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VoIP, i principi di funzionamento

I componenti coinvolti all’interno di una sessione di Voice Over IP. L’importanza dei codec.

Il Voice Over IP continua a raccogliere sempre più consensi presso le aziende. Permette infatti di ridurre i costi operativi e gli investimenti in infrastruttura e consente anche un aumento di produttività grazie all’aggiunta di nuove funzionalità.

Ma come funziona il VoIP dal punto di vista tecnico? La voce, per poter essere trasmessa tramite Skype oppure altri protocolli telefonici, richiede la digitalizzazione del suono che viene raccolto da un microfono e riprodotto, all’altro estremo, da un altoparlante integrato in una cuffia, in una cassa acustica oppure in un telefono.

Per la digitalizzazione e la successiva ricostruzione della voce si usa la scheda audio integrata nel computer oppure schede audio esterne nella forma di appendici USB oppure di telefoni con interfaccia USB diretta o indiretta (attraverso una base cordless come nel caso di questa lezione).

L’importanza dei codec
La codifica e decodifica viene eseguita da particolari programmi, detti codec. Ne esistono diversi e il tipo usato per la voce è il G.729 che comprime qualsiasi suono in blocchetti della durata di 10 millisecondi ciascuno. Viene utilizzato soprattutto per le conversazioni VoIP e codifica il suono con una velocità di 8 Kbit per secondo.

Si tratta di una frequenza di codifica non adatta per riprodurre musica o anche semplicemente per spedire fax, ma sufficiente per trasferire conversazioni vocali. Ricordiamo a questo proposito che la voce umana occupa solo una frazione dello “spettro” (insieme) di frequenze che l’orecchio può udire. Per la precisione, la voce umana va da 300 a 3.400 Hertz (cicli al secondo) mentre l’insieme dei suoni udibili va da 20 a 20.000 Hz.

Si considera quindi che per la digitalizzazione della voce sia sufficiente disporre di un canale da 4 KHz a cui si associano due bande laterali tenute libere per impedire interferenze. Con i debiti conti si arriva quindi a una frequenza di campionamento di 8 KHz, ossia il sistema che converte il suono originale in impulsi digitali preleva 8.000 campioni al secondo che vengono quindi elaborati dal codec G.729 che produce pacchetti da 10 millisecondi composti da 20 byte ciascuno.

I protocolli utilizzati
I pacchetti vengono quindi raggruppati a coppie e instradati sulla rete Internet utilizzando uno dei tre protocolli tipici: IP, UDP (User Datagram Protocol) o RTP (Real-time Transport Protocol) che aggiungono altri 40 byte al pacchetto. Quando si deve uscire sulla linea ADSL bisogna incapsulare i pacchetti anche nel protocollo PPP (Point to Point Protocol).

Si tratta di un incapsulamento aggiuntivo, necessario per gestire una comunicazione fissa tra due punti (la connessione tra il router e il provider). Tale aggiunta porta altri 7+4 byte per pacchetto. Sommando tutti i successivi incapsulamenti vediamo che per convogliare un canale di voce di qualità normale ci vogliono 34,4 Kbit per secondo.

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