سيستم تلفنی، يك شبكه سوئيچينگ مداری (Circuit Switching) است. بدين معنی كه از طريق گره‌های شبكه، يك مسير اختصاصی بين دو ايستگاه انتهايی برقرار می‌شود. در مقابل، شبكه‌ای مانند اينترنت از سوئيچينگ پاكتی (Packet Switching) استفاده می‌كند كه روشی كاملا متفاوت با سوئيچينگ مداری دارد. در اين نوع شبكه برای انتقال ديتا نياز به يك مسير اختصاصی نيست، بلكه ديتا به صورت دنباله‌ای از قطعات كوچك به نام پاكت (Packet) ارسال می‌شود. هر پاكت در طول شبكه از گرهی به گره ديگر ارسال می‌شود و در هر گره پاكت به طور كامل دريافت و ذخيره شده، سپس به گره‌های بعدی ارسال می‌شود. البته چگونگی هدايت و مسيريابی در گره‌های ميانی، روش‌های مختلفی دارد كه توضيح آنها در اين نوشتار نمی‌گنجد.

شبكه تلفن با داده‌های آنالوگ (صوت) سرو كار دارد. محدوده فركانسی سيگنال تلفن 0 تا 4Khz می‌باشد كه تقريبا محدوده فركانسی صوت انسان را پوشش می‌دهد. البته برای انتقال صدا در بسياری موارد، سيگنال آنالوگ تلفن را به داده‌های ديجيتال تبديل می‌كنند تا امكان انتقال آن با هزينه كمتر امكان‌پذير باشد. (برای مثال برای ارتباط بين مراكز تلفن در قسمتی به نام PCM، سيگنال ديجيتال به آنالوگ تبديل شده، و در مركز مقصد عكس اين عمل انجام می‌شود و سيگنال آنالوگ دوباره به دست می‌آيد) برای تبديل سيگنال آنالوگ تلفنی به ديجيتال، مطابق با قضيه نايكوييست حداقل فركانس 8Khz نياز است كه با توجه به استاندارد نمونه‌برداری 8 بيتی در هر بازه زمانی، برای انتقال هر خط آنالوگ تلفنی به 64Kbps پهنای باند ديجيتال نياز است. اين پهنای باند حالت ايده‌آل و پايه انتقال ديجيتالی تلفن است. در حقيقت اكثر استانداردهای مخابراتی همچون E1 و T1 و حتی استانداردهای فيبر نوری STM1 بر اساس تعداد كانال‌های 64Kbps تعريف شده‌اند.

اما تخصيص 64Kbps برای انتقال هر كانال صوتی هزينه بالايی می‌طلبد، مخصوصا زمانی كه شبكه‌ای به اندازه كره زمين مدنظر طراحان باشد. با پيشرفت تكنولوژی به خصوص در زمينه كامپيوتر، راه‌حل‌های جديد برای كم‌كردن هزينه ارتباط مطرح شد كه برخی از اين راه‌حل‌ها منجر به پايين آوردن پهنای باند مورد نياز انتقال تلفنی می‌شدند.

مهم‌ترين راه‌حل، استفاده از الگوريتم‌های فشرده‌سازی خاص و حذف بعضی از سيگنال‌های زايد از داده ديجيتال می‌باشد. برای مثال در اكثر ارتباطات تلفنی، يكی از طرفين، شنونده و ديگری گوينده است. در ارتباط كلاسيك تلفنی، در اين حالت كانال اشغال می‌شود هر چند داده‌ای منتقل نمی‌شود. می‌توان با استفاده از الگوريتم‌های خاص، سكوت يك طرف را تشخيص داد و به جای ارسال كامل داده و اشغال شدن كامل پهنای باند، داده‌ای به معنی سكوت را به گيرنده ارسال كرد و تا زمانی كه سكوت در يك طرف برقرار است، داده‌ای منتقل نكرد. اهميت اين الگوريتم بخصوص در ارتباطات راديويی (مانند سيستم تلفنی موبايل) بسيار با اهميت می‌شود، چرا كه با توجه به محدوديت كانال‌ها و وجود درخواست كنندگان زياد، استفاده بهينه از باند مهدود بسيار مهم است.

مسئله ديگر، سكوتی است كه بين ادا كردن حروف از دهان انسان وجود دارد، چرا كه هر قدر شخصی بتواند سريع صحبت كند، باز بين ادا كردن حروف، زمانی وجود دارد كه با استفاده از الگوريتم‌های خاص می‌توان آنها را حذف كرد. علاوه بر تمام اينها، امكان استفاده از الگوريتم‌های فشرده‌سازی در صوت ديجيتال‌شده وجود دارد.

البته استانداردهای مختلفی برای پايين آوردن پهنای باند مصرفی وجود دارد.

يكی از اولين و مشهورترين اين استانداردها، استاندارد GSMK می‌باشد كه در سيستم موبايل (GSM) استفاده می‌شود. اثبات شده است كه اين استاندارد با استفاده از يك پهنای باند 13Kbps (حدود يك پنجم پهنای باند پايه) كيفيتی مطلوب را به مشترك ارائه می‌كند.

در VOIP هم از استانداردهای مختلفی برای تبديل صوت به داده ديجيتال وجود دارد كه نياز به 64Kbps تا 8.3Kbps پهنای باند دارند.

در شكل 1 مقايسه انواع استانداردها با كمك شاخصMOS كه يكی از شاخص‌های معرف كيفيت در انتقال ديجيتال است، آورده شده است. همان طور كه مشاهده می‌شود، اين استانداردها حداقل كيفيتی برابر سيستم موبايل (GSM) را ارائه می‌دهند.

البته عامل ديگری نيز در كيفيت انتقال صدا به وسيله IP تاثيرگذار است. با توجه به ساختار سوئيچينگ پاكتی در اينترنت و استفاده از پروتكل UDP در VOIP، تضمين 100% برای رسيدن داده‌ها به مقصد وجود ندارد، چرا كه علاوه بر امكان از دست رفتن پاكت‌ها در طول مسير، امكان پس و پيش شدن آنها (به دليل استفاده ازپروتكل UDP) نيز وجود دارد.

در نمودار 1 درصد افت كيفيت در صورت گم شدن پاكت‌ها (Packet lost) آورده شده است.

البته مكانيزمی در استانداردهای جديد وجود دارد، تا در صورت گم شدن پاكت‌ها، افت كيفيت زياد نباشد.

همان طور كه مشاهده می‌شود، استاندارد G729 تنها تا زمانی كه درصد گم شدن پاكت‌ها كمتر از 5 باشد، سرويسی با كيفيت قابل قبول را به كاربر ارائه می‌دهد. البته اين درصد گم‌شدن پاكت‌ها بسيار كم می‌باشد و امكان ارائه سرويسی مطمئن را به كاربر نمی‌دهد.

از سوی ديگر همان طور كه مشاهده می‌شود، در استاندارد Enhanced G.711 حتی با وجود 30% گم شدن پاكت‌ها، باز كيفيت سرويس در حد عالی است. البته در ايران با توجه به گران بودن پهنای باند، معمولا از استاندارد G.729 و يا پايين‌تر استفاده می‌شود و متاسفانه به دليل پايدار نبودن ارتباط ISPها با اينترنت و وجود نويز زياد و درصد بالای گم‌شدن پاكت‌ها، كيفيت ارتباط در اكثر مواقع در حد مطلوبی نمی‌باشد.

در هر حال VOIP توانسته است با ارائه كيفيتی در حد PSTN اما با هزينه‌ای بسيار پايين‌تر نسبت به PSTN (به علت ساختار شبكه‌ای و مهم‌تر از همه ساختار سوئيچينگ پاكتی) توانسته است توجه زيادی را به خود جلب كند، به طوری كه به نظر می‌رسد در آينده كليه ارتباطات راه دور از طريق VOIP انجام شود.

شركت‌های دولتی و خصوصی برای استفاده از اين تكنولوژی و ارائه خدمات با هزينه پايين‌تر و كيفيت بالاتر به مردم، در صورت توجه به نكات فنی و نيز اقدامات ضروری، می‌توانند توفيق زيادی يابند.

نویسنده: علی مولوی
منبع: سایت دنیای کامپیوتر و ارتباطات