VoIP (Voice over IP) – määritelmä: äänen siirto internetissä

Voice over Internet Protocol (tai VoIP) on termi, jota käytetään useista protokollista, joita käytetään äänidatan siirtämiseen pakettikytkentäisissä verkoissa. Aiemmin puhelinliikenteessä käytettiin erillistä linjaa, joka oli tarkoitettu vain puheluihin. Tämä tunnettiin nimellä PSTN (tai "public switched telephony network"). VoIP:n käyttö alentaa kustannuksia, koska puhelinliikenteeseen (ja faksaukseen) ei enää tarvita "omaa linjaa".

Ensin on kuitenkin ratkaistava joukko teknisiä ongelmia:

Perusperiaate

VoIP muuntaa puheen digitaaliseksi dataksi, jakaa sen pieniksi paketeiksi ja lähettää nämä paketit IP-verkossa vastaanottajalle, jossa paketit kootaan takaisin puheeksi. Prosessi sisältää yleensä signalisoinnin (soiton perustaminen, ylläpito ja lopetus), mediarunkona toimivan datansiirron ja tarvittaessa liittymän perinteiseen puhelinverkkoon (PSTN-gateway).

Tärkeimmät haasteet ja ratkaisut

Viive (latency): Pitkät reitit ja ruuhka voivat aiheuttaa kuuluvuutta huonontavan viiveen. Ratkaisuja ovat priorisointi (QoS), reititysoptimointi ja riittävä kaistanleveys.
Jitter: Pakettien perille saapumisen ajoituksen vaihtelu voi aiheuttaa äänen hyppimistä. Tavallinen korjaus on jitter-buffer vastaanottimessa.
Pakettihäviö: Menetetyt paketit heikentävät äänenlaatua. Virheenkorjaukset, uudelleenlähetykset kriittisiin hallintaviesteihin ja redundanssi auttavat.
NAT- ja palomuuriongelmat: NAT muuttaa IP-osoitteita ja voi estää suorat yhteydet. STUN, TURN ja ICE -tekniikat sekä SIP ALG -asetusten hallinta ovat yleisiä korjauksia.
Synkronointi ja koodaus: Valitaan sopiva kodekki (esim. G.711, G.729, Opus) tasapainoksi äänenlaadun ja kaistanleveyden välillä.
Hätäpalvelut: Perinteinen 112/E911-paikannus ei aina toimi suoraan VoIP:ssä, joten palveluntarjoajien on tarjottava ratkaisuja osoitteen välittämiseksi ja paikannuksen turvaamiseksi.

Tärkeimmät protokollat ja kodekit

Signalisointi: SIP (Session Initiation Protocol) on nykyään yleisin. H.323 on vanhempi vaihtoehto. Protokollista löytyy lisätietoa.
Media: RTP (Real-time Transport Protocol) kuljettaa ääni- ja videotiedot; RTCP seuraa tiedonsiirtoa.
Kodekit: G.711 (korkea laatu, suurempi kaista), G.729 (pakattu, pieni kaista), Opus (mukautuva ja nykyaikainen) ja muut; valinta riippuu käytettävissä olevasta kaistasta ja laatuvaatimuksista.
Turva: SIP yli TLS suojaa signaloivia viestejä, SRTP salaa varsinaisen mediasisällön.

Laatu ja verkon hallinta (QoS)

Äänenlaadun varmistamiseksi on tärkeää priorisoida reaaliaikainen liikenne verkossa. Tämä toteutetaan reitittimissä ja kytkimissä käyttämällä QoS-käytäntöjä, DSCP-tunnisteita ja varmistamalla riittävä upload-/download-kaista. Lisäksi langattomissa verkoissa on kiinnitettävä huomiota signaalin voimakkuuteen ja häiriöihin.

Sovellukset ja käyttötavat

IP-puhelimet: Fyysiset pöytäpuhelimet, jotka toimivat suoraan IP-verkossa.
Softphone-sovellukset: Puhelut tietokoneelta, tabletista tai älypuhelimesta.
Yritysten PBX/UC-järjestelmät: Paikalliset tai pilvipohjaiset ratkaisut, jotka tarjoavat lisäominaisuuksia kuten puhelinvaihteen, konferenssit ja integraatiot.
Yhdistäminen PSTN-verkkoon: VoIP-gatewayt mahdollistavat yhteyden perinteisiin puhelimiin ja numeroihin.
Faksi ja erikoistapaukset: Faksin lähettäminen VoIP-verkossa voi vaatia erityisiä protokollia kuten T.38 (faksaukseen liittyen).

Turvallisuus

Koska VoIP kulkee tietoverkoissa, se on altis sieppaukselle, kuuntelulle ja palvelunestohyökkäyksille. Hyviä käytäntöjä ovat:

SIP- ja media-suojaus (TLS ja SRTP)
Tunnistus ja pääsynhallinta
Palomuurien ja SIP-proxien oikea konfigurointi
Säännöllinen ohjelmisto- ja laitepäivitys

Edut ja haitat

Edut: Alhaisemmat kustannukset, skaalautuvuus, joustavat ominaisuudet (esim. integraatio tietojärjestelmiin), mahdollisuus käyttää samoja laitteita ja verkkoja datan kanssa.
Haitat: Riippuvuus internet-yhteydestä, äänenlaatu voi vaihdella verkon mukaan, monimutkaisempi turvallisuuden ja NAT:n hallinta, haasteet hätäpalveluiden ja tietyntyyppisten faksien kanssa.

Yhteenveto

VoIP on nykyaikainen ja kustannustehokas tapa hoitaa puhepalvelut tietoverkoissa. Se tarjoaa monia etuja perinteisiin verkkoihin verrattuna, mutta edellyttää verkon suunnittelua, laadunhallintaa ja turvallisuustoimenpiteitä, jotta äänenlaatu ja palvelunluotettavuus pysyvät hyvällä tasolla.

1140E VoIP-puhelin