В сітях на основі протоколу IP-всі дані – голос, текст, відео, комп'ютерні програми або інформація в будь-якій іншій формі – передаються у вигляді пакетів. Будь-який комп'ютер і термінал такої сіті має свою унікальну IP-адресу, і передавані пакети маршрутизуются до одержувача відповідно до цієї адреси, указаному в заголовку. Дані можуть передаватися одночасно між багатьма користувачами і процесами по одній і тій же лінії. При виникненні проблем IP-сіті можуть змінювати маршрут для обходу несправних ділянок. При цьому протокол IP-не вимагає виділеного каналу для сигналізації.
Процес передачі голосу по IP-сіті складається з декількох етапів.
На першому етапі здійснюється оцифровка голосу. Потім оцифровані дані аналізуються і обробляються з метою зменшення фізичного об'єму даних, передаваних одержувачу. Як правило, на цьому етапі відбувається придушення непотрібних пауз і фонового шуму, а також компресія.
На наступному етапі отримана послідовність даних розбивається на пакети і до неї додається протокольна інформація – адреса одержувача, порядковий номер пакету на випадок, якщо вони будуть доставлені не послідовно, і додаткові дані для корекції помилок. При цьому відбувається тимчасове накопичення необхідної кількості даних для утворення пакету до його безпосередньої відправки в сіть.
Оператори сітей з пакетною комутацією одержують переваги, властиві інфраструктурі електрозв'язку, що розділяється, по самій її природі. Простіше кажучи, вони можуть продати більше, ніж насправді мають, ґрунтуючись на статистичному аналізі роботи сіті. Оскільки передбачається, що абоненти цілодобово і щодня не задіюватимуть всю сплачену смугу, можна обслужити більше абонентів, не розширюючи магістральну інфраструктуру. Оборот і прибуток при цьому збільшуються.
Іншими словами, абонент, що сплатив смугу 64 кбит/с, використовує канал в середньому лише на 25 %. Отже, оператор здатний продати є у нього ресурс в чотири рази більшому числу користувачів, не перенавантажуючи свою сіть. Такий сценарій вигідний обом сторонам – і клієнту, і продавцю, – оскільки оператор збільшує свої доходи і зменшує абонентну платню за рахунок зниження витрат. Це виграшне рішення вже визнано в світі передачі даних, а зараз починає використовуватися і на ринку телефонії.
Смуга пропускання напряму залежить від завантаженості сіті Інтернет пакетами, що містять дані, голос, графіку і т.д., а значить, затримки при проходженні пакетів можуть бути самими різними. При використовуванні виділених каналів виключно для голосових пакетів можна гарантувати фіксовану (або майже фіксовану) швидкість передачі. Зважаючи на широке розповсюдження сіті Інтернет особливий інтерес викликає реалізація системи Інтернет-телефонії, хоча слід визнати, що в цьому якість телефонного зв'язку оператором не гарантується.
Для того, щоб здійснити міжміський (міжнародну) зв'язок за допомогою телефонних серверів, організація або оператор послуги повинна мати по серверу в тих місцях, куди і звідки плануються дзвінки. Вартість такого зв'язку на порядок менше вартості телефонного дзвінка по звичайних телефонних лініях. Особливо велика ця різниця для міжнародних переговорів.
Загальний принцип дії телефонних серверів Інтернет-телефонії такий: з одного боку, сервер пов'язаний з телефонними лініями і може з'єднатися з будь-яким телефоном миру. З другого боку, сервер з Інтернетом і може зв'язатися з будь-яким комп'ютером в світі. Сервер приймає стандартний телефонний сигнал, оцифровує його (якщо він початково не цифровий), значно стискає, розбиває на пакети і відправляє через Інтернет за призначенням з використанням протоколу IP. Для пакетів, що приходять з сіті на телефонний сервер і що йдуть в телефонну лінію, операція відбувається в зворотному порядку. Обидві складові операції (вхід сигналу в телефонну сіть і його вихід з телефонної сіті) відбувається практично одночасно, що дозволяє забезпечити повнодуплексну розмову.
Оскільки оператор представляє деякий сервіс і берет за нього гроші, він зобов'язаний гарантувати його якість. Навіть якщо клієнт згоден (хоча в умовах жорсткої конкуренції на ринку телекомунікацій це маловірогідно) час від часу миритися з не дуже високим рівнем якості, він може пред'явити претензії у разі серйозних або тривалих проблем. Як би там не було, оператор вимушений стежити за якістю послуг, що надаються, для чого у разі їх масштабного надання йому потрібна відповідна апаратура і програмне забезпечення, яке достатньо дорого і є не у всіх точках сіті.
З погляду масштабованості IP-телефонія представляється цілком закінченим рішенням. По-перше, оскільки з'єднання на базі протоколу IP-може починатися (і закінчуватися) в будь-якій точці сіті від абонента до магістралі. Відповідно, IP-телефонію в сіті можна вводити ділянка за ділянкою, що, до речі, на руку і з погляду міграції. Для вирішення IP-телефонії характерна певна модульна: кількість і потужність різних вузлів – шлюзів, gatekeeper («сторожів» – так в термінології VoIP-іменуються сервери обробки номерних планів) – можна нарощувати практично незалежно, відповідно до поточних потреб.
Історія розвитку IP-телефонії
Існує думка, що концепція передачі голосу по сіті за допомогою персонального комп'ютера зародилася в Університеті штату Ілінойс (США). В 1993 г. Чарлі Кляйн випустив в світло першу програму для передачі голосу по сіті за допомогою персонального комп'ютера Maven. Одночасно одним з найпопулярніших мультимедійних додатків в сіті стала програма відеоконференцій CU-SeeMe для комп'ютерів Macintosh (Mac), розроблена в Корнельськом університеті.
В 1994 г. квітні. під час польоту космічного човника Endeavor Американське агентство по аеронавтиці NASA передало на Землю його зображення за допомогою програми CU-SeeMe. Одночасно, використовуючи програму Maven, спробували передавати і звук. Отриманий сигнал з Льюїсовського дослідницького центру поступив на комп'ютер Mac., сполучений з Інтернет, і будь-який охочий міг почути голоси астронавтів. Потім одну програму вбудували в іншу, і з'явився варіант CU-SeeMe з повними функціями аудіо і відео як для Мас, так і для персональних комп'ютерів (РС).
В 1995 г. лютому. ізраїльська компанія VocalTec запропонувала першу версію програми Internet Phone, розроблену для власників мультимедійних РС, що працюють під операційною системою Windows. Це стало важливою віхою в розвитку Інтернет-телефонії. VocalTec сподівалася використовувати дуже популярні (текстові) канали Internet Relay Chat (IRC) як двостороннього засобу спілкування між людьми, що мають схожі інтереси.
В тому ж 1995 г. інші компанії дуже швидко оцінили перспективи, які відкривала можливість розмовляти, знаходячись в різних півкулях і не плативши при цьому за міжнародні дзвінки. На ринок обрушився потік продукції, призначеної для телефонії через сіть Інтернет.
У вересні того ж року в роздрібному продажу з'явилася перша з таких програм – DigiPhone, розроблена невеликою компанією в Далласі (штат Техас), яка запропонувала «дуплексні можливості», дозволяючи говорити і слухати одночасно. Ось у цей момент і народився приваблива для абонентів справжній інтерактивний зв'язок.
В 1996 г. березні. відбулася ще одна пам'ятна подія. Тоді було оголошене про сумісний проект під назвою «Internet Telephone Gateway двох компаній»: вже відомої нам VocalTec і найбільшого виробника програмного забезпечення для комп'ютерної телефонії Dialogic. Метою було навчити працювати через Інтернет звичайний телефонний апарат, для чого між сіттю Інтернет і ТфОП встановлювався спеціалізований шлюз. Останній отримав назву VTG (VocalTec Telephone Gateway) і був спеціалізованою програмою, яка використовувала голосову платню Dialogic як інтерфейс із звичайними телефонними лініями. Багатоканальну голосову платню дозволяли, по-перше, одній системі VTG підтримувати до восьми незалежних телефонних розмов через сіть Інтернет, а по-друге, прибрали проблему адресації, узявши на себе перетворення звичайних телефонних номерів в IP-адреси (і назад). Для розмови одного користувача в тому продукті було достатньо ширини смуги каналу порядка 11 кбіт/с (у сучасних продуктів буває іншою). От так можливість високого ущільнення каналу і мала вартість зв'язку створили передумови для коренних змін телекомунікаційного миру.
До теперішнього часу вже сотні компаній запропонували свої комерційні рішення для IP-телефонії. Одночасно практично всі крупні телекомунікаційні компанії, використовуючі традиційні засоби для організації телефонних переговорів, відчувши загрозу ринку що надаються ними послуг, почали інтенсивні дослідження з метою оцінки її реальності і масштабу.
Прогрес упровадження технології IP-телефонії характеризують наступні цифри. В 1996 г. IP-телефонія за один рік виросла на 997% (від оціненого в 1,8 мільйонів долл. ринку), але в 1997 г. об'єм ринку устаткування, програмного забезпечення і послуг IP-телефонії оцінений вже в 210 млн. долл. Доходи від надання послуг телефонного і факсимільного зв'язку в IP-сітях склали 123 млн. долл. Хоча голосовий трафік IP-телефонії складає менше 1 % від всіх міжміських і міжнародних дзвінків, ринок Інтернет-телефонії в 1999 р. досяг 560 мільйонів долл.
Варто згадати про деякі прогнози розвитку ринку IP-телефонії. Їх роблять багато відомих аналітичних компаній. Прогнози здебільшого оптимістичні.
З упевненістю можна сказати, що IP-телефонія найближчим часом не стане повноцінній альтернативній традиційній телефонії, але зможе зайняти певне місце особливо в корпоративному сегменті, де повною мірою проявить свою істинну перевагу – можливість супроводу телефонними переговорами потоку даних в єдиному каналі зв'язку. Сеанси одночасної роботи з однією і тією ж інформацією в корпоративних сітях, відеоконференції, Інтернет-комерція в режимі «он-лайн» – ось де IP-телефонія поза сумнівом займе гідне положення навіть із зниженою якістю мови, оскільки основне смислове навантаження в цих випадках нестиме інформація на дисплеї комп'ютера або відеоекрані. При цьому повністю використовуються переваги мультимедійного зв'язку: оперативність і ефективність ділового спілкування, економія канальних ресурсів часу. При цьому IP-телефонія виступає як допоміжний засіб комунікації, доповнюючий передачу даних, відеозображення, Web‑сторінок.