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VoIP（Voice over Internet Protocol）[ a ]は、 IP電話とも呼ばれ、インターネットなどのインターネットプロトコル（IP）ネットワーク上で音声通信セッションを行うために主に使用される一連の技術です。[ 2 ] VoIPは、音声通話をデータパケットとして送信することを可能にし、音声およびビデオ会議アプリケーションや機器、VoIP電話など、さまざまな音声通信方法を容易にします。通常の電話機も、アナログ電話アダプタ（ATA）を介してインターネットに接続することでVoIPに使用できます。ATAは、電話信号をIPネットワーク上で送信できるデジタルデータパケットに変換します。
インターネット電話、ブロードバンド電話、ブロードバンド電話サービスといったより広義の用語は、従来型の公衆交換電話網（PSTN、一般にPOTSとして知られる）とは対照的に、インターネットを介して音声やファックス、SMS、音声メッセージなどの通信サービスを提供することを具体的に指します。
VoIP技術は、 VoLTE（ Voice over LTE）やVo5G（Voice over NR ）といったモバイル通信技術との統合へと進化し、モバイルデータネットワーク上でのシームレスな音声通信を可能にしました。こうした進歩により、VoIPの役割は従来のインターネットベースのアプリケーションにおける用途を超えて拡大しました。4Gおよび5Gネットワークは音声伝送にこの技術を全面的に利用しているため、VoIPは現代のモバイルインフラストラクチャの重要な構成要素となっています。
VoIP電話の発信に関わる手順と原理は、従来のデジタル電話と同様で、信号伝送、チャネル設定、アナログ音声信号のデジタル化、および符号化が含まれます。回線交換ネットワークを介して送信される代わりに、デジタル情報はパケット化され、パケット交換ネットワーク上でIPパケットとして送信されます。音声コーデックとビデオコーデックを使用して音声とビデオを符号化する特別なメディア配信プロトコルを使用してメディアストリームを伝送します。アプリケーションの要件とネットワーク帯域幅に基づいてメディアストリームを最適化するさまざまなコーデックが存在し、一部の実装は狭帯域で圧縮された音声に依存していますが、他の実装は高忠実度ステレオコーデックをサポートしています。
VoIPで最も広く使用されている音声符号化規格は、線形予測符号化（LPC）と修正離散コサイン変換（MDCT）圧縮方式に基づいています。一般的なコーデックには、MDCTベースのAAC-LD （ FaceTimeで使用）、LPC/MDCTベースのOpus （ WhatsAppで使用）、LPCベースのSILK （ Skypeで使用）、μ-law、A-lawバージョンのG.711、G.722、iLBCとして知られるオープンソースの音声コーデック、および双方向でわずか8kbit/sしか使用しないG.729と呼ばれるコーデックなどがあります。
初期のVoIPサービスプロバイダーは、従来の電話ネットワークのアーキテクチャを模倣したビジネスモデルと技術ソリューションを採用していました。Skypeなどの第2世代プロバイダーは、プライベートユーザーベース向けにクローズドネットワークを構築し、無料通話と利便性というメリットを提供する一方で、PSTNなどの他の通信ネットワークへのアクセスには料金を請求する可能性がありました。これにより、ユーザーがサードパーティのハードウェアとソフトウェアを自由に組み合わせる自由が制限されました。Google Talkなどの第3世代プロバイダーは、フェデレーテッドVoIPの概念を採用しました。[ 3 ]これらのソリューションは通常、ユーザーが通話を発信したいときに、インターネットの任意の2つのドメインのユーザー間で動的な相互接続を可能にします。
VoIP電話に加えて、VoIPは多くのパーソナルコンピュータやその他のインターネットアクセスデバイスでも利用可能です。通話やSMSテキストメッセージは、Wi-Fiまたは通信事業者のモバイルデータネットワーク経由で送信できます。 [ 4 ] VoIPは、単一の統合通信システムを使用してすべての最新の通信技術を統合するためのフレームワークを提供します。
VoIP技術はモバイルネットワークでの利用に適応し、最新のデータインフラストラクチャ上で音声通信をサポートするように設計された高度なシステムの開発につながりました。これらの中には、IPベースのモバイルインフラストラクチャ上で音声通信を可能にするVoLTE （Voice over LTE ）とVo5G （Voice over 5G ）があります。グローバル電話番号システムとは独立して機能することが多い従来のVoIPサービスとは対照的に、VoLTEとVo5Gはモバイルオペレーターのインフラストラクチャに直接接続され、国際電話ネットワークへのシームレスな接続を提供します。[ 5 ] [ 6 ]
VoLTEは、 4G LTEネットワークの一部として導入され、当初はデータ伝送用に開発されたIPベースのインフラストラクチャ上で音声通信を可能にします。回線交換ネットワークと比較して、高精細音声（ HD Voice）や通話接続時間の短縮などの機能を提供します。[ 7 ]
VoLTEの5G版であるVo5Gは、5Gネットワークの高速化、低遅延、大容量化を利用して、これらの機能をさらに強化します。[ 8 ] VoLTEとVo5Gはどちらも従来の公衆交換電話網（PSTN）との互換性を維持しており、ユーザーは世界中のあらゆる電話番号との間で通話の発信と受信が可能です。
これらの技術は、モバイルネットワーク事業者と完全に統合されている点で、スタンドアロンのVoIPサービスとは異なります。この統合により、緊急通報サポートやサービス品質保証といった追加機能が実現し、現代のモバイル通信システムの中核を成すものとなっています。
VoIPは、VoIP電話、モバイルアプリケーション、ウェブベースの通信などのアプリケーションにおいて、独自のプロトコルやオープンスタンダードに基づくプロトコルを用いて実装されてきた。
VoIP通信を実現するには、さまざまな機能が必要です。プロトコルによっては複数の機能を実行するものもあれば、少数の機能しか実行できず、連携して使用する必要があるものもあります。これらの機能には以下が含まれます。
VoIPプロトコルには以下が含まれます。
大衆向けVoIPサービスは既存のブロードバンドインターネットアクセスを利用しており、加入者はPSTN経由とほぼ同じ方法で電話の発信と受信を行うことができます。フルサービスのVoIP電話会社は、着信と発信の両方のサービスと直接着信ダイヤルを提供しています。多くの会社は、定額の月額料金で国内通話無制限、場合によっては国際通話も提供しています。定額サービスが利用できない場合、同じプロバイダーの加入者間の通話は通常無料です。[ 12 ]
VoIPサービスプロバイダに接続するには、VoIP電話が必要です。これにはいくつかの方法があります。
通信事業者が交換センターを接続し、他の電話ネットワーク事業者と相互接続するためのバックホールとして、専用および公衆IPネットワーク上でVoIP電話を使用することがますます一般的になっています。これはしばしばIPバックホールと呼ばれます。[ 14 ] [ 15 ]
スマートフォンには、ファームウェアにSIPクライアントが組み込まれている場合や、アプリケーションとしてダウンロードできる場合がある。[ 16 ] [ 17 ]
VoIP技術は帯域幅効率と低コストを実現できるため、企業は月々の電話料金を削減するために、従来の銅線電話システムからVoIPシステムに移行しています。2008年には、国際的に新たに設置された構内交換機（PBX）回線の80%がVoIPでした。[ 18 ]例えば、米国では、社会保障庁が63,000人の職員を抱える地方事務所を、従来の電話設備から既存のデータネットワーク上で動作するVoIPインフラストラクチャに移行しています。[ 19 ] [ 20 ]
VoIP では、音声とデータの通信を単一のネットワーク上で実行できるため、インフラストラクチャ コストを大幅に削減できます。VoIP の内線料金は、PBX やキー システムよりも低くなっています。VoIP スイッチは、パーソナル コンピュータなどの汎用ハードウェア上で動作できます。これらのデバイスは、クローズド アーキテクチャではなく、標準のインターフェースに依存しています。[ 21 ] VoIP デバイスはシンプルで直感的なユーザー インターフェイスを備えているため、ユーザーは多くの場合、簡単なシステム構成の変更を行うことができます。デュアル モード電話を使用すると、ユーザーは外部の携帯電話サービスと内部Wi-Fiネットワークの間を移動しながら会話を続けることができるため、デスクトップ 電話と携帯電話の両方を持ち歩く必要がなくなります。管理するデバイスが少なくなるため、メンテナンスが簡単になります。[ 21 ]
企業向けVoIPソリューションは、電話、ファックス、ボイスメール、電子メール、ウェブ会議など、あらゆる通信を個別の単位として扱い、携帯電話を含むあらゆる手段や端末に配信できる統合コミュニケーションサービスへと進化しました。この分野では2種類のサービスプロバイダーが活動しています。1つは中規模から大規模企業向けのVoIPに特化しており、もう1つは中小企業（SMB）市場をターゲットにしています。[ 22 ]
当初は友人同士のサービスとして売り出されていたSkypeは、2009年に企業向けサービスを開始し、Skypeネットワーク上のユーザー間の接続は無料で提供し、通常のPSTN電話との接続は有料で提供した。[ 23 ]
一般的に、組織または個人ユーザーへのVoIP電話システムの提供方法は、大きく2つの方式に分けられます。1つはオンプレミス型のソリューション、もう1つはサードパーティプロバイダーが提供する外部ホスティング型のソリューションです。オンプレミス型の提供方法は、オフィスをローカルPSTNネットワークに接続するための従来のPBX導入モデルに似ています。
プライベートまたはオンプレミス型のVoIPシステムには依然として多くのユースケースが存在するものの、市場全体としてはクラウド型またはホステッド型のVoIPソリューションへと徐々に移行しつつあります。ホステッド型システムは、プライベートシステムでは対応が難しい小規模または個人利用のVoIP導入にも一般的に適しています。
ホスト型またはクラウド型VoIPソリューションとは、サービスプロバイダーまたは通信事業者が、自社のインフラストラクチャ内でソフトウェアソリューションとして電話システムをホストする形態を指します。
通常、これはシステムのエンドユーザーにとって地理的に関連のある1つまたは複数のデータセンターとなります。このインフラストラクチャはシステムのユーザーとは外部にあり、サービスプロバイダーによって展開および保守されます。
VoIP電話やソフトフォンアプリケーション（コンピュータやモバイルデバイス上で動作するアプリ）などのエンドポイントは、VoIPサービスにリモートで接続します。これらの接続は通常、ローカル固定WANブレイクアウトや携帯電話キャリアサービスなどの公共インターネット回線を介して行われます。
プライベートVoIPシステムの場合、主要な電話システム自体はエンドユーザー組織のプライベートインフラストラクチャ内に設置されます。通常、システムは組織が直接管理する施設内にオンプレミスで展開されます。これにより、QoS制御（下記参照）、コストの拡張性、通信トラフィックのプライバシーとセキュリティの確保など、多くのメリットが得られます。ただし、VoIPシステムのパフォーマンスと回復力を維持する責任は、主にエンドユーザー組織にあります。これは、ホステッドVoIPソリューションの場合とは異なります。
プライベートVoIPシステムは、他のインフラストラクチャと統合された物理的なハードウェアPBXアプライアンスとして、またはソフトウェアアプリケーションとして展開できます。一般的に、後者の2つのオプションは、独立した仮想化アプライアンスの形で提供されます。ただし、場合によっては、これらのシステムはベアメタルインフラストラクチャまたはIoTデバイスに展開されます。3CXなどのソリューションでは、企業は独自のプライベートソリューションを外部環境に実装することで、ホスト型システムとオンプレミスのプライベートシステムの利点を融合させることができます。例としては、データセンターのコロケーションサービス、パブリッククラウド、またはプライベートクラウドなどが挙げられます。
オンプレミスシステムの場合、同一場所内のローカルエンドポイントは通常、LAN経由で直接接続されます。リモートエンドポイントおよび外部エンドポイントの場合、利用可能な接続オプションは、ホステッドVoIPソリューションまたはクラウドVoIPソリューションのオプションと同様です。
しかし、オンプレミスシステムとの間のVoIPトラフィックは、多くの場合、安全なプライベートリンクを介して送信することも可能です。例としては、パーソナルVPN、サイト間VPN、MPLSやSD-WANなどのプライベートネットワーク、またはプライベートSBC（セッションボーダーコントローラ）などが挙げられます。例外やプライベートピアリングのオプションは存在しますが、これらのプライベート接続方法は、ホステッドVoIPプロバイダーやクラウドVoIPプロバイダーによって提供されることは一般的に稀です。
IP ネットワーク上での通信は、回線交換公衆電話網と比較して信頼性が低いと認識されています。これは、データ パケットが失われず、順番に配信されることを保証するネットワーク ベースのメカニズムが提供されていないためです。これは、基本的なサービス品質(QoS) 保証のないベスト エフォート ネットワークです。音声やその他のすべてのデータは、最大容量が固定された IP ネットワーク上でパケットとして伝送されます。このシステムは、従来の回線交換システムよりも輻輳時にデータ損失が発生しやすい可能性があります[ b ]。容量が不十分な回線交換システムは、残りの接続を劣化させることなく伝送しながら新しい接続を拒否しますが、パケット交換ネットワーク上の電話会話などのリアルタイム データの品質は劇的に低下します。[ 25 ]したがって、VoIP の実装では、遅延、パケット損失、ジッタの問題に直面する可能性があります。[ 25 ] [ 26 ]
デフォルトでは、ネットワークルータは先着順でトラフィックを処理します。固定遅延はパケットが移動する物理的な距離によって発生するため、制御できません。静止衛星までの往復距離が長いため、衛星回線が関係する場合は特に問題となります。400～600ミリ秒の遅延が一般的です。遅延は、 DiffServ などのQoS方式を使用して音声パケットを遅延に敏感なものとしてマークすることで最小限に抑えることができます。[ 25 ]
トラフィック量の多いリンク上のネットワークルータは、VoIP の許容しきい値を超える遅延を引き起こす可能性があります。リンクの過負荷は、輻輳とそれに伴うキューイング遅延およびパケット損失を引き起こす可能性があります。これは、 TCPなどのトランスポート プロトコルに、輻輳を緩和するために送信レートを下げるように指示します。しかし、VoIP は通常、TCP ではなくUDPを使用します。これは、再送信による輻輳からの回復には通常、過剰な遅延が伴うためです。[ 25 ]そのため、QoS メカニズムは、リンクが大量のトラフィックで輻輳している場合でも、同じリンク上のキューイングされた大量のトラフィックよりも先に VoIP パケットを即座に送信することで、望ましくない VoIP パケットの損失を回避できます。
VoIPエンドポイントは通常、新しいデータを送信する前に、前のパケットの送信が完了するまで待つ必要があります。重要度の低いパケットを途中でプリエンプト（中止）することは可能ですが、特に最大サイズのパケットでも送信時間が短い高速リンクでは、これは一般的に行われません。[ 27 ]ダイヤルアップやデジタル加入者線（DSL）などの低速リンクでのプリエンプトの代替策は、最大送信単位を減らすことで最大送信時間を短縮することです。しかし、すべてのパケットにプロトコルヘッダーを含める必要があるため、通過するすべてのリンクで相対的なヘッダーオーバーヘッドが増加します。[ 27 ]
受信側は、順不同で到着したIPパケットの順序を並べ替え、パケットが遅れて到着した場合や全く到着しなかった場合には適切に復旧する必要があります。パケット遅延の変動は、同じ伝送リンクを他のユーザーが競合することによって、特定のネットワークパスに沿ったキューイング遅延が変化することによって生じます。VoIP受信機は、受信パケットを再生バッファに一時的に保存することでこの変動に対応し、意図的に遅延を増加させることで、音声エンジンが再生するタイミングで各パケットが利用可能になる可能性を高めます。したがって、追加された遅延は、過剰な遅延と過剰なドロップアウト（瞬間的な音声中断）との間の妥協点となります。
ジッタは確率変数ですが、少なくともある程度独立した他のいくつかの確率変数の合計です。それは、問題となっているインターネットパスに沿ったルータの個々のキューイング遅延です。中心極限定理に触発されて、ジッタはガウス確率変数としてモデル化できます。これは、平均遅延とその標準偏差を継続的に推定し、平均より数標準偏差以上遅延したパケットのみが有用でないほど遅れて到着するように再生遅延を設定することを示唆しています。実際には、多くのインターネットパスの遅延の分散は、比較的遅く混雑した少数の（多くの場合 1 つの）ボトルネックリンクによって支配されています。現在、ほとんどのインターネットバックボーンリンクは非常に高速（たとえば 10 Gbit/s）であるため、その遅延は伝送 媒体（たとえば光ファイバー）によって支配され、それらを駆動するルータにはキューイング遅延が重要になるほどのバッファリングがありません。[ 28 ]
VoIP 通話のサービス品質(QoS) およびユーザー体験品質(QoE)の報告をサポートするために、いくつかのプロトコルが定義されています。これらには、 RTP コントロール プロトコル(RTCP) 拡張レポート、[ 29 ] SIP RTCP サマリー レポート、H.460.9 Annex B ( H.323用)、H.248.30、および MGCP 拡張機能が含まれます。
RFC 3611で規定されているRTCP拡張レポートVoIPメトリックブロックは、VoIP電話またはゲートウェイが通話中に生成するもので、パケット損失率、パケット破棄率（ジッタによる）、パケット損失/破棄バーストメトリック（バースト長/密度、ギャップ長/密度）、ネットワーク遅延、エンドシステム遅延、信号/雑音/エコーレベル、平均意見スコア（MOS）およびRファクター、ジッタバッファに関連する構成情報などが含まれます。VoIPメトリックレポートは、通話中にIPエンドポイント間で時折交換され、通話終了メッセージはSIP RTCPサマリーレポートまたはその他のシグナリングプロトコル拡張機能のいずれかを介して送信されます。VoIPメトリックレポートは、QoS問題に関するリアルタイムフィードバック、通話品質計算の改善のためのエンドポイント間の情報交換、およびその他のさまざまなアプリケーションをサポートすることを目的としています。
DSLモデムは通常、ローカル機器にイーサネット接続を提供しますが、内部では実際には非同期転送モード（ATM）モデムである可能性があります。[ c ] ATMアダプテーションレイヤ5 （AAL5）を使用して、各イーサネットパケットを53バイトのATMセルのシリーズに分割して送信し、受信側でイーサネットフレームに再構成します。
音声オーバーIPに別の仮想回線識別子（VCI）を使用すると、共有接続での遅延を削減できる可能性があります。ATMの遅延削減の可能性は、リンク速度が上がるにつれて最悪の場合の遅延が減少するため、低速リンクで最大になります。フルサイズ（1500バイト）のイーサネットフレームは、 128 kbit/s では送信に94 msかかりますが、 1.5 Mbit/sではわずか8 msです。これがボトルネックリンクである場合、この遅延は、MTU削減や複数のATM VCを使用せずに良好なVoIPパフォーマンスを確保するのに十分小さいと考えられます。最新世代のDSL、VDSL、VDSL2は、中間ATM/AAL5レイヤなしでイーサネットを伝送し、一般的にIEEE 802.1p優先度タグ付けをサポートしているため、VoIPは時間的制約の少ないトラフィックよりも先にキューイングできます。[ 25 ]
ATMにはかなりのヘッダーオーバーヘッドがあります。5/53 = 9.4%で、1500バイトのイーサネットフレームのヘッダーオーバーヘッドの合計の約2倍です。このATMの負担は、複数の仮想回線を利用するかどうかにかかわらず、すべてのDSLユーザーが負うことになります。 そして 、利用できるユーザーはごくわずかです。[ 25 ]
データリンク層と物理層では、ネットワークの輻輳時でもVoIPアプリケーションが適切に動作するように、サービス品質メカニズムのためにいくつかのプロトコルが使用されています。例としては、以下のようなものがあります。
音声伝送の品質は、ネットワーク要素やユーザーエージェントのハードウェアまたはソフトウェアによって監視できるいくつかの指標によって特徴付けられます。このような指標には、ネットワークパケット損失、パケットジッタ、パケット遅延、ダイヤル後遅延、およびエコーが含まれます。これらの指標は、VoIP パフォーマンス テストと監視によって決定されます。[ 30 ] [ 31 ] [ 32 ] [ 33 ] [ 34 ] [ 35 ]
VoIPメディアゲートウェイコントローラ（別名クラス5ソフトスイッチ）は、メディアゲートウェイ（別名IPビジネスゲートウェイ）と連携して動作し、デジタルメディアストリームを接続して、音声とデータの経路を完成させます。ゲートウェイには、標準PSTNネットワークに接続するためのインターフェースが含まれています。VoIP経由で渡される通話をリンクするために特別に設計された最新のシステムには、イーサネットインターフェースも含まれています。[ 36 ]
E.164 は、PSTN と公衆陸上移動ネットワーク(PLMN) の両方のグローバル番号標準です。ほとんどの VoIP 実装は、VoIP 加入者と PSTN/PLMN との間で通話をルーティングできるようにE.164 をサポートしています。 [ 37 ] VoIP 実装では、他の識別技術を使用することもできます。たとえば、Skype では加入者がSkype 名(ユーザー名)を選択できます[ 38 ]一方、SIP 実装では、電子メール アドレスと同様のUniform Resource Identifier (URI)を使用できます。[ 39 ] VoIP 実装では、Skype が提供する Skype-In サービス[ 40 ]や、 IMS および SIP のE.164 番号から URI へのマッピング(ENUM) サービスなど、非 E.164 識別子を E.164 番号に変換する方法を採用することがよくあります。
エコーはPSTN統合の問題にもなり得る。[ 41 ]エコーの一般的な原因としては、アナログ回路のインピーダンス不整合や、受信側での受信信号から送信信号への音響経路などが挙げられる。
ローカル番号ポータビリティ（LNP）とモバイル番号ポータビリティ（MNP）もVoIPビジネスに影響を与えます。番号ポータビリティとは、加入者が新しい番号の発行を必要とせずに新しい電話会社を選択できるサービスです。通常、古い番号を新しいキャリアによって割り当てられた非公開の番号に「マッピング」するのは、以前のキャリアの責任です。これは、番号のデータベースを維持することによって実現されます。ダイヤルされた番号は最初に元のキャリアによって受信され、すぐに新しいキャリアに転送されます。加入者が元のキャリアに戻った場合でも、複数のポータビリティ参照を維持する必要があります。連邦通信委員会（FCC）は、キャリアがこれらの消費者保護規定を遵守することを義務付けています。2007年11月、米国のFCCは、相互接続されたVoIPプロバイダーとVoIPプロバイダーをサポートするキャリアに番号ポータビリティの義務を拡大する命令を発表しました。[ 42 ]
VoIP 環境で発信された音声通話も、その番号が従来の携帯電話キャリアの携帯電話番号にルーティングされる場合、宛先に到達するために最小コストルーティング(LCR) の課題に直面します。LCR は、各電話通話の発信時に宛先を確認し、顧客にとって最もコストのかからないネットワーク経由で通話を送信することに基づいています。番号ポータビリティによって生じる通話ルーティングの複雑さを考えると、この評価には議論の余地があります。MNP が導入されると、LCR プロバイダーは、通話のルーティング方法を決定するためにネットワーク ルート プレフィックスを使用することに頼ることができなくなります。代わりに、通話をルーティングする前に、すべての番号の実際のネットワークを決定する必要があります。[ 43 ]
そのため、VoIPソリューションは音声通話のルーティング時にMNP（携帯電話番号ポータビリティ）にも対応する必要があります。英国のように中央データベースを持たない国では、携帯電話番号がどのホームネットワークに属しているかをモバイルネットワークに問い合わせる必要がある場合があります。LCRオプションのおかげで企業市場でVoIPの人気が高まるにつれ、VoIPは通話処理において一定レベルの信頼性を提供する必要が出てきています。
固定電話回線に接続された電話機は、電話番号と物理的な場所が直接結びついており、その情報は電話会社によって管理され、緊急対応要員は国の緊急対応サービスセンターを通じて緊急加入者リストの形で利用できます。センターが緊急通報を受信すると、データベースから場所が自動的に特定され、オペレーターコンソールに表示されます。
IP電話においては、場所と通信エンドポイントの間に直接的なリンクは存在しません。DSLプロバイダーのような有線インフラストラクチャを持つプロバイダーであっても、ネットワークルーターに割り当てられたIPアドレスと既知のサービスアドレスに基づいて、デバイスのおおよその位置しか把握できない場合があります。一部のISPは、顧客機器へのIPアドレスの自動割り当てを追跡していません。[ 44 ]
IP通信はデバイスのモビリティを実現します。例えば、家庭用ブロードバンド接続を企業の仮想プライベートネットワーク（VPN）へのリンクとして使用する場合、顧客との通信に使用されるIPアドレスは、家庭用ISPではなく企業に属する可能性があります。このような社外回線は、上流のIP PBXの一部として表示されることがあります。3G端末やUSB無線ブロードバンドアダプタなどのモバイルデバイスでは、モバイルユーザーはネットワークカバレッジエリア内のどこにでもいる可能性があり、別の携帯電話会社を経由してローミングしている場合もあるため、IPアドレスは電話サービスプロバイダが把握している物理的な場所とは一切関係がありません。
VoIPレベルでは、電話機やゲートウェイは、セッション開始プロトコル（SIP）レジストラに登録されたアカウント認証情報によって自身を識別する場合があります。このような場合、インターネット電話サービスプロバイダ（ITSP）は、特定のユーザーの機器がアクティブであることしか認識できません。サービスプロバイダは、多くの場合、物理的な場所を登録し、IPデバイスから緊急番号に発信された場合は、その住所にのみ緊急サービスを提供することに同意したユーザーとの合意に基づいて、緊急対応サービスを提供します。
米国では、無線通信および公共安全法に基づき、 VoIP ベンダーが拡張 911 (E911) と呼ばれるシステムでこのような緊急サービスを提供しています。VoIP E911 緊急通報システムは、発信者の電話番号に物理的な住所を関連付けます。公衆交換電話網へのアクセスを提供するすべての VoIP プロバイダーは、加入者に料金が発生する可能性のある E911 サービスを実装する必要があります。「VoIP プロバイダーは、顧客が 911 サービスの利用を拒否することを許可してはなりません。」[ 44 ] VoIP E911システムは、静的なテーブル参照に基づいています。携帯電話では、アシスト GPSやその他の方法を使用して E911 通話の位置を追跡できますが、VoIP E911 の情報は、加入者が緊急住所情報を最新の状態に保っている場合にのみ正確です。[ 45 ]
VoIPネットワーク経由でファックスを送信することは、Fax over IP（FoIP）と呼ばれることもあります。初期のVoIP実装では、ファックス文書の送信に問題がありました。これは、ほとんどの音声デジタル化および圧縮コーデックが人間の声の表現に最適化されており、パケットベースのコネクションレスネットワークではモデム信号の適切なタイミングが保証されないためです。
IP 上で確実にファックスを送信するための標準ベースのソリューションは、T.38プロトコルです。T.38 プロトコルは、アナログ回線上の従来のパケットレス通信と、IP 通信の基盤となるパケットベースの送信との間の差異を補償するように設計されています。ファックス機は、アナログ電話アダプタ(ATA) に接続された標準デバイスである場合もあれば、イーサネットインターフェイスを介して動作するソフトウェアアプリケーションまたは専用ネットワークデバイスである場合もあります。[ 46 ]元々、T.38 は、IP ネットワーク上で UDP または TCP 送信方式を使用するように設計されていました。
最新のハイエンドファックス機の中には、ネットワークスイッチやルーターに直接接続できるT.38機能を内蔵しているものがあります。T.38では、各パケットに前のパケットで送信されたデータストリームの一部が含まれています。データの完全性が実際に失われるには、2つのパケットが連続して失われる必要があります。
従来の家庭用アナログ電話サービスで使用される電話機は、通常、電話会社の電話回線に直接接続されます。この回線は、地域の電力供給状況に関わらず、ほとんどの基本的なアナログ電話機に直流電流を供給します。停電の影響を受けやすいことは、顧客が無線ハンドセットで基地局と接続する電話機や、ボイスメールや電話帳機能などの最新の電話機能を備えた電話機を購入する場合でも、従来のアナログサービスにおいてよくある問題です。
VoIP電話機とVoIP電話アダプタは、ルーターまたはケーブルモデムに接続され、これらは通常、主電源またはローカルで生成された電力の供給に依存します。 [ 47 ]一部のVoIPサービスプロバイダは、ローカル電源障害が発生した場合でも最大数時間サービスを中断しないように、バッテリーバックアップ電源を備えた顧客宅内機器（ケーブルモデムなど）を使用しています。このようなバッテリーバックアップデバイスは通常、アナログハンドセットで使用するように設計されています。一部のVoIPサービスプロバイダは、顧客のネットワークデバイスにアクセスできず通話を終了できない場合に、携帯電話などの加入者の他の電話サービスに通話をルーティングするサービスを実装しています。
セキュアリアルタイムトランスポートプロトコル（ SRTPT）などの標準化されたプロトコルを使用すれば、安全な通話が可能です。従来の電話回線上で安全な電話接続を確立するための機能（デジタル化やデジタル伝送など）のほとんどは、VoIPですでに実装されています。必要なのは、既存のデータストリームを暗号化して認証することだけです。仮想PBXなどの自動化ソフトウェアを使用すれば、着信への対応や切り替えを行う人員を不要にすることができます。
VoIP電話システムのセキュリティ上の懸念は、他のインターネット接続機器と同様です。つまり、VoIPの脆弱性を熟知したハッカーは、サービス拒否攻撃を実行したり、顧客データを収集したり、会話を録音したり、ボイスメールメッセージを改ざんしたりする可能性があります。VoIPユーザーアカウントやセッション認証情報が侵害されると、攻撃者は長距離通話や国際電話などのサードパーティサービスから高額な料金を請求される可能性があります。
多くのVoIPプロトコルの技術的な詳細は、ファイアウォールやネットワークアドレス変換（NAT）を介してVoIPトラフィックをルーティングする際に課題となります。これらのNATは、トランジットネットワークやインターネットへの接続に使用されます。保護されたネットワークとの間でVoIP通話を可能にするために、プライベートセッション境界コントローラ（PSBC）がよく用いられます。NATデバイスを通過するその他の方法としては、 STUNやICE（ Interactive Connectivity Establishment ）などの補助プロトコルがあります。
VoIP を保護するための標準規格は、アナログ電話アダプタ用のSecure Real-time Transport Protocol (SRTP) およびZRTPプロトコル、ならびに一部のソフトフォンで利用可能です。IPsec は、機会的暗号化を使用して、トランスポート レベルでポイント ツー ポイントVoIP を保護するために利用できます。 多くの消費者向け VoIP ソリューションは、シグナリング パスまたはメディアの暗号化をサポートしていませんが、概念的には、従来の電話回線よりも VoIP を使用して VoIP 電話を保護する方が実装が容易です。 暗号化が広くサポートされていない結果、データ ネットワークへのアクセスが可能であれば、VoIP 通話を盗聴することが比較的容易になります。[ 48 ] Wiresharkなどの無料のオープンソース ソリューションは、VoIP 会話のキャプチャを容易にします。
政府機関や軍事組織は、VoIP トラフィックを保護するために、Voice over Secure IP (VoSIP)、Secure Voice over IP (SVoIP)、Secure Voice over Secure IP (SVoSIP) など、さまざまなセキュリティ対策を使用しています。[ 49 ]違いは、暗号化が電話のエンドポイントで適用されるか、ネットワークで適用されるかにあります。[ 50 ] Secure Voice over Secure IP は、 SRTPやZRTPなどのプロトコルを使用してメディアを暗号化することで実装できます。Secure Voice over IP は、 SIPRNetなどの機密ネットワークでタイプ 1 暗号化を使用します。[ 51 ] [ 52 ] [ 53 ] [ 54 ]パブリック Secure VoIP は、無料の GNU ソフトウェアや、ZRTP などのライブラリを介して多くの一般的な商用 VoIP プログラムでも利用できます。[ 55 ]
2021年6月、国家安全保障局（NSA）は、通信システムの4つの攻撃プレーン（ネットワーク、境界、セッションコントローラ、エンドポイント）を説明し、それぞれのセキュリティリスクと軽減技術を説明する包括的な文書を公開した。 [ 56 ] [ 57 ]
VoIPプロトコルと機器は、PSTNと互換性のある発信者番号通知機能を提供します。多くのVoIPサービスプロバイダーは、発信者がカスタム発信者番号通知情報を設定できるようにもしています。 [ 58 ]
2020年2月28日以降に米国で製造、輸入、またはVoIPサービスで使用することを目的とした有線電話機は、連邦通信委員会が定める補聴器互換性要件を満たす必要があります。[ 59 ]
VoIPは、データと音声の間でネットワークインフラストラクチャを共有することで、通信コストを大幅に削減しました。[ 60 ] [ 61 ]単一のブロードバンド接続で複数の電話通話を送信できます。
VoIPの人気が高まるにつれ、政府はPSTNサービスと同様の方法でVoIPを規制することに関心を持ち始めている。[ 62 ]
発展途上国全体、特に規制が弱い国や支配的な事業者に支配されている国では、VoIP の使用に制限が課されることが多く、 VoIP に課税されているパナマや、VoIP が禁止されているガイアナなどが挙げられる。[ 63 ]政府が電気通信サービスを国有化しているエチオピアでは、VoIP を使用してサービスを提供することは犯罪行為である。同国は、VoIP を使用して国際電話をかけるのを防ぐためにファイアウォールを設置した。これらの措置は、VoIP の人気が高まり、国営の電気通信会社が生み出す収入が減少した後、講じられたものである。[ 64 ]
カナダでは、カナダ・ラジオテレビ通信委員会がVoIP電話サービスを含む電話サービスを規制している。カナダで運営されているVoIPサービスは、9-1-1緊急サービスを提供することが義務付けられている。[ 65 ]
欧州連合では、VoIPサービスプロバイダーの取り扱いは各国の電気通信規制当局の判断に委ねられており、規制当局は競争法を用いて関連する国内市場を定義し、それらの国内市場におけるサービスプロバイダーが「相当な市場支配力」を有しているかどうか（したがって、特定の義務を負うべきかどうか）を判断しなければならない。一般的には、管理されたネットワーク（ブロードバンド接続経由）上で機能するVoIPサービスと、管理されていないネットワーク（基本的にインターネット）上で機能するVoIPサービスとが区別される。
関連するEU指令は、市場支配力とは無関係に存在する義務（例えば、緊急通報へのアクセスを提供する義務）に関して明確に規定されておらず、どちらのタイプのVoIPサービスプロバイダーもそれに拘束されるかどうかを断定することは不可能である。[ 66 ]
オマーンでは、無許可のVoIPサービスを提供または使用することは違法であり、無許可のVoIPプロバイダーのウェブサイトはブロックされている。違反者には、50,000オマーンリアル（約130,317米ドル）の罰金、2年の懲役、またはその両方が科される可能性がある。2009年には、警察が国内の121のインターネットカフェを捜索し、VoIPサービスの使用または提供で212人を逮捕した。[ 67 ]
2017年9月、サウジアラビアは運用コストの削減とデジタル起業の促進を目的としてVoIPの禁止を解除した。[ 68 ] [ 69 ]
アラブ首長国連邦(UAE)では、無許可の VoIP サービスの提供や使用は違法です。無許可の VoIP プロバイダーの Web サイトはブロックされています。Skype などの一部の VoIP サービスは許可されています。[ 70 ] 2018 年 1 月、UAE のインターネット サービス プロバイダーは、Skype を含むすべての VoIP アプリをブロックしましたが、政府承認の VoIP アプリ 2 つ (C'ME と BOTIM) のみを許可しました。[ 71 ] [ 72 ]反対して、 Change.orgの請願書には5000 を超える署名が集まり、その結果、UAE では Web サイトがブロックされました。[ 73 ]
2020年3月24日、アラブ首長国連邦は、COVID-19パンデミック中のコミュニケーションを円滑にするため、これまで国内で禁止されていたVoIPサービスに対する制限を緩和した。しかし、 WhatsApp、Skype、FaceTimeなどの人気のインスタントメッセージングアプリケーションは音声通話やビデオ通話には引き続き使用できず、住民は国営通信事業者の有料サービスを利用せざるを得ない状況となった。[ 74 ]
インドではVoIPの使用は合法ですが、インド国内にVoIPゲートウェイを設置することは違法です。[ 75 ]これは事実上、PCを持っている人は他のコンピュータにVoIP通話をすることはできますが、通常の電話番号にはできないことを意味します。海外に拠点を置くVoIPサーバーサービスはインドでは使用が違法です。[ 75 ]
インターネット電話は、制限付きでISPに許可されています。以下のサービスが許可されています: [ 76 ]
韓国では、政府に登録されたプロバイダーのみがVoIPサービスを提供することが許可されています。多くのVoIPプロバイダーが定額料金制を採用しているのに対し、韓国のVoIPサービスは一般的に従量制で、固定電話の通話料金と同程度の料金が課金されます。外国のVoIPプロバイダーは、政府への登録に高いハードルに直面しています。この問題は2006年に深刻化しました。在韓米軍基地に居住する在韓米軍（USFK）隊員に契約に基づいて個人向けインターネットサービスを提供していたインターネットサービスプロバイダーが、隊員が米国にいる家族と連絡を取り合うための経済的な手段として利用していたVoIPサービスへのアクセスを遮断すると脅迫したのです。その理由は、隊員が利用しているVoIPプロバイダーが登録されていないというものでした。 2007年1月、在韓米軍と韓国の通信当局の間で妥協が成立し、2007年6月1日より前に韓国に到着し、基地内で提供されるISPサービスに加入している在韓米軍兵士は、米国を拠点とするVoIP契約を引き続き使用できるが、それ以降に到着する兵士は、契約上、米国のVoIPプロバイダーが提供する定額料金と同様の料金を提供する韓国を拠点とするVoIPプロバイダーを使用する必要がある、という合意に至った。[ 77 ]
米国では、FCCは相互接続されたすべてのVoIPサービスプロバイダーに対し、従来の電気通信サービスプロバイダーに課せられる要件と同等の要件を遵守することを義務付けています。[ 78 ]米国のVoIP事業者は、ローカル番号ポータビリティをサポートし、障害のある人々がサービスを利用できるようにし、規制料金、ユニバーサルサービス拠出金、その他の義務付けられた支払いを支払い、通信法執行支援法（CALEA）に従って法執行機関が監視を実施できるようにする必要があります。
相互接続型VoIP（PSTNに完全接続）の事業者は、特別な要求なしに拡張911サービスを提供し、顧客の位置更新を提供し、E-911機能の制限を消費者に明確に開示し、すべての消費者からこれらの開示に対する肯定的な確認を得ることが義務付けられており、[ 79 ]顧客が911サービスからオプトアウトすることを許可することはできません。[ 80 ] VoIP事業者は、卸売事業者を介して既存のローカル交換事業者との相互接続とトラフィックの交換を行う権利など、特定の米国電気通信規制の恩恵も受けています。ユーザーの場所を特定できないノマディックVoIPサービスのプロバイダーは、州の電気通信規制から免除されています。[ 81 ]
米国議会が議論しているもう1つの法的問題は、外国情報監視法の改正に関するものです。問題となっているのは、アメリカ人と外国人の間の通話です。NSAは令状なしにアメリカ人の会話を盗聴する権限はありませんが、インターネット、特にVoIPは、従来の電話システムほど発信者や通話の受信者の位置を明確に特定できません。VoIPの低コストと柔軟性により、ますます多くの組織がこの技術を採用するようになり、法執行機関による監視はより困難になっています。VoIP技術は、VoIPや同様の技術によって、通信を傍受しているときに政府が標的の物理的な位置を特定することがより困難になったため、連邦政府の安全保障上の懸念も増大させており、新たな法的課題が数多く生じています。[ 82 ]
ポール・バランや他の研究者によるパケットネットワーク設計の初期開発は、20世紀半ばの電気通信における回線交換ネットワークでは不可能だった、インフラストラクチャ障害に対するより高いレベルの回線冗長性とネットワーク可用性への欲求によって動機づけられた。ダニー・コーエンは1973年にパケット音声の一形態を初めて実証し、それが初期のARPANETで動作するネットワーク音声プロトコルへと発展した。[ 83 ] [ 84 ]
初期のARPANETでは、ビットレートが64kbpsで、初期のモデムの帯域幅2.4kbpsをはるかに上回る非圧縮パルス符号変調（PCM）デジタル音声パケットではリアルタイム音声通信は不可能でした。この問題の解決策は、1966年に名古屋大学の板倉文忠と日本電信電話（NTT）の齋藤修三によって初めて提案された音声符号化データ圧縮アルゴリズムである線形予測符号化（LPC）でした。LPCは2.4kbpsまで音声を圧縮することができ、1974年にカリフォルニア州ゴレタのCuller -Harrison Incorporatedとマサチューセッツ州レキシントンのMITリンカーン研究所の間でARPANETを介した最初のリアルタイム会話が成功しました。[ 85 ] LPCはそれ以来、最も広く使用されている音声符号化方式となっています。[ 86 ] LPC アルゴリズムの一種であるコード励起線形予測(CELP) は、 1985 年にManfred R. SchroederとBishnu S. Atalによって開発されました。 [ 87 ] LPC アルゴリズムは、現代の VoIP 技術における音声符号化の標準となっています。[ 85 ]
1974年のデモから20年間で、さまざまな形式のパケット電話が開発され、新しい技術をサポートするために業界の利害関係者グループが結成されました。ARPANETプロジェクトの終了と商用トラフィックのためのインターネットの拡大の後、IP電話はテストされ、1990年代初頭にVocalChatが導入されるまで商用利用には不向きと判断されました。その後、1995年2月にLior HaramatyとAlon Cohenの特許[ 88 ]に基づいてVocalTecがインターネット電話（略してiPhone）商用ソフトウェアを正式にリリースし、電話ゲートウェイや交換サーバーなどの他のVoIPインフラストラクチャコンポーネントがそれに続きました。その後すぐに、主要なIT企業の商用ラボで関心のある分野となり、特にAT&Tでは、Marian Croakと彼女のチームがこの技術に関連する多くの特許を出願しました。1990年代後半には、最初のソフトスイッチが登場し、H.323、MGCP、セッション開始プロトコル（SIP）などの新しいプロトコルが広く注目を集めるようになりました。2000年代初頭には、住宅や企業への高帯域幅の常時接続インターネット接続の普及により、インターネット電話サービスプロバイダー（ITSP）業界が誕生しました。Asterisk PBXなどのオープンソース電話ソフトウェアの開発は、クラウドサービスなどの新しいインターネット技術パラダイムを電話に適用するVoIPサービスへの幅広い関心と起業家精神を刺激しました。
over IP (VOIP) は、インターネット プロトコル (IP) を使用して、IP ネットワーク上で音声をパケットとして送信します。...インターネットでは、誰でも他の人に宛てられたパケットを傍受できます。暗号化とトンネリングを使用することで、ある程度のセキュリティを提供できます。一般的に使用されるトンネリング プロトコルは
レイヤ 2 トンネリング プロトコル
で、一般的に使用される暗号化メカニズムは
セキュア ソケット レイヤ
(SSL) です。
{{cite web}}: CS1 maint: bot: 元の URL の状態が不明です (リンク)エンド ユーザーは、海外の PSTN/PLMN でのみ PC-to-Phone インターネット電話通話を行うことができます。
WiktionaryにおけるVoIPの辞書定義
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