Skip to content

IP telefon olarak da adlandırılan İnternet üzerinden Ses Protokolü (VoIP), İnternet gibi İnternet Protokolü (IP) ağları üzerinden sesli iletişim ve multimedya oturumlarının sunulması için bir yöntem ve teknoloji grubudur. İnternet telefonu, geniş bant telefon ve geniş bant telefon hizmeti terimleri, özellikle eski telefon hizmeti (POTS) olarak da bilinen kamu anahtarlı telefon ağı (PSTN) aracılığıyla değil, İnternet üzerinden iletişim hizmetlerinin (ses, faks, SMS, sesli mesajlaşma) sağlanmasını ifade eder.

VoIP Teknolojisine Genel Bakış

VoIP telefon görüşmelerinin başlamasıyla ilgili adımlar ve ilkeler geleneksel dijital telefona benzer ve sinyalizasyon, kanal kurulumu, analog ses sinyallerinin sayısallaştırılması ve kodlamayı içerir. Devre anahtarlı bir ağ üzerinden iletilmek yerine, dijital bilgi paketlenir ve iletim, paket anahtarlamalı bir ağ üzerinden IP paketleri olarak gerçekleşir. Ses ve videoyu ses kodekleriyle ve video kodekleriyle kodlayan özel medya dağıtım protokollerini kullanarak medya akışlarını aktarırlar. Uygulama gereksinimlerine ve ağ bant genişliğine göre medya akışını optimize eden çeşitli codec’ler vardır; bazı uygulamalar dar bant ve sıkıştırılmış konuşmaya dayanırken, diğerleri yüksek kaliteli stereo codec’leri destekler.

VoIP’in en yaygın kullanılan konuşma kodlama standartları lineer öngörücü kodlama (LPC) ve modifiye ayrık kosinüs dönüşümü (MDCT) sıkıştırma yöntemlerine dayanmaktadır. Popüler codec’ler arasında MDCT tabanlı AAC-LD (FaceTime’da kullanılır), LPC / MDCT tabanlı Opus (WhatsApp’ta kullanılır), LPC tabanlı IPEK (Skype’da kullanılır), μ-law ve G. 711, G. 722’in A-law sürümleri ve her biri G olarak adlandırılan yalnızca 8 kbit / 729’lik bir codec olan iLBC olarak bilinen açık kaynaklı bir ses codec’i bulunur.

IP üzerinden ses hizmetlerinin ilk sağlayıcıları, iş modellerini kullandılar ve eski telefon ağının mimarisini yansıtan teknik çözümler sundular. Skype gibi ikinci nesil sağlayıcılar, özel kullanıcı tabanları için kapalı ağlar oluşturdular ve ücretsiz aramalar ve rahatlık avantajı sunarken, potansiyel olarak PSTN gibi diğer iletişim ağlarına erişim için ücret talep ettiler. Bu, kullanıcıların üçüncü taraf donanım ve yazılımlarını karıştırma ve eşleştirme özgürlüğünü sınırladı. Google Talk gibi üçüncü nesil sağlayıcılar, federal VoIP kavramını benimsedi. Bu çözümler genellikle bir kullanıcı çağrı yapmak istediğinde, İnternet’in herhangi iki alanındaki kullanıcılar arasında dinamik bir bağlantı sağlar.

VoIP telefonlara ek olarak, VoIP birçok kişisel bilgisayarda ve diğer İnternet erişim cihazlarında da mevcuttur. Aramalar ve SMS metin mesajları Wi-Fi veya operatörün mobil veri ağı yoluyla gönderilebilir. VoIP, tek bir Birleşik iletişim sistemi kullanarak tüm modern iletişim teknolojilerinin birleştirilmesi için bir çerçeve sağlar.

Protokoller

Voice over IP, VoIP telefonları, mobil uygulamalar ve web tabanlı iletişim gibi uygulamalarda açık standartlara dayanan özel protokoller ve protokollerle uygulanmıştır.

VoIP iletişimini uygulamak için çeşitli işlevlere ihtiyaç vardır. Bazı protokoller birden fazla işlevi yerine getirirken, diğerleri sadece birkaçını gerçekleştirir ve uyum içinde kullanılmalıdır. Bu işlevler şunları içerir:

  • Ağ ve taşıma – verilerin alındığını kabul etmeyi ve alınmayan verilerin yeniden iletilmesini gerektirebilecek güvenilmez protokoller üzerinden güvenilir iletim oluşturma.
  • Oturum yönetimi – daha fazla iletişim için bir bağlam sağlayan iki veya daha fazla eş arasında bir bağlantı olan bir oturum oluşturma ve yönetme (bazen sadece bir “çağrı” olarak geçer).
  • Sinyal verme – kayıt gerçekleştirme (birinin varlığını ve iletişim bilgilerini tanıtma) ve keşif (birinin yerini belirleme ve iletişim bilgilerini alma), arama (çağrı ilerlemesini raporlama dahil), görüşme yetenekleri ve arama kontrolü (bekletme, sessize alma, aktarma/iletme, arama sırasında DTMF tuşlarını arama [örneğin otomatik bir görevli veya IVR ile etkileşim kurmak için] vb.).
  • Medya açıklaması – ne tür bir medya gönderileceğini (ses, video, vb.), nasıl kodlanacağını / kodunu çözeceğini ve nasıl gönderileceğini / alınacağını (IP adresleri, bağlantı noktaları vb.) belirleme.
  • Medya – çağrıda ses, video, metin mesajları, dosyalar gibi gerçek medyayı aktarma, vb.
  • Hizmet kalitesi – Senkronizasyon, istatistik vb. gibi medya hakkında bant dışı içerik veya geri bildirim sağlama
  • Güvenlik – Erişim kontrolünün uygulanması, diğer katılımcıların (bilgisayarlar veya insanlar) kimliğinin doğrulanması ve medya içeriğinin ve / veya kontrol mesajlarının gizliliğini ve bütünlüğünü korumak için verilerin şifrelenmesi.

Tüketici Pazarı

VoIP küresel pazar VoIP hizmetleri de dahil olmak üzere konut ağı örneği, abonelerin telefon görüşmelerini PSTN aracılığıyla yaptıkları gibi aynı şekilde yerleştirdikleri ve aldıkları mevcut geniş bant İnternet erişimini kullanır. Tam hizmet VoIP telefon şirketleri, doğrudan gelen arama ile gelen ve giden hizmet sağlar. Birçoğu sınırsız iç arama ve bazen sabit bir aylık abonelik ücreti için uluslararası aramalar sunar. Aynı sağlayıcının aboneleri arasındaki telefon görüşmeleri, sabit ücretli hizmet mevcut olmadığında genellikle ücretsizdir.

Bir VoIP servis sağlayıcısına bağlanmak için bir VoIP telefonu gereklidir. Bu, çeşitli şekillerde uygulanabilir:

  • IP Telefon ve IP Santraller, kablolu Ethernet veya Wi-Fi gibi teknolojileri kullanarak doğrudan IP ağına bağlanır. Bunlar genellikle geleneksel dijital iş telefonları tarzında tasarlanmıştır.
  • VoIP Gateway’ler, analog veya dijital hat türlerini IP’ye dönüştürebilir veya farklı bağlantı tiplerinin birbiriyle entegre olmasını sağlayabilir. Günümüzde bir çok internet servis sağlayıcısının evlerde konumlandırdığı modemlerde bile FXS (Analog telefon bağlantı soketi) Portu bulunmaktadır.
  • Softphone uygulama yazılımı, mikrofon ve hoparlör veya kulaklık ile donatılmış ağa bağlı bir bilgisayara yüklenir. Uygulama genellikle kullanıcıya fare tıklamaları veya klavye girişi ile uygulamayı çalıştırması için bir tuş takımı ve ekran alanı sunar.

Kurumsal Kullanım

VoIP teknolojisinin sağlayabileceği bant genişliği verimliliği ve düşük maliyetler nedeniyle, işletmeler aylık telefon maliyetlerini azaltmak için geleneksel bakır telli telefon sistemlerinden VoIP sistemlerine geçiyorlar. 2008 yılında, uluslararası olarak kurulan tüm yeni özel şube değişim (PBX) hatlarının% 80’i VoIP idi. Örneğin, Amerika Birleşik Devletleri’nde, Sosyal Güvenlik İdaresi, 63.000 işçinin saha ofislerini geleneksel telefon tesisatlarından mevcut veri ağı üzerinden taşınan bir VoIP altyapısına dönüştürüyor.

VoIP, hem ses hem de veri iletişiminin tek bir ağ üzerinden yürütülmesini sağlar ve bu da altyapı maliyetlerini önemli ölçüde azaltabilir. VoIP’deki uzantıların fiyatları PBX ve anahtar sistemlere göre daha düşüktür. VoIP anahtarları, kişisel bilgisayarlar gibi ticari donanımlarda çalışabilir. Kapalı mimarilerden ziyade, bu cihazlar standart arayüzlere dayanır. VoIP cihazları basit, sezgisel kullanıcı arayüzlerine sahiptir, bu nedenle kullanıcılar genellikle basit sistem yapılandırma değişiklikleri yapabilir. Çift modlu telefonlar, kullanıcıların dış bir hücresel hizmet ile dahili bir Wi-Fi ağı arasında hareket ederken konuşmalarına devam etmelerini sağlar, bu nedenle artık hem bir masaüstü telefonu hem de bir cep telefonu taşımak gerekmez. Denetlenecek daha az cihaz olduğu için bakım daha kolay hale gelir.

İşletmelere yönelik VoIP çözümleri, tüm iletişimleri (telefon görüşmeleri, fakslar, sesli posta, e-posta, web konferansları) ele alan Birleşik iletişim hizmetlerine dönüşmüştür. ve daha fazlası – hepsi herhangi bir yolla ve cep telefonları da dahil olmak üzere herhangi bir ahizeye teslim edilebilen ayrı üniteler olarak. Bu alanda iki tür hizmet sağlayıcı faaliyet gösteriyor: Bir set orta ve büyük işletmeler için VoIP’ye odaklanırken, bir diğeri küçük ve orta ölçekli işletme (KOBİ) pazarını hedefliyor.

Hizmet kalitesi – Quality of Service (QoS)

IP ağındaki iletişim, devre anahtarlı genel telefon şebekesinin aksine daha az güvenilir olarak algılanır, çünkü veri paketlerinin kaybolmamasını ve sıralı sırada teslim edilmesini sağlamak için ağ tabanlı bir mekanizma sağlamaz. Temel hizmet kalitesi (QoS) garantileri olmadan en iyi çaba ağıdır. Ses ve diğer tüm veriler, sabit maksimum kapasiteye sahip IP ağları üzerinden paketler halinde seyahat eder.

Bu sistem, geleneksel devre anahtarlı sistemlere göre tıkanıklık varlığında veri kaybına daha yatkın olabilir; yetersiz kapasiteye sahip devre anahtarlı bir sistem, geri kalanını bozulmadan taşırken yeni bağlantıları reddederken, paket anahtarlamalı ağlardaki telefon konuşmaları gibi gerçek zamanlı verilerin kalitesi önemli ölçüde düşer. Bu nedenle, VoIP uygulamaları gecikme, paket kaybı ve titreme ile ilgili sorunlarla karşılaşabilir.

Varsayılan olarak, ağ yönlendiricileri trafiği ilk gelen, ilk hizmet temelinde ele alır. Sabit gecikmeler, paketlerin seyahat ettiği fiziksel mesafeden kaynaklandığı için kontrol edilemez. Uydu devreleri, sabit bir uyduya ve arkaya olan uzun mesafe nedeniyle dahil olduğunda özellikle sorunludur; 400–600 ms gecikmeler tipiktir. Gecikme, ses paketlerinin DiffServ gibi QoS yöntemleriyle gecikmeye duyarlı olarak işaretlenmesiyle en aza indirilebilir.

Yüksek hacimli trafik bağlantılarındaki ağ yönlendiricileri, VoIP için izin verilen eşikleri aşan gecikme sürelerine neden olabilir. Bir bağlantıdaki aşırı yük, tıkanıklığa ve ilişkili kuyruklanma gecikmelerine ve paket kaybına neden olabilir. Bu, tıkanıklığı hafifletmek için iletim oranını azaltmak için TCP gibi bir aktarım protokolüne işaret eder. Ancak VoIP genellikle TCP’yi değil UDP’yi kullanır, çünkü yeniden iletim yoluyla tıkanıklıktan kurtulmak genellikle çok fazla gecikme gerektirir. Dolayısıyla QoS mekanizmaları, VoIP paketlerinin istenmeyen kaybını, bağlantı toplu trafikle tıkanmış olsa bile, aynı bağlantıdaki kuyruğa alınmış toplu trafiğin hemen önüne geçerek önleyebilir.

VoIP uç noktaları genellikle yeni veriler gönderilmeden önce önceki paketlerin iletiminin tamamlanmasını beklemek zorundadır. Orta iletimde daha az önemli bir paketin önlenmesi (iptal edilmesi) mümkün olsa da, bu genellikle, özellikle maksimum boyutlu paketler için bile iletim sürelerinin kısa olduğu yüksek hızlı bağlantılarda yapılmaz. Çevirmeli ve dijital abone hattı (DSL) gibi daha yavaş bağlantılardaki engellemeye alternatif olarak, maksimum iletim ünitesini azaltarak maksimum iletim süresini azaltmaktır. Ancak, her paket protokol başlıkları içermesi gerektiğinden, bu, geçilen her bağlantıda göreceli başlık yükünü artırır.

Alıcı, sipariş dışı gelen IP paketlerini yeniden sıralamalı ve paketler çok geç geldiğinde veya Hiç değil.’de zarifçe iyileşmelidir Paket gecikmesi değişimi, aynı iletim bağlantıları için diğer kullanıcıların rekabeti nedeniyle belirli bir ağ yolu boyunca kuyruğa girme gecikmesindeki değişikliklerden kaynaklanır. VoIP alıcıları, gelen paketleri bir oynatma tamponunda kısa bir süre saklayarak, ses motorunun çalma zamanı geldiğinde her paketin elinizin altında olma şansını artırmak için gecikmeyi kasıtlı olarak artırarak bu varyasyonu barındırır. Bu nedenle eklenen gecikme, aşırı gecikme ve aşırı bırakma, yani anlık ses kesintileri arasında bir uzlaşmadır.

Jitter rastgele bir değişken olmasına rağmen, en azından biraz bağımsız olan diğer birkaç rastgele değişkenin toplamıdır: Söz konusu internet yolu boyunca yönlendiricilerin bireysel kuyruklanma gecikmeleri. Merkezi limit teoremi tarafından motive edilen jitter, Gauss rasgele değişkeni olarak modellenebilir. Bu, ortalama gecikmeyi ve standart sapmasını sürekli olarak tahmin etmeyi ve oynatma gecikmesini ayarlamayı, böylece ortalamanın üzerinde birkaç standart sapmadan daha fazla geciken paketlerin yararlı olmak için çok geç geleceğini önerir. Uygulamada, birçok İnternet yolunun gecikme süresindeki varyansa, nispeten yavaş ve sıkışık darboğaz bağlantılarının küçük bir sayısı (genellikle biri) hakimdir. Çoğu internet omurgası bağlantısı artık o kadar hızlıdır ki (örneğin 10 Gbit / s), gecikmeleri iletim ortamının (örneğin optik fiber) hakim olduğu ve onları süren yönlendiricilerin kuyruğa girme gecikmelerinin önemli olması için yeterli tamponlama olmadığı anlamına gelir.

VoIP çağrıları için hizmet kalitesi (QoS) ve deneyim kalitesi (QoE) raporlamasını desteklemek için bir dizi protokol tanımlanmıştır. Bunlara RTP kontrol Protokolü (RTCP) genişletilmiş raporları, SIP RTCP özet raporları, H.264 ek B (H.264 için), H.264.460.9 30 ve MGCP uzantıları dahildir.

RFC 3611 tarafından belirtilen RTCP genişletilmiş rapor VoIP metrikleri bloğu, canlı çağrı sırasında bir VoIP telefonu veya ağ geçidi tarafından oluşturulur ve paket kaybı hızı, paket atma hızı (titreme nedeniyle), paket kaybı / atma patlama metrikleri (patlama uzunluğu / yoğunluğu, boşluk uzunluğu / yoğunluğu), ağ gecikmesi, uç sistem gecikmesi, sinyal/gürültü/eko seviyesi, Ortalama görüş puanları (MOS) ve R faktörleri ve jitter tamponuyla ilgili yapılandırma bilgileri. VoIP ölçüm raporları, bir çağrı sırasında ara sıra IP uç noktaları arasında değiştirilir ve SIP RTCP özet raporu veya diğer sinyal protokolü uzantılarından biri aracılığıyla bir çağrı sonu mesajı gönderilir.

VoIP Performans metrikleri

Ses iletiminin kalitesi, ağ elemanları ve kullanıcı aracısı donanımı veya yazılımı tarafından izlenebilecek çeşitli metriklerle karakterize edilir. Bu metrikler arasında ağ paket kaybı, paket titremesi, paket gecikmesi (gecikme), arama sonrası gecikme ve eko bulunur. Ölçümler VoIP performans testi ve izleme ile belirlenir.

VoIP Tarihi

Paul Baran ve diğer araştırmacılar tarafından paket ağı tasarımlarının ilk gelişmeleri, altyapı arızaları karşısında, yirminci yüzyılın ortalarında telekomünikasyondaki devre anahtarlamalı ağlarda mümkün olandan daha yüksek bir devre artıklığı ve ağ kullanılabilirliği arzusuyla motive edildi. Danny Cohen, ilk olarak 1973 yılında ARPANET’in başlarında çalışan bir uçuş simülatörü uygulamasının bir parçası olarak bir paket ses biçimini gösterdi.

Erken ARPANET’te, gerçek zamanlı ses iletişimi, 64 kbps bit hızına sahip olan sıkıştırılmamış darbe kodu modülasyonu (PCM) dijital konuşma paketleriyle mümkün değildi, bu da erken modemlerin 2.4 kbps bant genişliğinden çok daha büyüktü. Bu sorunun çözümü, ilk olarak Nagoya Üniversitesi’nden Fumitada Itakura ve Nippon Telgraf ve telefon (NTT)’dan Shuzo Saito tarafından 1966’de önerilen bir konuşma kodlama veri sıkıştırma algoritması olan lineer öngörücü kodlamadır (LPC). LPC, 2.4 kbps’ye kadar konuşma sıkıştırması yapabildi ve 1974’de Goleta, Kaliforniya’daki Culler-Harrison Incorporated ve Lexington, Massachusetts’teki MIT Lincoln Laboratuvarı arasında ARPANET üzerinden ilk başarılı gerçek zamanlı konuşmaya yol açtı.

LPC o zamandan beri en yaygın kullanılan konuşma kodlama yöntemi olmuştur. Bir tür LPC algoritması olan kod heyecanlı doğrusal tahmin (CELP), 1985 yılında Manfred R. Schroeder ve Bishnu S. Atal tarafından geliştirilmiştir. LPC algoritmaları, modern VoIP teknolojisinde bir ses kodlama standardı olmaya devam etmektedir.

Yaklaşık yirmi yıllık bir zaman diliminde, çeşitli paket telefon biçimleri geliştirildi ve yeni teknolojileri desteklemek için endüstri ilgi grupları oluşturuldu. ARPANET projesinin sona ermesinin ve ticari trafik için internetin genişlemesinin ardından, IP telefonu test edildi ve 1990’lerin başında VocalChat’in tanıtılmasına ve daha sonra Şubat 1995’de İnternet telefonunun (veya kısaca iPhone’un) resmi olarak piyasaya sürülmesine kadar ticari kullanım için uygun görülmedi. VocalTec’in ticari yazılımı, Lior Haramaty ve Alon Cohen’in Audio Transceiver patentine ve ardından telefon ağ geçitleri ve anahtarlama sunucuları gibi diğer VoIP altyapı bileşenlerine dayanmaktadır.

Kısa bir süre sonra, büyük BT kaygılarının ticari laboratuvarlarında yerleşik bir ilgi alanı haline geldi. 1990’lerin sonunda, ilk yazılım anahtarları kullanıma sunuldu ve H.264, MGCP ve Oturum Başlatma Protokolü (SIP) gibi yeni protokoller yaygın bir ilgi gördü. 2000’lerin başında, konutlara ve işletmelere yüksek bant genişliğinde her zaman açık İnternet bağlantılarının çoğalması, İnternet telefon servis sağlayıcıları (ITSP’ler) endüstrisini ortaya çıkardı. Asterisk PBX gibi açık kaynaklı telefon yazılımının geliştirilmesi, IP üzerinden ses hizmetlerinde yaygın ilgi ve girişimciliği körükledi ve bulut hizmetleri gibi yeni İnternet teknolojisi paradigmalarını telefona uyguladı.