1. Що таке Інтернет все-таки?
2. Що таке VoIP?
3. Як працює VoIP?
4. Сигналізація виклику
5. Передача дзвінків
6. Взаємодія з телефонною мережею
7. Типи VoIP
8. Як працює Skype ™?
9. Переваги та недоліки VoIP
10. Зростання VoIP
11. Хто винайшов VoIP?

від Кріс Вудфорд . Останнє оновлення: 17 липня 2018 року.

Чи трапляється вам колись дивитись на годинник і думати: «Цей дзвінок коштує мені цілого статку». Якщо ви це зробите, ви все ще застрягли в 20 столітті с телефон технологія, яка ледве змінилася з 19-го! У 21 столітті немає жодних причин, чому нам слід було щохвилинно платити через ніс за користування телефонною мережею, коли більшість із нас зараз мають доступ до дуже надійної альтернативи: Інтернет . Зрештою, якщо Інтернет (який покладається на велику частину телефонної мережі) може переносити текст, зображення та відеокліпи, він повинен мати можливість так само легко переносити голоси людей. Таке мислення, що стоїть за VoIP (Voice Over Internet Protocol), що, просто сказано, означає використання Інтернету для здійснення та отримання телефонних дзвінків. Як саме це працює? Які переваги та недоліки? Давайте докладніше розглянемо!

Виконання твору: VoIP означає телефонні дзвінки за допомогою комп’ютера, при цьому звук вашого голосу перетворюється на цифрові дані, які подорожують по Інтернету за допомогою Інтернет-протоколу - іншими словами, точно так само, як веб-сторінки, завантаження, електронні листи чи будь-які інші інші дані Інтернету.

Що таке Інтернет все-таки?

Для багатьох людей користування Інтернетом означає переглядати відео з YouTube або купувати книги з Amazon.com - але обидва ці речі дійсно стосуються Всесвітня мережа , а не Інтернет. Інтернет - всесвітній мережа що пов'язує практично кожен сучасний комп’ютер на планеті, і її складають телефон лінії, супутник посилання, волоконно-оптичні кабелі , і старомодний мідь дроти. Всесвітня павутина (всі ті торгові сайти, домашні відео тощо), які ви переглядаєте зі свого комп’ютера) - лише одна з речей, яка використовує Інтернет; електронна пошта - це ще одна. Інтернет розроблений таким чином, що він може надсилати всіляку інформацію різними способами між різними комп’ютерами, які він з'єднує разом, і без будь-якого виду перемонтажу чи перепроектування. (Технічно це називається принцип "від кінця до кінця" .) Тому в середині 1990-х деякі розумні технічні люди змогли зрозуміти, як надсилати телефонні дзвінки через Мережу, як і будь-яка інша інформація. Це було народження VoIP.

Що таке VoIP?

Вся інформація, яка подорожує по Мережі - від останніх музичних відеороликів на YouTube до електронного листа з підтвердженням від Amazon про те, що книга перебуває, надсилається методом, який називається комутацією пакетів. Щось на зразок електронної пошти, яка може бути сторінками та сторінками символів, насправді не надсилається як один великий фрагмент: коли він виходить з комп'ютера, він розпадається на безліч дрібних шматочків, званих пакетами, кожен з яких подорожує незалежно через Інтернет (теоретично зовсім іншим маршрутом від інших пакетів) перед тим, як його знову зібрати в копію оригінального електронного листа, коли він прибуде до місця призначення. Це трохи схоже на те, щоб надсилати книгу через пошту не як велику жирну посилку, а складати кожну окрему сторінку в окремий конверт, окремо адресований та відправлений. Це може здатись дивним, щоб надсилати речі таким чином, але переключення пакетів насправді є надзвичайно швидким та ефективним способом обробки мільярдів електронних листів, веб-сторінок та всього іншого, що потребує пересилки туди-сюди через мережу щодня. (Про те, як це працює, ви можете прочитати в нашій головній статті на як працює Інтернет .) Усі комп'ютери, підключені до Інтернету, розуміють, як надсилати та отримувати такі пакети; на щастя, всі вони погоджуються працювати точно так само, використовуючи абсолютно ту саму систему, яка відома як Інтернет-протокол або IP. (Однією з ключових частин IP-адреси, з якою ви, можливо, знайомі, є те, що кожен комп'ютер може бути "адресований", вказавши унікальний номер, відомий як його IP-адреса, що трохи нагадує комп'ютерний еквівалент телефонного номера або будівлі В даний час більшість комп'ютерів мають IP-адреси, зроблені з чотирьох пар з двох цифр, розділених точками, наприклад 12.34.56.78.

Фото: Комутація пакетів - це спосіб пересування даних через Інтернет. Це трохи схоже на переїзд будинку, розбивши будівлю на окремі цегли і поклавши кожного по пошті! Це звучить божевільно, але працює надзвичайно ефективно.

В Інтернеті є лише одна робота: тримати пересування пакетів назад і назад. Комп'ютери, волоконно-оптичні кабелі та інші системи, що складають мережу, не знають, з яких пакетів вони рухаються або чому - і їм все одно. Пакет може бути частиною фотографії, яку ви зробили на відпочинку у Флориді, або це може бути частиною електронного листа, в якому повідомляється, що когось звільняють. Поки дані, які ви хочете надіслати, перебувають у формі пакетів, і вони форматовані правильним чином відповідно до IP, ви можете надсилати абсолютно все через Інтернет.

Як працює VoIP?

Як же тоді ви надсилаєте телефонний дзвінок через Інтернет? Перед тим, як ви зможете це вирішити, є три окремі проблеми: попередження когось про те, що ви хочете зателефонувати їм, перетворення голосу в цифровий звук та надсилання його через мережу (та отримання відповідей у ​​зворотному напрямку) та "взаємодія з" (підключення до) звичайної телефонної мережі, якщо ваш дзвінок переходить на традиційний стаціонарний телефон або мобільний телефон (мобільний телефон). Давайте розглянемо кожне з них по черзі.

Сигналізація виклику

Коли ви робите традиційний телефонний дзвінок другові, ви піднімаєте приймач і слухаєте тон набору, перш ніж забивати чиєсь число. Тут відбувається те, що ви відкриваєте електрична схема між домашнім телефоном і телефонною станцією. Коли ви набираєте номер, обмінник відкриває другий ланцюг до телефону приймача, викликаючи дзвінок їхньої трубки. Як тільки ваш друг підніме приймач, між вашими двома телефонами відкриється ціла схема, і ви можете почати розмову ("надсилайте та отримуйте голосові дані", якщо вам зручніше).

З VoIP все інакше. Інтернет-телефонія набагато більше схожа на телефонну телефонію, у людей є унікальні телефонні номери, які не пов’язані постійно з одним фізичним місцезнаходженням: людина, якій ви телефонуєте, може знаходитися в будь-якій точці планети (і може бути не на тому самому місці два дні, що працює ). Отже, перша частина здійснення VoIP-дзвінка передбачає, що ваш комп'ютер розміщує приймач в Інтернеті, сигналізує їхньому комп’ютеру про отримання дзвінка, і, як тільки це буде зроблено, два комп’ютери, які погоджуються з технічною дрібницею того, як вони фактично обмінюватимуться даними (так само, як факсимільні машини та модеми "рукостискають" на початку дзвінка). Щоб VoIP працював ефективно, кожен комп'ютер, який ним користується, повинен робити це точно так само - і саме тому системи VoIP використовують ретельно узгоджені міжнародні стандарти (відомі як протоколи). Два протоколи, що охоплюють сигналізацію, технічно відомі як H.323 та SIP (протокол ініціювання сесії, іноді також відомий як RFC 4168). Простіше кажучи, ці протоколи встановлюють маршрут зв'язку між двома IP-адресами (відправником та одержувачем), через які можна надсилати та приймати фактичні дані телефонного дзвінка.

Передача дзвінків

Щоб надіслати основний телефонний дзвінок через Інтернет, вам потрібно перетворити голос динаміка в цифрову (цифрову) форму. Це порівняно просто, і технології існують вже багато років. (Наприклад, коли рок-гурти записують Компакт-диски або MP3 , шуми, які вони видають своїми голосами чи інструментами, які є аналоговими звуками, перетворюються в числа, що є цифровими сигналами, які можуть зберігатися або керувати комп'ютерами. Більше про різницю дивіться в нашій головній статті на аналог проти цифрових технологій . Цей загальний процес називається аналоговим цифровим перетворенням. Коли ви слухаєте компакт-диск чи MP3, ці номери перетворюються назад у звуки, які ваші вуха можуть почути за допомогою цифрового в аналогове перетворення.) Програмне забезпечення, яке відповідає за цей процес - перетворення звукового звуку в цифрові дані і знову на іншому кінці - відомий як CODEC (Coder-Decoder). CODEC, використовувані для VoIP, розроблені для оптимальної роботи з ними звуки частот від декількох сотень герц (Гц) до, можливо, 5000 ГГц (діапазон частот людського голосу), хоча з телефонних дзвінків 21 століття так само ймовірно, що вони містять дані відео (чату), як голосові звуки, системи VoIP часто містять відео CODEC, а також аудіо.

Після того, як розмовний голос перетворений на цифри, його порівняно легко розбити на пакети і відправити через Інтернет на інший комп'ютер, де його можна буде знову зібрати і повернути в звук голосу точно зворотним процесом. Знову ж таки, комп'ютери, які беруть участь у надсиланні та отриманні даних, повинні працювати за тими ж протоколами (узгодженими методами). Протокол передачі даних, що використовується в VoIP, називається RTP (протокол у режимі реального часу), і це також протокол, який використовують комп'ютери для отримання потокового носія (відео, яке ви переглядаєте під час їх завантаження в режимі реального часу через Інтернет).

Взаємодія з телефонною мережею

Поки ми бачили, що надсилання та отримання телефонних дзвінків між двома комп'ютерами, підключеними через Інтернет, є відносно простим; це загалом те саме, що спілкуватися в Інтернеті чи обмінюватися електронною поштою, за винятком того, що дані, що подорожують туди-сюди, цифровим чином кодуються звуком і подорожують у режимі реального часу. Здійснення телефонного дзвінка з комп’ютера на традиційний стаціонарний телефон (або навпаки) є складнішим, оскільки воно передбачає з'єднання з Інтернету до звичайної телефонної мережі (технічно називається PSTN або загальнодоступною комутацією телефонної мережі) . Це ускладнює обидва аспекти VoIP, про які ми говорили вище. Сигналізація дзвінків є більш складною, оскільки телефон, якому ви телефонуєте, може бути або в PSTN, або десь в Інтернеті, і він повинен бути розташований першим. (Одне з варіантів цього - призначити спеціальний, негеографічний "код коду" для VoIP-номерів, щоб їх можна було негайно ідентифікувати та перенаправити в Інтернет.) Надсилання та отримання телефонного дзвінка також є складнішим, тому що якщо ви телефонуєте з VoIP-телефон на звичайній стаціонарній трубці, на приймальному кінці немає нічого, щоб перетворити цифрові дані назад в аналоговий звук. Таким чином, дані повинні бути перетворені, перш ніж вони досягнуть місця призначення.

Телефонні дзвінки, як ця робота, - це додаткове обладнання, відоме як шлюз, який є мостом між Інтернетом (з одного боку) та PSTN (з іншого). Ви можете вважати шлюз як своєрідний перекладач, який перетворює телефонні дзвінки в IP-форматі в традиційні сигнали, які звичайні телефони можуть зрозуміти (і навпаки). Він також бере участь у сигналізації дзвінків, тому, коли ви набираєте стаціонарну лінію з телефону VoIP, шлюз перетворює дані сигналізації дзвінків у формат, який PSTN може зрозуміти (і дзвонить стаціонарним способом).

Фото: Шлюз дозволяє Інтернет-телефонам VoIP, пов'язаним з комп’ютерами та маршрутизаторами (ліворуч) спілкуватися зі звичайними стаціонарними телефонами, підключеними до PSTN (праворуч). Два стаціонарні лінії можуть спілкуватися безпосередньо через PSTN (жовта лінія) так само, як два VoIP-телефони можуть підключатися безпосередньо через Інтернет (червона лінія) у щось на зразок дзвінка через Skype. Але якщо стаціонарний телефон хоче зв’язатися з телефоном VoIP (зелена лінія), він повинен пройти через шлюз (синє поле).

Типи VoIP

Простіше кажучи, існує три різних види VoIP. Найпростішими є телефонні телефони VoIP, схожі на традиційні телефони, за винятком того, що замість того, щоб їх підключати до телефонної лінії, вони або безпосередньо підключені до комп'ютера (чимось на зразок USB-кабелю), або опосередковано підключені до нього бездротовий (Wi-Fi) роутер. Ви знайдете дещо інший вид VoIP на мобільних телефонах (мобільних телефонах). Ви здійснюєте та отримуєте мобільні VoIP-дзвінки приблизно так само, як звичайні дзвінки на мобільний телефон, але замість того, щоб дзвінки надсилалися та приймалися постійно відкритою лінією, як традиційний дзвінок на мобільний телефон, вони розбиваються на пакети та надсилаються туди-сюди, а не як веб-сторінку, яку ви переглядаєте, на кшталт смартфона. Іншими словами, вони використовують комутацію пакетів по мережі мобільних телефонів. Третій вид VoIP - це повністю комп’ютер; Skype ™ - найвідоміший приклад. Коли ви використовуєте Skype для виклику когось, він встановлює більш-менш прямий зв’язок (відомий як одноранговий або P2P) з чужим комп'ютером через Інтернет. Ви надсилаєте та отримуєте текстові повідомлення, голосові дані або чат веб-камери за цим прямим посиланням. Окрім початкового процесу входу в систему, немає проміжного комп'ютера, який керує зв’язком між відправником та одержувачем, що робить Skype порівняно безпечним порівняно з іншими формами телефонного зв'язку.

Як працює Skype ™?

Фото: Skype - найвідоміша (хоча аж ніяк не єдина) система VoIP. Ви можете зателефонувати будь-якому користувачеві, просто ввівши його ім’я користувача Skype. Або ви можете скористатися спливаючою клавіатурою Skype для здійснення дзвінків на будь-який телефон і в будь-яку точку світу, використовуючи звичайну телефонну мережу (PSTN).

Skype - це власна система VoIP, що використовує власний протокол на основі однорангових (P2P) мереж; по суті, це працює, створюючи спеціальний, прямий зв'язок між двома комп’ютерами в Інтернеті аналогічно системам обміну файлами, наприклад, KaZaa (розроблений Нікласом Зеннстрьомом та Янусом Фріс - ті ж люди, що розробляли Skype). Крім сервера входу, який надає доступ до мережі, призначає унікальні імена користувачів тощо., Skype повністю децентралізований і розповсюджений: централізованої "системи управління Skype" немає. У будь-який момент у світі зареєстровано щось на зразок 100 мільйонів користувачів Skype.

Коли ви входите в Skype, ваш комп'ютер стає одним вузлом у глобальній мережі рівних однолітків. Кожен користувач Skype працює за допомогою програмного забезпечення під назвою клієнт, який дозволяє їм надсилати повідомлення іншим користувачам Skype, телефонувати, відправляти файли та грати в ігри в режимі реального часу. Кожен з клієнтів стає активною частиною мережі і, незалежно від того, чи активно вона надсилає повідомлення, чи допомагає мережі в цілому знаходити та направляти трафік до інших користувачів. У межах мережі деякі користувачі з найвищою пропускною здатністю та найкращим підключенням, відомі як суперноди, виступають центрами трафіку. Мережа в цілому складається з супернодів, з'єднаних один з одним, при цьому кожен супернод пов'язується з багатьма звичайними вузлами.

На відміну від інших програм для обміну миттєвими повідомленнями (таких як Yahoo! і Microsoft Live Messengers та AIM AIM), Skype набагато досконаліший у спілкуванні через брандмауері шляхом випадкового вибору порти він буде використовувати. Як наслідок, системним адміністраторам набагато важче виявити та заблокувати Skype, ніж трафік між іншими програмами Інтернет-чату. Skype також використовує зашифроване спілкування між однолітками, що також робить його дуже безпечним - і порівняно важким для випадкових підслуховувачів або правоохоронних органів стежити.

Переваги та недоліки VoIP

Найбільшим плюсом VoIP є вартість дзвінків, яка, як правило, є безкоштовною або набагато меншою, ніж звичайні дзвінки через PSTN. (Це величезний плюс для клієнтів, але величезний недолік для великих телефонних компаній, які були змушені переробити свій бізнес, щоб відповісти на загрозу Інтернет-телефонії.) Налаштування VoIP легко і часто негайно, і зазвичай вимагає немає довгострокового контракту (хоча вам потрібно створити якийсь обліковий запис, щоб створити номер телефону або ім’я користувача, куди люди можуть телефонувати вам). Зазвичай ви можете надсилати будь-які дані через VoIP, від тексту та зображень на робочому столі комп'ютера до голосу та веб-камера балакати. Ще один великий плюс - те, що VoIP звільняє вас від нерухомого фізичного місця; якщо у вас є ім’я користувача Skype, наприклад, ви можете входити в нього і приймати дзвінки з будь-якої точки світу.

Фото: Ви можете зателефонувати за допомогою VoIP-дзвінка з будь-якого місця, де можна підключитися до Інтернету, незалежно від того, чи немає поблизу телефонної мережі чи щогли мобільного телефону. Ось чому VoIP виявився великим хітом для військових. Тут солдат здійснює дзвінок через VoIP із ноутбуком, підключеним до Інтернету через РЛС блюдо і супутник з'єднання. Фото Тедді Вейда люб'язно надано армією США.

Найбільшим недоліком VoIP є якість дзвінків, яка не є настільки ж хорошою і не такою надійною, як ви отримаєте при прямому дзвінку між двома наземними. Хоча якість звучання сама по собі може бути погіршеною (вона значно відрізняється залежно від використовуваних CODEC), це зазвичай не є великою проблемою, оскільки більшість людей звикли до дуже різної якості дзвінків на мобільний телефон. Оскільки VoIP-дзвінки пересуваються туди-сюди як потоки пакетів, проблеми з мережею, які призводять до повної втрати пакетів, викликають погіршення якості виклику та втрату зв'язку - хоча це також проблема, з якою люди звикли з мобільними телефонами та поганими сигналами. Набагато більшою проблемою є затримка викликів, коли затримки в надсиланні даних через Інтернет (разом із часом, необхідним для опрацювання ними CODEC) призводять до значного відставання між відправниками, який щось говорить, і одержувачем, що чує це (подібно до справді поганий міжнародний телефонний дзвінок), що може призвести до того, що люди розмовляють один над одним. Пов'язана проблема, яка називається тремтінням, може змусити фрагменти розмови надходити в нерегулярні пориви, розділені тишами (це трапляється тому, що певна кількість цифрових пакетів має надходити з Інтернету та збиратися, перш ніж вони можуть бути перетворені на чутні звуки), і це може також дуже бентежить людей, які беруть участь у розмові. "Географічна свобода" VoIP також може бути недоліком у надзвичайній ситуації, оскільки, якщо ви робите екстрений дзвінок з телефону VoIP, служби екстреної допомоги не можуть автоматично зрозуміти, звідки в світі прийшов виклик. З іншого боку, неприємні дзвінки, здійснені через VoIP, можуть бути набагато складніше відстежити або заблокувати.

Зростання VoIP

VoIP сильно виріс з моменту, коли він був вперше розроблений в середині 1990-х, особливо з діловими клієнтами. До 2013 року найпопулярніший сервіс VoIP - Skype, стверджується, що має близько 300 млн активних користувачів (мій власний досвід говорить про те, що близько 50–100 мільйонів людей можуть увійти в будь-який час); поточний загальний підсумок важко встановити, не в останню чергу тому, що деякі люди мають декілька акаунтів у Skype (у мене повинно бути понад півдесятка для різних цілей). У 2016 році Skype повідомив про значне зростання використання мобільних додатків : "Ми досягли мільярда скачувань мобільних скайпів", і виявлено що його сотні користувачів здійснили "майже два трильйони хвилин відеодзвінків" з моменту виходу відеодзвінків за 10 років до цього. Незважаючи на це, ці невиразні цифри (скільки людей завантажували двічі на один і той же пристрій чи кілька разів на різних пристроях?) Показують дуже мало про використання VoIP у всьому світі. Це не дуже дивно, якщо ви вважаєте, що це набагато більше спеціальної технології, ніж традиційна телефонія, де є фактичні, фізичні телефонні лінії, на які ви можете порахувати.>

Що ми можемо побачити про загальне використання VoIP у всьому світі? Ось кілька статистичних даних, які мені вдалося зібрати за останні кілька років:

• У липні 2009 року Міжнародний союз електрозв'язку (ITU) повідомив, що в Європі налічується 34,6 мільйона абонентів VoIP, приблизно чверть усіх абонентів стаціонарних телефонних зв’язків використовують VoIP замість PSTN. На жаль, Блог новин та статистики МСЕ дуже мало розповідає про поточні цифри.
• Аналогічна картина виникла в Японії, де широко доступні швидкі мережі мобільних телефонів, і близько третини всіх телефонних дзвінків зараз здійснюються через VoIP.
• У Сполучених Штатах такі виробники, як 3Com, повідомляють, що приблизно як половина всіх нових проданих ділових телефонів - це VoIP-моделі. У 2012 році, згідно з Нью-Йорк Таймс , 42 мільйони людей регулярно користувалися телефонами VoIP у США.
• Телефонні компанії, що пропонують лише послуги VoIP, все ще значно менші, ніж їхні PSTN-конкуренти; Один з провідних постачальників, Vonage, станом на червень 2011 року мав 2,4 мільйона зареєстрованих клієнтів, але в лютому 2017 року він повідомляв про "майже 2 мільйони клієнтів у всьому світі" (невідомо, чи це прямо порівнянні показники, але вони походять із одного і того ж речення Сторінка "Про" на їхньому веб-сайті в різний час).
• Галузеві кошториси припускають, що до кінця 2015 року в усьому світі було близько 100 до 200 мільйонів абонентів VoIP, хоча лише шість країн (США, Китай, Японія, Південна Корея, Франція та Німеччина) становлять близько 80 відсотків ринку.
• Дослідження Майбутні відомості про ринок прогнозують, що до 2020 року світовий ринок VOIP буде коштувати 204,8 мільярда доларів, що включає близько 200 мільйонів абонентів.

Надалі, як широкосмуговий Інтернет і традиційна телефонія продовжують сходитися, суворий розкол між PSTN та Інтернетом, ймовірно, зникне. Набагато частіше буде бачити, наприклад, веб-сторінки з посиланнями, які можна натиснути, які здійснюють негайні дзвінки через VoIP до торгових агентів. Телефонні дзвінки також, ймовірно, стануть більш досконалими, наприклад, при багатосторонніх відеодзвінках через VoIP все частіше замінюються двосторонні голосові дзвінки через PSTN, а стерео-VoIP-дзвінки замінюють моно PSTN-дзвінки.

Хто винайшов VoIP?

Ось короткий підсумок деяких ключових моментів історії VoIP.

• 1994 рік: двоє молодих ізраїльських вчених-комп'ютерів, Алон Коен і Ліор Харамати , винайдіть аудіо-передавач-приймач, який може надсилати та приймати голосові дані в режимі реального часу через Інтернет.
• 1995 рік: компанія Коена і Харамати, VocalTec, розробляє перше програмне забезпечення для Інтернет-телефонії (відоме також як VoIP-клієнт).
• 1996 рік: опубліковані перші версії стандартів VoIP-сигналізації дзвінків H.323 та SIP.
• 2002 рік: остаточна версія SIP опублікована як міжнародний стандарт RFC 3261.
• 2003 рік: запускається Skype.
• 2005 рік: комерційне значення VoIP стає очевидним, коли сайт аукціону eBay купує Skype за $ 2,6 млрд.
• 2005 рік: Skype оголошує, що 100 мільйонів людей завантажили його безкоштовне програмне забезпечення VoIP.
• 2007 рік: завантаження через Skype сягає 500 мільйонів.
• 2011 рік: Microsoft купує Skype за 8,5 мільярда доларів, а його партнер Facebook оголошує про включення відеодзвінків Skype у чати між друзями Facebook. Skype оголошує про 663 мільйони зареєстрованих користувачів.
• 2014 рік: популярний мобільний обмінник WhatsApp оголошує нову версію, яка включає голосові дзвінки VoIP.
• 2015 рік: Глобальні абоненти VoIP прогнозуються до 200 мільйонів.
• 2016: Skype оголошує, що його мобільні додатки завантажували мільярд разів.