Голос над IP

Голос над интернет -протоколом ( VoIP ), Также называется IP -телефония , является методом и группой технологий для голосовых вызовов для доставки сеансов голосовой связи через сети интернет -протокола (IP), такой как Интернет .

Более широкие термины интернет -телефония , широкополосная телефония и широкополосная телефонная служба , в частности, относятся к предоставлению голосовых и других услуг связи ( факс , SMS , голосовые сообщения ) через Интернет, а не через общедоступную телефонную сеть (PSTN), также известная Как простая старая телефонная служба (горшки).

Обзор

Шаги и принципы, связанные с исходными телефонами VoIP, аналогичны традиционной цифровой телефонии и включают сигнализацию, настройку канала, оцифровку аналоговых голосовых сигналов и кодирование. Вместо того, чтобы передавать через сеть, связанную с цепью , цифровая информация упакована, и передача происходит в виде IP-пакетов через сеть с переключенной пакетами . Они транспортируют медиа -потоки, используя специальные протоколы доставки носителя, которые кодируют аудио и видео с аудиокодеками и видеокодеками . Существуют различные кодеки, которые оптимизируют поток мультимедиа на основе требований приложений и пропускной способности сети; Некоторые реализации основаны на узкополосной и сжатой речи , в то время как другие поддерживают с высокой точностью стереодеки .

Наиболее широко используемые стандарты кодирования речи в VoIP основаны на линейных методах сжатия прогнозирующего кодирования (LPC) и модифицированных дискретных косинусных преобразования (MDCT). на основе MDCT Популярные кодеки включают AAC-LL (используется в Facetime на основе LPC/MDCT ), Opus (используемый в WhatsApp на основе LPC ), шелк (используется в Skype ), μ-Заза и версии A-закона G -версии G .711 , G.722 , и голосовой кодек с открытым исходным кодом, известный как ILBC , кодек, который использует только 8 кбит/с в каждом направлении, называемом G.729 .

Early providers of voice-over-IP services used business models and offered technical solutions that mirrored the architecture of the legacy telephone network. Second-generation providers, such as Skype, built closed networks for private user bases, offering the benefit of free calls and convenience while potentially charging for access to other communication networks, such as the PSTN. This limited the freedom of users to mix-and-match third-party hardware and software. Third-generation providers, such as Google Talk, adopted the concept of federated VoIP. These solutions typically allow dynamic interconnection between users in any two domains of the Internet, when a user wishes to place a call.

In addition to VoIP phones, VoIP is also available on many personal computers and other Internet access devices. Calls and SMS text messages may be sent via Wi-Fi or the carrier's mobile data network. VoIP provides a framework for consolidation of all modern communications technologies using a single unified communications system.

Protocols

Voice over IP has been implemented with proprietary protocols and protocols based on open standards in applications such as VoIP phones, mobile applications, and web-based communications.

A variety of functions are needed to implement VoIP communication. Some protocols perform multiple functions, while others perform only a few and must be used in concert. These functions include:

• Network and transport – Creating reliable transmission over unreliable protocols, which may involve acknowledging receipt of data and retransmitting data that wasn't received.
• Session management – Creating and managing a session (sometimes glossed as simply a "call"), which is a connection between two or more peers that provides a context for further communication.
• Signaling – Performing registration (advertising one's presence and contact information) and discovery (locating someone and obtaining their contact information), dialing (including reporting call progress), negotiating capabilities, and call control (such as hold, mute, transfer/forwarding, dialing DTMF keys during a call [e.g. to interact with an automated attendant or IVR], etc.).
• Media description – Determining what type of media to send (audio, video, etc.), how to encode/decode it, and how to send/receive it (IP addresses, ports, etc.).
• Media – Transferring the actual media in the call, such as audio, video, text messages, files, etc.
• Quality of service – Providing out-of-band content or feedback about the media such as synchronization, statistics, etc.
• Security – Implementing access control, verifying the identity of other participants (computers or people), and encrypting data to protect the privacy and integrity of the media contents and/or the control messages.

VoIP protocols include:

• Matrix, open standard for online chat, voice over IP, and videotelephony
• Session Initiation Protocol (SIP), connection management protocol developed by the IETF
• H.323, one of the first VoIP call signaling and control protocols that found widespread implementation. Since the development of newer, less complex protocols such as MGCP and SIP, H.323 deployments are increasingly limited to carrying existing long-haul network traffic.
• Media Gateway Control Protocol (MGCP), connection management for media gateways
• H.248, control protocol for media gateways across a converged internetwork consisting of the traditional PSTN and modern packet networks
• Real-time Transport Protocol (RTP), transport protocol for real-time audio and video data
• Real-time Transport Control Protocol (RTCP), sister protocol for RTP providing stream statistics and status information
• Secure Real-time Transport Protocol (SRTP), encrypted version of RTP
• Session Description Protocol (SDP), a syntax for session initiation and announcement for multi-media communications and WebSocket transports.
• Inter-Asterisk eXchange (IAX), protocol used between Asterisk PBX instances
• Extensible Messaging and Presence Protocol (XMPP), instant messaging, presence information, and contact list maintenance
• Jingle, for peer-to-peer session control in XMPP
• Skype protocol, proprietary Internet telephony protocol suite based on peer-to-peer architecture

Adoption

Consumer market

Example of residential network including VoIP

Mass-market VoIP services use existing broadband Internet access, by which subscribers place and receive telephone calls in much the same manner as they would via the PSTN. Full-service VoIP phone companies provide inbound and outbound service with direct inbound dialing. Many offer unlimited domestic calling and sometimes international calls for a flat monthly subscription fee. Phone calls between subscribers of the same provider are usually free when flat-fee service is not available.

A VoIP phone is necessary to connect to a VoIP service provider. This can be implemented in several ways:

• Dedicated VoIP phones connect directly to the IP network using technologies such as wired Ethernet or Wi-Fi. These are typically designed in the style of traditional digital business telephones.
• An analog telephone adapter connects to the network and implements the electronics and firmware to operate a conventional analog telephone attached through a modular phone jack. Some residential Internet gateways and cable modems have this function built in.
• Softphone application software installed on a networked computer that is equipped with a microphone and speaker, or headset. The application typically presents a dial pad and display field to the user to operate the application by mouse clicks or keyboard input.

PSTN and mobile network providers

It is increasingly common for telecommunications providers to use VoIP telephony over dedicated and public IP networks as a backhaul to connect switching centers and to interconnect with other telephony network providers; this is often referred to as IP backhaul.

Smartphones may have SIP clients built into the firmware or available as an application download.

Corporate use

Because of the bandwidth efficiency and low costs that VoIP technology can provide, businesses are migrating from traditional copper-wire telephone systems to VoIP systems to reduce their monthly phone costs. In 2008, 80% of all new Private branch exchange (PBX) lines installed internationally were VoIP. For example, in the United States, the Social Security Administration is converting its field offices of 63,000 workers from traditional phone installations to a VoIP infrastructure carried over its existing data network.

VoIP allows both voice and data communications to be run over a single network, which can significantly reduce infrastructure costs. The prices of extensions on VoIP are lower than for PBX and key systems. VoIP switches may run on commodity hardware, such as personal computers. Rather than closed architectures, these devices rely on standard interfaces. VoIP devices have simple, intuitive user interfaces, so users can often make simple system configuration changes. Dual-mode phones enable users to continue their conversations as they move between an outside cellular service and an internal Wi-Fi network, so that it is no longer necessary to carry both a desktop phone and a cell phone. Maintenance becomes simpler as there are fewer devices to oversee.

VoIP solutions aimed at businesses have evolved into unified communications services that treat all communications—phone calls, faxes, voice mail, e-mail, web conferences, and more—as discrete units that can all be delivered via any means and to any handset, including cellphones. Two kinds of service providers are operating in this space: one set is focused on VoIP for medium to large enterprises, while another is targeting the small-to-medium business (SMB) market.

Skype, which originally marketed itself as a service among friends, has begun to cater to businesses, providing free-of-charge connections between any users on the Skype network and connecting to and from ordinary PSTN telephones for a charge.

Delivery mechanisms

In general, the provision of VoIP telephony systems to organizational or individual users can be divided into two primary delivery methods: private or on-premises solutions, or externally hosted solutions delivered by third-party providers. On-premises delivery methods are more akin to the classic PBX deployment model for connecting an office to local PSTN networks.

While many use cases still remain for private or on-premises VoIP systems, the wider market has been gradually shifting toward Cloud or Hosted VoIP solutions. Hosted systems are also generally better suited to smaller or personal use VoIP deployments, where a private system may not be viable for these scenarios.

Hosted VoIP systems

Hosted or Cloud VoIP solutions involve a service provider or telecommunications carrier hosting the telephone system as a software solution within their own infrastructure.

Typically this will be one or more data centers with geographic relevance to the end-user(s) of the system. This infrastructure is external to the user of the system and is deployed and maintained by the service provider.

Endpoints, such as VoIP telephones or softphone applications (apps running on a computer or mobile device), will connect to the VoIP service remotely. These connections typically take place over public internet links, such as local fixed WAN breakout or mobile carrier service.

Private VoIP systems

Asterisk-based PBX for small business

In the case of a private VoIP system, the primary telephony system itself is located within the private infrastructure of the end-user organization. Usually, the system will be deployed on-premises at a site within the direct control of the organization. This can provide numerous benefits in terms of QoS control (see below), cost scalability, and ensuring privacy and security of communications traffic. However, the responsibility for ensuring that the VoIP system remains performant and resilient is predominantly vested in the end-user organization. This is not the case with a Hosted VoIP solution.

Private VoIP systems can be physical hardware PBX appliances, converged with other infrastructure, or they can be deployed as software applications. Generally, the latter two options will be in the form of a separate virtualized appliance. However, in some scenarios, these systems are deployed on bare metal infrastructure or IoT devices. With some solutions, such as 3CX, companies can attempt to blend the benefits of hosted and private on-premises systems by implementing their own private solution but within an external environment. Examples can include data center collocation services, public cloud, or private cloud locations.

For on-premises systems, local endpoints within the same location typically connect directly over the LAN. For remote and external endpoints, available connectivity options mirror those of Hosted or Cloud VoIP solutions.

However, VoIP traffic to and from the on-premises systems can often also be sent over secure private links. Examples include personal VPN, site-to-site VPN, private networks such as MPLS and SD-WAN, or via private SBCs (Session Border Controllers). While exceptions and private peering options do exist, it is generally uncommon for those private connectivity methods to be provided by Hosted or Cloud VoIP providers.

Quality of service

Communication on the IP network is perceived as less reliable in contrast to the circuit-switched public telephone network because it does not provide a network-based mechanism to ensure that data packets are not lost, and are delivered in sequential order. It is a best-effort network without fundamental quality of service (QoS) guarantees. Voice, and all other data, travels in packets over IP networks with fixed maximum capacity. This system may be more prone to data loss in the presence of congestion than traditional circuit switched systems; a circuit switched system of insufficient capacity will refuse new connections while carrying the remainder without impairment, while the quality of real-time data such as telephone conversations on packet-switched networks degrades dramatically. Therefore, VoIP implementations may face problems with latency, packet loss, and jitter.

By default, network routers handle traffic on a first-come, first-served basis. Fixed delays cannot be controlled as they are caused by the physical distance the packets travel. They are especially problematic when satellite circuits are involved because of the long distance to a geostationary satellite and back; delays of 400–600 ms are typical. Latency can be minimized by marking voice packets as being delay-sensitive with QoS methods such as DiffServ.

Network routers on high volume traffic links may introduce latency that exceeds permissible thresholds for VoIP. Excessive load on a link can cause congestion and associated queueing delays and packet loss. This signals a transport protocol like TCP to reduce its transmission rate to alleviate the congestion. But VoIP usually uses UDP not TCP because recovering from congestion through retransmission usually entails too much latency. So QoS mechanisms can avoid the undesirable loss of VoIP packets by immediately transmitting them ahead of any queued bulk traffic on the same link, even when the link is congested by bulk traffic.

VoIP endpoints usually have to wait for the completion of transmission of previous packets before new data may be sent. Although it is possible to preempt (abort) a less important packet in mid-transmission, this is not commonly done, especially on high-speed links where transmission times are short even for maximum-sized packets. An alternative to preemption on slower links, such as dialup and digital subscriber line (DSL), is to reduce the maximum transmission time by reducing the maximum transmission unit. But since every packet must contain protocol headers, this increases relative header overhead on every link traversed.

The receiver must resequence IP packets that arrive out of order and recover gracefully when packets arrive too late or not at all. Packet delay variation results from changes in queuing delay along a given network path due to competition from other users for the same transmission links. VoIP receivers accommodate this variation by storing incoming packets briefly in a playout buffer, deliberately increasing latency to improve the chance that each packet will be on hand when it is time for the voice engine to play it. The added delay is thus a compromise between excessive latency and excessive dropout, i.e. momentary audio interruptions.

Although jitter is a random variable, it is the sum of several other random variables that are at least somewhat independent: the individual queuing delays of the routers along the Internet path in question. Motivated by the central limit theorem, jitter can be modeled as a Gaussian random variable. This suggests continually estimating the mean delay and its standard deviation and setting the playout delay so that only packets delayed more than several standard deviations above the mean will arrive too late to be useful. In practice, the variance in latency of many Internet paths is dominated by a small number (often one) of relatively slow and congested bottleneck links. Most Internet backbone links are now so fast (e.g. 10 Gbit/s) that their delays are dominated by the transmission medium (e.g. optical fiber) and the routers driving them do not have enough buffering for queuing delays to be significant.

A number of protocols have been defined to support the reporting of quality of service (QoS) and quality of experience (QoE) for VoIP calls. These include RTP Control Protocol (RTCP) extended reports, SIP RTCP summary reports, H.460.9 Annex B (for H.323), H.248.30 and MGCP extensions.

Расширенный отчет RTCP -отчета, указанный RFC 3611 is generated by an VoIP phone or gateway during a live call and contains information on packet loss rate, packet discard rate (because of jitter), packet loss/discard burst metrics (burst length/density, gap length/density), network delay, end system delay, signal/noise/echo level, mean opinion scores (MOS) and R factors and configuration information related to the jitter buffer. VoIP metrics reports are exchanged between IP endpoints on an occasional basis during a call, and an end of call message sent via SIP RTCP summary report or one of the other signaling protocol extensions. VoIP metrics reports are intended to support real-time feedback related to QoS problems, the exchange of information between the endpoints for improved call quality calculation and a variety of other applications.

DSL и ATM

Модемы DSL обычно обеспечивают подключения Ethernet с местным оборудованием, но внутри они могут быть асинхронные режимы передачи (ATM). Они используют адаптационный слой ATM 5 (AAL5) для сегмента каждого пакета Ethernet на серию из 53 байтовых ячеек для передачи, собирая их обратно в рамы Ethernet на приемном конце.

Использование отдельного идентификатора виртуальной схемы (VCI) для голоса над IP может уменьшить задержку при общих соединениях. Потенциал банкомата для снижения задержки является наибольшим для медленных звеньев, потому что задержка в худшем случае уменьшается с увеличением скорости звена. Постоянный (1500 байт) рамки Ethernet занимает 94 мс для передачи при 128 кбит/с, но всего 8 мс при 1,5 Мбит/с. Если это звено узкого места, эта задержка, вероятно, достаточно мала, чтобы обеспечить хорошую производительность VoIP без уменьшения MTU или нескольких ВК АТМ. Последние поколения DSL, VDSL и VDSL2 несут Ethernet без промежуточных слоев ATM/AAL5, и они, как правило, поддерживают приоритетное помечение IEEE 802.1p, так что VoIP может быть в очереди перед тем, как меньший критичный трафик.

ATM имеет существенные накладные расходы: 5/53 = 9,4%, что примерно вдвое превышает общую сумму заголовка в раме Ethernet 1500 байтов. Этот «налог на банкомат» поступает каждым пользователем DSL, используют ли они преимущества нескольких виртуальных цепей - и немногие могут.

Слой 2

Несколько протоколов используются в уровне каналов данных и физическом уровне для механизмов качества обслуживания, которые помогают приложениям VoIP хорошо работать даже при наличии заторов сети . Некоторые примеры включают:

• IEEE 802.11E является утвержденной поправкой к стандарту IEEE 802.11 , которая определяет набор улучшений качества обслуживания для приложений беспроводной локальной сети посредством модификаций уровня управления доступом (MAC). Стандарт считается важным важным для чувствительных к задержке приложений, таких как голос над беспроводным IP.
• IEEE 802.1p определяет 8 различных классов обслуживания (включая один, посвященный голосу) для трафика на Wired Ethernet уровня-2 .
• Стандарт ITU-T G.HN , который предоставляет способ создать высокоскоростную (до 1 гигабит в секунду) локальную сеть (LAN) с использованием существующей домашней проводки ( линии электропередач , телефонные линии и коаксиальные кабели ). G.HN предоставляет QoS посредством беспрепятственных возможностей передачи (CFTXOPS), которые выделяются на потоки (такие как вызов VoIP), которые требуют QOS и которые договорились о контракте с сетевыми контроллерами.

Показатели производительности

Качество передачи голоса характеризуется несколькими показателями, которые могут контролироваться сетевыми элементами и аппаратным или программным обеспечением пользователя. Такие метрики включают потерю сетевого пакета , джиттер пакета пакетов, задержку (задержка), задержка после дила и Echo. Метрики определяются путем тестирования и мониторинга производительности VoIP.

Интеграция PSTN

Контроллер Voip Media Gateway (он же Softswitch Class 5 ) работает в сотрудничестве с медиа -шлюзом (он же IP Business Gateway) и подключает цифровой медиа -поток, чтобы завершить путь для голоса и данных. Шлюзы включают интерфейсы для подключения к стандартным сетям PSTN. Интерфейсы Ethernet также включены в современные системы, которые специально предназначены для связи вызовов, которые передаются через VoIP.

E.164 является глобальным стандартом нумерации как для PSTN, так и для общественной мобильной сети (PLMN). Большинство реализаций VoIP поддерживают E.164 , чтобы позволить обработке вызовов в абонентах VoIP и из PSTN/PLMN. Реализации VoIP также могут позволить использовать другие методы идентификации. Например, Skype позволяет подписчикам выбирать имена Skype (имена пользователей) Принимая во внимание, что реализации SIP могут использовать единый идентификатор ресурсов (URIS), аналогичный адресам электронной почты . Часто реализации VoIP используют методы перевода не E.164 идентификаторов на числа E.164 и наоборот, такие как служба Skype-In, предоставляемая Skype и номер E.164 в MAPPING MAPPING (ENUM) Служба в IMS и SIP.

Echo также может быть проблемой для интеграции PSTN. Общие причины Echo включают несоответствия импеданса в аналоговой схеме и акустический путь от сигнала приема до передачи на приемном конце.

Номер портативности

Портативность локального числа (LNP) и портативность номера мобильного телефона (MNP) также влияют на бизнес VOIP. Портативность номера - это услуга, которая позволяет подписчику выбирать нового телефонного перевозчика, не требуя нового номера. Как правило, бывший перевозчик обязан «карту» старого числа до нераскрытого числа, назначенного новым перевозчиком. Это достигается за счет поддержания базы данных чисел. Первоначально набранной номер получен оригинальным перевозчиком и быстро перенаправляется на нового перевозчика. Несколько ссылок на портирование должны сохраняться, даже если абонент возвращается к первоначальному носительщику. Федеральная комиссия по связям с общественностью (FCC) предписывает соответствию носителям эти условия защиты потребителей. В ноябре 2007 года FCC в Соединенных Штатах опубликовал приказ, расширяющие численные обязательства по мощности, взаимосвязанным поставщикам VoIP и перевозчикам, которые поддерживают поставщиков VOIP.

Голосовый вызов, происходящий в среде VoIP, также сталкивается с задачами маршрутизации с наименьшей стоимостью (LCR), чтобы достичь своего пункта назначения, если номер маршрутизируется на номер мобильного телефона на традиционном мобильном операторе. LCR основан на проверке пункта назначения каждого телефонного звонка, как он выполняется, а затем отправка вызова через сеть, который будет стоить клиенту наименьшее. Этот рейтинг подлежит некоторым дебатам, учитывая сложность маршрутизации вызовов, созданную номером переносимости. С MNP на месте, поставщики LCR больше не могут полагаться на использование префикса корня сети, чтобы определить, как направить вызов. Вместо этого они должны теперь определить фактическую сеть каждого номера перед маршрутизацией вызова.

Следовательно, решения VOIP также должны обрабатывать MNP при маршрутизации голосового вызова. В странах без центральной базы данных, таких как Великобритания, может потребоваться запросить мобильную сеть, в которой принадлежит домашняя сеть мобильного телефона. По мере увеличения популярности VoIP на корпоративных рынках из -за вариантов LCR VOIP необходимо обеспечить определенный уровень надежности при обработке вызовов.

Экстренные звонки

Телефон, подключенный к наземной линии, имеет прямую связь между номером телефона и физическим местоположением, которое поддерживается телефонной компанией и доступна для опрашивателей в чрезвычайных ситуациях через Национальные центры службы экстренной реагирования в форме списков аварийных абонентов. Когда центр получает экстренный вызов, местоположение автоматически определяется из баз данных и отображается на консоли оператора.

В IP -телефонии такая прямая связь между местоположением и конечной точкой связи не существует. Даже поставщик, имеющий инфраструктуру, такую ​​как поставщик DSL, может знать только приблизительное местоположение устройства, основанное на IP -адресе, выделенного для сетевого маршрутизатора и известного адреса услуги. Некоторые интернет -провайдеры не отслеживают автоматическое назначение IP -адресов для оборудования для клиентов.

IP -связь обеспечивает мобильность устройства. Например, жилое широкополосное соединение может использоваться в качестве ссылки на виртуальную частную сеть корпоративной организации, и в этом случае IP -адрес, используемый для связи с клиентами, может принадлежать предприятию, а не для жилого интернет -провайдера. Такие удлинители вне поездок могут появиться в рамках восходящего IP-PBX. На мобильных устройствах, например, на телевизионном телефоне 3G или USB беспроводной широкополосной адаптер, IP -адрес не имеет никаких отношений с каким -либо физическим местоположением, известным для поставщика услуг телефона, поскольку мобильный пользователь может находиться в регионе с покрытием сети, даже бродящими через другой Сотовая компания.

На уровне VoIP телефон или шлюз могут идентифицировать себя по учетным данным с помощью регистратора протокола инициации сеанса (SIP). В таких случаях поставщик услуг интернет -телефонии (ITSP) знает только, что оборудование конкретного пользователя активно. Поставщики услуг часто предоставляют услуги реагирования на чрезвычайные ситуации в соответствии с соглашением с пользователем, который регистрирует физическое местоположение и соглашается с тем, что, если с помощью IP -устройства вызовут аварийный номер, предоставляются только аварийные службы только для этого адреса.

Такие аварийные службы предоставляются поставщиками VoIP в Соединенных Штатах системой под названием Enhanced 911 (E911), основанной на Законе о беспроводной связи и общественной безопасности . Система экстренного обезживания VOIP E911 связывает физический адрес с номером телефона звонкой. Все поставщики VoIP, которые предоставляют доступ к общедоступной телефонной сети, необходимы для реализации E911, услуги, за которую может быть взимается подписчик. «Поставщики VoIP не могут позволить клиентам отказаться от 911 услуг». Система VoIP E911 основана на статическом поиске таблицы. В отличие от сотовых телефонов, где местоположение вызова E911 можно проследить с использованием вспомогательных GPS или других методов, информация VoIP E911 точна, только если подписчики сохраняют ток об аварийном адресе.

Факс поддержка

Отправка факсов через сети VoIP иногда называют факсом по IP (FOIP). Передача факсов была проблематичной в ранних реализациях VoIP, так как большинство кодеков оцифровки голоса и сжатия оптимизированы для представления человеческого голоса, и правильное время модема не может быть гарантировано в сети без соединения.

Основанным на стандартах решение для надежного доставки факса-овер-IP является протокол T.38 . Протокол T.38 предназначен для компенсации различий между традиционными коммуникациями без пакетов по аналоговым линиям и пакетными передачами, которые являются основой для IP-связи. Факс может быть стандартным устройством, подключенным к аналоговому телефонному адаптеру (ATA), или это может быть программное приложение или выделенное сетевое устройство, работающее через интерфейс Ethernet. Первоначально T.38 был разработан для использования методов передачи UDP или TCP в сети IP.

Некоторые новые высококачественные факсимины имеют встроенные возможности T.38, которые подключены непосредственно к сетевому переключанию или маршрутизатору. В T.38 каждый пакет содержит часть потока данных, отправленных в предыдущем пакете. Два последовательных пакета должны быть потеряны, чтобы фактически потерять целостность данных .

Требования к мощности

Телефон для традиционного аналогового обслуживания, как правило, подключается непосредственно к телефонным линиям телефонной компании , которые обеспечивают постоянный ток для питания самых основных аналоговых телефонов независимо от локально доступной электроэнергии. Восприимчивость телефонного обслуживания к сбоям питания является распространенной проблемой даже с традиционным аналоговым услугами, когда клиенты покупают телефонные единицы, которые работают с беспроводными телефонами на базовую станцию, или имеют другие современные функции телефона, такие как встроенная голосовая почта или функции телефонной книги. Полем

Телефоны VoIP и телефонные адаптеры VoIP подключаются к маршрутизаторам или кабельным модемам , которые обычно зависят от доступности сетевого электричества или локально генерируемой энергии. Некоторые поставщики услуг VoIP используют оборудование для клиентов (например, кабельные модемы) с энергоснабжением, поддерживаемыми аккумулятором для обеспечения непрерывного обслуживания на срок до нескольких часов в случае локальных сбоев питания. Такие устройства, поддерживаемые аккумуляторами, обычно предназначены для использования с аналоговыми телефонами. Некоторые поставщики услуг VoIP реализуют услуги для маршрутизации звонков в другие телефонные услуги абонента, такой сотовый телефон, в случае, если сетевое устройство клиента недоступно для прекращения вызова.

Безопасность

Безопасные вызовы возможны с использованием стандартизированных протоколов, таких как защитный протокол транспорта в реальном времени . Большинство средств для создания безопасного телефонного соединения через традиционные телефонные линии, такие как оцифровка и цифровая передача, уже на месте с VoIP. Это необходимо только для шифрования и аутентификации существующего потока данных. Автоматизированное программное обеспечение, такое как виртуальный УАТС , может устранить необходимость того, чтобы персонал приветствовал и переключал входящие вызовы.

Проблемы безопасности для телефонных систем VoIP аналогичны проблемам других устройств, подключенных к Интернету. Это означает, что хакеры , имеющие знание уязвимостей VoIP, могут выполнять атаки отказа в службе , собирать данные клиентов, записывать разговоры и компромиссные сообщения голосовой почты. Скомпрометированной учетной записи пользователя или сеанса VoIP могут позволить злоумышленнику нести значительные расходы от сторонних услуг, таких как на большие расстояния или международные призывы.

Технические детали многих протоколов VoIP создают проблемы при маршрутизации трафика VoIP через брандмауэры и переводчики сетевых адресов , используемые для взаимосвязи в транзитные сети или Интернет. Контролеры пограничных сессий часто используются для включения вызовов VoIP в защищенные сети и из них. Другие методы для прохождения устройств NAT включают вспомогательные протоколы, такие как STUN и интерактивное установление связи (ICE).

Стандарты для обеспечения VoIP доступны в защищенном транспортном протоколе в реальном времени (SRTP) и протоколе ZRTP для аналоговых адаптеров телефонии , а также для некоторых мягких телефонов . IPSEC доступен для обеспечения VoIP точки-точки на транспортном уровне с помощью оппортунистического шифрования . Хотя многие потребительские решения VoIP не поддерживают шифрование сигнального пути или среды, закрепление телефона VoIP концептуально проще в реализации с использованием VoIP, чем на традиционных телефонных целях. В результате отсутствия широко распространенной поддержки для шифрования является то, что относительно легко подслушивать вызовы VoIP, когда возможен доступ к сети данных. Бесплатные решения с открытым исходным кодом, такие как Wireshark , способствуют захвату разговоров VoIP.

Правительственные и военные организации используют различные меры безопасности для защиты трафика VoIP, такие как голос над безопасным IP (Vosip), безопасный голос над IP (SVOIP) и безопасный голос над безопасным IP (SVOSIP). Различие заключается в том, применяется ли шифрование в телефонной конечной точке или в сети. Безопасный голос над безопасным IP может быть реализован путем шифрования носителя с помощью протоколов, таких как SRTP и ZRTP . Secure Voice Over IP использует шифрование типа 1 в классифицированной сети, например SIPRNet . Public Secure VoIP также доступен с бесплатным программным обеспечением GNU и во многих популярных коммерческих программах VOIP через библиотеки, такие как ZRTP.

В июне 2021 года Агентство по национальной безопасности (АНБ) опубликовало комплексные документы, описывающие четыре плоскости атаки системы связи - сеть, периметр, контроллеры сеансов и конечные точки - и объяснение рисков безопасности и методов смягчения последствий для каждого из них.

Идентификатор вызывающего абонента

Протоколы голоса над IP и оборудование обеспечивают поддержку идентификатора вызывающего абонента , которая совместима с PSTN. Многие поставщики услуг VoIP также позволяют вызывающим абонентам настроить пользовательскую информацию идентификатора вызывающего абонента.

Совместимость слухового аппарата

Проводные телефоны, которые производятся, импортируются или предназначены для использования в США с службой голоса над IP, 28 февраля 2020 года или после этого, должны соответствовать требованиям совместимости слуховых аппаратов, установленных Федеральной комиссией по связи .

Эксплуатационная стоимость

VoIP резко снизила стоимость связи, обмениваясь сетевой инфраструктурой между данными и голосом. Одно широкополосное соединение имеет возможность передавать несколько телефонных звонков.

Регулирующие и правовые вопросы

По мере роста популярности VoIP правительствам больше заинтересованы в регулировании VoIP таким образом, аналогичным услугам PSTN.

Во всем развивающемся мире, особенно в странах, где регулирование слабое или захвачено доминирующим оператором, часто налагаются ограничения на использование VoIP, в том числе в Панаме , где VoIP облагается налогом, Гайана, где VoIP запрещено. В Эфиопии , где правительство национализирует телекоммуникационную службу, это уголовное преступление - предлагать услуги с использованием VoIP. Страна установила брандмауэры, чтобы предотвратить получение международных вызовов с использованием VoIP. Эти меры были приняты после того, как популярность VOIP снизила доход, полученный государственной телекоммуникационной компанией.

Канада

В Канаде Канадская Комиссия по радио-телевизии и телекоммуникациям регулирует телефонную службу, включая службу телефона VOIP. Службы VOIP, работающие в Канаде, обязаны предоставлять 9-1-1 . аварийные услуги

Евросоюз

В Европейском Союзе обращение с поставщиками услуг VoIP является решением для каждого национального регулятора телекоммуникаций, который должен использовать закон о конкуренции для определения соответствующих национальных рынков, а затем определить, имеет ли какой -либо поставщик услуг на этих национальных рынках «значительную рыночную власть» (и поэтому должен быть подлежит определенным обязательствам). Обычно проводятся общее различие между службами VoIP, которые функционируют через управляемые сети (с помощью широкополосных соединений) и службами VoIP, которые функционируют через неуправляемые сети (по сути, Интернет).

Соответствующая директива ЕС не четко составлена ​​в отношении обязательств, которые могут существовать независимо от рыночной власти (например, обязательство предлагать доступ к экстренным вызовам), и невозможно сказать, связаны ли они поставщики услуг VOIP любого типа.

Арабские государства GCC

Собственный

В Омане незаконно предоставлять или использовать несанкционированные услуги VoIP, в той степени, в которой были заблокированы веб -сайты нелицензионных поставщиков VoIP. Нарушения могут быть наказаны за штраф в размере 50 000 оманов (около 130 317 долларов США), двухлетний тюремный срок или оба. В 2009 году полиция совершила налет на 121 интернет -кафе по всей стране и арестовала 212 человек за использование или предоставление услуг VoIP.

Саудовская Аравия

В сентябре 2017 года Саудовская Аравия сняла запрет на VOIP, пытаясь сократить эксплуатационные расходы и стимулировать цифровое предпринимательство.

Объединенные Арабские Эмираты

В Объединенных Арабских Эмиратах (ОАЭ) незаконно предоставлять или использовать несанкционированные услуги VOIP. Веб -сайты нелицензионных поставщиков VoIP были заблокированы. Некоторые услуги VoIP, такие как Skype , были разрешены. В январе 2018 года поставщики интернет-услуг в ОАЭ заблокировали все приложения VoIP, включая Skype, но разрешили только 2 утвержденных правительством приложения VOIP (C'Me и Botim). В оппозиции петиция по изменению .

24 марта 2020 года Объединенные Арабские Эмираты ослабили ограничение на службы VoIP, ранее запрещенные в стране, облегчить общение во время пандемии Covid-19 . Тем не менее, популярные приложения об обмене мгновенными сообщениями, такие как WhatsApp , Skype и FaceTime, оставались заблокированными от использования для голосовых и видеопроводов, сжимая жителей для использования платных услуг от государственных поставщиков телекоммуникаций страны.

Индия

В Индии законно использовать VOIP, но незаконно иметь VoIP -шлюзы внутри Индии. Это эффективно означает, что люди, у которых есть ПК, могут использовать их, чтобы сделать вызов VoIP на другие компьютеры, но не на обычный номер телефона. Услуги VoIP-сервера на иностранных базированиях незаконны в Индии.

Интернет -телефония разрешена интернет -провайдеру с ограничениями. Разрешены следующие услуги:

1. ПК на ПК; внутри или за пределами Индии
2. ПК / устройство / адаптер, соответствующий стандарту любых международных агентств, таких как ITU или IETF и т. Д. В Индии для PSTN / PLMN за рубежом.
3. Любое устройство / адаптер, соответствующий стандартам международных агентств, таких как ITU, IETF и т. Д., Подключенное к узлу ISP со статическим IP -адресом к аналогичному устройству / адаптеру; внутри или за пределами Индии.
4. Кроме того, что описано в условии (ii) выше , Никакая другая форма интернет -телефонии не разрешена.
5. В Индии в интернет -телефонии не предоставляется отдельная схема нумерации. В настоящее время 10 -значная нумерация, основанная на E.164, допускается в фиксированную телефонию, GSM, CDMA Wireless Service. Для интернет -телефона схема нумерации должна соответствовать схеме IP -адресации, назначенных в Интернете, полномочия (IANA). Перевод e.164 Номер / частный номер на IP -адрес, выделенный для любого устройства и наоборот, ISP, чтобы показать соблюдение схемы нумерации IANA, не допускается.
6. Лицензиату интернет -сервиса не разрешается иметь подключение PSTN/PLMN. Голосовая связь с телефоном, подключенным к PSTN/PLMN, и после нумерации E.164 в Индии запрещено.

Южная Корея

В Южной Корее только поставщики, зарегистрированные в правительстве, уполномочены предлагать услуги VoIP. В отличие от многих поставщиков VOIP, большинство из которых предлагают фиксированные ставки, корейские услуги VOIP, как правило, измеряются и взимаются по тарифам, аналогичным наземным призывам. Иностранные поставщики VoIP сталкиваются с высокими барьерами для государственной регистрации. Этот вопрос стал главным в 2006 году, когда поставщики интернет -услуг, предоставляющих личные интернет -услуги по контракту с членами Соединенных Штатов, проживающих кореи (USFK), проживающих на базах USFK, угрожали блокировать доступ к услугам VoIP, используемым членами USFK как экономичный способ сохранить Контакты со своими семьями в Соединенных Штатах на том основании, что поставщики VOIP военнослужащих не были зарегистрированы. Был достигнут компромисс между представителями USFK и корейских телекоммуникаций в январе 2007 года, когда члены службы USFK, прибывающие в Корее до 1 июня 2007 года, и подписаться на услуги ISP, предоставленные на базе, могут продолжать использовать свою подписку на VOIP в США, но более поздние прибытия необходимо использовать корейский поставщик VoIP, который по контракту будет предлагать цены, аналогичные фиксированным ставкам, предлагаемым американскими поставщиками VOIP.

Соединенные Штаты

В Соединенных Штатах FCC требует, чтобы все взаимосвязанные поставщики услуг VoIP выполняли требования, сопоставимые с требованиями для традиционных поставщиков телекоммуникационных услуг. Операторы VOIP в США обязаны поддержать переносимость локального номера ; сделать услугу доступным для людей с ограниченными возможностями; оплачивать регулирующие сборы, универсальные взносы на обслуживание и другие обязательные платежи; и позволить правоохранительным органам провести наблюдение в соответствии с Законом о помощи по связям с общественностью (CALEA).

Операторы взаимосвязанного VoIP (полностью подключенного к PSTN) обязаны предоставлять улучшенный сервис 911 без особого запроса, предоставить обновления местоположения клиента, четко раскрывает любые ограничения по своим функциональности E-911 своим потребителям, получите утвердительные подтверждения этих раскрытий от всех. потребители, и не может позволить их клиентам отказаться от сервиса 911. Операторы VOIP также получают выгоду от определенных правил телекоммуникаций США, в том числе право на взаимодействие и обмен трафиком с действующими местными перевозчиками обмена через оптовых перевозчиков. Поставщики кочевой службы VoIP - те, кто не может определить местоположение своих пользователей - освобождаются от государственных регулирования телекоммуникаций.

Еще один юридический вопрос, который Конгресс США обсуждает, касается изменений в Законе о надзоре за иностранной разведкой . Проблема, о которых идет речь, вызовы между американцами и иностранцами. АНБ не уполномочено использовать разговоры американцев без ордера, но в Интернете, и, в частности, VoIP не рисует как линию, расположенную на местоположении вызывающего абонента или получателя вызова, как это делает традиционная телефонная система. Поскольку низкая стоимость и гибкость VoIP убедиют все больше и больше организаций в принятии технологии, наблюдение за правоохранительными органами становится более сложным. Технология VoIP также увеличила федеральные проблемы безопасности, потому что VoIP и аналогичные технологии затрудняли правительству, чтобы определить, где цель физически расположена, когда перехватывается коммуникации, и это создает целый набор новых юридических проблем.

История

Ранние разработки конструкций сети пакетов от Пола Барана и других исследователей были мотивированы стремлением к более высокой степени избыточности и доступности сети перед лицом сбоев инфраструктуры, чем было возможно в сетях, переключенных в цепь в телекоммуникациях середины двадцатой. век Дэнни Коэн впервые продемонстрировал форму голоса пакета в 1973 году, которая была разработана в протокол сетевого голоса , который работал по всей ранней Арпанете .

В раннем Arpanet голосовая связь в реальном времени не была возможной с безжалостной модуляции (PCM) цифровыми речевыми пакетами , которые имели биту 64   кбит / с, что намного больше, чем   2,4 кбит / полоса пропускания с ранних модемов . Решением этой проблемы было линейное прогнозное кодирование (LPC), речевого кодирования алгоритм сжатия данных , который был впервые предложен Fumitada Itakura Университета Нагоя и Шузо Сайто из Nippon Telegraph и телефон (NTT) в 1966 году. LPC был способен к рече. до 2,4   кбит / с, что привело к первой успешной беседе в режиме реального времени по сравнению с Arpanet в 1974 году, между Culler-Harrison, включенным в лабораторию Goleta, Калифорния , и лаборатории MIT Lincoln в Лексингтоне, штат Массачусетс . С тех пор LPC был наиболее широко используемым методом речевого кодирования. Линейный прогноз (CELP), тип алгоритма LPC, был разработан Манфредом Р. Шредером и Бишну С. Аталом в 1985 году. Алгоритмы LPC остаются стандартом кодирования аудио в современной технологии VoIP.

В течение двух десятилетий после демонстрации 1974 года были разработаны различные формы пакетной телефонии, а отраслевые заинтересованные группы были созданы для поддержки новых технологий. После завершения проекта ARPANET и расширения Интернета для коммерческого трафика, IP -телефония была проверена и считалась невозможным для коммерческого использования до появления вокалчата в начале 1990 -х годов, а затем в феврале 1995 года официальный выпуск интернет -телефона (или iPhone для короткого) коммерческого программного обеспечения от Vocaltec , основанного на патенте Лиора Харамати и Алона Коэна , и за которым следует другие компоненты VoIP инфраструктуры, такие как шлюзы телефонии и переключение серверов. Вскоре после того, как он стал известной областью интереса в коммерческих лабораториях крупных, в частности, в AT & T, где Мариан Кроак и ее команда подали много патентов, связанных с этой технологией. К концу 1990 -х годов стали доступны первые мягкие мощности , и новые протоколы, такие как H.323 , MGCP и протокол инициации сеанса (SIP), привлекли широкое внимание. В начале 2000-х годов распространение постоянных интернет-соединений с высокой пропускной способностью с жилищными жилищами и предприятиями породило отрасль поставщиков услуг интернет-телефона (ITSP). Разработка программного обеспечения для телефонной связи с открытым исходным кодом, такого как Asterisk PBX , вызвало широко распространенный интерес и предпринимательство в службах голосовых перегородков, применяя новые парадигмы интернет-технологий, такие как облачные сервисы к телефонии.

Вехи

• 1966: Линейное предсказательное кодирование (LPC), предложенное Фумитадой Итука из Университета Нагоя и Шузо Сайто Сайто Сайто Сайто Сайто .
• 1973: Packet Voice приложение от Дэнни Коэна .
• 1974: Институт инженеров по электротехнике и электронике (IEEE) публикует статью под названием «Протокол для взаимодействия пакетной сети».
• 1974: протокол сетевого голоса (NVP), протестированный на Arpanet в августе 1974 года, несущий едва понятный   16 KPB . CVSD голос
• 1974: Первый успешный разговор в реальном времени по сравнению с Arpanet, достигнутый с использованием   LPC 2,4 KPB, между Culler-Harrison, включенным в Goleta, California , и лабораторию MIT Lincoln в Лексингтоне, штат Массачусетс .
• 1977: Дэнни Коэн и Джон Постел USC из Института информационных наук и VINT CERF Агентства расширенных исследовательских проектов защиты (DARPA) соглашаются отделить IP от TCP и создать UDP для перевозки трафика в реальном времени.
• 1981: IPv4 описан в RFC 791.
• 1985: Национальный научный фонд комиссии по созданию NSFNet .
• 1985: Линейный прогноз, включенный код (CELP), тип алгоритма LPC, разработанный Манфред Р. Шредер и Бишну С. Атал .
• 1986: предложения различных организаций по стандартам Для голосового ATM , в дополнение к коммерческим пакетным голосовым продуктам от таких компаний, как Stratacom
• 1991: Говорят свободно, приложение о голосовании, было выпущено в общественное достояние.
• 1992: Форум эстафеты кадров проводит разработку стандартов для реле голоса над кадром .
• 1992: Insoft Inc. объявляет и запускает свой настольный конференц -конференц -конференцию, которая включает в себя VoIP и видео. Компании приписывают разработку первого поколения коммерческого, базирующегося в США VoIP, интернет-потоковой передачи медиа-потоковой передачи и интернет-телефона/совместного программного обеспечения и стандартов в режиме реального времени, которые обеспечат основу стандарта протокола потокового протокола в реальном времени (RTSP).
• 1993 Выпуск VocalChat, коммерческого программного обеспечения для голосовой коммуникации PC Commercial Packet от Vocaltec .
• 1994: Mtalk, бесплатное приложение Voip для LAN для Linux
• 1995:
  • Vocaltec выпускает интернет -телефон коммерческий интернет -программное обеспечение.
  • Intel , Microsoft и Radvision инициировали действия по стандартизации для системы коммуникаций VoIP.
• 1996:
  • ITU-T начинает разработку стандартов для передачи и сигнализации голосовой связи по сетям интернет-протоколов со стандартом H.323 .
  • Американские телекоммуникационные компании обращаются к Конгрессу США о запрете технологии интернет -телефона.
  • G.729 Речевой кодек введен с использованием алгоритма CELP (LPC).
• 1997: Уровень 3 начал разработку своего первого Softswitch , термина, который они придумали в 1998 году.
• 1999:
  • Спецификация протокола инициации сеанса (SIP) RFC 2543 выпускается.
  • Mark Spencer из Digium разрабатывает Asterisk , первое программное обеспечение с открытым исходным кодом частного филиала (КБК).
  • модифицированным , используемого модифицированного дискретного косинусного преобразования (MDCT) вариант, называется дискретным косинусным преобразованием Для кодека Siren (MDCT) , используемым в кодирования G.722.1 стандарте Audio кодирования широкополосного .
  • MDCT адаптируется в алгоритм LD-MDCT, используемый в стандарте AAC-LD .
• 2001: INOC-DBA , первая сеть SIP Inter-Provider развернута; Это также первая голосовая сеть, достигшая всех семи континентов.
• 2003: Skype выпустил в августе 2003 года. Это было создание Niklas Zennström и Janus Friis в сотрудничестве с четырьмя эстонианскими разработчиками. Это быстро стало популярной программой, которая помогла демократизировать VoIP.
• 2004: коммерческие поставщики услуг VoIP размножаются.
• 2005: PhoneGnome VoIP -сервис запускается Televolution, Inc. из Калифорнии.
• 2006: G.729.1 Широкополосный кодек введен с использованием алгоритмов MDCT и CELP (LPC).
• 2007: Производители и продавцы VOIP -устройства Бум в Азии, особенно на Филиппинах, где проживают многие семьи зарубежных работников.
• 2009: введен шелковой кодек, используя алгоритм LPC, и используется для голосового вызова в скайпе .
• 2010: Apple представляет FaceTime , в котором используется кодек AAC-LD на основе LD-MDCT.
• 2011:
  • Rise of Webrtc Technology, которая поддерживает VoIP непосредственно в браузерах.
  • Celt Codec введен с использованием алгоритма MDCT.
• 2012: введен Opus Codec, используя алгоритмы MDCT и LPC.

Смотрите также

• Аудио над IP
• Вызовов телеком
• Сравнение протоколов аудио сети
• Сравнение программного обеспечения VOIP
• Дифференцированные услуги
• Высокая ставка в области медиа -транспорта
• Интегрированные услуги
• Интернет -факс
• IP -мультимедийная подсистема
• Список компаний VoIP
• Мобильный VoIP
• Форматы полезной нагрузки RTP
• SIP Trunking
• Я уничтожу
• Голос над LTE
• Voicexml
• VoIP VPN
• VoIP -запись

Внешние ссылки

• Словажное определение VoIP в Wiktionary
• по интернет -телефонии от Wikivoyage Путеводитель