VoLTE에 대해 알려주세요.

VoLTE는 Voice Over LTE의 약어이고 영어로 "볼티"(물론 "브이오엘티이"라고 발음해도 되요.^^;;)라고 발음합니다. 우리나라에 LTE가 상용 서비스가 된 시점이 2011년인데 이때만 해도 지금처럼 커버리지가 좋지 않았더랬어요. 그래서 그 당시의 스마트폰은 DBDM(Dual Band Dual Mode)라는 방식으로 스마트폰 안에 모뎀이 3G(WCDMA 또는 CDMA 1x)과 LTE를 동시에 지원하는 방식이었습니다. 그리고 음성은 WCDMA 또는 CDMA 1x, 데이터는 LTE로 처리하는 것이 일반적이었죠. WCDMA와 LTE를 같이 사용하는 것을 CS-Fallback(Circuit Switch Fallback)이라고 부른 반면 CDMA 1x와 LTE를 같이 쓰는 것은 SV-LTE(Simultaneous Voice LTE)라고 불렀습니다. 그래서 뭐 어쩌라구? 음성통화 잘 되고 데이터 잘 되면 그만이잖아? 네 물론 그렇게 생각할 수도 있지만 이렇게 되면 모뎀의 가격이 비싸지고 단말기의 배터리가 빨리 소모된다는 단점이 있었습니다. 그럼에도 불구하고 LTE 커버리지는 초기에 대도시 위주로 되어 있어서 어쩔 수 없이 DBDM의 형태로 사용했었습니다.

 

위에 언급한 CS-Fallback과 SV-LTE는 약간 차이가 있는데 CS-Fallback의 경우는 default가 WCDMA이고 발신호가 음성이면 WCDMA 서킷망, 발신호가 데이터면 LTE로 라우팅을 했습니다. 그런데 SV-LTE의 경우는 CDMA 1x와 LTE가 서로 계열이 다른 기술이라서 CS-Fallback처럼 호를 라우팅하는 것이 쉽지 않았습니다.(상대적으로 호가 끊어질 확률이 높습니다.) 그래서 SV-LTE는 CDMA 1x와 LTE가 항상 동시에 On되어 있는 상태여야 했습니다. 그러다보니 착신호가 좀 더 빨리 벨이 울리는 장점은 있었지만 배터리 소모가 커지는 문제가 있었습니다. 당연히 과거에 SKT와 KT는 CS-Fallback 방식이었고 LGU+만 SV-LTE를 사용했었습니다.

 

조금 다른 얘기를 해보겠습니다. WCDMA나 CDMA 1x는 회선교환방식과 패킷교환방식이 다 지원되는 방식인데 위의 DBDM 환경에서는 음성을 회선교환방식 즉 서킷망에 실어날랐습니다. 잘 아시다시피 LTE는 회선교환방식을 지원하지 않고 100% 패킷 방식만 지원합니다. 이것을 싱글 LTE라고 부릅니다. 갑자기 회선교환방식은 뭐고 패킷교환방식은 뭐냐고 질문하실 분들이 계시겠죠? 회선교환방식은 통화가 끝날 때까지 채널을 100% 독점하는 방식을 의미하고 패킷교환방식은 공용 채널을 다수가 함께 점유하는 방식으로 서비스되는 것을 의미합니다. 음성 품질의 측면에서는 두 기술 중 어떤게 나을까요? 그건 물으나마나 회선교환방식이 좋습니다. 그런데 최근의 통신 방식들이 모두 패킷교환방식으로 변화된 이유는 회선교환방식은 채널의 사용이 비효율적이기 때문이에요. 즉 패킷교환방식이 훨씬 경제적이라는 얘기입니다. 패킷교환방식은 전달하고자 하는 정보를 패킷이라는 단위로 잘라서 보내고, FIFO(First In First Out) 방식을 기본으로 합니다. 그러다보니 아무래도 약간의 Delay(지연)가 생길 수 밖에 없습니다.

 

 

싱글 LTE가 가능하게 된 것은 이동통신 사업자들이 기지국을 충분히 깔면서 3G 커버리지보다 LTE가 더 나아졌기 때문에 굳이 단말기에 3G와 4G를 모두 구현할 필요가 없게 되었기 때문입니다. 그런데 싱글 LTE, 즉 100% 패킷 기반일 경우 음성 통화도 패킷 방식으로 전달되게 되는 건가요? 라고 물으신다면 답은 당연히 예스입니다. 가만히 생각해보면 우리는 이렇게 패킷 기반으로 음성 통화를 하는 것에 익숙해져 있어요. 과거에 VoIP(Voice Over IP, 영어로 읽으면 "보입"이라고 발음함, 물론 "브이오아이피"라고 읽으셔도 됨^^;;)라고 불렀던 많은 서비스들이 있었습니다. 대표적인 것이 Skype입니다. 특별히 휴대폰 기반으로 VoIP를 하는 것을 mVoIP(mobile VoIP)라고 부릅니다. mVoIP의 대표적인 것들이 바로 카카오톡의 카톡보이스나 페이스북 메신저에서 전화를 거는 것입니다. 데이터 소모량만 빼면 공짜라서 해외 전화를 할 때 많이 이용하고 있고, 대부분의 메신저 서비스에서 기본적으로 제공하는 기능입니다. mVoIP로 서비스를 이용하다보면 지연 현상이 발생하는 것을 느끼실 수 있습니다. 물론 지금은 패킷망이 워낙 좋아져서 심각한 수준의 지연은 발생하지 않지만 그래도 여전히 VoLTE에 비하면 품질이 떨어진다는 것을 느끼실 겁니다.

 

그런데 이 mVoIP와 VoLTE가 어떻게 다를까요? mVoIP는 QoS(Quality of Service)를 제공하지 않습니다. 그러나 VoLTE는 이동통신 사업자가 일정 대역폭을 할당하여 QoS를 보장합니다. 즉 품질 측면에서는 VoLTE가 더 좋을 수 밖에 없습니다. 그리고 mVoIP는 WiFi에서 동작하지만 VoLTE는 LTE망에서 제공된다는 점도 다릅니다만 기본적으로 두 개의 개념은 유사합니다.

 

음성을 LTE로 실어나르기 위해서는 아날로그인 음성 신호를 디지털로 변환해야 합니다. 이렇게 아날로그 음성을 디지털로 변환하는 것을 보코더(Vocoder)라고 합니다. 보코더는 아날로그를 디지털로 변화하면서 압축 과정을 수행합니다. WCDMA나 LTE에서 사용하는 보코더는 바로 AMR(Adaptive Multi Rate)인데 상황에 따라서 보코더의 레이트를 가변할 수 있다는 의미이고 대표적으로 6Kbps, 12Kbps, 24Kbps가 있습니다. 6Kbps로 하면 음성 품질은 떨어지지만 기지국에서 수용할 수 있는 통화용량은 증가하게 됩니다. 반대로 24Kbps는 통화 품질은 좋지만 채널 수가 감소한다는 문제가 있습니다. 12Kbps를 쓰는 것을 NB-AMR(Narrow Band AMR)이라고 하고 24Kbps를 쓰는 것을 WB-AMR(Wide Band AMR)이라고 합니다.

 

 

사람의 음성은 최대 30~3KHz 정도의 주파수를 나타내는데 12Kbps 정도면 충분히 실어나를 수 있는 수준입니다. 그런데 사실은 사람의 음성은 사람에 따라서 3KHz가 넘을 수도 있고 30Hz보다 낮을 수도 있습니다. 그래서 전화상의 음성이나 녹음된 목소리를 들으면 자기 목소리가 아닌 것처럼 느껴지게 됩니다. 신호 처리를 간단하게 하기 위해서 30Hz 이하와 3KHz 이상의 주파수를 잘라버리기 때문에 미세하게는 신호가 왜곡되기 때문입니다. 최근에는 VoLTE에서 음성 품질을 더 높이기 위해 HD Voice(High Definition) Voice라는 것을 도입했는데 이것은 AMR의 보코더 레이트를 24Kbps로 쓰는 것을 의미합니다. 그렇게 되면 훨씬 넓은 주파수를 실어나를 수 있기 때문에 음성의 명료도가 더 높아집니다. 다만 HD-Voice의 효과를 제대로 보려면 발신자와 수신자가 모두 HD-Voice를 지원하는 단말을 사용해야 합니다.