VoIP (Voice over Internet Protocol)

Was ist VoIP (Voice over Internet Protocol)?

VoIP (Voice over Internet Protocol) ist die Übertragung von Sprach- und Multimediainhalten über eine Internetverbindung. VoIP ermöglicht es Benutzern, Sprachanrufe von einem Computer, Smartphone, anderen mobilen Geräten, speziellen VoIP-Telefonen und WebRTC-fähigen Browsern aus zu tätigen. VoIP ist eine Technologie, die sowohl für Verbraucher als auch für Unternehmen nützlich ist, da sie normalerweise andere Funktionen enthält, die bei herkömmlichen Telefondiensten nicht zu finden sind. Diese Funktionen können Anrufaufzeichnung, benutzerdefinierte Anrufer-ID oder Voicemail an E-Mail umfassen. Es ist auch hilfreich für Organisationen, um die Kommunikation zu vereinheitlichen.

Der Vorgang funktioniert ähnlich wie bei einem normalen Telefon, VoIP verwendet jedoch eine Internetverbindung anstelle der Verkabelung einer Telefongesellschaft. VoIP wird durch eine Gruppe von Technologien und Methoden ermöglicht, die zur Bereitstellung von Sprachkommunikation über das Internet verwendet werden, einschließlich lokaler Unternehmensnetze oder Weitverkehrsnetze.

Ein VoIP-Dienst wandelt die Stimme eines Benutzers von Audiosignalen in digitale Daten um und sendet diese Daten dann über das Internet. Wenn ein anderer Benutzer von einer normalen Telefonnummer aus anruft, wird das Signal wieder in ein Telefonsignal umgewandelt, bevor es diesen Benutzer erreicht.

VoIP kann auch das Routing eingehender und ausgehender Anrufe über vorhandene Telefonnetze durchführen. Einige VoIP-Dienste funktionieren jedoch möglicherweise nur über einen Computer oder ein VoIP-Telefon.

VoIP in Unified Communications

VoIP konsolidiert Kommunikationstechnologien in einem einheitlichen System – was bedeutet, dass VoIP eine Reihe von Audio-, Video- oder textbasierten Kommunikationsmethoden ermöglichen kann. Dies kann besonders für Unternehmen nützlich sein, damit Teams nicht mit mehreren verschiedenen Anwendungen arbeiten müssen, um effektiv miteinander zu kommunizieren.

VoIP erstellt dieses Netzwerk, indem es Benutzern ermöglicht, Anrufe zu tätigen und Webkonferenzen mit Geräten wie Computern, Smartphones oder anderen mobilen Geräten abzuhalten.

Einige gemeinsame Merkmale können sein:

• audioanrufe;
• Videoanrufe;
• Voicemail;
• Instant Messaging;
• Team-Chats;
• E-Mail;
• SMS-Texte;
• mobile und Desktop-Apps; und
• mobile und lokale nummernportabilität (ermöglicht es einem Teilnehmer, einen neuen Telefonanbieter auszuwählen, ohne eine neue Nummer zu benötigen).

VoIP-Telefonausrüstung

Die beiden Haupttypen von VoIP-Telefonen sind hardwarebasiert und softwarebasiert.

Ein hardwarebasiertes VoIP-Telefon sieht aus wie ein herkömmliches fest verdrahtetes oder schnurloses Telefon und verfügt über ähnliche Funktionen wie einen Lautsprecher oder ein Mikrofon, ein Touchpad und eine Anrufer-ID-Anzeige. VoIP-Telefone können auch Voicemail, Anrufkonferenzen und Anrufweiterleitung bereitstellen.

Softwarebasierte IP-Telefone, auch Softphones genannt, sind Software-Clients, die auf einem Computer oder Mobilgerät installiert sind. Die Softphone-Benutzeroberfläche sieht oft aus wie ein Telefonhörer mit Touchpad und Anrufer-ID-Anzeige.

Ein Headset mit Mikrofon wird an den Computer oder das Mobilgerät angeschlossen, um Anrufe zu tätigen. Benutzer können auch über ihren Computer oder ihr Mobilgerät telefonieren, wenn sie über ein eingebautes Mikrofon und einen Lautsprecher verfügen.

Wie funktioniert VoIP?

VoIP-Dienste wandeln die Stimme eines Benutzers von Audiosignalen in digitale Daten um, in denen diese Daten dann über Ethernet oder Wi-Fi an einen anderen Benutzer – oder eine Gruppe von Benutzern – gesendet werden. Um dies zu erreichen, wird VoIP Codecs verwenden.

Codecs sind entweder ein hardware- oder softwarebasierter Prozess, der große Mengen an VoIP-Daten komprimiert und dekomprimiert. Die Sprachqualität kann leiden, wenn die Komprimierung verwendet wird, aber die Komprimierung reduziert die Bandbreitenanforderungen. Gerätehersteller werden auch ihre eigenen proprietären Codecs verwenden.

Das Senden von Daten an andere Benutzer umfasst das Einkapseln von Audio in Datenpakete, das Übertragen der Pakete über ein IP-Netzwerk und das Aufheben der Verkapselung der Pakete wieder in Audio am anderen Ende der Verbindung.

In unternehmens- oder privaten Netzwerken wird Quality of Service (QoS) normalerweise verwendet, um den Sprachverkehr gegenüber nicht latenzempfindlichen Anwendungen zu priorisieren, um eine akzeptable Sprachqualität sicherzustellen.

Zu den zusätzlichen Komponenten eines typischen VoIP-Systems gehören: eine IP-Telefonanlage zur Verwaltung von Benutzertelefonnummern, Geräten, Funktionen und Clients; Gateways zur Verbindung von Netzwerken und Bereitstellung von Failover oder lokaler Überlebensfähigkeit im Falle eines Netzwerkausfalls; und Session Border Controller zur Bereitstellung von Sicherheit, Anrufrichtlinienverwaltung und Netzwerkverbindungen.

Ein VoIP-System kann auch Standortverfolgungsdatenbanken für E911-Anrufweiterleitungs- und -verwaltungsplattformen (Enhanced 911) enthalten. Dies kann Anrufleistungsstatistiken für ein reaktives und proaktives Sprachqualitätsmanagement sammeln.

Durch den Wegfall von leitungsvermittelten Netzen für Sprache reduziert VoIP die Kosten für die Netzwerkinfrastruktur und ermöglicht es Anbietern, Sprachdienste über Breitband und private Netzwerke bereitzustellen. Dies sollte es Unternehmen auch ermöglichen, ein einziges Sprach- und Datennetz zu betreiben.

VoIP verbessert auch die Ausfallsicherheit von IP-basierten Netzwerken, indem es schnelles Failover, nach Ausfällen und redundante Kommunikation zwischen Endpunkten und Netzwerken ermöglicht.

VoIP-Protokolle und -Standards

VoIP-Endpunkte verwenden in der Regel entweder Standardcodecs der International Telecommunication Union (ITU) oder speziell entwickelte Codecs. Sie sind wie folgt:

• 711 ist der Standard für die Übertragung unkomprimierter Pakete.
• 729 ist der Standard für komprimierte Pakete.
• TCP (Transmission Control Protocol) wird verwendet, um eine Nachricht in kleinere Pakete aufzuteilen. In der Zwischenzeit befasst sich die IP mit dem Senden und Zustellen der Pakete.
• Das ITU T.38-Protokoll sendet Faxe in Echtzeit über ein VoIP- oder IP-Netzwerk. VoIP verwendet dies normalerweise, um Nicht-Sprachkommunikation zu unterstützen.
• Das Real-Time Transport Protocol (RTP) wird verwendet, sobald die Sprache in IP gekapselt ist.
• Das Secure Real-Time Transport Protocol (SRTP) fungiert als verschlüsselte Variante von RTP.
• Das Session Initiation Protocol (SIP) ist ein strenger Standard für die Signalisierung – am häufigsten verwendet, um Anrufe zu erstellen, zu verwalten und zu beenden.
• Das 248-Protokoll beschreibt ein Gateway-Steuerungsprotokoll, das eine zentralisierte Architektur zum Erstellen von Multimedia-Anwendungen definiert.
• 323 ist ein Signalisierungsprotokoll, das zur Steuerung und Verwaltung von Anrufen verwendet wird.
• Extensible Messaging and Presence Protocol (XMPP) ist ein Protokoll für die Pflege von Kontaktlisten, Instant Messaging und Anwesenheitsinformationen.
• Skinny ist ein weiteres Signalisierungsprotokoll, das Eigentum von Cisco ist.
• Session Description Protocol (SDP) wird für die Initiierung und Ankündigung von Sitzungen für Multimedia-Kommunikation sowie WebSocket-Transporte verwendet.

Vor- und Nachteile von VoIP

Zu den Vorteilen von VoIP gehören:

• Niedrigere Kosten. Der Preis ist niedriger als typische Telefonrechnungen.
• Höhere Klangqualität. Bei unkomprimierten Daten ist das Audio weniger gedämpft oder unscharf.
• Zugriff für Remote-Mitarbeiter. Gut für Mitarbeiter, die remote arbeiten, da sie eine Reihe von Optionen haben, um an Besprechungen teilzunehmen oder mit anderen Teamkollegen zu kommunizieren.
• Zusätzliche Funktionen. Zu diesen Funktionen gehören Anrufaufzeichnung, Warteschlangen, benutzerdefinierte Anrufer-ID oder Voicemail an E-Mail.
• Niedrige internationale Tarife. Wenn ein Festnetz einen internationalen Anruf tätigt, mietet es die kabelgebundene Schaltung für den Anruf nach Übersee. VoIP erfordert keine kabelgebundene Leitung und nutzt das Internet, um Anrufe zu tätigen, was bedeutet, dass es wie normaler Verkehr behandelt wird und weniger teuer ist.

Trotz dieser Vorteile können VoIP-Dienste immer noch mit einigen Nachteilen verbunden sein. Diese Nachteile umfassen:

• Nicht alle diese Dienste stellen möglicherweise eine direkte Verbindung zu Notdiensten her.
• VoIP benötigt eine Hochgeschwindigkeits-Internetverbindung.
• Dienste funktionieren bei Stromausfällen nicht.
• Je nach VoIP-Dienst kann es zu einem Mangel an Verzeichnishilfe kommen.

Geschichte von VoIP

Der Begriff VoIP bezog sich in der Vergangenheit auf die Verwendung von Internetprotokollen zur Verbindung von Nebenstellenanlagen (PBXs), wird jedoch heute synonym mit IP-Telefonie verwendet. Paul Baran und andere Forscher arbeiteten an frühen Entwicklungen von Paketnetzwerkdesigns. 1973 demonstrierte Danny Cohen als erster eine Form der Paketstimme über ein frühes ARPANET. Ein Jahr später wurde die erste erfolgreiche Echtzeit-Konversation über ARPANET geführt. Drei Jahre später, 1977, wurde UDP hinzugefügt, um Echtzeitverkehr zu übertragen.

Die 1990er Jahre

Im Jahr 1991 war die erste VoIP-Anwendungsversion Speak Freely. Ein Jahr später startete InSoft ein Desktop-Konferenzprodukt, Communique. Communique enthielt insbesondere Optionen für Videokonferenzen. InSoft wird oft für die Schaffung der ersten Generation von kommerziellen VoIP-Diensten in den Vereinigten Staaten gutgeschrieben.

1994 verlangte die FCC von VoIP-Anbietern die Einhaltung des Communications Assistance for Law Enforcement Act von 1994. Darüber hinaus mussten VoIP-Anbieter nun einen Beitrag zum Universaldienstfonds leisten.

1995 begannen Intel, Microsoft und Radvision mit der Standardisierung von VoIP-Systemen. Ein Jahr später entwickelte die ITU-T Standards für die Übertragung und Signalisierung von Voice-over-IP-Netzwerken und schuf den H.323-Standard. Der G.729-Standard wird ebenfalls eingeführt. SIP wurde 1999 standardisiert.

Die 2000er Jahre

Im Jahr 2005 begann die FCC, VoIP-Anbieter zu verpflichten, 911-Notruffähigkeiten bereitzustellen. Dies eröffnete VoIP die Möglichkeit, Anrufe von herkömmlichen Telefonnetzen zu tätigen und zu empfangen. Notrufe funktionieren bei VoIP jedoch anders. Beispielsweise kann ein Anbieter mit der richtigen Hardwareinfrastruktur den ungefähren Standort des anrufenden Geräts ermitteln – mithilfe der IP-Adresse, die dem Netzwerkrouter zugewiesen ist.

Ein weiterer Codec, das G.729.1-Protokoll, wurde 2006 vorgestellt. Ein Jahr später begannen die Hersteller von VoIP-Geräten in Asien zu expandieren. Der SILK-Codec wurde 2009 eingeführt und zeichnet sich dadurch aus, dass er für Sprachanrufe in der Anwendung Skype verwendet wird.

Im Jahr 2010 führte Apple den LD-MDCT-basierten AAC-LD-Codec ein, der sich durch seine Verwendung in FaceTime auszeichnet.