تحقیق رایگان آشنایی با IP Telephony

تحقیق رایگان آشنایی با IP Telephony

رشته مهندسی کامپیوتر

مقدمه :

اگر معمولاً تماسهای تلفن راه دور دارید‌، این احتمال وجود دارد که تاکنون بدون آنکه بدانید ، از IP Telephony  استفاده کرده باشید . IP Telephony که در صنعت تحت عنوان (Voice-Over IP) VoIP شناخته می شود . انتقال تماسهای تلفنی بر روی یک شبکه دیتا ، نظیر یکی از چندین شبکه ای است که اینترنت را تشکیل می دهند . در  حالیکه ممکن است چیزهائی در مورد VoIP شنیده اید ، آنچه احتمالاً تا کنون نشنیده اید این است که بسیاری از شرکتهای تلفن سنتی از آن برای برقراری ارتباط بین دفاتر منطقه ای خود استفاده می کنند .

شما در این تحقیق با VoIP و فن‌آوری که آن را امکان‌پذیر می نماید ، آشنا خواهید شد . ما درباره پروتکلهای مهم VoIP ، سرویسهای مختلف فراهم شده و نرم افزارهای ارزان قیمت و یا حتی رایگانی که به شما امکان می دهند از آن بهره ببرید ، صحبت خواهیم کرد .

Circuit Switching

سوئیچینگ مداری یک مفهوم بسیار ابتدائی است که برای مدتی بیش از ۱۰۰ سال در شبکه های تلفن مورد استفاده بوده است . آنچه روی می دهد این است که وقتی یک تماس تلفنی بین دو طرف برقرار می شود ،‌ارتباط در تمام مدت تماس حفظ می شود . از آنجائیکه شما دو نقطه را در هر دو جهت به یکدیگر مرتبط می کنید ، به این ارتباط یک مدار (Circuit) گفته می شود .
این شالوده (Public Switched Telephone Network)PSTN نام دارد .

شیوه کار برای یک تماس تلفنی معمولی عبارت است از :

– ۱ شما گوشی تلفن را برداشته و صدای بوق آزاد (Dial Tone) را می شنوید . این صدا به شما می گوید که با دفتر محلی حامل (Carrier) تلفن خود تماس دارید .
– ۲ شماره شخصی که می خواهید با وی مکالمه کنید را می گیرید .
-۳ تماس از طریق یک سوئیچ در دفتر Carrier محلی شما به طرفی که با او تماس گرفته اید هدایت می شود .
– ۴ بین تلفن شما و خط طرف دیگر ، یک ارتباط برقرار می شود و مدار باز می شود.
– ۵ شما برای مدتی با طرف مقابل صحبت کرده و سپس گوشی را می گذارید .
– ۶ هنگامیکه شما تماس را قطع می کنید ، مدار بسته شده و خط شما را آزاد می کند.

فرض کنیم شما ۱۰ دقیقه صحبت کرده اید . در طول این مدت ، مدار بطور دائم بین این دو تلفن باز بوده است . مکالمات تلفنی بر روی PSTN سنتی با نرخ ثابتی در حدود ۶۴ کیلوبیت بر ثانیه در هر جهت (یا در مجموع ۱۲۸ کیلوبیت بر ثانیه در هر جهت) منتقل می شوند . از آنجائیکه هر کیلوبایت برابر است با ۸ کیلوبیت ، این مقدار برابر است با انتقال ۱۶ کیلوبایت در هر ثانیه از باز بودن مدار و ۹۶۰ کیلوبایت در هر دقیقه از باز بودن آن . پس در یک مکالمه ۱۰ دقیقه ای ، مجموعه انتقال برابر است با ۹۶۰۰ کیلوبایت که تقریباً معادل است با ۴/۹ مگابایت .

اگر به یک مکالمه تلفنی نمونه نگاه کنید ، متوجه می شوید که بخش عمده ای از این نقل و انتقال به هدر می رود . هنگامیکه شما صحبت می کنید ، طرف دیگر در حال گوش کردن است و این بدان معنی است که هر بار تنها نیمی از ارتباط مورد استفاده قرار می گیرد . بنابراین می توئانیم حدس بزنیم که می توانستیم حجم انتقالات را به نصف آن یعنی حدود ۷/۴ مگابایت کاهش دهیم.

بعلاوه ، مقدار قابل توجهی از زمان اکثر مکالمات ، شامل فضای مرده است؛ مدت زمانی که در آن هیچیک از طرفین صحبت نمی کنند . اگر بتوانیم این فواصل سکوت را حذف کنیم، حجم انتقالات باز هم کوچکتر می شوند .

شبکه های دیتا از سوئیچینگ مداری استفاده نمی کنند . اگر ارتباط اینترنت شما برای صفحه وبی که در حال تماشای آن هستید یک ارتباط پیوسته را حفظ کند، بسیار کندتر خواهد بود. در چنین شرایطی دو کامپیوتر دخیل در ارتباط بجای آنکه تنها داده‌ها را در هنگام نیاز شما ارسال و دریافت کنند . در تمام مدت به اینکار مشغول خواهند بود. مهم نیست که داده ها مفید باشند یا نه. هیچ راهی برای راه اندازی یک شبکه دیتای کارآمد وجود ندارد ، در عوض شبکه های دیتا از شیوه‌آی به نام «سوئیچینگ بسته‌ای» استفاده می کنند .

Packet Switching :

در حالیکه سوئیچینگ مداری ، ارتباط را پیوسته و باز نگه‌ می دارد ، سوئیچینگ بسته‌ای ارتباط را تنها به اندازه کافی برای ارسال یک قطعه کوچک از داده ها (که بسته نامیده می شود) از یک کامپیوتر به کامپیوتر دیگر باز می کند . آنچه اتفاق می‌افتد به این شکل است که : کامپیوتر ارسال کننده ، داده ها را در قالب این بسته های کوچک تقسیم می کند ، به همراه آدرسی بر روی هر یک از آنها که به شبکه می گوید آنها به کجا فرستاده شده اند . هنگامیکه کامپیوتر دریافت کننده بسته ها را می گیرد ، آنها را به شکل داده های اصلی بازسازی می کند .

سوئیچینگ بسته ای بسیار کارآمد است . این شیوه ، زمانی که ارتباط بین دو سیستم حفظ می شود را به حداقل می رساند که باعث کاهش بار شبکه می شود . این شیوه همچنین دو کامپیوتری که در حال ارتباط با یکدیگر هستند را آزاد می کند تا بتوانند اطلاعات را از کامپیوترهای دیگر نیز بپذیرند .

فن‌آوری VoIP از این شیوه سوئیچینگ بسته ای برای تأمین مزایای مختلف نسبت به سوئیچینگ مداری استفاده می کند . برای مثال ، سوئیچینگ بسته ای به تماسهای تلفنی متعدد امکان می دهد فضائی را اشغال کنند که در یک شبکه سوئیچینگ مداری تنها توسط یک تماس اشغال می شد . با استفاده از PSTN ، آن تماس تلفنی ۱۰ دقیقه‌ای ، ۱۰ دقیقه کامل از زمان انتقال را با هزینه ۱۲۸ کیلوبیت بر ثانیه مصرف می کند. با VoIP که ممکن است همان تماس ۱۰ دقیقه ای تنها ۵/۳ دقیقه از مدت تماس را با هزینه ۶۴ کیلوبایت بر ثانیه مصرف کند ، ۶۴ کیلوبیت بر ثانیه دیگر نیز برای این ۵/۳ دقیقه آزاد می شود ؛ بعلاوه یک ۱۲۸ کیلوبیت بر ثانیه دیگر برای ۵/۶ ثانیه باقیمانده . بر اساس این برآورد ساده ، ۳ یا ۴ تماس دیگر می توانند به آسانی در فضای استفاده شده توسط یک تماس واحد در سیستم متعارف جا شوند . تازه این مثال اصلاً استفاده از فشرده سازی داده ها را در نظر نگرفته است که اندازه هر تماس را حتی از این نیز کمتر می نماید .

اجازه بدهید فرض کنیم که تجهیزات موردنیاز بر روی کامپیوتر شما نصب شده اند و قراردادی بسته شده است که بر اساس آن شما می توانید از VoIP استفاده کنید . شما چندین تلفن و یک (Private Branch Exchange)PBX را در دفتر خود نصب کرده‌اید . یک PBX اساساً یک سوئیچ است که برای برقراری ارتباط چند تلفن به یکدیگر و یک یا چند خط تلفنی خارجی مورد استفاده قرار می گیرد . در مثال ما ، PBX نیز یک دروازه (Gateway) است .

دروازه ها برای اتصال ابزارها بر روی دو نوع شبکه متفاوت بصورتیکه بتوانند با یکدیگر ارتباط برقرار کنند ، مورد استفاده قرار می گیرند . PBX ما یک دروازه است . زیرا سیگنال Circuit-Switched استاندارد را از یک تلفن به داده هائی تبدیل می کند که بر روی یک شبکه Packet – Switched مبتنی بر IP قابل ارسال هستند . IP مخفف عبارت Internet Protocol بوده و زبان مورد استفاده اکثر شبکه های دیتا است. اجازه بدهید نگاه دیگری به آن تماس تلفنی داشته باشیم ، اما این بار با استفاده از VoIP بر روی یک شبکه Packet-Switched :

۱)شما گوشی را بر می دارید که سیگنالی را به PBX می فرستد .
۲)PBX سیگنال را دریافت کرده و یک Dial Tone ارسال می کند . این به شما می‌گوید که با PBX ارتباط دارید .
۳)شما شماره شخصی که می خواهید با وی مکالمه کنید را می گیرید . این شماره بطور موقت توسط PBX ذخیره می شود .
۴)به محض آنکه شماره را وارد کنید ، PBX آن را بررسی می کند تا مطمئن شود در یک فرمت معتبر است .
۵)PBX تعیین می کند که شماره بایستی به چه کسی «Map» شود . در طی «Mapping» ، شماره تلفن به آدرس IP ابزار دیگری که میزبان IP (IP Host) نامیده می شود ،‌الصاق می گردد . میزبان IP معمولاً یک PBX دیجیتال دیگر است که مستقیماً به سیستم تلفن شماره ای که گرفته اید متصل شده است . در بعضی از موارد ، خصوصاً اگر شخصی که در حال تماس با او هستید از یک کلاینت VoIP مبتنی بر کامپیوتر استفاده می کند ، میزبان IP سیستمی است که می خواهید با آن تماس بگیرید.
۶)یک «نشست» (Session) بین PBX شرکت شما و میزبان IP طرف دیگر برقرار می‌شود . این بدان معنی است که هر سیستم می داند که باید منتظر بسته های داده از سیستم مقابل باشد . هر دو سیستم باید از پروتکل مشابهی برای ارتباط استفاده کنند . سیستمها دو کانال (یکی برای هر جهت) را بعنوان بخشی از نشست بکار خواهند گرفت .
۷)شما برای یک مدت زمانی صحبت می کنید . در طول مکالمه ، PBX شرکت شما و میزبان IP طرف مقابل (زمانیکه داده ای برای ارسال وجود داشته باشد) بسته هائی را بین خود رد و بدل می کنند . PBX در طرف شما ، مدار بین خود و تلفن فرعی شما را باز نگهمیدارد ، در حالیکه بسته ها را با میزبان IP در انتهای دیگر تماس رد و بدل می کند .
۸)شما مکالمه را تمام کرده و گوشی را می گذارید .
۹)وقتی گوشی تلفن را قطع می کنید ، مدار بین تلفن شما و PBX بسته شده و خط شما آزاد می شود .
۱۰)PBX یک سیگنال به میزبان IP طرف مقابل می فرستد که در حال پایان دادن به نشست است . میزبان IP نیز نشست را در طرف خود پایان می دهد .
۱۱)به محض آنکه نشست پایان یافت ، PBX نگاشت (Mapping) شماره به میزبان ه‍ را از حافظه خود حذف می کند .
احتمالاً یکی از مهمترین مزایای سوئیچینگ بسته‌ای این است که شبکه های دیتا این فن آوری را درک می کنند . شبکه تلفن با انتقال به این فن آوری ، بلافاصله توانائی برقراری ارتباط به شیوه کامپیوترها را بدست می آورند . البته ، داشتن توانائی ارتباط و درک شیوه ارتباط ، دو چیز کاملاً متفاوت هستند . برای آنکه تلفنها با یکدیگر و با سایر ابزارها نظیر کامپیوترها بر روی یک شبکه دیتا ارتباط برقرار کنند ، بایستی به یک زبان عمومی به نام روتکل صحبت کنند .

پروتکلها

برای VoIP از دو پروتکل عمده استفاده می شود. هر دو پرو تکل راههای را برای ابزارها تعریف می کنند تا با استفاده از VoIP با یکدیگر مرتبط شوند.  آنها همچنین حاوی مشخصاتی برای Codec های صوتی هستند. یک Codec (Coder-DECoder) یک سیگنال صوتی را برای انتقال به شکل داده های فشرده شده و سپس مجدداً به سیگنال صوتی تبدیل می کند.

پروتکل اول H.323 است، یک استاندارد ایجاد شده توسط ITU(سازمان مخابرات جهانی). H.323 یک پروتکل جامع و بسیار پیچیده است. این پروتکل مشخصاتی را برای کنفرانس ویدئویی تعاملی، اشتراک داده ها و کابردهای صوتی نظیر IP Telephony تأمین می کند. H.323 که در واقع مجموعه ای از پروتکلها است، چندین پروتکل مجزا که برای کاربردهای خاصی توسعه یافته اند را با یکدیگر ترکیب می کند.
با توسعه (Session initiation protocole) SIP تحت حمایت (Internet engineering task force). یک جایگزین برای H.232 ظهور کرد. SIP یک پروتکل بسیار خطی تر است که اختصاصاً برای IP telephony توسعه یافته اند. SIP که کوچکتر و کارآمدتر از H.232 است. از پروتکلهای موجود برای اداره بخش معینی از رویه نها استفاده می کنند. برای مثال، جهت برقراری یک دروازه به منظور ارتباط با سیستم PSTN از MGCP (Media gateway control protocol) استفاده می شود.

حالا اجازه بدهید نگاه سزیعی به شیوه های مختلفی که می توانید با استفاده VoIP تماس بگیرید، بیندازیم.

تماس

برای آنکه با استفاده از VoIP با شخص دیگری صحبت کنید، ۴ شیوه وجود دارد. اگر یک کامپیوتر را با یک تلفن داشته باشیدمی توانید بدون خرید هر نوع تجهیزات جدیدی، یکی از آنها را مورد استفاده قرار دهید.

– کامپیوتر به کامپیوتر: مطمئناً این آسانترین شیوه برای استفاده از VoIP است. شکا حتی مجبور نیستید هزینه تلفن راه دور را بپردازید. شرکتهای مختلفی وجود دارند که نرم افزار رایگان و یا بسیار ازرانقیمتی را ارائه می کنند که شما می توانید برای این نوع VoIP از آنها استفاده کنید. تمام چیزی که به آن نیاز دارید عبارت است از نرم افزار، یک میکروفن، بلندگوها، یک کارت صدا و ارتباط اینترنت. ترجیحاً یک ارتباط سریع مثل DSL یا مودم کابلی به استثناء هزینه اشتراک ماهیانه اینترنت شما معمولاً هزینه دیگری برای این نوع تماسها وجود ندارد(بودن هیچ توجه به فاصله).
– کامپیوتر به تلفن: این شیوه به شما امکان می دهد از کامپیوتر خود با هر کسی که یک تلفن دارد تماس بگیرید. همانند تماس کامپیوتر به کامپیوتر، این شیوه نیازمند یک کلاینت نرم افزاری است. این نرم افزار معمولاً رایگان است، اما ممکن است تماسها یک هزینه بسیار کم بر حسب دقیقه داشته باشند. برای مثال Net2phone تماسهای رایگانی را برای ۵ دقیقه ط.ل بکشد، باید حدود ۴ سنت برای هر دقیقه بپردازید. قیمتهای بین المللی Net2phone بسیار گسترده تر است. از ۹/۳ سنت تا ۵۲/۷ دلار برای هر دقیقه.

تلفن به کامپیوتر: شرکتهای معدودی شماره های ویژه و یا کارتهای تماسی را ارائه می کنند که به کاربر یک تلفن معمولی امکان می دهند با کاربر یک کامپیوتر تماس بگیرد. پیش بینی لازم این است که کاربر کامپیوتر باید نرم افزار فروشنده را بر روی سیستم خود نصب و آن را اجزا کرده باشند. خبر خوب این است که هزینه این نوع تماس معمولاً بسیار ارزانتر از تماسهای راه دور سنتی است.

تلفن به تلفن: با استفاده از دروازه ها، شما می توانید مستقیماً با هر تلفن استاندارد دیگری در جهان تماس بگیرید. برای استفاده از سرویسهای تخفیف ارائه شده توسط شرکتهای مختلف، باید با یکی از دروازه های آنها تماس بگیرید. سپس، شماره ای که می خواهید با آن تماس بگیرید را وارد می کنید و آنها تماس شما را از طریق شبکه مبتنی بر IP خود برقرار می کنند. اشکال این شیوه این است که شما در ابتدا باید با یک شماره ویژه تماس بگیرید. حسن این شیوه نیز در این است که قیمتهای آن معمولاً بسیار پائین تر از تماسهای راه دور استاندارد هستند.

هر چند که این رویداد مدتی طول می کشد. اما می توانید مطمئن باشید که تمام شبکه های Circuit- Switched با فن اوری Packet-switched جایگزین خواهند شد. Telephony IP تنها در زمینه های اقتصادی و ملزومات زیر بنائی، یک مصداق ایجاد می کند. شرکتهای تجاری بیشتر و بیشتری در حال نصب سیستمهای VoIP هستند و این فن آوری به رشد خود ادامه می دهد، خصوصاً اینکه به خانه های ما راه پیدا می‌کند.