서비스라고 불리기도 한다. LTE는 VoIP, 비디오 스트리밍, 음악 다운로드, mobile TV 등 다양한 응용서비스의 제공이 가능하다. 국내에서 제공되는 LTE는 음성서비스는 3G 이동통신망을 통해 음성채널을 구성하고, 데이터 서비스만 LTE 이동통신망을 통해 제공하는 방식으로 제공되고 있지만, 향후에는 VoLTE 기술을 통해 음성서비스 제공하면서 LTE가 이동통신서비스의 주요 트랜드가 될 것으로 기대하고 있다. 하지만, 이러한 only LTE 서비스가 제공되는 경우, 현재의 법체계 하에서 몇몇 이슈가 발생할 것으로 예상된다. 첫째, VoLTE 서비스의 역무 및 해당 통신사업자 지위문제이다. 현행 전기통신사업법에서는 VoIP인 인터넷전화에 대해서 PC를 이용하지 않고 서비스가 제공되는 경우에는 기간통신역무로, PC를 통한 소프트폰 형식의 서비스에 대해서는 부가통신역무로 규정하고 있기 때문이다. 둘째, 기존 3G 이동통신 단말기의 가입자인증 모듈(USIM)의 이동성 보장 여부로서, 현재의 법체계는 USIM 잠금장치 해제(USIM unlock)를 3G 이동통신에 대해서 적용하도록 하고 있기 때문에, 이를 LTE서비스에도 적용할 수 있는지에 대한 논란이 일고 있다. 이에 본고에서는 LTE 서비스의 기술적 특징과 다양한 법제도적 이슈에 대해서 살펴보았다.
최근 이동통신기술의 급속한 발달과 보급으로 LTE(Long Term Evolution) 기술은 스마트폰 서비스를 넘어 산업통신이나 긴급통신을 비롯하여 다양한 분야로 확대되고 있다. 본 연구에서는 LTE 기술의 응용 분야로서 LTE-R을 기반으로 하는 철도통신의 서비스 분야 가운데 하나인 음성서비스의 전송성능을 분석하고자 한다. 본 연구에서는 LTE-R 네트워크의 응용서비스 관점에서 성능을 분석하여 응용서비스가 사용자 만족도에 미치는 영향을 살펴본다. 분석방법으로는 NS(Network Simulator)-3에 기반한 컴퓨터 시뮬레이션을 사용하며 분석대상 트래픽으로는 VoIP(Voice over Internet Protocol) 규격 음성트래픽을 사용한다. 본 연구의 결과는 LTE-R 네트워크 구축뿐 아니라 LTE-R 네트워크를 대상으로 하는 응용서비스 개발에 활용이 가능하다. 다음은 요약문 입니다.
무선 성능 향상을 통해 다양한 이동 멀티미디어 서비스 제공을 목표로 하는 3G Long Term Evolution (3G LTE)은 Packet Switching (PS) 도메인에서 VoIP 기반 음성 서비스를 제안하고 있다 패킷 지연과 손실에 민감한 VoIP 트래픽을 PS 도메인을 통해 처리할 경우 기존 3G 시스템의 CS 도메인 기반 음성 서비스와 달리 여러 가지 기술적 어려움이 예상된다. 더욱이 OFDM을 물리계층으로 채택한 3G LTE는 Physical Resource Block (PRB) 단위로 전송 자원을 관리함에 따라 새로운 자원관리 방식 개발도 필요하게 된다. 본 논문에서는 3G LTE 의 VoIP 기반 음성 서비스를 위한 MAC 계층의 PRB 할당 스케줄링 알고리즘을 제안하고 시뮬레이션을 통한 검증 결과를 보인다. 알고리즘의 핵심은 VoIP 우선 모드를 동적으로 활성화하여 VoIP 서비스의 QoS를 보장하고, 이러한 우선 모드 적용으로 인한 시스템 자원효율성 저하를 최소화하기 위해 우선 모드 지속시간을 적응적 조절하는 것이다.
오디오 신호 압축 기술 관점에서 최근 모바일 통신 시장의 가장 큰 변화 중에 하나는 광대역 음성 코덱인 AMR-WB가 HD voice 또는 VoLTE(Voice over Long Term Evolution) 서비스에 사용된다는 것이다. 모바일 방송 및 음악 재생뿐만 아니라, 통화에서도 다양한 신호를 고음질로 압축해야 하는 필요성이 대두되어 3GPP에서 EVS(Enhanced Voice Service) Codec이 표준화 진행 중이다. 본 논문에서는 실감 통화를 위해 초광대역 신호까지 압축하는 음성 통화 코덱 기술 및 3GPP표준화 현황을 소개한다. 3GPP 표준 기수에서 정의한 디자인 및 성능 요구사항과 더불어 이전 음성 압축기술과의 차이점 등을 논의한다. 또한, 향후 표준화 계획 및 시장 전망에 대해서 논의한다.
최근 이동통신 환경에서 음성 서비스는 VoIP 기술을 이용한 패킷 기반 서비스로 이루어지고 지는 추세에 있다. VoIP 패킷을 전송하기 위해서 필요한 전송 속도를 고려했을 때 현재 LTE 이동통신 시스템이 제공하는 전송 속도는 매우 충분하지만 무선 채널의 특성 상 단말 주변의 전송 환경의 변화나 이동성 등으로 인한 일시적인 서비스 품질의 저하가 발생할 수 있다. 본 논문에서는 이와 같은 실험 환경을 구축하고 주요 전송 관련 파라미터를 변화시키면서 그에 따른 VoIP 서비스의 품질의 변화를 측정하였다. 이를 토대로 향후 VoIP 서비스 제공을 위한 네트워크 요구 사항을 수립하는 것이 가능하다.
차세대 이동통신망 시스템인 3G LTE 시스템의 원활한 보급을 위해서는 기존의 3세대 이동통신망과의 핸드오버가 제공되어야 한다. 특히 음성서비스의 경우 핸드오버로 인한 서비스의 끊김은 사용자가 실제로 느끼는 서비스의 품질에 있어서 매우 민감한 부분으로 끊김없는 핸드오버 방법의 개발이 반드시 필요하다. 그러나 3G LTE망과 3G CS망 사이에서의 핸드오버의 경우 두 망 사이의 연동이 불가능하며 라디오 자원사용의 제약으로 인해 기존의 방법으로는 끊김없는 핸드오버를 제공하기 어렵다. 본 논문에서는 SCSE라는 새로운 entity를 제안하여 3G LTE망과 3G CS망 사이의 연동을 가능하게 하였으며 SCSE의 기능을 이용하여 핸드오버 과정을 간략히 하여 service interruption time을 최소화 할 수 있는 핸드오버 방법을 제안하였다. 또한 분석을 통한 성능을 평가 하였으며 결론적으로 제안된 SCSE 방법만이 사용자에게 끊김없는 음성 서비스를 제공하기 위한 요구 조건인 300 ms 이하의 service interruption time을 만족 시킬 수 있음을 확인하였다.
최근 이동통신 사업자들은 All-IP 기반의 서비스를 개발하고 상용화하기 위해 힘쓰고 있다. 그 이유는 All-IP 기반의 서비스가 LTE의 넓은 대역폭을 사용하여 기존 서비스와는 현저한 차별성을 가지고 있기 때문이다. 음성통화를 LTE 기반으로 제공하는 VoLTE 서비스도 그 중의 하나로서 현재 이동통신 3사 모두 상용화하여 이 새로운 고음질 및 고화질 커뮤니케이션 서비스에 대해 마케팅을 벌이고 있다. 하지만 VoLTE 서비스는 보안에 대한 충분한 고려가 이루어지지 않은 상태로 상용화되었으며, VoLTE에서 사용되는 SIP(Session Initiation Protocol) 프로토콜을 악용한 여러 유형의 공격에 매우 취약하다. 본 논문에서는 VoLTE 서비스에 대한 보안 위협 중 가장 기본이 되는 스캐닝 공격에 대해 기술하고 이를 탐지할 수 있는 방안을 제시한다.
이동통신 서비스의 발달과 VoLTE 서비스 상용화 이후에 VoLTE 서비스의 품질에 대한 관심이 증가하고 있다. 이에 따라 본 논문에서는 VoIP와 VoLTE 기반 음성 통신 시스템에서 품질에 영향을 미치는 요소를 계산하여 Wideband 코덱의 음성 품질 계산에 적용 할 수 있는 통합 E-model을 제안한다. 통합 E-model은 액세스 네트워크, 네트워크 특성, 단말의 사용 환경 및 이동성 등을 고려한 R 값을 계산하는 모델이다. 이에 따라 통합 E-model의 구조 및 알고리즘을 설명하고, VoLTE를 위한 최적 E-model 파라미터 적용 방안을 제안했다. 또한 시험을 위해 VoIP는 VoiceChecker와, VoLTE는 POLQA와 비교 검증을 함으로써 10% 이내의 편차를 보임을 확인했다. 제안된 모델을 이용하면 품질에 직접적인 영향을 주는 요소와 VoLTE 단말과 망 환경에 따른 음성 품질을 계산 할 수 있으므로, 실제 무선 환경에서의 직접적인 측정 없이도 품질을 미리 예측 할 수 있는 장점이 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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