[논문 리뷰] Transferring Voice using SMS over GSM Network

Muhammad Fahad Khan, Saira Beg|arXiv (Cornell University)|2011. 12. 24.

Bluetooth and Wireless Communication Technologies참고 문헌 5인용 수 3

한 줄 요약

이 논문은 GSM 네트워크에서 음성 신호를 SMS를 통해 전송하기 위한 새로운 방법을 제안한다. 음성을 텍스트 기반 SMS 메시지로 인코딩하는 J2ME 기반 애플리케이션을 사용하며, SMS의 광범위한 지원과 견고함을 활용하여 전용 하드웨어나 네트워크 업그레이드 없이도 표준 이동통신 단말기에서 음성 전송을 구현한다.

ABSTRACT

The paper presents a methodology of transmitting voice in SMS (Short Message Service) over GSM network. Usually SMS contents are text based and limited to 140 bytes. It supports national and international roaming, but also supported by other telecommunication such as TDMA (Time Division Multiple Access), CDMA (Code Division Multiple Access) as well. It can sent/ receive simultaneously with other services. Such features make it favorable for this methodology. For this an application is developed using J2ME platform which is supported by all mobile phones in the world. This algorithm's test is conducted on N95 having Symbian Operating System (OS).

연구 동기 및 목표

• 기존 인프라를 활용하여 GSM 네트워크에서 SMS를 통한 음성 전송을 가능하게 하기 위해.
• SMS가 텍스트에 국한되어 있다는 제약을 극복하기 위해 음성 데이터를 텍스트 형식으로 인코딩하기 위해.
• J2ME를 지원하는 모든 이동전화기와 호환되는 크로스플랫폼 솔루션을 개발하기 위해.
• 실제 GSM 환경에서의 음성-오버-SMS의 타당성과 성능을 평가하기 위해.
• 네트워크 프로토콜을 수정하거나 3G/4G 지원이 필요 없이도 음성 통신을 구현할 수 있음을 입증하기 위해.

제안 방법

• 음성 신호가 디지털화되고 SMS 전송에 적합한 텍스트 기반 형식으로 인코딩된다.
• J2ME(자바 2 마이크 에디션) 애플리케이션이 개발되어 이동 단말기에서 인코딩, SMS 전송, 복원을 처리한다.
• 음성 데이터를 140바이트의 SMS 페이로드 제한 내에 수용하기 위해 손실 압축 기법을 사용한다.
• 음성 데이터가 청크 단위로 분할되어 여러 SMS 메시지로 전송되며, 수신자 측에서 재구성된다.
• 기존의 GSM 네트워크와의 후행 호환성을 보장하며, 동시에 음성/데이터 서비스를 지원한다.
• 실시간 성능과 신뢰성을 검증하기 위해 시뮬레이션된 Symbian OS를 탑재한 노키아 N95 스마트폰에서 구현 및 테스트가 수행되었다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 140바이트 제한 내에서 음성 신호를 효과적으로 인코딩하고 전송할 수 있는가?
• RQ2 단순한 SMS와 표준 이동 플랫폼만을 사용하여 실시간 음성 통신을 구현하는 것이 가능한가?
• RQ3 실제 GSM 네트워크에서 지연, 음질, 신뢰성 측면에서 시스템 성능은 어떠한가?
• RQ4 대역폭과 메시지 오버헤드 측면에서 SMS를 음성 전송에 사용할 경우의 제약 사항은 무엇인가?
• RQ5 특수 하드웨어가 필요 없이 다양한 이동 단말기에서 이 방법을 배포할 수 있는가?

주요 결과

• 시스템은 표준 GSM 네트워크와 J2ME 호환 단말기를 사용하여 음성을 SMS를 통해 성공적으로 전송했다.
• 짧은 메시지와 저대역폭 통신에서는 음질이 수용 가능하지만, 압축으로 인한 열화가 발생할 수 있다.
• 이 방법은 동시에 SMS와 음성/데이터 서비스를 지원하며 네트워크 호환성을 유지한다.
• 모든 J2ME를 지원하는 이동전화기와 완전히 호환되어 광범위한 배포 가능성을 확보한다.
• 노키아 N95에서의 구현은 실제 GSM 조건 하에서 안정적인 성능을 보였다.
• 이 접근법은 데이터 연결성이 제한된 지역에서 저비용이며 인프라에 종속되지 않는 음성 통신을 위한 실현 가능성을 입증한다.