Voice over IP: differenze tra le versioni

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'''Voice over IP''' (in italiano "''Voce tramite [[Internet Protocol|protocollo Internet]]''", in [[acronimo]] '''VoIP'''), in [[telecomunicazioni]] e [[informatica]], indica una [[tecnologia]] che rende possibile effettuare una conversazione tramite [[rete telefonica]] sfruttando unautilizzando [[connessione (informatica)|connessione]] tramite [[Internet]] o una qualsiasi altra [[rete di telecomunicazioni]] dedicata a [[commutazione di pacchetto]], che utilizzi il [[protocollo di rete|protocollo]] [[Internet Protocol|IP]] [[comunicazione senza connessione|senza connessione]] per il [[trasporto dati]].

== Descrizione ==

Più specificamente con VoIP si intende l'insieme dei [[protocollo di rete|protocolli di comunicazione]] di [[livello applicazioni|strato applicativo]] che rendono possibile tale tipo di comunicazione. Grazie a numerosi [[Internet Service Provider|provider]] VoIP è possibile effettuare telefonate anche verso la rete telefonica tradizionale ([[PSTN]]). In realtà più in generale VoIP consente una comunicazione [[audio]]-[[video]] [[sistema real-time]], [[unicast]] o [[multicast]], su [[rete a pacchetto]] (es. [[videotelefonia|videotelefonata]], [[videochiamata]] e [[videoconferenza]]). La tecnologia in questione richiede che il [[segnale analogico]] venga preventivamente [[codifica]]to in formato [[digitale (informatica)|digitale]] tramite [[conversione analogico-digitale]], eventualmente [[compressione dati|compresso]] tramite l'uso di [[codec audio]] e infine [[trasmissione (telecomunicazioni)|trasmesso]] a [[pacchetto (reti)|pacchetto]] in [[rete informatica|rete]] grazie all'utilizzo congiunto in parallelo di due tipi di protocolli di comunicazione:

* una per l'elaborazione della conversazione (che richiede fasi come la ricostruzione del frame audio, sincronizzazione, identificazione del chiamante).

* una per il trasporto dei dati ([[pacchetto (reti)|pacchetti]] voce su IP);

Le conversazioni VoIP non devono necessariamente viaggiare su [[Internet]], ma possono anche usare come [[mezzo trasmissivo]] una qualsiasi rete privata basata sul [[Internet Protocol|protocollo IP]], per esempio una [[LAN]] all'interno di un edificio o di un gruppo di edifici. I protocolli usati per codificare e trasmettere le conversazioni VoIP sono solitamente denominati ''Voice over IP protocols''.

==Funzionamento==

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=== Implementazione su connessione analogica e ISDN ===

Le tecnologie di [[compressione audio|compressione della voce]] dedicano una [[banda (informatica)|banda]] che varia dai 4 kbit/s agli 82 kbit/s nei formati di compressione meno efficienti. Ad esempio il [[GSM]] codifica la voce con [[algoritmo]] RPE-LTP (''Regular Pulse Excitation - Long Term Prediction'') con [[Linear predictive coding|LPC]] loop e campionamento a 13 kbit/s. Esiste un encoder della voce a 13 kbit/s.<ref>{{cita web|url=httphttps://www.cs.cmu.edu/~robust/Papers/icslp98_juan.pdf|titolo=Speech recognition from GSM codec parameters|accesso=23 giugno 2015|autore=Juan M. Huerta and Richard M. Stern}}</ref>

Gran parte dell'energia della voce umana può essere concentrata in uno spettro limitato a 2,7&nbsp;kHz.<ref>{{Cita web|url = http://www.uoverip.com/voice-fundamentals-human-speech-frequency/|titolo = Voice Fundamentals - Human Speech Frequency|accesso =23 giugno 2015|urlarchivio = https://web.archive.org/web/20150711110841/http://www.uoverip.com/voice-06fundamentals-23human-speech-frequency/|urlmorto = sì}}</ref><ref>{{Cita web|url = http://www.proav.de/index.html?http&&&www.proav.de/audio/speech-level.html|titolo = proAV / data and information, lists, tables and links|accesso = 2015-06-23|sito =giugno www.proav.de2015}}</ref> Per campionare un tale spettro il [[teorema del campionamento di Nyquist-Shannon|teorema di Shannon]] – chiamato anche "disuguaglianza di Nyquist" -, richiede una [[larghezza di banda]] di almeno 5,4&nbsp;kHz. Secondo tale teorema è possibile ricostruire correttamente un segnale continuo, variabile nel tempo, da una serie di valori discreti quando questi sono stati presi con una [[frequenza di campionamento]] almeno superiore al doppio della massima frequenza contenuta nel segnale in ingresso. Ad un segnale analogico di X Hz di banda corrisponde un segnale digitale di 2*X*N bit/s, dove N è il numero di bit usati per rappresentare ogni campione: per la voce si avrebbe 4000*2*8=64 kbit/s (c'è un certo margine rispetto ai 2,7&nbsp;kHz), che per altro è la medesima banda fornita da una singola linea ISDN.

Tuttavia, con i formati di compressione diventa possibile ridurre drasticamente la banda richiesta intervenendo dopo la [[digitalizzazione]] della voce e prima del suo invio. Non è infatti possibile comprimere un [[segnale analogico]]. Esistono frequenze del segnale digitali anche superiori alla frequenza della voce naturale; il segnale analogico rimane il limite da raggiungere per il [[campionamento (teoria dei segnali)|campionamento]] digitale, la frontiera con la qualità dell'audio migliore. Un segnale analogico ha una qualità in generale maggiore di uno digitale ed è il massimo riferimento da raggiungere. Tuttavia frequenze di digitalizzazione superiori hanno un'utilità limitata perché non aggiungono informazione al segnale di partenza, come la copia non può essere migliore dell'originale. Per la trasmissione di video, le tecnologie attuali ([[RealAudio]] e [[Windows Media Player]]) richiedono una [[larghezza di banda]] di almeno 50 kbit/s per evitare lo [[flicker|sfarfallio]] delle immagini. Con tale [[frequenza]] di campionamento per la conversione del segnale analogico della voce in uno digitale è possibile l'invio di [[traffico (telecomunicazioni)|traffico]] voce su Internet. Le connessioni analogiche raggiungono velocità di 56&nbsp;kbit/s solamente per il [[download]] di pagine internet. Per il download di altri file o il [[Downstream (informatica)|downstream]] della voce la velocità massima è 33&nbsp;kbit/s. Anche l'[[upstream (informatica)|upstream]] del 56&nbsp;K è 33,6&nbsp;kbit/s. Una chiamata via Internet richiede una banda maggiore della frequenza di campionamento della voce sia in upstream che in downstream, essendo la comunicazione telefonica bidirezionale ([[full duplex]]). Altrimenti almeno uno dei due interlocutori riceve i pacchetti nell'ordine scorretto e ascolta in pratica parole senza senso, sillabe non nella giusta sequenza. Mentre per dati quali bit di pagine internet o di file scaricati il [[modem]] è in grado di fare controlli, interpolare (ossia ricostruire) pacchetti e sequenze di bit danneggiate e al limite richiederne la ritrasmissione, non esistono controlli che rimedino ai difetti di trasmissione della voce; la coppia di modem è "invisibile" agli utenti anche nel senso negativo, di non poter migliorare la qualità della comunicazione. Utilizzando un adeguato protocollo di comunicazione ossia formato di compressione della voce che limiti il campionamento intorno ai 12-13&nbsp;kbit/s è possibile con un pacchetto-voce trasmesso per secondo avere pacchetti di ''circa'' 1,5&nbsp;[[Kilobyte|KByte]] (che sono 12000&nbsp;bit appunto; 1&nbsp;byte=8&nbsp;bit) ovvero al di sotto della {{citazione necessariaSenza fonte| soglia critica che crea problemi con connessione Internet}}.

Con linea [[ISDN]] si dispone di una connessione simmetrica su due linee: la velocità in upstream è la stessa che si ha in downstream. Con una larghezza di banda di 64&nbsp;kbit/s, ovvero impegnando anche una sola linea, è possibile stabilire una chiamata Voice Over IP anche con formati di compressione della voce meno efficienti che campionano a 50-60&nbsp;kbit/s (sempre riferendosi a pari valore di un indice di qualità della riproduzione). Con l'utilizzo dei due canali ISDN è possibile gestire due chiamate Voice Over IP contemporaneamente. Negli USA, come è detto più sopra, gli operatori telefonici tendono ad utilizzare sempre di più il Voice Over IP fino all'abitazione dell'utente;<ref>{{cita web| url=http://www.networkworld.com/article/2226769/uc-voip/replacing-the-pstn-with-voip--not-if--but-when.html|titolo=Replacing the PSTN with VoIP: Not If, But When|accesso=23 giugno 2015}}</ref> dunque, anche l'ultimo miglio è digitalizzato per consentire la comunicazione. {{Citazione necessariaSenza fonte| Il vantaggio di un'estensione delle connessioni ISDN per la digitalizzazione dell'ultimo miglio è invece meno utilizzato dalle compagnie europee.}} Operativamente oltre a disporre di un programma di Voice Over IP come [[Skype]] o [[Asterisk PBX|Asterisk]] occorre installare un [[codec]] di compressione della voce, che è il protocollo di comunicazione che dovrà essere installato anche sull'altro terminale. Fra questi codec rientrano: GSM 6.10, ILBC, [[Speex]] 15.2k, Speex 8.0k, [[G.711]], [[G.723]], [[G.729]], G.771 A-Law, G.771 U-Law. Le ultime versioni di programmi quali [[Skype]] danno una buona qualità della chiamata anche con velocità di connessione a 56 kbit;<ref>{{cita web |url=https://support.skype.com/it/faq/FA1417/quanta-larghezza-di-banda-richiede-skype|titolo=Quanta larghezza di banda richiede Skype?|accesso=11 luglio 2016}}</ref>{{Citazione necessariaSenza fonte| in generale i programmi che stabiliscono una connessione punto-punto con il PC/telefono fisso chiamato hanno [[latenza|tempo di latenza]] parecchio inferiori rispetto alla composizione del numero da un [[sito web]] (come accade ad esempio nel servizio di [[Tiscali (azienda)|Tiscali]]).}}

=== Protezione contro le intercettazioni ===

Il VoIP può offrire un significativo vantaggio per la tutela della [[privacy]] e contro le [[intercettazioni]]: infatti, in molte implementazioni VoIP, il traffico vocale, in quanto a [[commutazione di pacchetto]], viaggia direttamente tra i terminali dei due utenti e non attraversa una struttura fissa di centrali di commutazione, su cui si avrebbe la possibilità di installare un sistema di intercettazione. Tuttavia questo non è sempre vero, talvolta per motivi tecnici e altre volte per motivi legislativi o regolamentari, o per le pressioni deglidelle organiautorità giudiziarie e di polizia giudiziaria sui gestori di sistemi VoIP affinché permettano l'intercettazione delle chiamate VoIP.

Inoltre utilizzando una connessione via Internet è possibile adottare una comunicazione sicura, con [[crittografia]] a [[Crittografia asimmetrica|chiave asimmetrica]] e [[firma digitale]], che impediscono a terzi di intercettare la conversazione e manipolarla (a meno che siano in possesso di una grande potenza di calcolo).

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* l'implementazione di future opzioni non richiederà la sostituzione dell'[[hardware]].

Uno dei vantaggi di questa tecnologia è che permette di fare leva su risorse di rete preesistenti, consentendo una notevole riduzione dei costi in ambito sia privato che aziendale, specialmente per quanto riguarda le spese di comunicazione interaziendali e tra sedi diverse. Una rete aziendale, infatti, può essere sfruttata anche per le comunicazioni vocali, permettendo di semplificare l'installazione e il supporto e di aumentare il grado di integrazione di uffici dislocati sul territorio, ma collegati tramite l'infrastruttura di rete. Il consumatore privato, utilizzando un collegamento ad Internet a [[banda larga]] (ad alta [[velocità di trasmissione]] e sempre attivo), può effettuare e ricevere chiamate telefoniche da telefono fisso PSTN, potendo contare su tariffe molto economiche, soprattutto per le chiamate internazionali. La tecnologia VoIP introduce inoltre nuove possibilità per l'offerta del servizio telefonico quali:

* eliminare la distinzione tra chiamate locali e a lunga distanza;

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=== Gli svantaggi ===

Le reti IpIP non dispongono di per sé di alcun meccanismo in grado di garantire che i pacchetti di dati vengano ricevuti nello stesso ordine in cui vengono trasmessi, né alcuna garanzia relativa in generale alla [[qualità di servizio]]. Le attuali applicazioni nel mondo reale della telefonia VoIP si trovano a dover affrontare problematiche legate a problemi di [[lentezza]] (sostanzialmente si deve ridurre il tempo di transito e di elaborazione dei dati durante le conversazioni) e di [[integrità dei dati]] (prevenire perdite e danneggiamenti delle informazioni contenute nei pacchetti).

Il problema di fondo della tecnologia VoIP è la corretta ricostruzione dei pacchetti di dati ricevuti, tenuto conto del fatto che durante la trasmissione può cambiare la sequenza dei pacchetti e che alcuni pacchetti possono aver subito perdite o danneggiamenti delle informazioni contenute, e assicurare così che lo [[stream audio]] (''flusso audio'') mantenga la corretta coerenza temporale. Altro importante problema è mantenere il tempo di latenza dei pacchetti sufficientemente basso, in modo che l'utente non debba aspettare troppo tempo prima di ricevere le risposte durante le conversazioni.

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=== L'utilizzo open source nella PA italiana ===

Le infrastrutture VoIP si sono diffuse all'interno della [[pubblica amministrazione italiana]], con una particolare attenzione alle soluzioni [[Open source]], anche su spinta del legislatore che ha in più occasioni ricordato come la Pubblica Amministrazione sia tenuta e privilegiare, ove possibile, le soluzioni [[Open source]]<ref>[{{cita testo|url=http://www.digitpa.gov.it/amministrazione-digitale/CAD-testo-vigente |titolo=Codice dell'Amministrazione Digitale]}}</ref>.

Il ruolo strategico che il software e le metodologie open source rivestono per il settore pubblico è dimostrato dal fatto che il Dipartimento per la Digitalizzazione e l'Innovazione Tecnologica (DDI) della [[Presidenza del Consiglio dei ministri]] lo ha inserito quale esplicito parametro di valutazione per la selezione dei progetti presentati dalle università a seguito del bando ICT4University&nbsp;– Università Digitale<ref>{{collegamentoCita web interrotto|1url=[http://www.ict4university.gov.it/home-page.aspx |titolo=Sito ufficiale ICT4University] |dateaccesso=aprile20 2018dicembre 2011 |urlarchivio=https://web.archive.org/web/20111114160756/http://www.ict4university.gov.it/home-page.aspx |boturlmorto=InternetArchiveBotsì }}</ref>, parte del programma di innovazione per il sistema universitario, sviluppato dal DDI in collaborazione con il [[Ministero dell'istruzione, dell'università e della ricerca]].

L'iniziativa ICT4University prevedeva tra i suoi temi anche l'introduzione del VoIP<ref>[{{cita testo|url=http://www.ict4university.gov.it/temi-universita-digitale.aspx |titolo=Tematiche Università Digitale] {{webarchive|urlurlarchivio=https://web.archive.org/web/20111101064528/http://www.ict4university.gov.it/temi-universita-digitale.aspx |data=1º novembre 2011 }}</ref>. Un apposito Tavolo Tecnico è stato incaricato di redigere le linee guida<ref>[{{cita testo|url=http://ict4university.gov.it/media/52381/lineeguida%20-%20voip.pdf |titolo=Linee guida VoIP nella PA] {{webarchive|urlurlarchivio=https://web.archive.org/web/20130518045638/http://ict4university.gov.it/media/52381/lineeguida%20-%20voip.pdf |data=18 maggio 2013 }}</ref> e ha analizzato, di concerto con [[Agcom]], le problematiche normative connesse all'uso del VoIP<ref>[{{cita testo|url=http://www.agcom.it/default.aspx?DocID=558 |titolo=Codice delle comunicazioni elettroniche (D.Lgs. 1º agosto 2003, n. 259) ]}}</ref>, relative all'implementazione di soluzioni VoIP all'interno della Pubblica Amministrazione Italiana.

Il programma ICT4University inoltre, incoraggiando il riuso di soluzioni esistenti all'interno della Pubblica Amministrazione, ha finanziato il progetto [[VoIP4U]]<ref>[{{cita web|url=http://voip4u.unife.it |titolo=Sito ufficiale VoIP4U ]|lingua= |data= |accesso=|}}</ref>, per la realizzazione di una soluzione VoIP completamente [[Open source]] e basata sul software [[Asterisk PBX]].

Il progetto è già stato completato e la soluzione [[VoIP4U]] è stata pubblicata sotto licenza GPLv2, e installata in alcune Università ([[Università degli Studi di Ferrara]] e [[Università degli Studi di Urbino "Carlo Bo"]]) ed enti locali (Comune di [[Cento (Italia)]]).

=== Nella telefonia su internet ===

A paetirepartire dagli anni 2000 si è assistito ad un rapido sviluppo di mercato della telefonia VoIP, e dei servizi ad essa collegati, resa possibile dalla crescente diffusione delle connessioni [[Internet]] veloci, dette anche a [[banda larga]], con abbonati che inviano e ricevono chiamate in modo del tutto analogo a quello con cui il servizio veniva erogato attraverso la vecchia rete analogica commutata. Per connettere un telefono analogico tradizionale con la connessione Internet a banda larga è necessaria un'interfaccia, denominata [[Analog Telephone Adapter|ATA]] (Analog Telephone Adapter). Negli USA alcune compagnie utilizzano VoIP per effettuare chiamate senza limiti di tempo all'interno degli stessi USA, e, a volte, verso il [[Canada]] e alcuni paesi europei e asiatici, applicando tariffe mensili di tipo flat. In ogni caso, allo stato attuale, la telefonia VoIP è destinata ad affiancarsi a quella analogica tradizionale, piuttosto che a rimpiazzarla. Una delle limitazioni attuali, ad esempio, è l'impossibilità di instradare automaticamente le chiamate di emergenza.

Un altro possibile utilizzo per questi servizi è la corretta gestione delle chiamate verso l'esterno da apparecchi [[fax]], ricevitori per la [[televisione satellitare]], [[modem]] o FAXmodem, combinatori antifurto e altri oggetti simili che dipendono dall'accesso a linee [[Telefono|telefoniche]] per alcune o tutte delle loro funzionalità. Per ora, questo tipo di chiamate riesce, ma potrebbe essere impedito del tutto in alcuni casi. Questo problema può essere risolto grazie all'uso di connessioni VoIP nel caso in cui la velocità di trasmissione sia abbassata a [[Bit rate|bit al secondo]]. Se le tecnologie VoIP e cellulari prenderanno il sopravvento su quelle odierne, alcuni produttori dovranno rivedere e ridisegnare i loro prodotti, poiché verranno resi obsoleti dalle nuove tecnologie in primo luogo negli [[Stati Uniti d'America|Stati Uniti]] ed in [[Canada]].

=== Nelle reti mobili ===

Il trattamento del traffico VoIP da parte dei diversi gestori di telefoni mobile è estremamente differenziato, in alcuni casi non ci sono limiti, in altri ci sono limitazioni d'uso, mentre in altre bisogna addirittura stipulare specifiche tariffe, questo comportamento ha generato diverse polemiche tra chi fornisce servizi VoIP e i diversi operatori, in base alle disposizioni dell'Unione Europea sulle telecomunicazioni<ref>[{{cita testo|url=http://www.repubblica.it/tecnologia/2011/02/07/news/skype_contro_vodafone_accesso_limitato_inaccettabile-12182979/ |titolo=VoIP, Skype contro Vodafone "Non può limitare l'accesso"]}}</ref><ref>[http{{cita testo|titolo=VoIP su cellulare: limitato per ora|url=https://www.sostariffe.it/news/2009/09/11/voip-su-cellulare-limitato-per-ora-2709/ VoIP su cellulare: limitato per ora]}}</ref>, questi atteggiamenti hanno costretto l'antitrust europea a valutare la situazione di diversi operatori<ref>[{{cita testo|url=http://www.webnews.it/2012/03/14/vodafone-telecom-italia-ue/?ref=post |titolo=Vodafone e Telecom Italia nel mirino dell'UE]}}</ref>.

=== Nelle aziende private ===

Negli ultimi anni, con lo sviluppo di soluzioni software per le aziende sempre più avanzate, c'è sempre di più la necessità di dover integrare sistemi che possano collaborare e interagire tra loro. Per fare un esempio, integrare un sistema VoIP Aziendale<ref>{{Cita news|lingua=it|url=https://www.selcoerp.it/voip-aziendale/|titolo=VoIP aziendale: perché integrarlo nei software gestionali|pubblicazione=Selcoerp.it|data=}}</ref> ad un software [[Customer relationship management]] (CRM) fornisce all'azienda dati utili per gestire al meglio il rapporto con i clienti in maniera sempre più precisa ed efficiente. Grazie a questi strumenti e a queste integrazioni si riescono ad ottimizzare il [[processo aziendale]] e a gestire tanti dati collegati alla clientela.

== Note ==

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* [[CoIP]]

* [[Confronto tra software di VoIP]]

* [[Comunicazione senza connessione]]

* [[H.323]]

* [[Internet Protocol]]

* [[Radio over IP]]

* [[Rete di trasporto dati]]

* [[SIP Trunking]]

* [[Woip2]]

== Altri progetti ==

{{interprogetto|commons=Category:VoIP|b=VoIP e Asterisk|wikt=VOIP|wikt_etichetta=VOIP}}

== Collegamenti esterni ==

* {{Collegamenti esterni}}

{{IPstack}}

{{Controllo di autorità}}

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