Regeln für die optimale VoIP-Übertragung

Qualität wie im Festnetz

27.03.2007 | Autor / Redakteur: Manickam Sridhar / Ulrike Ostler

Voice over IP (VoIP) wird von den Anwendern nur dann angenommen, wenn sich die Qualität der Sprachübertragung eines VoIP-Gesprächs nicht vom Festnetz unterscheidet. Um dies zu realisieren ist die Beachtung einiger Regeln notwendig.

Viele Unternehmen setzen inzwischen Voice over IP (VoIP) ein, um Kapitalkosten und laufende Ausgaben für die Infrastruktur zu verringern und deren Verwaltung zu vereinfachen. Erreicht aber die VoIP-Implementierung nicht die Qualität des Festnetzes, sind die Anwender schnell enttäuscht. Schlimmstenfalls können sogar die Umsätze sinken und alle Vorteile des Systems lösen sich in Luft auf.

Da VoIP-Daten in Echtzeit versandt werden, verschlechtert sich die Übertragungsleistung, sobald die Applikation auf einem Netz mit anderen bandbreitenintensiven Anwendungen läuft, zum Beispiel gemeinsam mit File-Transfer, E-Mail und Websurfen.

Es ist sinnvoll, das Problem unter zwei getrennten Aspekten zu betrachten: einerseits VoIP-Nutzung innerhalb des Unternehmens oder der Niederlassung über das LAN, andererseits VoIP-Implementierung über die Grenzen des Unternehmens oder der Niederlassung hinaus mit Transport der Daten übers WAN. In beiden Umgebungen lässt sich die gewünschte Festnetz-Sprachqualität erreichen, sofern einige grundlegende Regeln beachtet werden.

VoIP-Implementierung im LAN

• VoIP sollte auf einem separaten virtuellen LAN (VLAN) laufen. Dadurch wird der VoIP-Verkehr vor anderen Verkehrsarten wie File-Transport, E-Mail und Websurfen geschützt.
• Es kommen ausschließlich Full-duplex-Switches mit blockierungsfreier Architektur zum Einsatz. Preisgünstige Hubs führen zu Kollisionen und Paketverlusten.
• Alle am Netz beteiligten Computer müssen frei von Viren, Würmern und anderen Schädlingen sein. Nichts lässt ein Netzwerk – egal ob LAN oder WAN – schneller einbrechen als daran angeschlossene verseuchte Computer.
• Bei den VoIP-Telefonen und -Gateways ist auf hohe Qualität zu achten. Telefone sollten eine gute Echokompensation haben, Gateways mehrere Codecs unterstützen und zu vielfältigen IP-Telefonanlagen respektive Softswitches kompatibel sein. Unterstützung für mehrere Codecs ist effizienter als der flächendeckende Einsatz von G.711-Codecs, besonders bei teuren internationalen Verbindungen.

VoIP-Implementierung übers WAN

• Der Service-Provider muss ein angemessenes, klar definiertes Qualitätsniveau (Service Level Agreement, SLA) garantieren. Die SLA-Vereinbarung sollte Toleranzen für Bandbreite, Verzögerung und Verzerrung festlegen, mit denen die Sprachpakete durch das Providernetz transportiert werden. Ohne derartige Vereinbarungen gibt es keine garantierte Übertragungsqualität im Kernnetz des Providers. Die SLAs müssen kontinuierlich messtechnisch überwacht werden.
• Innerhalb des Unternehmens sollten VoIP-taugliche parametrisierte Sicherheitsmechanismen und -systeme implementiert werden. Die Firewall muss ein Gateway auf Applikationsebene (Application Level Gateway, ALG) besitzen. Denn die UDP-Ports, durch die die VoIP-Pakete fließen, sind dynamisch und werden jeweils zwischen den beiden an einem Anruf beteiligten Telefonen vereinbart. Dadurch weiß die Firewall nicht, welche Ports betroffen sind. Fehlt ein ALG, müssen so genannte Pin Holes, permanent geöffnete spezielle Ports, in der Firewall konfiguriert werden. Sie sind Einfallstore für Hacker. Ein ALG verfolgt die Aushandlung der Gesprächsports zwischen den Endgeräten und öffnet die betreffenden Ports automatisch, während die übrigen Ports blockiert werden. Das steigert die Sicherheit: In der Firewall gibt es so keine offenen, unbenutzten Ports, durch die externe Angreifer eindringen könnten.
• Es empfiehlt sich eine generelle Funktionsprüfung des Netzes (Network Health Check): Netzwerkmanager müssen wissen, welche anderen Anwendungen mit VoIP um die Bandbreite konkurrieren. Diese Anwendungen müssen gezielt verwaltet werden. Es lohnt sich, geeignete Dienstleister mit einer tief gehenden Paketanalyse zu beauftragen oder sich selbst geeignetes Equipment für diese Aufgabe zu besorgen. Eine solche Analyse identifiziert jede Anwendung und ihre charakteristischen Muster der Netznutzung. Die Ergebnisse der Analyse werden in einem Bericht zusammengefasst, der die Anwendungen bewertet und priorisiert.
• Erfasst wird, welche Anwendungen geschäftskritisch sind, welche weniger wichtig sind und welche kaum geschäftliche Bedeutung haben und daher niedrigste Priorität besitzen. Die VoIP-Anforderungen lassen sich durch die Zahl der Anrufe und die benötigte Bandbreite spezifizieren. Daraus ergibt sich, ob VoIP und kritische Daten im vorhandenen Netz ausreichend genau gesteuert werden können oder eine Bandbreitenerweiterung nötig ist. Um das Verhalten der Anwendungen zu optimieren, lohnt es sich, auch den Einsatz von Kompression oder Caching zu erwägen. Anschließend sollten Testgespräche mit einer entfernten Niederlassung stattfinden. Die Zahl der Gespräche und der parallel beförderte Datenverkehr sollten dem Volumen im späteren Echtbetrieb entsprechen. Tools für die Analyse des Verkehrsverhaltens können dann nachweisen, ob das Netz unter den unterschiedlichsten Bedingungen auf Festnetzniveau arbeitet.
• An den Netzübergängen benötigt man genau arbeitende, verbindungsorientierte Instrumente für das Qualitätsmanagement (Quality of Service, QoS). Die WAN-Bandbreite in Niederlassungen liegt typischerweise höchstens bei 2 MBit/s. VoIP-Verkehr beansprucht diese Ressource gleichzeitig mit anderen, weniger oder sogar überhaupt nicht geschäftskritischen Anwendungen. Netz-Manager müssen auf der Anwendungsschicht genau zwischen den einzelnen Verkehrstypen differenzieren und verbindungsorientiert Regeln festlegen. So bekommt der VoIP-Verkehr jederzeit die nötige Bandbreite und Priorität. Es reicht allerdings nicht, den Datenverkehr nach außerhalb zu überwachen. Auch große File-Downloads und Websurfen müssen erkannt und notfalls heruntergeschraubt werden, damit VoIP in Festnetzqualität übertragen wird.
• Die Leistung des Netzes muss ständig überwacht werden. Netz-Manager haben sicherzustellen, dass der Erlang-Wert (Erlang ist eine Pseudo-Maßeinheit für die Verkehrsdiche auf Datennetzen) innerhalb der festgelegten Grenzen bleibt. Steigt die Nachfrage, wird mehr Bandbreite benötigt oder die Regeln sind entsprechend anzupassen.
• Kompression wo immer möglich, gezielte Bandbreitensteuerung nur, wo nötig! Diese Regel ist wichtig, besonders dann, wenn ein Unternehmen beide Enden einer Verbindung besitzt. Kompression erweitert Verbindungskapazitäten virtuell, so dass mehr Verkehr bei gleich bleibender Bandbreite hindurchfließen kann.
• Es empfehlen sich modernste integrierte Zugangssysteme mit Verkehrsmanagement, QoS, Routing, Switching, Media-Gateway und Sicherheitsmechanismen, die über einen einheitlichen Regelmechanismus verwaltet werden.
• Einer der wichtigsten Aspekte des VoIP-Einsatzes ist die Reduktion der Betriebskosten. Stehen in einer Niederlassung drei oder vier unterschiedliche Geräte, entpuppt sich dies hinsichtlich der Verwaltung oft als Alptraum und viel zu teuer. Verkehrs-Management, Sicherheitsregeln, die Zahl der möglichen Anrufe, die verwendeten Codecs und andere Eigenschaften müssen sinnvoll aufeinander bezogen und koordiniert sein, damit VoIP optimal funktioniert.

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