Proč Internet dříve nemohl, ale dnes už může?
Tento krátký článek je doprovodným boxem ke článku "Internetová telefonie" (který byl publikován v časopisu Týden, v rámci přílohy ke Comnetu 98)
Internetová telefonie je jedním z nejmladších přírůstků v celém spektru služeb, které dnešní Internet nabízí. Dříve se o telefonování po Internetu neuvažovalo proto, že se myslelo že to nejde - protože samotný způsob fungování Internetu není nakloněn tomu, co je pro přenos "živého" lidského hlasu zapotřebí. Dnes se ale po Internetu vesele telefonuje, takže to přeci jen jde. Jak je to možné?
Abychom pochopili podstatu otázky v nadpisu tohoto článku, musíme si nejprve naznačit, co je zapotřebí, chceme-li odněkud někam přenášet lidský hlas ve zdigitalizované podobě.
Samotný fakt, že jde o zdigitalizovanou podobu lidského hlasu znamená, že v pravidelných intervalech jsou snímány "vzorky" hlasu (obvykle 8000-krát za vteřinu), a jejich hodnoty jsou převáděny do digitální podoby, neboli vyjádřeny jako čísla. Tato čísla jsou pak přenášena přenosovou sítí, a na druhém konci nastává opačný proces k "digitalizaci" - podle hodnot jednotlivých vzorků je zpětně generována původní podoba lidského hlasu. Co je ale velmi podstatné je to, aby jednotlivé vzorky (resp. jejich hodnoty) byly přenášeny dostatečně pravidelně, tak aby na straně příjemce mohly být dostatečně pravidelně použity k rekonstrukci původní řeči. Pokud by pravidelnost nebyla dostatečná, a odstupy mezi jednotlivými vzorky byly příliš nerovnoměrné, pak by rekonstruovaný hlas musel být tu "zrychlován", tu "zpomalován" - neboli celkově zkreslován, a při určité míře zkreslení by už nebylo rozumět tomu, co nám volající chtěl říci.
Veřejná telefonní síť funguje takovým způsobem, že pro každý hovor vyhradí přenosový kanál s pevně danou přenosovou kapacitou, který garantuje pravidelnost přenosu jednotlivých částí dat (vzorků). Tento přenosový kanál si lze představit jako souvislou rouru, která vede od volajícího až k volanému, všude má stejný průměr (stejnou přenosovou kapacitu), a přenášená data se nikde nezastavují (není zde cokoli ve stylu "překladišť", kde by se přenášená data mohla zdržet). Naproti tomu Internet, a s ním prakticky všechny "počítačové" přenosové sítě, fungují na jiném principu. Snaží se balit jednotlivé části přenášených dat do samostatných "balíčků" (rámců, paketů), opatřit je adresou odesilatele a příjemce, a pak je předat přenosovému systému (síti) k doručení. Tato síť používá systém překladišť (přepojovacích uzlů), které se každému "balíčku" podívají na adresu jeho příjemce, a podle ní se rozhodnou co dál - kudy dál poslat tento balíček, aby se dostal až ke svému cíli. Důležité přitom je, že celý takto fungující přenosový systém se snaží být maximálně efektivní a maximálně spravedlivý vůči všem požadavkům (podrobněji viz box "Proč je Internet lacinější"), a snaží se ke všem přistupovat rovnoměrně. Pokud dojde k takovému momentálnímu souběhu požadavků, že není možné vyhovět beze zbytku všem a okamžitě, jsou požadavky rovnoměrně kráceny. Toto krácení může znamenat například i to, že konkrétní "balíček" dat je v některém přepojovacím uzlu sítě (překladišti) chvíli pozdržen, do doby než bude možné jej zpracovat (odeslat dál na jeho cestě k cíli). Délka takovéhoto zdržení přitom není předem známa, a není ani možné ji nějak shora omezit. V důsledku toho Internet negarantuje, za jakou dobu dorazí jednotlivé části dat ke svému cíli, ani jaký bude rozptyl těchto dob (neboli jaká bude pravidelnost jejich zdržení).
Dříve si lidé mysleli, že takovéto chování vylučuje možnost přenosu živého hlasu, a proto i internetová telefonie byla považována za nemožnou. Přispíval k tomu ostatně i fakt, že celkové přenosové kapacity, používané v rámci Internetu, byly relativně malé, jejich vytížení naopak relativně velké, a tak k nerovnoměrnostem v doručování dat docházelo opravdu významnou měrou.
Časem ale došlo ke změně. Nikoli ke změně způsobu fungování přenosů v Internetu, ty stále fungují výše popsaným způsobem a negarantují rychlost ani pravidelnost doručování. Co se změnilo je míra, resp. pravděpodobnost, s jakou dochází k nepravidelnostem a zdržením. Přenosové kapacity, používané v Internetu, totiž neustále stoupají, s nimi sice i průměrná zátěž, ale hlavně roste i rezerva, kterou lze využít v případě špičkového souběhu požadavků. Takže pravděpodobnost, že nějaká data někde zdrží a dorazí později než bude potřeba, sice stále existuje (není nulová), ale je menší než jaká bývala dříve. V určité době klesla pod hranici, za kterou se provozování internetové telefonie stalo možným.
Tato hranice se přitom sama posunula (snížila) i díky pokrokům v oblasti digitalizace hlasu a jeho komprese. Způsob, jakým je hlas digitalizován v klasické veřejné telefonní síti, patří mezi nejméně "chytré" (nejméně efektivní a úsporné). Na každý hovor v telefonní kvalitě je zde třeba přenosové rychlosti 64 kilobitů za sekundu. Chytřejší techniky, použité například v systémech mobilních telefonů GSM, umožnily snížit tuto hodnotu několikanásobně, na cca 13 kilobit za sekundu (kbps). Nejpokročilejší techniky digitalizace a komprese hlasu, používané v rámci internetové telefonie, dokáží vystačit i s hodnotami kolem 10 kbps. Navíc se tyto techniky, díky zabudované kompresi, staly poněkud méně citlivé na eventuelní nepravidelnosti v doručování svých dat.
Právě naznačené údaje pak vysvětlují i jeden zajímavý paradox - jak je možné "telefonovat skrz telefonní přípojku", a ještě při tom třeba i přenášet nějaká data? Z běžné (analogové) telefonní účastnické přípojky lze v optimálním případě "vydolovat", pomocí vhodného telefonního modemu, digitální přenosový kanál s přenosovou rychlostí cca 33 kilobitů za sekundu. Do té se pak "internetový hovor", schopný vystačit s cca 10 kbps, bez problémů "vejde". Ze stejné úvahy pak vyplývá, že chcete-li telefonovat po Internetu, musíte mít alespoň modem fungující na rychlosti 14,4 kbps (doporučuje se však modem 28,8 kbps).