kyago Whitepaper Die Multi Play- und Benchmarking Plattform Autor: zafaco GmbH zafaco GmbH Taxetstraße Ismaning Ismaning, 23.

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1 kyago Whitepaper Die Multi Play- und Benchmarking Plattform Autor: zafaco GmbH zafaco GmbH Taxetstraße Ismaning Ismaning, 23. Juni 2015 Version 6.2

2 Inhalt 1 Management Summary... 6 Kontinuierlicher Benchmark... 6 Kundensicht im Fokus... 6 Realitätsnahe Simulation... 7 Time to Market... 7 Eckdaten des Benchmarks... 7 Prinzipien aus der Benchmarking-Praxis... 8 Zusätzlicher Kundennutzen... 8 zafaco GmbH Unternehmensinformationen... 9 zafaco GmbH Ansprechpartner... 9 Copyright / Haftungsbeschränkung Die Multi Play- und Benchmarking Plattform Speziell zugeschnittene Hardware und Software Verschiedene Anschlusstechnologien Ad-hoc-Messungen Routine-Messungen Standorte Anbieter Gesamtübersicht der Produkte und Anbieter Gesamtübersicht der IADs und Firmware Technisches Umsetzung Ende-zu-Ende Sprachqualitätsmessungen Gesamtübersicht der Verkehrsbeziehungen für Sprachqualitätsmessungen Gesamtübersicht Qualitätskennwerte der Sprachmessungen Call Setup Duration Call Setup Failure Ratio Connect Setup Duration von 81

3 Connect Setup Failure Ratio Call Failure Ratio Call Drop Ratio MOS LQO Sprachqualitätsmessung mit parallelem Up- und Download Speech Delay Multitone Errors Multitone Failure Ratio Fax Gesamtübersicht Qualitätskennwerte der Faxmessungen Fax Setup Duration Fax Transmission Duration Fax Failure Ratio Highspeed Internet Messserver beim Anbieter oder zafaco Daten-Referenz-System bei zafaco Messclient Gesamtübersicht Qualitätskennwerte der Datenmessungen PING Average Time PING Packets Missing PING Packet Errors PING Failure Ratio HTTP Download Response Time HTTP Download Throughput HTTP Download Throughput < x % of Bandwidth HTTP Download Failure Ratio Loadtest HTTP Download with parallel HTTP Upload HTTP Upload Response Time HTTP Upload Throughput HTTP Upload Throughput < x % of Bandwidth von 81

4 HTTP Upload Failure Ratio Loadtest HTTP Upload with parallel HTTP Download Cloud Services Gesamtübersicht Qualitätskennwerte der Cloud Services Messungen.. 47 DNS Lookup Time DNS Lookup Failure Ratio HTTP Response Time (Kepler) HTTP Session Duration (Kepler) HTTP Download Failure Ratio (Kepler) Website Response Time (Top 5 in 5 categories) Website DOM Duration (Top 5 in 5 categories) Website Load Duration (Top 5 in 5 categories) Website Session Duration (Top 5 in 5 categories) Website Download Failure Ratio (Top 5 in 5 categories) PING Average Time (Gaming Server) PING Packets Missing (Gaming Server) PING Packet Errors (Gaming Server) PING Failure Ratio (Gaming Server) Video Gesamtübersicht Qualitätskennwerte der Videomessungen IPTV IPTV STB Startup Response Time IPTV STB Startup Time IPTV STB Startup Failure Ratio IPTV Zapping Response Time IPTV Zapping Time IPTV Zapping Failure Ratio IPTV Bitrate Video/Other/Total IPTV Packet Loss IPTV Continuity Error Video/Audio von 81

5 IPTV I-/P-/B-Slices IPTV Video Quality Score WebTV WebTV Video Response Time WebTV Initial Buffering Time WebTV Rebuffering Events WebTV Rebuffering Time WebTV Video Sequence Duration WebTV Playback Sequence Duration WebTV Video Bitrate Meta WebTV MOS WebTV Failure Ratio Reporting Monitoring und Alarm-Interface Glossar von 81

6 1 Management Summary In der zunehmend komplexen Welt der Informations- und Telekommunikationstechnologie ist die Kenntnis um die eigene Servicequalität ein entscheidender Faktor im Kampf um Marktanteile und Kundenzufriedenheit. Die hohen Erwartungen der Endbenutzer sowie die Einführung immer neuer, konvergierender Dienste und Technologien sind eine Herausforderung für alle Anbieter von ITK-Technologien. Infolge dessen streben Unternehmen weltweit eine höhere Wettbewerbsfähigkeit an. Eines der wesentlichen Ziele stellt dabei die Steigerung der Qualität von Produkten und Prozessen dar. Eine Positionsbestimmung erfolgt in der Regel durch eine Orientierung am besten Mitwettbewerber. Ziel ist es, mit der Konkurrenz gleichzuziehen und aus der Beseitigung vorhandener Schwachstellen Vorteile zu erreichen. Kontinuierlicher Benchmark Im Rahmen eines kontinuierlichen Benchmarks bietet die zafaco GmbH seinen Kunden eine Plattform zur Überprüfung der messtechnisch erfassbaren Servicequalität und somit zur Sicherung und Optimierung von Qualitätsaspekten in konvergenten Netzen an. Die Basis hierzu ist die stetig wachsende NGN-Benchmark-Datenbank mit Qualitätskennzahlen der führenden DSL-, Kabel-, Mobilfunk- und VoIP- Anbieter. Mit den zur eigenständigen Nutzung überlassenen Ergebnissen versetzen wir unsere Kunden in die Lage, ihre Produkte und Dienstleistungen nachhaltig und langfristig zu verbessern. Daraus resultiert eine gesteigerte Kundenzufriedenheit und dieses führt wiederum zu einer nachhaltigen Unternehmenswertsteigerung. Kundensicht im Fokus Das Erfassen der Servicequalität muss so authentisch wie möglich die Sicht der Kunden widerspiegeln, um auf die Kundenzufriedenheit schließen zu können. Kunden nehmen die Qualität eines Dienstes als Ganzes wahr. Dabei wird netzinternen, technologischen Aspekten weniger Beachtung geschenkt. Ob herkömmlich über vermittelte Netze oder paketorientierte Netze, ob analoge, digitale oder mobile Anschlusstechniken: Der Kunde vergleicht Qualität und Preis. Neben der technologischen Entwicklung steigt die Komplexität der Netze zusätzlich durch die zunehmende Anzahl von Netzübergängen. In einer solchen Konfiguration ist die vom Kunden erlebte Ende-zu-Ende Qualität nicht mehr alleine Sache eines einzigen Betreibers, sondern spiegelt die Gesamtleistung aller beteiligten Netzbetreiber wider. 6 von 81

7 Realitätsnahe Simulation Um eine realitätsnahe Simulation des Kunden durchführen zu können, gehört ein realitätsnaher Mix aus den einzelnen Services mit den entsprechenden Applikations-Protokollen und ebenso die Simulation eines typischen Anwenderprofils inklusive der notwendigen Authentifizierung, die ein Benutzer durchläuft, bevor das Netz einen gewünschten Service bereitstellt. Time to Market Neue Dienste und Dienstleistungen müssen sehr schnell zu möglichst geringen Kosten und in der von den Endkunden erwarteten Qualität am Markt eingeführt werden. Eine permanente Überwachung der wichtigsten Funktionen und Qualitätsparameter ist notwendig, um sofort Maßnahmen bei Fehlfunktionen einleiten zu können. Der personelle und finanzielle Aufwand für die Überwachung muss minimal gehalten werden. Eckdaten des Benchmarks Realitätsnahe Simulation Alle führenden DSL-, Kabel-, Mobilfunk- und VoIP-Anbieter im Test Nahezu 34 Millionen Testverbindungen pro Jahr, davon - knapp 9 Millionen Sprachverbindungen - mehr als 20 Millionen Daten- und Internetverbindungen - annähernd 5 Millionen Videoverbindungen Analyse von über 120 Qualitätskennwerten Über 600 Mess-Schnittstellen an verschiedenen Standorten in Deutschland verteilt 7 von 81

8 Prinzipien aus der Benchmarking-Praxis Benchmarking als Managementmethode ist das Lernen von Organisationen und Unternehmen anhand von Best Practices und der angepassten Übertragung dieser besten Vorgehensweisen auf eigene Unternehmensprozesse. Das Ziel hierbei ist, es in einzelnen Unternehmensbereichen, oder in der Gesamtheit besser zu werden und die Wettbewerbsfähigkeit mit den vergleichsweise besten Methoden und Verfahren zu erhöhen. Die wichtigsten Aspekte des Benchmarking sind: Identifizierung und Lernen von anderen Unternehmen und Organisationen Orientierung an den besten Vorgehensweisen ( Best Practice ) einer Industrie Einsatz von Benchmarking als Werkzeug bzw. Managementinstrument Nutzung von Benchmarking als Bestandteil eines dynamischen Prozesses zur kontinuierlichen und nachhaltigen Verbesserung Zusätzlicher Kundennutzen Durch die Multi Play- und Benchmarking Plattform können weitere Mehrwerte für Kunden in den folgenden Bereichen geschaffen werden: Wettbewerbs Benchmark Website Monitoring Technologie, Applikations-und E-Commerce Performance SLA Management Last- und Stresstests Netz- und Wirksamkeitsanalysen Messung von Mindestqualitätsstandards für Regulierungsbehörden Prüfung der Abrechnungsgenauigkeit TÜV-Zertifizierungen Von den Statistik-, Monitoring- und Analysedaten der Multi Play- und Benchmarking Plattform profitieren verschiedene Abteilungen eines Kunden: 8 von 81

9 Statistik: Management, Planung, Marketing, Qualitätssicherung Monitoring: Qualitätsmanagement, Netzbetrieb Analyse: Netzbetrieb, Kundendienst zafaco GmbH Unternehmensinformationen Elefanten sind intelligente Tiere, die ihrer Umgebung sehr viel Aufmerksamkeit schenken und über sehr gut entwickelte Sinnesorgane verfügen. Bei zafaco rücken Sie als Kunde ins Zentrum der Aufmerksamkeit. Um Lösungen für Ihre Anforderungen in den Geschäftsbereichen Benchmarking, Business Service Management und Business Intelligence zu entwickeln, setzen wir wie der Elefant auf unsere Sinnesorgane. Wir hören genauer zu und sehen genauer hin. Technologische und fachliche Kompetenz sowie das konsequente Servicestreben und unser individuelles Problembewusstsein für unsere Kunden macht zafaco bei der Lösung Ihrer individuellen ITK-Probleme dabei immer zur ersten Wahl. Die zafaco GmbH arbeitet in einem eingespielten Netzwerk aus spezialisierten und professionellen Partnern, mit denen bereits zahlreiche Projekte erfolgreich realisiert worden sind. zafaco GmbH Ansprechpartner Ihre Fragen zu diesem Dokument, dessen Inhalt, Struktur oder Geltungsbereich sind uns willkommen. Christoph Sudhues Gründer und geschäftsführender Gesellschafter zafaco GmbH, Taxetstraße 66, Ismaning Copyright / Haftungsbeschränkung Das dargestellte Wissen unterliegt dem geistigen Urheberrecht der zafaco GmbH. Der Wortlaut dieses Dokuments darf daher nicht in irgendeiner Form (Druck, Fotokopie oder andere Verfahren) ohne schriftliche Genehmigung reproduziert oder weiterverarbeitet werden. Trotz größter Sorgfalt und vielfältiger Qualitätssicherungen können bei entsprechend komplexen Ausarbeitungen Fehler auftreten. Die zafaco GmbH übernimmt daher keine juristische Verantwortung oder irgendeine Haftung für eventuelle fehlerhafte Angaben und deren Folgen. 9 von 81

10 2 Die Multi Play- und Benchmarking Plattform Beim zafaco Benchmarking kommt kyago zum Einsatz die mehrfach ausgezeichnete Lösung zur Sicherung und Optimierung von Qualitätsaspekten in konvergenten Netzen. Die Messdaten werden nach den von dem Broadband Forum (TR 126), dem Deutsches Institut für Normung (DIN 66274), dem Europäischen Institut für Telekommunikationsnormen (ETSI EG , TS und TR ), der International Telecommunication Union (ITU P.863, T.22 und J.247), der Internet Engineering Task Force (IETF RFC3350 und RFC 3357) und dem World Wide Web Consortium (W3C) definierten Empfehlungen erhoben. Die Multi Play- und Benchmarking Plattform wurde mit konzeptioneller Unterstützung von realisiert. Speziell zugeschnittene Hardware und Software Für die Multi Play- und Benchmarking Plattform kommt leistungsfähige, auf diesen Einsatzzweck speziell zugeschnittene Hardware und Software zum Einsatz, die ein hohes Maß an Flexibilität und Zukunftssicherheit ermöglicht. Verschiedene Anschlusstechnologien Das Spektrum möglicher Anwendungen umfasst Messungen auf analogen (a/b) und digitalen (ISDN S0, ISDN S2M) Leitungen, auf Luftschnittstellen (GSM, GPRS, UMTS, LTE) und auf LAN/WAN- Schnittstellen inklusive SIP-Trunking. In Abhängigkeit der Messkampagne (Consumer, Business, Video etc.) kommt ein Mix der oben genannten Anschlusstechnologien zum Einsatz. Somit können Daten erhoben werden, die in einer realen, gemischten Umgebung relevant sind. Dieser Ansatz gewährleistet eine Beurteilung der Servicequalität aus Kundensicht, denn alle in einer Ende-zu-Ende Verbindung beteiligten Systemkomponenten werden in den Test mit einbezogen. Ad-hoc-Messungen Häufig ist es notwendig, bei einem Verdacht auf Probleme im Netz oder bei einer Häufung von Fehlern, vertiefte Messungen für die Analyse unter Berücksichtigung der genauen Umstände durchzuführen. In diesem Fall lassen sich gezielt Kampagnen kurzer Dauer definieren oder einzelne Prüfverbindungen direkt am Bildschirm verfolgen. 10 von 81

11 Abbildung 1: Übersicht der Funktionen der Multi Play- und Benchmarking Plattform Routine-Messungen Um die Vorteile von Prüfverbindungen sinnvoll und ökonomisch nutzen zu können, braucht es eine Reihe von automatischen, computergestützten Mechanismen. Routinearbeiten sollen den Benutzer nicht belasten. Nur in Fällen, wo Fachwissen und Erfahrung wirklich gebraucht werden, soll der Spezialist eingeschaltet werden. Wir haben diese Anforderungen im Konzept berücksichtigt. Netzweite Untersuchungen lassen sich per Mausklick definieren, ausführen und auswerten. Die Messeinheiten arbeiten autonom ohne dass eine Bedienung vor Ort notwendig ist. Alle periodischen Aktivitäten werden vom zentralen Server automatisch gesteuert, manuelle können bequem vom Arbeitsplatz im Büro ausgeführt werden. 11 von 81

12 Die Routine-Messungen lassen sich auf einfache Art definieren und werden ohne weitere Aufsicht ausgeführt. Der Benutzer erhält die Ergebnisse in Form von Reports und in übersichtlichen, graphischen Dashboards. Gilt es Qualitätsziele zu überwachen, können Routine-Messungen mit Schwellwerten versehen und überwacht werden. In diesem Fall spricht man von Monitoring. Erfüllt eine Prüfverbindung die Anforderungen nicht, wird der Benutzer sofort durch Alerts informiert und es stehen ihm für diese Verbindung detaillierte Resultate zur Verfügung. Standorte kyago, die Multi Play- und Benchmarking Plattform, setzt sich aus Messeinheiten zusammen, die über 36 Standorte in Deutschland verteilt sind. Zum Aufbau gehören auch mehrere zentrale Server-Systeme, u.a. eine Business Intelligence Plattform, ein Data Warehouse und das Management System inklusive eines Systems zur Bewertung der Video-, Audio- und Sprachqualität. 12 von 81

13 Abbildung 2: Standorte der Multi Play- und Benchmarking Plattform Die Verteilung der Standorte orientiert sich an folgenden Überlegungen: Abdeckung mindestens aller einstelligen Vorwahlbereiche Ermöglichung der Verfügbarkeit einer hohen Anzahl von Anbietern an einem Standort durch Platzierung in größeren Städten 13 von 81

14 Anbieter An den Standorten werden Produkte der folgenden Anbieter sofern verfügbar und in Abhängigkeit der Messkampagne (Consumer, Business, Video etc.) - genutzt: Abbildung 3: Anbieter, die in Abhängigkeit der Messkampagne (Consumer, Business, Video etc.) zum Einsatz kommen 14 von 81

15 Gesamtübersicht der Produkte und Anbieter Tabelle 1: Gesamtübersicht der Produkte und Anbieter an den Standorten Teil 1 15 von 81

16 Tabelle 2: Gesamtübersicht der Produkte und Anbieter an den Standorten Teil 2 Gesamtübersicht der IADs und Firmware Tabelle 3: Gesamtübersicht der IADs und Firmware nach Anbieter Consumer 16 von 81

17 3 Technisches Umsetzung Die Messeinheiten (MU - Measurement Unit) der Multi Play- und Benchmarking Plattform bestehen aus speziell auf diesen Einsatzzweck zugeschnittener Hard- und Software. Die Steuerung und Wartung der Messeinheiten erfolgt von den Standorten der zafaco GmbH. Die Ergebnisse aller Messungen werden zentral am Münchener Standort der zafaco GmbH in einem Data Warehouse gesammelt und für das Reporting aufbereitet. Sämtliche für die Steuerung und Wartung der Einheiten und für die Übertragung der Messdaten und Messergebnisse erforderlichen Verbindungen werden über VPNs realisiert. Die Produkte der Anbieter sind inkl. der von den Anbietern gelieferten IADs oder Routern an den jeweiligen Standorten installiert. Die Messeinheiten an diesen Standorten führen über diese Produkte diverse Messungen wie Sprachqualitätsmessungen, Faxmessungen, Highspeed Internet Messungen, Cloud Services Messungen und Videoqualitätsmessungen in Abhängigkeit der Messkampagne durch. Abbildung 4: Schematischer Aufbau der Multi Play- und Benchmarking Plattform Für Sprachqualitätsmessungen sind zusätzlich als Gegenstelle ISDN Anschlüsse der Deutschen Telekom vorhanden, die ebenso auf den Messeinheiten aufgeschaltet sind. Weiterhin werden auch analoge Anschlüsse der Deutschen Telekom genutzt, die als Gegenstelle für 17 von 81

18 Faxmessungen dienen. Durch die Konfiguration des Messablaufs ist sichergestellt, dass immer zwischen zwei unterschiedlichen Standorten gemessen wird. Weitere Messeinheiten sind mit Mobilfunk Modulen und SIM- Multiplexern, die eine hohe Flexibilität in der Nutzung der SIM Karten der Anbieter ermöglichen, ausgestattet, um Sprachqualitätsmessungen von und zu GSM/UMTS/LTE zu realisieren. Abbildung 5: Beispielhafter Aufbau einer Messeinheit an einem Standort 18 von 81

19 4 Ende-zu-Ende Sprachqualitätsmessungen Ende-zu-Ende Sprachqualitätsmessungen werden zwischen den an den Standorten in Deutschland verteilten Messeinheiten durchgeführt. Dazu werden Verbindungen über Endkundenschnittstellen aufgebaut. Das heißt, dass die Messeinheiten jeweils über ISDN, Analog oder SIP eines vom jeweiligen Anbieter unterstützen IADs oder Router die Verbindungen aufbauen bzw. entgegennehmen. Das IAD wandelt hierbei die über ISDN oder Analog initiierten Verbindungen in VoIP beziehungsweise die entgegengenommen VoIP Verbindungen in ISDN oder Analog um. Als Gegenstellen dieser Messungen dienen zusätzlich auch die ISDN- Anschlüsse der Deutschen Telekom sowie die GSM/UMTS/LTE Module mit den SIM-Karten der Anbieter. Parallel zu diesen Messungen werden zusätzlich Ende-zu-Ende Sprachqualitätsmessungen als Referenzmessungen von ISDN zu ISDN der Deutschen Telekom ausgeführt. Diese Referenzmessungen (ISDN zu ISDN) dienen dazu, die gemessenen QoE Parameter von VoIP direkt mit herkömmlicher, leitungsvermittelter Telefonie vergleichbar zu machen. Zur Ermittlung der Ende-zu-Ende Sprachqualität der jeweiligen Verbindungen werden Standard ITU-T Sprachproben männlicher und weiblicher Stimmen mehrfach in beide Kommunikationsrichtungen übertragen und im anschließenden automatisierten Bewertungsverfahren mit den Originalen verglichen. Die Bewertung der Sprachqualität erfolgt nach dem ITU-T Standard P.863 (POLQA), die Durchführung der Sprachqualitätsmessungen richtet sich nach dem Leitfaden ETSI EG Part 1-4. Das gleichzeitige Telefonieren und Übertragen von Daten durch Up- und Downloads und/oder IPTV, ist ein weiteres Nutzungsszenario der Produkte. Daher wurden Sprachqualitätsmessungen mit parallelem Upund Download in die Messungen aufgenommen. Dadurch werden Informationen über eine ggf. vorgenommene Priorisierung der Sprachdaten bei voller Auslastung der Bandbreite geliefert. 19 von 81

20 Gesamtübersicht der Verkehrsbeziehungen für Sprachqualitätsmessungen Folgende Verkehrsbeziehungen sind für Sprachqualitätsmessungen möglich: Tabelle 4: Mögliche Verkehrsbeziehungen für Sprachqualitätsmessungen 20 von 81

21 Gesamtübersicht Qualitätskennwerte der Sprachmessungen Folgende Messwerte werden im Rahmen der Sprachqualitätsmessungen erhoben: Tabelle 5: Übersicht Qualitätskennwerte der Sprachmessungen Call Setup Duration Zur Ermittlung der Verbindungsaufbauzeit wird die Zeit in Sekunden vom Absenden der DSS1 SETUP Nachricht durch die A -Seite (Rufnummer + Sending Complete Information) bis zum Eintreffen der DSS1 CONNECT Nachricht auf der A -Seite gemessen (siehe grüner Pfeil in Abbildung 6). 21 von 81

22 Abbildung 6: Messung der Call Setup Duration Call Setup Failure Ratio Die Call Setup Failure Ratio gibt das Verhältnis von fehlerhaften Verbindungsaufbauversuchen zu den insgesamt initiierten Verbindungen in Prozent wieder. Verbindungsaufbauversuche, die innerhalb von 10 Sekunden nach dem Absenden der DSS1 SETUP Nachricht nicht durch die DSS1 CONNECT Nachricht bestätigt wurden, werden als nicht erfolgreich gewertet. 22 von 81

23 Connect Setup Duration Zur Ermittlung der Verbindungsaufbauzeit wird die Zeit in Sekunden vom Absenden der SIP INVITE Nachricht durch die A -Seite bis zum Eintreffen der SIP 200 OK Nachricht auf der A -Seite gemessen (siehe grüner Pfeil in Abbildung 7). Abbildung 7: Messung der Connect Setup Duration Connect Setup Failure Ratio Die Connect Setup Failure Ratio gibt das Verhältnis von fehlerhaften Verbindungsaufbauversuchen zu den insgesamt initiierten Verbindungen in Prozent wieder. Verbindungsaufbauversuche, die innerhalb von 10 Sekunden nach dem Absenden der SIP INVITE Nachricht nicht durch die SIP 200 OK Nachricht bestätigt wurden, werden als nicht erfolgreich gewertet. 23 von 81

24 Call Failure Ratio Die Call Failure Ratio gibt das Verhältnis von fehlerhaften Gesprächen zu den insgesamt initiierten Verbindungen in Prozent wieder. Ein Gespräch beginnt bei der Technologie ISDN z.b. mit dem Absenden der DSS1 SETUP Nachricht und gilt als erfolgreich, wenn das Ende durch eine DSS1 DISCONNECT Nachricht des Anrufers ("A"-Seite) eingeleitet wurde (siehe grüner Pfeil in Abbildung 8). Abbildung 8: Ermittlung der Call Failure Ratio Call Drop Ratio Der Messwert Call Drop Ratio gibt das Verhältnis von abgebrochenen Gesprächen zu den insgesamt initiierten Verbindungen in Prozent wieder. Ein Gespräch beginnt bei der Technologie ISDN z.b. mit dem Absenden der DSS1 SETUP Nachricht und gilt als abgebrochen, wenn das Ende nicht durch eine DSS1 DISCONNECT Nachricht des Anrufers ("A"-Seite) 24 von 81

25 eingeleitet wurde. In diesem Fall signalisiert das Netzwerk beiden Gesprächspartnern mit der DSS1 RELEASE Nachricht das Ende der Verbindung (siehe grüner Pfeil in Abbildung 9). Abbildung 9: Ermittlung der Call Drop Ratio MOS LQO Zur Bewertung der Ende-zu-Ende Sprachqualität einer Telefonverbindung werden ca. acht Sekunden lange Standard ITU-T Sprachproben weiblicher und männlicher Stimmen sequenziell zwischen Anrufer ( A -Seite) und Gerufenem ( B -Seite) übertragen. In Abbildung 10 ist der Ablauf einer Sprachqualitätsmessung exemplarisch für eine Verbindung von VoIP zu ISDN vereinfacht dargestellt. Dieser Ablauf gilt für alle Verbindungen ohne parallele Datenlast entsprechend der oben genannten Verkehrsbeziehungen. 25 von 81

26 Abbildung 10: Messung der Sprachqualität Es werden zwei bidirektionale sequentielle Sprachübertragungen durchgeführt. Wie in Abbildung 10 zu sehen ist, wird in den folgenden Darstellungen eine Sprachprobe, die von A nach B gesendet und auf der B -Seite aufgezeichnet wurde, mit AB bezeichnet. Eine Sprachprobe, die auf der A -Seite aufgezeichnet wurde, wird mit BA gekennzeichnet. Die Bewertung der Qualität der aufgezeichneten Sprachproben erfolgt durch den ITU-T Standard P.863 (POLQA). Die jeweiligen Originale der verwendeten Sprachproben werden hierzu an der mit Input Reference gekennzeichneten Stelle in den POLQA Algorithmus gegeben (siehe Abbildung 11). Die zu bewertenden aufgezeichneten Sprachproben werden an der mit Degraded Output gekennzeichneten Stelle in den Algorithmus gegeben. Der POLQA Algorithmus führt eine Reihe von Anpassungs-, Ausgleichs- und Synchronisationsoperationen durch und 26 von 81

27 ermittelt ausgehend vom implementierten Psycho-Akustischen Modell einen Sprachqualitätswert, der letztendlich auf die MOS Skala abgebildet und als MOS LQO Wert ausgegeben wird. Die MOS Skala reicht von 0 (schlecht) bis zu 4.75 (am besten) im Super-Wideband Mode, welcher bei den Messungen zum Einsatz kommt. Abbildung 11: Vereinfachte Darstellung des POLQA Algorithmus [Quelle: Whitepaper OPTICOM GmbH] Sprachqualitätsmessung mit parallelem Up- und Download Der Ablauf einer Sprachqualitätsmessung mit parallelem Up- und Download zur Auslastung der vollen Bandbreite der Produkte ist in der folgenden Abbildung 12 exemplarisch dargestellt. Hierzu wird der Upload/Download mindestens fünf Sekunden vor der Sprachqualitätsmessung aufgebaut. Weitere 5 Sekunden nach dem Start der Sprachqualitätsmessung wird der Download/Upload gestartet. Der Upload und Download wird erst nach dem Ende der Sprachqualitätsmessung gestoppt, um eine volle Auslastung der Bandbreite während der Messung zu gewährleisten. Bei Verbindungen zwischen NGN Anschlüssen in der Messkampagne Consumer werden 2 Verbindungen parallel aufgebaut. 27 von 81

28 Abbildung 12: Messung der Sprachqualität mit paralleler Datenlast Das in Abbildung 12 dargestellte Verfahren für die Sprachqualitätsmessung mit parallelem Up- und Download gilt auch in der gleichen Weise für die Erfassung aller in diesem Kapitel dargestellten Sprachqualitätskennwerte, d.h. jeder dieser Messwerte wird jeweils mit und ohne parallelem Up- und Download (Datenlast) ermittelt. 28 von 81

29 Speech Delay Der Messwert wird mit Hilfe des POLQA Algorithmus durch den Vergleich der ca. acht Sekunden lange Standard ITU-T Referenz- Sprachprobe mit den nach Übertragung aufgezeichneten Sprachproben ermittelt. Hierbei wird eine aufgezeichnete Sprachprobe fragmentweise mit der Referenz-Sprachprobe verglichen und für jedes dieser Sprachfragmente ein Speech Delay-Wert errechnet. Aus diesen Einzelwerten wird wiederum ein Durchschnittswert gebildet, der damit die mittlere Sprachlaufzeit der gesamten Sprachprobe in Millisekunden darstellt (siehe Abbildung 13). Zur Ermittlung dieses Messwertes wird eine hohe Zeitsynchronität der beteiligten Messeinheiten benötigt. Diese Synchronität wird über das NTP gewährleistet, dessen Genauigkeit zusätzlich durch statische und dynamische Korrekturmechanismen erhöht wird. Abbildung 13: Messung des Speech Delays 29 von 81

30 Multitone Errors Zur Bewertung der Übertragungsqualität von Tonwahlzeichen einer Telefonverbindung werden sequentiell 12 unterschiedliche Töne innerhalb eines Audiofiles zwischen Anrufer ("A"-Seite) und Gerufenem ("B"-Seite) übertragen. Damit wird beispielweise ein Datenaustausch von Notruftelefonen, Zugriffe auf Babytelefonen oder Callthrough- Funktionalitäten simuliert, da dort diese Tonwahlzeichen zum Datenaustausch in bestehenden Verbindungen verwendet werden. Die aktuell verwendete Ton-Sequenz besteht aus den Tönen "15948#703260", welche innerhalb eines Audiofiles gesendet werden, d.h. mit 100 ms Tondauer und 500 ms Pausendauer. Die Messung wird im Anschluss an die Sprachqualitätsmessung durch eine bidirektionale sequentielle Ton-Übertragung durchgeführt. Abbildung 14: Messung der Übertragungsqualität von Tönen 30 von 81

31 Wie in Abbildung 14 zu sehen ist, wird eine Ton-Sequenz von "A" nach "B" gesendet, von der "B"-Seite aufgenommen und mit "AB" bezeichnet. Eine Ton-Sequenz, die auf der "A"-Seite aufgezeichnet wurde, wird mit "BA" gekennzeichnet. Die Töne werden als eine Audiodateien im Sprachkanal abgespielt, d.h. die Töne werden nicht im Signalisierungskanal übertragen. Die Erkennung und Analyse der aufgezeichneten Ton-Sequenz erfolgt durch den Vergleich der aufgenommenen Audiodatei mit der Referenzdatei, in der die erwartete Ton-Folge enthalten ist. Der Messwert Multitone Errors gibt das Verhältnis von fehlerbehafteten Tönen zu den insgesamt gesendeten Tönen in Prozent an. Ein Ton wird als fehlerhaft bewertet, wenn der aufgezeichnete mit dem erwarteten Ton nicht vollständig übereinstimmt. Multitone Failure Ratio Das Verhältnis der fehlerbehafteten Ton-Sequenzen zu den insgesamt gesendet Ton-Sequenzen stellt die Multitone Failure Ratio in Prozent dar. Bei nicht vollständiger Übereinstimmung der Anzahl und Reihenfolge der aufgezeichneten mit der erwarteten Ton- Folge wird die Ton Sequenz als fehlerhaft bewertet. 31 von 81

32 5 Fax Gesamtübersicht Qualitätskennwerte der Faxmessungen Folgende Messwerte werden im Rahmen der Faxqualitätsmessungen erhoben: Tabelle 6: Übersicht Qualitätskennwerte der Faxmessungen Zur Ermittlung der Ende-zu-Ende Faxqualität der jeweiligen Verbindung wird eine Testseite (ITU-T.22 Test chart No.4 siehe Abbildung 15) mittels T.30 Protokoll und V.17 in einer Kommunikationsrichtung übertragen und im anschließenden automatisierten Bewertungsverfahren mit dem Original verglichen (siehe Abbildung 16). Abbildung 15: ITU-T.22 Test chart No.4 32 von 81

33 Abbildung 16: Messung der Faxübertragungsqualität 33 von 81

34 Fax Setup Duration Zur Ermittlung der Fax Verbindungsaufbauzeit wird die Zeit in Sekunden vom Absenden der Wahlinformation durch die A -Seite bis zum Start der Übertragung der Fax Seite auf der A -Seite gemessen (siehe grüner Pfeil in Abbildung 17). Abbildung 17: Messung der Fax Setup Duration 34 von 81

35 Fax Transmission Duration Mit diesem Messwert wird die Übertragungsdauer einer Fax Seite in Sekunden gemessen. Die Fax Übertragungsdauer ist im Kontext dieses Dokumentes als die Zeit definiert, die vom Start der Übertragung der Fax Seite durch die A - Seite bis zur vollständigen Übertragung der Fax Seite auf der A -Seite vergeht (siehe grüner Pfeil in Abbildung 18). Abbildung 18: Messung der Fax Transmission Duration 35 von 81

36 Fax Failure Ratio Die Fax Failure Ratio gibt das Verhältnis von fehlerhaften Faxübertragungen zu den insgesamt initiierten Faxübertragungen in Prozent wieder. Eine Faxübertragung wird als fehlerhaft bewertet, wenn der Faxverbindungsaufbau oder die Faxübertragung nicht erfolgreich ist, oder Faxverbindungsaufbau und Faxübertragung nicht innerhalb von 180 Sekunden abgeschlossen wurden. 6 Highspeed Internet Zur Bewertung der Highspeed Internet Verbindungsqualität der Produkte werden verschiedene Messungen durchgeführt. Die verfügbare Up- und Downstream Bandbreite wird durch standardisierte Up- und Downloadmessungen (ETSI EG Part 4 und TS ) bestimmt, die zu Messservern oder Daten-Referenz-Systemen erfolgen. Diese Messungen werden zusätzlich auch bei zeitgleichem Up- oder Download durchgeführt, um das Verhalten der Produkte bei zeitgleicher Auslastung der Bandbreite zu ermitteln. Das zafaco Messkonzept zur Bewertung der Highspeed Internet Verbindungsqualität besteht aus Messsystem und Messverfahren. Dabei bezeichnet das Messsystem die Kombination aus Messstelle (Messclient) und Gegenmessstelle (Messserver/Daten-Referenz-System) und das Messverfahren den technischen Messprozess. Messserver/Daten-Referenz-System und Messclient kommunizieren miteinander und bilden das Messkonzept für Namensauflösung, Laufzeit-, Download- und Upload Messungen. Messserver beim Anbieter oder zafaco Die Messserver Applikation kann zentral als auch dezentral eingesetzt werden und managet die Ressourcen für die Messungen auf den Messservern. Sie dienen als Gegenstelle für Messungen von einem Messclient. Die Messserver stellen ihre Dienste als UDP oder TCP Verbindungen auf Port 80 oder 8080 zur Verfügung. Daten-Referenz-System bei zafaco Das Daten-Referenz-System besteht aus Messservern und Load Balancer. Dieses System gewährleistet eine ausreichende Performance über die gesamte Messdauer. Etwaige Performance-Engpässe einzelner Messserver werden detektiert. Die Messclient-Applikation reagiert selbstständig mit der Wahl eines geeigneten Messservers. 36 von 81

37 Der Load Balancer des Daten-Referenz-Systems besteht aus zwei Komponenten. Zum einen aus dem DNS System, das bei mehreren Messservern eine Verteilung der Messclient Anfragen auf alle verfügbaren Messservern nach dem Round-Robin Verfahren durchführt. Zum anderen aus einer Systemüberwachung, die CPU, Speicher, Systembelastung (Load) und die aktuelle Datenrate auf der Netzwerkschnittstelle analysiert. Durch die Systemüberwachung ist gewährleistet, dass eine Überlast des Daten-Referenz-Systems während der Messung ausgeschlossen ist und jeder Messclient genügend Ressourcen für die Messung bereitgestellt bekommt. Messclient Der Messclient kommuniziert aktiv mit dem Messserver/Daten-Referenz- System, indem dieser im Falle des Messservers/Daten-Referenz- Systems freie Ressourcen abfragt, eine Authentifizierung des Messclients gegenüber dem Messserver/Daten-Referenz-System vornimmt und anschließend die Messungen initiiert. Der Messclient ist sowohl als Java Applet, Android und ios Applikation wie auch als C++ Software verfügbar. Gesamtübersicht Qualitätskennwerte der Datenmessungen Tabelle 7: Übersicht Qualitätskennwerte der Datenmessungen Bei den Datenlast-Tests gilt, dass die Störgröße (Last) mindestens fünf Sekunden vor dem Start der Messgrößen aufgebaut und erst nach Beendigung der Messung abgebaut wird. Ausschließlich die Qualitätskennwerte der Messgröße fließen in die Ergebnisse ein. 37 von 81

38 PING Average Time Eine PING Messung besteht im Kontext dieses Dokumentes aus 10 hintereinander im Abstand von jeweils einer Sekunde ausgeführten ICMP Echo Requests mit einem Timeout von 1 Sekunde für jeden ICMP Echo Request zum Messserver/Daten-Referenz-System. Der Messwert PING Time ist im Kontext dieses Dokumentes als die Zeit definiert, die vom Absenden eines ICMP Echo Request bis zum Eintreffen des ICMP Echo Reply vergeht (siehe grüner Pfeil in Abbildung 19). Mit dem Wert PING Average Time wird die mittlere Antwortzeit aller PING Times einer PING Messung in Millisekunden dargestellt. Abbildung 19: Messung der PING Time PING Packets Missing Der Messwert PING Packets Missing gibt das Verhältnis von nicht empfangenen ICMP Echo Replys zu den insgesamt initiierten ICMP Echo Requests in Prozent an. Ein ICMP Echo Reply gilt als nicht empfangen, wenn er nicht innerhalb des Timeouts von 1 Sekunde auf ein ICMP Echo Request eintrifft. PING Packet Errors Der Messwert PING Packet Errors gibt das Verhältnis von fehlerbehafteten ICMP Echo Replys zu den insgesamt erhaltenen ICMP Echo Replys in Prozent an. 38 von 81

39 PING Failure Ratio Das Verhältnis von nicht erfolgreich durchgeführten Ping Messungen zu insgesamt initiierten PING Messungen stellt die PING Failure Ratio in Prozent dar. Eine PING Messungen gilt als nicht erfolgreich, wenn ICMP Echo Replys fehlen, fehlerbehaftet sind (z.b. das Ziel antwortet nicht mit dem gleichen Wert in der "Sequence Number) oder die mittlere Antwortzeit (PING Average Time) 1 Sekunde überschreitet. HTTP Download Response Time Mit diesem Messwert wird die Antwortzeit einer HTTP Initialisierung im Download in Millisekunden gemessen. HTTP Download Response Time ist im Kontext dieses Dokumentes als die Zeit definiert, die vom Absenden des initialen HTTP Requests (GET HTTP) bis zum Eintreffen des ersten HTTP Response Paketes (TCP Packet) vergeht (siehe grüner Pfeil in Abbildung 20). Zur Ermittlung der verschiedenen HTTP Download-Parameter der Produkte vier parallele HTTP-Datenströme initiiert, die mit ausreichend Daten von dem Messserver/Daten-Referenz-System auf den Messclient übertragen werden. Dabei wird pro HTTP-Datenstrom eine HTTP Response Times erfasst und der Minimalwert aller erfassten HTTP Response Times gewertet. Abbildung 20: Messung der HTTP Response Time 39 von 81

40 HTTP Download Throughput Um eine realitätsnahe Nutzungssituation abzubilden, wird das von Endkunden häufig angewandte Hypertext Transfer Protokoll (HTTP) eingesetzt. Hierzu werden vier parallele HTTP-Datenströme initiiert, die mit ausreichend Daten von dem Messserver/Daten-Referenz-System auf den Messclient übertragen werden. Dazu wird zur Laufzeit der Messung kontinuierlich eine hinreichend große Datenmenge auf dem Messserver/Daten-Referenz-System generiert. Hinreichend groß bedeutet hier, dass auch bei der maximal betrachteten Datenübertragungsrate sichergestellt wird, dass während des gesamten Messzeitraums ein Datentransfer stattfindet und die auf dieser Stecke maximal mögliche Datenübertragungsrate gemessen werden kann. Die Datenübertragung aller Datenströme wird nach einer festgelegten Zeit abgebrochen. Bei der Bestimmung des Zeitfensters werden die Effekte der TCP Congestion Control (Überlaststeuerung) berücksichtigt. Die HTTP Download Time ergibt sich als Zeit vom Startzeitpunkt des letzten HTTP-Streams inklusive der Berücksichtigung der Effekte der TCP Congestion Control bis zum ersten Abbruchzeitpunkt der parallelen HTTP- Streams des standardisierten HTTP-Downloads. Damit bezeichnet die HTTP Download Time den Zeitraum, während dessen alle parallelen HTTP-Streams zeitgleich Last erzeugen. Die Datenmenge, die übertragen wird, berechnet sich aus der Summe der geladenen Daten der einzelnen HTTP-Streams während der HTTP Download Time. Aus Datenmenge und HTTP Download Time (siehe grüner Pfeil in Abbildung 21) wird der HTTP Download Throughput und damit die zur Verfügung stehende Download-Datenübertragungsrate in Mbit/s berechnet. 40 von 81

41 Abbildung 21: Messung des HTTP Download Throughputs HTTP Download Throughput < x % of Bandwidth Wenn ein HTTP Download x Prozent der in Rechnung gestellten Geschwindigkeit oder vom Anbieter kommunizierten Geschwindigkeit unterschreitet, wird dieser als reduzierter HTTP Download gewertet. Der Wert HTTP Download Throughput < x % of Bandwidth gibt das Verhältnis der reduzierten HTTP Downloads zu den insgesamt durchgeführten HTTP Downloads in Prozent an. HTTP Download Failure Ratio Sind alle vier HTTP Streams des standardisierten HTTP Downloads fehlerhaft oder überschreitet der Minimalwert der erfassten HTTP Download Response Times 1 Sekunde, so wird der HTTP Download als nicht erfolgreich gewertet. Die HTTP Download Failure Ratio gibt das Verhältnis von nicht erfolgreich durchgeführten HTTP Downloads zu den insgesamt initiierten HTTP Downloads in Prozent wieder. Loadtest HTTP Download with parallel HTTP Upload Die Qualitätskennwerte HTTP Download Response Time, HTTP Download Throughput, HTTP Download Throughput < x % of Bandwidth und HTTP Download Failure Ratio werden zusätzlich mit parallelem HTTP Upload zur Auslastung der vollen Bandbreite messtechnisch erfasst (siehe Abbildung 22). 41 von 81

42 Abbildung 22: Messung des HTTP Download Throughputs mit parallelem HTTP Upload Hierbei gilt, dass der HTTP Upload als Störgröße (Last) mindestens fünf Sekunden vor der Sprachqualitätsmessung gestartet wird. Weitere 5 Sekunden nach dem Start der Sprachqualitätsmessung wird der Download gestartet. In der Messkampagne Consumer werden zwischen NGN Anschlüssen 2 Verbindungen parallel aufgebaut. Der Störgröße (Last) wird erst nach dem Ende der Sprachqualitätsmessung gestoppt, um eine volle Auslastung der Bandbreite während der Messung zu gewährleisten. Ausschließlich die Qualitätskennwerte des HTTP Downloads und der Sprachqualitätsmessung fließen als Messgröße in die Bewertung ein. Alle Qualitätskennwerte bis auf die HTTP Response Time werden nach den gleichen Verfahren wie ohne parallelen HTTP Upload berechnet. Als HTTP Response Time des standardisierten HTTP Downloads wird hier der Mittelwert der erfassten HTTP Response Times gewertet. Der Timeout des Mittelwerts der erfassten HTTP Download Response Times vergrößert sich auf 5 Sekunden. 42 von 81

43 HTTP Upload Response Time Mit diesem Messwert wird die Antwortzeit einer HTTP Initialisierung im Upload in Millisekunden gemessen. HTTP Upload Response Time ist im Kontext dieses Dokumentes als die Zeit definiert, die vom Absenden des initialen HTTP Requests (GET HTTP) bis zum Eintreffen des ersten HTTP Response Paketes (TCP Packet) vergeht (siehe grüner Pfeil in Abbildung 23). Zur Ermittlung der verschiedenen HTTP Upload-Parameter der Produkte werden vier parallele HTTP-Datenströme initiiert, die mit ausreichend Daten von dem Messserver/Daten-Referenz-System auf den Messclient übertragen werden. Dabei wird pro HTTP-Datenstrom eine HTTP Response Times erfasst und der Minimalwert aller erfassten HTTP Response Times gewertet. Abbildung 23: Messung der HTTP Upload Response Time HTTP Upload Throughput Auch bei der Messung der Datenübertragungsrate im Upload wird das von Endkunden häufig angewandte Hypertext Transfer Protokoll (HTTP) eingesetzt. Dazu werden vier parallele HTTP-Datenströme initiiert, die mit ausreichend Daten von dem Messclient auf das Messserver/Daten- Referenz-System übertragen werden. Dazu wird zur Laufzeit der Messung kontinuierlich eine hinreichend große Datenmenge auf dem Messclient generiert. Hinreichend groß bedeutet hier, dass auch bei der 43 von 81

44 maximal betrachteten Datenübertragungsrate sichergestellt wird, dass während des gesamten Messzeitraums ein Datentransfer stattfindet und die auf dieser Stecke maximal mögliche Datenübertragungsrate gemessen werden kann. Die HTTP Upload Time (siehe grüner Pfeil in Abbildung 24) ergibt sich als Zeit vom Startzeitpunkt des letzten HTTP-Streams inklusive der Berücksichtigung der Effekte der TCP Congestion Control bis zum ersten Abbruchzeitpunkt der parallelen HTTP-Streams des standardisierten HTTP-Uploads. Damit bezeichnet die HTTP-Upload-Zeit den Zeitraum, während dessen alle parallelen HTTP-Streams zeitgleich Last erzeugen. Aus Datenmenge und HTTP Upload Zeit wird der HTTP Upload Throughput und damit die zur Verfügung stehende Datenübertragungsrate im Upload des Produkts in Mbit/s berechnet. Abbildung 24: Messung des HTTP Upload Throughputs HTTP Upload Throughput < x % of Bandwidth Wenn ein HTTP Upload x Prozent der in Rechnung gestellten Geschwindigkeit oder vom Anbieter kommunizierten Geschwindigkeit unterschreitet, wird dieser als reduzierter HTTP Upload gewertet. Der Wert HTTP Upload Throughput < x % of Bandwidth gibt das Verhältnis der reduzierten HTTP Uploads zu den insgesamt durchgeführten HTTP Uploads in Prozent an. HTTP Upload Failure Ratio Sind alle vier HTTP Streams des standardisierten HTTP Upload fehlerhaft oder überschreitet der Minimalwert der erfassten HTTP Upload Response Times 1 Sekunde, so wird der HTTP Upload als nicht erfolgreich gewertet. 44 von 81

45 Die HTTP Upload Failure Ratio gibt das Verhältnis von nicht erfolgreich durchgeführten HTTP Uploads zu den insgesamt initiierten HTTP Uploads in Prozent wieder. Loadtest HTTP Upload with parallel HTTP Download Die Qualitätskennwerte HTTP Upload Response Time, HTTP Upload Throughput, HTTP Upload Throughput < x % of Bandwidth und HTTP Upload Failure Ratio werden zusätzlich mit parallelem HTTP Download zur Auslastung der vollen Bandbreite messtechnisch erfasst (siehe Abbildung 25). Abbildung 25: Messung des HTTP Upload Throughputs mit parallelem HTTP Download Hierbei gilt, dass der HTTP Download als Störgröße (Last) mindestens fünf Sekunden vor der Sprachqualitätsmessung gestartet. Weitere 5 Sekunden nach dem Start der Sprachqualitätsmessung wird der Upload gestartet. In der Messkampagne Consumer werden zwischen NGN Anschlüssen 2 Verbindungen parallel aufgebaut. Der Störgröße (Last) wird erst nach dem Ende der Sprachqualitätsmessung gestoppt, um eine volle Auslastung der Bandbreite während der Messung zu gewährleisten. Ausschließlich die Qualitätskennwerte des HTTP Uploads und der Sprachqualitätsmessung fließen als Messgröße in die Bewertung ein. Alle Qualitätskennwerte werden nach den gleichen Verfahren wie ohne parallelen HTTP Download berechnet. Der Timeout für die HTTP Upload Response Time vergrößert sich auf 5 Sekunden. 45 von 81

46 7 Cloud Services Auch bei hohen Besucherzahlen und zeitlich begrenzten Verkaufsaktionen erwarten Kunden eine optimale Performance. Unzufriedene Kunden entstehen durch lange Ladezeiten, stockenden Musik und Videoclips oder nicht erreichbare Websites. Durchschnitts-User warten nicht länger als vier Sekunden auf das vollständige Erscheinen einer Website. 90 Prozent der Internet-Kunden kehren spätestens nach drei fehlgeschlagenen Zugriffsversuchen einem Online-Shop den Rücken. Mit der Multi Play- und Benchmarking Plattform werden einerseits Antwortzeitmessungen auf dem Transportlayer zu einer standardisierte Testseite (ETSI Kepler Reference Page) zu den in der Tabelle 8 genannten Webhosting-Anbieter und zu dem zafaco Daten-Referenz- System ausgeführt. Anderseits werden Analysen von Webseitenaufrufen auf Applikationslayer (Firefox mit Plug-in) beim Zugriff zu den Websites aus den unterschiedlichen Kategorien Nachrichten, Internetportale, Suchmaschinen, Einkaufen und Sport der Tabelle 8 durchgeführt. Zur Ermittlung der Qualitätskennwerte wird ein Firefox Webbrowser, mit entsprechenden Plug-Ins zur Betrachtung aller wesentlichen Bestandteile der zu testenden Webseite, verwendet. Firefox wird aktuell mit über 41% Marktanteil in Deutschland am häufigsten verwendet (Quelle: statista Marktanteil der führenden Browserfamilien - Stand September 2014). Die Analysen von Webseitenaufrufen werden als Over-the-Top Messung durchgeführt. Hierbei entstehen keine Beschränkungen bezüglich der vom System bzw. Browser verwendeten Protokolle wie IPv4/v6, HTML 1.x/HTML 2.0 oder der Einsatz von SSL. Zur Ermittlung der Messwerte werden wesentliche Teile der nach W3C Navigation Timing standardisierten Triggerpunkte verwendet. Zudem werden Antwortzeitmessungen zu den in der Tabelle 8 genannten Gaming Servern durchgeführt. 46 von 81

47 Tabelle 8: Übersicht Webhosting-Anbieter, Gaming Server und Top 5 Webseiten aus 5 Kategorien 47 von 81

48 Gesamtübersicht Qualitätskennwerte der Cloud Services Messungen Tabelle 9: Übersicht Qualitätskennwerte der Cloud Services Messungen DNS Lookup Time Mit diesem Messwert wird die Auflösungszeit von Hostnamen in IP- Adressen in Millisekunden gemessen. DNS Lookup Time ist im Kontext dieses Dokumentes als die Zeit definiert, die vom Absenden eines DNS Requests (DNS query) zum IAD bis zum Eintreffen der aufgelösten IP-Adresse (DNS query response) vergeht (siehe grüner Pfeil in Abbildung 26). Falls für den angeforderten Hostnamen weitere CNames (sogenannte Aliase) registriert wurden, wird pro CName eine weitere DNS Anfrage versendet. Für die Messung wird aber nur die erste DNS Antwort ausgewertet. 48 von 81

49 Abbildung 26: Messung der DNS Lookup Time DNS Lookup Failure Ratio Ist ein DNS Request fehlerhaft oder überschreitet die DNS Lookup Time 1 Sekunde, so wird der DNS Request als nicht erfolgreich gewertet. Das Verhältnis von nicht erfolgreich durchgeführten DNS Requests zu insgesamt initiierten DNS Requests stellt die DNS Lookup Failure Ratio in Prozent dar. HTTP Response Time (Kepler) Mit diesem Messwert wird die Antwortzeit einer HTTP Initialisierung der standardisierten Testseite in Millisekunden gemessen. HTTP Response Time ist im Kontext dieses Dokumentes als die Zeit definiert, die vom Absenden des initialen HTTP Requests (GET HTTP) bis zum Eintreffen der ersten TCP Packet der HTTP Response (TCP Packet) vergeht (siehe grüner Pfeil in Abbildung 27). 49 von 81

50 Abbildung 27: Messung der HTTP Response Time zur standardisierten Testseite HTTP Session Duration (Kepler) Mit diesem Messwert wird der vollständige Download der standardisierten Testseite in Sekunden gemessen. HTTP Session Duration ist im Kontext dieses Dokumentes als die Zeit definiert, die vom Absenden des initialen HTTP Requests (GET HTTP) bis zum Eintreffen der letzten HTTP Response (HTTP 200 OK) vergeht (siehe grüner Pfeil in Abbildung 28). 50 von 81

51 Abbildung 28: Messung der HTTP Session Duration zur standardisierten Testseite HTTP Download Failure Ratio (Kepler) Ist der HTTP Download der standardisierten Testseite fehlerhaft oder überschreitet die HTTP Response Time 1 Sekunde, so wird der HTTP Download als nicht erfolgreich gewertet. Die HTTP Download Failure Ratio gibt das Verhältnis von nicht erfolgreich durchgeführten HTTP Downloads zu den insgesamt initiierten HTTP Downloads in Prozent wieder. 51 von 81

52 Website Response Time (Top 5 in 5 categories) Mit diesem Messwert wird die Antwortzeit einer HTTP Initialisierung in Millisekunden gemessen. Website Response Time ist im Kontext dieses Dokumentes als die Zeit definiert, die vom Absenden des initialen HTTP Requests (GET HTTP) bis zum Eintreffen der kompletten HTTP Response vergeht (siehe grüner Pfeil in Abbildung 29). Abbildung 29: Messung der Website Response Time Website DOM Duration (Top 5 in 5 categories) Mit diesem Messwert wird der Download und die Verarbeitung aller synchronen Elemente zur Erstellung der Seitenstruktur (HTML, CSS, JavaScript) in Sekunden gemessen. Website DOM Duration ist im Kontext dieses Dokumentes als die Zeit definiert, die vom Absenden des Webseitenaufrufs im Browser bis zum erhalten und verarbeiten aller Elemente vergeht, die zur Erstellung des Dokumentenobjekts benötigt werden. Der Triggerpunkt ist erreicht, wenn das nach W3C definierte Element current document readiness den Zustand complete annimmt. 52 von 81

53 Abbildung 30: Messung der Website DOM Duration Website Load Duration (Top 5 in 5 categories) Mit diesem Messwert wird der Download und die Verarbeitung aller Elemente in Sekunden gemessen. Website Load Duration ist im Kontext dieses Dokumentes als die Zeit definiert, die vom Absenden des Webseitenaufrufs im Browser bis zum erhalten und verarbeiten aller Elemente vergeht. Hierunter fallen neben den synchronen Elementen der ready for Presentation Time auch alle nachgeladenen Elemente unter anderem asynchrone JavaScripte, Bilder oder Medien. Weiterführende Kommunikationen beispielsweise eine Client/Server Kommunikation durch JavaScripte werden hier nicht berücksichtigt. Der Triggerpunkt ist erreicht, wenn das nach W3C definierte load event erreicht wurde. 53 von 81

54 Abbildung 31: Messung der Website Load Duration Website Session Duration (Top 5 in 5 categories) Mit diesem Messwert wird der vollständige Download und deren Interaktion mit ihren Gegenstellen (z.b. JavaScript) in Sekunden gemessen. Website Session Duration ist im Kontext dieses Dokumentes als die Zeit definiert, die vom Absenden des Webseitenaufrufs im Browser bis zum Empfang aller HTTP Responses vergeht. Hierin enthalten sind weitere Elemente aus dem Bereich CSS, JavaScript und Medien, mit deren zusätzlichen Client/Server Interaktionen, sowie Elemente von weiteren Webservern und Content Delivery Networks (siehe grüner Pfeil in Abbildung 32). 54 von 81

55 Abbildung 32: Messung der Website Session Duration 55 von 81

56 Website Download Failure Ratio (Top 5 in 5 categories) Ist der HTTP Download einer Website fehlerhaft oder überschreitet die Website Response Time 1 Sekunde, so wird der HTTP Download als nicht erfolgreich gewertet. Die HTTP Download Failure Ratio gibt das Verhältnis von nicht erfolgreich durchgeführten HTTP Downloads zu den insgesamt initiierten HTTP Downloads in Prozent wieder. PING Average Time (Gaming Server) Eine PING Messung besteht im Kontext dieses Dokumentes aus 10 hintereinander im Abstand von jeweils einer Sekunde ausgeführten ICMP Echo Requests mit einem Timeout von 1 Sekunde für jeden ICMP Echo Request. Der Messwert PING Time ist im Kontext dieses Dokumentes als die Zeit definiert, die vom Absenden eines ICMP Echo Request bis zum Eintreffen des ICMP Echo Reply vergeht (siehe grüner Pfeil in Abbildung 33). Mit dem Wert PING Average Time wird die mittlere Antwortzeit aller PING Times einer PING Messung in Millisekunden dargestellt. Abbildung 33: Messung der PING Time 56 von 81

57 PING Packets Missing (Gaming Server) Der Messwert PING Packets Missing gibt das Verhältnis von nicht empfangenen ICMP Echo Replys zu den insgesamt initiierten ICMP Echo Requests in Prozent an. Ein ICMP Echo Reply gilt als nicht empfangen, wenn er nicht innerhalb des Timeouts von 1 Sekunde auf ein ICMP Echo Request eintrifft. PING Packet Errors (Gaming Server) Der Messwert PING Packet Errors gibt das Verhältnis von fehlerbehafteten ICMP Echo Replys zu den insgesamt erhaltenen ICMP Echo Replys in Prozent an. PING Failure Ratio (Gaming Server) Das Verhältnis von nicht erfolgreich durchgeführten Ping Messungen zu insgesamt initiierten PING Messungen stellt die PING Failure Ratio in Prozent dar. Eine PING Messungen gilt als nicht erfolgreich, wenn ICMP Echo Replys fehlen, fehlerbehaftet sind (z.b. das Ziel antwortet nicht mit dem gleichen Wert in der "Sequence Number). oder die mittlere Antwortzeit (PING Average Time) 1 Sekunde überschreitet. 57 von 81

58 8 Video Gesamtübersicht Qualitätskennwerte der Videomessungen Zur Bestimmung der Video Qualität der am Markt verfügbaren Produkte werden folgende Messwerte erhoben: Tabelle 10: Übersicht Qualitätskennwerte der Videomessungen 58 von 81

59 8.1 IPTV In der zunehmend komplexen Welt der Next Generation Video Services ist die Kenntnis um die Servicequalität ein entscheidender Faktor im Kampf um Marktanteile und Kundenzufriedenheit. Genau hier setzten die von der Forschungsgruppe Datennetze der Fachhochschule Köln und der zafaco GmbH entwickelten Qualitätsmesssysteme für IP basierte Audio- /Video-Dienste an. Die subjektive und objektive Qualität der Mediendaten wird aus dem aktuellen IP-Datenstrom abgeleitet (Live und non-reference Messungen) und basiert neben der Analyse der Netzparameter und der Dienstgüte (Quality of Service QoS) auch auf einer Analyse des Video Codec Layers mit Hilfe von deep packet inspection. Die Bewertung der Qualität von IPTV Angeboten aus Endkundensicht erfolgt durch Messung von Netzparametern wie Delay, Jitter, Packet- Loss u.a. nach RFC3350 und RFC Zu der Bewertung werden auch Video-Qualitätsparameter nach ETSI TR und Broadband Forum TR-126 sowie MQS-Werte (Media Quality Score) für die Videound Audio-Signale der übertragenen Streams unter Verwendung der Set- Top-Box und der dazugehörigen Fernbedienung berücksichtigt. Fast- Zapping und Error-Correction Mechanismen nach RFC 5109 oder der Ericsson Mediaroom Platform (vormals Microsoft) fließen in die Qualitätsbewertung ebenso ein. IPTV STB Startup Response Time Mit diesem Messwert wird die Zeit in Millisekunden gemessen, die für die erste Kommunikation zwischen Set Top Box (STB) und IPTV Headend benötigt wird. IPTV STB Startup Response Time ist im Kontext dieses Dokumentes als die Zeit definiert, die vom Senden des ersten Paketes der STB bis zum Empfangen des ersten Paketes des IPTV Headend vergangen ist. IPTV STB Startup Time Mit diesem Messwert wird die Zeit in Sekunden gemessen, die eine Set- Top-Box für das Starten aus dem Standby-Betrieb benötigt. IPTV STB Startup Time ist im Kontext dieses Dokumentes als die Zeit definiert, die vom Absenden des Infrarot-Codes für das Einschaltsignal an die Set-Top-Box bis zum Eintreffen des ersten Vollbildes des ersten Kanals. (siehe grüner Pfeil in Abbildung 34). 59 von 81

60 Abbildung 34: Messung der IPTV STB Startup Time IPTV STB Startup Failure Ratio Wenn während des Tests die in Abbildung 34 definierten Triggerpunkte nicht erkannt werden, wird der STB Startup als nicht erfolgreich gewertet. Das Verhältnis von nicht erfolgreich durchgeführten Starts der STB zu insgesamt initiierten Starts der STB stellt die STB Failure Ratio in Prozent dar. IPTV Zapping Response Time Mit diesem Messwert wird die Zeit in Millisekunden gemessen, die für die erste Kommunikation zwischen Set Top Box (STB) und IPTV Headend während eines Kanalwechsels benötigt wird. IPTV STB Zapping Response Time ist im Kontext dieses Dokumentes als die Zeit definiert, die vom Senden des ersten Paketes der STB bis zum Empfangen des ersten Paketes des IPTV Headend während eines Kanalwechsels vergangen ist. 60 von 81

61 IPTV Zapping Time Mit diesem Messwert wird die Zeit in Millisekunden gemessen, die für einen Kanalwechsel benötigt wird. IPTV Zapping Time ist im Kontext dieses Dokumentes als die Zeit definiert, die vom Absenden des Infrarot-Codes für einen Kanalwechsel an die Set-Top-Box bis zum Empfang des ersten Vollbildes des angeforderten Kanals vergeht (siehe grüner Pfeil in Abbildung 35). Abbildung 35: Messung der IPTV Zapping Time IPTV Zapping Failure Ratio Wenn während des Tests die in Abbildung 35 definierten Triggerpunkte nicht erkannt werden, wird der Kanalwechsel als nicht erfolgreich gewertet. 61 von 81

62 Das Verhältnis von nicht erfolgreich durchgeführten Kanalwechseln zu insgesamt initiierten Kanalwechseln stellt die Zapping Failure Ratio in Prozent dar. IPTV Bitrate Video/Other/Total Die IPTV Bitrate in Mbit/s ist nach Bitrate für Video, Other und Total aufgeteilt. Die Bitrate Video gibt die durchschnittliche Bitrate des MPEG- TS Video Streams ohne den MPEG-TS Header an. Bitrate Other beinhaltet alle MPEG-TS Audio und Data Streams und gibt die mittlere Bitrate der MPEG-TS Streams ohne die MPET-TS Header an. Bitrate Total ist die durchschnittliche Bitrate des gesamten Video Streams inklusive aller Protokolle und deren Overheads. IPTV Packet Loss Der IPTV Packet Loss definiert die Anzahl der verloren gegangenen IPTV Pakete eines IPTV Streams in Prozent. Dabei werden Korrekturmechanismen berücksichtigt und nur die Pakete ausgewiesen, die tatsächlich verloren gegangen sind. IPTV Continuity Error Video/Audio Der IPTV Continuity Error wird aus dem Continuity Counter des MPEG-TS Header errechnet und pro detektierten Stream festgehalten. IPTV I-/P-/B-Slices Die Anzahl der IPTV I-/P-/B-Slices werden aus dem H.264 Video-Stream erfasst und in Ihrer prozentualen Häufigkeit dargestellt. IPTV Video Quality Score Bei dem IPTV Video Quality Score werden von der Messeinheit IPTV Streams erkannt und die jeweiligen IP Pakete einem Stream zugeordnet. Eine Messung dauert 60 Sekunden und wird in Intervalle a 10 Sekunden zerlegt. Anschließend werden die zerlegten Streams in einem NR- Verfahren analysiert. Hierbei werden sowohl die Empfehlungen nach TR als auch die nach TR-126 berücksichtigt. Zur Ermittlung des Video Quality Score werden die verschiedenen während der Messung ermittelten Parameter in die Gruppen Network- QoS, Video-QoS und relativer und absoluter MQS unterteilt. Auf Basis dieser Gruppen wird ein Faktor bestimmt, der durch Mapping auf eine durch eine Wissensdatenbank gespeiste MQS-Scala einen Video Quality Score mit einem Wertebereich von 1 bis 5 ergibt (siehe Abbildung 36). 62 von 81

63 Abbildung 36: Messung der Video Qualität 63 von 81

64 8.2 WebTV Der weltweite Video Traffic wird 2018 bis zu 79% des Endkunden Traffic ausmachen. Über die Hälfe hiervon wird durch Video on Demand Anbieter (VoD) wie YouTube, maxdome, Amazon Prime Instant Video oder Netflix verursacht (Quelle: Cisco Visual Network Index, ). Internet Service Provider stellt dies vor eine große Herausforderung, wollen sie ihren Kunden eine exzellente Service Qualität bieten. Sie müssen hierfür nicht nur die Dienstqualität in ihrem eigenen Netz sicherstellen, sondern auch ein besonderes Augenmerk auf die Zuführung des Video Contents über diverse Peerings und Content Delivery Networks (CDN) sicherstellen. Der WebTV Test führt Messung im Over-the-Top Ansatz zu unterschiedlichen Video Content Provider und zu dem zafaco Daten- Referenz-System durch. Für den Abruf eines Videos kommt ein Firefox Webbrowser, mit entsprechenden Plug-Ins zur Betrachtung aller wesentlichen Bestandteile des zu testenden Videos, zum Einsatz. Firefox wird aktuell mit über 41% Marktanteil in Deutschland am häufigsten verwendet (Quelle: statista Marktanteil der führenden Browserfamilien - Stand September 2014). Die Messung werden mittels adaptive Streaming durchgeführt. Je nach VoD Anbieter werden unterschiedliche Streaming Ansätze angeboten, u.a. Adobe Flash, Silverlight oder Apple HLS. Hierbei kommen diverse Video Container zum Einsatz, u.a. MP4, WEBM, 3GP, FLV mit den typischen Audio (AAC, MP3, OGG) und Video Codecs (MPEG4, FLV, VP8, VP9 oder H.264). Die Qualitätsanalyse findet nach dem Perceptual Evaluation of Streaming Video Quality (PEVQ-S) Verfahren der OPTICOM statt. Dieses beruht auf dem nach ITU-R Rec. J.247 standardisiertem PEVQ Algorithmus. WebTV Video Response Time Mit diesem Messwert wird die Antwortzeit einer HTTP Initialisierung des Video-Elementes in Millisekunden gemessen. WebTV Video Response Time ist im Kontext dieses Dokumentes als die Zeit definiert, die vom Absenden des initialen HTTP Requests (GET HTTP) des Video-Elementes bis zum Eintreffen des ersten HTTP Response Paketes (TCP Packet) vergeht (siehe grüner Pfeil in Abbildung 37). 64 von 81

65 Abbildung 37: Messung der WebTV Video Response Duration WebTV Initial Buffering Time Dieser Messwert gibt die Zeit in Sekunden an, die zwischen dem initialen Buffering Signal des Videoplayers bis zum Starten der Videowiedergabe vergeht. Der Video Player startet ohne Nutzerinteraktion nach dem Erreichen eines für ihn definierten Video-Buffer Schwellwertes. Dieser Schwellwert wird i.d.r. durch den Player oder den VoD Anbieter festgelegt. Der Status des Video Players wir entweder direkt durch geeignete Schnittstellen ermittelt oder durch ein Video Player Model des PEVQ-S simuliert. WebTV Rebuffering Events Der Messwert WebTV Rebuffering Events gibt die Anzahl der Standbild Events in einem Video wieder. Ein Rebuffering Event wird mithilfe der Video Player Schnittstelle ermittelt. Bei fehlender Schnittstelle wird das PEVQ-S Player Model 65 von 81

66 verwendet. Hierbei wird nach Erreichen der Initial Buffering Time die Präsentation gestartet. Fehlen im Verlauf der Präsentationszeit Videoinformationen so wird die Präsentation gestoppt und auf die benötigten Daten gewartet. Dies stellt ein Rebuffering Event dar. WebTV Rebuffering Time Der Messwert WebTV Rebuffering Time gibt die Standbilddauer aller Standbild Events einer Übertagung in Millisekunden wieder. WebTV Video Sequence Duration Die Video Sequence Duration beschreibt die Länge des Videoausschnittes in Sekunden, welcher bei der Analyse der Video Qualität berücksichtigt wurde. Bei einer vollständigen Videoübertragung entspricht dieser Wert der gesamten Video Länge. WebTV Playback Sequence Duration Die Abspieldauer eines Videos innerhalb des Videoplayers wird in der Playback Sequence Duration angegeben. Diese weicht im Falle von Rebuffering Events innerhalb des Videos von der Video Sequence Duration ab. WebTV Video Bitrate Meta Dieser Wert gibt die mittlere Bitrate in Mbit/s des zu diesem Betrachtungsintervall gehörenden Videostreams an. WebTV MOS PEVQ-S besteht aus einem Full Reference (FR) Teil, welcher das abgerufene Video mit einem Referenzvideo vergleicht. Die durch die HTTP Adaptive Bitrate (ABR) entstehenden Qualitätsänderungen werden hiermit berücksichtigt. Des Weiteren werden die dynamischen Qualitätsaspekte wie die Übertragungs- und Präsentationsqualität ermittelt, hierzu zählt u.a. die Initial Buffering Time und die Rebuffering Informationen. Aus den ermittelten Eigenschaften wird ein Quality of Experience (QoE) Wert als Mean Opinion Score (MOS) der zwischen 1 (schlecht) und 5 (sehr gut) liegt abgeleitet. 66 von 81

67 Abbildung 38: PEVQ-S Block Diagramm: OTT Netz (oben), PEVQ-S Bausteine (Mitte) und PEVQ-S Ergebnisse (unten) / (Quelle: Whitepaper OPTICOM GmbH] Der Algorithmus ermittelt in Intervallen von 8 Sekunden einen MOS. Der Mittelwert aller MOS Ergebnis stellt den endgültigen MOS einer Messung dar. 67 von 81

68 Abbildung 39: Messung des WebTV Video Quality & Video Performance Indicators WebTV MOS BQA Zu jedem Betrachtungsintervall wird eine bestmögliche Videoqualität bestimmt (siehe Abbildung 38 linker Block). Diese ermittelt sich entweder aus dem Quell-Video vor dem Upload in ein VoD System und einem einhergehenden Transcoding in die unterschiedlichen Qualitätsstufen oder es wird das Video in der beste Qualitätsstufe vom VoD System betrachtet. WebTV MOS Degradation Der Wert MOS Degradation zeigt die Differenz zwischen dem Erreichten und dem für dieses Video bestmöglichen MOS Wert an. 68 von 81

69 WebTV Failure Ratio Ist der Videoabruf fehlerhaft oder überschreitet die Video Response Time 1 Sekunde, die Initial Buffering Time 5 Sekunden oder die Rebuffering Time 3 Sekunden, so wird der WebTV Dienst als nicht erfolgreich gewertet. Das Verhältnis von nicht erfolgreich durchgeführten Video Downloads zu insgesamt initiierten Video Downloads stellt die WebTV Failure Ratio in Prozent dar. 69 von 81

70 9 Reporting Kunden der Multi Play- und Benchmarking Plattform erhalten einen SSLgesicherten Zugang zu unserer Business Intelligence Plattform. Zusätzlich bieten wir auch eine Kommunikationsschnittstelle an, über die wir unseren Kunden die Rohdaten der Messergebnisse in Ihre Systemlandschaften übertragen. Mit unserem Reporting sind sowohl der Zugriff auf Daten als auch die intuitive Informationsanalyse in einem Produkt verfügbar damit unsere Kunden die gewonnenen Erkenntnisse auch tatsächlich in effektive Geschäftsentscheidungen einbringen können. Wenige Mausklicks genügen, um die abgerufenen Daten zu analysieren: Die zugrunde liegenden Trends und Ursachen werden sofort ersichtlich (siehe Abbildung 40-47). Über die einfach zu bedienende Benutzeroberfläche können zum Beispiel Reports im PDF- oder Excel-Format heruntergeladen und anschließend mit Standard-Tools weiterbearbeitet werden. Abbildung 40: Tabellarischer Consumer Benchmarking Voice Report 70 von 81

71 Abbildung 41: Grafischer Consumer Benchmarking Voice Report Abbildung 42: Tabellarischer Consumer Benchmarking Data Report 71 von 81

72 Abbildung 43: Grafischer Consumer Benchmarking Data Report Abbildung 44: Grafischer Consumer Benchmarking Cloud Services Report 72 von 81

73 Abbildung 45: Grafischer Business Benchmarking Voice Report Abbildung 46: Grafischer IPTV Benchmarking Report 73 von 81

74 Abbildung 47: Grafischer WebTV Benchmarking Report 74 von 81

75 10 Monitoring und Alarm-Interface Für Kunden der Multi Play- und Benchmarking Plattform bieten wir als Option einen SSL-gesicherten Zugang zu unserer Monitoring Plattform an. Diese wird durch eine Kommunikation via für die Weiterleitung von Alarmen ergänzt (siehe Abbildung 48-49). Folgende Zustände der Multi Play- und Benchmarking Plattform werden überwacht und im Fehlerfall zeitnah per übermittelt: - Erreichbarkeit der Mess-Systeme - Fehlerrate eines Anschlusses, getrennt für Voice und Daten- Messungen Abbildung 48: Monitoring Plattform 75 von 81

76 Abbildung 49: Alarmierung via 76 von 81

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