راه اندازی تلفن تحت شبکه چه پهنای باندی نیاز دارد؟
آنچه خواهیم خواند
راه اندازی تلفن تحت شبکه چه پهنای باندی نیاز دارد؟
راه اندازی ویپ
صدا روی پروتکل اینترنت (VoIP) فناوری‌ای است که امکان برقراری تماس‌های تلفنی از طریق شبکه‌های اینترنت یا اینترانت را برای کاربران فراهم می‌کند و برخلاف شبکه تلفن سنتی (PSTN)، تماس‌ها در VoIP از طریق شبکه‌های داده مبتنی بر پروتکل اینترنت منتقل می‌شوند. این فناوری مزایای فراوانی ارائه می‌دهد، از جمله صرفه‌جویی در هزینه‌ها، برقراری ارتباط صوتی و تصویری با کیفیت بالا و ارائه چندین سرویس ارزشمند دیگر. نمونه‌هایی از نرم‌افزارهای VoIP شامل اسکایپ، Zoom و Microsoft Teams هستند که امکاناتی مانند تماس صوتی و تصویری، پیام‌رسانی و همکاری تیمی را برای کاربران فراهم می‌کنند.
VoIP، مخفف Voice over Internet Protocol، فناوری‌ای است که امکان فشرده‌سازی سیگنال صوتی، تبدیل آن به داده‌های دیجیتال و انتقال آن از طریق شبکه‌های مبتنی بر پروتکل اینترنت (IP) مانند اینترنت، اترنت و شبکه‌های بی‌سیم را فراهم می‌کند و با استفاده از پروتکل اینترنت، بسته‌های صوتی را مدیریت می‌کند تا تماس‌های صوتی با کیفیت و کارایی بالا برقرار شوند.
آنچه از پیش روی شما می‌گذرد در مورد" راه اندازی تلفن تحت شبکه چه پهنای باندی نیاز دارد؟ " است، ما در شرکت هاوش تلاش می‌کنیم راهنمای خوبی برای تمام کسب و کارهایی باشیم که قصد دارند در مورد راه اندازی تلفن تحت شبکه و امور مربوط به مشتریان استفاده کنند.
انواع سرویس VoIP
سرویس‌های VoIP بر اساس زیرساخت‌های مورد استفاده توسط مالک شبکه به انواع مختلفی تقسیم می‌شوند. در ادامه، محبوب‌ترین انواع سرویس‌های VoIP معرفی شده‌اند:
- کامپیوتر به کامپیوتر (PC-to-PC)
این سرویس مبتنی بر نرم‌افزار است و امکان تماس اینترنتی رایگان را بین دو کامپیوتر فراهم می‌کند. نمونه‌هایی از این سرویس‌ها شامل اسکایپ، پیام‌رسان فوری و AOL هستند. برای استفاده، هر دو طرف تماس باید نرم‌افزار تلفن نرم‌افزاری، کارت صدا و اتصال اینترنت مناسب داشته باشند. در این سرویس، تماس با تلفن ثابت یا همراه ممکن نیست و گیرنده باید آنلاین باشد تا بتوان تماس برقرار کرد. - کامپیوتر به تلفن و تلفن به کامپیوتر (PC-to-Phone / Phone-to-PC)
این سرویس ترکیبی از نرم‌افزار و سخت‌افزار است و تماس‌ها را از طریق شبکه اینترنت به شبکه تلفن سنتی هدایت می‌کند. برای استفاده از این سرویس، اشتراک VoIP لازم است و هزینه‌ای ناچیز بر اساس نرخ ارائه‌دهنده دریافت می‌شود. نمونه‌هایی مانند اسکایپ، MSN و Google Talk این امکان را فراهم می‌کنند تا کاربران از کامپیوتر خود با تلفن ثابت تماس برقرار کنند. الزامات این سرویس شامل تلفن و کامپیوتر متصل به اینترنت، آداپتور ترمینال آنالوگ (ATA) و مودم است. تماس اضطراری در این سرویس معمولاً محدود است و اتصال دائمی به اینترنت ضروری است. - تلفن به تلفن (Phone-to-Phone)
این نوع سرویس مبتنی بر سخت‌افزار است و به کاربران امکان می‌دهد با استفاده از تلفن‌های VoIP به یکدیگر تماس بگیرند. بسیاری از شرکت‌ها از این سرویس برای مدیریت تماس‌های راه دور بهره می‌برند. در این روش، صدا به بسته‌های داده تبدیل و از طریق اینترنت منتقل می‌شود. برخلاف سرویس کامپیوتر به کامپیوتر، تماس اضطراری پشتیبانی می‌شود و برای شروع یا پایان تماس نیازی به شبکه تلفن سنتی (PSTN) نیست.
معماری سیستم VoIP
سیستم VoIP از سخت‌افزارهای کاربر نهایی، بخش‌های شبکه، پردازنده تماس، دروازه و سرور تشکیل شده است. سخت‌افزارهای کاربر نهایی بیشتر برای دسترسی به سیستم VoIP و برقراری ارتباط با سایر نقطه‌های پایانی استفاده می‌شوند. این سخت‌افزارها سیگنال‌های مورد نیاز برای برقراری تماس از طریق شبکه IP را آغاز و نگهداری می‌کنند و به تبدیل صدا به بسته داده، ارتباط صوتی و تصویری و رصد شبکه کمک می‌کنند. آنها از مسیر کابل یا دستگاه‌های بی‌سیم به شبکه متصل می‌شوند. نمونه‌هایی از این سخت‌افزارها شامل تلفن‌های دارای IP، رایانه‌های چندرسانه‌ای و ایستگاه‌های کاری دارای VoIP با تلفن نرم‌افزاری نصب شده هستند.
بخش‌های شبکه شامل روترها، سوئیچ‌ها، کابل‌ها، فایروال‌ها و نقاط دسترسی بی‌سیم هستند. شبکه باید به اندازه کافی قوی باشد تا از سیستم VoIP پشتیبانی کند، زیرا پیامد شبکه IP در عملکرد VoIP بسیار مهم است.
دروازه (Gateway) بخشی اختیاری از شبکه VoIP است که وظایفی همچون مسیریابی تماس‌ها، مدیریت اتصال، کنترل پهنای باند و دسترسی را بر عهده دارد. این دروازه به عنوان رابط بین شبکه‌های تلفن عمومی (PSTN) و روتر VoIP عمل می‌کند و شامل چهار بخش اصلی است: دروازه سیگنالینگ (GS)، دروازه رسانه (MG)، کنترل‌کننده رسانه و واحد کنترل چندنقطه‌ای (MCU). دروازه سیگنالینگ مدیریت ترافیک سیگنال‌ها را انجام می‌دهد و دروازه رسانه مسئول مدیریت سیگنال‌های رسانه‌ای است. کنترل‌کننده رسانه جریان ترافیک بین دروازه سیگنالینگ و دروازه رسانه را هدایت می‌کند و واحد کنترل چندنقطه‌ای، تماس‌های کنفرانسی بین سه یا چند نفر را برای برگزاری کنفرانس‌های صوتی، تصویری و داده‌ای همگرا برقرار می‌سازد. بسته به توان سخت‌افزارهای کاربر نهایی، این واحد می‌تواند کنفرانس صوتی یا ترکیبی از صدا، تصویر و داده را ارائه دهد.
پردازنده تماس نرم‌افزاری است که بر روی سیستم عامل سخت‌افزارهای کاربر نهایی اجرا می‌شود و به تنظیم تماس، رصد تماس، مجوز کاربر، هماهنگی سیگنال و کنترل پهنای باند کمک می‌کند. این برنامه شماره تلفن را به آدرس IP تبدیل می‌کند و سرور امکان برقراری تماس و پشتیبانی از سایر ویژگی‌های سیستم را فراهم می‌کند. سرور شروع جلسه به کاربر اجازه می‌دهد تا تماس‌ها را به مکان‌های مختلف در شبکه VoIP هدایت کند.
پروتکل‌ها و استانداردهای VoIP
نصب VoIP
شبکه‌های VoIP از پروتکل‌ها و استانداردهای متعددی استفاده می‌کنند که از جمله آنها می‌توان به H.323، SIP، MGCP، RTSP، RSVP و SDP اشاره کرد. در این بخش، رایج‌ترین و پراستفاده‌ترین آنها مورد بررسی قرار می‌گیرد.
پروتکل H.323
پروتکل H.323 توسط اتحادیه بین‌المللی مخابرات و تلفن (ITU-T) در سال 1997 توسعه داده شد و بر پایه پروتکل کنترل انتقال بلادرنگ (RTCP) عمل می‌کند تا صدا، تصویر و داده را از طریق شبکه‌های مبتنی بر IP منتقل کند. این پروتکل امکان برقراری کنفرانس‌های چندرسانه‌ای در شبکه محلی (LAN) را فراهم کرده و ارتباطات نقطه‌به‌نقطه و چندنقطه‌ای را یکپارچه می‌سازد. به دلیل قابل اعتماد بودن و نگهداری آسان، H.323 به طور گسترده استفاده می‌شود.
اجزای اصلی پروتکل H.323 عبارتند از:
- ترمینال‌ها: نقطه‌های پایانی که ارتباط بلادرنگ را برای شبکه VoIP فراهم می‌کنند.
- دروازه‌ها (Gateway): رابط بین شبکه IP و PSTN و نیز دروازه‌های دیگر H.323، که ترجمه سیگنال‌ها بین ترمینال‌ها را انجام می‌دهند.
- دروازه‌بان (Gatekeeper): مهم‌ترین جزء پروتکل H.323 که به عنوان نقطه مرکزی تمام تماس‌ها عمل می‌کند و خدمات ثبت، مدیریت و کنترل تماس‌ها را ارائه می‌دهد. عملکرد دروازه‌بان شامل:
- تبدیل آدرس‌های مستعار به آدرس‌های انتقال
- دادن یا رد دسترسی(فراهم یا مسدود کردن دسترسی) بر اساس مجوز تماس و آدرس‌ها
- مدیریت سیگنالینگ تماس با ترمینال‌ها
- کنترل تعداد ترمینال‌های مجاز و مدیریت پهنای باند
- نگهداری لیست تماس‌های جاری برای مدیریت منابع شبکه
- رد تماس‌ها در صورت نبودن(فقدان) مجوز استفاده از سیگنالینگ H.225
- واحد کنترل چندنقطه‌ای (MCU): این واحد به ترمینال‌ها و دروازه‌ها امکان شرکت در کنفرانس‌های چندنفره را می‌دهد و شامل کنترل‌کننده چندنقطه‌ای (MC) و پردازنده چندنقطه‌ای است. کنترل‌کننده قابلیت‌های ترمینال شبکه را تعیین می‌کند و پردازنده جریان رسانه‌ها (صدا، تصویر و داده) را مالتی‌پلکس (Multiplex) می‌کند.
پروتکل H.323 از مجموعه‌ای از پروتکل‌ها تشکیل شده است که عملکردهای زیر را ارائه می‌دهند:
- H.245 : مدیریت کانال‌ها، برقراری و کنترل کنفرانس
- H.255 : کنترل تماس
- Q.931 : سیگنالینگ و تنظیم تماس
- ثبت وضعیت پذیرش (RAS) : برقراری ارتباط بین ترمینال‌ها و دروازه‌بان و مدیریت تعامل با H.323
جریان تماس در پروتکل H.323
فرآیندهای برقراری ارتباط صوتی بین ترمینال‌ها، دروازه‌ها و دروازه‌بان در پروتکل H.323 به ترتیب زیر انجام می‌شود:
- ثبت‌نام ترمینال‌ها و دروازه‌بان با استفاده از H.225-RAS.
- مسیریابی تماس بین ترمینال‌ها و دروازه‌بان از طریق H.225-RAS و H.225-Q.931.
- برقراری ارتباط اولیه و تبادل قابلیت‌ها.
- باز شدن کانال منطقی برای برقراری ارتباط صوتی (H.245).
- انتقال صدا با استفاده از پروتکل‌های RTP/RTCP.
فرآیند کامل H.323 برای ایجاد ارتباط بین کلاینت‌ها به این شکل است:
- دو نقطه پایانی ابتدا با دروازه‌بان ثبت می‌شوند.
- ترمینال A با شروع تماس، پیام وضعیت پذیرش ثبت (Registration Admission Status) را از دروازه‌بان دریافت می‌کند.
- داده‌های دریافتی از دروازه‌بان به ترمینال A اجازه می‌دهد تا با ترمینال B تماس برقرار کند.
- ترمینال A پیام راه‌اندازی (SETUP) را به ترمینال B ارسال می‌کند.
- ترمینال B پیام ادامه تماس را ارسال کرده و درخواست مجوز از دروازه‌بان می‌کند.
- سپس ترمینال B پیام هشدار و اتصال (Alerting and Connect) را ارسال می‌کند.
- ترمینال‌های A و B با تبادل پیام‌های H.245، نقش اصلی و فرعی و کانال‌های منطقی باز را تعیین می‌کنند.
- در نهایت مسیرهای پروتکل بلادرنگ (RTP) ایجاد می‌شوند تا انتقال صدا آغاز گردد.
از جمله مشکلات پروتکل H.323 می‌توان به عدم انعطاف‌پذیری(ناسازگاری)، تأخیر (دیرکرد) زیاد در راه‌اندازی اتصال و دشواری‌های پیاده‌سازی اشاره کرد. شکل‌های 2 و 3 معماری H.323 و رویه‌های اتصال را نمایش می‌دهند.
پروتکل شروع جلسه (SIP)
پروتکل شروع جلسه یا SIP توسط کارگروه مهندسی اینترنت (IETF) توسعه داده شده است و برای شروع، بهبود و پایان جلسات(نشست‌ها) VoIP با یک یا چند شرکت‌کننده طراحی شده است. این پروتکل مبتنی بر متن ساده (ASCII) است و امکان ایجاد ارتباط تعاملی چندرسانه‌ای شامل صدا، تصویر و داده بین کاربران را فراهم می‌کند. به دلیل انعطاف‌پذیری(سازگاری)، SIP برای انتقال بسته‌های صوتی، تصویری و داده بسیار مناسب است. ساختار SIP مشابه پروتکل انتقال ابرمتن (HTTP) است که بر اساس مدل کلاینت-سرور عمل می‌کند؛ کلاینت درخواست را ارسال می‌کند و سرور پس از پردازش، پاسخ را در قالب تراکنش به کلاینت بازمی‌گرداند. SIP در برنامه‌هایی مانند پیام‌رسانی فوری، پیام‌رسان MSN و نمودار اپل استفاده می‌شود. همچنین، با بهره‌گیری از پروتکل SDP، امکان مذاکره(گفت‌وگو) برای انتخاب کدک و هدایت کاربر به مکان فعلی او فراهم می‌شود.
اجزای SIP
بخش‌های SIP
پروتکل SIP از دو بخش اصلی تشکیل شده است: کاربر و سرور شبکه. بخش کاربر، نقطه پایانی است که به نمایندگی از کاربر وظایف خود را اجرا می‌کند و می‌تواند شامل کلاینت یا سرور باشد. این کلاینت، «بخش انسانی» نامیده می‌شود و مسئول آغاز درخواست‌های SIP است، در حالی که سرور آن «بخش سیستمی» نام دارد و درخواست‌ها را دریافت، پردازش و پاسخ‌ها را از طرف کاربر بازمی‌گرداند.
سرورهای شبکه شامل سرور ثبت، سرور پروکسی (میانی) و سرور هدایت مجدد هستند. سرور ثبت مکان فعلی کاربر را ذخیره و مدیریت می‌کند. سرور پروکسی(میانی) درخواست‌ها را دریافت و آنها را به مرحله بعد ارسال می‌کند، در حالی که سرور هدایت مجدد پس از دریافت درخواست، آدرس سرور مرحله بعد را مشخص کرده و به کلاینت بازمی‌گرداند، بدون اینکه خود درخواست را ارسال کند.
2.6. جریان تماس SIP
شش مرحله اصلی برای برقراری ارتباط در پروتکل SIP عبارتند از:إ
- ثبت نام کاربر و تعیین مکان او.
- مشخص کردن رسانه‌های مورد استفاده برای تماس.
- تعیین تمایل به پذیرش یا رد تماس‌ها.
- برقراری تماس.
- بهبود و مدیریت تماس‌ها.
- پایان تماس.
پیام‌های SIP
پروتکل SIP چندین نوع پیام برای برقراری ارتباط بین کلاینت و سرور تعریف می‌کند. برخی از مهم‌ترین پیام‌ها عبارتند از:
- INVITE : برای آغاز تماس و دعوت(فراخوان) کاربر به جلسه SIP استفاده می‌شود.
- ACK : برای تأیید(پذیرش) و تبادل مطمئن(ایمن) پیام‌های دعوت(فراخوان) به کار می‌رود.
- CANCEL : برای لغو(کنسل کردن) یک درخواست در حال انتظار(منتظر بودن) توسط کلاینت استفاده می‌شود.
- BYE : نشان‌دهنده پایان تماس آغاز شده است.
- REGISTER : اطلاعات(داده های) مربوط به موقعیت مکانی کاربر را به سرور SIP ارائه می‌دهد.
- OPTIONS : برای دریافت داده‌ها درباره قابلیت‌ها(توانایی‌ها) و امکانات(وسایل – ابزار‌ها) تماس استفاده می‌شود.
- INFO : برای ارسال و پردازش داده‌هایی خارج از جریان اصلی تماس به کار می‌رود.
مقایسه پروتکل‌های H.323 و SIP
پروتکل‌های SIP و H.323 هر دو وظایف مشابهی مانند برقراری و قطع تماس، کنترل و مدیریت تماس، انتقال، انتظار، پارک تماس و تبادل قابلیت‌ها را انجام می‌دهند. H.323 بیشتر برای کنفرانس‌های چندرسانه‌ای طراحی شده و از صدا، تصویر، تخته سفید و همکاری داده‌ها پشتیبانی می‌کند. این پروتکل به دلیل تکیه بر مجموعه‌ای از استانداردهای ITU (مانند H.225 و H.245) ساختاری پیچیده‌تر دارد و در محیط‌های بزرگ و باز، مانند اینترنت، با محدودیت در مقیاس‌پذیری و انعطاف‌پذیری(سازگاری) مواجه(روبه‌رو) می‌شود. با این حال در شبکه‌های سازمانی بسته (LAN/WAN) سال‌ها پایدار و پرکاربرد بوده است. در مقابل، SIP طراحی ساده‌تری دارد، بسیاری از مکانیزم‌های پروتکل‌های HTTP و SMTP (مانند هدرها، کدهای وضعیت و روش‌های احراز هویت) را به‌کار می‌گیرد و همین امر آن را سبک‌تر، توسعه‌پذیرتر و مناسب‌تر برای سیستم‌های VoIP مبتنی بر اینترنت کرده است.
الگوریتم‌های فشرده‌سازی VoIP
تلفن تحت شبکه
کدک‌ها در VoIP برای تبدیل سیگنال‌های آنالوگ صدا و تصویر به داده‌های دیجیتال و برعکس استفاده می‌شوند و هدف اصلی آنها فشرده‌سازی داده‌ها و صرفه‌جویی در پهنای باند شبکه است.
. G.711 که در سال ۱۹۶۵ تصویب شد، ساده‌ترین روش دیجیتالی کردن سیگنال‌های صوتی است و نرخ بیت آن ۶۴ کیلوبیت بر ثانیه است. این کدک کیفیت بسیار بالایی دارد، اما پهنای باند بالایی مصرف می‌کند.
. G.722 در سال ۱۹۸۸ معرفی شد و کیفیت صوتی بالاتری ارائه می‌دهد و از پهنای باند ۷ کیلوهرتز استفاده می‌کند. این کدک معمولاً در تماس‌های حرفه‌ای و کنفرانس‌های ویدئویی به کار می‌رود و فریم‌های صوتی آن ۲۰ میلی‌ثانیه‌ای هستند.
. G.723.1 که در سال ۱۹۹۵ استاندارد شد، برای کاربردهای باند باریک مانند ارتباطات H.323 و دستگاه‌های چندرسانه‌ای بی‌سیم ۳G طراحی شده است و نرخ بیت آن ۵.۳ یا ۶.۳ کیلوبیت بر ثانیه است. این کدک برای موسیقی مناسب نیست و طول فریم آن ۳۰ میلی‌ثانیه است.
. G.726 که در سال ۱۹۹۰ تصویب شد، از تکنیک ADPCM برای فشرده‌سازی صدا استفاده می‌کند و نرخ‌های ۱۶، ۲۴، ۳۲ یا ۴۰ کیلوبیت بر ثانیه را ارائه می‌دهد.
. G.728 مبتنی بر CELP با دیرکرد کم است و برای انتقال صدا، فکس و مودم و همچنین کنفرانس‌های ویدیویی H.323 کاربرد دارد.
در نهایت، G.729 یک الگوریتم CS-ACELP با نرخ بیت ۸ کیلوبیت بر ثانیه است که برای VoIP با پهنای باند کم طراحی شده و از گفتار پشتیبانی می‌کند، اما برای موسیقی مناسب نیست و توانایی انتقال سیگنال‌های DTMF را دارد.
مزایای VoIP
استقرار شبکه VoIP برای شرکت‌ها، افراد و به ویژه موسسات آموزشی مزایای متعددی دارد. یکی از مهم‌ترین این مزایا، صرفه‌جویی در هزینه است؛ زیرا سیستم VoIP عمدتاً روی شبکه موجود پیاده‌سازی می‌شود و نیاز به سیم‌کشی و سخت‌افزارهای تلفن سنتی (PSTN) را کاهش می‌دهد. سخت‌افزارهای شبکه IP نسبت به سخت‌افزارهای تلفن ثابت ارزان‌تر و انعطاف‌پذیرتر هستند و می‌توانند از چندین فروشنده تهیه شوند. همچنین، استفاده از VoIP می‌تواند هزینه تماس‌های راه دور را کاهش دهد و نرم‌افزارهایی مانند اسکایپ یا Windows Live Messenger امکان تماس رایگان بین کامپیوترها و تماس‌های کم‌هزینه با تلفن ثابت و همراه را فراهم می‌کنند.
از دیگر مزایای VoIP، امکان استفاده از برنامه‌های چندرسانه‌ای پیشرفته است؛ شبکه VoIP قابلیت برگزاری کنفرانس‌های صوتی و تصویری، استفاده از تخته سفید دیجیتال و انتقال فایل‌ها را فراهم می‌کند که باعث افزایش بهره‌وری و ایجاد محیط یادگیری و کاری سازگار‌تری می‌شود.
همچنین، ادغام(یکپارچه‌سازی) صدا و داده در شبکه VoIP موجب صرفه‌جویی در منابع انسانی مدیریتی و عملیاتی می‌شود و استفاده کارآمد از لینک‌های ارتباطی بین سایت‌های مختلف شبکه را ممکن می‌سازد.
دسترسی جهانی به شبکه اینترنت (IP) : شبکه IP در سراسر جهان در دسترس است و افراد می‌توانند به راحتی از طریق رایانه یا دستگاه‌های متصل به اینترنت تماس صوتی و تصویری برقرار کنند. افزون بر این، امکان دسترسی به دروازه‌های ارتباطی با شبکه تلفن ثابت (PSTN) باعث می‌شود تماس با شماره‌های سنتی نیز میسر شود.
کاهش هزینه مالکیت : VoIP با یکپارچه‌سازی صدا و داده در یک شبکه یکتا، هزینه‌های زیرساخت و نگهداری را کاهش می‌دهد. این سیستم سرورها و بخش‌های مختلف شبکه مانند سرور تماس، سرور برنامه و سرور کلاینت را به شکل بهینه گرد هم می‌آورد.
استفاده بهینه از منابع شبکه: شبکه VoIP با حذف سکوت در مکالمه، کاهش الگوهای تکراری در گفتار و بهبود بهره‌وری پهنای باند، کارایی شبکه و کیفیت خدمات را افزایش می‌دهد.
انعطاف‌پذیری عملیاتی: شبکه‌های مبتنی بر IP از بخش‌های مختلفی تشکیل شده‌اند که می‌توانند به‌طور پویا مدیریت و با هم ترکیب شوند. این ویژگی اجازه می‌دهد سیستم، برنامه‌ها و خدمات به صورت سفارشی، سازگار و قابل توسعه طراحی و اجرا شوند.
چالش‌های مرتبط با پیاده‌سازی VoIP
محدودیت‌های شبکه اینترنت: اینترنت برای انتقال داده‌های بلادرنگ طراحی نشده است. در بسیاری از شبکه‌ها، بسته‌ها گم می‌شوند یا در صف قرار می‌گیرند که باعث دیرکرد و لرزش در صدا و تصویر می‌شود. مسیریابی در شبکه‌های IP نسبت به شبکه‌های سوئیچینگ زمان‌بر است و این موضوع بر کیفیت خدمات (QoS) اثر می‌گذارد. برای کاهش این دشواری‌ها (چالش‌ها) ، از روش‌هایی مانند رزرو منابع (RSVP)، صف‌بندی با اولویت برای ترافیک بلادرنگ و استفاده از سوئیچینگ برچسب چندپروتکلی (MPLS) استفاده می‌شود.
اهمیت پهنای باند و ازدحام شبکه (پهنای باند شبکه و تراکم ترافیک): شبکه VoIP از گره‌ها و لینک‌های مختلف تشکیل شده است که حجم زیادی از ترافیک تولید می‌کنند. اگر تعداد بسته‌های ارسال شده بیشتر از ظرفیت شبکه باشد، ازدحام (تراکم ترافیک) ایجاد می‌شود و بسته‌ها باید در صف قرار گیرند که باعث دیرکرد و لرزش می‌شود. طراحی مناسب شبکه برای استفاده بهینه از منابع و پشتیبانی از داده‌ها و انتقال بلادرنگ صدا و تصویر ضروری است.
قطع برق و پشتیبانی منبع تغذیه: تلفن‌های سنتی با منبع تغذیه داخلی ۴۸ ولت کار می‌کنند و حتی در زمان قطعی برق فعال می‌مانند. شبکه VoIP نیاز به سیستم برق پشتیبان (UPS) دارد و بررسی منظم این منابع برای اطمینان (خاطرجمعی) از عملکرد سیستم ضروری است.
امنیت نرم‌افزارهای تلفن نرم‌افزاری: تلفن‌های نرم‌افزاری در برابر بدافزارها، ویروس‌ها و حملات (یورش) جاسوسی آسیب‌پذیر هستند و می‌توانند ایمنی شبکه را به خطر بیندازند. کاربران ممکن است بدون باز کردن وب‌سایت آلوده نیز مورد حمله(هجوم) قرار گیرند. برخلاف تلفن‌های سنتی که امکان ردیابی موقعیت تماس‌گیرنده وجود دارد، در VoIP موقعیت و هویت تماس‌گیرنده به راحتی قابل ردیابی نیست و ارائه(عرضه) تماس‌های اضطراری(فوری – آنی) استاندارد نشده است.
رمزگذاری و امنیت شبکه بی‌سیم: بسیاری از دستگاه‌های بی‌سیم از الگوریتم WEP استفاده می‌کنند که ضعیف است و قابل نفوذ است. معرفی استانداردهای WPA و WPA2 پیشرفت قابل توجهی در امنیت ایجاد کرده است. علاوه بر آن، کدک‌ها و دروازه‌ها می‌توانند رمزگذاری شوند تا ایمنی داده‌ها و تماس‌ها حفظ شود و دیرکرد ناشی از رمزگذاری کاهش یابد.
VoIP
کیفیت خدمات VoIP (QOS)
کیفیت خدمات، توانایی کنترل و اندازه‌گیری سرعت انتقال داده یا توان عملیاتی و میزان خطا است و نتیجه‌ای بهتر و پیش‌بینی‌پذیر برای جریان شبکه انتخاب شده روی فناوری‌های مختلف زیرساختی فراهم می‌کند. بسته‌های صوتی و تصویری برخلاف بسته‌های داده سنتی که حداقل دیرکرد را در تحویل خود دارند، در برابر گم شدن بسته، لرزش و دیرکرد حساس هستند. برای انتقال جریان صوتی از طریق شبکه IP، باید از رسیدن ایمن بسته‌ها آسودگی داشت. از این رو، کیفیت خدمات(سرویس) پهنای باند اختصاصی، لرزش و دیرکرد کنترل‌شده و همچنین ویژگی‌های بهبود یافته برای کاهش از دست رفتن بسته‌ها را فراهم می‌کند. در این بخش، شاخص‌های کیفیت خدمات(سرویس) که بر VoIP تأثیر می‌گذارند، بررسی خواهند شد.
دیرکرد: دیرکرد، مدت زمانی است که برای انتقال بسته داده از مبدأ به مقصد طول می‌کشد. این دیرکرد انتها به انتها یا زمانی است که در گفتار توسط سیستم VoIP ایجاد می‌شود. برای آسودگی خاطر از کیفیت بالا، دیرکرد باید کنترل شود تا کمتر از ۱۵۰ میلی‌ثانیه باشد. دیرکرد توسط سه عامل اصلی ایجاد می‌شود: الگوریتم کدک، الگوریتم صف تجهیزات ارتباطی (سخت‌افزارهای ارتباطی) و دگرگونی‌ها ناشی از شرایط شبکه در زمان انتقال. کاهش دیرکرد تا سطح قابل قبول ۱۵۰ میلی‌ثانیه برای تضمین(پشتیبانی) کیفیت بالای سرویس اهمیت دارد.
کدک (فشرده‌سازی و بازگشایی): سه نوع دیرکرد را معرفی می‌کند:
- دیرکرد پردازشی یا الگوریتمی: زمان لازم برای کدگذاری یک فریم صدا توسط کدک.
- دیرکرد پیش‌رو: زمان لازم برای بررسی بخشی از فریم توسط کدک.
- دیرکرد فریم: زمان لازم برای ارسال یک فریم واحد توسط سیستم فرستنده.
الگوریتم فشرده‌سازی بر دیرکرد اثر می‌گذارد؛ هرچه سطح فشرده‌سازی بیشتر باشد، دیرکرد سیستم نیز بیشتر خواهد بود.
از دست رفتن بسته: از دست رفتن بسته زمانی رخ می‌دهد که مسیر انتقال بسته‌ها تغییر کند یا با مشکل مواجه شود (مثلاً تغییر از مدار ۴ سیم به ۲ سیم). بسته‌های VoIP بسیار حساس هستند و از دست رفتن آنها می‌تواند کیفیت خدمات(سرویس) را به شدت کاهش دهد. میزان قابل قبول از دست رفتن بسته در سیستم VoIP کمتر از ۱٪ است و مقدارهای بیشتر مورد پذیرش نیستند. علت‌های اصلی(دلایل بنیادی - مهم) از دست رفتن بسته عبارتند از: شلوغی شبکه و اندازه بافر. باید طراحی شبکه به گونه‌ای باشد که از بروز شلوغی و از دست رفتن بسته جلوگیری کند.
لرزش (جیتر)
لرزش، تغییر در زمان ورود بسته‌ها است که باعث دیرکرد متغیر در شبکه می‌شود.
چون VoIP از پروتکل داده کاربر (UDP) استفاده می‌کند، شبکه IP نمی‌تواند زمان تحویل بسته‌ها را تضمین (پشتیبانی) کند و در نتیجه میزان ورود بسته‌ها متغیر(متفاوت) خواهد بود. لرزش را می‌توان با استفاده از بافر لرزش کنترل کرد تا جریان داده یکنواخت شود و بسته‌ها در توالی صحیح تحویل داده شوند. بافر لرزش، به دیرکرد کلی می‌افزاید، اما کیفیت تماس را بهبود می‌بخشد.
تضمین کیفیت شبکه VoIP
برای پشتیبانی از کیفیت اطمینان‌بخش (آرامش‌بخش) جریان VoIP، شبکه باید موارد زیر را تضمین (پشتیبانی) کند:
- دیرکرد ارسال بسته‌ها در سطح قابل تحمل برای مکالمه VoIP باشد.
- لرزش بسته‌ها در حد قابل قبول باشد تا جلسه VoIP پایدار بماند.
- پهنای باند و ظرفیت لازم برای جلسه VoIP حتی در زمان شلوغی شبکه فراهم شود.
شبکه باید دیرکرد و لرزش کمی داشته باشد تا کیفیت بالا حفظ شود. همه شاخص‌های فوق باید کنترل شوند تا کیفیت بالای سرویس VoIP برای کاربران تضمین(پشتیبانی) گردد. گاهی نیاز است برنامه‌های شبکه و منابع مشترک محدود نیز اولویت‌بندی شوند.
امنیت VoIP
رمزگذاری (کدگذاری) VoIP یک تکنیک برای درهم‌ریختن بسته‌های داده صوتی به بخش‌های غیرقابل خواندن در حین انتقال است.
پروتکل اینترنت (IP)، که برای انتقال ترافیک از طریق شبکه‌های داده‌ای با سوئیچینگ بسته‌ای استفاده می‌شود، در برابر انواع حملات (یورش) هکری آسیب‌پذیر است. هکر می‌تواند با استفاده از ابزارهای شنود (Sniffer) یا دیگر ابزارهای در دسترس، ترافیک صوتی منتقل شده از طریق شبکه IP را شناسایی، ذخیره، تغییر یا پخش کند. همچنین هکر می‌تواند به تماس کاربران دسترسی پیدا کرده و هویت تماس‌گیرنده را شناسایی کند. یکی دیگر از تهدیدهای (خطرهای) امنیتی VoIP، استراق سمع (شنود پنهانی) است که در آن هکر به مکالمه طرفین گوش می‌دهد.
اگرچه سخت‌افزارهای کاربر نهایی در یک شبکه محافظت‌شده داخلی مستقر هستند، نقطه‌های پایانی به‌صورت جداگانه توسط فایروال شبکه محافظت نمی‌شوند و ممکن است تهدید شوند (در خطر قرار گیرند). نرم‌افزار تلفن نرم‌افزاری نصب‌شده روی نقطه پایانی ممکن است آسیب‌پذیری‌هایی داشته باشد. از این رو سیستم‌عامل باید با نرم‌افزار ضدویروس، فایروال میزبان و سیستم‌های تشخیص نفوذ میزبان نصب و محافظت شود.
دروازه رسانه PSTN نیز در برابر حملات (خطرهای) آسیب‌پذیر است؛ استفاده از IPSec می‌تواند از تداخل در تماس‌های کاربر جلوگیری کرده و مانع برقراری تماس‌های غیرمجاز شود.
برای ایمن‌سازی سرویس و برنامه VoIP، توجه به نکات زیر لازم است:
- حفاظت از حریم خصوصی تماس‌ها.
- احراز هویت تماس‌ها و محافظت از نقطه‌های پایانی در برابر ناامنی منابع شبکه.
- اطمینان از صدور صحیح صورتحساب توسط ارائه‌دهنده خدمات و محافظت از داده‌ها صورتحساب در برابر دسترسی غیرمجاز.
- محافظت از رفتار تماس‌گیرنده یا اطلاعات آماری در برابر دسترسی غیرمجاز.
- محافظت از سرورهای شبکه و نقاط پایانی در برابر تهدیدهای (خطرها) شناخته‌شده و حملات مرد میانی (Man-in-the-Middle).
نتیجه گیری
این مقاله خلاصه‌ای انتقادی از دیدگاه فناوری، معماری سیستم و نیازهای پیاده‌سازی شبکه VoIP به عنوان جایگزینی برای دیگر فناوری‌های صوتی فراهم می‌کند. این پژوهش دانش موجود درباره سیستم VoIP، نیازها، پروتکل‌ها و ویژگی‌های سیستم را توسعه می‌دهد. VoIP به عنوان جایگزینی ایمن برای شبکه تلفن عمومی (PSTN) و استانداردهای تلفن همراه مانند GSM و CDMA برای انتقال صدا مطرح می‌شود. برای همگام شدن با دگرگونی‌های فناوری جهانی و بهینه‌سازی هزینه‌ها، استفاده از یک وسیله ارتباطی قابل اعتماد و ارزان اجتناب‌ناپذیر است. در این زمینه، VoIP بهترین گزینه برای جامعه‌های دانشگاهی مانند موسسه فناوری دارالسلام (DIT) به شمار می‌آید و امکان ایجاد یک سیستم ارتباطی مقرون‌به‌صرفه، مطمئن و با کیفیت بالا را فراهم می‌آورد.