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VoIP
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VoIP
Inhalt
Best-Effort-Prinzip
CPL
call processing
language
Dienstgüteparameter
H.323
IP-Konvergenz
IP-Netz
IPDC-Protokoll
IP-Telefonie
IVoIP
LAN-Telefonie
LPCP-Protokoll
MBONE
MCU
MDCP-Protokoll
Megaco-Protokoll
Impressum:
Herausgeber: Klaus Lipinski
Copyrigt 2005
DATACOM-Buchverlag GmbH
84378 Dietersburg
Alle Rechte vorbehalten
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MGC
media gateway
controller
MGW
media gateway
MOS-Wert
PAMS
perceptual analysis
measurement system
PESQ
perceptual evaluation
of speech quality
PSQM
perceptual speech
quality measurement
QoS
quality of service
RTCP-Protokoll
SGCP-Protokoll
SIP-Protokoll
Softswitch
TAPI
telephony application
programming interface
TPQM
third party quality
monitoring
Verzögerung
VoCable
VoIP
VoIP-PBX
VoIT
VoN
VoWLAN
VoIP
Best-Effort-Prinzip
best effort delivery
Bezeichnung für Netzwerktechnologien die keine Datensicherungsmechanismen in
der Sicherungsschicht haben. Wörtlich übersetzt heißt Best Effort Delivery
Auslieferung nach bestem Bemühen. In den TCP/IP-Protokollen funktioniert diese
Technik zufriedenstellend, weil das IP-Protokoll davon ausgeht, dass das zugrunde
liegende Netz eine nicht gesicherte Verbindung verbindungslos zur Verfügung stellt.
Das IP-Protokoll zusammen mit dem UDP-Protokoll stellt einen Best-Effort-DeliveryService für Anwenderprogramme bereit.
Da die Internet-Protokolle ursprünglich nur für den Transport von zeitunkritischen
Daten gedacht waren, so etwa für E-Mails oder File-Transfer, ist das Best-EffortPrinzip für die Übertragung von zeitkritischen Daten wie für VoIP oder
Videokonferenzen nicht mehr aufrechtzuhalten. Aus diesem Grund wurden in den
Standards für die Dienstgüte Datenpakete in drei Klassen eingeteilt.
Das Best-Effort-Prinzip soll von IntServ abgelöst werden, da es den EchtzeitAnwendungen nicht gerecht wird.
CPL
call processing
language
Die Call Processing Language (CPL) unterstützt die Anwender der IP-Telefonie in
der Art und Weise wie einkommende Anrufe bearbeitet werden. So können mittels
der Call Processing Language bestimmte Funktionalitäten und Dienste programmiert
und ausgeführt werden, so beispielsweise die Rufumleitung zu bestimmten Zeiten
oder die Zuschaltung von Sprachsystemen.
Bei der Call Processing Language handelt es sich um eine einfache Sprache mit der
in einer standardisierten Form die Funktionen von VoIP-PBXen beschrieben werden
können. Sie ist in RFC 2824 beschrieben und wird von einer IETF-Arbeitsgruppe
weiterentwickelt.
Dienstgüteparameter
quality of service
parameter
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Bei den OSI-Protokollen der Transportschicht werden mit dem Verbindungsaufbau
Dienstgüteparameter vereinbart. Von der initialisierenden Transportinstanz wird eine
Liste vorgeschlagen, die entweder von der gerufenen Transportinstanz akzeptiert
oder verändert wird. Mögliche Dienstgütemerkmale sind: Verbindungsaufbauverzug,
Störungswahrscheinlichkeit des Aufbaus, Durchsatz, Transitverzug, Restfehlerrate,
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Störungswahrscheinlichkeit des Transfers, Abbauverzug, Störungswahrscheinlichkeit
des Abbaus, Schutz der Transportverbindung, Priorität von Transportverbindungen
und Rücksprung aus einer Transportverbindung.
H.323
H.323 ist ein internationaler ITU-Standard für die Sprach-, Daten- und
Videokommunikation über paketorientierte Netze, der die spezifischen Fähigkeiten
von Endgeräten im IP-Umfeld festlegt. H.323, das funktional vergleichbar ist mit dem
SIP-Protokoll, wurde für die Übertragung von Multimedia-Applikationen entwickelt
und bildet die Grundlage für VoIP. Über diesen Standard wird die
Echtzeitkommunikation in LANs definiert, die keine garantierte Dienstgüte zur
Verfügung stellen können.
Der H.323-Standard besteht aus einer ganzen Reihe von Protokollen für die
Signalisierung, zum Austausch von Endgerätefunktionalitäten, zur
H.323-Strukturmodell
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Signalisierung in
H.323-Netzwerken mit
und ohne Gatekeeper
Verbindungskontrolle, zum Austausch von Statusinformationen und zur
Datenflusskontrolle. Der Standard ist mehrfach überarbeitet worden und definiert in
der dritten Version die Übertragung von Leistungsmerkmalen.
Der Multimedia-Standard kennt drei verschiedene Signalisierungsfunktionen
zwischen dem H.245-Steuerungskanal, dem Q.931-Signalisierungskanal und dem
RAS-Kanal. Der Standard ist abgeleitet aus dem H.320 Multimedia-Standard für
ISDN. Er hat definierte Netzübergänge zwischen ISDN und ATM und garantiert die
Interoperabilität der Herstellerprodukte untereinander, wobei vier Hauptgruppen
definiert sind: Terminals, Gateways, Gatekeeper und Multi Control Units (MCU).
Für die IP-Telefonie ist der Gatekeeper die wichtigste Komponente, weil er die
erforderliche Software für das Management von so genannten Zonen und
Rufdiensten umfasst.
IP-Konvergenz
IP convergence
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Allgemein versteht man unter Konvergenz das Zusammenführen von
Kommunikationsformen mit unterschiedlicher Technik auf einem Netz. Auf die IPITWissen.info
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Konvergenz bezogen bedeutet es das Zusammenführen zweier Welten auf einem
Netz: Die Welt der Sprachkommunikation vereint mit der Welt der
Datenkommunikation, vereint auf einem IP-Netz: Die klassischen TDM-basierten
Netze vereint mit den IP-basierten Netzwerken. Die Migration von Sprache und Daten
auf einem IP-Netzwerk bieten Vorteile in Bezug auf die vielen IP-basierten
Applikationen wie VoIP, CTI u.a., die dynamische Entwicklung der Netzressourcen,
die neben der Hochgeschwindigkeits-Datenübertragung die Möglichkeiten der
Echtzeit-Kommunikation für Sprache und Video umfasst, und die Möglichkeit des
gemeinsamen Managements. Die IP-Konvergenz schafft die Voraussetzungen für
eine ganzheitliche, serviceorientierte Betrachtung der Informationsverarbeitung.
In einer solchen offenen Architektur werden die Vorteile des klassischen
Telefonnetzes wie die hohe Qualität und Zuverlässigkeit der Sprachübertragung
sowie die umfangreichen Leistungsmerkmale in die IP-Welt adaptiert.
IP-Netz
IP network
IP-Netze arbeiten mit dem IP-Protokoll und Datenpaketvermittlung. Sie bestehen aus
Teilnetzen, die über Router oder Switches an das eigentliche Backbone-Netz
angeschlossen werden, das die Kommunikationsinfrastruktur darstellt. Die Teilnetze,
die autonomen Systeme (AS), sind über Core-Gateways miteinander verbunden. Der
Backbone kann das Internet sein oder ein anderes IP-basiertes Netzwerk.
Bedingt durch die enorme Flexibilität von IP-Netzen, in denen die Dienstgüte (QoS)
definierbar ist und über die IP-Konvergenz unterschiedliche Kommunikationsformen
und Dienste zusammengeführt werden können, wird das IP-Netz auch bei
zeitkritischen und Echtzeitanwendungen als Backbone eingesetzt. So bei VoIP,
TDMoIP, SoIP, FCIP, CTI, Streaming-Media und im mobilen Bereichen bei mobile IP.
Das IP-Netz bildet die Basis für konvergente Netzwerkarchitekturen, ebenso ist es
Bestandteil der Next Generation Networks (NGN).
IPDC-Protokoll
IPDC, IP device control
Das IPDC-Protokoll dient der Verbindung von leitungsvermittelten Fernsprechnetzen
(PSTN) mit paketvermittelten IP-Netzen. Es ist eines der ersten Gateway-Protokolle
für die IP-Telefonie und bildet in Verbindung mit dem SGCP-Protokoll die Basis für
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das MGCP-Protokoll und für H.248. IPDC steuert und verwaltet die am Rande des
Netzwerks arbeitenden Netzwerkkomponenten wie Media Gateway Controller (MGC)
für VoIP.
Die Protokoll-Spezifikationen von IPDC umfassen die Signalisierung innerhalb des
IP-Netzes, die Verwaltung der Media Gateways (MGW), die Medien-Steuerung und
die Verbindungskontrolle innerhalb der Media Gateways.
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IP-Telefonie
IPTEL, IP telephony
IP-Telefonie ist die Sprachübertragung über Datennetze unter Benutzung des IPProtokolls. Es ist eine Technik, die auf paketvermittelten Netzen basiert, Algorithmen
für die Sprachkompression und flexible Transformationstechniken benutzt. Die
Services der Internet-Telefonie und des VoIP sind denen der normalen digitalen
Telefonübertragung überlegen.
IVoIP
improved voice
over IP
Das verbesserte Telefonieren über das Internet (IVoIP) bietet einen wesentlich
höheren Bedienkomfort und verbesserte Leistungsmerkmale gegenüber der
Standard-Internet-Telefonie. So arbeitet der Teilnehmer mit IVoIP mit dem
Standardwählverfahren, er muss sich nicht selbst authentifizieren, sondern erhält
eine Gebührenanzeige oder eine Zählimpulsinformation für seine Internet-Telefonie.
Die Abrechnung der Anrufe erscheinen auf der monatlichen Telefonabrechnung.
LAN-Telefonie
LAN telephony
In Verbindung mit der Internet-Telefonie gewinnt auch die LAN-Telefonie auf Basis
VoIP zunehmend an Bedeutung. Prinzipiell sind bei der LAN-Telefonie die Telefone
unmittelbar an das LAN angeschlossen und werden über den IP-KommunikationsServer oder das IP-Gateway vermittelt. Je nach Sprachqualität kann ein 10-Mbit/sEthernet bei Ausnutzung von 10 % der verfügbaren Bandbreite bis zu 100
Sprachverbindungen mit mittlerer Qualität (G.723) parallel zum Datenverkehr
übertragen. Da die Sprachqualität von der zur Verfügung gestellten Bandbreite und
den Verzögerungszeiten abhängt, kommt der Einsatz von
Hochgeschwindigkeitsnetzen wie Fast-Ethernet, Gigabit-Ethernet oder ATM der LANTelefonie sehr entgegen. Um Laufzeiten innerhalb des LANs gering zu halten, sollten
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die Switches im Ethernet die Priorisierung von Datenströmen ermöglichen und zudem
nach dem Cut-Through-Verfahren arbeiten, da das häufig verwendete Store-andForward-Verfahren auf Grund nicht kalkulierbarer Verzögerungen eher ungeeignet ist.
LPCP-Protokoll
LPCP, lightweight phone
control protocol
MBONE
multicast backbone
MCU
multipoint control unit
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Das Lightweight Phone Control Protocol (LPCP) bietet für Mecago eine bessere
Darstellung der Verbindungsdaten von VoIP-Netzwerken auf den Endgeräten. Bei
diesem Protokoll wird nicht nur der Verbindungsaufbau geregelt, sondern auch die
Darstellung gegenüber dem Benutzer.
Mit LPCP lassen sich zudem Audioverbindungen schalten sowie Töne, Melodien und
grafische Animationen steuern, ohne dass dadurch die Komplexität des Telefons
wesentlich erhöht wird. Die Rechenarbeit leistet bei diesem Protokoll der Server, und
nicht die Clients, wodurch für die Zukunft alle Optionen offen gehalten werden.
Als MBONE wird ein virtuelles Netzwerk mit multicastfähigen IP-Subnetzen
bezeichnet, das als Overlay-Netz fungiert. Die Subnetze sind über Multicast-Router
miteinander verbunden und unterscheiden sich dadurch von einer typischen IPVerbindung. Die Übertragung basiert auf Multicast-Adressen, wodurch mehrere
Rechner gleichzeitig miteinander kommunizieren können. Das MBONE kann die
Übertragungsbasis für eine große Anzahl von IP-Anwendungen sein, die im Internet,
Intranet oder Extranet eingesetzt werden und auf Multicast-Technologie basieren. Das
sind Echtzeitanwendugen wie Videokonferenzen, Voice over IP (VoIP) oder Video-onDemand (VoD), aber auch Datenbankanwendungen oder Online-Spiele.
Die Multipoint Control Unit (MCU) ist eine Netzwerkkomponente in H.323-Netzwerken.
Sie besteht aus einem Multipoint Controller (MC) und einem oder mehreren
Multpoint-Prozessoren (MP) für Daten, Sprache und/oder Video. Die MCU unterstützt
Audio-Konferenzen mit drei und mehr Teilnehmern. Deswegen wird die MCU in VoIPNetzwerken oft als »Konferenzbrücke« bezeichnet. Die MCU-Funktionalität kann in
anderen Netzwerkkomponenten integriert sein, so im H.323-Gatekeeper oder im
H.323-Gateway.
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MDCP-Protokoll
MDCP, media device
control protocol
Das MDCP-Protokoll ist ein Gateway-Protokoll, das von Lucent entwickelt und mit
dem MGCP-Protokoll zu Megaco/H.248 vereint wurde. Es handelt sich um ein
artenspezifisches Protokoll für die Steuerung von Media Prozessoren. Media Control
Protocols basieren auf der Implementierung von Transaktionen, die sich aus
Befehlen zusammen setzen. Dabei handelt es sich um Master-SlaveKonfigurationen, bei denen ein Master, wie ein Media Gateway Controller (MGC), die
Slaves, die durch die Gateways gebildet werden, steuert. Der Master sendet
entsprechende Befehle an die Gateways, die dadurch Verbindungen aufbauen,
ändern oder schließen oder aber Informationen und Anfragen an die Masterstation,
den Softswitch, senden.
Das MDCP-Protokoll ist für multimediale Anwendungen skalierbar und in vielen
Applikationen einsetzbar, so für das Trunking und den Zugriff für die IP-Telefonie in
VoIP-Gateways, als interaktives Sprachsystem, in Media-Brücken und in
Netzzugangs-Servern. Es zeichnet sich durch einen geringen Overhead aus
Megaco-Protokoll
MEGACO, media gateway
control protocol
Das Media Gateway Control Protocol (Megaco) ist ein von der IETF und der ITU-T
(H.248.1) unterstützter Gateway-Protokoll zur Steuerung von Media-Gateways
(MGW). Es arbeitet unabhängig von der Rufsignalisierung mit H.323 und dem SIPProtokoll und wird für den Aufbau von VoIP-Verbindungen benutzt.
Das Megaco/H.248 hat die Funktionen des MGCP-Protokolls, das mit dem MDCPProtokoll vereint wurde. Es arbeitet im Master-Slave-Betrieb, wobei der Master von
einem Softswitch und die Slaves von den Media-Gateways gebildet werden, und
unterstützt die notwendigen Kontrollfunktionen der IP-Telefone. Zusätzlich verfügt
das Protokoll über Peer-to-Peer-Interoperabilität. Es zerlegt die H.323-Funktion in
Subkomponenten und spezifiziert die für die jeweiligen Kommunikationsprozesse
verwendeten Protokolle jeder Komponente. Der Softswitch tauscht Informationen mit
dem Signalisierungs-Gateway (SG) aus, der vom Fernsprechnetz her die
Informationen beispielsweise über eine SS7-Signalisierung, im Zweiton-Verfahren
(DTMF) oder über QSIG erhält. Diese ISUP-Informationen werden im Softswitch
umgesetzt und dienen zur Steuerung der Media-Gateways, an die die IP-Telefone
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Struktur von
Megaco/H.248 für
die IP-Telefonie
angeschlossen sind.
Bei Megaco sind lediglich die wichtigen Nachrichten im Basis-Protokoll
festgeschrieben. Herstellerspezifische Erweiterungen sind leicht zu integrieren. Das
Megaco-Protokoll kann ebenso in Verbindung mit anderen paket- oder
zellenvermittelten Netze wie ATM eingesetzt werden.
Megaco ist in RFC 3015 beschrieben.
MGC
media gateway
controller
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Ein Media Gateway Controller (MGC), auch Call Agent genannt, ist die
Kernkomponente eines Softswitches. In ihr wird die Signalisierung des Session
Initiation Protocols (SIP) der IP-Welt in eine D-Kanal-Signalisierung für ISDN
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umgesetzt. Call Agents werden auch als intelligente Instanz in der IP-Telefonie zur
Anrufsteuerung eingesetzt.
MGW
media gateway
MOS-Wert
MOS, mean opinion score
Ein Media Gateway (MGW) bildet den Übergang zwischen den IP-Netzen und den
Zugangsnetzen, beispielsweise in Next Generation Networks (NGN). In ihnen
werden die Nutzdaten der Mediaströme von der IP-Welt in leitungsvermittelte Netze
oder in den den B-Kanal von ISDN und umgekehrt konvertiert. Die Umsetzung
erfolgt mittels MGCP-Protokoll.
Gesteuert wird der Media-Gateway von einem Call Server (CSW) bzw. dem darin
enthaltenen Media Gateway Controller (MGC).
Der Mean Opinion Score (MOS) ist ein Bewertungsmaßstab für die Übertragung von
Sprache. Er bietet die Möglichkeit, die Übertragungsqualität für unterschiedliche
Sprachcodierungen miteinander zu vergleichen. Der MOS-Wert ist ein
dimensionsloser Wert zwischen eins und fünf, der für die Sprachqualität steht; wobei
der Wert »eins« eine mangelhafte Sprachqualität repräsentiert, bei der keine
Verständigung möglich ist, der Wert »fünf« hingegen für eine exzellente
Übertragungsqualität steht, die nicht von dem Original zu unterscheiden ist.
Der MOS-Wert wird subjektiv ermittelt indem Sprechproben Probanden vorgespielt,
Codierungsstandards mit
MOS-Bewertung
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MOS-Werte mit
entsprechender Sprachqualität
die einzelnen Bewertungen gewichtet und daraus die statistischen Ergebnisse
ermittelt werden. In der ITU-Empfehlung P.830 werden die Bewertungsmethoden
verfeinert.
Wichtigste Qualitätskriterien für die Übermittlung von Sprachinformationen sind die
Verzögerungszeiten, Bitfehlerraten, Echos und Jitter. Da das Ohr auf
Klangschwankungen und Sprachunterbrechungen sensibel reagiert, sollten die
Verzögerungszeiten annähernd konstant sein. Die Sprachqualität wird durch die
Verzögerung während der Übertragung nicht beeinträchtigt, es verschlechtert sich
lediglich die Gesprächsqualität. Bitfehler hingegen wirken sich durch
Knackgeräusche aus.
Echos entstehen in analogen Systemen am Übergang von Vierdraht- auf
Zweidrahttechnik und irritieren den Sprecher durch die Sprachreflexion, worunter die
Verständlichkeit leidet.
PAMS
perceptual analysis
measurement system
PAMS ist eine von mehreren Methoden zur Ermittlung der objektiven Sprachqualität
in der Telefonie. PAMS funktioniert ähnlich wie das Perceptual Speech Quality
Measurement (PSQM) und bietet eine objektive und reproduzierbare Methode für die
Qualitätsbewertung von Sprachübertragungen. Der Unterschied zwischen beiden
Methoden liegt in dem psychoakustischen Modell und der Priorisierung der Klarheit
der Sprache bei PAMS.
Eine weitere Methode neben dem Perceptual Speech Quality Measurement (PSQM)
ist die Perceptual Evaluation of Speech Quality (PESQ)..
PESQ
perceptual evaluation of
speech quality
Perceptual Evaluation of Speech Quality (PESQ) ist neben PAMS und PSQM eine
weitere Methode zur objektiven Bewertung der Sprachqualität in der Telefonie. PESQ
ist in der ITU-Empfehlung Q.862 beschrieben und basiert auf den realen
Bedingungen für eine Ende-zu-Ende-Sprachkommunikation. Das Verfahren wird für
VoIP eingesetzt und berücksichtigt u.a. Paketverluste, Rauschen, die Codierung. Die
Ergebnisse von QESQ werden in einer Skala von 4,5 bis -0,5 wiedergegeben, wobei
der höchste Wert die beste Sprachqualität repräsentiert.
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PSQM
perceptual speech quality
measurement
PSQM ist eine von mehreren Methoden zur Ermittlung der objektiven Sprachqualität
für die Telefonie. PSQM ist ein von der ITU-T unter dem Standard P.861
beschriebenes Verfahren, mit dem niederbitratige Codecs getestet werden. Dabei
wird ein spezifiziertes Sprachsignal an einem Ende einer Verbindung eingespeist
und am anderen Ende wird eine objektive Bewertung des Ausgangssignals mit
speziellen Berechnungsformeln vorgenommen. Man nutzt dabei ein
psychoakustisches Modell um das subjektive Empfinden mathematisch
nachzubilden. Das Ergebnis ist ein objektiver Qualitätswert, der so genannte PSQMWert, der zwischen 0 und 6,5 liegen kann und in den MOS-Wert übertragen wird.
Ein niedriger PSQM-Wert entspricht einer hohen Sprachqualität, ein hoher PSQMWert einer minderen bis schlechten Sprachqualität.
Weitere Verfahren zur Ermittlung der Sprachqualität sind das Perceptual Analysis
Measurement System (PAMS) und die Perceptual Evaluation of Speech Quality
(PESQ). Die beiden Verfahren PSQM und PAMS arbeiten nach mathematischen
Algorithmen und basieren auf der Auswertung natürlicher männlicher und weiblicher
Sprachmuster.
QoS
quality of service
Dienstgüte
Unter Dienstgüte (QoS) versteht man alle Verfahren, die den Datenfluss in LANs und
WANs so beeinflussen, dass der Dienst mit einer festgelegten Qualität beim
Empfänger ankommt. Es handelt sich also um die Charakterisierung eines Dienstes,
der für den Nutzer unmittelbar »sichtbar« ist und dessen Qualität er messen kann.
Technisch handelt es sich um eine Parametrisierung von Protokollen zur
Bestimmung des Übertragungsverhaltens für bestimmte Dienste.
In diesem Zusammenhang sei auf die historische Entwicklung der Netze und
Dienste hingewiesen, die sich von der Übertragung »zeitunkritischer« Daten, wie sie
bei Filetransfer oder der Übertragung von E-Mails anfallen, hin zu Netzen mit
»zeitkritischen« Daten entwickelt haben: VoIP, Videokonferenzen und StreamingMedia bestimmten maßgeblich die Datenstruktur. Um den Anforderungen an die
Übertragung von zeitkritischen Daten gerecht zu werden, mussten die die
Übertragung beeinflussenden Faktoren wie die Latenzzeit, der Jitter, die
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VoIP
QoS-Modell der ITU
Paketverlustrate, die Bandbreite oder die Verfügbarkeit in definierten Grenzen
gehalten werden.
Da es für die Dienstgüte keine allgemein gültige Definition gibt, entstanden mehrere
Interpretationen, die nicht immer miteinander in Einklang stehen.
So hat die ITU eine Definition erarbeitet, ebenso das IETF und das ATM-Forum. Aber
auch von der OSI gibt es eine Aussage zur Dienstgüte.
1. Die ITU hat ein hierarchisches QoS-Modell entwickelt, das die technischen
Aspekte eines Dienstes ebenso berücksichtigt wie die Verfügbarkeit und die
Bedienung der Endgeräte. Auf dieser Basis definierte die ITU drei QoS-Klassen.
2. Die IETF hat für die Echtzeitübertragung im Internet mehrere Ansätze entwickelt.
Dazu gehören das Protokoll IPv6, in dessen Header das Flow-Label-Feld definiert
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wurde. Daneben gibt es die Priorisierung des Datenverkehrs mittels DiffServ und die
Reservierung der Bandbreite mittels IntServ. Mit diesen Verfahren können
Echtzeitdaten auch über IPv4 transportiert werden, wobei die Verbindungen in
Klassen aufgeteilt und die Ressourcen für eine bestimmte Klasse reserviert sind.
Darüber hinaus kommt MPLS zur Priorisierung des Datenverkehrs auf dem
kürzesten Weg zum Einsatz, SBM für globales QoS und Queuing für die priorisierte
Verarbeitung von Echtzeitdaten.
3. Bei ATM werden mit der Dienstgüte die Service-Parameter einer ATM-Verbindung
spezifiziert. Dazu gehören u.a. die Zellenverlustrate und die Zellenverzögerung.
4. Bei der Open Systems Interconnection (OSI) werden im OSI-Referenzmodell
bestimmte Dienste definiert, die von der Vermittlungsschicht der übergeordneten
Transportschicht angeboten werden. Bei den OSI-Protokollen der Transportschicht
werden mit dem Verbindungsaufbau Dienstgüteparameter vereinbart.
In der Praxis ist die Realisierung von QoS durch proprietäre Lösungen geprägt, was
zur Folge hat, dass es derzeit keinen herstellerübergreifenden professionellen QoS
gibt. Dieser wird allerdings immer wichtiger für die Abwicklung von
verzögerungsempfindlichen Geschäftsprozessen innerhalb der Intranets.
RTCP-Protokoll
RTCP, realtime control
protocol
RTCP ist wie das RTP-Protokoll Bestandteil des Standards H.323. Das RTCPProtokoll dient bei VoIP für die Ermittlung der QoS-Eigenschaften zu den jeweils
empfangenen Streams. Der Absender hat dadurch ein Feedback, mit dem dieser die
Aussendung des Voice-Streams optimieren kann. Der Netzwerkstatus geht dadurch
unmittelbar auf die Applikation ein. Neben den reinen Status-Informationen
übernimmt das RTCP auch die Sitzungssteuerung.
SGCP-Protokoll
SGCP, simple gateway
control protocol
Das SGCP-Protokoll ist eines der ersten Gateway-Protokolle für die IP-Telefonie und
dient ebenso wie MGCP, Megaco/H.248 der Verbindung von leitungsvermittelten
Fernsprechnetzen mit paketvermittelten IP-Netzen. SGCP nutzt eine Masster-SlaveBeziehung mit einem Softswitch als Master und steuert darüber die Verbindungen
für VoIP.
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VoIP
SGCP, das das UDP-Protokoll als Transportprotokoll benutzt, ist als einfaches
Protokoll für die Remote-Steuerung konzipiert. Dabei erhalten die Softswitches ihre
Informationen zur Steuerung der Gateways über Signalisierungsprotokolle wie das
SIP-Protokoll, ISUP oder H.323.
SIP-Protokoll
SIP, session initiation
protocol
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Das Session Initiation Protocol (SIP) ist ein im März 1999 von der Internet
Engineering Task Force (IETF) vorgeschlagener Standard für ein
Signalisierungsprotokoll, das Sitzungen mit zwei und mehr Teilnehmern aufbauen,
modifizieren und beenden kann. Dieses textorientierte Protokoll, das auf HTTP
basiert, dient der Übertragung von Echtzeitdaten über paketgestützte Netze. Das
SIP-Protokoll ist funktional vergleichbar dem H.323-Protokoll und kann interaktive
Kommunikationsdienste einschließlich Sprache über IP-Netze übertragen. Es ist
einfacher als H.323, skalierbar durch ein Transaktionsmodell statt eines
Verbindungsmodells und kann das
SSL-Protokoll und das TLS-Protokoll für die Sicherheit nutzen.
Die SIP-Informationen können über das TCP-Protokoll oder das UDP-Protokoll
transportiert werden. SIP besitzt eine offene internetbasierende Struktur und
ermöglicht CLASS-Features (Custom Local Area Signalling Service) wie etwa die
Übermittlung der Identität des Anrufers oder die Anrufweiterleitung in IP-basierten
Netzen. Des Weiteren das Halten von Anrufen, Wartemusik, Anruf-Transfer mit
Rückfrage, Anrufweiterleitung, das Heranholen von Anrufen, das Einleiten von
Konferenzschaltungen, die Rufwiederholung u.v.m. Durch die offene Struktur
können neue Leistungsmerkmale schneller und einfacher implementiert werden als
beim konventionellen Standard-Telefonsystem PSTN. SIP ist verantwortlich für die
Gesprächssignalisierung, das Lokalisieren von Anwendern und die Registrierung.
SIP ist sicherer als H.323, weil es nur zwei definierte TCP-Ports verwendet, während
H.323 die ganze Bandbreite dynamischer Ports benötigt.
Die Dienstgüte, Verzeichniszugriffe und die Sitzungsprozeduren werden von
anderen Protokollen übernommen.
Das SIP-Protokoll wurde ursprünglich für die Übertragung von Gerät zu Gerät
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konzipiert und nicht als Netzwerkprotokoll, es wird aber durch die Entwicklungen
immer mehr zu einem Web-basierten Anwender-Verwaltungsdienst.
SIP wird im RFC 2543 beschrieben.
Softswitch
Ein Softswitch, auch als Media Gateway Controller (MGC) bezeichnet, ist eine
Netzwerkkomponente, die gleichzeitig verschiedene Signalisierungen unterstützt.
Diese Netzwerkkomponente in Next Generation Networks (NGN) tauscht mit den
Signalling Gateways (SGW) Signalisierungsinformationen aus, steuert die Media
Gateways (MGW) und übernimmt die Ressourcenverwaltung.
Ein Softswitch-Gateway stellt die Sprachverbindungen zwischen unterschiedlichen
Netztechniken her und führt die Sprachkonvertierung durch, so beispielsweise von
VoIP aus IP-Netzen ins Telefonnetz.
Der Begriff Softswitch ist auf die Software zurückzuführen, die eine zentrale
Steuerung der Switches erlaubt. Die Software residiert auf fehlertoleranten Servern
und übernimmt die Verbindungssteuerung. Dazu gehören Funktionen der
Protokollkonvertierung, Autorisierung, Verwaltung und Abrechnung. Diese
Komponenten eines
Softswitch
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Funktionen unterstützen das Routen von Sprachverbindungen sowie das
Ressourcen- und Bandbreitenmanagement. Darüber hinaus werden
Systemzugangfunktionen wie das Authentification, Authorization, and Accounting
(AAA) verwaltet und der Media Gateway Controller (MGC) zur Verfügung gestellt.
Im Gegensatz zu einem Class-5-Switch ist ein Softswitch nicht in den
Datentransport, die Vermittlung oder die Paketierung involviert.
TAPI
telephony application
programming interface
Netzunabhängige Softwareschnittstelle für Windows für die Computer Integrated
Telephony, CTI. TAPI wurde von Microsoft und Intel entwickelt und ist für
Einzelplatzlösungen konzipiert, zur Stimulierung von Telefonie-Anwendungen für
windowsbasierte PCs und LANs. In einer neueren Version unterstützt TAPI auch
Third-Party-Lösungen mit Windows NT. Eine Erweiterung hin zu VoIP erfährt TAPI in
einer dritten Version, TAPI 3.x, mit der neben den klassischen Telefondiensten auch
der Zugriff auf Audio- und Video-Streams möglich wird.
Mit der TAPI-Schnittstelle lassen sich neben Funktionen wie Gesprächsaufbau,
Telefonkonferenzen oder Gesprächsweiterleitungen auch Bürofunktionen wie
Datenbankzugriffe aktivieren. Die Programmierschnittstelle kann gleichermaßen in
ISDN, Mobilfunknetzen und im PSTN eingesetzt werden.
Neben der TAPI-Variante von Microsoft und Intel gibt es eine weitere Variante, die von
einer Kooperation der Firmen Apple, AT&T, IBM und Siemens entwickelt wurde.
TPQM
third party quality
monitoring
Das Third Party Quality Monitoring (TPQM) ist ein Verfahren zur Bewertung von VoIP.
Das TPQM dient der Eingrenzung von qualitativen Fehlern bei der Übertragung von
IP-codierter Sprache.
Das Qualitäts-Monitoring gibt genaue Aussagen zu den Beeinflussungen der
Sprachpakete. So zum Jitter, der Verzögerung und den Paketverlusten und zwar an
jedem Punkt des IP-Netzes.
Bei TPQM werden definierte Datenpakete zwischen den VoIP-Endgeräten
übertragen, die so genannten Real Time Control Protocol-Pakete (RTCP). Dank
dieser Technik kann der Absender die Aussendung der VoIP-Pakete optimieren.
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VoIP
Verzögerung
DEL, delay
ITU-Empfehlung G.114
für Verzögerungszeiten bei
Sprachübertragungen
Verzögerungen in einem
IP-Netz bei der
Sprachübertragung
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Unter Verzögerungs- oder Wartezeit ist
in der Kommunikation die Zeitspanne zu
verstehen, um die ein Signal verzögert
beim Empfänger eintrifft. Dieser
Parameter ist von besonderer
Bedeutung bei Echtzeit- und MultimediaAnwendungen.
ITU-Studien haben ergeben, dass bei
der Übertragung von Sprachdiensten die
Verzögerungszeit und das Echo eine
besondere Bedeutung für die Qualität
der Übertragung haben. Für das
klassische Telefonnetz wurden die Endezu-Ende-Laufzeiten im nationalen
Bereich auf 25 ms festgelegt; im internationalen Bereich auf 100 ms. Für das
Echosignal gibt es zwei Grenzwerte von 30 ms und 150 ms. In diesem Bereich kann
das störende Echo kompensiert werden.
In paketvermittelten
Netzen, so bei
VoIP, kommt es bei
der
Sprachübertragung
generell zu
umsetzungs- und
netzspezifischen
Verzögerungen. Im
Audio-Codec und
der Paketierung im
Sender kann die
Verzögerung
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VoIP
zwischen 20 ms und 25 ms betragen, für die Zwischenspeicherung im Netzbereich
können Verzögerungen bis zu 700 ms auftreten und bei der Synchronisierung,
Depaketierung und Decodierung nochmals bis zu 150 ms.
Bei der Übertragung von grafischen Informationen in Echtzeit liegt der akzeptable
Wert bei 30 ms. In Weitverkehrsnetzen sollte die Verzögerungszeit 100 ms nicht
überschreiten, im LAN sollte sie unter 30 ms liegen.
Die Verzögerungszeiten für Sprachübertragungen sind von der ITU in der
Empfehlung G.114 festgelegt.
Exit
VoCable
voice over cable
Voice over Cable zielt auf die Privathaushalte, die an ein Breitband-Kabelnetz
angeschlossen sind und dieses auch für die Telefonie nutzen möchten. Die
Grundvoraussetzung für die Telefonie ist, dass die Breitbandnetze einen Rückkanal
haben und eine Zweiwege-Kommunikation unterstützen. Darüber hinaus werden
Kabelmodems benötigt, um die Signalisierung vom teilnehmerseitigen Endgerät bzw.
Subnetz auf die Kanalstruktur des TV-Kabelnetzes zu ermöglichen.
Bei der VoCable-Telefonie wird das IP-Protokoll zum Einsatz kommen. Bei
EuroDOCSIS setzt man auf Dienstgüte (QoS) und VoIP. Zum Schutz der
übertragenen Daten kommen digitale Signaturen, basierend auf dem Public-KeyVerfahren zum Einsatz, um jeden Anwender zu Authentifizieren und nur demjenigen
den Empfang von Datenpaketen zu ermöglichen, für den der Inhalt bestimmt ist.
Die Übermittlung von Voice over Cable wird in DOCSIS vom RSVP-Protokoll und im
IP-Netz von DiffServ unterstützt. Die Vermittlung zwischen den beiden Protokollen
übernimmt das Cable Modem Termination System (CMTS).
VoIP
voice over IP
Der Einsatz des IP-Protokolls nicht nur für den Datentransfer, sondern auch für
Sprach-, Daten- und Video-Übertragungen, ist wegen der zunehmenden Installation
von Intranets und Extranets eine interessante, weil kostengünstige Alternative zu den
vorhandenen Kommunikationsstrukturen für die Sprachübertragung. Die
Sprachkommunikation mittels des IP-Protokolls steht im Mitbewerb zu den
klassischen Sprachnetzen, aber auch zu Voice over Frame Relay (VoFR) und Voice
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VoIP
Schichtenmodell
für VoIP
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and Telephonie over ATM (VToA). Für die Nutzung des IPProtokolls für die Sprachkommunikation ist ganz
entscheidend das Echtzeitverhalten, das durch die
Minimierung von Datenpaketverlusten und
Verzögerungszeiten bestimmt wird. Der Anwender akzeptiert
bei der Sprachübertragung nur minimale Verzögerungen.
Entscheidend für die Akzeptanz von VoIP ist auch die
Einbindung und Nutzung von vorhandenen
Telekommunikationssystemen, damit der Anwender seine
gewohnte Telefon-Infrastruktur mit allen bekannten
Leistungsmerkmalen weiter nutzen kann. Die IP-basierte
Telefonie ist als Ablösung für die konventionelle
Nebenstelletechnik konzipiert und bietet die Basis für die
Integration von Sprach-, Daten- und Video-Diensten, wie sie
bei Multimediakonferenzen, bei Application Sharing oder bei
Call-Center-Anwendungen zum Einsatz kommen. Bedingt
durch die Vereinheitlichung der Betriebsfunktionen für Daten
und Sprache können Synergieeffekte genutzt werden. Darüber hinaus schafft die IPbasierte Telefonie standardisierte Umgebungen mit Schnittstellen zu konventionellen
Tk-Umgebungen und hin zu öffentlichen Netzen.
Ein mögliches Szenario in einem Intranet sieht standortgebundene IP-TelefonGateways vor, über die die Gespräche von der Tk-Anlage geroutet werden. Diese
Gateways müssen auch die Signalisierung und Standardprotokolle wie E-DSS1 und
QSIG unterstützen, ebenso wie herstellereigene Protokolle. Für die Anbindung der
Tk-Anlagen müssen die VoIP-Gateways die S0-Schnittstelle und die S2MSchnittstelle unterstützten.
VoIP wird wie Multimedia-Teleconferencing durch den ITU-Standard H.323 geprägt,
der eine Erweiterung des Standards H.320 für Videokonferenzen über ISDN darstellt.
H.323 bezieht Datenpaket-vermittelte Netze in die Definition mit ein. Auf Basis des
RTP-Protokolls kann H.323 auch für Video-Übertragungen über das Internet genutzt
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VoIP
Referenz-Topologie eines
VoIP-Netzwerks
werden. Daneben sind das SIP-Protokoll, MGCP, Megaco und SCTP zu nennen, die
einen Einfluss auf die Technik von VoIP ausüben.
Derzeit ist die IP-Telefonie und die Integration in bestehende Tk-Anlagen noch durch
Schwachpunkte charakterisiert. Dazu gehört die Signalisierung, die verfügbaren
Leistungsmerkmale und das Netzmanagement-System, das die bis heute getrennte
Welt der Sprach- und der Datenkommunikation gesamtheitlich überwacht und
verwaltet.
VoIP-PBX
VoIP private branch
exchange
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VoIP-PBX, auch als IP-PBX bezeichnet, sind private Vermittlungseinrichtungen in
denen die Sprachdaten von VoIP geschaltet und zu den internen Telefonen und in
externe Netze weitergeleitet werden. IP-PBXen verbinden IP-Telefone mit
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VoIP
paketvermittelten IP-Netzen. Wie normale Nebenstellenanlagen unterstützen IPNebenstellenanlagen verschiedene Dienste und zeichnen sich durch eine hohe
Funktionalität aus.
VoIT
Internet-Telefonie
voice over Internet
Bei der Internet-Telefonie wird Sprache mittels Sprachkompression in Echtzeit unter
Nutzung des Internets übertragen. Es handelt sich um einen spezifischen Dienst von
VoIP, der eine kostengünstige Alternative zur Telefonie bildet. Die
Sprachkommunikation findet dabei über den PCs statt. Neben der PC-to-PCKommunikation gibt es noch die PC-to-Phone-, die Phone-to-PC- und die Phone-toPhone-Telefonie.
Beeinträchtigt wird die Internet-Telefonie im Wesentlichen durch die Signallaufzeiten
im Internet und die Signalumwandlungszeiten in den entsprechenden Codecs. Die
bei der ITU für Sprachübertragungen im Internet standardisierten Codecs weisen je
nach Bitrate Laufzeiten von 25 ms bis 100 ms auf. Berücksichtigt man zusätzlich
noch die Internet-Laufzeiten, die zwischen 100 ms und 500 ms liegen, kann man die
derzeit erreichbare Sprachqualität nur als gering einstufen. Entscheidend ist auch
die globale Rufnummernumsetzung zwischen den IP-Adressen der Internet-Welt
Verzögerungen in einem
IP-Netz bei der
Sprachübertragung
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VoIP
und dem E.164-Rufnummernplan des Fernsprechnetzes, die Authentifizierung des
Anrufers und die Abrechnungsmöglichkeit nach verschiedenen Tarifen. Die RegTP
hat für die Internet-Telefonie den Nummernraum 032 reserviert.
Um eine einfache Handhabung der Internet-Telefonie ohne vorherige Anmeldung zu
gewährleisten, setzt man in entsprechenden Systemen IP-Telefonie-Gateways und
IP-Kommunikations-Server ein, die nicht mehr individuelle Endgeräte wie PCs über
das Internet verknüpfen, sondern ganze Telekommunikationsanlagen. Dadurch
bleibt der Anwender in seiner gewohnten Infrastruktur und kann auch die
vorhandenen Dienstmerkmale nutzen. Gleichzeitig ist für ihn das Telefonieren
transparent, da die Anrufe über die Tk-Anlage mittels Least Cost Routing (LCR) über
den IP-Telefonie-Gateway und über das Internet geroutet werden. Vorteilhaft ist
dabei, dass pro Standort nur ein IP-Telefonie-Gateway erforderlich ist, denn das
Routing wird vom Internet übernommen. Das Gateway sollte neben den
Standardprotokollen E-DSS1 und QSIG auch proprietäre Protokolle der Tk-Anlagen
unterstützen.
Privatanwender, die auf eine solche Infrastruktur nicht zugreifen können, können
unmittelbar über die Einrichtungen in einem PC telefonieren. Verfügt der Anwender
über eine Vollduplex-Soundkarte, Lautsprecher, Mikrofon und ein schnelles Modem,
kann er mit einem anderen Anwender, der dieselbe Software benutzt, direkt oder
über einen Server sprechen (simultaner Sende- und Empfangsbetrieb).
VoN
voice over net
VoWLAN
voice over WLAN
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Voice over Net (VoN) hat eine klare Abgrenzung gegenüber VoIT und VoIP. Mit VoN
wird die paketvermittelte Sprachübertragung über das öffentliche Internet
bezeichnet, dafür können auch andere paketvermittelte Netzwerkprotokolle genutzt
werden als das IP-Protokoll.
Voice over WLAN ist der Trend zum mobilen VoIP: die mobile Sprachkommunikation
über Funknetze. IP-Telefonie auf 802.11-basierten WLANs innerhalb von Gebäuden.
Hinter VoWLAN verbirgt sich die Integration von Techniken wie VoIP, das Session
Initiation Protocol (SIP) und WLANs nach IEEE 802.11 in der Version 802.11e, das
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VoIP
Dienstgüten (QoS) unterstützt. Darüber hinaus ist eine direkte Anbindung an UMTS
möglich und damit die Erweiterung der VoWLAN-Services außerhalb des
Einflussbereiches des Funk-LANs.
Die mobile paketvermittelte Sprachkommunikation wurde in der Anfangsphase von
proprietären Lösungen dominiert und erst mit der Festlegung der Dienstgüte in
802.11e, einem wichtigen Kriterium für die Sprachkommunikation,
herstellerübergreifend behandelt.
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