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Voice over IP

tecnologia per trasmettere voce e altri dati su reti IP
(Reindirizzamento da VoIP)

Voice over IP (sigla VoIP; anche telefonia IP) è l'insieme di tecnologie che consente di trasmettere comunicazioni vocali e, più in generale, sessioni multimediali in tempo reale su reti basate sul protocollo IP, comprese Internet e reti private a commutazione di pacchetto.[1][2][3]

A differenza della telefonia tradizionale a commutazione di circuito, nel VoIP la voce e gli altri flussi media sono codificati e trasportati in forma di pacchetti su una rete IP.[1][4] Il termine è usato sia per le chiamate vocali sia, più in generale, per servizi come videotelefonia, videoconferenza e altre applicazioni di comunicazione multimediale interattiva.[4][2][3]

Descrizione

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Il VoIP non coincide con un singolo protocollo, ma con un insieme di protocolli, codec e componenti di rete che consentono l'instaurazione della sessione, il trasporto dei flussi audio e video e l'eventuale interconnessione con la rete telefonica pubblica commutata (PSTN).[2][4][3]

Le implementazioni VoIP non richiedono necessariamente l'uso dell'Internet pubblico: molte soluzioni operano interamente su reti IP private, aziendali o di operatore.[1][3]

Dal punto di vista funzionale, una soluzione VoIP separa di norma la segnalazione, usata per instaurare, modificare e terminare la sessione, dal trasporto dei media (audio, video e altri flussi associati).[2][4][5]

In una stessa architettura possono convivere terminali utente, proxy o registrar di segnalazione, media gateway e gateway verso la rete telefonica tradizionale, a seconda del modello di rete adottato.[2][3][6]

Storia

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Fra i principali filoni di standardizzazione della telefonia su IP vi sono H.323, definito in ambito ITU per i sistemi multimediali su reti a pacchetto, e SIP, standardizzato dallo IETF come protocollo di segnalazione per creare, modificare e terminare sessioni multimediali.[3][2]

Nelle architetture contemporanee, SIP è un elemento fondamentale di numerosi sistemi VoIP ed è anche alla base di IMS, impiegato nelle reti mobili per servizi come VoLTE e VoNR.[2][5][7]

Architettura e funzionamento

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Segnalazione

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SIP è un protocollo di controllo di livello applicativo usato per instaurare, modificare e terminare sessioni con uno o più partecipanti.[2] Le caratteristiche dei flussi media, come codec, porte e tipi di contenuto, sono normalmente descritte tramite SDP.[5]

H.323 definisce invece un'architettura più ampia per comunicazioni multimediali su reti a pacchetto, comprendente terminali, gateway e altre entità di controllo.[3]

Nelle architetture con gateway scomposti sono stati inoltre usati protocolli di controllo come MGCP e H.248/Megaco per la gestione dei media gateway.[8][6]

Entità funzionali

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Nelle architetture SIP, i terminali o le applicazioni che originano e ricevono richieste sono detti user agent (UA).[2] L'infrastruttura può includere proxy server, che inoltrano le richieste; registrar, che mantengono le associazioni fra l'identità dell'utente e i relativi recapiti di contatto; e redirect server, che restituiscono destinazioni alternative senza inoltrare direttamente la richiesta.[2]

Trasporto dei media

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Per il trasporto di audio e video in tempo reale viene comunemente utilizzato RTP (Real-time Transport Protocol), affiancato dal protocollo RTCP.[4] RTP è indipendente dal trasporto sottostante, ma nelle applicazioni VoIP è usato molto spesso sopra UDP, per ridurre l'overhead e la latenza.[4]

RTCP fornisce informazioni statistiche e di controllo sulla sessione, ma RTP non riserva risorse di rete e non garantisce di per sé la qualità del servizio.[4]

Per il trasporto dei toni DTMF e di altri eventi telefonici nelle sessioni RTP è comunemente utilizzato il formato definito da RFC 4733.[9]

Codec

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La qualità percepita e il bitrate di una chiamata VoIP dipendono anche dai codec impiegati. La scelta del codec incide sulla banda occupata, sul ritardo di codifica e sulla robustezza rispetto a perdita di pacchetti e variazione del ritardo.[5][10]

Fra i codec storicamente associati alla telefonia IP figurano G.711, largamente usato per la sua semplicità e interoperabilità, e G.729, progettato per operare a bitrate più contenuti.[11][12]

Nelle applicazioni più recenti è diffuso anche Opus, codec progettato esplicitamente per comunicazioni interattive e conferenze in tempo reale; il codec include inoltre meccanismi di resilienza alla perdita di pacchetti e può operare su un ampio intervallo di bitrate.[10]

Attraversamento NAT

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Schema semplificato dell'attraversamento NAT con STUN.

La presenza di NAT e firewall può ostacolare la creazione diretta dei flussi media fra terminali. Per questo molte implementazioni usano meccanismi di attraversamento NAT come ICE, che si appoggia a protocolli come STUN e TURN.[13][14][15]

Quando non è possibile stabilire un percorso diretto fra gli estremi, TURN consente il relay dei pacchetti media attraverso un nodo intermedio.[15]

Qualità del servizio

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La qualità di una comunicazione VoIP dipende in larga misura dalle caratteristiche della rete IP sottostante, in particolare da latenza, variazione del ritardo (jitter), perdita di pacchetti, congestione e politiche di priorità del traffico.[4][1]

Per compensare la variabilità del ritardo, i terminali usano in genere jitter buffer lato ricezione; un aumento eccessivo del buffer può però migliorare la continuità audio a scapito della latenza complessiva della conversazione.[1][4]

Le implementazioni professionali possono inoltre appoggiarsi a meccanismi di QoS e a una progettazione della rete mirata a dare priorità ai flussi voce rispetto ad altro traffico dati.[1]

Sicurezza

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Sul piano della sicurezza, la segnalazione SIP può essere protetta tipicamente tramite TLS, mentre i flussi media RTP possono essere protetti mediante SRTP (Secure Real-time Transport Protocol), che fornisce confidenzialità, autenticazione e protezione dal replay.[2][16]

Fra le principali superfici di rischio rientrano l'intercettazione dei flussi, la compromissione della segnalazione, il furto di credenziali, gli errori di configurazione e gli attacchi di denial of service ai componenti di rete.[1]

La sicurezza effettiva del servizio dipende tuttavia dall'intera catena di implementazione: terminali, server di segnalazione, media gateway, meccanismi di autenticazione, configurazione della rete e gestione delle chiavi.[1]

Interconnessione con la rete telefonica

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I servizi VoIP possono restare confinati a una piattaforma IP oppure interconnettersi con la rete telefonica tradizionale mediante gateway che traducono segnalazione e media fra ambienti IP e telefonici tradizionali.[3][6]

Questa interconnessione consente, per esempio, di effettuare chiamate tra terminali VoIP e utenze della PSTN, oppure di integrare centralini IP con reti telefoniche pubbliche o private.[3]

Per la trasmissione di fax attraverso reti IP è stata definita la raccomandazione ITU-T T.38, specificamente dedicata al fax over IP.[17]

Applicazioni

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Un telefono IP (VoIP) da tavolo.

Il VoIP è impiegato in softphone, telefoni IP, sistemi di videoconferenza, centralini IP-PBX, servizi di interconnessione con la PSTN e piattaforme di comunicazione unificata.[3][2][1]

Nelle reti mobili contemporanee, servizi come VoLTE e VoNR rappresentano implementazioni specializzate di fonia su IP basate su IMS, progettate per offrire servizi voce su accessi radiomobili a commutazione di pacchetto.[7]

Schema semplificato di un'architettura IMS, usata fra l'altro per servizi come VoLTE e VoNR.

Le applicazioni di comunicazione in tempo reale basate su browser fanno spesso ricorso a protocolli e meccanismi riconducibili a WebRTC, che possono anche interoperare con infrastrutture VoIP esistenti.[18]

Vantaggi e limitazioni

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Fra i principali vantaggi del VoIP vi sono la convergenza tra voce e dati su un'unica infrastruttura IP, la maggiore flessibilità nell'integrazione con servizi software, la semplificazione della gestione centralizzata e, in molti scenari, la riduzione dei costi operativi e di interconnessione.[1]

Fra le limitazioni e le criticità si annoverano invece la dipendenza dalla qualità della rete IP, dagli apparati di rete locali, dall'alimentazione dei terminali e dalla connettività dati, nonché i problemi di attraversamento NAT, interoperabilità, sicurezza e gestione delle chiamate di emergenza, che dipendono dall'implementazione e dal quadro regolamentare applicabile.[1][2][14]

Note

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  1. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 (EN) SP 800-58 – Security Considerations for Voice Over IP Systems, su NIST CSRC. URL consultato il 9 marzo 2026.
  2. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 (EN) RFC 3261 – SIP: Session Initiation Protocol, su IETF Datatracker. URL consultato il 9 marzo 2026.
  3. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 (EN) H.323 – Packet-based multimedia communications systems, su ITU. URL consultato il 9 marzo 2026.
  4. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 (EN) RFC 3550 – RTP: A Transport Protocol for Real-Time Applications, su RFC Editor. URL consultato il 9 marzo 2026.
  5. 1 2 3 4 (EN) RFC 8866 – SDP: Session Description Protocol, su IETF Datatracker. URL consultato il 9 marzo 2026.
  6. 1 2 3 (EN) H.248.1 – Gateway control protocol: Version 3, su ITU. URL consultato il 9 marzo 2026.
  7. 1 2 (EN) Communication services (VoLTE/VoNR), su 3GPP. URL consultato il 9 marzo 2026.
  8. ↑ (EN) RFC 3435 – Media Gateway Control Protocol (MGCP) Version 1.0, su IETF Datatracker. URL consultato il 9 marzo 2026.
  9. ↑ (EN) RFC 4733 – RTP Payload for DTMF Digits, Telephony Tones, and Telephony Signals, su IETF Datatracker. URL consultato il 9 marzo 2026.
  10. 1 2 (EN) RFC 6716 – Definition of the Opus Audio Codec, su IETF Datatracker. URL consultato il 9 marzo 2026.
  11. ↑ (EN) G.711 – Pulse code modulation (PCM) of voice frequencies, su ITU. URL consultato il 9 marzo 2026.
  12. ↑ (EN) G.729 – Coding of speech at 8 kbit/s using CS-ACELP, su ITU. URL consultato il 9 marzo 2026.
  13. ↑ (EN) RFC 8445 – Interactive Connectivity Establishment (ICE): A Protocol for Network Address Translator (NAT) Traversal, su IETF Datatracker. URL consultato il 9 marzo 2026.
  14. 1 2 (EN) RFC 8489 – Session Traversal Utilities for NAT (STUN), su IETF Datatracker. URL consultato il 9 marzo 2026.
  15. 1 2 (EN) RFC 8656 – Traversal Using Relays around NAT (TURN), su IETF Datatracker. URL consultato il 9 marzo 2026.
  16. ↑ (EN) RFC 3711 – The Secure Real-time Transport Protocol (SRTP), su IETF Datatracker. URL consultato il 9 marzo 2026.
  17. ↑ (EN) T.38 – Procedures for real-time Group 3 facsimile communication over IP networks, su ITU. URL consultato il 9 marzo 2026.
  18. ↑ (EN) RFC 8825 – Overview: Real-Time Protocols for Browser-Based Applications, su IETF Datatracker. URL consultato il 9 marzo 2026.

Voci correlate

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Altri progetti

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Collegamenti esterni

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