تکنولوژی های ارتباط صوتی و روشهای پیاده سازی SIP, VOIP

• تکنولوژی VoIP) Voice-over IP)
• تکنولوژی Circuit Switching
• تکنولوژی Packet Switching
• پروتکل مورد استفاده
• تکنولوژی SIP) session Initiation Protocol)
• روشهای پیاده سازی VOIP

تکنولوژی VoIP) Voice-over IP)

IP تلفنی ، ارسال مکالمات تلفنی بر روی یک شبکه مبتنی بر داده است . امروزه مکالمات صوتی گسترده ای از طریق شبکه های مبتنی بر داده ( نظیر اینترنت )  انجام می گیرد. 

تکنولوژی Circuit Switching

شرکت های تلفن بیش از یکصد سال است که از تکنولوژی Circuit Switching استفاده می نمایند. در روش فوق بمحض ایجاد ارتباط بین دو نفر ، در تمام مدت زمان مکالمه یک مدار اختصاصی برای آنها در نظر گرفته خواهد شد. بدین ترتیب برای دو نقطه مربوطه  یک ارتباط دو سویه ایجاد می گردد. نحوه انجام یک مکالمه صوتی به صورت زیر است :

• پس از برداشتن گوشی تلفن یک بوق شنیده می گردد. بوق فوق بمنزله برقراری ارتباط  با شرکت تلفن ( مرکز مربوطه ) است .
• با استفاده از سیستم تلفن ، اقدام به  شماره گیری می گردد.
• ارتباط مورد نظر از طریق مجموعه ای از سوئیج ها عبور داده شده تا به مخاطب مورد نظر برسد.
• یک ارتباط بین تلفن شما و مخاطب برقرار و یک مدار فعال می گردد.
• مکالمه با مخاطب مورد  نظر در مدت زمان دلخواه  انجام می گیرد.
• پس از  قطع مکالمه ، مدار فعال شده بین شما و مخاطب غیر فعال خواهد شد.

فرض کنید مدت زمان مکالمه شما ده دقیقه باشد ، در طول مدت زمان فوق مدار ایجاد شده بین دو تلفن بصورت پیوسته فعال خواهد بود. در سیستم های قدیمی مخابراتی ، مکالمه تلفنی با نرخ انتقال اطلاعات  ثابت ۶۴ کیلو بیت در ثانیه و یا ۱۰۲۴ بیت در ثانیه در هر جهت انجام می گرفت ( مجموع نرخ انتقال اطلاعات ۱۲۸ کیلوبیت در ثانیه ) .با توجه به اینکه در هر کیلوبایت ، هشت کیلوبیت وجود دارد ، بنابراین در هر ثانیه ۱۶ کیلو بایت و یا در هر دقیقه ۹۶۰ کیلوبایت اطلاعات ارسال می گردد( زمانی که مدار فعال است ) .بنابراین در مدت زمان ده دقیقه ارتباط تلفنی ، مجموع اطلاعات ارسال شده ۹۶۰۰ کیلو بایت ( ۴/۹ مگابایت ) خواهد بود.

در یک مکالمه تلفنی اکثر داده های ارسال شده بیهوده می باشند. زمانی که شما حرف می زنید ، مخاطب صرفا” گوش می دهد . این بدان معنی است که در هر مقطع زمانی ، ازنصف  خط ارتباطی بیشتر استفاده نمی گردد. ( سکوت موجود بر روی خط در مدت زمان برقراری ارتباط زیاد خواهد بود ) در این حالت حجم اطلاعات ارسال شده  ، به ۷/۴ مگابایت تنزل پیدا خواهد کرد.

شبکه های مبتنی بر داده از روش Circuit switching استفاده نکرده و در مقابل ، روش Packet Switching استفاده می گردد.

تکنولوژی Packet Switching

در روش Packet Switching بر خلاف Circuit Switching  که بصورت پیوسته ارتباط را فعال نگه می دارد ، صرفا” در زمان ارسال اطلاعات ( یک بخش کوچک داده که به آن packet گفته می شود ) ارتباط فعال خواهد شد. اطلاعات مربوط به فرستنده به مجموعه ای از Packet تقسیم می گردد. در هر یک از بسته های اطلاعاتی آدرس فرستنده و دریافت کننده اطلاعات قرار خواهد گرفت . دریافت کننده بسته های اطلاعاتی  ، اطلاعات را به یکدیگر ملحق تا اطلاعات اولیه بوجود آیند. روش فوق بسیار کارآ بوده و زمان فعال بودن ارتباط بین فرستنده و گیرنده را به حداقل مقدار خود می رساند. بدین ترتیب ترافیک موجود بر روی شبکه نیز کاهش خواهد یافت . کامپیوترهای فرستنده و گیرنده در زمان ارتباط با یکدیگر قادر به دریافت و یا ارسال اطلاعات برای سایر کامپیوترها نیز خواهند بود.

تکنولوژی VoIP از روش Packet Switching  استفاده می کند. بااستفاده از روش فوق می توان چندین مکالمه تلفنی فراهم نمود. با استفاده از PSTN ، یک مکالمه ده دقیقه ای ، ده دقیقه کامل از زمان انتقال با نرخ ۱۲۸ کیلوبیت در ثانیه را اشغال خواهد کرد. در روش VoIP ، مکالمه ده دقیقه ای اشاره شده صرفا” ۳/۵ دقیقه زمان انتقال را با نرخ ۶۴ کیلوبیت در ثانیه اشغال خواهد کرد. در این حالت ۶۴ کیلوبیت در ثانیه برای مدت ۳/۵ دقیقه ، و ۱۲۸ کیلوبیت در ثانیه برای زمان باقیمانده ۵ /۶  آزاد خواهد ماند.

فرض کنید که شرکت شما دستگاه مورد نظر بمنطور استفاده از سرویس VoIP را خریداری و نصب کرده باشد. در شرکت مربوطه صدها تلفن و یک PBX)Private branch exchange) نیز نصب شده است . PBX سوئیچی است که از آن بمنظور ارتباط مجموعه ای از تلفن ها به یکدیگر و به یک یا چندین خط خارج از شرکت استفاده می گردد. در مثال فوق PBX بصورت یک gateway است .

از gateway بمنظور ارتباط دستگاههای موجود در دو شبکه متفاوت استفاده می گردد. PBX یک Gateway است .( چون سیگنال های استاندارد circuit-switching هر یک از تلفن ها را به داده های دیجیتال بمنظور ارسال از طریق یک شبکه مبتنی بر IP و Packet Switching  تبدیل می نماید).  

روش برقراری یک مکالمه از طریق یک شبکه Packet-Switching  و با استفاده از VoIP بصورت زیر است :

• دریافت کننده را فعال تا از طریق آن یک سیگنال برای PBX ارسال گردد.
• PBX سیگنال را دریافت و یک بوق آزاد را برای فرستنده ارسال می دارد.
• فرستنده اقدام به شماره گیری تلفن مخاطب مورد نظر را می نماید. شماره فوق در ادامه توسط PBX بصورت موقت ذخیره می گردد.
• پس از مشخص نمودن شماره توسط فرستنده ، PBX بمنظور اطمینان از صحت فرمت ،آن را بررسی خواهد کرد.
• PBX در رابطه با نجوه تطبیق شماره دریافتی با شخص مورد نظر اقدامات لازم را انجام خواهد داد. درفرآیند تطبیق ، شماره مورد نظر به آدرس IP دستگاه دیگر که “میزبان IP” نامیده می گردد ، ملحق می گردد.  “میزبان IP”  عملا” یک PBX دیجیتالی دیگر است که به سیتم تلفن محلی که با آن ارتباط برقرار شده ، نصب شده است . در موارد خاصی که مخاطب از یک سرویس گیرنده VoIP مبتنی بر کامپیوتر استفاده می نماید ، “میزبان IP” ، سیستمی  است که قصد برقراری ارتباط با آن وجود دارد.
• یک session بین PBX اداره تماس گیرنده و “میزبان IP” برقرار می گردد. هر سیستم می بایست از پروتکل ها یمشابه بمنظور برقراری ارتباط استفاده نماید. سیستم ها دو کانال برای هر جهت را پیاده سازی خواهند کرد.
• مکالمه به  مدت زمان مورد نظر انجام می گیرد.در زمان برقراری مکالمه ، PBX شرکت شما و میزبان IP مخاطب ، بسته هایی اطلاعاتی را ارسال و یا دریافت می دارند.
• مکالمه به اتمام رسیده و دریافت کننده غیرفعال می گردد.
• پس از قطع ارتباط ، مدار( ارتباط ) موجود بین تلفن تماس گیرنده و PBX آزاد می گردد.
• PBX سیگنالی را برای میزبان IP ارسال و خاتمه مکالمه را اعلام می نماید.
• پس از اتمام session ، دستگاه PBX شماره تلفن نطبیق داده شده به “میزبان IP” را از حافظه خود پاک می نماید.  

بمنظور برقراری ارتباط از طریق تلفن با دستگاههائی نظیر : کامپیوتر در طول یک شبکه ، می بایست از یک پروتکل مشترک استفاده گردد.

پروتکل مورد استفاده

از دو پروتکل عمده برای VoIP استفاده می شود. پروتکل های فوق روش های مربوط به ارتباط دستگاههای متفاوت از طریق VoIP را مشخص  و Codec های صوتی را نیز تعیین  می نماید.  “کدک ” از تلفیق دو واژه Code و Decode تشکیل شده است . کدک ، یک سیگنال صوتی را به یک سیگنال دیجیتالی فشرده شده تبدیل می نماید.

اولین پروتکل H.323ست . پروتکل فوق استاندارد ارائه شده توسط( ITU(International Telecommunication Union است. H.323 یک پروتکل پیشرفته و پیچیده است . پروتکل فوق مشخصات لازم برای ویدئوکنفرانس های محاوره ای و اشنتراک داده و نرم افزارهای صوتی نظیر IP تلفنی را تعریف می نماید. H.323 دارای مجموعه ای از سایر پروتکل ها بوده که هر یک دارای کاربرد خاص خود می باشند.

H.323 Protocol

تکنولوژی SIP) session Initiation Protocol)

پروتکل دیگری با نام SIP)session Initiation Protocol) توسط IETF ارائه شده است .SIP نسبت به H.323  دارای کارائی بمراتب بیشتری بوده  و صرفا” برای IP تلفنی طراحی و پیاده سازی شده است 

جهت نصب و راه اندازی VOIP روش‌های مختلفی وجود دارد که به آنها اشاره می‌کنیم:

1. ATA3: ساده‌ترین و معمول‌ترین راه استفاده از خدمات VOIP استفاده از یک دستگاه ATA است. در این روش رابطه یک تلفن معمولی با رایانه و شبکه اینترنت به وسیله یک تطبیق دهنده برقرار می‌شود. در حقیقت یک دستگاه ATA نوعی مبدل آنالوگ به دیجیتال است که سیگنال‌های صوتی آنالوگ را از گوشی تلفن دریافت کرده و پس از تبدیل آنها به اطلاعات دیجیتالی روی اینترنت به سمت مقصد ارسال می‌کند. اغلب شرکت‌های خدمات دهنده VOIP برای استفاده از این روش، دستگاه مبدل را به رایگان در اختیار مشترکین قرار می‌دهند و تنها هزینه خدمات را دریافت می‌کنند.
2. تلفن‌های IP: این تلفن‌های مخصوص، درست مانند گوشی‌های معمولی دارای صفحه ارقام شماره‌گیری و اجزای مشابهی هستند اما آنها به وسیله سخت‌افزار و نرم‌افزارهای خود مستقیما با یک روتر در ارتباط‌اند و به کاربران امکان تماس مستقیم روی اینترنت را بدون نیاز به رایانه می‌دهند.
3. تماس رایانه به رایانه : شاید این روش ساده‌ترین راه برقراری یک تماس VOIP باشد که کاربران کمترین هزینه را برای تماس‌های راه دور می‌پردازند. در این روش مشترکین برحسب نوع دسترسی به شبکه تنها هزینه خدمات دسترسی را خواهند پرداخت و تماس‌ها چه راه دور و چه نزدیک هیچ هزینه اضافی دیگری را به وی تحمیل نمی‌کنند.

شرکت‌های فراهم آورنده خدمات تلفن VOIP با راه اندازی سیستم تحت شبکه ویپ تمامی تماس‌های ارسالی و دریافتی را در نقاطی جمع‌آوری کرده و سپس از یک دروازه «IP» به سوی مقاصد مختلف ارسال می‌کنند. مهمترین انگیزه گرایش کاربران به این خدمات را هزینه پایین و انعطاف‌پذیری و تنوع خدمات ارائه شده می‌باشد.

روشهای پیاده سازی VOIP

برای استفاده از VoIP ، چهار حالت متفاوت وجود دارد :

• کامپیوتر به کامپیوتر . ساده ترین روش استفاده از VoIP است . شرکت های متعددی ، خدمات فوق را ارائه می دهند.  برای استفاده از روش فوق به نرم افزار مربوطه ،  میکروفن ،  بلندگو ،  کارت صدا و  خط ارتباطی با سرعت مناسب ( خطوط DSL  و یا مودم های کابلی ) نیاز خواهد بود. MSN Explorer یک نمونه از نرم افزارهای مربوطه در این زمینه است .
• کامپیوتر به تلفن . با استفاده از روش فوق می توان از طریق کامپیوتر با هر شخص که دارای یک خط تلفن است ، ارتباط برقرار کرد. برای استفاده از روش فوق به یک نرم افزار سرویس گیرنده نیاز خواهد بود. نرم افزار فوق اغلب بصورت رایگان در اختیار علاقه مندان قرار می گیرد. هزینه مکالمات انجام شده ، بمراتب پایین تر از روش های قدیمی است .  مثلا” نرم افزار Net2Phone تماس های تا مرز پنج دقیقه را در سرتاسر امریکا مجانی انجام داده و در صورتیکه تماس از پنج دقیقه تجاوز نماید ، بابت هر دقیقه حدود ۴ سنت دریافت می گردد.
• تلفن به کامپیوتر . برخی از شرکت ها ، شماره تلفن های خاصی را بمنظور تماس کاربران معمولی تلفن با کاربران کامپیوتر فراهم نموده اند. نصب یک نرم افزار خاص بمنظور انجام عملیات فوق ، بر روی کامپیوتر سرویس گیرندگان ، الزامی است.
• تلفن به تلفن . با استفاده از Gateways می توان با هر تلفن استاندارد در سطح دنیا ارتباط برقرار کرد. برای استفاده از سرویس فوق که توسط شرکت ارتباطات فرهنگ آزما با عنوان شماره هوشمند تماس با خارج از کشور یا خرید کارت تلفن بین المللی ارائه می گردد ، می بایست در  ابتدا با یکی از Gateway های مربوط به آنان تماس برقرار کرد. در ادامه شماره تلفن مورد نظر خود را مشخص و نهایتا” توسط شرکت مربوطه امکان برقراری ارتباط با استفاده از یک شبکه مبتنی بر IP فراهم خواهد شد. در این روش، لازم است که در ابتدا از یک شماره خاص استفاده گردد. ( شماره مربوط به Gateway شرکت ارائه دهنده خدمات فوق ) .

اکثر سازمانها و موسسات با نصب سیستم های VoIP  امکان استفاده از سیستم تلفنی بر اساس IP را برای کاربران خود فراهم نموده اند. تکنولوژی فوق با سرعت در حال رشد و گسترش همگانی است . کیفیت بالا و هزینه پایین از مهمترین دلایل  فراگیر شدن تکنولوژی فوق است .