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[[ファイル:1140E.jpg|thumb|110px|1140E VoIP Phone [[アバイア]]]]
'''Voice over Internet Protocol'''（ボイス オーバー インターネット プロトコル、'''VoIP'''（ブイ オー アイピー）、'''Voice over IP'''（ボイス オーバー アイピー））とは、[[音声]]を各種[[符号化方式]]で[[符号化]]および[[データ圧縮|圧縮]]し、[[パケット]]に変換したものをIP（[[Internet Protocol]] : インターネットプロトコル）ネットワークで[[リアルタイム]]伝送する技術である。Voice over Frame Relay (VoFR) ・Voice over ATM (VoA) などと同じ'''Voice over Packet Network (VoPN)''' の一種。

この項では「VoIP」の技術とIP電話の網構成を記述する。その他については[[#関連項目|関連項目]]も参照のこと。

== VoPNの概要および経緯 ==
VoPNは、[[データ通信]]網と[[伝送路]]や交換設備を共用することを目的としてはじめられた。

VoFRは、[[X.25]]よりも遅延が少ない[[フレームリレー]]を使用するものである。IP加入者網が無かった時代に[[内線電話]]として普及したが、IP網の価格の低下と速度の向上、提供地域の拡大により撤去が進んだ。

VoAは、従来の[[電話網]]で必要となる[[電話交換機]]を[[パケット通信]]とリアルタイム通信とを[[多重化]]するために開発された[[Asynchronous Transfer Mode|ATM]][[交換機]]に置き換えるものである。高価で有資格者による保守を必要とするものであり、[[電気通信事業者]]の[[携帯電話]]・[[固定電話]]などの公衆交換電話網で使用されているものがほとんどである。

VoIPは、[[1990年代]]後半より、[[インターネット電話]]と呼ばれる、[[スピーカー]]・[[マイクロフォン]]または、ヘッドセットを接続した[[パーソナルコンピュータ|パソコン]]に[[ソフトウェア]]をインストールする方式で利用されていたが、使い勝手が悪く、遅延・エコー・欠落などにより音質も従来の[[電話]]より劣るものであった。

[[2000年代]]より、[[ADSL]]・[[FTTH]]・[[広域イーサネット]]といった常時接続・高速・定額制のIP加入者回線が普及し、[[Resource Reservation Protocol]] (RSVP) などの[[Quality of Service|QoS]]機能で音質が改善された。また、専用機器の開発に伴い一般の電話と同じ操作・機能となり、公衆網への発信が可能になり、[[電話番号]]の割り当てにより公衆網などからの着信が可能となった。

また、[[無線LAN]]上でのVoIPに関する技術を特に'''VoWLAN''' (Voice over Wireless LAN) と言うこともある。

== 技術 ==
[[音声]]信号の[[データ圧縮|圧縮]][[符号化方式]]には、通常0.3 - 3.4kHz帯域のものが用いられるが、0.05 - 7kHz帯域のものも使用される。狭い帯域で多数チャネルが必要な場合に、音声が一定のレベル以下のときにパケットを送出しない無音圧縮の手法が使われ、頭切れや演算負荷の増加の原因になることもある。

リアルタイム性を重視し再送信を行わない[[Real-time Transport Protocol|RTP]]を使用して音声パケットを送り、[[パケット通信]]網の遅延時間のばらつきによるパケットの間隔や順序の乱れを吸収するため、受信側にバッファメモリが使用される。バッファメモリによる遅延時間は、回線の状況が良いときは小さく、悪いときは大きく調整される。途中で破棄されたパケットは、直前のパケットのデータから演算した音声や[[ホワイトノイズ]]などの挿入で補正される。

バッファ補正の遅延時間の影響で、みなし音声方式の場合[[ファクシミリ]]などの[[モデム]]や[[DTMF]]を使用した通信がうまくいかない場合がある。そのため、デジタルデータのパケットとしてファクシミリを送るための専用プロトコルであるT.38対応のゲートウェイを使用することもある。→[[InternetFAX]]を参照。

== VoIP専用機器 ==
VoIP専用機器には、[[通信プロトコル]]として、SIP ([[Session Initiation Protocol]]) のものと[[H.323]]のもの、[[IPv4]]のものと[[IPv6]]のものとがある。網として統一されていないと、多数の[[ゲートウェイ]]が必要となる。

[[2005年]]現在、新規導入ではSIPが多い。

=== VoIP網制御装置 ===
VoIP網制御装置とは、[[IPアドレス]]と[[電話番号]]の相互変換・通信帯域管理・[[輻輳]]処理・課金・プレゼンス管理などの付加機能などを行う機器。SIPではSIP[[サーバ]]、H.323の場合ゲートキーパーと呼ぶ。また、汎用サーバの[[ソフトウェア]]として実装されているものを[[ソフトスイッチ]]とも呼ぶ。

電話交換機より安価に導入でき、保守や機能拡張が容易である。

=== VoIPゲートウェイ ===
VoIPゲートウェイとは、IP電話網制御装置の制御により、公衆交換電話網や他のIP電話網などの異なる網間との情報の送受信やプロトコル変換を行う機器。

; IP電話交換機
: IP[[電話交換機]]とは、一般電話網の交換機にIP網への接続機能を追加したもの。事業者用のものと、内線用のIP-PBXと呼ばれるものとがある。VoIP網制御装置と統合されたものもある。
; IP電話アダプタ
: IP電話アダプタとは、[[Local Area Network|LAN]]などを通してVoIPでの通話を可能にするためプロトコルや[[インタフェース (情報技術)|インターフェース]]を変換する機器。次の様な機器の接続用がある。
:* アナログ[[電話機]] ([[Analog Telephony Adapter|ATA]]) : 回線数の少ないものが一般的である。家庭向け等の機種では、[[ADSL]]モデムや[[ルーター]]との[[オールインワン|複合機]]も多い。
:* [[PHS]] : 構内PHSの[[バックボーン]]をLANに統合するために使用する。
:* [[ISDN]]対応内線交換機 : ビジネスホンなどをISDNから切り替えるために使用する。S点接続のものが多いがU点のものもある。

=== VoWLANコントローラー ===
[[VoWLAN]]コントローラーとは、[[無線LAN]][[アクセスポイント (無線LAN)|アクセスポイント]]間で無線IP電話機を[[ハンドオーバー]]できるように制御する機器。無線LANのセキュリティ向上機能を持つものも多い。端末とアクセス・ポイント間との認証・ハンドオーバーの時間を短縮する規格として[[IEEE]] 802.11iがある。また、[[Quality of Service|品質確保]]のための帯域制御・同時通話数制限、待ち受け時間延長のための省電力制御の規格としてIEEE 802.11eがある。

=== Wi-Fi電話端末 ===
{{main|Wi-Fi電話端末}}
Wi-Fi電話端末とは、無線LANに直結できる携帯型電話機。[[IPセントレックス#モバイルセントレックスサービス|モバイルセントレックス]]用の端末として、期待されている。2007年現在、IEEE 802.11i・IEEE 802.11e対応の連続待ち受け時間などが改善されたものが登場し、また、[[携帯電話]]などとのデュアル機や、通信端末分離型（[[コンパクトフラッシュ|CFカード]]等）の端末も開発されている。

無線LAN内蔵携帯電話は、[[2004年]]から[[NTTドコモ]]によって、企業向けに「[[PASSAGE DUPLE]]」というモバイルセントレックスサービスとして展開されている。「[[ホームU]]」という個人向けサービスも[[2008年]]7月より開始されている。

=== IP電話機 ===
[[IP電話機]]とは、[[イーサネット]]に直結できる据え置き型電話機。[[Power over Ethernet]]機能のある[[スイッチングハブ]]からの給電で動作し、個別の電源アダプタが不要なものも存在する。また、スイッチングハブ機能を持ち[[パーソナルコンピュータ]]との連携機能を持つものもある。

=== ソフトフォン ===
[[ソフトフォン]]とは、パソコンの[[ソフトウェア]]として実現されたIP電話のことである。比較的安価で他ソフトとの連携機能・音声録音などの多くの機能を持ち、[[コールセンター]]などで使用されている。無線IP電話機の携行忘れ時の代替用の導入もある。

また、[[Universal Serial Bus|USB]]接続のヘッドセット型で、内蔵メモリーにソフトウエアが書き込まれており、接続するだけでインストールされるものも販売されている。

=== スマートフォン ===
iPhoneやAndroidなどのスマートフォンに[[Skype]]や[[Viber]]などのアプリケーションをインストールして、インターネット電話としての利用が可能。

== 端末機器接続方法 ==
[[固定電話]]と、セカンダリIP電話とを1台の一般電話機で共用する場合

 一般電話機 - | IP電話 | - 公衆交換電話網
              |アダプタ| - IP中継網

プライマリIP電話と、セカンダリIP電話とを1台の一般電話機で共用する場合

 一般電話機 - |セカンダリ| - 電話ケーブル - |プライマリ| - IP中継網
              | アダプタ | - LAN ケーブル - | アダプタ |

固定電話と、セカンダリIP電話とを2台の一般電話機で別々に使用

 一般電話機 (1)  - 公衆交換電話網
 一般電話機 (2)  - |IP電話アダプタ| - IP中継網

プライマリIP電話と、セカンダリIP電話とを2台の一般電話機で別々に使用

 一般電話機 (1)  ----- 電話ケーブル ----- |プライマリ| - IP中継網
 一般電話機 (2)  - |セカンダリ| -- LAN -- | アダプタ |
                   | アダプタ |  ケーブル

2台対応のプライマリIP電話アダプタで一般電話機を使用

 一般電話機 (1)  - | IP電話 | - IP中継網
 一般電話機 (2)  - |アダプタ| 

固定電話と、セカンダリIP電話とをn台の一般電話機で共用する場合

 一般電話機 (1)  - |内線電話| - 公衆交換電話網
 一般電話機 (n)  - | 交換機 | - |IP電話アダプタ| - IP中継網

プライマリIP電話と、セカンダリIP電話とをn台の一般電話機で共用する場合

 一般電話機 (1)  - |内線電話| ----- 電話ケーブル ----- |プライマリ| - IP中継網
 一般電話機 (n)  - | 交換機 | - |セカンダリ| -- LAN -- | アダプタ |
                                | アダプタ |  ケーブル

[[ISDN]]対応BRIのS点・U点またはPRI接続のIP電話アダプタで一般電話機を使用

 一般電話機 (1)  - |内線電話| - | IP電話 | - IP中継網
 一般電話機 (n)  - | 交換機 |   |アダプタ|

ISDN対応BRIのS点・U点またはPRI接続のIP電話アダプタで固定電話を併用して一般電話機を使用

 一般電話機 (1)  - |内線電話| - 公衆交換電話網
 一般電話機 (n)  - | 交換機 | - |IP電話アダプタ| - IP中継網

== 網構成方式 ==
中継網のみIP網とするもの。
* 一般電話機 - 一般[[加入者線]] - IP電話交換機 - IP中継網 - 着信先

IP化された加入者線に、IP電話アダプタを介して一般電話機を接続するもの。
* 一般電話機 - IP電話アダプタ - IP加入者線 - IP中継網 - 着信先

IP電話機をIP化された加入者線に直結するもの。
* IP電話機 - IP加入者線 - IP中継網 - 着信先

無線IP電話機を無線LAN[[アクセスポイント (無線LAN)|アクセスポイント]]を介してIP化された加入者線に直結するもの。[[データ通信]]用との併用の場合には、特に通話品質の確保に配慮した基地局やスイッチ網の構成が求められる。2007年現在、[[基地局]]を[[電気通信事業者]]が設置する移動通信サービスの提供も計画されている。

* 無線IP電話機 - 無線LAN基地局 - IP加入者線 - IP中継網 - 着信先

== VoIPを活用した電話網 ==
一般的にはIP電話との認知は無いまたは薄いが、中継網にVoIPを活用している電話サービスも以下に述べる。

[[2001年]]4月から、[[フュージョン・コミュニケーションズ|フュージョンコミュニケーションズ]]が日本初の本格的な専用IP網[[中継電話]]を[[電話番号|事業者識別コード番号]]0038の[[マイライン]]（優先接続方式）で営業開始した。

[[2005年]]2月には、[[KDDI]]が、内部の中継網（収容局以降）を専用IP網で構成して、メタルプラスサービスを開始した。[[直収電話]]の形態を取っている。

PHS事業者の[[ウィルコム]]では、2005年頃より、トラフィックの多い地域にVoIP対応交換機 (ITX : Ip Transit eXchange) {{PDFlink|[http://www.toshiba.co.jp/tech/review/2005/02/60_02pdf/b05.pdf]}}を導入し、VoIP網を構築してきたが、2012年3月には全基地局のITXへの収容を完了した。これにより、音声通話および[[データ通信]]のトラフィックについて、内部の中継網（収容局以降）を専用IP網で構成して、従来の電話網から専用IP網（VoIP含む）に流す事で、[[日本電信電話|NTT]]東西への接続料が不要となった。またウィルコム同士の[[音声通話定額制]]の導入を可能にできたのも、このITX化による恩恵である。

; アクセスポイント方式
: 通常の[[電話]]から[[アクセスポイント]]に電話を掛けて、VoIPの中継網を通して他の電話網に着信する、特殊なサービスもある（スーパーテレフォン、JENS ipPhone等）。

== 関連項目 ==
* [[IP電話]] : 専用の[[Internet Protocol|IP]]加入者網を利用したもの。IP電話サービスの概要・法的位置付け・[[電気通信事業者]]など。
* [[日本のIP電話]]
* [[VoLTE]] ： [[第3.9世代移動通信システム]]のひとつである[[Long Term Evolution]]における音声通話を、同方式のパケット通信ネットワーク上で実現する技術方式。なお、[[NTTドコモ]]が[[2013年]]夏モデル時点で発売している、[[Xi (携帯電話)|Xi]] (LTE) と[[FOMA]] ([[W-CDMA]]) のデュアルモード[[スマートフォン]]端末における音声ネットワークは、[[FOMA]]のネットワークで行われており、LTEネットワークによる音声通話は実現されていない。
* [[インターネット電話]] : [[インターネット]]を利用したもの。
* [[IPセントレックス]] : [[内線電話]]のVoIP化、モバイルセントレックス・企業内IPセントレックス。
* [[Fixed Mobile Convergence]]
* [[VoWLAN]] - [[Wi-Fi電話端末]]
* [[InternetFAX]] : [[IP電話]]や[[Internet Protocol]]でのFAX通信
* [[プッシュ・ツー・トーク]] : [[第3世代移動通信システム]]のVoIPを利用した半二重音声通信サービスなど。
* [[D-STAR]] : [[パケット通信 (アマチュア無線)|パケット通信]]のVoIP。
* [[Session Initiation Protocol]]
* [[H.323]]
* [[MGCP]]、[[Megaco]]、[[Media Gateway Control Protocol]]
* [[パケット通信]] - [[フレームリレー]] - [[Asynchronous Transfer Mode]]
* [[電話網]] - [[公衆交換電話網]]
* [[IPマルチメディアサブシステム]]

== 外部リンク ==
* [http://www.en.voipforo.com Information about VoIP Protocols]
* [http://www.computerworld.jp/topics/voip/ Topics : VoIP - Computerworld.jp]

[[category:IP電話|ほいつふ]]
[[Category:インターネット技術|ほいふつ]]