VOIP چیست؟
ارسال شده توسط علیرضا نگهداری
آموزش شبکه >>

VOIPچیست؟

VoIP چيست ؟
VoIP ( برگرفته از Voice over internet protocol ) که با نام IP تلفنی نیز از آن یاد می شود ، امکان استفاده از اینترنت به منظور مکالمات تلفنی را فراهم می نماید . در مقابل استفاده از خطوط تلفن سنتی ، VoIP از فن آوری دیجیتال استفاده می نمايد و نیازمند یک اتصال broadband نظیر DSL است . هم اینک شرکت های متعددی سرویس فوق را در اختیار علاقه مندان قرار می دهند .
در واقع ، با استفاده از فن آوری VoIP صدای انسان توسط بسته های اطلاعاتی IP و از طريق اينترنت ارسال می گردد . VoIP می تواند به منظور تامين خواسته فوق از سخت افزارهای شتاب دهنده استفاده نمايد و يا از آن در يك محيط مبتنی بر كامپيوترهای شخصی استفاده گردد .

VoIP چگونه كار می كند ؟
در گذشته ای نه چندان دور ، پيشگامان عرصه های علمی به اين نتيجه رسيدند كه می توان يك سيگنال را به صورت ديجيتال و در يك مسافت طولانی ارسال نمود . بدين منظور می بايست قبل از ارسال سيگنال ، آن را با استفاده از يك مبدل آنالوگ به ديجيتال(ADC) ، ديجيتال و سپس ارسال و در نقطه پايانی انتقال،با استفاده از يك مبدل ديجيتال به آنالوگ(DAC) مجددا" آن را به آنالوگ تبديل نمود .
فن آوری VoIP نظير آنچه اشاره گرديد كار می كند . در ابتدا ، صدای ديجيتال شده در بسته های اطلاعاتی قرار می گيرد و پس از ارسال در مقصد مجددا" به صوت تبديل می گردد. با ذخيره اطلاعات به فرمت ديجيتال می توان بر روی آنان كنترل بهتری را اعمال نمود . مثلا" می توان آنان را فشرده ، مسير آنان را تعيين و يا آنان را به يك فرمت جديد ديگر تبديل نمود .
شبكه های مبتنی‌ بر پروتكل TCP/IP از بسته های اطلاعاتی IP تشكيل می گردند كه شامل يك هدر ( برای كنترل ارتباطات ) و يك paylaod به منظور مبادله داده می باشند . فن آوری VoIP از بسته های اطلاعاتی IP به منظور حركت در شبكه و رسيدن به مقصد نهائی استفاده می نمايد .

Voice (source) - > ADC - - - Internet - - - DAC - > Voice (dest)

مزايای استفاده از VoIP نسبت به PSTN
در زمان استفاده از خطوط PSTN ، كاربران عملا" هزينه زمان استفاده شده توسط شركتی كه مديريت خط PSTN را برعهده دارد ،‌ پرداخت می نمايند و هر اندازه كه بيشتر با تلفن صحبت نمايند هزينه بيشتری را نيز می بايست پرداخت نمايند. علاوه بر اين ، نمی توان بطور همزمان با بيش از يك شخص گفتگو نمود .
در فن آوری VoIP می توان هر زمان و با هر شخص گفتگو نمود . كافی است كه در آن مقطع زمانی ساير افرادی كه شما می خواهيد با آنان گفتگو نمائيد نيز به اينترنت متصل شده باشند . مكالمه برقرار شده تا زمان دلخواه ( مستقل از هزينه های مربوطه ) می تواند ادامه يابد. علاوه بر اين ، می توان در يك زمان با چندين نفر گفتگو نمود . در زمان گفتگو با ساير افراد و بطور همزمان می توان با آنان داده ئی ( نظير تصاوير ، نمودارها و تصاوير ويديوئی ) را نيز مبادله نمود .

چرا تاكنون از اين فن آوری در ابعاد گسترده ای استفاده نشده است ؟
در اين بخش لازم است به برخی مسائل حاصل از ائتلاف بين معماری VoIP و اينترنت اشاره گردد. مبادله داده صوتی می بايست به صورت بلادرنگ و بدون توقف انجام گردد و اين موضوع با معماری نامتجانس اينترنت كه ممكن است از تعدادی روتر ( ماشين هائی كه مسيريابی بسته های اطلاعاتی را انجام می دهند ) به منظور مسيريابی بسته های اطلاعاتی استفاده نمايد، همخوانی نداشته و می تواند باعث بروز مسائل خاصی نظير افزايش زمان RTT ( برگرفته Round Trip Time ) گردد . بنابراين ، می بايست با اعمال تغييرات لازم و بكارگيری فن آوری های ديگر ، زمينه استفاده موثر از فن آوری VoIP را فراهم نمود .

نحوه ايجاد يك اتصال VoIP
برای ايجاد يك ارتباط مبتنی بر VoIP ،‌ می بايست مراحل زير را دنبال نمود ( تمامی مراحل می بايست به صورت بلادرنگ انجام گردد).

*

تبديل سيگنال آنالوگ به ديجيتال : تبديل سيگنال صوتی آنالوگ به سيگنال ديجيتال ( مجموعه ای از صفر و يك ) توسط يك مبدل آنالوگ به ديجيتال ( ADC )
*

فشرده سازی سيگنال ديجيتال : پس از تبديل سيگنال صوتی به ديجيتال ، بيت های موجود می بايست بر اساس يك فرمت مناسب فشرده تا آماده ارسال گردند . در اين رابطه از پروتكل های متعددی استفاده می گردد . PCM و استاندارد ITU-T G.711 نمونه هائی در اين زمينه می باشند .
*

استفاده از يك پروتكل بلادرنگ : در اين مرحله ، بسته های صوتی در بسته های اطلاعاتی و با استفاده از يك پروتكل بلادرنگ ( عموما" RTP بر روی UDP ) قرار می گيرند.
*

استفاده از يك پروتكل سيگنالينگ : در اين مرحله لازم است از يك پروتكل سيگنالينگ به منظور فراخوانی كاربر استفاده گردد . پروتكل ITU-T H323 نمونه ای دراين زمينه می باشد .
*

تبديل سيگنال ديجيتال به آنالوگ : در سمت گيرنده ، می بايست بسته های اطلاعاتی از يكديگر مجزاء ، داده ها استخراج و به سيگنال های صوتی آنالوگ تبديل و در نهايت برای كارت صدا و يا تلفن ارسال گردند

ارتباطات يكی از نيازهای حياتی بشريت است و انسان همواره به دنبال ابداع فن آورهائی بوده است كه بتواند با استفاده از آنان با ساير همنوعان خود ارتباط برقرار نمايد . در گذشته ای نه چندان دور كه انسان استفاده از اينترنت را تجربه نكرده بود ، ارتباطات محاوره ای صرفا" از طريق تلفن و به كمك خطوط PSTN ( برگرفته از Public Switched Telephone Network ) ، انجام می گرديد . در سيستم فوق ، سيگنال های صوتی آنالوگ با استفاده از كابل های مسی حمل و مبادله داده خصوصا" در مسافت های طولانی گرانقيمت و ارتباطات دوسويه ويديوئی رويائی بيش نبود ( در آن زمان صرفا" از تلويزيون استفاده می گرديد كه به عنوان يك رسانه دوسويه محسوب نمی گردد ).
در ساليان اخير ما شاهد اتفاقات جالبی بوده ايم كه هر يك به سهم خود تاثيری غيرقابل انكار در حيات بشريت داشته اند . ابداع كامپيوترهای شخصی ، فن آوری های جديد ارتباطی نظير تلفن های سلولی و نهايتا" اينترنت نمونه هائی در اين زمينه می باشند كه باعث شده است انسان بتواند با استفاده از سرويس های جديدی نظير نامه الكترونيكی ، چت و مواردی‌ ديگر با ساير افراد ارتباط برقرار نمايد .
در حال حاضر می توانيم نظاره گر يك انقلاب واقعی در عرصه ارتباطات باشيم . هر شخص با استفاده از كامپيوتر و اينترنت می تواند با ساير افراد مورد علاقه خود ارتباط برقرار نموده ، داده ئی را مبادله و يا از طريق امكانات نرم افزاری موجود با يكديگر گفتگو نمايند . ما نمی دانيم دقيقا" در آينده چه اتفاقی خواهد افتاد ولی اين را می دانيم كه كامپيوتر دارای نقشی محوری و اساسی در اين رابطه خواهد بود . اينترنت با سرعت بالا در همه جا استفاده خواهد شد و مردم با يكديگر به صورت صوتی و تصويری ارتباط برقرار خواهند نمود .
به هرحال ، رشد بی سابقه اينترنت در ساليان اخير اين نويد را می دهد كه بتوان از زيرساخت موجود به عنوان يك گزينه مطلوب به منظور ارتباطات استفاده نمود .
سیستم تلفنی، يك شبكه سوئيچينگ مداری (Circuit Switching ) است. بدين معنی كه از طريق گره‌های شبكه، يك مسير اختصاصی بين دو ايستگاه انتهايی برقرار می‌شود. در مقابل، شبكه‌ای مانند اينترنت از سوئيچينگ پاكتی (Packet Switching) استفاده می‌كند كه روشی كاملا متفاوت با سوئيچينگ مداری دارد. در اين نوع شبكه برای انتقال ديتا نياز به يك مسير اختصاصی نيست، بلكه ديتا به صورت دنباله‌ای از قطعات كوچك به نام پاكت (Packet) ارسال می‌شود . هر پاكت در طول شبكه از گرهی به گره ديگر ارسال می‌شود و در هر گره پاكت به طور كامل دريافت و ذخيره شده، سپس به گره‌های بعدی ارسال می‌شود. البته چگونگی هدايت و مسيريابی در گره‌های ميانی، روش‌های مختلفی دارد كه توضيح آنها در اين نوشتار نمی‌گنجد.

شبكه تلفن با داده‌های آنالوگ (صوت ) سرو كار دارد. محدوده فركانسی سيگنال تلفن 0 تا 4Khz می‌باشد كه تقريبا محدوده فركانسی صوت انسان را پوشش می‌دهد. البته برای انتقال صدا در بسياری موارد، سيگنال آنالوگ تلفن را به داده‌های ديجيتال تبديل می‌كنند تا امكان انتقال آن با هزينه كمتر امكان‌پذير باشد. ( برای مثال برای ارتباط بين مراكز تلفن در قسمتی به نام PCM، سيگنال ديجيتال به آنالوگ تبديل شده، و در مركز مقصد عكس اين عمل انجام می‌شود و سيگنال آنالوگ دوباره به دست می‌آيد) برای تبديل سيگنال آنالوگ تلفنی به ديجيتال، مطابق با قضيه نايكوييست حداقل فركانس 8Khz نياز است كه با توجه به استاندارد نمونه‌برداری 8 بيتی در هر بازه زمانی، برای انتقال هر خط آنالوگ تلفنی به 64Kbps پهنای باند ديجيتال نياز است. اين پهنای باند حالت ايده‌آل و پايه انتقال ديجيتالی تلفن است. در حقيقت اكثر استانداردهای مخابراتی همچون E1 و T1 و حتی استانداردهای فيبر نوری STM1 بر اساس تعداد كانال‌های 64Kbps تعريف شده‌اند.

اما تخصيص 64Kbps برای انتقال هر كانال صوتی هزينه بالايی می‌طلبد، مخصوصا زمانی كه شبكه‌ای به اندازه كره زمين مدنظر طراحان باشد. با پيشرفت تكنولوژی به خصوص در زمينه كامپيوتر، راه‌حل‌های جديد برای كم‌كردن هزينه ارتباط مطرح شد كه برخی از اين راه‌حل‌ها منجر به پايين آوردن پهنای باند مورد نياز انتفال تلفنی می‌شدند.

مهم‌ترين راه‌حل، استفاده از الگوريتم‌های فشرده‌سازی خاص و حذف بعضی از سيگنال‌های زايد از داده ديجيتال می‌باشد. برای مثال در اكثر ارتباطات تلفنی، يكی از طرفين، شنونده وديگری گوينده است. در ارتباط كلاسيك تلفنی، در اين حالت كانال اشغال می‌شود هرچند داده‌ای منتقل نمی‌شود. می‌توان با استفاده از الگوريتم‌های خاص، سكوت يك طرف را تشخيص داد و به جای ارسال كامل داده و اشغال شدن كامل پهنای باند، داده‌ای به معنی سكوت را به گيرنده ارسال كرد و تا زمانی كه سكوت در يك طرف برقرار است، داده‌ای منتقل نكرد. اهميت اين الگوريتم بخصوص در ارتباطات راديويی (مانند سيستم تلفنی موبايل) بسيار با اهميت می‌شود، چرا كه با توجه به محدوديت كانال‌ها و وجود درخواست كنندگان زياد، استفاده بهينه از باند مهدود بسيار مهم است.

مسئله ديگر، سكوتی است كه بين اداكردن حروف از دهان انسان وجود دارد، چرا كه هرقدر شخصی بتواند سريع صحبت كند، باز بين اداكردن حروف، زمانی وجود دارد كه با استفاده از الگوريتم‌های خاص می‌توان آنها را حذف كرد. علاوه بر تمام اينها، امكان استفاده از الگوريتم‌های فشرده‌سازی در صوت ديجيتال‌شده وجود دارد.  .