시작하며
영상회의 솔루션을 처음 도입하는 분들은 영상 품질과 네트워크 대역폭의 상관관계를 질문합니다. 고려해야 할 변수가 많아서 정확히 얼마의 대역폭이 필요하다라고 말하기 어렵습니다. 정확하게 알려주려고 해도 기술적인 이해가 부족하면 알아듣기 어렵습니다. 

이 글은 요구 네트워크 대역폭을 결정하는 것이 왜 어려운 일인지를 살펴보고, 적정한 요구 대역폭을 추측하는 방법에 대해 이야기합니다. 우선 영상회의를 위한 네트워크 대역폭을 고려할 때 반드시 생각해야 하는 당연한 것들을 정리해 봅니다. 또한 "낮은 네트워크 대역폭에도 높은 영상품질을 유지하는 저렴한 단말" 이 존재하지 않는 이유도 알아봅니다. 


첫째, 낮은 영상품질은 낮은 대역폭을 사용한다.
인터넷을 통해 영상 통화를 할 경우에는 SD급 정도의 영상통화가 가능합니다. SD급 일지라도 일반 PC나 23인치 이하의 모니터에서 볼 때 큰 지장이 없습니다. 또한, 스마트폰일 경우에는 CIF 수준의 영상으로도 충분합니다. 영상품질 또는 해상도는 모니터나 스크린의 크기에 따라 결정됩니다. 스마트폰은 QCIF로도 충분하고, 23" DX80은 SD급으로도 충분합니다.  


둘째, 낮은 네트워크 대역폭을 사용하는 소프트웨어 클라이언트는 없다
요즘 대부분의 노트북들은 Quad Core CPU를 장착하고 있습니다. 이정도 CPU면 최대 
720p@30fps 정도의 HD급 영상이 가능합니다. 요즘 스마트폰도 최대  720p 수준의 HD 영상품질을 제공합니다. 랩톱이나 스마트폰이 720p 를 지원하는 이유는 영상통화를 하는 상대방이 하드웨어 기반의 영상회의 단말이거나 42"인치 이상의 디스플레이를 같이 사용할 수 있기 때문입니다. 시스코의 소프트웨어 기반 영상회의 클라이언트인 Cisco Jabber와 WebEx는 최대 HD급 영상을 지원합니다.     

  


일반적으로 하드웨어 기반 영상단말에 비해 소프트웨어 기반 영상회의 클라이언트는 두배의 네트워크 대역폭이 필요합니다. 


셋째, H.265는 H.264에 비해 뛰어난 네트워크 대역폭 절감효과가 있다.
네트워크 대역폭이 민감한 경우에는 H.265를 고려할 필요가 있습니다. 현재 시스코는 SX80 및 MX700과 MX800장비에서 일대일로 영상통화를 할 경우에만 적용됩니다. H.265를 지원하는 MCU는 연말에 출시 예정입니다.

전용선 임대 비용과 하드웨어 단말 구축 비용을 고려해서 어느 쪽이 효과적인지 따져보면 각 상황에 맞는 효율적인 장비를 찾을 수 있습니다. 


네번째, 네트워크 대역폭의 의미는 평균일 뿐이다.  
필요한 네트워크 대역폭을 설계할 경우 고려해야 해야 할 것이 있습니다.  예를 들어 
어떤 단말이 1Mbps에서 HD급 영상회의가 가능하다는 의미가 무엇인지를 생각해 봅니다. 

  • 1Mbps의 의미는 최대 대역폭이 아닌 아닌 평균 대역폭
    영상트래픽은 버스티한 특성을 가지고 있으므로 피크 때에는 30% ~ 40% 이상 오버 되기도 합니다. 하지만, 특이한 케이스가 아닌 경우에는 평균 대역폭을 기준으로 설계합니다. 

  • 요구 네트워크 대역폭에 패킷당 오버헤드를 추가
    실제 인터넷을 통과할 때는 패킷단위로 움직이며, 영상은 정보량이 많다보니 주로 1200 Byte 이상의 큰 패킷을 사용합니다. 패킷에서 IP 및 UDP 헤더가 생략되었으므로 10%이상 추가해야 고려해야 합니다. 

  • 영상회의 시 문서 공유는 필수다
    요구 대역폭은 영상만을 의미 하므로 문서 공유를 위한 대역폭을 따로 고려해야 합니다. 산술적으로 두 배의 대역폭이 필요합니다.  


영상회의 디자인 시 고려사항
영상회의를 위해 네트워크 대역폭을 Kbps 단위까지 고민하는 분들이 있습니다. 필자는 다년간의 경험으로 미루어 볼때 부질없는 짓이라 여기지만, 일이 일을 낳는 법이라 이런 고민을 하시는 분들은 앞에서 언급한 네가지 원칙만을 생각하면 좋은 품질의 영상회의가 가능합니다. 

예를 들면, 동남아에 있는 지사와 HD급 영상 통화를 위해서는 어떤 장비를 설치해야 할까요? 동남아는 지역적으로 네트워크 대역폭이 좋지 않고 전용선 임대도 고가입니다. 이런 상황에서 많은 분들이 소프트웨어 기반의 영상 클라리언트를 설치해서 회의를 하면서 좋은 결과를 기대한다는 것입니다. 전용선 임대 비용을 고려해 볼 때 동남아 지사에는 요구 네트워크 대역폭량이 적은 하드웨어 기반의 단말을 설치해야 합니다. 소프트웨어 기반의 영상회의 솔루션은 네트워크 대역폭이 충분한 여유가 있는 곳에서 사용해야 합니다. 


소프트웨어 기반 영상 클라이언트의 요구 대역폭 (웹엑스 및 재버)
CPU를 이용하여 엔코딩과 디코딩을 수행하므로 높은 압축률을 기대하기 어렵습니다. 아래는 웹엑스가 영상만을 전송하는 경우를 가정한 것입니다. HD급 영상을 전송시에 2.3Mbps의 영상 트래픽이 필요합니다.  

영상을 HD급 또는 SD급으로 보내는 것을 결정하는 것은 영상 창의 크기를 어떻게 하느냐에 따라 달라집니다. 영상을 보는 창을 크게할수록 네트워크 대역폭 소모량이 많아집니다. 


하드웨어 기반의 영상회의 단말의 요구 대역폭
하드웨어 기반의 영상회의 단말은 고효율의 압축을 위한 충분한 리소스를 가지고 있으며, 영상회의를 위해서만 사용합니다. 

시스코 SX20과 같은 단말은 대역폭이 열악한 상황에서 아래 표와 처럼 평균 Call Rate로 영상회의를 시도합니다. 일반적으로 많이 사용하는 720p@30fps HD급 영상회의는 최소 768kbps에서 가능합니다. 그러나 최적의 상황이 아닐경우에는 1152kbps 에서사용합니다. 1080p@30fps 의 최소 요구 대역폭은 1472kbps입니다. 

아래 표는 시스코 SX80, MX700, MX800 과 같은 장비에서 영상회의를 할 경우 Call Rate를 나타낸 것입니다. H.264는 SX20과 동일한 결과를 표시합니다. H.265를 기준으로 볼때 최적환경에서 1080p@30fps 영상은 768kbps에서도 가능합니다.  


열악한 환경에서도 효과적인 회의가 가능하도록 하기 위해 최소 요구 대역폭을 사용할 수 있는 최적조건을 알아야 합니다. 최적조건은 시스코가 영상회의 장비들이 사용하는 Optimal Definition Profile로 이해할 수 있습니다. 


Optimal Definition Profile의 이해 
시스코 Optimal Definition Profile은 회의실의 조명 조건과 카메라로 들어온 입력 영상의 품질을 반영합니다. 더 좋은 조명과 입력 영상에 따라 더 좋은 프로파일을 사용합니다. 즉, 이상적인 조명 조건하에서 요구 대역폭은 감소할 수 있습니다.

Optimal Definition Profile은 다음과 같은 세 종류로 구분하지만, 기본 설정은 "Normal"입니다. 

  • High 
    High Optimal Definition Profile은 전용 영상회의실에서 사용됩니다. 매우 좋은 조명 조건과 카메라 영상이 지원이 요구되며, Normal 프로파일에 비해 50%정도의 대역폭 절감이 가능합니다.


     

  • Medium
    Medium Optimal Definition Profile 은 좋은 조명 조건과 카메라 영상이 지원이 요구되는 환경에서 사용합니다. Normal 프로파일에 비해 25%정도의 대역폭 절감이 가능합니다.


  • Normal
    Normal Optimal Definition Profile은 일반 사무환경에서 사용됩니다. 


결국 최적의 조건은 영상회의실의 조명을 얼마나 잘 설계하느냐에 달려있습니다. 대역폭을 절감한다는 것은 잘 설계된 회의실을 가지는 것입니다.  


마치며
영상회의 대역폭에 대한 총정리를 해 보았습니다. 언제 즈음이면 네트워크 대역폭에서 자유로운 영상회의가 가능할까요? 영상회의 코덱은 점점 좋아지지만, 사람들의 눈높이도 점점 높아지므로 결국 요구 대역폭은 줄어들지 않을 것입니다. 과거에 비해 절반의 대역폭으로 HD급 영상회의가 가능하지만, 사람들은 같은 대역폭에 Full HD 급 영상회의를 즐기듯이 말입니다. 


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Posted by 라인하트

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