[VoIP의 개요] 음성변조

 이번장에서 알아볼 내용은 음성변조입니다.

 음성 변조라 하니 TV에서 범죄자들이 나올 때 목소리를 바꾸는 거로 생각하실지 모르겠는데요.

 그런것도 음성변조 이지만 여기서의 음성변조는 다른 얘기입니다.

 

우리가 통화를 할 때 전화기의 송화기로 말을 하게 되면 음성은 아날로그 시그널의 형태로 전화선을 타고 나가게 됩니다.

그런데 우리가 일반적으로 사용하는 PSTN 망도 가입자 구간을 제외한 나머지 대부분은 디지털 네트워크이고 또 IP 네트워크도 디지털 네트워크 이므로 어디에선가는 이러한 아날로그 시그널을 디지털 시그널로 변조를 해줘야 합니다.

 

어디에서 이런일을 할까요?

 

PSTN 에서는 CO(Central Office)스위치가 하며 VoIP 네트워크 에서는 게이트웨이(Gateway)에서 이걸 담당 합니다.

그리고 이러한 변환을 A/D Conversion 이라고 하지요

일단 VoIP 를 사용하려면 이렇게 아날로그 시그널을 디지털 시그널로 변환 하는게 필수적인 프로세스가 됩니다. 그래야 IP 패킷을 만들수가 있지요.

 

아래 그림은 사람의 목소리와 관련된 주파수의 범위를 표현합니다.

                                                                <그림1>

 

위 그림에서 보면 사람이 들을수 있는 가청 주파수 대역은 20KHz이고 발성이 가능한 주파수 대역은 8.5 KHz 이며 전화선에서 지원하는 음성의 최대 주파수 대역은 4KHz 입니다.

 

이렇듯 전화선은 사람의 원래 음성주파수의 절반만 표현해주지요.

이러한 왜곡 때문에 간혹 전화 통화를 할때 형이나 언니의 목소리가 동생의 목소리와 비슷하게 들려서 실수할때도 있지요.^^

 

제가 여기서 음성에 관련한 주파수를 설명하는 것은 샘플링 이론(Nyquist 이론)을 설명하기 위함 입니다.

샘플링 이론이란 “오리지널 음성의 최대 주파수(4KHz)의 최소 2배 이상(즉, 8000회 이상)을 샘플링하면 시그널의 목적지에서 이것을 복원하여 원래의 음성을 복원할수 있다”는 것 입니다. 이 이론에 근거하면 4KHz의 전화선상의 음성을 그것의 최소 2배인 8000번 샘플링하면 목적 

지에서는 이 샘플들을 근거로 원래의 음성을 복원 할수 있다는 것 입니다.

 

아래 그림은 CO 스위치나 게이트웨이에서 수행하는 샘플링을 표현한 그림 입니다.

                        

                                                              <그림2>

 

위 그림에서 아날로그 시그널의 진폭값은 125ms( 1/8000 초) 간격으로 샘플링 되며 각 샘플은 8비트로 인코딩 됩니다.

따라서 그림에서 보듯 1초에 8Bit * 8000 = 64000Bit (64Kbps) 가 되는 것 이지요.

이러한 인코딩 방식을 PCM (Pulse Coded Modulation) 이라고 합니다.

 

음성의 인코딩 방식중 가장 보편적인 방식이고 현재 PSTN 네트워크에서 사용중인 방식 이지요. 또 VoIP 환경에서도 밴드위드가 풍부할 경우에 좋은 음성품질을 얻기 위해서 게이트웨이에서 적용되는 방식 입니다.시그널의 목적지에서는 위 그림의 반대로 디지털 시그널이 아날로그 진폭값으로의 변환(D/A컨버젼)이 수행 되어서 사람이 수화기를 통해 목소리를 듣게 되지요.

 

참고로 이 방식에 근거해서 64Kbps 를 DS-0 라는 속도의 기저 단위로 정의 하였습니다.

즉, DS-0 채널이 24개이면 T1, 32 개 이면 E1 으로 부르지요.이러한 PCM 인코딩 방식을 G.711 코덱 이라고 부릅니다.

 

자 이번장에서는 음성이 VoIP 와 같은 디지털 네트워크를 통해 전송되기 위해서 디지털 시그널로 변환되는 과정을 알아 보았습니다.

용어도 생소한 것이 약간 나오고 좀 어려우셨나요? 쉽게 설명해보자고 노력 해도 그다지 쉽지가 않군요….

 

차근차근 다시 한번 읽어 주시기 바라구요…

 

다음 칼럼은 이번호의 주제에서 연결 되는 내용이니 오늘 내용을 꼭 이해해 주세요. 

[출처] VoIP 개요|작성자 스펀지밥