University of Turku

VOIP

Mikä ihme ?

VoIP on lyhenne sanoista Voice over Internet Protocol , eli äänen siirto internet protokollaa käyttäen. Tässä sanalla ääni (Voice) tarkoitetaan puhelua siinä muodossa, kuin se on totuttu käsittämään puhelinkoneiden ja puhelinverkon avulla. Voipin määritelmä tiivistettynä Federal Communications Comission (FCC):n mukaan
-" VoIP sallii ottaa puheluja tietokoneverkkoa käyttäen. VoIP muuttaa äänisignaalin digitaaliseksi signaliksi joka kulkee internetissä ja muuttaa sen takaisin äänisignaaliksi. Jos käytät puhelinta VoIP -adapterin kanssa, kuulet valintaäänen aivan kuin ennenkin. VoIP:lla voit soittaa myös suoraan tietokoneelta käyttäen puhelinta tai tavallista mikrofonia ."
Viereinen kuva kertoo asian paremmin.

Lisää infoa löytyy vaikkapa osoitteesta WIKI

Miksi ?

- VoIP on halpa puheluiden osalta, ainakin vielä. Osittain jopa ilmainen, jos suostutaan hyväksymään tiettyjen ohjelmistojen tietyt puutteet.
- VoIP mahdollistaa erilaisia lisäpalveluita, kuten tiedostojen välityksen.
- Käyttäjän puhelinnumero ei ole sidottu hänen työpöytäänsä. (tähän pyritään)
- Uusi tekniikka pakottaa uusimaan laitteita ja on siksi valmistajille mieleistä.

Tämä viimeinen kohta tuntuu ehkä ilkeilyltä, mutta näinhän se on: Vanhaan vakiintuneeseen tekniikkaan ei pystytä myymään uusia tarvikkeita, kuin rajoitetusti.

Miksei ?

- Järjestelmä on vielä kehityskulkunsa alussa. Uusia tekniikoita tulee jatkuvasti
- Eri valmistajien ratkaisut ovat yhteensopimattomia
- laitteet ovat kallita. Olemassaolevan lankaverkon korvaaminen VoIP:lla maksaa.
- Pelkän VoiP:n varaan heittäytyminen on todellinen vaara !

Selityksenä viimeiselle väitteelle kaksi kauhuscenariota:
Yrityksen hissikuilun vieressä olevassa tietokonekaapissa syttyy tulipalo, joka tuhoaa tietokoneverkon ja levittää myrkyllisiä kaasuja jumiutuneeseen hissiin vangittujen ihmisten ulottuville. Koska tietokoneverkko on nurin, myös puhelinjärjestelmä on nurin. Palokuntaa ja pelastuslaitosta ei pystytä hälyttämään paikalle.

Talon ainoa puhelinyhteys on teoteutettu SKYPE:llä. Aamulla, ennenkuin tietokoneita on vielä saatu käyntiin, yksi työläisistä saa sydänkohtauksen. - Käynnistetään rauhallisesti tietokone, odotetaan loputon aika, Windowsin latautumista, vastataan lukemattomiin virheilmoituksiin, käydään läpi ruudulle pöllähtävät mainokset. Annetaan Windowsin ladata Updatensa ja käynnistyä uudestaan. Käydään vielä boottaamassa verkon kytkimet. Käynnistetään Skype ja soitetaan skypen maksullisen järjestelmän läpi hätänumeroon.

Toki klassinenkin puhelinjärjestelmä saadaan nurin sytyttämällä tulipalo sopivaan kohtaan. VoIP on kuitenkin haavoittuvampi. Jo paikallinen virtakatko tai virushyökkäys sulkee puhelimet.

Mitä ?

Yhteyden muodostamiseen tarvitaan kotipöydällä olevan laitteiston lisäksi myös palvelu, joka tarjoaa yhteyden haluttujen pisteiden välillä. Tarvitaan osoitteisto, jonka perusteella yhteys muodostetaan. Vasta hallittu puhelunvälitys, kuten vanhanaikaisessa puhelinkeskuksessa tekee puhelinyhteydestä puhelinVERKON.

Käytännössä VoIP käyttää tällä hetkellä hyväkseen olemassaolevaa 'vanhaa' puhelinverkkoa ja sen keskuksia. Keskuksiin on tallennettu taulukot, joiden perusteella valittu puhelinnumero muutetaan fyysiseksi osoitteeksi eli ohjataan oikeisiin alakeskuksiin ja edelleen oikealle vastaanottajalle.

Miten ?

VoIP:a käytettäessä soittajan puhelu kulkee kotipöydältä DSL-linjaa pitkin lopulta muutettuna digitaalisesta analogiseksi puhelinkeskukseen, missä se ohjataan vastaanottajan linjalle ja mahdollisesti muutetaan uudestaan digitaaliseksi.

Puhelu voidaan välittää myös koko matkan digitaalisena, mikäli sekä soittaja, että kohde ovat kytketyt DSL-yhteyteen ja keskuksella on siihen valmius.

SKYPE , Yahoo Messenger ja MSN Messenger välittävät yhteydet koko matkaltaan digitaalisena. Niiden toiminta perustuu kuitenkin epästandardiin rakenteeseen, missä puhelinkeskus on yrityksen tiloissa mahdollisesti hyvinkin kaukana soittajasta ja vastaajasta. Keskus välittää tilaajille ainoastaan tarvittavat osoitteet, eikä varsinainen puhelu kulje keskuksen kautta.

Skype, Yahoo ja MSN käyttävät omia epästandardeja yhteysmenetelmiään, joten niiden kautta kytkeytyminen yleiseen puhelinverkkoon riippuu ohjelmia tukevien yritysten viitseliäisyydestä ja resursseista.

Tekniikkaa

Perusmuodossaan järjestelmä jakaantuu osiin:
  1. käyttäjä
  2. analoginen äänitaajuusosa, yksinkertaisimmillaan 'luuri'
  3. A/D -muunnin, äänestä digitaalisignaaliksi
  4. verkkoliitäntä
  5. digitaalinen siirtotie tilaajan liittimen ja ISP:n välillä
  6. ISP:n ja puhelinkeskuksen välinen yhteys
  7. puhelinkeskuksen osoitetaulukko
  8. puhelinkeskuksen välitysmekanismi
  9. siirtotie
Keskuksesta puhelun vastaanottajaa kohden ovat kohdat 1-8 käänteisessä järjestyksessä.
Mitkä tahansa ylläolevan listan osat voivat olla paketoituina samaan pakettiin. Esimerkiksi analoginen äänitaajuusosa, A/D-muunnin ja verkkoliitäntä voivat olla osana puhelinkonetta, PC:tä tai PDA:ta.
Toisaalta ISP:n ja puhelinkeskuksen välinen yhteys ja koko puhelinkeskus voidaan toteuttaa monella eri tavalla. Esim SKYPE:ssä tätä yhteyttä ei tarvita lainkaan, mikäli yhteys muodostetaan kahden käyttäjän välille. SKYPE ainoastaan esittää tarvittavat osoitteet. Haluttaessa soittaa SKYPE:n kautta vanhamuotoiseen lankapuhelimeen tarvitaan SKYPE:n välityspalvelu.

Skypen kaltaiset liittymät käyttävät omaa protokollaansa. Alalle on yritetty kehitellä myös standardeja, joista useimmin esille tuleva on SIP linkki 1 , linkki 2 .
Varsin oleellinen osa, eli virransyöttö käsitellään erikseen

POE ?!

POE eli Power Over Ethernet on järjestelmä, jolla voidaan tuoda ethernetiin liitettäville laitteille käyttösähköt. POE standardeita on käsitelty IEEE802.3AF yhteydessä. Asiasta on kauniita kuvia Hyperlinktechin sivuilla.

VoIP vaatii myös käyttösähköä. Vanhanmallisessa lankapuhelimessa tarvittava teho tuotiin puhelimeen puhelinjohtoa pitkin. Tehontarve oli hyvin pieni, joten tämä ei tuottanut ongelmia. VoIP -laitteet taas eivät voi ottaa tarvitsemaansa tehoa normaalista tietokoneverkosta.
Asia voidaan ratkaista puhelimen omalla virtalähteellä, jolloin teho otetaan 230V pistorasiasta muuntajan kautta. Tämähan on normaali käytäntö, mikäli tietokonetta käytetään puhelimena. Pelkkää puhelinta ajatellessa puhelimen hintaan tulee lisätä pistorasian hinta. Kiinteän pistorasian hinta on n. 10 Eur ja vaadittava asennustyö päälle.

Itsenäisen VoIP puhelimen tehonsyöttö voidaan järjestää myös tietokoneverkon kautta. Tätä varten verkkoon on asennettava oma sähkönsyöttönsä. Syöttö voidaan järjestää ESIMERKIKSI seuraavasti
VOIP tehonsyöttö, tapa 1
Pin 1 TX+
Pin 2 TX-
Pin 3 RX+
Pin 4 DC Positive Wire 1 -> Center Connector
Pin 5 DC Positve Wire 2 ->Center Connector
Pin 6 RX-
Pin 7 DC Negative Wire 1 ->Outer Connector
Pin 8 DC Negative Wire 2 ->Outer Connector

Syöttöjännitteenä käytetään 12 V. Pistokkeesta saatava teho on kuitenkin pakko rajoittaa, sillä joshtimen pituuden kasvaessa ja virran kasvaessa johtimissa syntyvä tehohäviö pudottaa laitteelle saatavaa jännitettäkin (Ohmin laki ei petä tässäkään ;) Eikä muutenkaan ole järkevää järjestää tätä kautta tehonsyöttöä kaikille talon hiustenkiuivaimille.

Paremmin sähkönsyöttöä käsitellään Altair:n sivulla. Siellä mm. esitellään kaksi edellisestä poikkeavaa tapaa, jotka eivät vaadi vapaita johtimia. Tiivistelmänä sivusta voi sanoa, että erilaisia POE -"standardeja" on useita. Ja että laitteistoja hankittaessa kannattaa tarkkaan tutkia niiden yhteensopivuus.

Virran syöttö on otettava huomioon jo kaapelointia suunniteltaessa. Kaapeloinnin laskemista varten on olemassa jopa valmis työkaluohjelma

Edellä ollut esimerkkikytkentä muodostaa ongelman haluttaessa käyttä Gigabit ethernet -kytkentää, joka varaa käyttöön kaikki kahdeksan johdinta ( PTM ):

GIGABIT ETHERNET (1000BASE-T) CROSSOVER
(sorry, I have not found straight cable table yet)
Plug A Plug B
Pin # Signal Conductor Color Code Pin # Signal Conductor Color Code
1 BI_DA+ white/green 1 BI_DA+ white/orange
2 BI_DA- green 2 BI_DA- orange
3 BI_DB+ white/orange 3 BI_DB+ white/green
4 BI_DC+ blue 4 BI_DC+ white/brown
5 BI_DC- white/blue 5 BI_DC- brown
6 BI_DB- orange 6 BI_DB- green
7 BI_DD+ white/brown 7 BI_DD+ blue
8 BI_DD- brown 8 BI_DD- white/blue

Laitteet

Kotikäytössä on kaksi mahdollisuutta. IP-puhelin on joko itsenäinen laite tai tietokoneessa pyörivä sovellus, esim SKYPE. Jotta vältyttäisiin turhalta tietokoneen virrankulutukselta 24/7 -käytössä, kannattaisi käyttää itsenäistä laitetta, jonka toiminta on optimoitu tätä ajatellen.
Laitteita on tarjolla kahta lajia: - Itsenäiset, joissa on verkkoliitäntä, näppäimistö ja luuri
- Sovittimet, joissa on verkkoliitäntä ja liitäntä tavallista puhelinta varten.

Tässä pitää lisätä, että SKYPE vaatii aina PC:n. Myynnissä olevat SKYPE -phones ovat enemmän tai vähemmän fiksuja luureja, jotka liitetään PC:n USB-porttiin tai äänikorttiin.

Oheisessa taulukossa on esillä tyypillisiä ERILAISIA laitteita kotipään VoIP-yhteyden muodostamiseen. Näistä tuo LinkSys CIT 200 vaatii PC:n toimiakseen.

Missään tapauksessa en suosittele näistä yhtään siksikään, että laitteiden edustajat eivät vielä ole toimittaneet minulle niitä testattaviksi. (Enkä siksi, että virkani kieltää mainostamisen)

Jos joku laitetoimittaja kokee kärsivänsä vääryyttä, voi minulle lähettää laitteen testattavaksi ja pyytää liittämään laitteen tähän kuvastoon.

22.d1206 löytyi werkosta laitteita koskevaa hintatietoa: link


Grandstream HandyTone 286
- RJ-11 port (FXS) for touch-tone telephones
- RJ-45 LAN interface
- Dimension 56 x 90 x 28 mm

Grandstream BudgeTone 101 / 102
Mallissa 102 sisäinen 2-porttinen HUB kahden tietokoneen kytkemiseksi:
- Spec/Model BudgeTone-102
- LAN interface 2 x RJ45 10Base-T (LAN & PC)
- Phone Case 25-button keypad 12-digit caller ID LCD

Gigawit P200 toimikoon esimerkkinä langattomasta SKYPE -luurista
- RF frequency: 2.400~2.479GHz, Frequency hopping, RF range: 10m
Talk: 10 hours, standby: 200 hours, LCD display
Direct dialing the contact's number and receiving the incoming call on the handset
Supports Skype, and MSN talking
Langatonta SKYPE:ä varten on myös tarjolla USB-palikoita, joiden avulla joitain DECT-puhelimia voi käyttää luureina. Esim Siemens

Johdollinen Skype usb puhelin LCD-näytöllä! USB 1,2 ja USB 2,0 tuki
Hinta:45,00
Nyt tarjouksessa 28,00

TeleWellin malleista TW-EA210 modeemissa on VoIP-portti. VoIP-porttiin liitetään tavallinen analoginen puhelin, jolloin voi puhua Internetin ylitse IP-tekniikkaa käyttäen ilman erilistä VoIP-sovitinta.
Cisco valmistaa ja toimittaa VoIP laitteistoja laidasta laitaan. Myös langattomia SKYPE-luureja nimellä Linksys .

Zyxel Prestige 2000W V.2 VoIP Wi-Fi phone
compatible with IEEE 802.11b wireless standard, allows users to make or receive phone calls as long as they are in the coverage of IEEE 802.11b or 11g wireless Access Points. The call control protocol of the Prestige 2000W is based on SIP v2. capable of tagging features that support a service provider’s QoS (Quality of Service) planning, such ToS (Type of Service), and DiffServ

Langaton VoIP

Langaton VoIP perustuu joko järjestelmiin, missä langaton puhelin kytkeytyy joko oman tukiasemansa kautta verkkoon tai käyttää suoraan esim 802.11.b/g liityntää. Ensinmainitussa tapauksessa liikennöinti kapulan ja tukiaseman välillä noudattaa omaa protokollaansa ja tukiaseman tehtävänä on siirtää puhelu tältä protokollalta ethernet-verkon liikenteeksi. Kapulan ja tukiaseman välillä voidaan käyttää esimerkiksi seuraavia protokollia: Bluetooth, DECT ja ihan oma.

802.11b/g -liikenteeseen suunniteltua laitetta on totuttu jo nimittämään WLAN-puhelimeksi. 802.11 -standardeja kutsutaan Wi-Fi:ksi
( What is Wi-Fi? Wi-Fi® allows you to connect to the internet from virtually anywhere at speeds of up to 54Mbps. Wi-Fi-enabled computers and handsets use radio technologies based on the IEEE 802.11 standard to send and receive data anywhere within the range of a base station. )

WLAN:n kautta olisi mahdollista (Ainakin aluksi) päästä soittamaan ilmaiseksi myös ulkomaan puheluita, paikoilla, joissa on käytettävissä ilmainen avoin WLAN verkko. Käytännössä nämä ilmaiset verkot varmaankin tulevat sulkeutumaan hyvin pian.

Tähän on pakko pistää listaus tuon Zyxelin Wi-Fi Phonen webbisivuilta laitteessa pesivistä ominaisuuksista osoittamaan, kuinka paljon erilaisia asioita on otettava huomioon puhelinjärjestelmää suunniteltaessa :

 SIP (RFC 3261) version 2
- SDP (RFC2327)
- RTP (RFC1889)
- RTCP (RFC1890)
- CODEC: G711, G.729a(G.729 is recommended for better voice quality)
- DTMF detection and relay
- G.168 echo cancellation
- Silence Suppression
- Voice Activity Detection (VAD)
- Comfort Noise Generation (CNG)
- QoS support TOS / DiffServ
- Support outbound proxy for NAT Traversal
- Built-in Phone book
- Direct IP-to-IP call
- Standby time up to 24 hours, talking time up to 4 hours

Network
- IP address assignment: Fixed IP, DHCP client, PPPoE
- HTTP, TFTP, TCP, UDP, DNS, ARP, ICMP

Asennus

Kaikki esitteiden kautta tutkimani laitteet noudattavat 'Miina ja Manu' -asennustekniikkaa: Johdot kiinni ja käyttöön. Laitteet käyttävät perusasetuksissaan liitynnän DHCP -palvelua.
Tarvitset vain laajakaistayhteyden ja numerosi pitää siirtää VoIP-puhelinnumeroksi edistykselliselle VoIP-puheluoperaattorille.

Palomuuri

yrityksen palomuurisäännöissä saattaa olla rajoituksia, jotka estävät tai rajoittavat VoIP liikennettä. Näistä pitää kysyä paikalliselta administraattorilta.

Hinnoittelu

Riippumatta lopullisesta puhelinratkaisusta asiakas joutuu maksamaan myös fyysisen puhelinlangan hankintahinnan ja vuokran, jota kutsutaan paikallisverkkomaksuksi. Aurialla tämä on vyöhykkeellä I 8.24Eur/kk.

Kopioin tähän suoraan kahden toimittajan hinnastoista leikkeitä. Hinnat ovat voimassa tätä kirjoittaessa, enkä ota mitään vastuuta asiasta.

tavallinen lankapuhelin: 
Auria
	9.9c/puh + 1.43c/min paikallispuh
	9,9c/puh + 1,22c/minuutti kauko	paikallisverkkomaksu
		Lisäksi 101 kaukopuhelut:
		Maanantai-perjantai
	    * klo 08.00 - 17.00 7,40 snt / min + pvm
	    * klo 17.00 - 20.00 4,04 snt / min + pvm
	    * klo 20.00 - 08.00 3,70 snt / min + pvm 
		Viikonloppuisin ja arkipyhinä
	    * klo 08.00 - 20.00 4,04 snt / min + pvm
	    * klo 20.00 - 08.00 3,70 snt / min + pvm 

IPON
	Liittymismaksu 10,00
        Perusmaksu/kk 5,40
	 ipon liittymiin ilmaisia
         Paikallispuhelut 0,01/min + 0,06/puhelu
         Kaukopuhelut 0,04/min + ppm
         Matkapuhelimiin 0,15/min + ppm
         Ulkomaille (Muut kuin Ipon) ulkomaanpuhelumaksu + ppm
 iP-puhelinsovitin
	Grandstream HandyTone286				69,00
        IP-puhelin Grandstream BudgeTone101			69,00
        IP-puhelin (2 ethernet porttinen) 
		Grandstream BudgeTone102 (sisäänrakennettu hubi) 75,00

Turun yliopisto

Turun yliopistolla VoIP tekniikkaa ollaan ottamassa käyttöön resurssien puitteissa. Tässä vaiheessa (15d1205) on turhan aikaista sanoa mitään lopullista. Laitteistotoimittajana on CISCO. Muiden valmistajien laitteet eivät toimi Yliopiston järjestelmässä. SKYPE ja vastaavat järjestelmät, joissa tietokonetta käytetään puhelimena toimivat SKYPE-järjestelmän puitteissa, mutta niitä ei voida yhdistää talon verkkoon Yliopiston keskuksen toimesta.

Yliopiston järjestelmässä VoIP toimii vain talon sisällä. Yhteydet ulkomaailmaan eivät tapahdu VoIP-yhteyksinä, vaan keskuksessa talon sisältä lähtevä puhelu muutetaan ulkoverkkoon sovitetuksi. Vastaava sovitus tapahtuu taloon sisään tuleviin puheluihin.

Tarkennuksia

Yllä on käytetty lyhennettä DSL kuvaamaan yleisemmin digitaalista siirtotietä, koska lyhenne on jo kaikille tuttu. Tarkkaan ottaen nimitys on väärä ja olisi parempi puhua vaikka Ethernetistä vai tietokoneverkosta tai . . . .

Kiitoksia

Kiitos palautteesta ja korjauksista paikalliselle porukalle sekä Olli A:lle, joka kiinnitti huomiota käyttöjännitteisiin

PTMUSTA at UTU.FI