VoIP (Voice over IP): cos’è e come funziona

VoIP: telefonate digitali per aziende e privati

La tecnologia VoIP (Voice over IP) è probabilmente uno degli aspetti di cui siamo meno consapevoli nelle nostre attività  quotidiane: spesso, infatti, potremmo averne fatto uso senza saperlo, ad esempio durante una normale telefonata dall’ufficio (e in alcuni casi da casa). La cosa singolare di questa tecnologia è che viene usata per la telefonia (sia audio che video), cosa che (quantomeno in forma audio) sarebbe possibile anche mediante rete telefonica.

Perchè usare il VoIP

In tempi di smartworking massivo come quelli che viviamo/abbiamo vissuto nostro malgrado (anche se qualcuno suggerisce che sarebbe più corretto parlare di working from home), il VoIP continua senza dubbio a prendere piede, imponendo un passaggio infrastrutturale profondo: dalle linee telefoniche tradizionali a quelle basate internamente su internet, il tutto (come accenavamo poco fa, del resto) senza che il cliente percepisca alcuna differenza.

Perchè, alla fine? Se c’era già la rete a commutazione di circuito che permetteva di fare uso di telefonia, creando un circuito dedicato tra chiamante e chiamato, perchè mai sfruttare quella a pacchetto per farlo? Ci sono almeno due considerazioni che hanno favorito la diffusione del VoIP: la prima riguarda l’abbattimento dei costi, che è da sempre l’ossessione di chiunque voglia diffondere l’uso delle nuove tecnologie a livello di massa. La seconda riguarda la possibilità di fare delle chiamate anche video, non solo audio, e di aggiungere servizi ulteriori alla chiamata – come, a titolo di esempi non esaustivi, la possibilità di mettere in pausa la chiamata, di effettuare il passaggio ad un altro operatore, di inserire una musica di attesa su richiesta e così via (MoIP o Multimedia over IP, in questi casi).

E c’è anche un ulteriore vantaggio di mezzo, che consiste nella possibilità di fare la portabilità del numero in modo semplice e veloce, via software, visto che il numero VoIP è legato al software (l’app che installiamo per usarlo) e non più alla linea come avveniva nella commutazione a circuito, con ulteriore abbattimento dei costi annesso.

Che cos’è il VoIP

Il VoIP è una tecnologia per telefonare da qualsiasi apparecchio, basata su indirizzi IP e in tempo reale (applicazione real time, perchè la telefonata tipicamente avviene in diretta) che permettono di abrogare le classiche differenze (e complicazioni) legate alle linee tradizionali a commutazione di circuito. Se infatti i telefoni classici funzionano in modalità  analogica, il VoIP permette di costruire ed installare centralini telefonici totalmente in digitale. Nonostante tutti i lati positivi che abbiamo elencato, rimane il problema dell’uso di una tecnologia a commutazione di pacchetto, dove i pacchetti (così come avviene per HTTP) non è detto che vengano recapitati, così come è possibile che siano introdotte latenze o ritardi nella comunicazione: questo naturalmente è un problema da affrontare nel suo insieme, sfruttando due tra i protocolli più diffusi per il VoIP: H.323 e SIP.

Protocollo H.323 per il VoIP

L’architettura VoIP basata sul protocollo H.323 è un insieme di standard che definiscono la trasmissione di audio, video e dati attraverso reti IP, come Internet o intranet. Questo protocollo è stato sviluppato dall’ITU (International Telecommunication Union) per supportare la comunicazione in tempo reale su reti a pacchetto e rappresenta una delle prime soluzioni standardizzate per il VoIP (Voice over IP).

Componenti Principali dell’Architettura H.323:

1. Terminali (Endpoints):
   • Sono dispositivi che generano e ricevono traffico audio/video. Possono essere telefoni IP, softphone, gateway o altri dispositivi in grado di gestire comunicazioni VoIP. Ogni terminale H.323 deve supportare almeno audio, con video e dati opzionali.
2. Gateway:
   • Un gateway è un dispositivo che connette una rete H.323 con un’altra rete, come la rete telefonica tradizionale (PSTN). Si occupa della conversione dei protocolli, formati dei dati e altre funzioni necessarie per garantire la comunicazione tra sistemi diversi.
3. Gatekeeper:
   • Il gatekeeper è un’entità facoltativa ma cruciale in un’architettura H.323. Funziona come il gestore di chiamate, fornendo servizi come la traduzione degli indirizzi (indirizzi IP a numeri di telefono), controllo dell’accesso e gestione della larghezza di banda. Può anche controllare le connessioni tra i terminali e instradare le chiamate.
4. MCU (Multipoint Control Unit):
   • L’MCU è responsabile delle conferenze a più punti, cioè quando più di due terminali partecipano a una chiamata. Gestisce la segnalazione e il mixing delle comunicazioni audio/video tra i partecipanti alla conferenza.

Funzionamento del Protocollo H.323:

H.323 è un protocollo complesso che include diversi sottoprotocolli per gestire le diverse funzioni:

• H.225:
  • Si occupa della segnalazione e dell’instradamento delle chiamate. Utilizza il protocollo Q.931 per stabilire, mantenere e chiudere le sessioni di chiamata.
• H.245:
  • Gestisce il controllo delle connessioni, incluso lo scambio di capacità (quali codec audio/video supporta il terminale), la negoziazione del canale e il controllo della larghezza di banda.
• RTP (Real-time Transport Protocol):
  • Utilizzato per la trasmissione in tempo reale di dati audio e video.
• RTCP (RTP Control Protocol):
  • Lavora in parallelo con RTP per fornire informazioni di controllo e statistiche sulla qualità della trasmissione.
• RAS (Registration, Admission, and Status):
  • Un protocollo usato tra i terminali e il gatekeeper per la registrazione, il controllo degli accessi e la gestione delle risorse.

Vantaggi e Limiti di H.323:

Vantaggi:

• Standardizzazione: Essendo un protocollo standardizzato, garantisce interoperabilità tra dispositivi di diversi produttori.
• Completo: Copre tutti gli aspetti della comunicazione multimediale su IP, inclusa la segnalazione, il controllo, e la gestione delle chiamate.

Limiti:

• Complessità: La complessità del protocollo e la sua implementazione possono rendere più difficile la configurazione e la manutenzione rispetto a protocolli più recenti come SIP (Session Initiation Protocol).
• Adattabilità: H.323 è meno flessibile e meno scalabile rispetto a SIP, che è oggi il protocollo VoIP più diffuso.

In sintesi, l’architettura VoIP basata su H.323 è una soluzione robusta e standardizzata per la comunicazione su reti IP, anche se oggi è spesso sostituita da tecnologie più moderne come SIP.

Che cos’è il SIP (Session Initiation Protocol) per il VoIP

Alla base del funzionamento del VoIP nelle sue varie declinazioni vi è il SIP, acronimo per Session Initiation Protocol, che è un protocollo specifico per il caso ed atto a stabilire una sessione di comunicazione generica tra almeno due “attori” coinvolti. Il fatto che SIP (iniziali curiosamente uguali a quelle della Società  Italiana per l’Esercizio Telefonico S.p.A., che poi negli anni 90 sarebbe diventata Telecom Italia) sia uno standard open (cioè aperto, i cui dettagli di funzionamento sono noti pubblicamente) ha alimentato il mercato della telefonia in maniera vertiginosa, facendo crescere il settore fino ad oggi.

Semplificando un po’ i termini del discorso, un server SIP si interpone tra due telefoni, consentendo sia le telefonate in entrata che quelle in uscita in modo bi-direzionale, mediante varie fasi di comunicazione che partono da un “invito” (letteralmente invite, una sorta di richiesta di comunicazione che parte nel momento in cui componiamo un numero). L’invito viene inoltrato al destinatario dal server, che poi si occupa di far suonare il telefono e rimane in attesa di risposta: a quel punto, se l’interlocutore risponde, può avere inizio la chiamata. Si noti come, per far funzionare il VoIP, non serva necessariamente una connettività  ad internet: in locale, ad esempio nello stesso edificio o ufficio, il VoIP può funzionare anche solo su rete LAN.

Lo standard SIP è stato dettagliato nel documento ufficiale RFC 3261.

Centralini PBX: il cuore del funzionamento del VoIP

La rete telefonica che consente l’uso del VoIP è detta usualmente IP-PBX (Private Branch eXchange), che rappresenta un server centralizzato detto IP PBX che, anzitutto, è connesso ad un router. Grazie al router (e ad un algoritmo di conversione del segnale analogico in digitale, e viceversa) è possibile comunicare con un provider VoIP, che inoltra le chiamate ai possibili destinatari in rubrica, i quali possono far parte del PSTN (Public Switched Telephone Network), una rete telefonica a copertura mondiale a cui è possibile appellarsi ed accedere, tipicamente a pagamento. Dal canto suo, chi usa il VoIP accede ad un dispositivo telefonico che può essere sia uno smartphone dotato di apposite app per il VoIP che, ad esempio, un telefono connesso alla rete internet mediante computer (via USB, in alcuni casi). Questo chiarisce un aspetto fondamentale della tecnologia VoIP, ovvero il fatto che permette di funzionare come un telefono analogico classico, spesso usando dispositivi analoghi a quelli presenti nelle nostre case, e spesso senza che l’utente si accorga della differenza.

Questo fa parte della cosiddetta virtualizzazione dei centralini telefonici (passiamo dai centralini hardware ai centralini virtuali, in sostanza), che si traduce nella migrazione da una macchina dedicata alla telefonia ad una piattaforma VoIP che spesso, di fatto, può funzionare in cloud (il che automatizza e rende più semplice l’approccio) offrendo tutte le funzioni della telefonia tradizionale più qualche extra (multi-chiamate, videochiamate e cosଠvia). Questo si traduce in semplici interfacce web per l’utente per poterlo configurare, ed una generale maggiore facilità  di installazione del sistema.

Modalità  di routing: unicast e multicast

VoIP peraltro consente una comunicazione non solo audio ma anche video, su rete a pacchetto e in real-time, sia unicast che multicast. Tale modalità  di routing garantisce la comunicazione solo con un host destinatario specifico (unicast) che distribuendo la comunicazione su più canali (multicast).

Che cos’è Asterisk?

La diffusione capillare delle tecnologie VoIP è potuta avvenire, nella pratica di ogni giorno, anche grazie a realtà  come Asterisk, un software open source scritto in linguaggio di programmazione C e sostanziale implementazione di un sistema software PBX. Varie aziende di informatica di fatto vendono soluzioni VoIP che si basano su personalizzazioni a base Asterisk, a volte facendo uso di modalità  di comunicazione come il SIP Trunking.

La ISO di asterisk si scarica gratuitamente dal sito ufficiale.

Vari software di messaggistica istantanea e chiamate video e vocali come Skype, ad esempio, permettono l’estensione delle possibili chiamate non solo agli utenti di Skype ma anche (pagando) agli utenti telefonici tradizionali (Skype Connect).

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