IP-Telefonie, auch als Voice over IP (kurz VoIP) bekannt, ist das Telefonieren über ein Computernetzwerk auf der Grundlage des Internetprotokolls. Die Sprachinformationen werden also nicht mehr über eine geschaltete Verbindung in einem Telefonnetz übertragen, sondern mit Hilfe von IP-Paketen übermittelt. Diese IP-Pakete werden im Netzwerk auf nicht festgelegten Wegen zu Ihrem Ziel gesendet.

Der wesentliche Unterschied zur herkömmlichen Telefonie besteht darin, dass die Sprachinformationen nicht über eine geschaltete Verbindung in einem Telefonnetz übertragen werden, sondern durch das Internet Protocol in Datenpakete aufgeteilt, die auf nicht festgelegten Wegen in einem Netzwerk zum Ziel gelangen. Diese noch junge Technologie macht sich so die Infrastruktur eines bestehenden Netzwerks für die Sprachübertragung zu nutze und teilt sich dieses mit anderen Kommunikationsdiensten.

Die IP-Telefonie kann im Prinzip auch genutzt werden, um weltweit Gespräche über das Internet zu führen, die so genannte Internet-Telefonie. Wenn beide Teilnehmer einen Internetzugang nutzen, werden die Gespräche sehr preiswert, unabhängig von den Orten, an denen sie sich gerade befinden. Über das Internet kann aber auch Verbindung zu einem Gateway aufgenommen werden, das eine Verbindung in die klassischen Telefonnetze herstellt. Während sich die Übertragungsbandbreiten in begrenzten Netzwerken wie einem Heimnetz, Firmennetz oder ähnlichen noch vorhersagen und beeinflussen lassen, hilft bei der Internet-Telefonie nur die Wahl eines günstigen Codecs.

Funktionsprinzip
Das Telefonieren an sich stellt sich für den Teilnehmer genauso dar wie in der klassischen Telefonie. Wie bei herkömmlicher Telefonie wird die Sprache zunächst analog mit einem Mikrofon erfasst. Diese analogen Informationen werden dann durch einen Wandler in ein digitales Format überführt und über Codecs in entsprechende Audio-Binärformate gewandelt. Je nach verwendetem Codec können die Daten dabei unterschiedlich stark komprimiert werden. Die meisten Codecs benutzen dabei ein Verfahren bei dem, ähnlich wie bei MP3-Dateien, für das menschliche Gehör unwichtige Informationen weggelassen werden. Das verkleinert die Datenmenge und verringert so die zur Übertragung benötigte Bandbreite. Werden allerdings zu viele Informationen weggelassen, leidet auch die Sprachqualität. Die verschiedenen Codec-Verfahren beherrschen die Audiokompression unterschiedlich gut. Manche sind auch speziell dafür ausgelegt, eine niedrige Bandbreite um jeden Preis zu erreichen, andere dagegen verbessern die seit Jahrzehnten gewohnte - relativ schlechte - Telefonqualität auf Radio- oder sogar CD-Niveau. Je nach Codec variiert also die erforderliche Bandbreite sowie die Sprachqualität. Damit die Daten nach dem Transport auch wieder korrekt in Sprache umgewandelt werden können, muss der Empfänger denselben Codec wie der Sender benutzen.
Dieses Verfahren der Audiokompression wird übrigens heute schon beim Mobilfunk erfolgreich eingesetzt.
Der Transport der umgewandelten Daten erfolgt dann über ein öffentliches oder privates Computernetzwerk. Die Daten werden dazu in viele kleine Pakete aufgeteilt, weshalb auch ein Gespräch nun nicht mehr eine ganze Leitung benötigt. Allerdings müssen diese Pakete mit einer gewissen Mindestgeschwindigkeit beim Gegenüber ankommen, damit eine Kommunikation möglich ist. Eine Laufzeit (engl. Delay) von 150 Millisekunden stellt dabei die obere Grenze dar, bis zu der noch ein normales Gespräch möglich ist – bei größeren Werten wird die Verzögerung als störend wahrgenommen. Werden gleichzeitig noch andere Pakete über das Computernetzwerk übertragen, zum Beispiel die Pakete einer Webseite, dann ist dies eventuell nicht mehr gewährleistet (siehe Absatz "Übertragungsqualität"). So genannte Pufferalgorithmen versuchen hierbei entgegenwirkend Datenpakete zwischen zu speichern, um die Lücken möglichst klein zu halten.
Vermittlung zwischen den beiden Technologien – IP-Gatways
Damit Verbindungen zu herkömmlichen Telefonnetzen hergestellt werden können, werden Vermittlungsrechner, die so genannten Gateways, benutzt. Diese sind sowohl mit dem Kommunikationsnetzwerk des IP-Telefons als auch mit dem Telefonnetz verbunden. Empfangen diese eine Anfrage von einem IP-Telefon, leiten sie diese ins Telefonnetz um, indem sie die gewünschte Nummer anrufen. Erhalten sie einen Anruf aus dem Telefonnetz, leiten sie eine Anfrage an das entsprechende IP-Telefon weiter.

Verbindungsaufbau
Damit eine Verbindung zu einem bestimmten Benutzer aufgebaut werden kann, muss dessen Adresse eindeutig bekannt sein. In einem Netzwerk ist jeder Benutzer über eine IP-Adresse in Kombination mit einem Port identifiziert. Allerdings verwenden die meisten Benutzer heutzutage keine festen IP-Adressen. Durch einen DHCP-Server wird ihnen bei jedem Verbindungsaufbau mit dem Netzwerk eine neue dynamische IP-Adresse zugewiesen. Außerdem verwenden viele Internet-Nutzer Router mit Port Address Translation (PAT), so dass mehrere Geräte sich eine IP-Adresse im Internet teilen können. Es ist also nicht ohne weiteres möglich zu wissen, unter welcher IP-Adresse und Portnummer der gewünschte Gesprächspartner zu erreichen ist.
Um dieses Problem zu lösen wurde von der Internet Engineering Task Force (IETF) das Session Initiation Protocol (SIP) entwickelt. Es erlaubt SIP-Endpunkten, wie zum Beispiel einem SIP-Telefon, sich an einem SIP-Server zeitlich befristet anzumelden. Hier durch können andere SIP-Endpunkte die momentane IP-Adresse vom SIP-Server erfragen. Die Adressierung findet hierbei über das von E-Mail bekannte Uniform Resource Identifier (URI)-Format statt. Die Schreibweise der Teilnehmeradressen lautet dann zum Beispiel: "sip:user@domain". Dies bietet die Möglichkeit, dass man in Zukunft über eine Adresse erreichbar sein wird, die dann sowohl für E-Mail als auch Telefonie verwendet werden kann. Des weiteren sind mit SIP auch Videotelefonate möglich als auch Instant Messaging über den SIMPLE-Standard, der ebenfalls von der IETF entwickelt wurde.
Um eine eigene SIP-Adresse (URI) zu bekommen kann man sich bei vielen freien und kostenpflichtigen Anbietern anmelden. Die meisten ermöglichen das Telefonieren mit Teilnehmern des herkömmlichen Telefonnetzes, da es sich hierbei um ihr Geschäftsmodell handelt. Allerdings vergeben nur einige wenige Anbieter klar ersichtliche SIP-Adressen, sondern hauptsächlich herkömmliche Rufnummern, da die wenigsten SIP-Telefone eine URI wählen können.

Übertragungsqualität
Da das Internet in seiner heutigen Form (Stand 2005) keine gesicherte Übertragungsqualität zwischen Teilnehmern garantiert, kann es durchaus zu Übertragungsverlusten und Aussetzern kommen, so dass die Sprachqualität nicht der von herkömmlichen Telefonnetzen entspricht. Im Extremfall kann die Sprache bis zur völligen Unverständlichkeit verzerrt werden. Allerdings ist die Qualität im Vergleich zu Mobilfunk-Netzen in der Regel wesentlich besser. Die zunehmende Akzeptanz der Mobilfunkkunden deutet auf eine relativ unkritische Einstellung zu leichten Qualitätsmängeln hin. Einen qualitativ hochwertigen DSL-Anschluss vorausgesetzt, kann durchaus von der vollwertigen Alternative zum klassischen Telefonnetz gesprochen werden.
Eine Priorisierung der "Sprachpakete" ist sinnvoll. Das heute im Internet verwendete Protokoll IPv4 bietet die Priorisierung zwar, jedoch wird sie von den Routern im Internet in der Regel nicht beachtet. Die Substitution des Milliarden Euro schweren Telefoniemarktes durch VoIP, ist für die meist monopolähnlichen Netzanbieter eine unangenehme Vorstellung. Dieser Zusammenhang könnte der wesentliche Grund für das in der Fläche seltene Angebot an VoIP-optimierten Internetzugängen sein. International ist dennoch die klare Tendenz eines aufkommenden Wettbewerbs zu beobachten.

Ausfallsicherheit
Die Ausfallsicherheit ist im Internet derzeit so hoch wie bei herkömmlichen Telefonnetzen. Allerdings ist die subjektive Wahrnehmung von Problemen durch die Vielzahl von beteiligten Systemen und Organisationen eher negativ. Große IP-Backbone-Netze haben aber mindestens die gleiche Ausfallsicherheit. Zu Bedenken ist aber, dass auch eine externe Spannungsversorgung für den Endkunden notwendig ist und bei Ausfall dieser auch kein Telefonieren möglich ist, was bei Kunden speziell im ländlichen Raum die Ausfallsicherheit stark reduziert.

Quelle Wikipedia - www.wikipedia.org