Oggi la rete di comunicazione aziendale si basa su due tipi di traffico, ovvero dati e voce. Per gestirli, nella maggior parte delle imprese medio-grandi esistono ancora strutture separate. Tuttavia cresce l’attenzione verso le reti VoIp. L’obiettivo è duplice: performance e risparmi.
La denominazione VoIp definisce una tecnologia che permette di effettuare telefonate e inviare fax su una rete dati di tipo Ip ottenendo gli stessi risultati che si avrebbero tramite la tradizionale rete telefonica Pstn (Public switched telephone network, cioè la rete pubblica). Questa caratteristica del VoIp consente a chi la usa (le imprese) di ridurre i costi telefonici e di far convergere all’interno di un unico network aziendale dati, voce, fax e servizi video. Ma permette anche di costruire una nuova infrastruttura di rete per applicazioni avanzate di commercio elettronico, come possono essere i Web call center.
Superato lo stadio embrionale, il VoIp ha da tempo ottenuto sia il riconoscimento delle organizzazioni che definiscono gli standard di mercato, come l’International Telecommunications Union (Itu) e Internet Engineering Task Force (Ietf), sia dei vendor di servizi di telecomunicazione. Oggi in commercio si possono trovare facilmente prodotti "VoIp-compliant" e non è certo problematico costruire una rete "VoIp-enabled". Prima però di implementare una tale rete in azienda, è necessario conoscerne i possibili impieghi e prendere confidenza con le sue applicazioni, le tecnologie che ne stanno alla base e con l’H.323 e gli altri standard che porta con sé il Voice over Ip.
È innegabile che ancora oggi la comunicazione voce giochi un ruolo fondamentale nella vita di tutti i giorni. La trasmissione tramite Pstn rimarrà un importante veicolo della fornitura di voce. Ciononostante, il VoIp rappresenta un’alternativa competitiva al Pstn, perché è in grado di riprodurre le stesse potenzialità delle linee telefoniche tradizionali a costi nettamente inferiori. D’altra parte, la gamma di applicazione del VoIp è ampissima, essendo la tecnologia applicabile alla maggior parte della comunicazione voce a partire dalle semplici chiamate interpersonali o interufficio per arrivare alle teleconferenze.
Tramite il VoIp, per esempio, è possibile effettuare una comunicazione voce tra un telefono tradizionale e un pc in una rete Ip connettendo quest’ultima a una Pstn tramite un gateway Ip-Pstn. Quest’ultimo è in grado di interpretare i protocolli e le informazioni voce per le due reti. Grazie a una configurazione di tale tipo, un utente può usare un telefono pc based per chiamare un gateway vicino al destinatario.
In questo senso, i diversi utenti Internet possono essere assimilati a utenti dial-up che utilizzano solo una linea telefonica. Quando però uno di questi accede a Internet, la linea telefonica è occupata e non permette di ricevere alcuna telefonata. Tale inconveniente può essere risolto con l’impiego di applicazioni VoIp specifiche, che consentono al computer di ricevere una chiamata effettuata da una persona che usa un telefono tradizionale. L’utente di pc può usare una cuffia e un microfono per parlare con il suo interlocutore e sentirne la voce. Quando un utente Pstn chiama un utente Internet, in realtà chiama l’applicazione/gateway, che lo mette in contatto con l’utente Internet. Il gateway collega la rete Pstn all’Ip e stabilisce la comunicazione tra la linea telefonica tradizionale e gli utenti Internet.
Per poter gestire le comunicazioni voce tra uffici e all’interno dello stesso ufficio, l’azienda deve, invece, avere dei Pbx propri distribuiti tra le diverse locazioni e i branch office. Solitamente le linee che interconnettono i Pbx (sono chiamate in gergo "tie trunck") vengono prese in affitto dal carrier. Per ridurre i costi e consolidare le attrezzature e i servizi di rete è possibile usare una rete Ip per collegare tali Pbx. Si possono anche usare gateway Ip-Pstn per connettere i Pbx del chiamante e del destinatario alla rete dati Ip, in modo da far condividere la stessa rete a voce e dati. Il gateway Ip-Pstn può spesso comprimere una chiamata voce (solitamente da 64 Kbps a 8 Kbps) riducendo quindi l’ampiezza di banda richiesta sulla rete dati. L’implementazione di un gateway Ip-Pstn può essere sia un dispositivo dedicato sia parte integrante di un Pbx. Se quest’ultimo incorpora le funzionalità di gateway Ip-Pstn, viene usualmente chiamato Ip Pbx (o iPbx).
Casi pratici
Ci sono, nel mondo, imprese che hanno dotato i propri utenti mobili di un accesso remoto all’intranet aziendale attraverso un servizio dial-up e Vpn. Ma, nella grande maggioranza dei casi, tramite i computer remoti tali utenti possono accedere solo ai dati aziendali e non hanno accesso ai
servizi fax e voicemail: per telefonare e per usare il fax devono avvalersi delle linee analogiche tradizionali. Se però i servizi voce e fax dell’azienda fossero Ip-enabled, gli utenti mobili potrebbero accedere ai servizi voce e fax dallo stesso computer che impiegano per l’accesso remoto. Gli utenti mobili potrebbero chiamare il Pop del loro Isp e usare Internet per i messaggi voce.
Applicazioni multimediali VoIp, come NetMeeting ed Exchange 2000 Conferencing server di Microsoft, tanto per citarne alcune diffuse, permettono ai lavoratori mobili, ovunque questi si trovino, di usare la rete di pc e lavorare con strumenti di collaborative computing. Queste applicazioni consentono agli utenti di conversare dai loro pc su una rete Ip, ottimizzando tempi, costi e l’efficienza del lavoro.
E anche l’e-commerce può trarre vantaggio dall’impiego della tecnologia VoIp. Chi naviga in Internet, infatti, spesso visita un sito di un vendor per cercare informazioni su un prodotto. Sovente, però, non riesce a trovare i dati che cerca o non può porsi domande riguardo le informazioni trovate. Per soddisfare al meglio i clienti, un sito di e-commerce potrebbe integrare un meccanismo interattivo che consenta al cliente di parlare direttamente con un addetto del call center.
Un sito di e-commerce di questo tipo integra in un unico sistema Internet, Pbx e servizio di assistenza. Facciamo un esempio pratico. Quando un cliente desidera richiedere informazioni potrebbe cliccare su un bottone che avvisa il servizio di assistenza di questa necessità. Il cliente potrebbe quindi ricevere un form tramite il quale fornire al vendor i dettagli sulle informazioni che necessita. Il sito Web potrebbe indirizzare il form al proprio customer service nel call center e quindi attivare un canale voce tra il pc del cliente e il telefono di un addetto all’interno del call center, canale che si basa su un Pbx. Durante la conversazione, l’addetto potrebbe inviare alcune pagine Web sul monitor del cliente e guidarlo nella ricerca dell’informazione cercata. Oggi prodotti come Customer Interaction Suite di Cisco permettono l’interazione voce tra i clienti e il personale di assistenza di un sito di commercio elettronico.
I temi degli standard
Uno degli elementi fondamentali alla base della tecnologia VoIp è lo standard H.323, che definisce una comunicazione multimediale real time (audio, video e dati) su reti a pacchetto, come del resto è l’Ip. La definizione dello standard H.323 è da attribuirsi all’organizzazione Itu, che ne ha rilasciato la prima versione nel 1996. Questa era focalizzata sulla comunicazione multimediale in ambienti Lan, che non forniscono alcuna garanzia della qualità del servizio (QoS).
Mentre l’Itu rilasciava l’H.323, i ricercatori stavano già sperimentando le prime applicazioni per la comunicazione voce su Internet. Però l’impiego di metodi proprietari per mettere a punto le chiamate, il traffico voce compresso e la localizzazione dei chiamanti ha avuto come risultato la creazione di prodotti incompatibili.
È risultato evidente che ci fosse la necessità di arrivare rapidamente alla definizione di uno standard per il VoIp: di comune accordo, ricerca e industria hanno deciso di adottare l’H.323 per ottenere l’interoperabilità tra i prodotti VoIp. Per questo motivo, i nuovi requisiti di Voice over Ip, come la comunicazione tra il telefono pc based e il telefono tradizionale, la comunicazione voce tra due utenti pc tramite Internet, la qualità della comunicazione voce su Internet e l’autenticazione e l’autorizzazione della chiamata, hanno influenzato lo sviluppo della seconda versione dell’H.323, realizzata dall’Itu nel 1998. Questa versione non è solo applicabile in ambiente Lan ma anche Wan e Metropolitan area network (Man). Durante lo scorso anno lo standard H.323 è giunto alla versione 3, che incorpora caratteristiche quali fax su reti a pacchetto, fast-call set up e commutazione tra gatekeeper.
L’H.323 è parte della famiglia di standard Itu H.32x, che definiscono le basi per la comunicazione multimediale su altri tipi di reti (Isdn, broadband Isdn e B-Isdn, Lan con livello garantito di QoS e reti di tipo commutato come Pstn).
Lo standard H.323 è costituito da quattro componenti: terminali, gateway, gatekeeper e Multipoint control unit (Mcu). L’insieme di questi elementi consente di effettuare una comunicazione multimediale point-to-point e point-to-multipoint.
Attraverso il supporto della voce e di comunicazioni opzionali video e dati, il terminale H-323 abilita una comunicazione multimediale real time con altri terminali. Il terminale può essere un telefono pc based, un dispositivo stand alone (come un telefono Ip) o un’applicazione eseguita su un pc. I terminali H.323 sono compatibili con altri terminali H.32x.
Un gateway H.323 connette tra loro, e quindi ne consente la comunicazione, reti H.323 e non H.323, come può essere una Pstn. Il gateway traduce i protocolli per la messa a punto della chiamata; inoltre, rilascia, converte e il trasferisce le informazioni tra due reti. Comunque, per la comunicazione tra due terminali H.323 in una rete H.323 non c’è bisogno di un gateway.
Uno dei più diffusi gateway H.323 è l’Ip-Pstn che connette una rete Ip con una Pstn per consentire al terminale H.323 di parlare con un telefono tradizionale Pstn.
Il gatekeeper H.323 è il cuore di una rete H.323 e opera una supervisione delle chiamate sulla rete. I suoi compiti prevedono la traduzione degli indirizzi, il controllo dell’ammissione, la gestione dell’ampiezza di banda e il tracking e il reporting del tempo di conversazione. Il gatekeeper è un componente opzionale, ma, quando presente, i terminali e i gateway H.323 (detti anche endpoint) devono usarlo.
Una Multipoint control unit H.323 gestisce le conferenze tra tre o più terminali H.323. Quando i terminali partecipano alla conferenza, questi devono stabilire una connessione con l’Mcu. Quest’ultima assicura che tutti i terminali della conferenza abbiano un livello comune di comunicazione, effettua un controllo delle risorse e determina quale audio o video coder-decoder usare tra i terminali. In più, una Mcu può opzionalmente fornire un’elaborazione centralizzata degli stream della conferenza.
Un insieme di terminali, gateway e Mcu gestito da un gatekeeper in una rete H.323 viene definita una zona H.323. Esiste solo un gatekeeper per zona ed è possibile avere una o più zone attraverso una rete Ip.
I tanti volti dell’H.323
Lo standard H.323 include sette dei maggiori protocolli: audio e video codec; registrazione H.225, ammissione e status; segnale di chiama-
ta H.255.0; controllo del segnale H.245; Real time protocol (Rtp); Real time control protocol (Rtcp). L’audio codec codifica i segnali voce provenienti da un microfono collegato al terminale H.323 in codici audio adatti alla trasmissione su una rete H.323. L’audio codec decodifica poi i codici audio che il terminale H.323 ha ricevuto dalla rete (un terminale di questo tipo supporta uno o più algoritmi di codifica/decodifica audio). In modo analogo, il codec video codifica i segnali che riceve una videocamera collegata a un terminale H.323 in codici video da usare nella trasmissione sulla rete H.323. Il codec video ha anche il compito di ricevere i codici per la visualizzazione sul display collegato al terminale H.323. Due terminali in grado di scambiarsi informazioni video devono supportare almeno un algoritmo comune di codifica video.
H.225.0 Ras è un protocollo client-server da impiegare tra un endpoint e un gatekeeper. Questo protocollo definisce come gli endpoint H.323 localizzano e registrano il gatekeeper e stabilisce anche come il gatekeeper individua gli endpoint, li ammette in una zona e specifica il permesso d’accesso. Il segnale di chiamata H.255.0 è un protocollo che determina una connessione per il segnale di controllo H.245. Questo è un protocollo per lo scambio dei messaggi di controllo, come le funzioni di terminale audio e video, e per la negoziazione delle chiamate tra due endpoint comunicanti.
Operare in tempo reale
Le applicazioni VoIp sono spesso applicazioni audio e video real time. Questi servizi includono l’identificazione del tipo di carico (per esempio i pacchetti), numerazione delle sequenze e monitoraggio. All’interno di una struttura di VoIp, il protocollo Rtp si avvale del multiplexing e di funzioni checksum. Protocollo simile all’Rtp, Rtcp monitorizza la qualità dei dati forniti attraverso funzioni di reporting di cui possono disporre sia l’Rtcp inviante sia ricevente. Il protocollo trasferisce anche un’identificazione del livello di trasporto, il canonical name, per una risorsa Rtp che il destinatario usa per sincronizzare audio e video.
I codec audio e video girano sopra Rtp e Rtcp; H.225.0 Ras, Rtp e Rtcp girano sull’Udp; mentre segnale di chiamata H.225.0 e il segnale di controllo H.245 girano sopra il Tcp.
Due terminali possono comunicare direttamente senza un gatekeeper, ma quest’ultimo fornisce diverse funzioni utili, come il controllo di accesso e la gestione dell’ampiezza di banda. Una buona rete H.323 deve includere un gatekeeper.
Prima che un terminale possa dialogare con un altro in una rete H.323 governata da gatekeeper, il terminale deve avere ottenuto l’ammissione dal gatekeeper stesso. Il terminale scopre il gatekeeper attraverso un metodo statico o dinamico. Nel primo è possibile configurare il terminale affinché memorizzi staticamente al suo interno l’indirizzo Ip del gatekeeper. Nel metodo dinamico, il terminale invia un messaggio di richiesta a un indirizzo multicast e il gatekeeper, che monitorizza l’indirizzo multicast, risponde con un messaggio di conferma contenente l’indirizzo Ip del gatekeeper stesso.
Cerchiamo di chiarire il concetto con un esempio pratico. Un primo terminale (T1), invia una richiesta di ammissione al gatekeeper e chiede il permesso di parlare con il terminale di destinazione (T2). Il gatekeeper risponde al T1 con un messaggio di conferma che include l’indirizzo Ip del T2. Il gatekeeper, però, può non concedere l’ammissione se capisce che il T1 non ha il permesso di parlare con il T2 o se l’uso dell’ampiezza di banda è andato oltre il valore di soglia. Questa procedura di ammissione usa il protocollo H.225.0 Ras. Quando il T1 riceve la conferma di ammissione, apre una connessione Tcp per il protocollo call-signaling H.225.0 tra il primo e il secondo terminale e usa tale protocollo per mandare al secondo terminale un messaggio di set up. Quando il T2 riceve il messaggio segue la stessa procedura di ammissione del primo terminale per ottenere dal gatekeeper il permesso di dialogare con il T1. Ricevuta la conferma di ammissione, il T2 usa il protocollo call signaling H.255.0 per mandare al T1 il messaggio di connessione che include il numero della porta Tcp H.255.0 che intende usare. Il T1 stabilisce quindi una connessione Tcp con il T2.
Attraverso la connessione entrambi i terminali usano il protocollo control-signaling per scambiarsi le informazioni sulle loro risorse e per negoziare le caratteristiche della chiamata. Prima di usare il protocollo H.245 per aprire i canali audio, i terminali definiscono anche quale terminale sarà il master e quale lo slave della chiamata. Ciascun terminale apre un canale unidirezionale logico per la trasmissione audio. Il T1 manda al T2 una richiesta opening-channel H.245 affinché sia aperto un canale audio, che includa la porta Udp a cui farà riferimento il ricevitore Rtcp. Il T2
risponde al T1 con un segnale di
riconoscimento opening-channel H.245 che indica quali porte Udp userà lo stream audio Rtp e a cui farà riferimento il sender Rtcp. Allo stesso modo, il T2 stabilisce un altro canale audio verso il T1. I terminali completano il set up della chiamata e possono iniziare a scambiarsi la comunicazione VoIp. Nel caso un terminale dialoghi con un altro all’esterno della zona H.323, (cioè su Pstn), il processo avviene in modo simile: il T1 comunica con il gateway e questo converte i protocolli e i messaggi tra i terminali 1 e 2.
Cosa c’è oltre l’H323
L’H.323 ha ricevuto un importante supporto dai vendor di VoIp, ma un altro standard sta guadagnando consensi: il Session initiation protocol (Sip). Come descritto in precedenza, il set up della chiamata H.323 non è semplice e richiede l’ammissione, il controllo, la connessione, la negoziazione delle caratteristiche della chiamata, l’apertura dei canali audio e video.
Se comparato con l’H.323, Sip è un protocollo più leggero per il setup delle chiamate. Quando un utente desidera chiamare, viene dapprima inviato un messaggio di invito, che contiene dati quali l’identificazione di chi chiama, le caratteristiche e i servizi che si intende usare. Il messaggio di invito è mandato a un server Sip, che funziona sia come proxy che come server di reindirizzamento. Il chiamante acquisisce l’indirizzo del server Sip interrogando un Dns. Quando un server proxy Sip riceve il messaggio di invito, usa un servizio di locazione per trovare il called party e inoltra l’invito allo stesso, che invia risposta affermativa al chiamante. Questi manda al called party un segnale di riconoscimento via proxy, che completa il setup della chiamata.
In contrasto con questo processo, quando un Sip server reindirizza il messaggio ricevuto, questo restituisce al chiamante la locazione del called party, a cui possono essere mandati e da cui si possono ricevere i messaggi. Il Sip server impiega lo standard Url per identificare un client o un utente. Attraverso questo formato è possibile usare un indirizzo e-mail di una persona per stabilire immediatamente il suo identificativo Sip. È consentito inserire un Url Sip in una pagina Web (e quindi, cliccando, iniziare a chiamare la persona rappresentata dall’Url). Il Sip offre anche una caratteristica unica, fork: un server Sip può "forzare" un messaggio di invito emettendo più di una richiesta a un gruppo di telefoni o di pc in modo che diverse estensioni ricevano la chiamata contemporaneamente. Chi risponde gestisce il resto della comunicazione. Sip è un protocollo text-based e ha solo sei messaggi di controllo per il setup della chiamata e il rilascio: quindi è possibile implementarlo via Java e Perl.
