טלפוניית IP

טלפוניית IP היא סוג של מערכת טלפוניה הפועלת על גבי רשתות IP. טכנולוגיה זו מאפשרת, בין השאר, העברת שיחות טלפון על-גבי רשת האינטרנט, כתחליף לקווי הטלפון ה"רגילים". השימוש ברשתות מחשבים, ובאינטרנט בפרט, מוביל להוזלה בעלויות ההקמה והתפעול של מערכת הטלפוניה - יתרון שלרוב מגולם במחירים נמוכים יותר ללקוח, ובפרט בשיחות בינלאומיות. החסרונות הנפוצים בשירותים אלו (ביחס לטלפוניה סטנדרטית) הם איכות קול נמוכה יותר, שיהוי / השהייה (Latency) גבוהים יותר, ניתוקים רבים יותר בשיחות, ותלות במערכת תקשורת אחרת, אשר עלולה לא לפעול בהפסקות חשמל (בעיקר הציוד בבית הלקוח, שלרוב אינו מגובה במערכות אל-פסק).

רקע

רשתות הטלפון שתוכננו והוקמו לפני עידן האינטרנט פועלות בטכנולוגיית מיתוג מעגלים. בשיטה זו, מכשיר הטלפון מחובר בקו טלפון ישירות אל המרכזיה או אל ארון סעף שכונתי, שבו מרוכזים 30 קווי טלפון למרבב אחד, המעביר את קווי הטלפון אל המרכזיה על ידי קווי E1 או קווים דומים. כאשר מתקיימת שיחה בין שני מנויי טלפון, נוצר "מסלול" בין שני הטלפונים, והוא משמש רק את שיחת הטלפון הזאת, עד שהיא מסתיימת. בסיום השיחה המסלול מנותק, ובאמצעות חלקים ממנו (בעיקר החלקים שבין המרכזיות) ניתן ליצור "מסלול" אחר, לטובת שיחות טלפון אחרות.

לעומת זאת, טלפוניית IP אינה פועלת על תשתית תקשורת וקווי תקשורת ייעודיים, אלא פועלת על גבי רשת האינטרנט הקיימת (או על-גבי רשתות IP המקבילות לאינטרנט). במצב זה לא מוחזק מעגל חשמלי ייעודי לטובת קיום שיחת הטלפון. השיחה מתקיימת במקביל לתעבורת נתונים נוספת על-גבי אותו קו אינטרנט. יכולת זו מושגת על ידי שימוש במיתוג מנות: אותות הדיבור ואותות בקרה שונים (חיוג, ניתוק, שיחה ממתינה וכו') מחולקים למנות קטנות, וכל אחת מהמנות נשלחת בנפרד על-גבי הרשת, במקביל ליישומים אחרים ששולחים ומקבלים נתונים מהרשת.

העברת דיבור על רשתות IP

טלפוניית IP מעבירה קולות ודיבור ברשת האינטרנט (וברשתות IP נוספות) באמצעות פרוטוקולי תקשורת ל-VoIP (Voice over IP).

אות השמע שמתקבל מהמיקרופון או מהשפופרת של הטלפון הוא אנלוגי. אות זה מומר לביטים דיגיטליים על ידי מקודד שנקרא ווקודר (Vocoder - Voice Coder). הווקודר מפעיל אלגוריתם מתמטי בעזרתו הוא דוחס את השמע. בטלפוניה רגילה השמע מועבר בקצב של 64Kbps אך על ידי שימוש בווקודר ניתן לדחוס אותו לקצב של 12.2Kbps ואפילו מתחת לכך (בהתאם למידת הקילקול באיכות האות). בצורה זו חוסכים רוחב פס רב.

פעולה נוספת שמבצע הווקודר היא חלוקת השמע, שהוא רציף, למקטעים שמכונים מסגרות. מסגרות זמן אלו הן קטעים באורכים של מספר מילי-שניות (לדוגמה, 20 מילי-שניות). זהו מרכיב חשוב בטכנולוגיית ה-VoIP, מכיוון שלאחר חלוקת השמע למסגרות ניתן לשלוח כל מסגרת בנפרד, ולפיכך להשתמש בפרוטוקול האינטרנט (IP), שהוא פרוטוקול מיתוג המנות הנפוץ בעולם. 

פרוטוקול IP משתמש בפרוטוקול TCP או UDP לצורך משלוח נתונים בין מחשבים. ההבדל המשמעותי בין שני הפרוטוקולים עבור שיחות טלפון, הוא שפרוטוקול UDP לא מחכה לאישור שחבילות הנתונים יגיעו לצד השני, אלא ממשיך לשלוח באופן רציף. פעולה זו מאפשרת רציפות בהעברת הקול אל מכשיר הטלפון שבצד השני של השיחה (ללא קיטועים וללא השהיות), אך במצב של שגיאה ואיבוד חבילת נתונים, הצד השני ישמע רעש או צליל משונה למספר רגעים.

יתרונות
השימוש בשיטת מיתוג מנות מאפשרת הוזלה ניכרת של עלות השיחות, על ידי ניצול מרבי של רוחב הסרט, בעיקר בצווארי הבקבוק.

יתרון נוסף שנעוץ בשימוש בפרוטוקול ה-IP להעברת שיחות הטלפון הוא תפוצתו הרחבה של פרוטוקול זה. ה-IP הוא פרוטוקול תקשורת נפוץ ונחקר: חברות רבות ואנשים פרטיים רבים חוקרים אותו ומפתחים עבורו כלים שימושיים לאבטחת מידע, ניהול רשת וכו'. כך חברות טלפון שמספקות שירות מסוג זה, לא צריכות להתעסק בבניית הרשת, אבטחת מידע וכו', אלא יכולות להתמקד ביצירת פרוטוקול טוב ומקודד יעיל.

עוד יתרון הוא שתשתית האינטרנט פרוסה ברוב העולם (או לפחות, ברוב העולם שבו פרוסה תשתית הטלפון), ולפיכך ניתן להגיע איתה בקלות לכל יעד.

שימושים
 חיבור בין משתמשים - הצדדים משתמשים בתוכנת VoIP, בטלפון-IP, או בטלפון "רגיל" המחובר למתאם שיחות - ומשוחחים ביניהם. ניתן לפרוס בצורה כזאת רשתות מקומיות (אינטרנט ו/או אינטראנט) שמיועדות לטלפוניה, או אפילו להשתמש ברשת מקומית קיימת.
 חיבור בין מרכזיות - ספקיות שיחות חוץ רבות מצאו שזול הרבה יותר לשלם עבור חיבור רחב סרט לאינטרנט מאשר עבור חיבור רחב סרט בסיב אופטי או קישור ללוויין תקשורת. בשיטה זאת המשתמש מחזיק בטלפון רגיל, ורק לאחר שהשיחה מגיעה למרכזייה היא מתורגמת לטלפוניית IP, ומועברת על גבי האינטרנט אל מרכזיית היעד. שם השיחה מתורגמת חזרה לטלפוניה רגילה.

מכשירים
לקוחות המבצעים שיחות טלפון מבוססות אינטרנט משתמשים באחד או יותר מהמוצרים הבאים:
טלפון IP מכשיר טלפון בעל חיבור מיוחד - ישירות לרשת האינטרנט (בדומה לחיבור של מחשב לאינטרנט).
מתאם שיחות מכשיר המאפשר חיבור של טלפון אנלוגי "רגיל" כטלפון IP. זו שיטה לספק ממשק מוכר ופשוט ולכן ספקים רבים משתמשים בה.
טלפון-תוכנה תוכנה המאפשרת חיוג ושיחה למספרי טלפון ברחבי הארץ והעולם. נקרא גם SoftPhone. שירותי ה-VoBoC פועלים בצורה דומה, וטלפון סלולרי עם קישור לאינטרנט, מפעיל תוכנת חיוג, ולמעשה השיחה מתבצעת על רשת האינטרנט ולא על רשת הטלפוניה.

שרתים
מרכיב מרכזי בטלפוניית IP הוא שרת המערכת. בתחילת כל שיחת טלפון נוצר קשר עם השרת על מנת לזהות את מנוי הטלפון המחייג, ואת מנוי הטלפון שיקבל את השיחה. כאשר מנוי מסוים מחייג מספר טלפון מתקיימים השלבים הבאים:
 בקשת החיוג של המנוי נשלחת אל השרת
 השרת מאתר את היעד של השיחה (כתובת IP של מכשיר כלשהו, או מספר קו טלפון ברשתות טלפון שמקושרות לרשת ה-IP)
 השרת מפנה את המכשיר המחייג אל המכשיר שיקבל את השיחה.
 השיחה מתקיימת בין הצדדים, ובפיקוח טכני של השרת.
כמו כן, השרת אחראי על רישום השיחות (למטרות תשלום וגביה, על ידי חברת הטלפון), ועל הפעלת תכונות כגון מענה קולי, משיבון, הפניית שיחות וכו'.
מערך השרתים של כל מערכת טלפון יכול להיבנות בצורה שונה, וזאת בהתאם לפרוטוקול שבו המערכת פועלת, לגודל מערכת הטלפון, העומסים שבמערכת, ולמבנה רשת התקשורת שעל גביה פועלת המערכת.

מבנה מערכת טיפוסית
מערכת טלפון אינטרנטית טיפוסית בנויה מהמרכיבים הבאים:
 רשת תקשורת
 יחידת קצה (טלפון IP, טלפון רגיל עם מתאם שיחות או טלפון-תוכנה)
 שרת - מנהל את מערכת הטלפון
 Gateway - בעת הצורך הוא מעביר את שיחות הטלפון מרשת ה-IP אל רשתות טלפון אחרות (כדוגמת PSTN או מערכות סלולריות).

ראו גם 

 SIP
 SIGTRAN

קישורים חיצוניים

תקשורת מחשבים
טלפוניה: טכנולוגיה