Hoe een VoIP-telefoon werkt op één netwerkkabel
Een VoIP-telefoon, of IP-telefoon, is een kleine computer om mee te bellen, die zijn gegevens en zijn stroom via één netwerkkabel krijgt. Als je hem aansluit, krijgt hij een adres, downloadt hij zijn instellingen en meldt hij zich aan bij de telefooncentrale. Als je praat, verstuurt hij je stem in kleine datapakketjes, 50 per seconde in elke richting.
Paars: stroom en gegevens in de kabelLegenda
- Paars: stroom en gegevens in de kabel
Aangemeld · klaar voor een gesprek
Druk op een knop, of klik op de telefoon om erin te kijken.Druk op een knop, of tik op de telefoon om erin te kijken.
Anatomie van een bureautelefoon: een VoIP-telefoon op een kantoorbureau, de kabel die hem voedt en de netwerkkast aan de muur. De tekening is niet op schaal.
-
Volg één gesprek
Druk op Gesprek afspelen en kijk mee, of scrol naar beneden: de tekening volgt je stap voor stap. Met Zelf proberen, onder de tekening, voer je je eigen gesprek.Druk op Gesprek afspelen en kijk mee, of ga met Volgende stap voor stap verder. Met Zelf proberen, onder de tekening, voer je je eigen gesprek.
-
Stap 1 van 6
Je sluit één kabel aan
Deze bureautelefoon heeft geen stekker voor stroom nodig. Je steekt één netwerkkabel in de achterkant, en het andere eind loopt door de muur naar de switch in de netwerkkast van het kantoor. De switch stuurt de telefoon zijn gegevens en zijn stroom over diezelfde kabel, en het scherm gaat aan.
Hoe kan een datakabel stroom dragen?
Een netwerkkabel bevat vier paar dunne koperdraden. Power over Ethernet, een standaard van de IEEE, stuurt er naast de gegevens een zwakke gelijkstroom door. De eisen leggen de uitgangsspanning van de switch tussen 44 en 57 volt.
Voordat hij stroom stuurt, kijkt de switch wat er aan het andere eind hangt. De standaard moest werken met een apparaat dat stroom kan krijgen en met een apparaat dat dat niet kan, zonder een van beide te beschadigen. Een laptop op dezelfde netwerkaansluiting loopt dus geen gevaar.
Bronnen: IEEE 802.3af task force: requirements for DTE power via MDI (2000); IEEE 802.3af task force: objectives for DTE power via MDI (1999)
-
Stap 2 van 6
Hij krijgt zijn adres en instellingen
Een telefoon die net wakker is, weet niets van je kantoor. Hij stelt een vraag aan het hele netwerk, en een server antwoordt met een adres voor de telefoon. Het antwoord kan ook zeggen waar zijn instellingen staan. De telefoon downloadt ze: je naam, je toestelnummer en de telefooncentrale waar hij zich moet aanmelden.
Typt iemand de instellingen met de hand in?
Meestal niet. Een raamwerk van de IETF uit 2011 beschrijft hoe een telefoon ze krijgt met weinig of geen ingreep van gebruiker of beheerder. De telefoon krijgt een adres, vraagt een server om zijn profiel en downloadt het via HTTP of HTTPS, dezelfde protocollen als je browser.
Het adres is geleend, niet gegeven. DHCP, het protocol dat het uitdeelt, kent een adres toe voor een beperkte tijd, en de telefoon vraagt het te mogen houden voordat die tijd om is.
Bronnen: IETF RFC 6080: a framework for SIP user agent profile delivery (2011); IETF RFC 2131: Dynamic Host Configuration Protocol (1997)
-
Stap 3 van 6
Hij meldt zich aan bij de telefooncentrale
Met zijn instellingen op zak stuurt de telefoon een kort bericht via de router en het internet naar de telefooncentrale: dit toestel zit nu op dit adres. Dat bericht heet een SIP-registratie. SIP, het Session Initiation Protocol, is de taal waarin telefoons en centrales gesprekken opzetten. Vanaf nu weet de centrale waar je gesprekken heen moeten, en het scherm zegt Aangemeld.
Wat gebeurt er als de telefoon naar een ander bureau verhuist?
Hij meldt zich opnieuw aan vanaf zijn nieuwe adres. Een registratie geldt maar een tijdje. Ze heeft een vervaltijd in seconden, en de telefoon vernieuwt haar voordat die om is. Je nummer volgt de telefoon, niet de netwerkaansluiting.
De telefoon kan zich aanmelden over een versleutelde verbinding. SIP legde daarvoor in 2002 een beveiligd adres vast dat begint met sips:, en dat verbergt wie wie belt voor iedereen die de lijn afluistert.
Bronnen: IETF RFC 3261: SIP, the Session Initiation Protocol (2002)
-
Stap 4 van 6
Je computer zit aan de telefoon vast
Veel bureaus hebben maar één netwerkaansluiting. Daarom heeft de telefoon achterop een tweede aansluiting voor je computer, en binnenin een kleine switch die de gegevens van je laptop doorgeeft naar de muur. Is de kabel druk, dan laat een netwerk dat voor bellen is ingericht de stem voorgaan: een pakketje stem dat te laat komt, is een gat dat je hoort, een e-mail die te laat komt niet.
Hoe weet het netwerk welke pakketjes stem zijn?
De telefoon markeert ze. Een richtlijn van de IETF uit 2006 legt soorten verkeer vast die een netwerk elk op een eigen manier behandelt. De klasse Telephony is bedoeld voor internetgesprekken: haar pakketjes dragen de code EF, kort voor Expedited Forwarding, en wachten in een eigen rij die als eerste aan de beurt is.
Je laptop en je telefoon delen dus de kabel, en een grote download op de laptop hoeft je gesprek niet te vertragen.
Bronnen: IETF RFC 4594: configuration guidelines for DiffServ service classes (2006); IETF RFC 3246: an Expedited Forwarding per-hop behavior (2002)
-
Stap 5 van 6
Je stem gaat in pakketjes op weg
Je drukt op de luidsprekertoets en belt. De geluidschip zet je stem om in getallen, en de processor stopt ze in kleine pakketjes, meestal één elke 20 milliseconden. Dat zijn 50 pakketjes per seconde die vertrekken, en 50 die terugkomen met de stem van de ander, allemaal over dezelfde kabel. Kijk hieronder in de telefoon.
Kijk erin De printplaat
- 1Netwerkaansluiting
- 2Voeding
- 3Computeraansluiting
- 4Switchchip
- 5Processor
- 6Geluidschip
- 7Luidspreker
50 pakketjes per seconde verlaten deze printplaat terwijl je praat, elk met 20 milliseconden van je stem.
Hoeveel van je stem past er in één pakketje?
20 milliseconden. Het profiel van de IETF voor geluid over het internet zegt dat een pakketje standaard 20 ms bevat. Met de standaardcodec, die 64.000 bits per seconde nodig heeft, is dat 160 bytes van je stem per pakketje.
Langere pakketjes zouden minder ruimte aan adressen kwijt zijn, maar hetzelfde profiel waarschuwt dat ze vertraging toevoegen en een verloren pakketje beter hoorbaar maken.
Bronnen: IETF RFC 3551: RTP profile for audio and video conferences (2003); IETF RFC 3550: RTP, a transport protocol for real-time applications (2003); ITU-T G.711: pulse code modulation of voice frequencies (1988)
-
Stap 6 van 6
De toetsen laten zien wie aan het bellen is
Naast het scherm zitten de lijntoetsen, knoppen met een lampje en een naam, één voor jou en één voor elke collega die je in de gaten houdt. Je telefoon heeft de telefooncentrale gevraagd het te melden zodra de lijn van Finn verandert. Neemt Finn een gesprek aan, dan komt er een kort bericht over de kabel en licht zijn toets rood op. Zo weet je dat je beter geen beller naar hem doorverbindt.
Hoe weet de telefoon dat Finn in gesprek is?
Hij heeft zich op zijn lijn geabonneerd. SIP heeft daarvoor twee berichten, SUBSCRIBE en NOTIFY, en een standaard uit 2005 meldt daarmee de stand van iemands gesprekken: als ze overgaan, verbonden zijn en eindigen.
Fabrikanten noemen de rij toetsen een busy lamp field, of BLF.
Bronnen: IETF RFC 4235: an INVITE-initiated dialog event package for SIP (2005)
Hoe het zo gekomen is
- 1997
Telefoons die om een adres vragen
De IETF publiceert DHCP in zijn huidige vorm. Een apparaat dat op een netwerk komt, vraagt een server om een adres en leent er een voor een beperkte tijd. Zo begint een bureautelefoon nog steeds zijn dag.
- 2000
Stroom voor IP-telefoons
Op 30 januari keurt de IEEE een project goed om stroom over de netwerkkabel te sturen. De Telecommunications Industry Association had erom gevraagd, voor de IP-telefoons waarvoor zij standaarden schreef.
IEEE 802.3af task force: project authorization request (2000)
- 2002
De taal van het gesprek
SIP krijgt de vorm die het nu nog heeft. Met dat protocol meldt een bureautelefoon zich aan bij de telefooncentrale en zet hij elk gesprek op.
- 2003
Power over Ethernet
In juni keurt de normenraad van de IEEE 802.3af goed, de eerste standaard voor stroom over de netwerkkabel. Een bureautelefoon heeft geen stekker meer nodig.
- 2004
Een slot op de stem
De IETF publiceert SRTP, dat de pakketjes van een gesprek versleutelt zodat niemand onderweg kan meeluisteren. SRTP beschermt de stem. De aanmelding en de berichten die een gesprek opzetten hebben hun eigen versleuteling, het sips:-adres uit 2002.
IETF RFC 3711: the Secure Real-time Transport Protocol (2004)
- 2005
Een lampje voor de lijn van een collega
Een nieuwe SIP-standaard laat de ene telefoon de gesprekken van een andere volgen. Daardoor licht de lijntoets van een collega op.
IETF RFC 4235: an INVITE-initiated dialog event package for SIP (2005)
- 2011
Telefoons die zichzelf instellen
De IETF beschrijft hoe een SIP-telefoon zijn instellingen zelf ophaalt. Een nieuwe telefoon kan uit de doos komen, aangesloten worden en zich aanmelden.
IETF RFC 6080: a framework for SIP user agent profile delivery (2011)
Waar Voxbi in beeld komt
Voxbi, een cloudtelefooncentrale die in de Europese Unie wordt gehost, werkt met standaard SIP-bureautelefoons, ook met de toestellen die al op je bureaus staan.
Bekijk het in Voxbi