Voip چیست؟

VOIP چیست؟

شبکه‌های مخابراتی به عنوان جزء جدایی ناپذیر زندگی امروز بیش‌ترین سهم را در تبادل اطلاعات و اخبار به عهده دارند. این فناوری که قدمتی بیش از صد سال دارد، صورت پیشرفته‌تری به خود گرفته است و خود را با نیازهای جدید تطبیق داده است تا به صورت امروزی درآمده است. امروزه انتقال تماس، کنفرانس های تلفنی، نمایش‌گر شماره تلفنی و ... همه و همه سرویس هایی هستند که از سوی مراکز مخابراتی و بر پایه شبکه‌های مخابراتی ارایه می‌شوند. با وجود این، هنوز مشکلات حل نشده بسیاری در شبکه‌های مخابراتی موجود است که نیاز به بررسی بیش‌تر دارد. مواردی نظیر هزینه بالای نگه‌داری این شبکه‌ها، ارایه‌ی دشوار سرویس های جدید،‌ هزینه‌ی بالای نصب و راه اندازی و گسترش شبکه‌های مخابراتی و ناتوانی در ارایه‌ی خدمات خاص از این مشکلات هستند. با مطرح شدن شبکه‌های کامپیوتری (به خصوص اینترنت) و امکان برقراری ارتباط به صورت سوییچ بین بسته‌های داده (Packet Switching) ارسال داده بر روی این شبکه‌ها به صورت جدی مطرح شد و در تمامی موارد موفقیت آمیز نمود. اگر زمانی دستگاه های فکس و تلکس بر روی شبکه‌های مخابراتی سنتی متن و تصویر را از جایی به جای دیگر منتقل می‌کردند، امروزه پست الکترونیکی و پیام‌های بین کامپیوتری این جای‌گاه را به دست آورده‌اند، به نحوی که صورت قدیمی ارسال اطلاعات را تحت شعاع خود قرار داده‌اند. در جایی که اطلاعات منتقل شده بر روی شبکه‌های کامپیوتری شکل صوتی به خود بگیرند VOIP (Voice Over IP) مطرح می‌شود. البته شایان گفتن است که برای داشتن یک ارتباط از نوع VOIP باید شبکه‌ای بر پایه پروتکل IP داشته باشیم. حال با توجه به این که بزرگ‌ترین شبکه بر پایه VOIP شبکه اینترنت است، به طور معمول از این فناوری به عنوان منتقل کننده صدا بر روی شبکه اینترنت یاد می‌شود. انواع مکالمات با استفاده از VOIP با تفکیک کاربران نهایی گفت‌وگوهای صوتی به دو شکل دستگاه متصل به شبکه IP و دستگاه متصل به شبکه مخابراتی سنتی، سه نوع مکالمه را می‌توان متصور شد:

1. ابزار VOIP با ابزار VOIP:طی این مکالمه دو وسیله که به شبکه مبتنی بر IP متصل هستند با یکدیگر ارتباط بر قرار می‌کنند.
2. ابزار VOIP با تلفن سنتی: در این نوع مکالمه وسیله متصل به پروتکل IP با دستگاه تلفنی که به شبکه مخابراتی سنتی متصل است ارتباط بر قرار می‌کند. در این صورت یک دستگاه متصل به IP نقش واسط را در تبدیل اطلاعات از شبکه IP به شبکه مخابراتی سنتی به عهده دارد.
3. تلفن سنتی با تلفن سنتی: این نوع مکالمه به طور معمول به دلیل مسافت بالای بین دو فرد بر قرار کننده مکالمه و به منظور صرفه‌جویی در هزینه گفت‌وگو شکل می‌گیرد. در این نوع ارتباط هر یک از دو تلفن توسط شبکه مخابراتی سنتی به یک دستگاه متصل به شبکه IP مرتبط می‌شوند و ارتباط VOIP بین این دو دستگاه کمکی شکل می‌گیرد. ارتباط تلفنی با استفاده از کارت‌های تلفن رایج در بازار از این نوع است.

با اندکی توجه به سه مورد بالا متوجه می‌شویم که موارد 2 و 3 مطرح شده در بالا با استفاده ترکیبی از شبکه مخابراتی سنتی و شبکه IP برقراری ارتباط صوتی را ممکن می‌سازند. انواع دیگر مکالمات VOIP نیز وجود دارد که بررسی آن‌ها نیاز به مقدماتی دارد که در حوصله‌ی این مقاله نمی‌گنجد: - ( Virtual Station) ایستگاه مجازی به ایستگاه مجازی - ایستگاه مجازی به شبکه کامپیوتری - شبکه کامپیوتری به شبکه کامپیوتری تجارت بزرگ در زمینه VOIP امروزه VOIP و انتقال صوت بر پایه این فناوری به صورت یک تجارت بزرگ در آمده است که هم‌چنان روند رو به رشد بالایی دارد. مزیت اصلی این نوع مکالمات برای کاربران، هزینه پایین آن است که موجب ترجیه آن به شبکه های مخابراتی سنتی می‌شود. این تجارت از سه دیدگاه قابل بررسی است:

1. فروش تجهیزات ساختاری: به منظور رسیدن به کارایی بالاتر و کیفیت بهتر صدا در مکالمات VOIP، نیاز به استفاده از تجهیزات ویژه ای در شبکه های مبتنی بر IP است. انواع مسیردهنده (Router)های VOIP، سوییچ‌های شبکه خاص این کاربرد و دروازه(Gateway) های ویژه و ... از این تجهیزات هستند. شرکت سیسکو در سال‌های 1996 تا 1999 تعداد یک میلیون عدد از این تجهیزات را فروخت، در حالی که در سال 2000 به تنهایی یک میلیون عدد دیگر از این تجهیزات توسط این شرکت به فروش رسید. این آمار خود بیان‌گر سرعت رشد این فناوری است.
2. فروش گوشی های تلفنی جدید: برای پشتیبانی بهتر فناوری VOIP گوشی‌های تلفنی خاصی ساخته شده‌اند که خود به طور مستقیم به شبکه مبتنی بر پایه IP (برای مثال اینترنت) متصل می‌شوند و می‌توانند اطلاعات را در قالب بسته‌های داده بر روی این شبکه منتقل نمایند. تا سال 2001 در آمد ناشی از فروش این گونه گوشی‌ها برای سازنده‌های آن‌ها حدود یک میلیارد دلار بود که پیش بینی شده است تا سال 2006 این رقم به پنج میلیارد دلار افزایش یابد.
3. ارایه خدمات در قالب مراکز تلفنی نسل بعد: با وجود عدم وابستگی تکنولوژی VOIP به مراکز مخابراتی،‌ به منظور ایجاد سهولت در برقراری ارتباط (برای مثال توزیع شماره تلفن به کاربران) و ارایه سرویس‌های مختلف مراکز تلفنی VOIP بر روی شبکه اینترنت شکل گرفته‌اند که پیش‌بینی می‌شود این مراکز در آینده دارای درآمد بالایی باشند.

تهدیدهای VOIP برای تجارت‌های کنونی همواره با پدید آمدن یک فناوری جدید در عرصه‌های گوناگون،‌ فناوری‌های قبل در معرض انحطاط قرار می‌گیرند. فناوری اطلاعات و ارتباطات نه تنها از این قاعده مستثنا نیست، بلکه چنین وضعیتی در آن بیش از سایر حوزه‌ها احساس می‌شود. با شکل گیری تکنولوژی VOIP حوزه های متنوعی از جمله مکالمات تلفنی معمولی، ارتباط از طریق نمابر و حتا استفاده از پست الکترونیکی دچار تهدید شده‌اند. در کشورهای مختلف دنیا به منظور جلوگیری از این ضررهای مالی و یا به منظور تطبیق با شرایط جدید تدابیر مختلفی اندیشیده شده است. برای مثال در کشورهایی مانند سوئد و یا برخی از ایالات آمریکا به طور کامل به این تکنولوژی روی آورده شده است و VOIP به عنوان جای‌گزینی برای تلفن های سنتی در نظر گرفته شده است،‌ در حالی که در برخی از کشورها از جمله پرتغال و یا امارات متحده عربی، به طور کامل این تکنولوژی ممنوع شده است. شبکه‌های تلفنی آینده مراکز VOIP نیز همانند مراکز مخابراتی سنتی می‌توانند شماره تلفنی را به صورت اختصاصی به یک کاربر اختصاص دهند. این شماره‌های تلفنی از طریق مراکز اینترنتیVOIP در اختیار کاربران قرار می گیرد، مانند یک آدرس پست الکترونیکی به همراه یک کلمه عبور محافظت می‌شود. از طریق این شماره کاربران می توانند به مرکز اینترنتی مزبور متصل شوند و IP دستگاه VOIP خود را به این مرکز اعلام کنند. در نتیجه کاربران دیگر توسط شماره تلفن خود به مرکز VOIP متصل می‌شوند و شماره‌ای که قصد تماس با آن دارند را در اختیار مرکز قرار داده و IP مقصد را دریافت می‌کنند و از طریق پروتکلIP یک تماس تلفنی را آغاز می‌کنند. از چنین شبکه‌هایی با عنوان شبکه‌های مخابراتی آینده یاد می‌شود و پیش‌بینی می‌شود که به سرعت جای‌گزین شبکه‌های مخابراتی کنونی شوند. دلایل اصلی این جای‌گزینی برتری‌هایی است که شبکه‌های مخابراتی آینده به شبکه‌های مخابراتی کنونی دارند و در زیر به برخی از آن‌ها شاره می‌کنیم:

1. هزینه‌ی بسیار پایین نگه‌داری شبکه‌های مخابراتی آینده نسبت به شبکه‌های مخابراتی کنونی و به دنبال آن،‌ قیمت پایین خرید یک شماره (حتا مجانی) و مکالمه‌ی تلفنی.
2. پشتیبانی کلیه امکانات مخابراتی کنونی و حتی ارایه خدمات جدید، با هزینه‌ی بسیار پایین و سهولت اجرایی بالا.
3. جابه‌جایی آسان شماره‌های تلفنی به این معنا که یک شماره تلفنی مانند یک آدرس پست الکترونیکی از هر نقطه‌ای از دنیا قابل دسترسی خواهد بود و می‌توان از طریق آن تماس گرفت و یا با آن ارتباط بر قرار کرد.
4. قابلیت برنامه‌نویسی بر روی گوشی‌های تلفنی همانند یک گوشی موبایل و یا حتا پیشرفته‌تر از آن.

در ادامه دو نوع شبکه‌ی مخابراتی سنتی و آینده را از زوایای دید گوناگون مورد مقایسه قرار می‌دهیم:

1. استاندارد برقرار کننده ارتباط در شبکه‌های تلفنی VOIP پروتکل‌ها و بسته‌های داده هستند (مانند شبکه‌های IP) در حالی که در شبکه‌های مخابراتی سنتی واسط‌های ارتباطی استاندارد (سوییچ مدارهای درون شبکه) تعریف شده‌اند.
2. با در نظر گرفتن ماهیت فناوری VOIP و خصوصیات شبکه IP، متوجه خواهیم شد که این شبکه‌ها از حالات داخلی بسیار کم‌تری نسبت به یک شبکه مخابراتی سنتی برخوردار هستند. همین امر سبب می‌شود که نگه‌داری این گونه شبکه‌ها بسیار آسان‌تر و کم هزینه‌تر باشد.
3. در شبکه‌های مخابراتی سرویس‌های مخابراتی درون شبکه مخابراتی (تجهیزات داخلی) مستقر می‌شوند،‌ یعنی برای داشتن یک سرویس خاص باید مرکز مخابراتی پشتیبانی کننده آن سرویس باشد. به عبارت دیگر تجهیزات کاربر در این نوع سرویس‌ها تنها از خدمات بهره می‌برند و چنانچه آماده‌ی دریافت خدمات خاصی باشند، تا زمانی که آن سرویس از طرف مرکز مخابرات ارایه نشود، امکان استفاده از آن وجود ندارد. بر عکس، در شبکه‌های مخابراتی بر پایه‌ی پروتکل IP، سیستم‌های نهایی در صورتی که یک سرویس جدید را پشتیبانی کنند، می‌توانند با یکدیگر (بدون نیاز به تغییر در شبکه‌ی مخابراتی) و با استفاده از آن سرویس ارتباط بر قرار کنند.
4. هنگام استفاده از شبکه‌های مخابراتی کنونی، تمامی کنترل‌های تماس و بر قراری ارتباط از طریق مرکز مخابرات (مستقر در شبکه ارتباطی) اعمال می‌شود، در صورتی که در شبکه‌های مخابراتی آینده که بر پایه پروتکلIP خواهند بود، تمامی این کنترل‌ها توسط سیستم‌های نهایی انجام خواهند گرفت. به عبارت دیگر وابستگی به مرکز مخابراتی حذف خواهد شد.
5. سیستم‌های مخابراتی جدید که بر پایه IP شکل گرفته‌اند نیز همان درجه اطمینان را که سیستم‌های مخابراتی کنونی از نظر سالم بودن شبکه تضمین می‌کنند، پشتیبانی می‌کنند. نتایج آماری حاصل از بررسی خرابی‌های شبکه و مقایسه آن‌ها این امر را تایید می‌کند.
6. دیگر ویژگی سیستم‌های مخابراتی جدید پویایی و تحول سریع آن‌هاست. این سیستم‌ها به عنوان زیر مجموعه‌ای از علم کامپیوتر و فناوری دیجیتال مشمول قانون مور می‌شوند. به بیان دیگر باید حدود هر 18 ماه منتظر پیشرفتی در ابعاد دو برابر سابق در این گونه سیستم‌ها باشیم، در حالی که شبکه‌های مخابراتی قدیمی مدت زیادی است که همان شکل سابق را حفظ کرده‌اند و به ندرت دست‌خوش تغییرات می‌شوند. نگاهی گذرا بر تاریخ تحولات شبکه‌های مخابراتی نشان می‌دهد که پس از حدود هر 30 سال شاهد تحولاتی محسوس در آن‌ها هستیم که در مقایسه با تحولات شبکه‌های مخابراتی آینده در عمل ناچیز است.
7. در سیستم‌های مخابراتیVOIP سرعت برقراری ارتباط به شدت وابسته به قدرت سیستم‌های نهایی در برقراری ارتباط است در حالی که در سیستم‌های مخابراتی کنونی این زمان بسیار طولانی است. اما بر روی هم رفته سرعت بر قراری ارتباط VOIP که به وسیله سوییچ بسته‌های داده کار می‌کنند به مراتب سریع‌تر از برقراری ارتباط در شبکه‌های سوییچ کننده مدار (شبکه های مخابراتی کنونی) است.
8. در سیستم‌های مخابراتی آینده (VOIP) ارایه کنندگان خدمات مخابراتی در عمل نقش واضح و تعریف شده‌ای ندارند؛ زیرا ارکان اصلی برقراری ارتباط دو طرف مکالمه کننده هستند. پیش‌بینی می‌شود که مراکز مخابراتی آینده از طریق ارایه راهکارهای متنوع به منظور بهبود برقراری ارتباط امرار معاش کنند. حال این خدمات ممکن است بین دو مرکز مخابراتی، به طور کامل متفاوت باشد.

دروازه‌‌های ویپ(VOIP Gateways) دروازه VOIP در واقع یک واسط بین تلفن‌های معمولی و شبکه‌هایIP هستند. کار دروازه‌هایVOIP را تا حدی می‌توان با Modemها مقایسه کرد، با این تفاوت که این دستگاه‌ها به صورت خودکار با دریافت شماره تلفن، نام کاربری و کلمه عبور می‌توانند به یکISP متصل شوند. افزون بر این دروازه‌های VOIP به منظور ارسال بسته‌هایVOIP بهینه شده‌اند و قادر هستند تا از طریق برقراری ارتباط با مرکز مخابراتیVOIP کارهای برقراری تماس تلفنی و ثبت شماره تلفن بر روی شبکه اینترنت را نیز انجام دهند. این تجهیزات از طریق پروتکل لایه Application خاص مانند SIP با مرکز مخابراتی ارتباط بر قرار می‌کنند. درباره این پروتکل‌ها در ادامه همین مقاله مطالبی را بیان خواهیم کرد. بسته‌های VOIP برای برقراری یک ارتباط VOIP در سخت‌افزارهای کاربری کار نمونه‌برداری از صدا صورت می‌گیرد. به طور معمولصدایی به طول تقریبی 10 تا 20 میلی ثانیه در بسته (Packet) اطلاعاتی جهت ارسال قرار می‌گیرد. البته انواع Codec (رمز گذاری و رمزگشایی) تعریف شده‌اند که هرکدام استاندارد خاص خود را به منظور نمونه‌برداری و ارسال صدا تعریف می‌کنند. هر بسته VOIP طولی کم‌تر از 100 بایت دارد که پروتکل لایه ارسال(Transfer Protocol) UDP را جهت مسافرت بر روی شبکه IP انتخاب می‌کند. 20 تا 40 بایت اول بسته VOIP حاوی IP مقصد است. 8 بایتی که به دنبال آن می‌آید حاوی صدایی است که در بازه زمانی 10 تا 20 میلی ثانیه نمونه‌برداری شده است. سپس 12 بایت که اطلاعاتی از نوع پروتکل RTP را داراست در ادامه آن می آید. در ادامه همین مقاله توضیحاتی را در مورد این پروتکل بیان خواهیم کرد. بالاخره در 33 بایت انتهایی این بسته اطلاعاتی در مورد نحوه کدگذاری و کدگشایی این بسته (Codec Info) قرار می‌گیرد. وا بسته به Codec در نظر گرفته شده در انتقال صدا، بسته‌های VOIP مدتی را در سمت دیگر (دریافت کننده صدا) منتظر می مانند تا کار بافر شدن آنها به حد تعیین شده برسد. با رسیدن حجم بسته‌ها در بافر سمت دریافت کننده به اندازه تعیین شده، صدا در سمت دیگر پخش خواهد شد. تاخیر صدا همان گونه که در بالا گفتیم، بسته‌های VOIP یکی پس از دیگری از سمتی ارسال و در سمت دیگر بافر می‌شوند و پس از رسیدن بافر به اندازه‌ای مشخص (و یا گذشتن زمانی از پیش تعیین شده) صدا پخش می‌شود. این کار در حالت ایده‌آل به نحوی انجام می‌گیرد که شنونده صدا متوجه هیچ تاخیری در شنیدن صدا نشود. تاخیر صدا به عنوان یکی از مهم‌ترین عامل‌های کیفیت صدا نقش مهمی در شکل‌گیری یک ارتباط صوتی مطلوب دارد. چنانچه این تاخیر از حدی بیش‌تر شود، ادامه مکالمه میسر نخواهد بود. این همان تاخیری است که شاید در هنگام یک مکالمه تلفنی راه دور که با استفاده از کارت تلفنی انجام می‌گیرد، متوجه آن شده باشید. چنانچه تاخیر صدا بیش‌تر از 200 میلی ثانیه شود، مکالمه تلفنی را از حالت مطلوب خارج می‌کند و کاربران را دچار مشکل می‌سازد. هر اندازه این تاخیر کاهش یابد به یک مکالمه ایده آل تلفنی نزدی‌ تر می‌شویم. عامل تاخیر صدا به عنوان بزرگ‌ترین چالش در فناوری VOIP مطرح بوده و هست. تاخیر صدا به علت تکنولوژی انتخاب شده در شبکه‌های مخابراتی سنتی در عمل ناچیز و قابل چشم‌پوشی است اما در VOIP همه چیز به طور کامل متفاوت است. راهکارهای مختلف که به منظور کاهش تاخیر اعمال شده‌اند و همچنین پیشرفت فناوری ارتباطات و اینترنت موجب شده است که تاخیر یک ارتباط VOIP که در گذشته‌ای نه چندان دور به بیش از 600 میلی ثانیه می‌رسید و در عمل ادامه مکالمه را ناممکن می‌ساخت به حد مطلوب 100 میلی ثانیه برسد. در زیر یک نمودار گویا در مورد تاخیر صدا و قابلیت ادامه تماس تلفنی را مشاهده می‌کنید: به منظور مقابله با تاخیر صدای احتمالی که به هر دلیل و از جمله ترافیک بالای شبکه ارتباطی ایجاد می‌شود، تدابیر واکنشی متعددی اندیشیده شده است. در ارتباطاتی که به صورت متقابل (interactive) هستند، بسته‌های صدایی که خراب می‌شوند دوباره ارسال نمی‌شوند. این کار باعث افت کیفیت صدا می‌شود در حالی که تاخیر را نامحسوس می‌سازد. بنابراین در این گونه ارتباطات به طور معمول از پروتکل UDP در لایه ارسال استفاده می‌شود. در حالی ارسال صدا به صورت offline انجام گیرد، این بسته‌ها دوباره ارسال می‌شوند تا بهترین کیفیت ممکن حاصل شود. در این موارد پروتکل TCP در لایه ارسال بهترین انتخاب است. اصلاح خطا به صورت FEC (Forward Error Correction) یکی دیگر از تدابیری است که در هنگام خرابی بسته‌ها و برای جلوگیری از تاخیر صدا و افت کیفیت آن اندیشیده می‌شود. به این ترتیب، وسیله دریافت کننده صدا دارای این قابلیت است که در صورت خرابی بسته‌ها، آ‌ن‌ها را اصلاح و بازسازی کند. این کار که هزینه سخت‌افزاری بالاتری می‌طلبد و نیاز به اطلاعات جانبی و مکملی دارد که کار شناسایی و اصلاح خطا را میسر می‌سازد. این اطلاعات در همان بسته VOIP جای می‌گیرند و البته حجم بسته و ترافیک شبکه را افزایش می دهند! شناسایی صدا(Voice Activity Detection که از صورت مخفف آن به نام VAD استفاده می شود) و به دنبال آن، شلوغی آرامش بخش (‍Comfort Noise) از دیگر تدابیر هوشمندانه در زمینه کاهش ترافیک شبکه هستند. در سیستم های معمولی تلفنی و از جمله VOIP همواره از هر یک از دو دستگاه برقرار کننده ارتباط کار نمونه‌برداری صدا و ارسال انجام می‌شود. حال چه کسی در حال صحبت کردن باشد و یا نباشد. در نظر داشته باشید که در یک مکالمه معمولی تلفنی در هر زمان تنها یکی از طرفین در حال صحبت هستند و فرد دیگر در حال شنیدن است. به علاوه زمان نهایی نیز وجود دارد که هیچ یک از طرفین صحبت نمی‌کنند و برای مثال به موضوع خاصی فکر می‌کنند. حال اگر بتوانیم کاری کنیم که هر یک از دو دستگاه ارسال کننده صدا تنها زمانی اقدام به این کار کنند که صدایی با ارزش در محیط وجود داشته باشد،‌ به مقدار زیادی ترافیک شبکه را کاهش داده‌ایم. همین ایده‌ی ساده در بسیاری از گوشی‌هایVOIP موجب اضافه شدن وسیله‌ای به نام VAD (Voice Activity Detector) شده است. کار این وسیله تشخیص صدا در محیط و تعیین فرستادن یا نفرستادن آن است. با به کار گیری VAD در گوشی‌های VOIP این مشکل پیش آمد که همواره فرد مقابل که در زمانی هیچ گونه صدایی را نمی‌شنید احساس کند که مکالمه قطع شده است. به منظور رفع چنین مشکلاتی یک تدبیر هوشمندانه دیگر اندیشیده شد که به شلوغی آرامش بخش معروف است. با استفاده از این تکنیک، همواره در صورت ارسال نشدن صدا از فرستنده، صدایی شبیه به برفک (به صورت آن چه معمولا در هنگام مکالمه تلفنی شنیده می‌شود) در گوشی دریافت کننده شنیده می‌شود که او از ادامه برقراری ارتباط مطلع می سازد.