Co je "datová" telefonie?

Alternativou ke klasické telefonii, založené na použití sítí s přepojováním okruhů, jsou řešení využívající k přenosu zdigitalizovaného hlasu sítě určené původně pro přenos dat a fungující na paketovém principu. Patří sem zejména tzv. IP telefonie a telefonie internetová, a techniky souborně označované jako VOIP (Voice over IP).

Pro potřeby telefonování se lidský hlas tradičně přenášel pomocí přenosových sítí, fungujících na principu přepojování okruhů, zpočátku v analogové podobě, a později v podobě digitální. Základním charakteristickým rysem všech takovýchto sítí je to, že pro navázané spojení rezervují určitou konkrétní přenosovou kapacitu - přenosové pásmo šířky 3,1 kHz v případě analogového přenosu a 64 kbps v případě přenosu digitálního. Tato přenosová kapacita má přitom formu "souvislé" přenosové cesty (neboli: okruhu), a chová se isochronně - to v praxi znamená, že přenášený analogový signál, resp. přenášená digitální data jsou doručována na místo svého určení s konstantním časovým zpožděním, které je dáno pouze přenosovým zpožděním použité přenosové cesty. Isochronní chování je přitom jen jedním z širšího spektra vlastností a parametrů, které přenosové cesty fungující na principu přepojování okruhů dokáží nabídnout a garantovat. Tyto garantované vlastnosti a parametry jsou společně zahrnovány pod pojem QoS (Quality of Service, doslova: kvalita služeb).

Schopnost garantovat požadovanou kvalitu služeb (QoS) je u sítí s přepojováním okruhů obecně dána zejména tím, že komunikujícím stranám vyhrazují určitou fyzickou přenosovou kapacitu, která je dedikovaná (vyhrazená) a nikoli sdílená. Na druhou stranu tento přístup přináší i velkou nevýhodu v oblasti ekonomické - vyhrazená přenosová kapacita musí být zaplacena, a to tím, komu je vyhrazena (bez ohledu na to, zda ji fakticky využívá beze zbytku, jen zčásti či dokonce vůbec). Celková cenová hladina služeb v sítích na principu přepojování okruhů je proto obecně vyšší, než u sítí fungujících na principu přepojování paketů.

V oblasti počítačových sítí, určených primárně pro přenos dat, se tradičně používá princip přepojování paketů. Ten vychází ze zásady, že přenosové cesty nejsou nikomu vyhrazovány, ale jsou naopak sdílené, tj. zůstávají pro všechny komunikující entity společné. Přenášená data pak musí být balena do vhodných bloků (nejčastěji označovaných jako pakety), a opatřena identifikací svého příjemce a odesilatele, aby bylo vždy jasné komu patří a jak s nimi má být naloženo. Přenos se pak odehrává postupným předáváním takovýchto paketů mezi jednotlivými přepojovacími uzly sítě (nejčastěji: směrovači, alias routery), které zpracovávají jednotlivé pakety podle svých okamžitých kapacitních možností. To má velmi důležitý důsledek na celkový charakter přenosu, který již není isochronní - nelze totiž dopředu predikovat, jak dlouho se ten který datový paket zdrží v konkrétním přepojovacím uzlu na cestě ke svému cíli. Sítě na principu přepojování paketů fungují na principu tzv. maximální snahy (best effort), snaží se zpracovat datové pakety co nejrychleji je to možné, ale nedokáží nic garantovat - nenabízí tedy žádnou kvalitu služeb (QoS). Pro potřeby přenosu hlasu je zejména podstatné to, že tyto sítě nedokáží shora omezit přenosové zpoždění vznikající na přenosové trase, a nedokáží ani omezit shora rozptyl tohoto zpoždění. Jinými slovy tyto sítě nedokáží garantovat, jak rychle a zejména jak pravidelně bude příjemce dostávat svá data - což je velmi důležité zejména pro všechny aplikace fungující tzv. v reálném čase, nejenom pro přenos zdigitalizovaného hlasu za účelem telefonování.

Na druhou stranu hlavní předností datových sítí fungujících na principu přepojování okruhů je jejich ekonomická výhodnost - celkově nižší cenová hladina přenosů v těchto sítích je nesmírně silnou motivací pro snahy využít tyto sítě pro přenos hlasu. Není ale motivací jedinou, mezi další patří například jednotnost infrastruktury, použitelné souběžně pro přenosy datové i hlasové.

Díky neschopnosti garantovat kvalitu služeb, zejména v oblasti přenosového zpoždění a jeho rozptylu, byly datové sítě dlouhou dobu považovány za nepoužitelné pro poskytování hlasových služeb obecně a telefonie konkrétně. Ke změně tohoto stanoviska mohlo dojít až poté, co se prosadily dva významné faktory:

• začala se používat účinná komprese, která jednak zmenšuje objem přenášených dat, a současně umožňuje "překrýt" určité krátkodobé výpadky dat (činí zdigitalizovaný přenos hlasu méně citlivým na rozptyl přenosového zpoždění).
• datové sítě začaly zvětšovat svou celkovou disponibilní kapacitu - to zvětšilo jejich "kapacitní rezervu", resp. snížit pravděpodobnost, že nějaká data nebudou moci být přenesena včas z kapacitních důvodů.

Je dobré si uvědomit, že žádný z těchto faktorů neodstranil zcela nebezpečí příliš dlouhých výpadků v přenosech. Oba faktory společně však mohou zmenšit jejich četnost (pravděpodobnost) na takovou míru, aby se již stalo únosné používat datové sítě i pro přenos hlasu v reálném čase, například pro potřeby telefonování. V sítích, kde zmíněná četnost klesne pod úroveň přijatelnou pro přenos hlasu, je tak vlastně absence kvality (konkrétně QoS) nahrazována kvantitou (disponibilní přenosovou kapacitou a kompresí schopnou vyrovnat delší prodlevy).

Vcelku přirozeně se první významnější pokusy o přenos zdigitalizovaného hlasu po datové síti začaly objevovat v takových sítích, které jsou nejvíce rozšířeny - což jsou datové přenosové sítě fungující na bázi protokolu IP z rodiny protokolů TCP/IP (neboli sítě, které na úrovni síťové vrstvy používají právě protokol IP). Protokol IP je přitom vhodný pro přenos hlasu i proto, že funguje jako nespolehlivý - v případě, že dojde k nějakému poškození přenášených dat, nezdržuje se s jejich opravou (tím že by vyvolal opakovaný přenos), ale pokračuje v přenosu dalších dat. Naproti tomu spolehlivý přenosový protokol, ve snaze postarat se o nápravu, by si vyžádal opakovaný přenos, čímž by vytvořil významnou nerovnoměrnost v doručování dat. Pro aplikace fungující v reálném čase (což jsou kromě hlasových přenosů třeba i přenosy obrazu) je přitom poškození či jednorázový výpadek dat mnohem přijatelnější než nerovnoměrnost v doručování dat.

Konkrétní techniky a řešení, umožňující přenášet zdigitalizovaný hlas po datových sítích na bázi protokolu IP, mohou být využity pro potřeby telefonování - pak jsou tyto techniky a řešení obecně zahrnovány pod pojem IP telefonie (IP telephony). V obecnějším případě se ale nemusí jednat jen o přenos hlasu za účelem telefonování (neboli: nemusí jít pouze o "telefonii"). Přenos hlasu a zvuku může sloužit i jiným účelům, například pro jednosměrnou distribuci zvukového signálu (například pro rozvod rozhlasového vysílání po datové síti). V tomto obecnějším případě je vhodné mluvit již o technikách VOIP - Voice over IP.

Naopak jedním konkrétním případem IP telefonie je taková situace, kdy je v roli datové sítě využit k přenosu celosvětový Internet. Pak je na místě hovořit o tzv. internetové telefonii (Internet Telephony). Stejný pojem, tedy "internetová telefonie", je v praxi používán například i tehdy, kdy k přenosu není využit globální Internet, ale privátní datová síť, fungující na stejné technologické bázi jako Internet. V takovéto privátní síti je totiž možné mnohem lépe vyhovět potřebám hlasových přenosů dimenzováním kapacity přenosových cest a regulací objemu provozu. Konkrétním příkladem může být služba Paegas Internet Call, která využívá k přenosu hovorů privátní datovou síť "internetového typu" patřící společnosti Deutsche Telekom.