VoIP ? Techniek achter de  praktijk

VoIP beoogt om op basis van computertechnologie (TCP/IP, het Internet e.d.) hetzelfde te realiseren als reeds vele jaren mogelijk is met gewone telefoontoestellen in het traditionele telefoon systeem.

Traditionele telefonie (POTS)
Als een persoon een ander wil bellen, tilt hij of zij de hoorn van de haak (waarmee de telefooncentrale een signaal ontvangt dat dit toestel attentie van deze centrale wenst) en toetst het nummer van de gewenste aansluiting. De centrale stelt vast in een netwerk van centrales w?r de locatie van de gewenste aansluiting is. De laatste centrale in deze keten verzorgt het belsignaal naar de bewuste aansluiting (de telefoon gaat over) en zodra de hoorn wordt opgenomen, krijgt de beller de bevestiging dat het gesprek wordt geactiveerd.

De centrales in de keten ?stappen uit de verbinding? en zorgen dat de verbinding tussen de toestellen wordt gehandhaafd gedurende de gesprekstijd.

De gehele duur van het gesprek wordt er een ?kabeltje? tussen de beide toestellen intact gehouden waardoor het spraaksignaal wordt gestuurd. (Onderweg wordt het misschien een paar keer versterkt om het juist geluidsniveau te houden, maar dat doet niets af aan dit principe).

Bestaande telefonie is een zgn. Circuit-Geschakeld netwerk.

Zgn. Circuit Switched netwerken gaan per definitie inefficiët om met de beschikbare netwerk capaciteit.

Omdat er steeds meer mensen worden aangesloten op Internet leeft al geruime tijd het idee om daar ook andere diensten dan alleen data naar te migreren.

VoIP is de eerste praktische toepassing van ?n andere dienst.

 

Telefonie over het Internet
Computernetwerken zijn zgn. Packet Switched netwerken. Niet hele lijnen worden t.b.v. gegevens transport operationeel gehouden, maar de pakketten informatie bepalen zelf de meest optimale route aan de hand van de bestemming. Daardoor kan er veel efficiënter verkeer over verschillende routes naar dezelfde bestemming worden geleid.

Zie het verschil heel eenvoudig uitgelegd als volgt.
Traditioneel: De snelweg A2 wordt alleen op enig moment gebruikt om een heel lange bus met een heleboel reizigers over deze weg van Amsterdam naar Utrecht te laten rijden.
En daarna komt de lange bus weer met veel reizigers terug naar Amsterdam.

Een packet switched netwerk gedraagt zich veel meer als een autosnelweg met daarop auto?s die allemaal een eigen route kunnen bepalen. Maar ook met de nadelen van deze manier van verkeersdoorstroming. Ook datanetwerken kunnen leiden aan filevorming. Er is geen voordeel zonder nadeel. Dat geldt voor veel technologische toepassingen.

Een gespreksopbouw in een ?ht VoIP netwerk gaat als volgt:
De beller neemt de hoorn op en toets het nummer van de gewenste bestemming.
Dit nummer wordt aangeboden aan een zgn. SIP Server. De SIP Server fungeert als een wijkcentrale, en weet waar het gekozen nummer zich bevindt. De SIP Server beheert de toestelnummers van de aangesloten abbonees.

De SIP Server neemt contact op met de gewenste bestemming, m.a.w. de SIP Server belt in opdracht van het gesprek-initieerd toestel het bestemmingstoestel.

Zodra de hoorn opgenomen wordt op het bestemmingstoestel, ontvangt het gesprek-initiënd toestel een signaal terug dat de verbinding tot stand is gebracht.

Daardoor ?weet? het gesprek-initiëerd toestel de locatie (TCP/IP adres en MAC adres) van het bestemmings- toestel, en zal vanaf dat moment deze gegevens aan de spraak-pakketten toevoegen waardoor beide toestellen rechtstreeks pakketten met elkaar kunnen uitwisselen zonder tussenkomst van een andere computer, net zoals een PC met een Webserver rechtstreeks kan communiceren als een website wordt bezocht. 

Het grote verschil met computercommunicatie is de hulpfunctie tijdens de gespreksopbouw door de SIP Server. Door de toepassing van de SIP Server kan door een vertrouwde 3^e partij een toestel worden bereikt die zich achter een veilige bescherming (Internet Router en/of Firewall) in een niet publiekelijk toegankelijk netwerk bevindt. 

Er is de laatste paar jaar veel ruchtbaarheid gegeven aan het fenomeen Skype.

Skype is g?n VoIP. Voor het gebruik van Skype dient er ?n applicatie te zijn die vanuit het netwerk minimaal ?n poort openlaat naar het Internet. De SIP Server functie in Skype bestaat niet. Alle toestel aansluitingen in Skype zijn opgeslagen in ?n grote gedistribueerde database. Alle Skype deelnemers bewaren een stukje van de database of de kopie daarvan.

Skype is gebaseerd op zgn. Peer-to-Peer netwerktechnologie. Daarin ontbreekt de hierarchie zoals met echte VoIP vereist is. Skype genereert veel netwerkverkeer omdat continu de grote database moet worden bijgewerkt.

Een serieuze netwerkbeheerder zal nooit een bedrijfsmatige toepassing van Skype wensen. De hoeveelheid ?niet-nuttig? administratief Skype verkeer stijgt exponentieel met de hoeveelheid aangesloten Skype gebruikers. Na verloop van tijd is het netwerk niet bij machte om de enorme verkeersstroom te verwerken. Dus Filevorming voor al het netwerk verkeer! 

Afhankelijk van de grootte van de VoIP toepassing is het aan te bevelen om de SIP Server in het eigen netwerk op te nemen. Net zoals de meeste bedrijven ook een eigen telefooncentrale hebben, die qua functionaliteit feitelijk niet veel verschilt van een wijkcentrale. Alleen de capaciteit verschilt daarbij wezenlijk.

Toepassing van VoIP
Het zal inmiddels duidelijk zijn dat VoIP een geheel nieuwe techniek is die haar intrede doet in (veelal) bestaande data-netwerken. Dat heeft onvermijdelijke consequenties voor deze data-netwerken.

Er dient aandacht besteed te worden aan de volgende aspecten:
-    Bandbreedte van de Breedband aansluiting (Kabel of xDSL)
-    Spannings- en andere uitval beschermingsmaatregelen
-    Beveiligingsvoorzieningen van het Lokale Netwerk
-    Noodnummer (112)
-    overige technische faciliteiten

Bandbreedte
Tot op heden worden Breedband aansluitingen voornamelijk asynchroon gedimensioneerd. Er is meer download snelheid beschikbaar dan upload snelheid. Trouwens de termen download en upload stammen echt nog uit de tijd dat Internet aansluitingen werden gebruikt t.b.v. bestandsuitwisseling (FTP, Email, Surfen, e.d.)

Vanaf hier wordt de term upstream en downstream gebruikt. Het gaat n.l. over de bandbreedte die beschikbaar is voor het verkeer resp. naar of van het Internet. VoIP houdt veelal in dat er meer upstream verkeer zal worden gegenereerd. Dat zal afhankelijk zijn van de hoeveelheid gelijktijdig gepleegde telefoongesprekken. Net als met de traditionele telefonie verandert daar niets aan, er zullen capaciteits berekeningen moeten worden uitgevoerd voor de hoeveelheid te verwachten (piek) gelijktijdig gevoerde gesprekken.

Een eenvoudige manier om daarachter te komen is het aantal aangesloten openbare aansluitingen (analoog of ISDN) aan de huidige traditionele bedrijfscentrale te tellen. De faktuur van KPN geeft daarin inzicht.

Dit gegeven vermenigvuldigd met de bandbreedte behoefte per gesprek, geeft een indicatie van de benodigde bandbreedte. Welke upstream en downstream snelheden nodig zijn, wordt vervolgens bepaald door het bel karakter van het bedrijf. Het zal duidelijk zijn dat een callcenter veel meer uitgaand verkeer heeft dan inkomend. Zo geldt voor iedere organisatie een eigen karakter.

Afhankelijk van de kwaliteitseisen en de codec (de spraak-digitale-informatie-omzetting) wordt een bepaalde bandbreedte belegd voor elk gesprek. Dit kan varieren van 8 kb/s tot 64 kb/s.
Om het niet te moeilijk te maken kan gemiddeld worden uitgegaan van 48 kb/s per gesprek.
10 gelijktijdige gesprekken vereisen dan een bandbreedte van 480 kb/s. Gemakshalve afgerond op 512 kb/s.
Dit is een zeer normale upstream snelheid van veel bandbreedte aansluitingen tegenwoordig.
M.a.w. als een beetje bedrijf zou overstappen naar VoIP met deze bandbreedte dan komen andere Internet toepassingen in de knel.

In VoIP zitten allerlei mechanismen, het is dus van belang dat alle componenten in de VoIP keten deze ondersteunen, om de gesprekskwaliteit te waarborgen (QoS). Daardoor zullen VoIP pakketten met een hogere prioriteit worden behandeld dan de 'normale' data pakketten. Gesprekken zullen dus nog steeds met een goede kwaliteit worden afgehandeld, maar overige Internet toepassingen (Email, Downloaden, Thin Client toepassingen e.d.) zullen dan leiden onder de te geringe overige bandbreedte.

De oplossing ligt in het feit dat een hogere snelheid Internet aansluiting nodig is, en idealiter zelfs meer dan ?n, zodat u capaciteit kunt verdelen ? niet bij tijdelijke uitval van ADSL of Kabel onbereikbaar zou zijn.

Uitvalbestendigheid
Waarmee automatisch aandacht besteed wordt aan aspecten die moeten voorkomen dat u qua telecommunicatie niet meer bereikbaar zou kunnen zijn.

Want in tegenstelling tot normale telefonie kunnen VoIP toestellen niet zonder voeding werken. Alle voeding voor normale telefoontoestellen wordt verzorgd door de telefooncentrale. Maar VoIP toestellen zijn eigenlijk heel kleine pc's die toch iets meer voedingseisen stellen.
Gelukkig biedt de techniek ook hier oplossingen voor. Een datanetwerk is meestal een Ethernet netwerk uitgevoerd in UTP bekabeling. Middels een hub of switch worden dan alle werkplekken (PC's, Servers e.d.) aangesloten.

 

Door toepassing van zng. Power over Ethernet Switches (PoE) wordt de benodigde spanning voor VoIP toestellen vanaf ?n centrale plek aangeboden. Door d? lokatie middels spanningsuitval voorzieningen te beschermen, zullen bij een tijdelijke spanningsuitval VoIP toestellen toch kunnen blijven werken.
 

 

Beveiligingsvoorzieningen
Het lokale netwerk, wordt aangesloten via een Router en/of Firewall op het Internet. Deze beschermen het lokale netwerk tegen ongewenste initiatieven vanuit het Internet. VoIP daarentegen verlangt het doorlaten van een gewenst initiatief vanuit het Internet, zonder dat de overige bescherming daarmee wordt beperkt.

Dit is de essentie van het SIP en RTP protocol waardoor VoIP nu een volwassen produkt is geworden.
SIP staat voor Session Inititiation Protocol, welke de gespreksopbouw realiseert.
RTP staat voor Real Time Protocol, welke de zgn. Media Streams (spraak) verzorgt.
Wil men VoIP gaan toepassen dan dient men over Routers en Firewalls te beschikken die het dynamische (om redenen van o.a. beveiliging) gedrag van VoIP verkeerstromen kunnen verwerken.
In veel gevallen houdt dit in dat Routers vervangen moeten worden, en dat Firewalls van evt. nieuwe software voorzien moeten worden.

Noodnummer (112)
Het traditionele telefoniesysteem (POTS) is zgn. locatie gebaseerd ontworpen. Rotterdam is 010, Amsterdam is 020, Utrecht is 030, en Akersloot, Beverwijk, Castricum, Heemskerk en Uitgeest is 0251.
Dus als het alarmnummer gebeld wordt dan is bij de betreffende alarmcentrale direkt bekend uit welke regio er wordt gebeld, en is de keuze voor de ambulance en/of brandweer al snel gemaakt.

VoIP aanbieders kunnen over de hele wereld verspreid zitten, en niet allemaal ondersteunen ze de doorgaven van lokale nummers. Op dit moment wordt de laatste hand gelegd aan de afspraken tussen allerlei VoIP abonnementen aanbieders en het OPTA (toezichthouder in de post- en telecommunicatiewereld in NL) zodat de hulpdiensten w? met VoIP aansluitingen kunnen functioneren. De hulpdiensten zelf zullen binnenkort ook VoIP in gebruik gaan nemen.

Overige technische faciliteiten
Gangbaar in de meeste bedrijven is dat er een gescheiden netwerk is voor data en telefonie. Via de UTP bekabeling worden over het algemeen minimaal 2 aansluitingen naar 'n werkplek geleid, waar dan 1 telefoontoestel en 'n PC of Thin Client zijn aangesloten.
Aangezien VoIP toestellen gewoon op het LAN worden aangesloten kan zelfs worden volstaan met 1 aansluiting i.p.v. 2, omdat de nieuwere VoIP toestellen al voorzien zijn van een zgn. 'Doorlus-mogelijkheid'.
De UTP kabel uit de wandaansluiting gaat dan eerst naar het VoIP toestel, en van daar door naar de PC.

Dat zal het aantal aansluitingen in een Patch kast aanmerkelijk verminderen en daardoor overzichtelijker en d?rdoor minder kans op fouten, waardoor het beheer van het gehele netwerk efficienter zal verlopen.

Ofschoon alle voorbeelden er hier al van uit gaan dat alles nieuw met VoIP faciliteiten wordt voorzien, zullen veel organisaties en instellingen echter op de een of andere manier van hun gedane investeringen voor zover mogelijk willen behouden.

O? daarvoor zijn technische mogelijkheden. Bij wijze van spreken zou een bestaande telefooncentrale van het ?e uiteinde tot het andere helemaal in VoIP technologie verpakt kunnen worden.
Door de trunks van de KPN (of anderen) middels zgn. Media Gateways aan te sluiten, kan zowel de bestaande telefonie infrastructuur (analoog/ISDN) behouden blijven alsmede nieuwe technologie zoals VoIP worden toegepast.

In grote lijnen is hiermee de techniek achter VoIP besproken. Er is natuurlijk veel meer te vertellen over VoIP, maar daarvoor kunt met ons contact opnemen. We komen graag vrijblijvend bij u langs om uw situatie en wensen in kaart te brengen, en deze in een passende offerte te vertalen.

Bron: www.digital-deal.nl