3. Videokonferenzen über unterschiedliche Netzanbindungen

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1 3. Videokonferenzen über unterschiedliche Netzanbindungen Für den reibungslosen Ablauf von Videokonferenzen müssen die verschiedenen Videokonferenzsysteme in verschiedenen Netzwerken in der Lage sein, problemlos miteinander zusammenzuarbeiten. Hierfür wurden verschiedene Videokonferenzstandards entwickelt. Davon werden nachfolgend die Standards H.320 und H.323 erläutert sowie der Standard H.239, mit dem sich Daten als zweiten Videostrom übertragen lassen Videokonferenzen über IP Der Standard H.323 Der im Juni 1996 von der International Telecommunications Union (ITU) verabschiedete H.323-Standard bildet die Grundlage für die Videokommunikation im LAN. Er enthält die vier Hauptkomponenten H.323-Endgerät (H.323-Terminal) H.323-Multipoint Control Unit H.323-Gateway H.323-Gatekeeper Die H.323-Spezifikationen beschreiben Terminals, Geräte und Services, die Echtzeit- Multimedia-Verbindungen (Audio, Video, Daten) in TCP/IP-Netzwerken (Intranet / Internet) ermöglichen. Obwohl viele Hersteller ihre Produkte als H.323-konform bezeichnen, ist die Kompatibilität der Produkte unterschiedlicher Hersteller nicht immer gesichert. Um im praktischen Einsatz sicherzustellen, dass die für die Videokonferenzen geplanten Endsysteme auch zufriedenstellend miteinander zusammenarbeiten, sollten diese im Vorfeld, soweit möglich, ausreichend getestet werden. Das VCC hat unter die Testergebnisse der Kompatibilitätstests verschiedenster VC-Systeme bereitgestellt (Abbildung 3). Während man bei einer ISDN-Verbindung von einer festen Übertragungsrate ausgehen kann, sind bei LAN-Verbindungen im Allgemeinen hohe Übertragungsraten nicht sicher zu garantieren. Sowohl die Anzahl der zwischen den Konferenzpartnern befindlichen Router als auch das Datenvolumen im Netz oder die Art der Anbindung an das Netz bestimmen die in der Videokonferenz erzielbare Datenrate wesentlich.

2 Abbildung 3: Kompatibilitätsmatrix (Auszug) Mit der Inbetriebnahme des X-WiN 2006 wurden die technischen Voraussetzungen für die Nutzung von Videoübertragungen zwischen den einzelnen Einrichtungen wesentlich verbessert. Die im X-WiN zur Verfügung stehende Bandbreite ist für Videokonferenzen in hoher Qualität mehr als ausreichend. Besondere Beachtung sollte bei der Planung von Videokonferenzen daher auf den Datenverkehr im lokalen Netz gelegt werden. Erfahrungen, insbesondere bei Mehrpunktkonferenzen, haben gezeigt, dass Konferenzpartner, die sich in Netzsegmenten mit hohem Datenverkehr befinden, die Gesamtkonferenz erheblich stören können. Problematisch ist dabei in der Regel nicht die benötigte Bandbreite (im Allgemeinen zwischen 384 kbps und 6 Mbps), sondern die Tatsache, dass mit zunehmendem Datenaufkommen im Netz auch die Wahrscheinlichkeit von Datenverlusten steigt. Fallen im "normalen" Datenverkehr Verlustraten von fünf Prozent kaum ins Gewicht, so wirken sich bei Videokonferenzen bereits Datenverluste von einem Prozent störend auf die Qualität der Audio- und Videodarstellung aus. Im Anhang D: Einfluss von Paketverlusten auf die Videoqualität finden Sie dazu Bildbeispiele Das Protokoll SIP SIP steht für Session Initiation Protocol und ist ein Netzprotokoll, das Aufbau, Steuerung und Abbau einer Kommunikation zwischen zwei oder mehr Teilnehmern beschreibt. SIP ist im Bereich der IP-Telefonie ein häufig genutztes Protokoll wurde es durch RFC 3261 von der IETF (Internet Engineering Task Force) spezifiziert. Jeder Client meldet sich an einem Server an, dem sogenannten Registrar. Vorteil von SIP ist unter anderem das flexible Adressierungsschema im URI-Format, wobei die SIP-Adresse einer -Adresse ähnelt: user@domain. Die Domäne ergibt sich dabei durch den Registrar. Nachteile sind unter anderem die unzureichende Implementierung von Daten- und

3 Multimediaanwendungen und die problematische Einbindung in Firewall- oder NAT- Umgebungen. SIP-Clients gibt es z.b. in Form von VoIP-Telefonen oder Videokonferenzendgeräten mit SIP-Unterstützung, aber auch als Softclients zur Installation auf dem Rechner. Um per SIP einer Mehrpunktvideokonferenz des DFNVC-Dienstes beizutreten, kann für SIPkonforme Endgeräte eine Einwahl mit folgender Syntax geschehen: Bei SIP-Einwahl ist kein zweiter Videokanal nach H.239 möglich. Es ist jedoch möglich, einen zweiten Videokanal zu übertragen, wenn das SIP-Endgerät das BFC-Protokoll unterstützt (Binary Floor Control), so dass darüber eine Datenpräsentation übertragen werden kann Videokonferenzen über ISDN entsprechend H.320 Als digitales Netzwerk kann ISDN (Integrated Services Digital Network) Daten mit spezifizierten festen Bandbreiten übertragen. Ein digitaler Telefon-Anschluss wird üblicherweise mit zwei 64 kbps (kbps) Sprachkanälen betrieben. Systemintern werden unterschiedliche Kommunikations-Kanäle wie B, D, E oder H unterschieden. In der klassischen Kommunikation wurden das analoge öffentliches Fernsprech-Wählnetz (PSTN, Public Switched Telephone Network) für Sprach-Kommunikation, ISDN für Videokonferenzen mit Bild und Ton und das Internet Protokoll (IP) für Daten-Kommunikation genutzt. Seit 1990 gibt es von der ITU (International Telecommunication Union) eine Rahmenspezifikation (Umbrella recommendation) H.320 für schmalbandige Videotelephonie- Endgeräte (ISDN) Narrow-band visual telephone systems and terminal equipment. H.320 umfasst entsprechende spezielle Spezifikationen für die Kommunikation von Audio, Video, Daten und Signalisierung sowie Steuerung. Es ist ein verbindungsorientiertes Protokoll (circuit-switched), im Gegensatz zu verbindungslosen paketierten Protokollen (packetswitched) wie TCP/IP im Internet. Seit Einführung von H.320 gibt es zahlreiche Aktualisierungen und Ergänzungen in der derzeit letzten gültigen Fassung von (Revised version, approved, in force). Die Audio/Sprach-Signale und die Video/Bild-Signale der Konferenzteilnehmer werden zum Senden digitalisiert und auf die verfügbare Bandbreite (n*64 kbps) durch sogenannte Codecs (Kompressor/Dekompressor und Kodierer/Dekodierer) verlustbehaftet komprimiert. H.320 definiert für die Übertragung von Audio die Protokolle G.711, G.722 sowie G.728 und für die Übertragung von Video die Protokolle H.261, H.263 und H.264. Datenübertragung erfolgt über die Standards T.120 und H.239. Die beiden ISDN-Kanäle lassen sich heute getrennt für 2 verschiedene Übertragungen zum Beispiel Telefon-Verbindung mit 64 kbps und gleichzeitig Internet-Verbindung mit 64 kbits/s nutzen. Bündelt man die Kanäle für eine integrierte Anwendung sind theoretisch 2 * 64 kbps und damit insgesamt maximal 128 kbps möglich. Bündelt man bis zu 30 ISDN Kanäle mit 30 * 64 kbps ergibt sich eine Bandbreite von maximal 1920 kbps. Damit können ISDN Verbindungen zu S-DSL (Synchronous Digital Sybscriber Line, bis zu 2 Mbps) und Breitband LAN (Local Area Network) aufschließen. Auch A-DSL (Asynchronous Digitial Subscriber

4 Line) bietet bei Bandbreiten bis 25Mbit/s in Empfangsrichtung und 3,5Mbit/s in Senderichtung ausreichend Potential zur Durchführung von Videokonferenzen. Allerdings sind bei Mehrkanal ISDN entsprechende Mehrkosten zu berücksichtigen oder spezielle Flatrates mit günstigen Pauschaltarifen einzurichten. Im internationalen Maßstab können auch Rück-Ruf (Call-Back) Lösungen oder die Einwahl vom kostengünstigeren Konferenz-Teilnehmer von Bedeutung sein. International gibt es auch Unterschiede in der Kanal-Bündelung sowie der maximal möglichen Bandbreite, zum Beispiel sind im nordamerikanischen T1 Netz mit 23 Kanälen nur maximal 23 * 64 kbps und damit 1472 kbps möglich. Bei international unterschiedlichen Netzen und/oder unterschiedlich leistungsfähigen ISDN-Endgeräten kann dann nur die kleinste maximale Bandbreite der beteiligten Kommunikations-Partner genutzt werden. Bei ISDN Videokonferenzen wird im einfachsten Fall ein Kanal und damit 64 kbps für die Sprachkommunikation genutzt, während mit dem zweiten Kanal weitere 64 kbps für die Videobild-Kommunikation verbleibt. Eine einfache Video-Kommunikation ist so zwar möglich, erreicht aber nur geringe Qualität. Werden Daten oder Folienpräsentationen in solch einer Verbindung mittels Video-Kamera übertragen, ist die effektive digitale Auflösung ebenfalls auf eine Größe von 352*240 (NTSC) oder 352*288 (PAL) Bildpunkte begrenzt. Die erreichbare Bildauflösung wird je nach System auch mit CIF (Common Intermediate Format 352*288), Quarter-VGA (320*240) oder Quarter-PAL (360*288) bezeichnet. Die Lesbarkeit von Beschriftungen oder Dokumenten-Texten, die Wiedergabe von Abbildungen, Grafiken oder Details ist mit einem Viertel der Fläche eines vollen Video-Bildschirmes begrenzt. Bei Einsatz von H.239 zur Übertragung von Daten werden parallel zum Videobild hochauflösendere Bildformate zur Darstellung der Präsentation eingesetzt. Durch den Einsatz verbesserter Kompressionsverfahren werden darüber hinaus auch Videobilder mit Auflösungen bis hin zu 720p High Definition (1280*720) möglich. Ein Beispiel mit den aktuellen Erweiterungen ist das Cisco ISDN Gateway 3200 Serie für Sprache und Video bis zu 2 Mbps. Wird nicht nur eine einfache Punkt-zu-Punkt Video-Konferenz durchgeführt, sondern mit mehreren Teilnehmern gleichzeitig in einer Mehrpunkt-Kommunikation konferiert, wird die einfache Struktur um eine zentrale Mehrpunkt-Steuereinheit MCU (Multipoint-Controller-Unit) erweitert. Für weitergehende Ausführungen zu Gatekeeper und MCU wird auf die nachfolgenden speziellen Kapitel in diesem Handbuch verwiesen. Es sei noch darauf hingewiesen, dass im Umfeld von Hochschulen und Forschungseinrichtungen nur selten Videokonferenzen über ISDN stattfinden. Allerdings nutzen viele Projektpartner aus Industrie und Wirtschaft nach wie vor ISDN Videokonferenzen Gateway H.320 / H.323 im Dienst DFNVideoconference selten Mit der Verbreitung des IP-basierten Internet (zur Übertragung von TCP und UDP Daten- Paketen) und seinen hohen Bandbreiten sowie der stärkeren Nutzung digitaler Multimedia- Anwendungen entstand die Herausforderung, das digitale ISDN-Telefonnetz mit dem Internet zu verbinden. Von der ITU-T (International Telecommunication Union - Telecommunication Standardization Sector) wurde 1996 der Standard H.323 zur

5 Übertragung von Audio, Video und Daten über IP-Netzwerke spezifiziert. Die Übergänge zwischen dem Telefonnetz und dem Internet werden durch Gateways GW (Protokollumsetzer, Netzübergang) realisiert. Wenn eine Videokonferenz zwischen ISDN-Teilnehmern und Teilnehmern über das LAN oder Internet erfolgen soll, so ist ein H.323 Gateway zur Protokoll-Umsetzung und Medien- Transkodierung (Audio, Video und Daten) erforderlich. Die Ruf-Nummern im ISDN-Bereich erfolgen entsprechend einer ITU-Empfehlung nach E.164 Adressen (E.164 Alias). Diese E.164 Nummern können dann aus Telefon-Netzen in IP-Adressen im Internet umgesetzt werden. Hierfür ist ein so genanntes Gateway (Adressumsetzer) als weitere Komponente in der Verbindungsstruktur zuständig. Er sorgt für die Weiterleitung der Ruf-Signalisierung, die Auflösung der Telefonnummern und IP- Adressen beziehungsweise deren Umwandlung. Der Videokonferenzdienst im Wissenschaftsnetz, DFNVideoConference DFNVC [7], ermöglicht das Einbinden von ISDN-Teilnehmern in die Konferenz über zwei Cisco ISDN Gateways 3210 [10]. Als Voraussetzung zur Teilnahme an Konferenzen benötigt der Teilnehmer ein Endgerät sowie einen oder mehrere ISDN-Anschlüsse. Dabei sind Bitraten bis zu 384 kbps möglich, was 6 ISDN-B-Kanälen mit 64 kbps beziehungsweise 3 Leitungen mit insgesamt je 128 kbps entspricht. Ein DFNVC-Gateway kann fünf Anrufe mit dieser Bandbreite gleichzeitig schalten. Auch mit einem Telefon ist die Teilnahme möglich (audio only calls), es muss jedoch Tonwahl beherrschen. Folgende Wahlmöglichkeiten stehen zur Auswahl:

6 1. Wahl der E.164 Adresse über IVR (automatische Zwischenansage durch interactive voice response) Diese Methode funktioniert mit jedem Endgerät, das Tonwahl beherrscht. ISDN Videokonferenzgeräte nutzen dies per Default, bei Telefonen bzw. TK-Anlagen muss dies bisweilen erst aktiviert werden. Vorgehen: - Wählen Sie eine der folgenden Gatewaynummern. - Warten Sie, bis eine automatische Ansage sie auffordert, die Konferenznummer anzugeben. - Geben Sie diese ein, gefolgt von einem #. Berlin Stuttgart Konferenznummer # Sie werden zur Konferenz durchgestellt und hören den Willkommensgruss der MCU. Zur Vereinfachung der Eingabe kann der MCU Prefix der Konferenznummer auch weglassen werden. 2. Direktwahl der E.164 Adresse Unterstützt ihr Endgerät Blockwahl oder Wahlvorbereitung, so können Sie sich hiermit ohne Umweg über den IVR direkt in eine Konferenz einwählen. Dies ist z.b. für Adressbucheinträge praktisch. ISDN Videokonferenzgeräte nutzen diese Technik per Default, bei Telefonen bzw. TK-Anlagen muss diese meist gesondert aktiviert werden. Vorgehen: - Wählen Sie eine der folgenden Gatewaynummern unmittelbar gefolgt von der Konferenznummer. Berlin Stuttgart Konferenznummer Zur Vereinfachung der Eingabe kann der MCU Prefix der Konferenznummer auch weggelassen werden.

7 3. Wahl der E.164 Adresse über TCS4 Unterstützt ihr Endgerät TCS4 (ISDN Subadressierung), so können sie die Rufnummer und die Konferenznummer ohne eine Wartepause durchwählen. Dies ist z.b. für Adressbucheinträge praktisch. Leider implementieren die Endgerätehersteller das notwendige TCS4-Trennzeichen unterschiedlich. Vorgehen: - Wählen Sie eine der Gatewaynummern. - Geben Sie das/die TCS4-Trennzeichen ihres Endgerätes ein. - Geben Sie die Konferenznummer ein. Polycom ## Berlin Sony ** Tandberg * Konferenznummer VCON ^ Zum Verkürzen der Ziffernfolge kann der MCU Prefix weggelassen werden. Weitere Informationen zum Thema Mehrpunktvideokonferenzen des DFN stehen unter [8].