[논문 리뷰] Analyzing of MOS and Codec Selection for Voice over IP Technology

Mohd Nazri Ismail|ArXiv.org|2009. 06. 04.

IPv6, Mobility, Handover, Networks, Security참고 문헌 10인용 수 7

한 줄 요약

이 논문은 캠퍼스 네트워크 환경에서 VoIP 배포를 위한 아키텍처 프레임워크를 제안하며, 자동화된 테스트와 수동 테스트를 통해 코덱 성능과 평균 의견 점수(MOS) 정확도를 평가한다. MOS 예측 결과는 인간의 인지와 잘 일치하며, LAN 기반 VoIP는 WAN 대비 뛰어난 신뢰성과 품질을 제공함을 확인하였다. 캠퍼스 환경에서 G.711과 G.729 코덱이 최적의 성능을 보였다.

ABSTRACT

In this research, we propose an architectural solution to implement the voice over IP (VoIP) service in campus environment network. Voice over IP (VoIP) technology has become a discussion issue for this time being. Today, the deployment of this technology on an organization truly can give a great financial benefit over traditional telephony. Therefore, this study is to analyze the VoIP Codec selection and investigate the Mean Opinion Score (MOS) performance areas evolved with the quality of service delivered by soft phone and IP phone. This study focuses on quality of voice prediction such as i) accuracy of MOS between automated system and human perception and ii) different types of codec performance measurement via human perception using MOS technique. In this study, network management system (NMS) is used to monitor and capture the performance of VoIP in campus environment. In addition, the most apparent of implementing soft phone and IP phone in campus environment is to define the best codec selection that can be used in operational environment. Based on the finding result, the MOS measurement through automated and manual system is able to predict and evaluate VoIP performance. In addition, based on manual MOS measurement, VoIP conversations over LAN contribute more reliability and availability performance compare to WAN.

연구 동기 및 목표

• 캠퍼스 네트워크 환경에 맞는 VoIP 아키텍처를 설계하고 구현하기.
• 자동화된 MOS 시스템의 정확도를 인간의 인지와 비교하여 VoIP 품질 평가에서의 정확도 분석하기.
• 인간 기반 MOS 테스트를 통해 다양한 코덱(G.711, G.729 등)의 성능 평가하기.
• 품질과 신뢰성 측면에서 캠퍼스 네트워크에서의 운영용 VoIP 배포에 가장 적합한 코덱 결정하기.
• 네트워크 유형(LAN 대비 WAN)이 VoIP 성능과 품질에 미치는 영향 평가하기.

제안 방법

• 실제 캠퍼스 네트워크 환경에서 소프트폰과 IP 전화를 활용해 VoIP 시스템 구축하기.
• 네트워크 관리 시스템(NMS)을 활용해 VoIP 성능 메트릭 모니터링 및 캡처하기.
• 음성 품질 인지 평가를 위해 인간 청취자에 의한 수동 MOS 테스트 수행하기.
• 자동화된 MOS 결과와 수동 MOS 점수를 비교하여 예측 정확도 평가하기.
• 제어된 LAN 및 WAN 조건에서 다수의 코덱(G.711, G.729 포함) 평가하기.
• VoIP 트래픽에 대한 LAN과 WAN 간 성능 차이 분석하기.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 자동화된 MOS 시스템은 인간이 인지하는 VoIP 품질을 얼마나 정확하게 예측할 수 있는가?
• RQ2 캠퍼스 VoIP 배포에서 품질과 대역폭 효율성의 최적 균형을 이루는 코덱은 무엇인가?
• RQ3 네트워크 유형(LAN 대비 WAN)이 VoIP 품질과 신뢰성에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ4 실제 VoIP 환경에서 자동화된 MOS 측정치와 수동 MOS 점수 간 상관관계는 어떠한가?
• RQ5 캠퍼스 네트워크 조건에서 인지된 음성 품질 측면에서 가장 우수한 성능을 보이는 코덱은 무엇인가?

주요 결과

• 자동화된 MOS 시스템은 인간의 인지와 강한 일치를 보이며, VoIP 품질 예측에의 활용 타당성을 입증한다.
• 수동 MOS 테스트 결과, LAN 기반 VoIP가 WAN 기반 연결 대비 높은 신뢰성과 가용성을 확보함을 확인하였다.
• G.711과 G.729 코덱은 캠퍼스 환경에서 인지된 음성 품질 측면에서 뛰어난 성능을 보였다.
• 연구 결과, 네트워크 조건이 MOS 점수에 상당한 영향을 미치며, 일관성과 품질 측면에서 LAN이 WAN을 압도함을 확인하였다.
• 코덱 선택은 인지된 음성 품질에 명백한 영향을 미치며, G.729는 낮은 대역폭 사용으로도 양호한 품질을 제공함을 확인하였다.
• NMS 통합을 통해 다양한 VoIP 구성에 대한 효과적인 모니터링 및 데이터 수집이 가능해졌음.