Internet-Telefonie (Voice. over IP) Dipl.-Inf. Christian Kier. Institute for Signal Processing. University of Lübeck

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1 Internet-Telefonie (Voice over IP) Dipl.-Inf. Christian Kier

2 Was ist Internet-Telefonie? Telefonieren über ein Computernetzwerk auf Grundlage des Internetprotokolls ( Voice over IP ). Mindestens ein Teilnehmer hat keinen POTS- sondern einen VoIP-Anschluß. POTS wird zwischen Vermittlungsstellen zunehmend unbemerkt auf Paketvermittlung umgestellt. Verbreitung von Breitband-Internet z.t. mit Flatrate nimmt stark zu. Logische Konsequenz: Telefonieren komplett bis zum Endgerät paketvermittelt.

3 Eigenschaften Wird als Premiumprodukt zu Schleuderpreisen vermarktet. Zuverlässigkeit, Komfort und Sprachqualität aber noch nicht optimal. In lokalen kontrollierbaren Netzen (Firmen) kann sich Einsatz sehr lohnen. Keine doppelte Verkabelung für Telefon und Internet nötig. Keine separate Administration einer Telefonanlage.

4 Marktbedeutung Stellt klassisches Geschäftsmodell auf den Kopf, da VoIP sehr preiswert angeboten werden kann. Reine VoIP-Gespräche i.a. kostenlos (in derselben SIP- Gemeinschaft ). VoIP-Marktanteil in China bspw. 50%, aufgrund vieler Neuinvestitionen im TK-Bereich.

5 Abrechnung In der Regel Vorkasse (Prepaid). Gespräch wird bei verbrauchtem Guthaben beendet. Monatliche Rechnung z.b. bei GMX, Freenet, Tiscali. Prepaid mit automatischer Aufladung als Kompromiß. Minutenpreise derzeit ca. 1-2 Cent ins dt. Festnetz. Festnetz-Flatrate derzeit für Euro/Monat zu haben. Mobil-Verbindungen ca Cent/Minute. Ausland i.a. auch möglich, bei häufigen Gesprächen in ein Land ist natürlich ein lokaler VoIP-Account sinnvoller.

6 Nummernvergabe In den Anfangszeiten konnten Anbieter Nummern aus Ortsnetzen an beliebige Kunden vergeben. Praxis durch BNetzA untersagt, da Ortsbezug verloren. Ortsnetznummer jetzt nur noch nach Nachweis (z.b. Meldebestätigung), Anbieter brauchen Nummernblöcke (à 1000; 200 Euro) in jedem der 5200 dt. Ortsnetze. Spezielle VoIP-Vorwahl 032 nicht aus allen Netzen erreichbar, einige Anbieter vergeben Nummern. Nummerportierung aus dem Festnetz möglich, aber noch nicht bei allen Anbietern.

7 Funktionsweise - Verbindungsaufbau VoIP im Prinzip nichts Neues: Senden von Audio- Daten zwischen zwei Internet-Computern. Problem: Wie erreiche ich meinen Gesprächspartner? IP-Adresse und Port müssen bekannt sein. Nutzer melden sich bei zentralem Dienst an. Dafür Session Initiation Protocol (SIP) entwickelt. Definiert SIP-Adressen der Form z.b. Jeder VoIP-Provider hält SIP-Server bereit (Ausnahmen: Skype, Yahoo).

8 Session Initiation Protocol (SIP) Offener Standard, von der IETF entwickelt (RFC 3261). Kann Sessions mit mehreren Teilnehmern verwalten. Nicht auf Telefonie beschränkt (beliebige Multimedia- Streams wie z.b. Videokonferenz, Online-Spiele, etc.). Auch für MM-Dienste im UMTS-Netz genutzt. Viele Dienste nur als herstellerabhängige Erweiterungen realisiert (insbesondere Nebenstellentechnik, Chef- Sekretärinnen-Funktion, etc.) SIP-for-Business (SIP-B) Verschiedene Anbieter tauschen teilweise SIP- Informationen aus.

9 Funktionsweise - POTS

10 Funktionsweise - Netzintern

11 Funktionsweise VoIP über POTS

12 STUN Sprachübertragung nicht mit SIP sondern über RTP/UDP Ports werden dynamisch vergeben, Probleme mit NAT. Lösung: Simple Traversal of UDP over NATs (STUN). STUN-Server TCP SIP-Server SIP Gateway TCP SIP VoIP-Adapter RTP POTS Telefonverbindung

13 Zuverlässigkeit Festnetz ist spürbar verläßlicher; seit jeher auf höchste Verfügbarkeit getrimmt; besteht aus weniger Komponenten. VoIP ist abhängig von Qualität der Internet-Verbindung. Häufige Ausfälle von SIP-Server, z.b. durch Wartung. Kapazitätsprobleme durch schnelles Wachstum. Beispiel Stromausfall zu Hause: Festnetz-Vermittlungsstelle stellt 410 mw Notstrom über die Leitung zur Verfügung. Reicht für einfache (A/D-) Telefone, aber nicht für Splitter, DSL-Modem + Adapter.

14 Notrufe contra Mobilität Notrufnummern sollen in VoIP-Netzen funktionieren. VoIP-Provider kann nicht wissen, wo sich ein Teilnehmer befindet, da dieser sich überall ins Netz einwählen kann. Problem: Zu welcher Leitstelle soll ein Notruf vermittelt werden? Wird i.a. zur bei der Registrierung hinterlegten Adresse zuständigen Leitstelle geleitet. Gefährlich, wenn Anrufer sich woanders befindet und unter Streß evtl. nur die Straße sagt. Disponent hat keine Veranlassung, nach Ort zu fragen, da Anruf als aus dem Ortsnetz kommend erscheint.

15 Komfort Sonder-Rufnummern wie 0700, 0800, 0900, 013, 018 oft noch nicht erreichbar oder nur zu hohen Minutenpreisen. Es fehlen oft (noch) Leistungsmerkmale wie Anklopfen, Makeln, Dreierkonferenz, Rückruf bei besetzt, Unterdrückung der Nummernanzeige, Rufnummernsperren (z.b. für 0900) nicht implementiert. Oft nur 1 Nummer pro Account (bis zu 10 bei ISDN). Dafür neue Funktionen wie Wählen per Mausklick mit neuen Anrufbeantworter-Nachrichten

16 Gesprächsübertragung Reine VoIP-Verbindung direkt zwischen Endgeräten, kein Server involviert; ins POTS Endgerät Gateway. Sprache muß zur Übertragung digitalisiert werden Codecs mit unterschiedlicher Qualität und Datenmenge Transport über RTP/UDP mit bekannten Nachteilen. Maximal erträgliche Latenz ca. 100ms. Jitter kann durch Puffer behoben werden, muß aber innerhalb der maximalen Latenz bleiben.

17 Codecs Codec Verfahren Rate Spektrum Qualität G.711 Pulse Code Modulation (PCM) 56 oder 64 kbit/s 300 bis 3400 Hz ISDN G.728 Low Delay Code Excited Linear Prediction (LD-CELP) 16 kbit/s 300 bis 3400 Hz ungefähr ISDN G.729/ G.729A Conjugate Structure Algebraic Code Excited Linear Prediction (CS-ACELP) 8 kbit/s 300 bis 3400 Hz besser als G G Multiple Maximum Likelihood Quantization (MPMLQ) 6,3 kbit/s 300 bis 3400 Hz Gut G.711 ist aufgrund der Sprachqualität der Codec der Wahl. Durch Protokoll- Overhead (Header) steigt Datenrate in IP-Netzen auf ca kbit/s. An DSL-Anschlüssen mit 196 kbit/s zwei gleichzeitige Gespräche möglich.

18 Abhörsicherheit Verbindungen laufen unverschlüsselt durchs Netz. Datenströme jedoch nicht ohne weiteres gezielt abhörbar. Ausnahmen: Private Anbindung über WLAN. In Firmen-LANs lassen sich VoIP-Pakete relativ einfach abgreifen, archivieren oder umleiten. Gespräche ins Festnetz müssen über Gateway: Optimaler Ansatzpunkt für Ermittlungsbehörden. Im Allgemeinen aber keine unbekannten/neuen Risiken.

19 telephone NUmber Mapping Woher weiß ich, ob sich hinter einer Telefonnummer ein POTS- oder VoIP-Anschluß verbirgt? Lösung: Allgemeiner Ansatz zur Übersetzung von Telefonnummern in URIs mittels DNS. URIs können SIP- oder -Adressen, aber auch Telefonnummern enthalten. Bei schnellem Update von ENUM weltweite Erreichbarkeit unter einer Nummer möglich. Anwender entstehen evtl. Mehrkosten bei Weiterleitung auf Mobil- oder sogar 0900-Nummer. Filterung muß beim Anwender statt finden.

20 ENUM Funktionsweise Nummernplan in ITU Dokument e.164 Verwendet Domain e164.arpa. Auflösen von : Lookup von e164.arpa Wenn Resource Record vorhanden, wähle URI anhand definierter Regeln. Sonst normale POTS-Verbindung. Durch öffentlichen Ansatz von ENUM SPIT möglich (durch Scan von Nummernbereichen)!

21 Endgeräte (Hardware) SIP-Telefone Sehen aus wie ein Telefon, sind aber quasi Computer. Sind auf Inet-Verbindung angewiesen und müssen für SIP-Accounts konfiguriert werden. Teilweise SIP-Wahl, teilweise ENUM-Lookup. (Geräte mit) SIP-Adapter Funktionieren wie Telefonanlage. Anschlüsse für Analog- und ISDN- Telefone, LAN, WLAN, DSL, USB. Bis zu 10 SIP-Accounts, Fallback aufs Festnetz, etc.

22 Endgeräte (Software) Softphones Emuliert Telefon auf normalem Computer. Headset notwendig. Sonstige Eigenschaften ähnlich. Gateway-Software Wandelt normalen Computer mit TK-Interfaces (DSL, LAN, WLAN, ISDN) in vollwertige Telefonanlage. Bsp.: (Opensource)

23 Ausblick Kombination aus Festnetzanschluß für ankommende und VoIP-Anschluß für abgehende Gespräche mit Fallback aufs Festnetz momentan optimale Lösung. Erfolg von VoIP in Deutschland hängt davon ab, wann die BNetzA die T-Com zwingt, DSL auch ohne Telefonanschluß zu verkaufen. Lohnt sich jetzt schon für größere Nutzergruppen / Vieltelefonierer wie Familien, WGs und natürlich Firmen. Insbesondere bei Neuanschaffung von TK-Equipment eine gute Alternative.

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