SIP DTMF

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Overview

SIP DTMF 내용 정리.

Basic

DTMF 는 Dual Tone Multi Frequency 의 약어로 2 개의 주파수 성분을 갖는 신호를 가리킨다. 전화기가 발신전화번호를 전화국의 PBX 에 정확하게 전달하기 위해 사용한다. 전화기의 수화기를 들고 다이얼패드의 숫자를 누를때마다 들리는 소리가 DTMF 신호음으로 숫자가 주파수로 변환된 것이다.

전화통화중에 상대방이 다이얼패드의 Digit 를 누르면 "삐-"하는 소리가 날 것이다. DTMF 신호음은 사람이 들을 때는 잡음이지만, ARS 자동응답 시스템은 주파수를 인식하고 정확하게 숫자로 변환한다.

DTMF 전송의 개요

SIP 를 통한 DTMF 전송방식은 Out of band 와 In band 방식으로 구분된다.

  • Out of band
Signaling Message 및 Signaling Path 를 사용.
DTMF duration에 대한 정보가 없으므로 사용자가 Digit를 길게 또는 짧게 누르는 것을 표현할 수 없음.
SIP INFO 가 대표적
  • In band
RTP 메시지를 사용.
사용자가 Digit를 길게 또는 짧게 누르는 것을 표현할 수 있음.
Bypass 및 RFC 2833 이 대표적

Out of band 의 경우, DTMF Duration을 전달할 수 없으므로, 사용자가 길게 Digit 버튼을 누를 때 발신자는 Tone 을 누른 기간 만큼듣지만, 수신자는 아무 소리도 들을 수 없다. 발신자가 Digit 버튼을 떼는 순간, Signaling을 통해 메시지가 전달되어 수신자가 Tone을 들을 수 있다.

In band의 ByPass 방식은 Digit을 RTP가 사용하는 코덱으로 압축해서 음성과 같이 보내는 것이다. 압축 코덱을 사용할 경우(g.711이 아닌 g.723, g.729 등) DTMF tone이 변형되거나 정보 손실이 발생할 가능성이 있다. 이러한 가능성이 상존하므로 잘 사용하지 않지만, 실제에서는 거의 정보 손실이 없었다. RFC 2833 을 이용한 방식은 RTP 패킷에 DTMF의 번호와 볼륨, duration이 명시되어 전송되므로 정보 손실의 가능성이 적지만, UDP 기반에서 동작하므로 패킷이 분실될 수 있기에 하나의 digit를 여러 번 전송하여 정보 손실 가능성을 낮춘다.

RFC 2976에서 보듯이 INFO의 Body에 Digit을 실어보낼 수 있다고 되었지만, 정확한 형식에 대한 규정은 없어 제조사별로 고유한 방식을 사용한다. 따라서, 서로 ㄷㅏ른 제조사의 장비를 연결할 경우 SIP INFO 는 항상 문제를 일으킬 수 있다.

In-Band 로 DTMF 를 전송할 경우, Bypass 와 RFC2833 두가지 방법이 있다. Bypass는 별도의 형식이나 정의가 필요없다. 아무런 정의가 없으면, Bypass로 전달한다. RFC 2833은 메시지 바디에 다음과 같은 내용이 포함되게 된다.

v=0
o=- 2100438784 2100438784 IN IP4 10.132.0.14
s=MB 1.0
c=IN IP4 10.132.0.14
t=0 0
m=audio 19498 RTP/AVP 8 0 98 109 107 101
a=rtpmap:8 PCMA/8000
a=rtpmap:0 PCMU/8000
a=rtpmap:98 AMR/8000
a=rtpmap:109 AMR-WB/16000
a=rtpmap:107 opus/48000/2
a=rtpmap:101 telephone-event/8000
a=fmtp:101 0-16
a=ptime:20
a=maxptime:20
a=sendrecv

위의 m 필드를 보면, Payload Type 4 는 사용할 코덱에 대해서는 alaw, ulaw, AMR, AMR-WB, opus 를 사용하고, Playload Type 101 은 Telephony-event 를 정의한다. 이 Payload Type 101 을 이용하여 Digits 를 전달한다. RFC 2833은 같은 RTP 세션을 사용하지만, 서로 다른 Payload Type 을 사용하여 구분한다.

아래는 Bypass를 사용할 경우의 메시지 바디이다. 일반적인 코덱 정보외에는 다른 협상정보가 없다. 따라서, 이럴 경우 Bypass를 사용하는 것이다.

v=0
o=- 2100438784 2100438784 IN IP4 10.132.0.14
s=MB 1.0
c=IN IP4 10.132.0.14
t=0 0
m=audio 19498 RTP/AVP 8 0 98 109 107
a=rtpmap:8 PCMA/8000
a=rtpmap:0 PCMU/8000
a=rtpmap:98 AMR/8000
a=rtpmap:109 AMR-WB/16000
a=rtpmap:107 opus/48000/2

DTMF 전송 시의 에러

이러한 DTMF 전송은 IVR(Interactive Voice Response)과 같은 자동 응답 시스템에서 많이 사용된다. 일반적으로 IVR은 수신된 Digits 를 재확인하는 절차를 반드시 거치므로 전송간에 문제가 발생하더라도 사용자가 다시 Digit을 송출하도록 하여 문제를 제거하는 절차가 필요하다.

Out of band signal 을 통해 DTMF 를 전달할 경우 Inband 로는 DTMF tone 을 전송하지 말아야 하나, 어떤 단말기는 사용자가 digit 버튼을 누르는 시점의 초기에 DTMF의 Inband tone 을 보내기도 한다. 이것은 단말기가 DTMF 신호를 감지하면 해당 RTP를 제거해야 하는데 감지하는 속도가 떨어지면 초기의 DTMF Tone 이 RTP를 통해 나간 후에 제거가 시작되는 데서 발생하는 것이다. 이러한 경우 수신한 Gateway 에는 inband로 들어온 DTMF tone 도 전송하고 Outband 로 들어온 시그널도 DTMF tone 으로 변경하여 전송하므로 이 두 가지가 시차를 가지고 들어오는 경우 같은 digit를 두번 전송하는 결과를 초래한다.

ETC

DTMF 를 Out-of-band 로 전송하는 것은 H.323, SIP, MGCP 프로토콜 별로 다양하다. 여기에서는 SIP 에 대해 이야기하므로, SIP 부분만을 정리하였다. 결국 SIP 를 이용하여 이기종 장비간에 DTMF를 전송할 경우 이기종 장비간에는 RFC 2833 또는 Bypass가 현실적인 대안일 것이다.

Reference