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VoLTE가 LTE 음성통화를 처리하는 방식

VoLTE의 패킷교환 기반 음성통화 구조와 IMS, SIP, MMTel, QCI, ROHC 등 품질 보장 기술을 정리한다.

2026-08-14 · 최초 발행 2025-07-16

LTE 음성통화가 회선교환을 벗어난 배경

VoLTE는 LTE 네트워크로 음성통화를 제공하는 기술이다. 기존 2G와 3G의 음성 데이터는 회선교환방식(CS: Circuit Switched)으로 전달됐지만, LTE는 데이터 전용 네트워크로 설계돼 패킷교환방식(PS: Packet Switched)을 사용한다.

VoLTE 이전에는 LTE에서 통화를 시작할 때 CSFB(Circuit Switched Fallback)로 3G 네트워크에 일시 전환해야 했다. VoLTE는 이 전환을 거치지 않고 LTE 위에서 직접 고품질 음성통화를 처리한다. 모바일 VoIP(m-VoIP)와 LTE 네트워크가 결합한 형태다.

IMS가 멀티미디어 통화를 제어하는 구조

IMS(IP Multimedia Subsystem)는 음성·오디오·비디오·데이터 같은 멀티미디어 콘텐츠를 IP 기반으로 전달하기 위한 프레임워크다. 유무선 통합 환경에서 여러 단말기에 멀티미디어 서비스를 제공할 수 있다.

이 구조에서 CSCF(Call Session Control Function)는 호 세션을 제어하고, HSS(Home Subscriber Server)는 사용자 프로필을 관리한다. AS(Application Server)는 서비스 로직을 처리한다.

⤢✕사용자 단말Access NetworkIMS Core NetworkHSS: 사용자 정보CSCF: 세션 제어Application Servers음성 서비스영상 서비스부가 서비스

SIP(Session Initiation Protocol)는 IP 멀티미디어 서비스의 호 제어 프로토콜이다. 송수신 간 세션 설정, 통화 연결과 해제 절차, 세션 파라미터 협상을 담당한다. 주요 메시지는 세션 초대용 INVITE, 응답 확인용 ACK, 세션 종료용 BYE, 사용자 등록용 REGISTER다.

MMTel(Multimedia Telephony)은 멀티미디어 커뮤니케이션 서비스를 구현하는 솔루션이다. 음성·영상 통화, 실시간 화상 회의, 멀티미디어 메시징을 하나의 플랫폼에서 제공한다.

음성 트래픽에 우선순위를 부여하는 방법

QCI(QoS Class Identifier)는 트래픽 유형별 QoS 관련 파라미터다. MAC 스케줄러는 QCI 값에 따라 자원을 우선순위 기반으로 할당한다. 음성 통화에서는 데이터보다 음성 패킷에 우선순위를 부여해 지연을 최소화한다.

  • QCI 1: 음성 트래픽(최우선)
  • QCI 2: 영상 트래픽
  • QCI 5: IMS 시그널링
⤢✕트래픽 발생트래픽 분류QCI 1: 음성QCI 2: 영상QCI 5: 시그널링기타 데이터우선순위 스케줄링전송

ROHC(Robust Header Compression)는 음성 패킷의 IP 헤더를 압축해 오버헤드를 줄인다. IP/UDP/RTP 헤더 40바이트를 1-3바이트로 압축해 패킷 전송 효율과 대역폭 활용도를 높인다. 음성 패킷 자체가 작아지므로 네트워크 자원 절약에도 연결된다.

단말 전력과 시그널링 부담을 줄이는 기법

Short DRX(Discontinuous Reception)는 음성 트래픽의 주기성을 활용해 단말 전력 소비를 낮춘다. 음성 패킷 간격인 20ms에 맞춰 짧은 DRX 주기를 설정하고, 패킷 수신이 예상되는 시점에만 수신기를 활성화한다. 그 외 시간에는 저전력 모드를 유지해 불필요한 대기 시간을 줄인다.

SPS(Semi-Persistent Scheduling)는 주기적인 음성 트래픽을 위한 자원 할당 최적화 기법이다. 음성 패킷의 주기에 맞춰 자원을 미리 할당하고, 컨트롤 채널(PDCCH) 전송과 반복적인 스케줄링 정보 교환을 줄인다. 그 결과 컨트롤 채널 용량이 늘고 단말의 제어 채널 디코딩 부담과 시그널링 오버헤드가 감소한다.

⤢✕기지국사용자 단말기지국사용자 단말초기 SPS 설정일반 스케줄링과 SPS일반 스케줄링SPS 스케줄링loop[주기적 전송]SPS 설정 정보 전송PDCCH 자원 할당 (매 TTI)데이터 전송PDCCH 자원 할당 (최초 한 번)데이터 전송 (PDCCH 없이)

통화 서비스와 네트워크에 생기는 변화

VoLTE는 HD Voice를 지원해 선명한 음질을 제공한다. 기존 대비 통화 연결 시간은 50% 이상 감소하며, 통화 중에도 고속 데이터 서비스를 함께 이용할 수 있다. 최적화된 전력 관리로 배터리 소모를 줄이고, 주파수 자원 활용도도 높인다.

SKT, KT, LG U+는 2012년부터 VoLTE 서비스를 상용화했다. 서비스는 초기 자사 네트워크 안에서 시작해 통신사 간 연동으로 확대됐고, 현재는 대부분의 스마트폰에서 VoLTE가 기본 통화 방식으로 사용된다.

해외에서는 AT&T와 Verizon 등 미국 주요 통신사가 VoLTE 서비스를 제공한다. 유럽에서는 Deutsche Telekom과 Vodafone 등이 주요 국가에서 서비스를 운영하며, 아시아에서는 NTT DoCoMo와 China Mobile 등이 대규모로 구축했다.

VoNR과 통합 커뮤니케이션으로 이어지는 흐름

5G 네트워크의 음성통화 서비스는 VoNR(Voice over New Radio)로 확장된다. VoLTE 기반의 ViLTE(Video over LTE)는 영상통화 고도화에 쓰이며, 긴급통화 서비스는 위치정보 정확도와 서비스 안정성을 강화하는 방향으로 발전한다. RCS(Rich Communication Services)는 메시징과 파일 공유를 포함한 통합 커뮤니케이션을 제공한다.

VoLTELTEIMS음성통화QoS