Sprache und Daten über ein Netz. Titel. Next Generation Network

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1 Next Generation Network Sprache und Daten über ein Netz Nächste Generation bitte! Die Freie und Hansestadt Hamburg stellt ihre Telefonie von ISDN auf NGN um. Mit dem Next Generation Network nutzen Sprach- und Datendienste zukünftig das gleiche IP-Datennetz für ihren Transport und bieten dem Anwender ein perfektes Zusammenspiel zwischen PC und Telefon. 10

2 Ein Kanal für alles: Das Next Generation Network verbindet Telefon- und PC-Daten. Foto: Mike Kiev - Fotolia In den 80er Jahren begann der digitale Telefoniestandard ISDN (Integrated Services Digital Network) seinen allmählichen Siegeszug und verdrängte bis zum Anfang des neuen Jahrhunderts die analoge Technik für die Telefonie fast ganz. Doch inzwischen ist die ISDN- Technologie nicht nur ausgereift, sondern auch ausgereizt. Neue Funktionen und effizienterer Betrieb lassen sich nur noch mit neuer Technologie verwirklichen. Die Richtung geht technologisch klar zu Voice-over-IP, also Sprache als IP-Pakete über das Datennetz zu übertragen, sagt Patrick Joeris, Gesamtprojektleiter des Projekts Next Generation Network (NGN) für die Freie und Hansestadt Hamburg (FHH). ISDN hat seinen Zenit überschritten. Die Verfügbarkeit von Hardware, Support und Updates wird langsam schwieriger. Die laufende technologische Evolution von ISDN zu Voice-over-IP (VoIP) beschäftigt auch die Verwaltung bereits seit Jahren. Seit 2005 laufen die Planungen für die Ablösung des ISDN-Sprachdienstes. Mit der Einführung des Next Generation Network rüstet sich die Hamburger Verwaltung für die Kommunikationsanforderungen der Zukunft. ISDN nicht mehr zeitgemäß Für die Ablösung der ISDN-Telefonie gibt es viele gute Gründe. Die Übertragung von Daten und Sprache in zwei voneinander getrennten digitalen Netzen ist nicht mehr zeitgemäß. Sprachund Datenübertragung wachsen zusammen, erläutert Patrick Joeris. Beide nutzen künftig ein mehrdienstefähiges IP-Netz für die Übertragung ihrer Daten. Diese Zusammenführung bewirkt nicht nur Synergien beim Betrieb des Netzes. PC-Arbeitsplatz und Telefon bilden beim Anwender eine technologische Einheit. Beide Geräte nutzen nicht nur das gleiche Netz, sondern arbeiten auch eng miteinander zusammen Die Ansteuerung des Telefons aus dem PC und anders herum wird möglich und eröffnet viele neue Nutzungs- und Komfortmöglichkeiten für den Benutzer. So wird im Zusammenhang mit NGN auch der Microsoft Office Communicator (MOC) eingeführt, der zum Beispiel das direkte Anwählen eines Gesprächspartners aus Outlook ermöglicht. Außerdem kann der Anwender künftig von seinem PC aus Telefonkonferenzen einleiten und Voic boxen verwalten. 800 Telefonanlagen werden überflüssig Ein weiterer elementarer Grund für den Technologiewechsel liegt in der unterschiedlichen Infrastruktur. ISDN benötigt dezent- 11

3 Drei zentrale Standorte statt 800 dezentraler Telefonanlagen rale Systeme, um die vielen Lokationen in Hamburg zu versorgen. Wir haben heute mehr als 800 Telefonanlagen in der FHH, die über das ganze Stadtgebiet verteilt sind, sagt Patrick Joeris. Die Administration und Pflege dieser Anlagen bedeutet einen erheblichen Aufwand, der durch NGN deutlich reduziert werden kann. NGN hat eine zentrale Architektur, die physisch mit unter 100 Komponenten an lediglich drei Standorten in der Stadt angesiedelt ist. Die Verteilung der Dienste an die Endbenutzer erfolgt also nicht mehr über eigenständige Telefonanlagen vor Ort, sondern über deutlich weniger wartungsaufwändige Netzwerkkomponenten wie Router und Switche. Die Administration bis zu den Endgeräten auf dem Schreibtisch der Benutzer kann mit NGN zentral erfolgen. Bei rund Veränderungen, die der Field-Service für die FHH jährlich an den Telefonzuordnungen durchführt, bedeutet das zentrale Management eine erhebliche Erleichterung. Hinzu kommt, dass beim NGN die Telefonnummer nicht mehr an die Telefondose gekoppelt ist, an der das Endgerät hängt, sondern an das Endgerät selbst. Dadurch verhält sich das Telefon wie ein Notebook. Bei einem Umzug des Gerätes von einem Raum in einen anderen zieht die Rufnummer automatisch mit um, sobald das Telefon an das IP-Netz angeschlossen wird. Dadurch sinkt der Aufwand für das Change-Management beträchtlich. Mehr Leistungen zu gleichen Kosten Bei jedem IT-Projekt stehen auch wirtschaftliche Überlegungen im Fokus. Beim NGN-Projekt wurden deshalb bereits frühzeitig umfassende Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen angestellt, um den Umstieg zu bewerten. Dem reduzierten Aufwand für die Wartung und Pflege der dezentralen Systeme sowie bei der Administration des gesamten Netzes stehen höhere Aufwendungen an anderer Stelle entgegen. So steigen die Aufwendungen und Betriebskosten für die komplexen Der Computer und das Telefon werden für den Anwender zu einer technologischen Einheit. Foto: Siemens AG 12

4 zentralen Serversysteme natürlich an. Zu berücksichtigen sind bei einem Netz mit Telefoniegeräten auch Faktoren wie der höhere Stromverbrauch von IP-Endgeräten im Vergleich zu ISDN-Telefonen. Als Ziel wurde deshalb für das NGN-Projekt die Formel ausgegeben: Mehr Leistungen zu gleichen Kosten. eigener lokaler IT im Fokus stehen. In einer dritten Phase werden dann Teilnehmergruppen mit besonderen Anforderungen, Vorreiter bei der Einführung von IPv6 Mit der Einführung des NGN wird Dataport als erstes Unternehmen in Deutschland in einem seiner Netze auch das Internetprotokoll 4 (IPv4) durch das zukunftsfähige IPv6 ersetzen. Für über Endgeräte werden neue IP-Adressen benötigt. Dies ist im ausgereizten Adressraum Fließender Übergang von ISDN zu NGN Die Migration von ISDN zu NGN wird in den Ämtern und Behörden der FHH sukzessive über einen längeren Zeitraum erfolgen. Eine zeitgleiche Umstellung der ca Arbeitsplätze wäre wegen des technischen Aufwandes und der hohen Investitionskosten für die zwingend notwendigen Endgeräte nicht sinnvoll gewesen. Der schleichende Prozess bedeutet, dass das bestehende ISDN-Netz neben dem aufzubauenden neuen NGN-Netz bestehen bleibt. So wurden 2010 die zentralen Komponenten für die NGN-Infrastruktur errichtet und ein Übergang zwischen NGN-Netz und bestehendem ISDN-Netz geschaffen. Danach ist das Referat 17 der Finanzbehörde Ende 2010 als erste Verwaltung mit zunächst 60 Teilnehmern vom ISDN auf das insbesondere die Polizei und die Feuerwehr mit etwa Teilnehmern, migriert. Abschließend erfolgt die Migration der verbleibenden Anschlüsse mit Schwerpunkt auf die Hochschulen in Hamburg. In der letzten Phase des Projektes wird der Aufwand für den Doppelbetrieb von ISDN und NGN schließlich auf das Minimum reduziert. Auch die NGN- Infrastruktur wird den Betrieb von notwendigen Endgeräten Logistische Herausforderung: Rollout an Anschlüssen an verschiedenen Orten NGN-Netz umgestiegen. Weitere Teilnehmergruppen folgen dann im Laufe des Jahres 2011 bei Umzügen in andere Gebäude oder bei notwendigem Ersatz der Telefonanlagen. Die im zweiten Quartal 2011 anlaufende Migration wird sich in der ersten Phase schwerpunktmäßig auf die BASIS-Kunden konzentrieren, in einer zweiten Phase werden die Schulen und die Kunden mit der bisherigen ISDN-Infrastruktur (Fax-Geräte, Zählermodems, Fahrstuhl- und Nottelefone) weiterhin ermöglichen. Das Telefon kann im NGN komfortabel vom PC aus gesteuert werden. Foto: inspi - Fotolia.com von IPv4 nur schwer darstellbar. Dataport setzt deshalb bereits jetzt auf das Protokoll IPv6, das einen vielfach größeren Adressraum bereitstellt. Zu den größten Herausforderungen des Projektes gehört die gewaltige Komplexität. Allein das Rollout an Anschlüssen an über Orten hat einen hohen logistischen Anspruch, erläutert Patrick Joeris. Aber auch technologisch bedeutet NGN auf vielen Feldern noch das Betreten von Neuland, das vollständig erkundet werden muss. Dafür musste nicht zuletzt auch bei Dataport als Betreiber des Next Generation Network umgedacht werden. Die klassische Trennung von Sprach- und Datennetzen ist Geschichte, die technologische Integration verlangt eine noch verzahntere Zusammenarbeit. Insofern verändert das Projekt NGN nicht nur die Arbeitsweise der Endanwender, sondern auch die des Betreibers. 13

5 NGN-Grundlagen Infrastruktur mit Dataport errichtet für die Freie und Hansestadt Hamburg ein Next Generation Network auf Basis von Voice-over-IP-Technologie mit dem Ziel, den Telefondienst wirtschaftlich und mit erweitertem Funktionsumfang auf einer zukunftssicheren Infrastruktur bereitzustellen. Glossar NGN Next Generation Network VoIP Voice over IP USV Unterbrechungsfreie Stromversorgung KVSten Knotenvermittlungsstellen VPN Virtual Personal Network OCS Office Communication Server PoP Point of Presence Grundlage der NGN-Systemlösung des Lieferanten Siemens Enterprise Network (SEN) sind folgende technologische Festlegungen. Für VoIP wird das standardisierte Session Initiation Protokoll (SIP) genutzt. Die technische Infrastruktur des NGN wird auf wenige Standorte konzentriert. Es werden weiterhin Schnittstellen für analoge Endgeräte (Faxe, Flur- und Auftzugstelefone, ) bereitgestellt. Die in der ISDN-Infrastruktur durch eine Vielzahl von physikalischen TK-Systemen eingerichteten Nutzergruppen (Behörden, Ämter, Dienststellen, Schulen) werden virtualisiert auf zentralen Komponenten bereitgestellt. Es findet keine grundsätzliche Änderung der Rufnummern statt; bei Migration in die NGN- Infrastruktur werden die vorhandenen Rufnummern weitestgehend übernommen. Die Integration in die Office-Bürokommunikation erfolgt über den OCS (Office Communication Server) und die Client-Komponente MOC (Microsoft Office Communicator). Die Einführung des NGN für den Sprachdienst erfolgt mit dem Ansatz, das bestehende ISDN Netz mit seinen Knotenvermittlungsstellen (KVSt en) und TK-Anlagen langfristig abzulösen. Die Migration wird sich über mehrere Jahre erstrecken. Der Übergang aus der VoIP-Infrastruktur des NGN an die bestehende ISDN-Infrastruktur erfolgt über zentrale Gateways an den Standorten der KVSten des Hamburgischen TK-Netzes. Die Hochverfügbarkeit der zentralen NGN-Infrastruktur wird durch mehrere Maßnahmen gewährleistet. So wird es eine geografische Redundanz geben, bei der die NGN-Infrastruktur auf drei Standorte verteilt ist. Zudem gibt es an allen drei Standorten redundante USV- und Notstromversorgungen. Darüber hinaus sind alle für die Funktion des Sprachdienstes notwendigen Komponenten und Systeme doppelt ausgelegt und werden als Cluster oder im aktiv/standby-modus betrieben. Struktur mit drei Ebenen Die Lösung der NGN-Infrastruktur ist im Rahmen des Gesamtkonzepts in drei Ebenen strukturiert. Erstens das Overlay Layer: Darin wird die Funktionalität für den Zugang zu und von Netzen außerhalb des NGN abgebildet. Als zweite Ebene folgt das Centrex Layer: Hier wird die Funktionalität der Sprach-Vermittlung und der Bereitstellung der zentralen Applikationen abgebildet. Die dritte Ebene bildet das User Layer, wo die Funktionalität für den Teilnehmer durch Endgeräte, Client-Applikationen und Access Gateways für analoge Schnittstellen bereitgestellt werden. Die zentralen Applikationen für die Nutzer werden also im Centrex Layer bereitgestellt. Hierzu zählen folgende Applikationen: Voic Jeder Mitarbeiter erhält eine persönliche Sprachbox mit Verwaltungsoberfläche Konferenzsystem Planen und Durchführen von Telefonkonferenzen mit mehr als drei Teilnehmern VPN-Dienste Intelligentes Routing von Sprachdiensten HiPath VoiceLink Funktionsintegration über den Microsoft OCS in Office, MOC und Outlook Für die Verwaltung und Administration dieser Applikationen werden umfangreiche Managementtools bereitgestellt. Zukünftig werden im Overlay Netz weitere Optimierungen zum Anschluss an das 14

6 drei Ebenen öffentliche Netz vorgenommen. Es ist davon auszugehen, dass sich die Anbindung direkt über SIP (SIP Trunking Carrier) stärker entwickeln wird. Per ISDN ans öffentliche Netz Die Anschaltung des NGN an die bestehende ISDN-Infrastruktur erfolgt über die Gateways Hipath 4000 und RG 8716 an die vorhandenen KVSt-Systeme. Derzeit erfolgt die Anbindung an die Carrier für die externe Kommunikation ebenfalls über die KVSt Systeme. Eine direkte Verbindung aus der NGN-Infrastruktur an öffentliche Netzbetreiber ist erst zu einem späteren Zeitpunkt vorgesehen. Über die Gateways, die durch die zentralen OpenScapeVoice Systeme (OSV) gesteuert werden, erfolgt auch die Differenzierung zwischen Teilnehmern, die bereits in die NGN-Infrastruktur migriert sind, und den Teilnehmern, die noch eine ISDN-TK- Anlage nutzen. Vernetzung über separiertes PoP-LAN Für die Vernetzung der zentralen Komponenten der NGN-Infrastruktur über die drei Standorte hinweg wird das eigenständige PoP-LAN genutzt, das zur Verbindung der Lokationen Lichtwellenleiter-Verbindungen des Hamburgischen TK-Netzes nutzt. Als Netzwerkkomponenten werden Switche des Herstellers Cisco, wie im Rechenzentrum bei Dataport üblich, eingesetzt. Das PoP-LAN ist durch Firewall-Systeme sowohl von den Strukturen des Datennetzes der FHH (FHH- Net), von den Rechnenzentren und dem VoIP genutzten VPN separiert. Für Datenkommunikation kommen ASA-Systeme von Cisco, für den Sprachverkehr Session Border Controller von Acme Packet zum Einsatz. Das PoP-LAN ist über die ASA in fünf Segmente unterteilt, die die Systeme unterschiedlicher Funktionalität aufnehmen. Herzstück Open Scape Voice Die wesentliche Komponente im PoP-LAN Netzsegment VoiceCore ist die OpenScapeVoice (OSV) Appliance, die den gesamten Sprachverkehr einschließlich der VoIP/ISDN-Gateways steuert. 15

7 Durch die OSV werden durch sogenannte Business-Groups, die heute durch physikalische TK-Systeme realisierten Benutzergruppen, virtuell abgebildet. Alle IP-Telefone sind an der OSV registriert; alle Signalisierungsinformationen zum Gesprächsauf- und -abbau sowie zur Nutzung von Telefonfunktionen werden von der OSV verarbeitet. Da die OSV das zentrale Element für die Funktion des Sprachverkehrs ist, ist jedes OSV-System als Cluster aus zwei Servern aufgebaut. Zur Erzeugung der telefonspezifischen Hörtöne (Freiund Besetztzeichen, Wählton, Systemansagen) werden Media- Server eingesetzt. Die Firmware, die Tastenlayouts und Profileinstellungen der Telefone werden durch die Server des Deployment-Services (DLS) vorgehalten. Bei erstmaliger Registrierung eines Telefons an der NGN-Infrastruktur erhält das Telefon von dort die aktuelle Firmware. Entsprechend dem Profil des Benutzers wird das Telefon mit dem passenden Tastenlayout (zum Beispiel für eine Team-Funktion) versorgt und mit nutzerspezifischen Profileinstellungen versehen. Updates der Firmware der Telefone erfolgt ebenfalls über den DLS. Mehr Anwendungen für den Nutzer Dem Nutzer stehen in der NGN- Infrastruktur eine ganze Reihe von Anwendungen und Diensten zur Verfügung. Voic -System: Die NGN- Infrastruktur stellt dem Nutzer eine integrierte Anrufbeantworterfunktion zur Verfügung, die zusätzliche Möglichkeiten der Bedienung gegenüber den bereits in den heutigen TK- Systemen vorhandenen Voice- Mail-Systemen bietet. Die heute bekannten Funktionen der Abfrage und Verwaltung des Anrufbeantworters über das eigene Telefon wie auch die Möglichkeit der Fernabfrage von einem beliebigen anderen Telefon stehen weiterhin zur Verfügung. Zusätzlich steht jedem Nutzer eine Web-Verwaltungsoberfläche am PC für seinen Anrufbeantworter zur Verfügung. Web-Bedienoberfläche für das Telefon: Zusätzlich zur Nutzung von Funktionen und Leistungsmerkmalen des Telefons über die Tastatur und die Tastenprogrammierung am Telefon steht jedem Nutzer eine Web-Bedienoberfläche für das Telefon zur Verfügung. Damit können vom PC aus Tasten des Telefons programmiert werden, Anrufumleitungen aktiviert und deaktiviert werden sowie weitere Einstellungen des Telefons verändert werden. Telefon Konferenzsystem: Über die bisher bereits verfügbare und auch in der NGN Infrastruktur weiterhin vorhandene Möglichkeit der Einberufung einer Dreierkonferenz (real mit bis zu acht Teilnehmern) vom Telefon aus, ist in der NGN Infrastruktur eine Anwendung für Telefon-Konferenzen verfügbar, an der Nutzer mit beliebigen Telefon-Endgeräten (VoIP, ISDN, GSM) teilnehmen können. Nutzer, die die Berechtigung zur Aktivierung einer Telefonkonferenz haben, erstellen die Telefonkonferenz über eine Web-Oberfläche. OCS-Integration: Mit der Einführung der NGN-Infrastruktur soll die Funktionalität des Telefons in die Office-Anwendungen am Büroarbeitsplatz integriert werden. Neben den bereits dargestellten Bedienmöglichkeiten über Web-Oberflächen erfolgt eine funktionale Integration über den Microsoft Office Communicator (MOC) Client und die zentrale OCS-Infrastruktur. Über die Voice-Link-Server erfolgt eine funktionale Kopplung zwischen den OCS-Servern und der zentralen NGN-Infrastruktur, über die Statusinformationen des Telefons des Nutzers wie auch Steuerungsinformationen übermittelt werden. Die funktionale Integration bringt dem Nutzer viele Vorteile. So kann er für seine Teammitglieder den Status des Telefons sehen (zum Beispiel im Gespräch oder Verfügbar ); dieses auch in Outlook bei Adressinformationen oder auf SharePoint Seiten. Außerdem können Teammitglieder direkt aus der PC-Oberfläche heraus angewählt werden, das Telefon baut die Verbindung auf. Auch Teilnehmer im Adressbuch der FHH können vom PC angewählt werden. Ein weiterer Vorteil für 16

8 Glossar CTI Computer Telephony Integration Überblick über die Lösungsarchitektur des Next Generation Networks für die Freie und Hansestadt Hamburg. DSS1 Digital Subscriber Signalling System No. 1 (Signalisierungsprotokoll Euro-ISDN) den Nutzer ist die Funktion, dass bei ankommenden Anrufen die Kontaktdaten (sofern verfügbar) am PC angezeigt werden und eine Annahme des Gesprächs per Mausklick möglich ist. Die Anrufliste mit Kontaktinformationen wird in Outlook angelegt. Ein Rückruf oder eine Antwort-Mail ist aus der Anrufliste möglich. Ferner kann sich der Nutzer per über vorliegende Sprachnachrichten informieren lassen und über Regeln etwa bei Besprechungen automatisch eine Rufumleitung zur Voic konfigurieren. Anwendungen zur Administration und für den Systembetrieb Da es sich bei der zentralen NGN-Infrastruktur im Wesentlichen um eine serverbasierte Systemumgebung mit IP-Kommunikation handelt, ist eine Vielzahl von Systemen, Diensten und Anwendungen für die Grundfunktion der Systeme und deren Administration notwendig. Dazu gehören Netzdienste wie NTP, DNS, DHCP und Active Directory, oder Dienste und Anwendungen für den Betrieb der Serverinfrastruktur wie Backup- und Recovery, Virenschutz, Überwachung mit SCOM, Patchmanagement mit SCCN und Meldungsweiterleitung über das vorhandene ZIS-System. Darüber hinaus werden zur Administration der VoIP-spezifischen Systeme und Applikationen mehrere Elementmanager eingesetzt. Weniger Aufwand bei Änderungen Im Gegensatz zu der aktuellen ISDN-Infrastruktur wird die Durchführung von Neueinrichtungen und Veränderungen in der NGN-Infrastruktur stark automatisiert. Durch eine systemtechnische Kopplung der Applikationen zum Serviceabruf (ITSM- Suite), zur Verwaltung der Telefone (COMMAND) und der NGN-Infrastruktur können Veränderungen ohne Medienbrüche durchgeführt werden. Lediglich spezielle Konfigurationen mit hoher Individualität (wie Tastenbelegungen bei Chef-Sekretär-Lösungen) müssen weiterhin direkt über den Elementmanager erfolgen. KVSt Knotenvermittlungsstelle MOC Microsoft Office Communicator PSTN Public Switched Telephone Network (Öffentliches Telefonnetz) SIP Session Initiating Protocol (Signalisierungs-Protokoll) 17