ماهو الـVoIP ؟

[En.Khaled Alfaiomi]

نبذه عن الـVoIP

الصوت عبر بروتوكول الانترنت Voice over IP أو VoIP هو وسيلة لربط المحادثات الصوتية عبر الإنترنت أو عبر أى شبكة تستخدم بروتوكول الإنترنت Internet Protocol. وبالتالى يمكن لأى عدد من الأشخاص متصلين سويًا بشبكة واحدة تستخدم بروتوكول الإنترنت (IP) -مثل شبكة الإنترنت- أن يتحادثوا هاتفيًا باستخدام هذه التقنية.يشار للشركات التى تقوم بنقل الصوت عبر الإنترنت بالشركات الموفرة للخدمة، ويشار للبروتوكول الذى يقوم بنقل الإشارات الصوتية عبر الإنترنت ببروتوكول الصوت عبر بروتوكول الانترنت VoIP.



المقدمة

في العام 1995 بدأ بعض الهواة بإدراك ان الصوت يمكن ان ينقل عبر شبكة الانترنت بدل نقله عن طريقة خطوط الهاتف فقط مما يمكن مستخدمي الانترنت التي تربط انحاء العالم من توفير المبالغ الخيالية التي يدفعوها للقيام بالاتصالات الهاتفية الدولية حيث تم تطوير أول برنامج حاسوبي يستطيع مستخدموه من التواصل مع بعضهم ولا يتطلب سوى بطاقة صوت ومذياع وربط بالشبكة العنكبوتية. لم تكن هذه البرامج في تلك الفترة تتمتع بنقاء الصوت والنوعية المنشودة ولكنها كانت المؤشر على ان عملية نقل الصوت عن طريق شبكة الانترنت ممكنة وواعدة. لم تعد الاتصالات الهاتفية عبر شبكة الإنترنت مقصورة على أجهزة الكمبيوتر فحسب ولاسيما بعد أن أصبح ممكنا الآن استخدام خدمات ( نقل الصوت عبر برتوكول الإنترنت) دون حتى الحاجة إلى تشغيل الكمبيوتر عن طريق الهواتف التي تدعم هذه التقنية. وجديرٌ بالذكر أن تقنية الاتصال عبر بروتوكول الإنترنت تقنية مبنية على البرمجيات، وهي تستفيد من تقنية الصوت عبر بروتوكول الإنترنت VoIP في نقل الصوت والبيانات عير شبكة حاسوبية. وتتضمن هذه التقنية المبتكرة مزايا فائقة عديدة من بينها على سبيل المثال لا الحصر: تحويل المكالمات، والمؤتمرات الجماعية عن بُعد، والرسائل الصوتية، وغيرها وذلك لتعزيز شبكات الاتصالات وخفض التكلفة الإجمالية. لاستخدام خدمات تقنية نقل الصوت عبر برتوكول الإنترنت ليس عليك سوى الاستعانة بوصلة إنترنت ذي نطاق واسع مثل خدمة خطوط الإنترنت السريعة (دي.أس.أل) وأحد أجهزة المسارات (الموجه) المزودة بالإنترنت ووصلات تليفونية.



تاريخ تقنية نقل الصوت عبر بروتوكول الإنترنت

تقنية نقل الصوت عبر بروتوكول الإنترنت (VoIP) جاء لتغيير عالم الهاتف التقليدي. إن خطوط الهاتف التقليديه تتجه إلى البطء تدريجيا مع ما تقدمه تقنية VoIP في جميع انحاء العالم من فوائد ومزايا في التكنولوجيا المتقدمه. ومن المفيد التوقف وإلقاء نظرة على تاريخ VoIP و كما ستجد مستقبل أكثر إثارة.تاريخ تقنية تقنية نقل الصوت عبر بروتوكول الإنترنت (VoIP) يدل على ان هذه التكنولوجيا بدأت عام 1995 عندما بدأت شركة صغيرة تسمى vocaltec ، و كان يعتقد أنه أول برنامج هاتف انترنت. وقد صمم هذا البرنامج لتشغيله على جهاز كمبيوترمنزلي ويشبه إلى حد كبير الهواتف المستخدمة اليوم ، وانها تستخدم بطاقات الصوت والميكروفونات و السماعات.و كان يسمى البرنامج "هاتف الانترنت" ويستخدم بروتوكول H.323 بدلاً من بروتوكول SIP بالرغم من أنه أصبح أكثر شيوعا اليوم. ابتدأت شركة vocaltec نجاحها مع هاتف الانترنت، وكان نجاحها عام 1996. و العيب الرئيسي الذي ظهر في عام 1995 هو عدم توافر سعة الشبكة العريضة Broadband، وعلى هذا الاساس فان هذه البرمجيات المستخدمة في أجهزة المودم التي أدت عن سوء نوعية الصوت عند مقارنتها مع مكالمه هاتفية عادية . ومن المفيد ايضاً الاشارة إلى ان واحداً من موظفين vocaltec الرئيسيين هو ايضا مؤسس whichvoip.com.

وبحلول عام 1998، زاد معدل استخدام VoIP trafficليمثل ما يقارب من 1 ٪ من كل الرسائل الصوتيه في الولايات المتحدة.وأصبحت الأنظار متجهة إلى إعداد و تهيئة الأجهزة التي مكنت اتصال جهاز كمبيوتر شخصى إلى الهاتف PC-to-phone والهاتف إلى هاتف phone-to-phone. و قدمت شركات الشبكات مثل سيسكو ولوسينت المعدات التي يمكن ان توجه VoIP Traffic ونتيجة لذلك و بحلول عام 2000 أصبح VoIP Traffic يمثل أكثر من 3 ٪ من جميع الرسائل الصوتية.

و من الشركات المعروفة و الرائدة في هذا المجال شركة Skype التي ظهرت في منتصف التسعينات و هنالك مجموعة من البرامج الأخرى مثل ،Net2Phone, PC2Call, ZeroPhone .....

في عام 2005، أصبحت قضية ضمان جودة نقل الصوت تأخذ الأولوية على نقل البيانات لتصبح هذه التقنية أكثر اعتمادية لنقل صوت واضح دون انقطاع المكالمات الهاتفية. من المتوقع ان يصل ايرادات مبيعات معدات VoIP وحدها أكثر من 8،5 مليار دولار بحلول نهاية عام 2008. إن معدل النمو الهائل والسريع بتقنية VoIP و مع استخدام التقنيات اللاسلكية، أصبح مستقبل هذه التقنية أمر مثير حقا للإثارة.



تعريف تقنية نقل الصوت عبر بروتوكول الإنترنت

وهي اختصارا للعبارة الإنجليزية Voice Over Internet Protocol (أي تقنية نقل الصوت عبر بروتوكول الإنترنت) – هو وسيلة لربط المحادثات الصوتية عبر الإنترنت أو عبر أى شبكة تستخدم بروتوكول الإنترنت Internet Protocol. وبالتالى يمكن لأى عدد من الأشخاص متصلين سويًا بشبكة واحدة تستخدم بروتوكول الإنترنت (IP) -مثل شبكة الإنترنت- أن يتحادثوا هاتفيًا باستخدام هذه التقنية.


مبدأ عمل التقنية

تقوم هذه التقنية بتحويل الإشارات الصوتية Analog Signalsمن الهاتف إلى إشارات رقمية Digital Signals ويتم تقسيم هذه الإشارة إلى حزم Packets و تستخدم بروتوكول الإنترنتIP في إرسال هذه الحزم الرقمية في عدة مسارات عبر نفس شبكة البيانات وعند وصول هذه الحزم إلى الوجهة المحددة (المستقبل) تقوم بإعادة تجميع الحزم المرسلة لكي يتم سماعها بشكل واضح على عكس الاتصالات المعتادة فهي تستخدم مسار واحد محدد وإذا كان الطرف الآخر (المستقبل) هاتف عادي يتم تحويل الإشارة مرة أخرى إلى إشارات صوتية لكي يتم فهمها من المستقبل.


خطوات عمل التقنية

تحويل الإشارات الصوتية Analog Signals إلى إشارات رقمية Digital Signals.
ضغط الحزم بصورة جيدة (عرض الحزمة صغير جداً) هنالك عدة بروتوكولات يمكن أن تختار بينها لضغط الحزمة بصورة متطورة وذلك لكي لا يحصل تأخير في الصوت.
دمج حزم الصوت داخل حزم البيانات باستخدام بروتوكول الوقت الحقيقي RTP-Real Time Protocol.
نحتاج إلى إشارات للاتصال بالمستخدم (الجرس) ITU-T H323.
عند المستقبل يتم تحليل الحزمة و استخلاص البيانات منها و تحويل الإشارات الرقمية إلى صوتية مرة أخرى و إرسالها للهاتف.
يجب أن يحصل في وقت حقيقي Real Time لكي لا يحصل تقطيع في الصوت.


متطلبات ضرورية لعمل التقنية

يجب استخدام PBX لتحديد مسار المحادثة الهاتفية.
تحويل الإشارات الصوتية Analog Signals إلى إشارات رقمية Digital Signals.
استخدام بروتوكول الإنترنت IP.
يجب تقسيم الإشارات الرقمية إلى أجزاء صغيرة تسمى حزم رقمية لنقلها بعدة مسارات عن طريق الشبكة البيانات نفسها.
يجب ضغط الحزم بصورة جيدة (عرض الحزمة صغير جداً) هنالك عدة بروتوكولات يمكن أن تختار بينها لضغط الحزمة بصورة متطورة وذلك لكي لا يحصل تأخير في الصوت.
يجب أن يكون هنالك مكان للتخزين المؤقت لتجميع الحزم Buffer لكي لا يحصل تأخير في الصوت.
يجب أن يحصل في وقت حقيقي Real Time لكي لا يحصل تقطيع في الصوت.


معايير تقنية نقل الصوت عبر بروتوكول الإنترنت

وهي مجموعة من القواعد و الشروط التي تحكم عملية الاتصالات الهاتفية وتنقسم إلى:-

الأنظمة المغلقة

و هي التي تعتمد على معايير مغلقة (ليست حرة المصدر) مثل برنامج Skype و بروتوكول سيسكو الشهير (Skinny Client Control Protocol SCCP) وهو بروتوكول مغلق للتحكم بالطرفيات طور أساساً من قبل شركة سيلزيوس Selsius Corporation وتملكه وتضع مواصفاته الآن سيسكـوCisco System Inc. و من أشهر التجهيزات العاملة وفق هذا البروتوكول سلسـلة هــواتف Cisco 7900.

الأنظمة المفتوحة

تضم المعايير المفتوحة التي تعتمد على بروتوكولات مفتوحة المصدر مثل :-

بروتوكول H.323 :-

هي مجموعة من البروتوكولات المعيارية المنبثقة عن نظام مطور من قبل الاتحاد الدولي للاتصالات ITU-T من أجل نفل ملفات الصوت و الصور عبر شبكة الحاسب الآلي باستخدام الحزم Packet-****d يستخدم هذا البروتوكول في غالبية التطبيقات الشهيرة مثل برنامج NetMeeting.


بروتوكول SIP:-

هي اختصاراً لبروتوكول بدء المرحلة ، وهو عبارة عن بروتوكول للإشارات الهاتفية المرتبطة ببروتوكولات الانترنت ، والتي تستخدم في بدء ، وتعديل ، وإنهاء مكالمات الهواتف من نوع VOIP . ولقد طورت فرق عمل هندسة الانترنت IETF هذا البروتوكول، وتم نشرة علي هيئة بروتوكول RFC 3261 في البداية. يمكن لبروتوكول SIP أن يصف الاتصال الضروري لبدء المكالمة الهاتفية و أصبح بروتوكول بدء المرحلة بمثابة طفرة في عالم هواتف VOIP . وهذا البروتوكول بشبة إلي حد كبير بروتوكول HTTP ، في انه بروتوكول نصي ، و سهل الفهم ، ومرن الاستخدام ، ولذلك فقد حل بروتوكول SIP محل بروتوكول H323 القياسي في الاستخدام علي نطاق واسع .


بروتوكول IAX2 :-

وهو بروتوكول التواصل بين برامج أستريسك Asterisk وهو برنامج مقسم هاتفي مفتوح المصدر ويتيح نقل الصوت عبر بروتوكول الإنترنت بين خوادم أستريسك Asterisk و عملاء IAX2 و يقوم بضغط الحزمة بصورة جيدة. لكي تأخذ فكرة عن حجم الهدر الناتج أثناء نقل الصوت عبر الانترنت تذكر بأن الصوت المضغوط الذي يشغل مساحة 5.6كيلوبت في الثانية سيحتاج إلى 18 كيلوبت في الثانية من عرض الحزمة، يتألف الفرق بين 5.6 كيلوبت في الثانية و 18كيلوبت في الثانية من ترويسات الحزم التي ستنقل هذه البيانات. تحتوي هذه الترويسات على جميع المعلومات اللازمة (مثل IP Address) لنقل الحزم الصوتية إلى المستقبل. و لقد قام بروتوكول IAX2 بتخفيض هذا الهدر بشكل رائع عبر تحديد كمية البتات الإضافية المسموح استخدامها لكل حزمة، كما استغل أيضا مبدأ تجميع المحادثات المرسلة إلى نفس الوجهة وتضمينها في نفس الحزم.



تجهيزات/ معدات تقنية نقل الصوت عبر بروتوكول الانترنت

لأي تطبيق VoIP يشترط وجود مصدر طاقة معتمد عليه و كذلك شبكة ذات سعة عالية وهذه أهم المعدات التي سنحتاج إليها:-


محولات الهاتف التماثلية Analog Telephone Adaptors ATA -:-

يقوم محول الهاتف التماثلي ATA بربط أي هاتف تماثلي عادي مع شبكة نقل الصوت عبر بروتوكول الانترنت. يحتوي هذا المحول على منفذ من نوع RJ-11 (منفذ هاتف) و منفذ آخر من نوع RJ-45 (منفذ شبكة الإيثرنت Ethernet) فيعمل هذا المحول على تحويل الإشارات الصوتية التماثلية الصادرة من الهاتف العادي التماثلي إلى إشارات رقمية و يمكن توصيل ATA على أي نوع من الهواتف و يعتبر ATA بمثابة VoIP Gateways


الهواتف البرمجية Soft phone:-

يمكنك الاستعاضة عن شراء هاتف لنقل الصوت عبر بروتوكول الانترنت بتثبيت برنامج يقوم بنفس المهمة ضمن حاسب شخصي مما يعرف بإسم "الهاتف البرمجي" Soft phone. لا يتطلب هذا البرنامج أكثر من توفر بطاقة صوت و سماعات و ميكروفون إضافة إلى التأكد من أن جدارك الناري الشخصي لا يمنع عمله ومن أمثلته (Net2Phone- PC2Call).


هواتف نقل الصوت عبر بروتوكول الانترنت VoIP Phone:-

هي تجهيزات مصممة خصيصا لهذه الغاية يتم ربطها مع شبكة VoIP مباشرة و لاتحتاج أي معدات إضافية مثل ATA ولاتحتاج تنزيل أي برامج. يمكن أن تعمل هذه الهواتف وفق بروتوكول إنترنت واحد أو أكثر. المميزات الهامة التي يتوجب عليك تفقدها عند شراء هواتف نقل الصوت عبر بروتوكول الإنترنت:-

إستهلاك بسيط لعرض الحزمة: ( دعم آليات الضغط المتطورة ) مثلG.729 Speex .
توفر واجهة إدارة سهلة: تعمل عبر الوب.
منفذ للصوت: ( مخرج للصوت مع إمكانية توصيل سماعات ) لتطبيقات التدريب عن بعد.


هواتف نقل الصوت عبر بروتوكول الانترنت اللاسلكية Wi-Fi/WLAN Phone:-

هي تجهيزات مصممة خصيصا لهذه الغاية يتم ربطها مع شبكة VoIP مثل السابقة و لكن الفرق الوحيد أنه يتم ربطها بالشبكة لاسلكياً عبر نقطة الوصول Access Point.


بطاقات الربط مع شبكة البدالات الهاتفية العامة PSTN interface cards:-

في حال أردت توجيه المكالمات الهاتفية من التجهيزات التي تعمل وفق تقنيات نقل الصوت عبر بروتوكول الانترنت إلى الشبكة الهاتفية التقليدية PSTNستحتاج إلى تركيب بعض التجهيزات الخاصة لهذا الغرض ضمن مقسمك مثل بطاقة PCI TDM400P wildcard.

بعض تجارب النجاح باستخدام تقنية نقل الصوت عبر بروتوكول الإنترنت

نظام نقل الصوت عبر الانترنت يعطي مستشفى ولاية كارولانيا بعض الهدوء

قام مستشفى جامـعة كـارولاينا الشمالية - الولايات المتحدة الأمريكية – بالتخلـص من النــظـام القديم Paging Overhead ويتم من خلاله طلب الممرض عبر مكبرات الصوت. و كان الهدف هو التقليل من الضوضاء بنظام الاتصال الداخلي القديم و احتجاجات المرضى لأنه لايتم إيصال طلباتهم بالشكل المطلوب. في الفترة السابقة كان مرضى المستشفى عندما يرغبون بطلب معين يطلبونه عن طريق جهاز بجانب السرير و يتم الاتصال بموظف استقبال المستشفى ويقوم الموظف بتسجيل طلب المريض و بعدها يقوم بطلب الممرض عن طريق نظام الاتصال الداخلي (المكبرات الصوتية) ليوصل طلب المريض. نظام الاتصال الداخلي لم يكن يوفر الخدمة بالسرعة المطلوبة و غير فعال ولا يخدم الممرضين بالشكل الصحيح لأن الممرض يحتاج للاتصال المباشر مع المريض و ليس عن طريق طرف ثالث (موظف الاستقبال) و بالإضافة إلى الضجيج الذي يحدثه هذا النظام. وكان حل هذه المشكلة عن طريق عمل شبكة لاسلكية تسهل عمل الأطباء بوضع حالات المرضى مباشرة على أجهزة الكمبيوتر المحمول الخاص بهم. وقام المستشفى باستخدام تقنية نقل الصوت عبربروتوكول الانترنت للربط بين المرضى و الممرضين مباشرة وتم توزيع أكثر من ثلاث مائة جهاز هاتف لاسلكي على الممرضين و ربطهم بأجهزة تكون قريبة من أسرة المرضى مما يتيح بالمريض الإتصال لاسلكياً بالممرض و يقوم الممرض بالإجابة عن طريق جهاز الهاتف اللاسلكي الذي يحمله مما يضمن عدم الازعاج و إيصال طلباتهم بشكل واضح.


وحدات الاتصال عبر برتوكول الانترنت في ولاية نيواورلينز بلا فائدة بعد اعصار كاترينا

بعدما ضرب اعصار كاترينا ولاية نيواورلينز – الولايات المتحدة الأمريكية - انقطعت الاتصالات عن الاف الأسر المحاصرين بفعل الفيضان.
وبعد أن دمر الاعصار أغلب المرافق لم تسطع الجمعيات الخيرية من الاتصال بأفرادها و منها منظمة: Catholic Charities Archdiocese of New Orleans (CCANO).
وقبل حصول الفيضان و اعصار كاترينا كانت المؤسسة تعتزم تفعيل نظام RingCentral وهو نظام لربط جميع الموظفين مع المؤسسة و هذا النظام يستخدم تقنية نقل الصوت عبر بروتوكول الإنترنت وقبل الاعصار كان هذا النظام تحت التجربة.وكانت المؤسسة تعتزم تحسين الاتصالات وخطط الطواريء في حال حصول الكوارث. خلال الاعصار أغلب خطوط الهاتف انقطعت و كانت الهواتف المحمولة خارج التغطية. وكان النظام الجديد في حال تشغيله سيحدد الأماكن المنكوبة و ما يلزمها عن طريق الاتصال الشخصي مع الموظفين و تحديد الوضع بعد الكوارث بارسال معلومات كافية و ما يلزم من دعم الأشخاص المنكوبين والمحتاجين للمساعدة . و بعد هذا الاعصار و ما سببه من اضرار وانقطاع عن العالم الخارجي خرجت المنظمات و المؤسسات بدرس و هو الحاجة لابقاء الاتصال بجميع الظروف و عدم الاكتفاء بطرق الاتصال التقليدية التي من الممكن أن تنقطع بالكامل و لكن يجب الإعتماد على التقنيات الحديثة أيضاً مثل تقنية نقل الصوت عبر بروتوكول الإنترنت.

[M-AraBi]

شكراً أستاذ خالد على المعلومات

فعلاً موضوع مستوفي وكامل الشرح

ولازم أنسخه عندي على الكمبيوتر

[ms.lonley]

موضوع قمة في التكامل
وملعومات وافية وقيمة
مشكور أخي خالد
دمت بألف خير
تقبل مروري