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VoIP電話またはIP電話は、インターネットなどのIPネットワークを介して電話の発信と送信を行うためにVoIP技術を使用します。[ 1 ]これは、従来の公衆交換電話網（PSTN）を使用する標準電話とは対照的です。
デジタルIPベースの電話サービスは、セッション開始プロトコル（SIP）、スキニークライアント制御プロトコル（SCCP）などの制御プロトコル、またはさまざまな独自のプロトコルを使用します。[ 2 ]
VoIP電話には、シンプルなソフトウェアベースのソフトフォンもあれば、通常の電話機やコードレス電話機とよく似た専用のハードウェアデバイスもあります。従来のPSTN電話機も、アナログ電話アダプタ（ATA）を使用することでVoIP電話機として利用できます。
VoIP電話やアプリケーションには、アナログ電話ではサポートされていない多くの機能が搭載されている場合があります。例えば、名前や電話番号よりも覚えやすい、電子メールのような連絡先IDや、複数のアカウント間で連絡先リストを簡単に共有できる機能などです。一般的に、VoIP電話の機能はSkypeなどのPCベースの電話サービスに準じており、より豊富な機能を備えているものの、主流のオペレーティングシステムのIPおよびオーディオサポートに依存しているため、遅延の問題が発生する可能性があります。
主流のオペレーティングシステムが適切なサービス品質（QoS）保証を備えた音声アプリケーションにおいてより優れた性能を発揮し、無線通信事業者から5Gハンドオフ（IEEE 802.21など）が利用可能になったことで、タブレットやスマートフォンが主要なインターフェースとなりました。iPhone 、Android、そして2012年以降のBlackBerry端末で使用されているQNX OSは、 VoIP性能を十分に備えています。これらの端末は無線接続に加え、通常はUSB接続もサポートしていますが、イーサネットやPower over Ethernet（PoE）インターフェースはサポートしていません。スマートフォンは屋内でも屋外でも動作し、基地局やプロトコルを容易に切り替えられるため、VoIP電話として主流となりました。これは、アクセスコストや通話品質、その他ユーザー個人の要因が高くなることを許容することで実現されています。そのため、PoE/USB VoIP電話は、従来のオフィス環境を除いて、過渡期のデバイスとしての役割に追いやられました。従来のオフィス環境では、デスクフォンとして依然として広く使用されています。
VoIP電話は、ハードウェアとソフトウェアのコンポーネントで構成されます。ソフトウェアには、TCP/IPネットワークスタック、DHCPクライアント実装、ドメインネームシステム（DNS）などの標準的なネットワークコンポーネントが必要です。さらに、セッション開始プロトコル（SIP）、H.323、スキニークライアント制御プロトコル（Cisco）、SkypeなどのVoIPシグナリングプロトコルスタックも必要です。メディアストリームには、ほとんどのVoIPシステムでリアルタイムトランスポートプロトコル（RTP）が使用されます。音声およびメディアのエンコードには、オーディオ用としてG.711、GSM、iLBC、Speex、G.729、G.722、G.722.2（AMR-WB）、その他のオーディオコーデック、ビデオ用としてH.263、H.263+、H.264など、さまざまなコーデックが利用可能です。ユーザーインターフェースソフトウェアはハードウェアコンポーネントの動作を制御し、ユーザーの操作に応じてディスプレイ画面にメッセージを表示する場合があります。
VoIP通信を有効にするには、SIP/RTPパケットを利用する必要があり、STUNクライアントはSIP/RTPパケットの管理を伴うVoIP通信の主要コンポーネントとなります。ネットワークインターフェイス上のファイアウォールがSIP/RTPパケットをブロックすることがあるため、一部のSIPベースのVoIP電話ではNAT用セッショントラバーサルユーティリティ（STUN）クライアントが使用されます。この場合、SIPパケットをあるネットワークから別のネットワークにルーティングできるようにするための特別なメカニズムが必要です。STUNは、SIP/RTPパケットが2つの異なるIPネットワークの境界を越えられるようにするために、一部のSIP電話で使用されます。一方のネットワークがプライベートIPアドレス範囲を使用し、もう一方がパブリックIPアドレス範囲を使用している場合、パケットは2つのSIP要素間でルーティングできなくなります。STUNはこの境界トラバーサルを可能にするメカニズムです。NATトラバーサルには代替メカニズムがあり、STUNはそのうちの1つにすぎません。接続する2つのSIP電話が互いにルーティング可能で、間にファイアウォールが存在しない場合は、STUNまたはその他のNATトラバーサルメカニズムは必要ありません。
DHCPクライアントソフトウェアは、デバイスをIPネットワークに接続するプロセスを簡素化します。このソフトウェアは、ネットワークおよびVoIPサービスのパラメータを自動的に設定します。
ハードウェア全体は、電話機や携帯電話のように見えるかもしれません。VoIP電話には、以下のハードウェアコンポーネントがあります。
SIPクライアントソフトウェアがプリインストールされている、またはIP電話クライアントを実行できるWi-Fi対応の携帯電話やPDAがいくつかあり、ほとんどのスマートフォンもその一つです。
アナログ電話アダプタは、従来のアナログ電話機をVoIPネットワークに接続するためのインターフェースを提供します。イーサネットポートを使用してインターネットまたはローカルエリアネットワークに接続し、標準的なアナログ電話機を接続できる標準RJ11インターフェースを備えたジャックを備えています。
もう一つのタイプのゲートウェイデバイスは、シンプルな携帯電話基地局として機能します。通常の携帯電話はこのデバイスに接続して、VoIP通話を行うことができます。ほとんどの国では携帯電話基地局の運用にはライセンスが必要ですが、船舶上や、未使用の周波数で低出力のゲートウェイが送信しても気づかれにくい遠隔地では、このようなデバイスが役立ちます。
一部のVoIP電話機およびATAは、PSTN電話回線を直接サポートしています。