DSP 기술은 주로 캐리어 트랜스코딩 요건을 충족하는데 다년간 사용돼 왔다. NFV의 수많은 장점을 활용하기 위해 최근에 SoftDSP 솔루션으로의 전환이 이뤄졌다. HP Moonshot을 위한 m800 카트리지의 등장으로 캐리어들은 DSP 기술과 관련된 절전과 비용절감을 계속 누릴 수 있게 됐다.

서비스 사업자가 기존 ATCA와 전용 폼팩터에서 네트워크 기능 가상화(Network Function Virtualization, NFV) 아키텍처로 이동하면서 전력 소비에 대한 관심이 여전히 뜨겁다. 제네릭 프로세서 타입의 환경으로 이동하는 것이 어느 정도 편의상 이점이 있긴 하지만, 전력 소비를 최첨단 수준으로 유지하기 위해서는 몇 가지 방법을 사용해볼 수 있다.

이 글의 분석을 바탕으로, HP Proliant m800 카트리지를 채택하면 중앙 사무소(central office)의 전력 소비를 줄이면서 NFV 아키텍처의 요구사항을 충족할 수 있을 것이다. 이 카트리지는 일반 보이스 처리와 특히 보이스 트랜스코딩(voice transcoding)에 이상적이다.

중요 인자 - 보이스 인코딩

보이스 트랜스코딩은 오늘날 네트워크에서 최종 사용자 애플리케이션 인코딩 표준에 맞추기 위해 흔히 벌어지는 일이다. 오늘날의 네트워크에는 여러 가지 보이스 코딩 표준들이 사용된다. 이러한 인코딩 알고리즘들은 “코덱”이라 불리는 소프트웨어로 구현된다. 과거에 셀룰러 네트워크 사업자들은 자신들이 채택한 기술을 바탕으로 서로 다른 코딩 표준을 사용했다. EVRC(Enhanced Variable Rate Codec)은 북미의 CDMA 네트워크에 사용되고, AMR(Adaptive Multi-Rate) 같은 코덱은 WCDMA나 3GPP 네트워크에 사용된다. 고정 네트워크 또한 자체 코딩 표준들을 발전시켰고, 한계를 뛰어넘는 사업자들은 새로운 코덱 표준을 도입하기까지 했다.

새로운 코덱들은 고해상(HD) 보이스 기능과 스케일로 보이스 정확도 요건의 모든 범위를 아우르고 있다. 각각의 코덱 표준 제품군은 자신만의 이동 경로를 가지고 있다. 어떤 코덱은 특정한 양의 상호 연동을 할 수 있고, 또 어떤 코덱은 복잡한 트랜스코딩 프로세스가 있어야 두 명의 최종 사용자를 통신하게 할 수 있다.

오늘날의 사업자에게는 트랜스코딩 솔루션에 대해 두 가지 선택권이 있다. 첫 번째는 DSP 기반 ATCA 폼팩터나 전용 폼팩터를 사용하는 것이다. 이 방식의 장점은 고밀도 요건에 맞춰 확대 가능한 저전력 솔루션이라는 점에 있다. 그러나 이것은 원하는 NFV 환경에 맞지 않는다. 이를 해결할 수 있는 한 가지 방법은 트랜스코딩 기능을 주요 애플리케이션(SBC, PBX, VoLTE 등)에 의지하지 않고 독자적인 것으로 유지하며 NFV 환경 밖에서 이 기능이 일어나는 것을 인정하는 것이다.

캐리어 네트워크에서의 트랜스코딩을 위해 두 번째로 흔한 방법은 SoftDSP 솔루션을 사용하는 것이다. 이것은 NFV 환경 내에서 충분히 존재한다는 장점이 있다. 그러나 막대한 비용과 전력상 불이익이 따른다. 이에 대해서는 뒤에서 언급하기로 한다.
또한 높아진 트랜스코딩 요건과 함께 스케일링도 큰 문제가 된다.

HP Moonshot의 등장

ProLiant m800 카트리지는 새로운 대안을 내놓으며 각각의 장점을 취합하고 있다. m800 카트리지가 미래의 NFV 표준에 구현되는 상상을 매우 쉽게 해볼 수 있다. 이것은 캐리어가 요구하는 자유도와 채택 용이성을 제공해줄 것이다. 또한 m800 카트리지의 컴퓨트 엔진(compute engine)인 TI 키스톤(KeyStone)™ Ⅱ 시스템온칩(SoC)은 저전력 저비용 고밀도 트랜스코딩 솔루션에 필요한 DSP 파워를 제공한다.

시스템 설계자는 전력과 밀도에 기반을 해 제품을 설계한다. 따라서 핵심 고려사항은 특정 솔루션이 지원할 수 있는 VoIP 트랜스코딩 채널(변환)의 수를 결정하는 기본 보이스 트랜스코딩 벤치마크이다. 이러한 측정 단위는 보통 Mega Hertz(MHz)로 표시된다. 예를 들어 특정 코덱이 인코딩에 10 MHz를 요구하고 프로세서가 1 GHz에서 작동한다면, 그 코덱의 100 인스턴스가 그 프로세서의 최대 한도가 된다. 보수적인 설계라면 인스턴스의 수를 80으로 제한하거나 일부 시스템 레벨을 타협할 것이다.

스스로를 대변하는 벤치마크

보이스 트랜스코딩 벤치마크들은 m800을 최신 고성능 SoftDSP 기술과 비교해보기 위해 CouthIT과 HP가 성취해낸 것들이다. 이러한 벤치마크들은 HP Moonshot 카트리지에서 수행되었고, 진정한 apples-to-apples 비교를 제공하고 있다. m800 카트리지에는 TI의 4개 키스톤 Ⅱ 66AK2Hx SoC가 자리하고 있다. ProLiant m710 카트리지는 Intel짋 Xeon짋 E3-1284L v3 CPU @ 1.80 GHz에 기반하고 있고, 이 벤치마크들에서 이것이 사용됐다. 이 벤치마크들을 요약하면, EVRC-B와 GSMAMR을 둘러싼 한 가지 트랜스코딩 시나리오가 떠오를 것이며 SoftDSP와 TI C66x DSP 솔루션을 비교하게 될 것이다.



그림 1은 캐리어 트랜스코딩 게이트웨이 내에서 이러한 연결을 가능하게 하는데 필요한 최소한의 캐리어 요건을 설명하고 있다. 실제로 복수의 게이트웨이가 연루될 경우, 전력에 민감한 솔루션이 필요하다는 것이 더욱 부각될 것이다. 또한 더 높은 MHz를 요구하는 다른 코덱 트랜스코딩 쌍들이 있을 공산이 크다.

적절한 비교를 위해 두 코덱의 두 코어가 요구하는 MHz를 알고 있어야 한다. 그림 2는 SoftDSP와 C66x 프로세서 둘 다의 EVRC-B와 GSM-AMR 수들을 제시하고 있다.

방정식의 다음 부분은 비교할 디바이스들의 코어 수와 가용 MHz이다. 트랜스코딩 애플리케이션은 멀티코어 환경에 적합하다. 인코딩 및 디코딩 요건은 복수 코어들(또는 쓰레드들) 간 작업 분할이 필요 없는, 하나의 크기에 관한 요건이다. 주요 고려사항은 로드의 균형을 유지하여 특정 코어가 과부하 되지 않게 하는 것이다. 그러려면 이 글의 범위를 뛰어넘는 VoIP 트랜스코딩 프레임워크를 생각해 봐야 한다.




그림 3은 터보 모드에서 고성능 SoftDSP 환경에 필요한 기본 디바이스 당 역량과, 8개 C66x DSP 코어와 4개 ARM짋 Cortex짋-A15 코어가 들어 있는 TI SoC에 필요한 기본 디바이스 당 역량을 제시하고 있다.

다음 레벨의 비교는 보드나 카트리지 레벨에서 이루어진다. 그림 4는 표준 COTS 폼팩터에서의 카트리지 레벨 비교를 보여주고 있다.
표 1은 각 솔루션의 트랜스코딩 밀도를 카트리지 레벨에서 비교한 것이다. 이 표는 m800 DSP 기반 카트리지가 크게 우세함을 보여주고 있다.
이 분석을 바탕으로 한 단계 더 나아가 HP Moonshot 섀시가 SoftDSP 기술의 역량까지 충족하고 있다고 추정할 수 있다. 이런 경우 19,208 변환을 지원할 수 있다.



10개의 m800 카트리지만으로 이와 동일한 트랜스코딩 요건을 달성할 수 있다. Moonshot 섀시 하나에 45개 m800 카트리지가 채워지는 경우, 90,372 변환을 지원할 수 있다. 같은 수의 변환을 지원하려면 5개의 완전한 Moonshot 섀시와 함께 SoftDSP 기술이 있어야 할 것이다.

절전

상기 분석은 중앙 사무소 전력에도 극적인 영향을 미친다. 두 카트리지 모두 70 W로 추산되는데, 그러면 완전한 Moonshot 섀시와 SoftDSP 솔루션의 전력은 3.15 KW이고 동급의 m800 솔루션은 700 W로 추산된다. 우리의 벤치마킹 노력은 장래의 총소유비용을 완전히 분석하는데 초점을 맞추게 될 것이다.

오늘날의 VoIP 트랜스코딩 솔루션에는, 이 글에서 벤치마킹한 단순 트랜스코딩을 훨씬 뛰어넘는 트랜스코딩이 필요하다. 각각의 “채널”과 함께 기타 여러 기능들이 포함돼 있다. 예를 들어 톤 감지, 톤 생성, 화이트 컴포트 노이즈(white comfort noise)의 삽입, 팩스, 기타 등등이 포함돼 있다. 이러한 기능 각각이 MHz를 소비한다. 또한 기존 리소스들 간의 부하 균형을 잡아주고 전체 애플리케이션을 확장시킬 수 있는 알고리즘도 필요하다. m800 솔루션을 사용했을 때 추가적 이점은 각각의 디바이스에 4개 ARM Cortex-A15 코어들이 있다는 점이다.

이 벤치마크 비교에 포함되지 않은 m800 카트리지 당 16 GHz가 미사용인 채로 남아 있다(섀시 당 720 GHz). VoIP 기능의 대다수를 이러한 코어들에서 구현하여 완전한 캐리어 등급의 솔루션을 만들어낼 수 있다. SoftDSP 솔루션은 추가 카트리지(섀시)를 추가해 실제 네트워크 요건을 충족할 때 필요하다.

DSP 값

오늘날 시장에 나와 있는 대다수 VoIP 트랜스코딩 소프트웨어 솔루션들은 TI DSP에 기반하고 있다. eInfochips는 현재 캐리어나 네트워크 장비 사업자가 트랜스코딩 솔루션을 프로토타이핑하는 데 사용할 수 있는 m800 카트리지의 개념 증명에 공을 들이고 있다. 또한 C66x DSP 코어에서 소프트웨어를 실행시키는 TI 소프트웨어 파트너들과 네트워크 장비 사업자들도 많다. 자신만의 솔루션을 추구하는 자들을 위해, ENEA는 텔레콤 고유 프로그램에 맞는 풍부한 개발 환경을 제공하고 있다. 마지막으로 TI 웹사이트에서 찾을 수 있는 자료들도 많다. 멀티코어 소프트웨어 개발 키트(MCSDK), 보이스 라이브러리 컴포넌트, 기타 많은 보이스 코덱들을 무료로 다운로드 할 수 있다.

DSP 기술은 주로 이 글에 언급된 이유처럼 캐리어 트랜스코딩 요건을 충족하는데 다년간 사용돼 왔다. NFV의 수많은 장점을 활용하기 위해 최근에 SoftDSP 솔루션으로의 전환이 이뤄졌다. HP Moonshot을 위한 m800 카트리지의 등장으로 캐리어들은 DSP 기술과 관련된 절전과 비용절감을 계속 누릴 수 있게 됐다.

자세한 정보를 원하거나 현재의 전력 요건을 삭감하고 싶다면, 현지 TI나 HP 판매 팀에 문의하면 된다.