VoIP ย่อมาจาก Voice Over Internet Protocol
VoIP เป็นชื่อเทคโนโลยีในการส่งสัญญาณเสียงพูดและแฟ็กซ์ไปบนโครงข่ายไอพี (โครงข่ายไอพี หรือ Internet Protocol (IP) Network นี้ไม่จำเป็นต้องเป็นอินเตอร์เน็ตนะครับ อาจเป็นในวง LAN หรือในโครงข่ายของบริษัทหรือสำนักงานแบบ Intranet ก็ได้ ที่รับส่งข้อมูลด้วยโปรโตคอลไอพี)
ขออธิบายคำว่า "โปรโตคอล (Protocol)" สักนิดนึงนะครับ โปรโตคอล หมายถึง กฏเกณฑ์ควบคุมเพื่อให้เป็นไปตามรูปแบบที่กำหนดไว้ เหตุที่ต้องมีการกำหนดกฏเกณฑ์ไว้เพื่อให้เป็นไปในทิศทางเดียวกัน ไม่สะเปะสะปะ พูดภาษาเดียวกัน เข้ากันได้ ทำงานร่วมกันได้ นั่นเองครับ โปรโตคอลจะทำหน้าที่ควบคุมการรับส่งข้อมูล การแปลงข้อมูล การเข้ารหัสข้อมูล การนำข้อมูลกับคืนมา เป็นต้น ซึ่งทั้งหมดนี้จะมีมาตรฐานกำหนดไว้ เช่น VoIP ก็มีมาตรฐานของมันซึ่งมีหลายมาตรฐานนะครับไม่ได้มีมาตรฐานเดียว
กรรมวิธีก่อนจะกลายเป็น VoIP
ขอบรรยายเป็นภาษาชาวๆบ้านๆนะครับ
1. การแปลงเสียงพูดแบบอนาล๊อกให้กลายเป็นดิจิตอล (Analog to Digital Conversion)
เสียงพูดที่เราพูดๆกันอยู่ทุกวันนี้นะครับ รูปแบบมันเป็นสัญญาณอนาล๊อก (Analog) มันไม่สามารถที่จะส่งไปเป็นแพ็กเก็ตเหมือนข้อมูลที่วิ่งวนอยู่ในโครงข่ายไอพีได้ ซึ่งข้อมูลที่วิ่งอยู่ในโครงข่ายไอพีเป็นข้อมูลแบบดิจิตัล (Digital) นั่นก็หมายความว่าเราต้องแปลงเสียงในรูปแบบอนาล๊อกไปเป็นดิจิตอลก่อน
- Analog Signal
- analog-signal.png (10.39 KiB) เปิดดู 9903 ครั้ง
แต่สัญญาณเสียงที่เราพูดกันจริงๆมันไม่ได้คมชัดอย่างในรูปหรอกนะครับ มันจะมีขึ้นมีลง ตามความดังของเสียงพูด มีแคบมีห่างตามความถี่เสียงที่พูดกัน (เสียงแหลม เสียงทุ้ม) ดูรูปต่อไปนี้นะครับ เสียงจริงๆคือสีเขียว ส่วนสีดำเป็นแบ๊คกราวด์ของโปรแกรมเล่นเสียงครับ
- Real Analog Sound
- real-sound.png (28.21 KiB) เปิดดู 9901 ครั้ง
ถ้าอยากรู้ว่าเสียงตัวเองเป็นยังไงก็ลองอัดเสียงตัวเองแล้วเอามาเปิดดูครับ
รูปต่อไปเป็นหน้าตาของสัญญาณดิจิตอล
- Digital Signal
- digital-signal.png (5.25 KiB) เปิดดู 9903 ครั้ง
สัญญาณแบบดิจิตอลจะมีเพียงแค่ระดับ 0 (ไม่มี) และ 1 (มี) นะครับ
กรรมวิธีการแปลงสัญญาณอนาล๊อกให้เป็นดิจิตอล มีอยู่ 2 ขั้นตอนนะครับ
1.1 การสุ่มสัญญาณ (Sampling)
โดยการสุ่มสัญญาณคลื่นเสียงที่เป็นอนาล๊อก โดยใน 1 วินาที สุ่ม 8000 ครั้ง
Note!
- ขนาดความแรงของสัญญาณอนาล๊อก วัดกันเป็นเดซิเบล (dB) ตัวสุ่มสัญญาณจะหาจุดสุ่มของมันเองเรากำหนดไม่ได้ ทุกครั้งที่สุ่มได้จะแปลงเป็นเลขฐาน 2 ขนาด 8 บิต เช่น 1010 0110 เป็นต้น ซึ่งตัวเลขขนาด 8 บิตเหล่านี้จะแทนความแรงของสัญญาณ
- ขออธิบายระบบเลขฐาน 2 นิดนึงนะครับ ระบบเลขฐาน 2 จะมีตัวเลขแค่ 2 ตัวคือ 0 และ 1 ข้อมูลในคอมพิวเตอร์รวมทั้งข้อมูลที่วิ่งในโครงข่ายไอพีจะประกอบด้วยตัวเลข 0 และ 1 เท่านั้น เราไม่คุ้นเคยกับเลขฐาน 2 (ยกเว้นคนที่เคยเรียนสายช่างมาก็จะรู้จักบ้าง ที่เป็นแบบนี้เพราะเราคุ้นเคยกับเลขฐาน 10 มากกว่า ซึ่งประกอบด้วยตัวเลข 0 ถึง 9)
- เลขฐาน 2 จำนวน 1 หลักไม่ว่าจะเป็น 0 หรือ 1 ก็ตาม เราเรียกว่า บิต (bit) ไม่ได้แปลว่า "ดอกสว่าน" นะครับ มันย่อมาจาก "binary digit" ต่างหาก
- เลขฐาน 2 ขนาด 2 บิต มีค่าที่แตกต่างกันได้ 4 ค่า คือ 00, 01, 10 และ 11 ถ้า 3 บิตมีค่าแตกต่างกัน 8 ค่า ถ้า 4 บิตมีค่าต่างกัน 16 ค่า คือเอา 2 ยกกำลังจำนวนบิตก็จะรู้ว่ามีค่าต่างกันกี่ค่า และถ้าเป็น 8 บิตก็จะมีค่าต่างกัน 256 ค่า
- เลขฐาน 2 ขนาด 1000 บิต เราเรียกว่า 1 กิโลบิต (1 Kbit หรือ 1 Kb)
- เลขฐาน 2 ขนาด 8 บิต เราเรียกว่า "ไบต์ (Byte)" นะครับ
- 8000 bit เท่ากับ 8 Kbit เท่ากับ 1 Kbyte
- ข้อมูลที่วิ่งในโครงข่ายไอพี เราเรียกว่า แพ็กเก็ต (Packet) โดยในแต่ละแพ็กเก็ตไม่ใช่ว่าจะมีแต่ข้อมูลอย่างเดียวนะครับ มันจะประกอบไปด้วยส่วนหัว (Header) ส่วนข้อมูล (Data) และส่วนหาง (Tailer) ซึ่งส่วนหัวและส่วนหางนี้มีความสำคัญเพราะมันจะบอกว่าข้างในเป็นข้อมูลของอะไร ส่งจากไหน ไปไหน เป็นแพ็กเก็ตลำดับที่เท่าไหร่ เป็นต้น
- ในแต่ละแพ็กเก็ตนั้น ส่วนที่เป็นข้อมูลอาจมีนิดหน่อย เช่น 24 ไบต์ แต่ส่วนที่เป็นเฮดเดอร์จะเยอะมากกว่าเป็น 2 หรือ 3 เท่าก็ได้ แล้วแต่ชนิดของข้อมูลนะครับ แต่ข้อมูลประเภทเดียวกันก็ไม่จำเป็นว่าต้องมีความยาวแพ็กเก็ตเท่ากัน ความยาวนี้ด้านส่งจะเป็นคนกำหนดครับ แต่ต้องไม่เกินกว่ามาตรฐาน
- นอกจากฐาน 2 แล้วก็มี ฐาน 8 (0 ถึง 7) และฐาน 16 (0-9, A-F) ด้วยนะครับ เล่าให้ฟังเฉยๆ
ขออธิบายคำว่า "แบนวิดธ์"
แบนวิดธ์ (Bandwidth) หมายถึงความกว้างหรือความเร็วของช่องสัญญาณสื่อสารข้อมูล ถ้ายิ่งมีแบนวิดธ์มากก็ยิ่งรับส่งข้อมูลได้เร็วมาก เรามองไม่เห็นแบนวิดธ์นะครับแต่เรามีสามารถใช้เครื่องมือวัดหรือคำนวณเพื่อหาขนาดของมันได้ ขนาดของแบนวิดธ์มีหน่วยเป็น บิตต่อวินาที (bit per second หรือ bps) แปลเป็นไทยได้ว่าจำนวนบิตที่สามารถส่งไปได้ภายในเวลา 1 วินาที
ตัวอย่างแบนวิดธ์ได้แก่ ADSL ความเร็ว 2 Mbps เป็นต้น ตัว M ใหญ่ย่อมาจาก Million หรือล้าน หมายความว่าลิ้งค์นี้สามารถรับส่งข้อมูลได้ 2,000,000 บิตต่อวินาที
1.2 แปลงให้เป็นขบวนสัญญาณดิจิตอล (Digital Stream)
การสุ่มแต่ละครั้งจะแทนด้วยข้อมูลดิจิตอลขนาด 8 บิต ดังนั้นแสดงว่าสุ่มสัญญาณเสียงอนาล๊อกความยาวเวลา 1 วินาทีก็จะได้สัญญาณเสียงแบบดิจิตอลขนาด 8000x8 = 64000 บิต หรือเรียกว่า 64000 บิตต่อวินาที หรือ 64000 bit per second หรือ 64000 bps หรือ 64 Kbps หรือ 64000 bit/sec หรือ 64 Kb/s แต่รูปแบบการเขียนที่นิยมคือ bps นะครับ (ย่อมาจาก bit per second) ขบวนเสียงแบบดิจิตอลจะยังคงเกิดขึ้นอย่างต่อเนื่องตราบใดที่ยังมีการสุ่มสัญญาณเสียงอยู่
2. การเข้ารหัสสัญญาณเสียงดิจิตอล (Voice Coder)
เมื่อได้ข้อมูลดิจิตอล 64 Kbps มาแล้วก็ยังส่งเข้าไปในโครงข่ายไอพีไม่ได้นะครับ มันต้องเอามาผ่านกระบวนการอื่นๆอีก เช่น ตัดให้มีขนาดที่เหมาะสมกับการส่ง และบีบอัดให้กินแบนวิดธ์น้อยลงเพื่อประหยัดแบนวิดธ์ของช่องทางส่งสัญญาณ
การบีบอัดสัญญาณหรือ (Voice Compression)
ขนาดข้อมูลเสียงที่จะตัด (Packet Size)
การเข้ารหัส (Voice Coder)
G.723.1
G.711 ulaw
การส่งเข้าไปในโครงข่ายไอพี (IP Header)
เมื่อได้ขนาดของแพ็กเก็ตที่เหมาะสมมาแล้ว กระบวนการต่อไปคือการใส่เฮดเดอร์ของไอพี เช่น ไอพีแอดเดรสต้นทาง ไอพีแอดเดรสปลายทาง หมายเลขพอร์ต เป็นต้น (ยังมีมากกว่านี้อีกนะคับ) แล้วจึงส่งเข้าไปในโครงข่ายไอพี อุปกรณ์ซึ่งทำหน้าที่ส่งไปก็ได้แก่ เร้าท์เตอร์ สวิตซ์ เป็นต้น
การถอดรหัสสัญญาณเสียงดิจิตอล (Voice Decoder)
เมื่อมาถึงปลายทาง อุปกรณ์ปลายทางก็จะทำหน้าที่กลับกัน แปลงแพ็กเก็ตให้เป็นดิจิตอลสตรีม ด้วยโปรโตคอลเดียวกันกับที่ต้นทางใช้
การแปลงกลับเป็นสัญญาณอนาล๊อก (Digital to Analog Conversion)
อุปกรณ์ปลายทางจะทำการแปลงสัญญาณจากดิจิตอลไปเป็นอนาล๊อกด้วยการแปลงกลับด้วยความถี่เดียวกันกับอุปกรณ์ต้นทาง ผลก็คือได้เป็นสัญญาณเสียงพูดของเรานั่นเองครับ
อุปกรณ์ที่ใช้ใน VoIP
1. Gateway เป็นอุปกรณ์ฮาร์ดแวร์ทำหน้าที่แปลงสัญญาณอนาล๊อกให้เป็นดิจิตอล (และแปลงกลับ) บีบอัดสัญญาณเสียง แบ่งแยกวอยส์แพ็กเก็ต แปะเฮดเดอร์เข้าไป ตัวอุปกรณ์นี้มีพอร์ตเชื่อมต่อกับโทรศัพท์ธรรมดา แฟกซ์ เบอร์โทรศัพท์ ตู้สาขา เป็นต้น
- VoIP Gateway
- gateway-small.png (19.9 KiB) เปิดดู 9909 ครั้ง
2. Server ปกติจะเป็นโปรแกรมที่ติดตั้งลงไปในคอมพิวเตอร์ ทำหน้าที่เป็นศูนย์กลางการติดต่อสื่อสารระหว่างอุปกรณ์ VoIP แต่อุปกรณ์ VoIP ก็สามารถทำงานได้ด้วยตัวของมันเองโดยไม่ต้องพึ่งพา Server ก็ได้นะครับ แต่การมีเซอร์เวอร์ก็ทำให้เราใช้งานได้สะดวกมากยิ่งขึ้น
- VoIP Server
- server-small.png (13.49 KiB) เปิดดู 9909 ครั้ง
3. Softphone โปรแกรมโทรศัพท์ที่ติดตั้งลงในคอมพิวเตอร์ เราต้องมีไมโครโฟนและหูฟังจึงจะใช้งานได้ ปัจจุบันมีซอฟท์โฟนที่รองรับ Video แล้วโดยใช้ผ่านเว็บแคม
- VoIP Softphone
- softphone-small.png (11.87 KiB) เปิดดู 9909 ครั้ง
4. Video Phone ส่งได้ทั้งภาพและเสียงในเวลาเดียวกัน ภาพจะกินแบนวิดธ์มากกว่าเสียง ใช้งานจริงภาพที่ได้อาจจะชัดหรือไม่นั้นขึ้นอยู่กับแบนวิดธ์ที่ใช้ด้วยนะครับ เช่นที่พอจะรับได้ก็ต้องใช้แบนวิดธ์ 384 Kbps ขึ้นไป ยิ่งเยอะยิ่งชัดเจน
- VoIP Video Phone
- video-phone-small.png (14.29 KiB) เปิดดู 9909 ครั้ง
5. WiFi Phone เป็นเหมือนโทรศัพท์มือถือนะครับ แต่ติดต่อทางคลื่น Wireless LAN แทน ดูรูปครับ
- VoIP WiFi Phone
- wifi-phone.png (13.3 KiB) เปิดดู 9909 ครั้ง
6. USB Phone รูปร่างเหมือนเครื่องโทรศัพท์ขนาดเล็กๆ หรือเหมือนโทรศัพท์มือถือ แต่มีสาย USB มาต่อกับพอร์ต USB ของคอมพิวเตอร์ ติดตั้งไดร์เวอร์ใช้งานร่วมกับโปรแกม Softphone ครับ ดังตัวอย่างในรูป
- VoIP USB Phone
- usb-phone-small.png (15.52 KiB) เปิดดู 9909 ครั้ง
7. IP Phone รูปร่างเหมือนเครื่องโทรศัพท์ แต่ฉลาดกว่า มีปุ่มมากกว่า ทำอะไรได้เยอะกว่าโทรศัพท์ธรรมดา ไม่มีช่องต่อสายโทรศัพท์นะครับแต่มีช่องต่อสายแลน
- IP Phone
- ip-phone-small.png (14.71 KiB) เปิดดู 9904 ครั้ง
โปรโตคอลของ VoIP
1. SIP (Session Initiation Protocol)
2. H.323
3. MGCP
ครับผม