The three paths to VoIP: choosing between SIP Trunk, Registrar SIP and IAX

Be it for contact centers or to create an in-house telephony system, business VoIP – essentially SIP Trunking and IAX – can be confusing. Indeed, numerous parameters are to be considered to select the appropriate setup. There are three different paths to VoIP: SIP Trunking, Registrar SIP and IAX. Each of these implementations come with its own set of challenges and benefits. To find the most relevant implementation for your business, the following must be considered: quality of the internet connection, bandwidth, network configuration (dynamic or static IP), number of channels, codecs used…  It can seem daunting if you’ve never done it before, but with the right information can ease the choice. We will start with the basics: what is VoIP? From here, we will progressively navigate all the variables to account for, from your internet connection to your telephone system needs, before helping you decide on a setup that will fit your requirements.

So, what is VoIP?

The world of telecom, and particularly VoIP is full of somewhat barbaric acronyms that might scare neophytes off. Don’t worry, we will try to keep it easy to understand even if you’re not an expert. Still, if you need to freshen up on some acronyms, feel free to check our acronym reference. VoIP refers to a group of technologies used for the delivery of voice and multimedia (video) communications over the internet. Instead of relying on the Public Switched Telephone Network (PTSN) which powers the regular phone calls from landlines and mobiles, VoIP uses the public Internet which comes with numerous benefits. VoIP can also be used in internal, nonpublic networks, such as companies network. The voice signals are digitalized and packetized, allowing them to be transmitted more efficiently. Moreover, because of the digitalization, multiple simultaneous calls (we call them “channels”) can coexist on the same line, while in the legacy telephone system, one line pretty much meant one channel. VoIP is available with specific hardware (VoIP phones) but it’s also the underlying set of technologies used by many nowadays mainstream applications, such as Skype, Viber or FaceTime. VoIP is now commonplace and everybody already used it, knowingly or not. Since VoIP relies on the internet network, the quality and properties of the internet connection used for the setup is the main determinant of the call quality. We’ll detail it in the next section.

The need for speed: capacity planning and sizing

Bandwidth – the communication speed (I.e the maximum transfer rate of the network) will ultimately determine the number of channels (simultaneous calls) your setup can handle. However, the bandwidth is not alone in the equation: depending on your installation, you can compress the signal to reduce the bandwidth/channel need (more on this below), allowing you to use more channels for the same bandwidth. Therefore, to properly size your installation, you need to figure out:

1. The maximum bandwidth of your internet connection and its ping: it’s really straightforward.
2. The codec you will use as it will affect the bandwidth needed for each call: this might be harder, as you will have to choose.

A function of the two will allow you to know how many channels your setup can support.

Figuring out your bandwidth and ping

Free services, available online can help you figure out the maximum upload and download speed of your internet connection, as well as its response time (ping). Go to speedtest.net (featured in the screenshot below) or fast.com to test your network.

Results of a speed test: our connection is pretty good. NB: On most internet setups, the upload speed is much lower than the download speed. Since VoIP needs both simultaneously, the upload speed is quite often the limiting factor.[/caption]Your upload speed will most likely be the limiting factor. Indeed, most of the internet setups are skewed towards download (unlike ours shown in the screen).The ping represents the time needed for a packet to do a round-trip. Your ping, by itself, is not the main factor of the call quality. What matters more is the stability and regularity of this ping: ping spikes will be felt during phone conversation. Ideally, the ping should be below the 40ms mark. If it’s above 120ms, you will be able to feel the delay and above 160ms you will experience a choppy line. NB: Internet Service Providers (ISP) tend to find their way around these tests, the results are more a maximum speed in perfect conditions than a baseline.

Codecs: what they are and what they do

Transmitting an audio stream (such as you talking) over a digital medium requires the conversion of an analog signal (your voice in the air) to a digital signal (ultimately your voice encoded in 1's and 0's).

What are codecs used for?

Codecs are used for both the encoding and the decoding of the voice signal. Therefore, if the caller uses a given codec, the recipient also needs to have it to decode the signal. In addition to the transmission of the signal, a codec can also compress the data to reduce its size and therefore the bandwidth required for its transfer. Compression comes at the cost of quality. Two main types of codecs are distinguished. Compression codecs are called "lossy" while codecs that focus on preserving the quality of the data stream are "lossless. "There are numerous codecs which are each designed and optimized for specific uses. For instance, codecs used for the transmission of voice during telephone calls need to fit the medium's needs: a very low latency between source encoding and playback. Therefore, codecs used for regular phone calls are lossy codecs designed to reduce the bandwidth needs ensuring minimal latency but reducing audio quality hence the familiar "telephone voice".

What are the codecs supported by CALLR?

We mainly use two codecs at CALLR. They are the most widespread in the telecommunications industry which allows for smooth interconnections.

• G711/PCM (Lossless): PCM is an audio codec offering a very high quality at the cost of high bandwidth requirement: it's an uncompressed codec. There are two slightly different version, the μ-law (PCMU) used in America and the A-law (PCMA) for the rest of the world.
• G729 (Lossy): G729 is used to reduce the bandwidth needs of an audio signal. It heavily reduces the size of an audio stream while preserving a sufficient quality for phone calls.

Your bandwidth needs depend on the codec you use. G711, a lossless codec, requires a lot of bandwidth: a standard ADSL connection will support up to 10-12 channels only. On the other hand, because G729 compresses the signal, it requires less bandwidth: la même connexion utilisant ce codec doit prendre en charge jusqu'à 100 canaux. Vous trouverez ci-dessous une comparaison des besoins en bande passante à l'aide des codecs G711 ou G729 :

Aperçu de l'impact des codecs sur les besoins en bande passante [/caption]

L'authentification et ses défis : adresses IP dynamiques et statiques

Un autre facteur déterminant dans votre choix entre SIP trunk, Registrar SIP et IAX est le Mode d'attribution des adresses IP de votre réseau. Il ne joue aucun rôle en ce qui concerne le nombre maximum de canaux que votre configuration peut gérer, mais crucial pour l'authentification. Avant d'explorer les possibilités disponibles pour chaque type de réseau (IP statique ou IP dynamique), revenez à l'essentiel pour vous assurer que tout le monde reste impliqué.

Que sont les adresses IP et pourquoi est-ce important pour la VoIP ?

Chaque appareil connecté à Internet se voit attribuer une adresse IP qui peut être propre à l'appareil ou non. Il existe deux modes d'attribution :

• Adresse IP statique : une adresse IP définie si elle est attribuée à un appareil donné et ne change pas dans le temps. Même si le routeur ou l'appareil est redémarré, l'adresse IP restera la même. Depuis l'adresse IP est constante et unique, elle peut être utilisée pour authentifier son propriétaire.
• Adresse IP dynamique : le réseau attribue une adresse IP à l'appareil lorsqu'il se connecte au réseau. Étant donné que l'adresse IP change au fil du temps, elle ne peut pas être utilisée de manière fiable pour l'authentification.

D'autres méthodes peuvent modifier votre adresse IP, telles que Traduction d'adresses réseau (NAT) affectant ainsi l'authentification. Nous allons détailler les problèmes soulevés par le NAT ci-dessous, mais voyons d'abord pourquoi les adresses IP sont importantes pour l'authentification avec SIP Trunking.

Authentification par adresse IP

CALLR Trunk SIP utilise l'authentification par IP, il ne fonctionnera pas avec une adresse IP dynamique. En effet, vous avez besoin d'une adresse IP statique pour pouvoir vous authentifier lorsque vous utilisez le Trunk SIP. Cependant, IAX et le bureau d'enregistrement SIP utilisent le protocole d'authentification par mot de passe pour l'authentification. Vous pouvez donc utiliser IAX avec une adresse IP dynamique.

Quels sont les problèmes entre NAT et VoIP ?

Le NAT consiste à masquer les adresses IP (privées) derrière une autre adresse IP publique. Le NAT permet à plusieurs appareils d'un réseau LAN de partager une seule adresse IP publique. Pour ce faire, tout le trafic sortant est acheminé via un routeur NAT qui remplace l'adresse IP source par sa propre adresse publique. Le tronc SIP utilise deux flux de données, l'un pour la signalisation et l'autre pour les charges utiles audio : le protocole de signalisation est séparé de l'audio et pire encore, le port sur lequel le trafic audio est envoyé est aléatoire. Par conséquent, même si le routeur NAT peut gérer le trafic de signalisation, il n'a aucun moyen de savoir qu'il est couplé à un flux audio qui doit être envoyé au même périphérique. Du point de vue de l'utilisateur final, cela peut se traduire par une absence partielle (audio unidirectionnel) ou totale du signal audio lors de leurs appels malgré une signalisation appropriée : le téléphone sonne, l'appelant entend la sonnerie, la personne appelée voit son identifiant et la sonnerie s'arrête lorsque la personne appelée décroche le téléphone mais le son n'est pas présent. Comme IAX transmet à la fois la signalisation et l'audio à l'aide d'un seul flux, il n'y a aucun problème avec la NAT.Voip-info.org propose un aperçu complet des problèmes liés au NAT et à la VoIP ainsi qu'une liste exhaustive de solutions pour éviter complètement le problème (ne pas utiliser NAT) ou contourner le problème (configurer correctement le NAT pour qu'il fonctionne avec la VoIP).

Dernières exigences relatives à votre connexion Internet

Vous pouvez accéder à notre infrastructure via deux points d'entrée :

• 76,20,162
• 76,2,162

C'est considéré comme bonne pratique d'utiliser les deux (tournoi à la ronde), en répartissant votre trafic entre chacune d'elles afin de minimiser les risques de défaillance de votre installation.

Pare-feu

Un pare-feu est un système de sécurité réseau qui contrôle le trafic en fonction de règles de sécurité prédéfinies. Cela fonctionne généralement avec un liste blanche des adresses IP autorisées — ceux utilisés par les applications dont vous avez besoin préservent l'accès au réseau pour les applications autorisées. Si vous limitez le trafic entrant ou sortant sur votre connexion, vous devrez ajouter certains ports à la liste blanche pour permettre au SIP de CALLR de fonctionner correctement.

• 185,76,20,64/28
• 185,76,22,64/28
• Ports RTP à autoriser : 10000 à 60000
• Port UDP 5060

Les trois voies de la VoIP

Avec une connaissance suffisante des technologies sous-jacentes et des défis de la VoIP, nous pouvons désormais explorer en toute connaissance de cause ses trois implémentations différentes.

Le protocole SIP

Le SIP est désormais un protocole standard dans l'industrie. De nombreux fabricants le soutiennent et ses structure demande-réponse très complète est pratique. Le client de l'agent utilisateur envoie des requêtes (liste complète des méthodes de requête SIP) au serveur qui répond par des réponses commençant toujours par un code de réponse (liste complète des codes de réponses SIP et de leur signification).Le modèle de demande de réponse est standard connu par la plupart des développeurs. En effet, le protocole SIP réutilise la plupart des codes d'état du Modèle de requête/réponse HTTP. Par conséquent, Les installations SIP sont faciles à déboguer. Dans la première section expliquant ce qu'est la VoIP, nous avons expliqué que les signaux vocaux sont »empaquetté» : les données sont regroupées en paquets. Deux types de paquets sont échangés lors d'un appel passé à l'aide du SIP Trunking :

• Paquets de signalisation qui aident à initialiser la communication (en s'assurant par exemple que l'appelant et le destinataire ont le même codec) et à la maintenir.
• Paquets multimédia qui transmettent la communication elle-même (voix).

Offres Trunk SIP un contrôle exhaustif de votre système téléphonique. D'autre part, Le Registrar SIP est une passerelle plus accessible vers SIP : il utilise des softphones, ce qui rend la configuration initiale beaucoup plus facile que le SIP de jonction.

Tronc SIP

Trunk SIP est la norme de l'industrie et fournit en fin de compte la meilleure qualité d'appel. Le tronc SIP offre une large compatibilité de passerelle. Une adresse IP fixe est requise pour utiliser le trunk SIP car elle est utilisée pour l'authentification, comme nous l'avons expliqué précédemment. En raison de cette dépendance à l'égard de l'IP, les installations SIP peuvent rencontrer des problèmes lors de l'utilisation du NAT.

Registraire SIP

D'autre part, le registraire SIP est conçu pour l'utilisateur final avec de nombreuses fonctionnalités intégrées. Some gateways even require it. Nevertheless, it's more restricting that SIP trunk and some features are not available on CALLR Registrar SIP such as custom CLIs. Just like SIP Trunking, SIP Registrar can have issues with NAT.

IAX Implementation

IAX (Inter-Asterisk-eXchange) is a wholly different VoIP implementation that comes with numerous advantages, especially when on using a low bandwidth internet connection. Indeed, IAX uses only one stream for both signaling and media payloads, making it much less resource-hungry. Moreover, IAX uses the Password Authentication Protocol, it doesn't rely on IP for authentication. It supports NAT and firewalls. Finally, our IAX setup comes packed with codecs making it easy to call internationally while saving you the money and the hassle of setting them up. IAX main downside is that it's built on top of the Asterisk software: you must use an Asterisk gateway with IAX. Asterisk is an open-source software built on top of proprietary system components Overall, IAX is a great alternative to SIP Trunking for installations with complex network setups. Overview of the three VOIP implementations

Table presenting the main differences between SIP Trunk, SIP Registrar and IAX[/caption]

Summing up: finding your VoIP fit

We built a decision tree to help you decide knowingly:

VoIP installation decision tree[/caption]We hoped this article will help you decide on a VoIP implementation that fits your needs. If we left some of your questions unanswered, don't hesitate to reach out to our support team to ask them.[cta href="https://www.callr.com/usecases/sip-trunking/" txt="Looking for a SIP Trunk, IAX or Registrar SIP provider?" btn="Try CALLR"]