VoIP

VoIP ‏(ראשי תיבות של Voice over Internet Protocol) הוא שם כללי לטכנולוגיות ולשיטות שונות להעברת דיבור על-גבי רשתות IP (כדוגמת רשת האינטרנט). טכנולוגיות אלו מהוות בסיס למגוון רחב של יישומים:

שיחות דיבור בתוכנות למסרים מיידיים (IM) כדוגמת ICQ, מסנג'ר, סקייפ ועוד
שיחות טלפון על גבי האינטרנט באמצעות מכשירי טלפון ייעודיים
שיחות ממחשבים אל קווי טלפון "רגילים"
שיחות בין שני קווי טלפון "רגילים" אשר חברת הטלפון בוחרת להעביר אותן על גבי רשתות IP (ראו הרחבה בהמשך)

יתרון עיקרי לטכנולוגיות ה-VoIP הוא הפריסה הרחבה של רשת האינטרנט (ורשתות נתונים נוספות) ובכך נחסך הצורך לפרוס תשתיות מיוחדות לטובת הדיבור (כגון קווי טלפון, מכשירי טלפון וכו').

יתרון נוסף בשימוש ב-IP להעברת שיחות, הוא השימוש בפרוטוקול סטנדרטי ונפוץ. גופים רבים מבצעים מחקר ופיתוח של כלים שימושיים עבורו: אבטחת מידע, ניהול רשת, ניטור, אופטימיזציה של הביצועים וכו', והשימוש ב-VoIP יכול להתבסס על כל אותו הידע והכלים הקיימים.

טכנולוגיה זאת מהווה תחרות למערכות הטלפוניה בטכנולוגיית PSTN, ורגולציה על יישומי VoIP מופעלת ברמות שונות במדינות העולם^[1]^[2]. מרחיקת הלכת ביותר היא אתיופיה, אשר מסיבות של תחרות וביטחון לאומי, הגדירה בשנים 2002 ו-2012 את השימוש ביישומי VoIP כעבירה^[3].

טכנולוגיות ה-VoIP מעבירות דיבור על גבי רשת הנתונים בצורה דיגיטלית. הדיבור האנושי הוא אנלוגי במקורו, ועל מנת להעביר אותו על רשתות נתונים יש צורך לקודד אותו בצורה דיגיטלית. שיטות הקידוד שהיו נהוגות בעולם הטלפוניה, לפני הופעת ה-VoIP, הניחו שקיים מסלול נתונים קבוע בין שני צדדי השיחה, שהוא בעל רוחב סרט מתאים להעברת השיחה, והוא משוריין לטובת השיחה כל עוד היא מתקיימת ברוחב הפס האופייני ששוריין שהוא 64 Kbps. הנחות עבודה אלו היו נכונות עבור רשתות טלפוניה "רגילות", אך אינן נכונות ברשתות נתונים.

ברשתות נתונים רוחב הסרט הזמין לשימוש מושפע מהעומס הרגעי על הרשת וממספר המשתמשים והיישומים הצורכים את משאבי הרשת בכל רגע ורגע (ולכן יכול להשתנות בכל רגע ורגע). בנוסף, בגלל האופי המזדמן של רשתות הנתונים, המידע בהן לא נשלח בצורה רציפה (כדוגמת שיחת טלפון) אלא בחבילות מידע. כל חבילה מכילה נתח מסוים מתוך כלל המידע, והחבילה עוברת דרך מסלול שונה ברשת על פי העומס הקיים בכל רגע ורגע בנקודות שונות ברשת.

בשל כל התכונות הנ"ל, טכנולוגיות ה-VoIP השונות צריכות להתמודד עם מספר תופעות:

Delay - השהייה הנגרמת כתוצאה ממרכיבי עיבוד הקול והשהייה כתוצאה ממערכת העברת הנתונים (השהיית רשת).
Jitter - מפני שכל חבילה יכולה לעבור מסלול שונה ברשת, גם קצב ההגעה של החבילות אינו קבוע.
Packet Reorder - בגלל המסלולים השונים ייתכן שחבילה מסוימת "תעקוף" חבילה אחרת, וייווצר בלבול בסדר של החבילות.
Packet Loss - איבוד חבילות - ייתכן שחלק מהחבילות יאבדו ולעולם לא יגיעו אל היעד.
רוחב סרט משתנה - משום שיישומים שונים יכולים ליצור עומס על הרשת, על יישומי ה-VoIP להתמודד עם שינויים ברוחב הסרט הזמין עבורם בכל רגע ורגע.

ערך מורחב – Vocoder

המקודד (Vocoder - Voice Coder) הוא לב-ליבה של טכנולוגיית ה-VoIP. באמצעות קידוד מתאים של אותות הדיבור, ניתן להתגבר על תכונות רשת ה-IP ולהצליח להעביר עליה דיבור.

שמע מועבר בטלפוניה רגילה בקצב של 64 קילו ביט לשנייה. קצב זה נחשב לקצב הבסיסי להעברת דיבור באיכות של שיחת טלפון. על ידי שימוש במקודד ניתן לדחוס את השמע לקצבים נמוכים בהרבה ובכך לחסוך רוחב סרט רב. חלק מרוחב הסרט שנחסך משמש להעברת אותות בקרה להתמודדות עם התופעות הנ"ל (כגון שידור מחדש של חבילות, מספור כל חבילה במספר סידורי, הגדלת היתירות של המידע בכל חבילה, הוספת קודים לתיקון שגיאות). פעולות נוספות שמבצע המקודד הן:

מעביר רק דיבור אנושי, ומסנן צלילים מיותרים ורעש רקע.
מעביר רק את הדיבור עצמו, ונמנע מהעברת השקט שבין המשפטים, המילים והאותיות.
יוצר רחש-נוחות (comfort noise) על מנת לגרום למאזין תחושה שהקו לא נותק, אפילו ברגעים שבהם רוחב הסרט נחסך על ידי שני המנגנונים הקודמים. הרחש נוצר מקומית ולא משתמש במשאבי רשת יקרים.

מקודדים מקובלים ב- VoIP:

G.711
G.723
G.729

ערך מורחב – טלפוניית IP

חברות טלפוניה רבות, כדוגמת Fring, מצאו שזול הרבה יותר לשלם עבור חיבור רחב סרט לאינטרנט מאשר עבור חיבור רחב סרט לוויני או סיבי. השימוש ב-VoIP מבוצע באחת מהדרכים הבאות:

המנוי מחזיק מכשיר טלפון רגיל, ורק לאחר שהשיחה מגיעה למרכזייה היא מתורגמת ל-VoIP ומועברת על גבי האינטרנט אל מרכזיית היעד, ושם היא מתורגמת חזרה לטלפוניה רגילה ומועברת אל מכשיר הטלפון של הצד השני.
המנוי מחזיק מכשיר טלפון רגיל, המתחבר אל "מתאם שיחות", וזה מחובר לאינטרנט.
המנוי מחזיק מכשיר טלפון ייעודי, המתחבר ישירות אל האינטרנט.

טכנולוגיית ה-VoIP עצמה נותנת מענה רק להעברת הדיבור בין תחנות ברשת. אך אין די בכך. בנוסף להעברת הדיבור בין הצדדים, צריך לקיים מערכת ליצירת קשר בין הצדדים (כדוגמת החיוג ברשתות טלפון רגילות). שתי שיטות עיקריות לכך הן:

השתייכות ליישום רחב יותר אשר מקיים קשר בין הצדדים. יישומים רבים כבר מבצעים תהליך האיתור של הצדדים הרצויים (לדוגמה, רשימת החברים בתוכנות למסרים מיידיים), וניתן להתבסס עליהן על-מנת לאתר את הצד שמולו רוצים לבצע שיחת VoIP.
קיום רשת IPtel. שיטה זו מאפשרת חיוג למספרי טלפון "רגילים", בדומה לחיוג של מספרי טלפון במערכת טלפון "רגילה", גם עבור ציוד שמשתייך לרשתות תקשורת נתונים ובאופן מסורתי אין לו "מספר טלפון רגיל". פרוטוקולי IPtel מרכזיים הם H.323 ו- SIP.