[연재] Wreless IP Telephony Design - 1. WIPT Design 개요
라인하트2007. 11. 27. 17:46
Wireless IP Telephony Design
글 싣는 순서 1. WIPT Design 개요 2. Cisco WIPT 제품 소개
유무선 통합의 핵심 솔루션 가운데 하나인 Wireless IP Telephony (WIPT)의 디자인에 대해 소개합니다. WIPT는 설계 시에 많은 어려움이 있으며, 충분한 고려를 하지않은 설계로 인해 구축 후 유지 보수에 많은 시간을 할애는 일이 발생합니다. 따라서 이 자료는 WIPT 디자인에 초점이 두고 작성이 되었습니다. WIPT를 전개를 고려하실 때 참조하시기 바라며, Cisco Wireless IP Telephony를 기반으로 대해 정리해 보겠습니다.
Wireless IPT 개요 Wireless IP Telephony Solution은 802.11a/b/g 기반의 표준 프로토콜을 사용하는 무선 네트워크상에 음성, 영상 그리고 데이타가 전송될 수 있도록 하는 통합 커뮤니케이션이다. WIPT는 기본적인 Wireless 망구성에 QoS (Quality of Service) 및 Secuity가 갖추어져야 하므로 IP Telephony보다 좀 더 복잡하고 어렵습니다.
Wireless IP Telephony를 위해 다음과 같은 솔루션이 필요합니다. 1) IP Telephony (IP PBX, IP Phone, Wireless IP Phone) 2) Wireless LAN (AP, WLAN Switch) 3) Mobility (L2 및 L3 로밍)
Wireless IPT의 Architecture IP Telephony는 LAN,WAN,WLAN, Metro-Optical Networks 등과 같은 다양한 타입의 네트워크를 통해 IP 커뮤니케이션이 가능하도록 지원되는 기본 인프라입니다. 이를 통해 음성 데이터 영상을 전달합니다.
1) Wireless LAN Infrastructure WLAN 인프라스트럭쳐는 AP(Access Points), 안테나, 무선랜카드, WLAN 전화기 등이 포함됩니다. WLAN은 기본적으로 공유매체를 이용합니다. 즉, 주어진 무선 주파수 자원을 다수의 사용자가 서로 공유하는 구조입니다. AP당 지원한느 최대 대역폭은 아래와 같지만, AP를 중심으로 거리, 간섭, 벽과 같은 장벽 등에 의해 속도는 현저히 저하됩니다. a) 802.11a는 54 Mbps, 2.4GHz b) 802.11g는 54 Mbps, 5GHz c) 802.11b는 11 Mbps, 2.4GHz
2) Cisco 7920 Wireless IP Phone & Cisco 7921 Wireless IP Phone Cisco에서 지원하는 Wireless IP Phone입니다. 최대 100mW까지 무선 출력, XML지원 등의 기능을 제공합니다. 7920 Wireless IP Phone의 경우 흑백 LCD 및 802.11b만을 지원하며, 7921 WIreless IP Phone의 경우 컬러 LCD 및 802.11a/b/g 그리고,데스크탑 충전기가 스피커 폰 기능을 지원합니다.
Cisco 7921 WIreless IP Phone
Cisco Wireless IP Phone 7921
Cisco 7920 Wireless IP Phone
3) IP PBX (CIsco Unified Communications Manager or Call Manager) CIsco Call Manager는 Cisco IP Telephony 솔루션의 핵심 호 처리 장비입니다. Wireless IP Phone은 SCCP(Skinny Call Control Protocol)를 통해 Call Manager에 등록하여 호 서비스를 받습니다. 시스코는 HP 및 IBM 서버 상에서 Call Manager 어플리케이션을 설치합니다.
Wirelss IP Telephony 셀 디자인 WLAN 설계시 802.11b/g의 경우 3개 채널을 사용할 수 있습니다. 따라서, 아래 그림과 같이 각 채널이 서로 겹치지 않게 설계되어야 합니다. 셀당 하나의 AP를 설치하며, 하나의 셀은 -67 dBM이하로 되게 설계 되어야합니다. 이러한 엄격한 조건은 무선 구간의 음성 품질을 보장하기위한 최소한의 방법입니다.
실제 WIPT를 전개할 경우 머리속으로 디자인하는 것이 아닌 Site Survey (사이트 실사)를 반드시 수행하여 셀을 디자인하고, 필요한 AP 및 안테나의 갯수를 정확히 파악하는 것만이 실패하지 않는 WIPT 디자인을 수행할 수 있습니다.
데이타용 AP 설계 시 보다 좀더 촘촘한 디자인이 고려되어야 합니다. 다음 그림을 참조하시기 바랍니다. 일반적으로 AP당 80평 정도의 범위를 커버할 수 있도록 합니다.
셀 설계시 위의 방법으로 진행하되 802.11b와 802.11g를 함께 사용할 경우 데이타 전송률이 현재하게 떨어집니다. 이유는 두 표준 모두 2.4Ghz를 사용하기 때문입니다. 아래 표를 보시면 두 표준을 함께 사용했을 경우의 데이터 처리률이 나와 있습니다.
Data Rate (Mbps)
추정 Throughput (Mbps)
802.11b Throughput을 100%로 한 경우 대한 비교
802.11b
11
6
100%
802.11g (802.11b사용자 같이 존재)
54
8
133%
802.11g (802.11b 사용자가 없는 경우)
54
22
367%
802.11a
54
25
417%
WIPT를 위한 Site Survey Site Survey는 단순히 무선 주파수를 -67dbm 이하로 유지하도록 채널 디자인을 하는 것 뿐만아니라 현재 셀 당 예상 사용자 수도 중요합니다. 또한 음영 지역에 대한 사항은 기본적으로 제공되어야 할 자료 입니다.
기본적으로 사용할 수 있는 Site Survey Tool로는 다음과 같은 것이 있습니다. 1) Cisco Wireless IP Phone 2) Cisco Aironet Client Utility (ACU) 시스코 무선 전화기는 Sitesurvey를 이용한 기본적인 정보를 제공합니다. 792x를 가지고 가서 Site survey 버튼을 찾아서 누르면 현재 위치의 무선 주파수 정보를 확인할 수 있습니다. 또한 ACU와 함께 사용하면 보다 강력한 Site SUrvey 자료를 만들 수 있습니다. 다음 그림은 ACU를 사용할 경우 보여주는 정보 입니다.
AP당 사용자 제한은 다음과 같습니다. - 802.11b/g로 디자인하는 경우 한 AP당 15개 ~ 25개 이상의 단말이 연결되지 않도록 설계 - G.711 codec 사용 시 동시 7개 호가 넘지 않도록 설계 - G.729 codec 사용 시 동시 8개 호가 넘지 않도록 설계
AP가 호별 CAC(Call Admission Control)이 가능하여 위의 동시 호가 넘지 않도록 하여 넘게 되면 호가 busy tone을 받고 나중에 통화하도록 하여 다른 통화중인 호가 영향을 받지 않도록 해야 합니다. 또한, 음성트래픽에 VAD(Voice Activity Detection을 사용하지 않는 것을 추천합니다.
WIPT Security 디자인 WIPT 솔루션은 다음과 같은 보안 사항을 고려해야 합니다. - IP PBX, AP, 주요 서버에 대한 물리적인 접근 제한 - 불법적인 네트워크 접근 및 공격에 대한 WEP 또는 Ciscp LEAP와 같은 인증및 암호화 - 불법적인 사용을 제한하기 위한 Cisco 792x Wireless IP Phone에 대한 패스워드 - Cisco Call Manager상의 CSS (Calling Search Space, 발신 권한 설정) 및 Partition (호별 그룹핑)을 통한 발신 권한을 설정 - 모든 네트워크 장비로의 이벤트 로깅 및 소프트웨어 변화 감지, - 호별 생성되는 CDR (Call Detail Record)을 통해 호에 대한 통계 및 추적
Cisco 7920 무선 전화기의 경우 Static WEP(Wired Equiwalent Privacy) 및 LEAP를 사용하여 암호화 및 인증을 수행할 수 있습니다. 이는 최소한 보안입니다. LEAP를 사용할 경우 Cisco ACS를 함께 사용하여 인증을 수행합니다. ACS는 시스코의 인증서버로써, TACACS 및 RADIUS 프로토콜을 지원합니다.
WIPT 네트워크 및 QoS 디자인 기본적으로 IPT 전개 시에 Voice VLAN 과 Data VLAN을 분리하여 구성합니다. Data VLAN은 Native VLAN을 사용합니다. 802.1p/Q를 통해 분리하게 되면 Layer 2 마킹 및 Priority Queuing이 스위치 장비에서 가능하게 됩니다. 트래픽에 대한 Qos classification 및 Marking은 다른 자료들을 참조하기 바랍니다.
Cisco AP는 최대 16개 까지의 VLAN을 지원하며 802.1Q를 이용하여 스위치와 연동됩니다. 각각의 VLAN은 AP상의 SSID (Service Set Identifier)와 매핑됩니다. WLAN상의 IP Phone과 사용자들은 SSID를 통해 서로 분리됩니다. 따라서, 각각의 VLAN 마다 서로 다른 보안 매커니즘 설정이 가능합니다.
WIPT 로밍 또는 핸드오버 설계 WIPT 전개 시 사용자는 이동하면서 통화를 할 것입니다. 따라서, L2 핸드오버 (AP와 AP간의 핸드오버) 및 L3 핸드오버 (IP Subnet이 바뀌어 IP Address가 바뀌는 경계에서 발생)가 일어납니다. 이 때 사용자는 핸드오버가 발생하는 것을 감지하지 못하게 부드럽게 핸드오버가 일어나도록 해야 합니다.
위의 그림에서 보듯이 쉽게 LS 및 L2 로밍을 이해할 수 있을 것입니다. L2로밍은 AP와 AP간의 발생하여 AP만 있어도 충분히 가능하지만, L3로밍은 WLSM과 같은 WLAN Switch가 필요합니다.
WIPT QoS 디자인 일반적으로, 데이타 망에서 음성을 사용할 경우 QoS를 적용할 필요가 있습니다. 버스티한 데이타 특성에 따라 음성 데이터가 영향을 받기 때문입니다. 음성 트래픽은 다음과 같은 특성이 있습니다. a) 항상 일정한 간격(보통 20ms 당 하나의 패킷 생성)으로 전송되어야함 b) 음성 트래픽은 코덱에 따라 최소한 대역폭을 사용함 (G.711 64Kbps, G.729 8 Kbps) c) UDP로 전송 (음성은 지터버퍼 크기 내에 항상 패킷이 도착해야 하며, 늦게 도착한 것은 재생되지 못하므로 손실 된 것과 마찬가지이기에 재전송이 필요없음) d) 지연에 민감하여 단방향 150ms를 초과하지 말아야 함 e) 지터 (패킷과 패킷간의 도착 편차) 는 30ms를 초과하지 말아야 함 f) 패킷 손실은 1%가 넘지 않도록 설정
이러한 음성 트래픽의 특성에 맞게 망에 QoS가 설정되어야 하며, Ethernet의 경우 거의 문제가 없습니다. 충분한 대역폭을 가지고 있기 때문이며, 만일 1Mbps 이하의 대역폭에서 데이타와 혼용되는 WAN 구간이 있다면 반드시 QoS는 적용 되어야 합니다.
무선 구간에서 WLAN은 DCF(Distributed Coordination Function)라는 방식으로 데이타를 전송합니다. CDMA/CA와 같다고 보시면 됩니다. 충돌 회피 알고리즘으로 무선 구간에 데이타 전송이 없을 경우에 데이타를 전송하는 방식입니다. Ethernet경우 CSMA/CD 충돌 감지 방식을 사용합니다. 시스코는 Enhanced-DCF 기법을 사용하여 좀더 지능적인 QoS가 가능하도록 AP 및 Wireless IP Phone가 설계되었습니다.
잊지말아야 할 점은 스위치 및 AP간에는 양방향 QoS가 설정이 가능하지만, 무선구간의 경우 Wireless IP Phone과 AP간에 다운스트림에 대해서만이 QoS가 가능합니다. 물론 아주 적은 무선 단말만을 사용할 경우는 업스트림에 대해서도 QoS가 가능합니다.
