Progettazione e Implementazione di Servizi e Funzioni per Telefoni SNOM con Tecnologia VOIP.

TESI DI LAUREA:   PROGETTAZIONE  E  IMPLEMENTAZIONE  DI  SERVIZI  E  FUNZIONI  PER  TELEFONI  SNOM   CON  TECNOLOGIA  VOIP 
   
 
INTRODUZIONE 
 
L'informatica è un universo in continuo divenire ricco di cambiamenti e 
di innovazioni, ognuna delle quali finalizzate al miglioramento delle effettive 
necessità degli utenti.  
Negli ultimi anni, il VoIP ha rappresentato una tecnologia in grado di 
rivoluzionare la classica modalità di comunicazione telefonica, aggiungendo 
nuovi orizzonti comunicativi. VoIP è 
l'acronimo di Voice over Internet 
Protocol, da cui si deduce la presenza, 
perché  tale tecnologia possa essere 
adoperata, di un protocollo di base 
TCP/IP e di convertitori che possano far viaggiare all'interno della rete il 
traffico vocale. Tali convertitori, viceversa, devono rendere l’audio di qualità 
accettabile una volta che la telefonata perviene al destinatario. Questa 
tecnologia è esplosa, e si è diffusa, a causa dei minimi costi e dell'utilizzo 
massiccio da parte dell'intera comunità di connessioni internet ad alta 
velocità ed ottima affidabilità. Tale successo è riscontrabile, 
particolarmente, dall'utilizzo della stessa in determinati ambiti professionali.  
Il lavoro svolto, in questa tesi, è stato finalizzato alla 
PROGETTAZIONE E IMPLEMENTAZIONE DI SERVIZI E FUNZIONI PER I TELEFONI 
SNOM, che utilizzano la tecnologia VoIP adattabile a numerosi scenari 
applicativi in ambito professionale. In particolare è stato creato un 
sistema modulare riadattabile, in grado di essere utilizzato in futuro in 
diversi contesti. Per rendere possibile quanto su detto, è stata scissa la 
fase progettuale dalla specifica implementazione adoperata. 
Snom One è un sistema di telefonia VoIP  (Voice-over-IP). E’ il primo 
passo nell’evoluzione della gamma di prodotti Snom ed è una soluzione rivolta 
ai clienti che desiderano che tutte le funzioni dei telefoni snom siano 
supportate da un singolo sistema completo. 
Il sistem snom 320 - Telefono VoIP basato su SIP – su cui si è 
concentrata la mia attività prevalente, è ideale per l'ufficio e per chi 
telefona molto: lo Snom 320 é un telefono SIP professionale dall'ottimo
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rapporto qualità prezzo e dotato del vivavoce (full duplex) come della 
funzione di conferenza a tre. 
La creazione del progetto prefissato, permette comunicazioni stabili e 
distribuite all'interno di una rete. L'implementazione proposta si adatta ad 
uno scenario di rete a dimensione medio-grande, in cui sono presenti 
differenti SIP Proxy; ognuno in grado di processare chiamate VoIP 
effettuate da utenti, che sono gestite in maniera distribuita ed equa tra i 
SIP Proxy attivi. L'implementazione specifica di progetto si basa 
sull'architettura OpenSIPS, che risulta essere tra le differenti soluzioni 
presenti nel mondo VoIP opensource, la più adoperata per sfruttare le 
specifiche protocollari SIP. Il protocollo SIP, a differenza dell'ormai 
obsoleto protocollo H.323, permette la gestione efficiente e scalabile delle 
sessioni applicative tra utenti VoIP.  La fase implementativa è stata 
affrontata con particolare oculatezza, andando a specificare tutte le scelte 
progettuali che hanno portato alla costruzione del sistema ed al 
raggiungimento degli scopi prefissati; il tutto nel rispetto dei vincoli di 
utilizzo di software VoIP Opensource. 
 Nella fase finale del sistema sono state effettuate le dovute 
considerazioni sulle soluzioni proposte, in relazione ai riscontri dal punto di 
vista delle performance e della qualità delle soluzioni; inoltre sono state 
analizzate prospettive future e potenzialità relative all'architettura 
adoperata.
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CAPITOLO I 
 
TELEFONIA CLASSICA E TELEFONIA MODERNA 
 
La modalità di comunicazione telefonica non ha subito cambiamenti 
rilevanti, con il passare degli anni; le entità previste in tale sistema 
comunicativo sono: il telefono, la linea 
telefonica (che trasporta il segnale vocale) 
e la compagnia telefonica, che provvede alla 
comunicazione effettiva prenotando le 
dovute risorse. 
Gli apparecchi telefonici 
maggiormente adoperati sono apparecchi analogici, il loro funzionamento è 
rimasto sempre lo stesso e prevede la presenza di un microfono per 
catturare i suoni prodotti dall'interlocutore e di un cavo telefonico su cui, 
dopo un semplice spostamento di frequenza, il segnale verrà trasmesso. Tale 
sistema comunicativo è obsoleto e presenta, sotto molti punti di vista, degli 
aspetti negativi ma, essendo ormai la 
società abituata ad adoperare tale 
oggetto di largo consumo, gli utenti 
proseguono su questo modo di 
comunicare ignorando aspetti 
complementari e potenzialità nascoste. 
 Il VoIP, acronimo di Voice over 
IP, è un sistema moderno di 
comunicazione telefonica che 
fuoriesce dagli schemi attuali che si sono delineati nel tempo. Le entità 
previste, in tale sistema comunicativo, sono le medesime adoperate nella 
telefonia classica; tuttavia,  non sono delineati dei canoni ben precisi in cui 
far rientrare il telefono, la compagnia telefonica ed il mezzo trasmissivo. 
Secondo il VoIP si effettuano delle chiamate tra utenti, adoperando come
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mezzo di trasporto non una rete tradizionale PSTN ma una rete Internet, o 
un'altra rete  (purché adoperi il protocollo IP) come ad esempio una rete 
LAN. Tale tecnologia si è affermata, negli ultimi anni, grazie alla forte 
espansione a macchia d'olio di Internet.  Possiamo infatti constatare che, 
grazie alle connessioni a banda larga, ultimamente si stanno aprendo degli 
orizzonti su cui sviluppare nuove modalità di comunicazione; il raggiungimento 
di tali traguardi ha come principale conseguenza il cambiamento degli 
standard comunicativi. Il modello seguito, nei suddetti sistemi, prevede la 
presenza di un client e di un server: il client è rappresentato dal telefono, 
mentre il server è il provider VoIP, che fa sì che avvenga la comunicazione.  
Tale provider può 
fungere, a sua volta, da client 
per un altro provider VoIP, 
creando una gerarchia ad albero 
tra i Server, fino ad instradare 
la chiamata al giusto 
destinatario.  Questa struttura 
concretamente è rappresentata 
da un'applicazione che gira sulla 
rete; per far si che venga 
mantenuta una compatibilità con i classici sistemi PSTN, ISDN, si adoperano 
dei gateway, tuttavia presenti anche per interconnettere reti  radiomobili 
GSM, UMTS. Il primo aspetto che si manifesta, nell'uso di questa tecnologia, 
è il notevole abbattimento dei costi relativi alla comunicazione; tale 
constatazione si manifesta in quanto si sfrutta l'infrastruttura di una rete 
LAN interna per interconnettere utenti che ne fanno parte. Il consumatore 
privato, utilizzando un collegamento ad Internet a banda larga, può 
effettuare e ricevere chiamate telefoniche, potendo contare molte volte su 
un costo nullo per determinate chiamate e su costi contenuti per chiamate ad 
utenti che usano reti PSTN, nella stessa nazione o all'estero. Tale concetto, 
esteso ad un ambito aziendale, rappresenta oltre che un risparmio 
significativo anche un aumento del grado di integrazione del personale; sono 
infatti in crescendo le aziende che adottano il VoIP per l'interconnessione 
tra sedi dislocate in luoghi differenti e l'intercomunicazione tra personale,
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anche situato all'interno della medesima sede. Con la crescita degli utenti 
VoIP si hanno nuove opzioni da accostare alle semplici telefonate, come 
l'abbattimento delle distanze, eliminando la distinzione tra chiamate locali e 
chiamate a lunga distanza, il mantenimento di differenti numeri telefonici su 
una sola linea, il salvataggio di messaggi vocali all'interno del proprio 
computer, ed, in ultimo, un costo nullo per chiamate tra utenti che adoperano 
lo stesso Provider. Nonostante tale sistema di comunicazione apporti 
numerosi benefici, tuttora, la presenza del VoIP su abitazioni private risulta 
essere minima, mentre all'interno delle grandi aziende si sta espandendo a 
macchia d'olio; in tal modo si realizzeranno delle reti telefoniche dedicate, 
per interconnettere sedi di una stessa azienda dislocate sul territorio. 
Queste aziende andranno a creare delle proprie reti telefoniche dedicate, 
effettuando nelle stazioni di commutazione la conversione del segnale 
analogico ad un segnale digitale formato dai pacchetti IP. Seguendo tale 
metodologia, si andranno ad effettuare delle reti interne adibite non solo alla 
comunicazione tra utenti, ma anche allo scambio di dati ed all'utilizzo di 
differenti servizi. Questi servizi risultano essere forniti agli utenti grazie 
alla tecnica del data abstraction, che ci permette di dedurre le 
caratteristiche dei dispositivi che hanno effettuato la comunicazione  (come 
ad es. l'interfaccia che si adopera, i pulsanti del dispositivo, la dimensione 
dello schermo ecc.) e di configurarne ad hoc i servizi. 
[1][2]
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I VANTAGGI E GLI SVANTAGGI DEL VOIP 
 
Adoperando il VoIP, molte di quelle caratteristiche proprie della 
telefonia tradizionale possono essere ereditate ed altre sono aggiunte, come 
ad esempio: la portabilità del numero, la possibilità di adoperare dei terminali 
molto simili ai tradizionali telefoni, i servizi di segreteria telefonica etc.; 
mentre molte caratteristiche innovative possono essere aggiunte quali: la 
videoconferenza, la messaggistica istantanea, la possibilità di manifestare la 
presenza dell'utente nella rete, il multimedia over IP, il Mobile VoIP etc..  
La rete telefonica classica PSTN è stata progettata solo per il 
trasporto della voce. A differenza della rete internet la progettazione è 
differente, in quanto in una comunicazione telefonica si andrà a prenotare un 
insieme di risorse che vanno a rappresentare il circuito fisico dedicato tra gli 
utenti. Tale comunicazione si basa sulla tecnica della commutazione di 
circuito, la quale permette, per tutta la durata della comunicazione, che gli 
interlocutori abbiano un canale dedicato, indipendente dal fatto che le parti 
siano in conversazione attiva o in silenzio; ciò comporta un’allocazione statica 
delle risorse e, più in dettaglio, si andrà ad ottenere un circuito dedicato che 
garantisce una banda di 64 kbps bidirezionale, con qualità garantita per 
l'intera comunicazione.  
Il vantaggio più 
importante dell'utilizzo del 
VoIP è relativo al canale 
trasmissivo, che non è 
riservato per l'intera 
durata della comunicazione, 
poiché il trasporto del 
segnale non avviene 
seguendo la modalità di 
commutazione di circuito, 
bensì secondo la modalità  di commutazione di pacchetto. In tal modo, non si 
ha la creazione di un canale dedicato con un assegnamento statico delle 
risorse, ma i pacchetti viaggeranno ognuno in maniera autonoma secondo
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percorsi non calcolabili a priori. Tale modalità permette un utilizzo ottimale 
della rete, poiché non ci saranno sprechi di risorse che verranno impegnate 
per il tempo necessario alla comunicazione e liberate quando la comunicazione 
non è attiva. Nella telefonia classica infatti, quando si crea un circuito, le 
risorse impegnate sono bloccate anche se ci  sono periodi di silenzio, mentre 
ciò non avviene con la modalità a commutazione di pacchetto. Secondo il VoIP 
il segnale vocale viaggia, previa conversione e compressione, in pacchetti IP; 
tale caratteristica permette un utilizzo contemporaneo di più flussi 
informativi, come ad esempio flussi dati di tipo testuale, flussi video ecc.,  
senza che siano presenti più canali dedicati in parallelo. Bisogna sottolineare 
che con tale tecnologia si ottiene un massiccio  abbattimento dei costi su due 
fronti fondamentali, sul costo della singola chiamata e sul costo 
dell'infrastruttura. La riduzione del costo della chiamata risulta possibile 
grazie all'utilizzo della rete internet come mezzo di trasporto, quindi anche 
se il mittente si trova in un luogo molto lontano da dove si trova il 
destinatario, il costo in alcuni casi arriva addirittura ad essere nullo. La 
riduzione del costo dell'infrastruttura è limitato all'attivazione di una rete 
internet a banda larga, e cioè di una linea con una velocità pari o superiore a 
256 kbit/s  e, considerando l'aspetto dell'allargamento a macchia d'olio di 
internet, in molti casi  risulta essere già presente. In generale, la 
comunicazione telefonica è formata per la 
maggior parte da  quella che noi definiamo 
telefonia tradizionale, cioè reti che si 
basano sul trasporto del segnale vocale 
tramite PSTN (Public Switched Telephone 
Network); il VoIP permette 
un'interconnessione con questa modalità, 
grazie alla presenza di gateway interposti 
tra le due reti e di dispositivi di 
intercomunicazione. Tale tecnologia nel 
momento della creazione è stata studiata per potersi adattare a quelli che 
sono gli sviluppi futuri di internet ed in generale del mondo delle 
comunicazioni; è visibile, infatti, come tale modalità di telefonia si inserisca 
in maniera ottimale nello scenario comunicativo Wi-Fi e Wi-MAX (entrambi
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basati su reti a larga banda). Nella telefonia analogica abbiamo una garanzia 
fondamentale nell'effettuare una comunicazione, cioè che l'alimentazione 
elettrica non andrà ad influire sul mantenimento dello stato attivo della 
chiamata; tale vantaggio, purtroppo, viene a mancare nella comunicazione 
VoIP, in quanto nell'eventualità avvenga uno stallo anche temporaneo 
dell'alimentazione elettrica la chiamata inevitabilmente andrà a concludersi 
bruscamente, poiché andranno a spegnersi i componenti che mantengono 
attiva la connessione.  
Emerge, inoltre, facendo un 
confronto con la precedente tecnologia, che 
c'è una difficoltà maggiore nel poter 
instaurare una chiamata con un utente. Con il 
VoIP viene a mancare, in un certo senso, la 
caratteristica del  plug&play  del terminale;  
poichè, nella telefonia analogica, basta 
inserire il terminale ad una presa telefonica 
e si può far partire una chiamata; con la 
tecnologia VoIP non basta effettuare un 
semplice passo per inizializzare una chiamata, ma è necessaria una fase di 
setup imprescindibile, la quale prevede una connessione con l'esterno ed una 
fase successiva di configurazione dell'utente. Nello scambio dati, come ad 
esempio pagine internet o file scaricati, ha un'importanza decisiva la 
presenza, agli estremi, dei modem; poiché questi sono in grado di fare 
controlli, di ricostruire pacchetti, e sequenze danneggiate di bit, e di 
richiedere il rinvio ove necessario. 
 Relativamente alla comunicazione vocale, non esistono controlli che 
possano rimediare ai difetti di trasmissione della voce; per tale motivo la 
presenza di modem, nella tecnologia VoIP, risulta essere invisibile agli utenti 
in quanto non ne migliora la qualità. Poiché, come già anticipato, internet e, in 
generale, le reti dati non sono adatte alla trasmissione della voce, si è resa 
necessaria la presenza di tecniche ed apparecchiature che possano garantire 
una determinata soglia qualitativa. Tra queste tecnologie bisogna sottolineare 
la presenza di determinati moduli all'interno dei router, che permettono di 
distinguere normali pacchetti IP contenenti dati da pacchetti VoIP
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contenenti voce codificata, assegnando a questi ultimi una priorità maggiore; 
in tal modo si andrà a garantire tempi di risposta più veloci e tempi di latenza 
minimi, diminuendo, in generale, i ritardi.  
Il Provider che fornisce la connessione ad internet, dovrebbe 
garantire una larghezza di banda sufficientemente ampia per ridurre i ritardi 
nell'invio dei pacchetti e le perdite di dati; ma nonostante tale caratteristica 
risulti facilmente ottenibile nelle reti private, si riscontrano difficoltà  
quando si usa internet come mezzo trasmissivo in reti che si interfacciano 
con l'esterno. In reti che hanno un datarate minore di 256 kbit/s possono 
sorgere  problemi di jitter, consistenti in una ricezione discontinua del 
segnale vocale. Tale problematica deriva da difficoltà dovute alla fase di 
conversione del segnale da analogico a digitale, precisamente ad errori nelle 
procedure di campionamento del segnale e quantizzazione dello stesso.  
Su reti non a banda larga il ritardo trasmissivo diventa importante, i 
protocolli  VoIP adoperano pacchetti con dimensioni inferiori alla dimensione 
di quelli normali; ciò comporta un accodamento di tali pacchetti nel 
commutatore che, in quel determinato momento, è in trasmissione di 
pacchetti aventi dimensione normale e contenenti dati, creando un ritardo 
rilevante e soprattutto non calcolabile a priori. Tra le caratteristiche proprie 
di una comunicazione sicura, bisogna elencare: l'integrità dei messaggi 
informativi (che vengono scambiati tra gli utenti), la riservatezza associata al 
contenuto dei messaggi informativi scambiati, la possibilità di poter 
verificare le chiamate effettuate. Queste caratteristiche rappresentano 
aspetti fondamentali da associare ad una comunicazione che sia sicura ed in 
accordo a politiche di privacy; tuttavia, nella tecnologia che stiamo trattando, 
tale problema è attuale in ugual modo a come lo è nella telefonia tradizionale.  
Poiché tutte le chiamate passano attraverso un operatore, può 
avvenire che le conversazioni, o i tabulati delle chiamate, possano essere 
registrati, andando ad infrangere la caratteristica di confidenzialità della 
chiamata. In ugual modo, adoperando tale tecnologia, possono verificarsi 
intrusioni nella comunicazione ed attacchi; se la comunicazione VoIP avviene 
usando programmi a codice sorgente chiuso, risulta più difficile accertare 
che non vi siano spyware presenti. Tali applicazioni possono rendere pubblica 
a terzi la chiamata, oppure ne possono registrare il contenuto informativo;
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il rischio si moltiplica se la chiamata passa attraverso un server, non essendo 
diretta tra due utenti. A causa dell'infrastruttura del VoIP, che si basa sulla 
rete internet per far viaggiare il contenuto informativo, risulta difficile 
applicare politiche di ricostruzione della sequenza di pacchetti sul lato 
destinatario. Inoltre, il fattore della scalabilità del sistema è basso e lo si 
può notare da alcuni aspetti: all'aumentare del numero di trasmissioni, 
contemporanee su un'unica linea, ci sarà un decadimento del throughput e  
della  qualità  generale del sistema, ed ancora, con un aumento delle 
trasmissioni sono 
necessarie molte 
più informazioni e 
segnalazioni da 
parte di protocolli 
ad hoc per 
regolamentare le 
chiamate. Come già 
anticipato 
ampiamente finora, 
la comunicazione 
VoIP si basa su 
Internet, nel trasporto dei pacchetti contenenti il segnale vocale 
digitalizzato; ciò comporta un difetto rilevante, dato dalla difficoltà nel 
rintracciare l'esatta posizione geografica del chiamante  il quale potrebbe 
essere favorito qualora volesse nascondere il luogo da cui avviene la 
comunicazione, andando a rappresentare un forte incentivo nell'utilizzo di 
tale tecnologia da parte di utenti malintenzionati.
[3][4][5]