VoIP kein einfacher Weg zum Ziel Die heiklen Themen Migration und LAN-Tauglichkeit

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1 THEMENSCHWERPUNKT VOICE OVER IP VoIP kein einfacher Weg zum Ziel Die heiklen Themen Migration und LAN-Tauglichkeit Rüdiger Sellin Theoretisch ist es ganz einfach: Man nehme ein Ethernet-LAN, kaufe einen IP-Telefonserver mit LAN- und WAN- Anschluß, nehme dazu die benötigte Anzahl von IP-Telefonen und fertig ist die VoIP-Lösung. Im Ernst: Wenn alles wirklich so einfach wäre, dann wären die konventionellen Telefonanlagen schon längst vom Markt verschwunden. Der Anwender ist verunsichert: Soll er seine bestehende TK-Anlage in Richtung VoIP ausbauen oder sie gleich ersetzen? Bleibt beim Austausch die gewohnte Zuverlässigkeit erhalten? Reicht die Leistung des bestehenden LANs aus? Ein sorgfältiger Fragenkatalog, der sich nicht nur auf technische Aspekte beschränkt, schafft die Voraussetzung, später die Früchte des Aufwands als niedrigere Total Costs of Ownership (TCO) genießen zu können. Rüdiger Sellin ist freiberuflicher Berater, Trainer und Publizist in Utzenstorf (Bern/Schweiz) In zwei Beiträgen haben wir bereits die drei wesentlichen Konzepte der Sprachübertragung auf Basis des Internet-Protokolls (Voice over Internet Protocol VoIP) in Unternehmensnetzen vorgestellt (s. dazu NET 7/00 und NET 8-9/00): Soft-PBX, LAN-PBX und konventionelle PBX mit IP-Gateway (PBX Private Branch Exchange, zu deutsch TK-Anlage). Bei einer Soft-PBX handelt es sich um eine lokale Telefonanlage, die als reine Software-Anwendung auf Standard-Hardware (z.b. einem NT- oder Linux-Server) realisiert wird. LAN-PBX bieten bei begrenzter Ausbaufähigkeit den Vorteil eines meist schnelleren und einfacheren Aufbaus. Sie werden oft auch Hybridtypen genannt weil man IP-Phones über ein Ethernet-LAN, aber auch ganz konventionelle ISDN- oder gar analoge Telefone oder ein Faxgerät, anschließen kann. Schließlich können viele bereits vorhandene PBX mit einem IP-Gateway oder einem Router mit Voice-Interface erweitert werden. Hier steht die Erhaltung der vollen PBX-Funktionen bei Senkung der internen Kommunikationskosten mit Hilfe einer Standortvernetzung mit IP im Vordergrund. Die Tabelle (auf Seite 29) faßt die Merkmale sowie die Vor- und Nachteile aller Lösungen zusammen und bewertet sie. Fragen im Katalog Bei der Einführung von VoIP konzentriert man sich nur allzu oft auf technische Fragen. Und obwohl dieser Teil durchaus wichtig ist, entscheiden oft organisatorische Fragen über den Erfolg einer VoIP-Lösung. Ein erster Fragenkatalog könnte etwa so aussehen: Technische Fragen Soll die bestehende TK-Anlage weiter verwendet werden? (dann über ein IP-Gateway) Sollen bestehende Endgeräte (analog und ISDN) weiter verwendet werden? (dann Router oder LAN-PBX) Welche Leistungsmerkmale sind ein Muß, welche sind nice to have und welche völlig überflüssig? Ist die Einführung eines Call Centers mit Unified Messaging ein Thema? (dann Soft-PBX) Ist das LAN einschließlich aller Elemente (z.b. Switches, Router) für VoIP geeignet? Organisatorische Fragen Welches Budget steht zur Verfügung? Steht eine eigene Mannschaft für den IT- und TK-Support bereit? Wer trägt die Verantwortung für die Einführung? Welche Rolle nimmt der Lieferant der VoIP-Lösung ein? Welche Leistungen sind gewünscht, wie werden diese verrechnet? (Achtung: Gefahr der Kostenexplosion!) Bei Call Centern: Wer analysiert den Arbeitsablauf in der Firma, wer optimiert diesen und führt ihn in der Firma ein? (Achtung: großes Einspar-, aber auch Frustpotential!) Zwar läßt sich diese Liste fast beliebig verlängern, sie zeigt aber exemplarisch auf, wie einige Antworten den Das Thema in Kürze Mit dem konsequenten Einsatz einer VoIP-Lösung im Unternehmen lassen sich im Vergleich zu getrennten Lösungen für den Sprach- und Datenbereich erheblich Kosten reduzieren. Vorausgesetzt, man analysiert und prognostiziert zuvor die Voraussetzungen und Anforderungen und leitet daraus die passende Variante ab. Der Beitrag bewertet die möglichen VoIP-Konzepte und vergleicht das bestehende Angebot auch unter dem Aspekt der Migration. 27

2 einzuschlagenden Weg oft bereits vorwegnehmen. Eines jedenfalls ist glasklar: VoIP erfordert eine ganze Reihe von gründlichen Abklärungen vor der Einführung, denn sonst endet das Ganze im Chaos. Mit Begleiterscheinungen wie unerwarteten Kostenexplosionen, frustrierten Mitarbeitern, verärgerten Lieferanten und im Extremfall schlecht bedienten Kunden. Das muß nicht sein, denn eine gewissenhafte Projektleitung vermag das zu verhindern. Rund ums LAN Ein hohes Einsparpotential ergibt sich aus der Nutzung einer Kommunikationsinfrastruktur im LAN wie auch im WAN. Man sollte sich allerdings nicht der Illusion hingeben, daß das Telefonieren im WAN über IP in jedem Fall kostengünstiger ist als über ISDN im Zeichen sinkender Tarife bei scharfem Wettbewerb. Das Motto Everything over IP IP over everything wirkt sich erst dann kostenmäßig positiv aus, wenn IP durchgängig von Desktop zu Desktop verwendet wird. In den LANs ist dies in den meisten Fällen bereits Realität, denn nach Ethernet (Marktanteil über 85 %) hat auch IP seinen Siegeszug angetreten. Allerdings wurden die meisten LANs bisher vorwiegend für die lokale Datenkommunikation eingesetzt. Mit VoIP im Unternehmensnetz stellt sich schnell die Frage nach der Eignung für die Sprachübertragung. Denn weder IP (auf OSI- Schicht 3) noch Ethernet (auf OSI- Schicht 2) wurden ursprünglich für die Sprachkommunikation konzipiert, da deren Charakteristik gänzlich von derjenigen der Datenübertragung abweicht. IP kann weder garantieren, daß alle IP-Pakete ankommen, noch daß eine feste Laufzeit eingehalten wird. Bei Sprach- und noch mehr bei Videoübertragungen müssen die Beispiel einer einheitlichen IP-Infrastruktur im Unternehmensnetz für die Sprach- und Datenkommunikation: Standorte oben links und rechts PBX mit IP-Gateway; Standort unten links Soft-PBX; Standort unten rechts LAN-PBX; ISDN als Voice-Backbone und öffentlicher Zugang sowie als Remote Access für Teleworker im Unternehmen Laufzeiten möglichst kurz und die Datenverluste möglichst klein sein. Bei Datenübertragungen hingegen dürfen keine Daten verloren gehen, dafür sind längere Laufzeiten in der Regel unkritisch. Im LAN und im LAN-Verbund über WANs müssen daher besondere Maßnahmen getroffen werden, um VoIP zu realisieren. Dies bedingt in jedem Fall eine gründliche LAN-Analyse (falls bereits ein lokales Netz vorhanden ist), eine durchdachte Design- sowie eine sorgfältig geplante Realisierungsphase. Insgesamt lassen sich folgende Stufen festhalten: Analyse; Design; Implementation; abschließende Tests und Einführung; Betrieb. Relativ langsame LANs wie ein Standard-Ethernet mit 10 Mbit/s sind nur bei einer sehr begrenzten Anzahl Benutzer geeignet, um als Kommunikationsbasis für VoIP zu dienen. Eine erste grobe Empfehlung bei dem heute verfügbaren VoIP-Equipment könnte also heißen, daß Standard-Ethernet nur bis zu rund zehn Benutzern verwendet werden sollte, wenn alle Benutzer auch noch einen PC am LAN angeschlossen haben. Ein kleiner lokaler Ethernet-Switch sollte am Desktop beim Benutzer sicherstellen, daß der Sprachverkehr Vorrang vor dem Datenverkehr hat. Erste Messungen und Erfahrungen zeigen aber, daß auch Fast Ethernet keinen Quantensprung bei der Anzahl der Benutzer bringt. Ohne Zusatzmaßnahmen liegt die Zahl der Benutzer mit IP-Phones und PCs am gleichen LAN auch nur bei 20. Diese Faustregeln beziehen sich auf Ethernet-Sharing, so daß dem VoIP-Interessenten im LAN ohne Zögern geswitchtes statt geshartem Ethernet wärmstens empfohlen sei. Ein Switch funktioniert wie eine intelligente Weiche, indem er die Daten an den richtigen Empfänger weiterleitet und dafür sorgt, daß die Datenpakete (in diesem Fall IP-Pakete) nacheinander auf die Reise geschickt werden und somit die Datenintegrität gesichert ist. Dies ist in einem gesharten LAN nicht möglich, da sich hier die angeschlossenen Endgeräte das Medium LAN nach dem Zufallsprinzip teilen und alle Daten in alle Richtungen fließen. Somit ist ein geswitchtes LAN zu bevorzugen, da sich hier Verzögerungen minimieren oder ganz vermeiden lassen. Das ellan-system von Elink z.b. bietet diese wichtige Eigenschaft. Daneben sollte von einem Einsatz von Hubs in LANs mit VoIP abgesehen werden, denn Hubs sind nicht in der Lage, den Datenverkehr zu regeln oder Kollisionen von Datenpaketen zu verhindern. Hubs wirken wie eine Mehrfachsteckdose bei der Stromverteilung. Ein weiterer Punkt betrifft das Alter der Router. Es hat sich gezeigt, daß sie möglichst jünger als zwei bis maximal fünf Jahre alt sein sollten, denn VoIP stellt gewisse Anforderungen an die Router, etwa was die Schnelligkeit des 28

3 Routingprozesses selbst oder die Eignung für H.323 betrifft. Vor einer Vernetzung von TK-Anlagen über Router ist zu klären, ob die beteiligten Router zwischen den TK-Anlagen für das Protokoll Q-SIG durchlässig sind, falls dessen Einsatz vorgesehen ist. (Es wird häufig dann eingesetzt, wenn TK-Anlagen verschiedener Hersteller untereinander vernetzt werden sollen, wird im Markt aber nur als Notlösung angesehen.) Zusatzdelays beachten Was die Verzögerung (Delay) betrifft, ist zudem Vorsicht beim Einsatz von Softphones geboten, also der Emulation eines Telefons als Software auf einem PC. Statt zweier Endgeräte (der PC für die Datenbearbeitung und das IP-Telefon bzw. ein konventionelles Telefon für die Sprachkommunikation) steht dann nur noch ein Endgerät, nämlich der PC mit angeschlossener Hör-/Sprecheinheit, für alle Anwendungen zur Verfügung. In Call Centern ist dies von Vorteil, da sich die Datenbearbeitung leicht mit CTI- Funktionen verbinden läßt (Computer Telephony Integration). Nachteilig kann sich neben der verminderten Ausfallsicherheit des Telefonieteils auswirken, daß Softphones eben aus Software bestehen und eine gewisse Verzögerung des Sprachverkehrs zur Folge haben. In den ersten Lösungen mit Microsoft NetMeeting traten bis zu 150 ms Verzögerung auf, was nicht mehr vernachlässigt werden kann. Dieser Punkt verdient vor allem vor dem Hintergrund Beachtung, daß das bei VoIP erforderliche Gateway von IP nach ISDN (und umgekehrt) weitere Verzögerungen verursacht. Dadurch kann die Gesamtdelay vor allem bei der Kaskadierung von Gateways (VoIP im LAN, erstes Gateway in das öffentliche ISDN, zweites Gateway wieder ins LAN, dort wieder VoIP) den kritischen Wert von 250 ms schnell einmal überschreiten besonders in Kombination mit Softphones. Falls die Vernetzung über IP erfolgt, entfällt die Zusatzdelay durch das Gateway, bei der in jedem Fall notwendigen Anbindung an das öffentliche ISDN jedoch tritt sie auf. Merkmale, Vor- und Nachteile unterschiedlicher VoIP-Konzepte Weitere Delays können von Digitalen Signalprozessoren (DSP) verursacht werden, einem bei VoIP-Lösungen durchaus üblichen Bauelement. DSPs gleichen bei gestörten VoIP- Übertragungen (etwa wegen verlorengegangener IP-Pakete) Unterbrechungen mit Rechenvorgängen wie Interpolation in gewissen Grenzen aus. Die DSPs sorgen zudem für ein künstliches Rauschen im Ohrhörer des Soft- oder IP-Telefons z.b. dann, wenn in Sprechpausen keine IP-Pakete erzeugt werden müssen, da es dann ja auch nichts zu transportieren gibt. In diesem Fall herrscht normalerweise Stille auf der Leitung aber nur scheinbar, da im LAN fast ständig Daten verschiedener Benutzer befördert werden. Dieser typische VoIP-Effekt beunruhigt oder verwirrt die Benutzer eines Soft- oder IP-Phones, so daß DSPs ein dezentes Rauschen erzeugen, um dem Teilnehmer die Frage zu ersparen, ob der Partner wirklich noch da ist und zuhört. DSPs besorgen daneben die Kompression des Sprachsignals. Die Kompression dient dem Sparen von Bandbreite denn theoretisch betrachtet genügen 8 kbit/s zur 29

4 Erstmals in Java Mit IntelliGate präsentierte Ascom auf der diesjährigen CeBIT die weltweit erste Familie von Java-basierten LAN- PBX-Lösungen, inclusive eines komplett neu entwickelten Endgerätes, das die Migration zur Web- Telefonie unterstützt. Die LAN- PBX ist anfangs für 30 bis 50 Benutzer pro System optimierbar und damit als TK-Anlage besonders für kleine und mittlere Betriebe konzipiert. Da IntelliGate in eine bestehende offene Daten-Infrastruktur integrierbar sein soll, hat Ascom bewußt auf die Verwendung proprietärer Schnittstellen verzichtet. Das zugehörige IP-Terminal Office 35IP basiert auf dem bewährten Fox-Key-Bedienkonzept und wurde bereits vom Industrieforum IF mit dem internationalen Designpreis ausgezeichnet. IP-Telefon mit Multiprotokoll Der Siemens-Bereich Information and Communication Networks erweitert mit dem ersten multiprotokollfähigen IP-Telefon, optipoint 400 Standard, seine IP-Telefon-Familie um ein viertes Modell. Das Telefon kann an den Kommunikationsplattformen HiPath 5000 und Hicom 150 H sowie an der HiPath Allserve 150 betrieben werden. Damit können Teilnehmer erstmals alle gewohnten Leistungsmerkmale einer Hicom 150 H an einem IP-Telefon nutzen. Da sich per Download jederzeit eine neue Telefon-Firmware im optipoint 400 Standard speichern läßt, ist das Gerät sehr flexibel einsetzbar: Es kann schnell mit neuen Leistungsmerkmalen geladen oder an eine andere Kommunikationsplattform angeschlossen werden. CeBIT- Splitter IP-Start-up (Foto: Ascom) Mit der Berliner Snom Technology AG präsentierte sich zur CeBIT ein Jungunternehmen, das bei seiner Lösung auf Unix setzt sowie neben dem Standard H.323 auch auf LPCP (Lightweight Phone Control Protocol) und SIP (Session Initiation Protocol). Letzteres sieht Start-up-Mitbegründer Dr. Christian Stredicke als wahrscheinlichen Killer des H.323-Standards bei der IP-Kommunikation. Deshalb sei man mit dem vorgestellten Telefon bestens für die Zukunft gerüstet. Das Gerät läßt sich über ein RJ-45-Interface mit dem Ethernet verbinden und mit Standard-Gateways kombinieren. (Foto: Snom) Analog an IP-Anlage Die Tiptel AG und die Innovaphone AG (beide Unternehmen kooperieren bei der Entwicklung) präsentierten erstmals einen Terminaladapter. Über den tiptel innovaphone 21 lassen sich auch an voll IP-basierten TK-Anlagen herkömmliche, beim Anwender oft schon vorhandene, analoge Endgeräte anschließen. Beispielsweise Telefone, Faxgeräte, aber auch Türsprechanlagen. Auf den Office-Point gebracht Die Aachener DATUS AG, Entwickler und Hersteller für Telekommunikationstechniken, vereinte in ihrem System Office Point TK-Anlage, Switch und Router. Ein ATM-Uplink erlaubt den Anschluß an ATM-Netze, weiterhin sind eine Frame-Relay- und ISDN- Schnittstelle sowie ein X.21-Interface integriert. Und: Office Point ist ready for Voice over IP ein wichtiger Schritt auf dem Weg zur Konvergenz von Sprach- und Datennetzen. (Foto: DATUS) Der Anwender profitiert damit nicht nur durch Kosteneinsparungen, sondern auch durch ein breites Spektrum an Applikationen und Einsatzmöglichkeiten, denn durch die gemeinsame Plattform können die Anwendungen optimal zusammenwirken. Faxe in Phoneware Die Tedas AG, Vorreiter in Sachen Server- bzw. IP-basierter TK-Anlagen, integriert in ihre Server-Software Phoneware-Server 2.6 jetzt vollständig Phoneware Fax. Alle Teilnehmer können damit den Komfort eines computergestützten Faxservers nutzen und dabei auch ihre Adreßbücher aus Outlook usw. verwenden. 30

5 Übertragung eines Sprachkanals sowie dem einfacheren Transport von Sprache über IP-Netze. Denn je kürzer die zu übertragende Information wird, mit umso weniger Verzögerung erfolgt deren Übertragung im IP-Netz. Heutige integrierte VoIP-Bausteine wie etwa jene von Motorola enthalten alle DSP-Funktionen hochintegriert auf einem VoIP-Chip. Migration Bei der Migration einer lokalen, gemischten Sprach- und Datenkommunikationsumgebung (in der Regel bestehend aus einer TK-Anlage mit Sternverkabelung für Voice und einer Client/Server-Umgebung mit Peripheriegeräten, alle angeschlossen an einem LAN für Data) gibt es mehrere Möglichkeiten. Entweder beginnt man mit LAN- oder Soft-PBX an den kleineren und mittleren Standorten, oder man erweitert die bestehenden TK-Anlagen an den größeren Standorten mit einem IP-Gateway (s. Bild auf Seite 28). Die Erweiterung bestehender TK-Anlagen mit einem IP-Gateway bringt für den Eigentümer und Betreiber einen gewissen Investitionsschutz. Einerseits kann er die bestehenden Anschlüsse (Systemapparate, analoge Endgeräte) weiterhin mit den üblichen Diensten in der gewohnten Qualität und Zuverlässigkeit über die sternförmige Verkabelung versorgen. Andererseits ist es mit dem IP-Gateway möglich, die bestehende TK-Anlage an das in den meisten Fällen bereits vorhandene LAN anzuschließen und damit IP-Phones am LAN zu verwenden. Einige IP-Gateways erlauben aber auch den Anschluß einer bestehenden TK-Anlage an ein öffentliches IP-Netz zu Vernetzungszwecken oder zur Bildung von Virtual Private Networks (VPN) über IP. Der TK-Anlagenbetreiber kann so mit IP-Gateways erste VoIP-Erfahrungen sammeln, ohne ein allzu großes Risiko einzugehen (keine hohen Investitionen in die neue Technik, kein zwingender Einstieg in die IT-Welt nötig wie bei den Soft- und LAN-PBX usw.). Dadurch wird VoIP als Technologie gewissermaßen entmystifiziert, und die Akzeptanz in der Firma steigt deutlich. Allerdings sind die IP-Gateways im Vergleich zum Nutzen weniger kostengünstig, und sie arbeiten in der Regel auch nur in einer homogenen Systemumgebung. Für heterogene Umgebungen eignen sie sich daher kaum, weshalb hier in den meisten Fällen eine Vernetzung mit gewöhnlichen Routern und dem Einsatz des Q- SIG-Protokolls immer noch das kleinere Übel darstellt. Für den LAN-Bereich allerdings ist das IP-Gateway unumgänglich, wenn IP-Telefone an bestehenden TK-Anlagen zum Einsatz kommen sollen. Fazit Bei konsequentem Einsatz einer modernen VoIP-Lösung lassen sich wesentlich niedrigere TCO als bei getrennten Lösungen für den Sprachund Datenbereich erreichen. Erste Erfahrungen mit VoIP-Lösungen ergaben bereits nach zwei bis drei Jahren Kostenvorteile gegenüber einer konventionellen TK-Anlage besonders dann, wenn CTI- und Officefunktionen integriert wurden (keine Medienbrüche mehr, durchgängige Kundenbetreuung, mehr Effizienz und weniger Frust bei der Auftragsbearbeitung usw.). Bei weiter verbessertem Verhältnis von Preis zu Leistung stellen auch KMUs oder Start-up-Companies eine attraktive Zielgruppe dar, da auch hier die Vorteile einer lokalen VoIP-Lösung schnell zum Tragen kommen. In diesem Marktsegment ist meist keine eigene IT-Mannschaft vorhanden, so daß die Effizienz des eingesetzten Personals oft eine Überlebensfrage oder zumindest eine Renditefrage darstellt. Hier steht der Einsatz von LAN-PBX im Vordergrund, da sie dem Plug-and- Play-Konzept näher stehen als Soft- PBX oder die konventionellen PBX. Soft-PBX empfehlen sich für Firmen, in denen profundes IT- und TK-Knowhow vorhanden ist, welches nur noch um VoIP erweitert werden muß. IP-Gateways sind die richtige Lösung für eher konservative Unternehmen, die die hohe Funktionalität und Zuverlässigkeit ihrer bestehenden TK-Anlage trotz hoher Kosten bei hohem Investitionsschutz unbedingt erhalten wollen. (we) Kommunikationssysteme im neuen Bundeskanzleramt Der Umzug der Bundesregierung von Bonn nach Berlin ist mit dem Bezug des neuen Bundeskanzleramts am Spreebogen im April dieses Jahres weitgehend abgeschlossen. Alcatel hatte den Zuschlag erhalten, hier ein Kommunikationsnetz, bestehend aus drei verbundenen, IP-basierten TK-Systemen OmniPCX 4400, aufzubauen. Über das vom Bund exklusiv genutzte Telekommunikationsnetz IVBB (Informationsverbund Berlin-Bonn) werden diese Systeme mit einer weiteren Anlage im Privathaus des Bundeskanzlers und drei Anlagen in der Außenstelle des Bundeskanzleramts in Bonn verknüpft. Rund 650 Mitarbeiter nutzen auf diese Weise netzweit sämtliche Leistungsmerkmale des Kommunikationssystems. Laut Alcatel garantiert die Unix-gestützte Plattform eine Zuverlässigkeit von 99,999 % und integriert als einziges System Funk-, leitungsvermittelten und paketbasierten Sprachverkehr. (Foto: Alcatel) Für die Datenkommunikation errichtete Alcatel ein weiteres Netz. Für die Kommunikation zwischen den rund 450 Arbeitsplätzen kommt hier die LAN-Switching-Plattform Alcatel OmniSwitch zum Einsatz. 31

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