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2 Inhalt Best-Effort-Prinzip CPL call processing language Dienstgüteparameter H.323 IP-Konvergenz IP-Netz IPDC-Protokoll IP-Telefonie IVoIP LAN-Telefonie LPCP-Protokoll MBONE MCU MDCP-Protokoll Megaco-Protokoll MGC media gateway controller MGW media gateway MOS-Wert PAMS perceptual analysis measurement system PESQ perceptual evaluation of speech quality PSQM perceptual speech quality measurement QoS quality of service RTCP-Protokoll SGCP-Protokoll SIP-Protokoll Softswitch TAPI telephony application programming interface TPQM third party quality monitoring Verzögerung VoCable VoIP VoIP-PBX VoIT VoN VoWLAN Impressum: Herausgeber: Klaus Lipinski Copyrigt 2005 DATACOM-Buchverlag GmbH Dietersburg Alle Rechte vorbehalten 2

3 Best-Effort-Prinzip best effort delivery CPL call processing language Dienstgüteparameter quality of service parameter 3 Bezeichnung für Netzwerktechnologien die keine Datensicherungsmechanismen in der Sicherungsschicht haben. Wörtlich übersetzt heißt Best Effort Delivery Auslieferung nach bestem Bemühen. In den TCP/IP-Protokollen funktioniert diese Technik zufriedenstellend, weil das IP-Protokoll davon ausgeht, dass das zugrunde liegende Netz eine nicht gesicherte Verbindung verbindungslos zur Verfügung stellt. Das IP-Protokoll zusammen mit dem UDP-Protokoll stellt einen Best-Effort-Delivery- Service für Anwenderprogramme bereit. Da die Internet-Protokolle ursprünglich nur für den Transport von zeitunkritischen Daten gedacht waren, so etwa für s oder File-Transfer, ist das Best-Effort- Prinzip für die Übertragung von zeitkritischen Daten wie für VoIP oder Videokonferenzen nicht mehr aufrechtzuhalten. Aus diesem Grund wurden in den Standards für die Dienstgüte Datenpakete in drei Klassen eingeteilt. Das Best-Effort-Prinzip soll von IntServ abgelöst werden, da es den Echtzeit- Anwendungen nicht gerecht wird. Die Call Processing Language (CPL) unterstützt die Anwender der IP-Telefonie in der Art und Weise wie einkommende Anrufe bearbeitet werden. So können mittels der Call Processing Language bestimmte Funktionalitäten und Dienste programmiert und ausgeführt werden, so beispielsweise die Rufumleitung zu bestimmten Zeiten oder die Zuschaltung von Sprachsystemen. Bei der Call Processing Language handelt es sich um eine einfache Sprache mit der in einer standardisierten Form die Funktionen von VoIP-PBXen beschrieben werden können. Sie ist in RFC 2824 beschrieben und wird von einer IETF-Arbeitsgruppe weiterentwickelt. Bei den OSI-Protokollen der Transportschicht werden mit dem Verbindungsaufbau Dienstgüteparameter vereinbart. Von der initialisierenden Transportinstanz wird eine Liste vorgeschlagen, die entweder von der gerufenen Transportinstanz akzeptiert oder verändert wird. Mögliche Dienstgütemerkmale sind: Verbindungsaufbauverzug, Störungswahrscheinlichkeit des Aufbaus, Durchsatz, Transitverzug, Restfehlerrate,

4 Störungswahrscheinlichkeit des Transfers, Abbauverzug, Störungswahrscheinlichkeit des Abbaus, Schutz der Transportverbindung, Priorität von Transportverbindungen und Rücksprung aus einer Transportverbindung. H.323 H.323 ist ein internationaler ITU-Standard für die Sprach-, Daten- und Videokommunikation über paketorientierte Netze, der die spezifischen Fähigkeiten von Endgeräten im IP-Umfeld festlegt. H.323, das funktional vergleichbar ist mit dem SIP-Protokoll, wurde für die Übertragung von Multimedia-Applikationen entwickelt und bildet die Grundlage für VoIP. Über diesen Standard wird die Echtzeitkommunikation in LANs definiert, die keine garantierte Dienstgüte zur Verfügung stellen können. Der H.323-Standard besteht aus einer ganzen Reihe von Protokollen für die Signalisierung, zum Austausch von Endgerätefunktionalitäten, zur H.323-Strukturmodell 4

5 Signalisierung in H.323-Netzwerken mit und ohne Gatekeeper Verbindungskontrolle, zum Austausch von Statusinformationen und zur Datenflusskontrolle. Der Standard ist mehrfach überarbeitet worden und definiert in der dritten Version die Übertragung von Leistungsmerkmalen. Der Multimedia-Standard kennt drei verschiedene Signalisierungsfunktionen zwischen dem H.245-Steuerungskanal, dem Q.931-Signalisierungskanal und dem RAS-Kanal. Der Standard ist abgeleitet aus dem H.320 Multimedia-Standard für ISDN. Er hat definierte Netzübergänge zwischen ISDN und ATM und garantiert die Interoperabilität der Herstellerprodukte untereinander, wobei vier Hauptgruppen definiert sind: Terminals, Gateways, Gatekeeper und Multi Control Units (MCU). Für die IP-Telefonie ist der Gatekeeper die wichtigste Komponente, weil er die erforderliche Software für das Management von so genannten Zonen und Rufdiensten umfasst. IP-Konvergenz IP convergence 5 Allgemein versteht man unter Konvergenz das Zusammenführen von Kommunikationsformen mit unterschiedlicher Technik auf einem Netz. Auf die IP-

6 Konvergenz bezogen bedeutet es das Zusammenführen zweier Welten auf einem Netz: Die Welt der Sprachkommunikation vereint mit der Welt der Datenkommunikation, vereint auf einem IP-Netz: Die klassischen TDM-basierten Netze vereint mit den IP-basierten Netzwerken. Die Migration von Sprache und Daten auf einem IP-Netzwerk bieten Vorteile in Bezug auf die vielen IP-basierten Applikationen wie VoIP, CTI u.a., die dynamische Entwicklung der Netzressourcen, die neben der Hochgeschwindigkeits-Datenübertragung die Möglichkeiten der Echtzeit-Kommunikation für Sprache und Video umfasst, und die Möglichkeit des gemeinsamen Managements. Die IP-Konvergenz schafft die Voraussetzungen für eine ganzheitliche, serviceorientierte Betrachtung der Informationsverarbeitung. In einer solchen offenen Architektur werden die Vorteile des klassischen Telefonnetzes wie die hohe Qualität und Zuverlässigkeit der Sprachübertragung sowie die umfangreichen Leistungsmerkmale in die IP-Welt adaptiert. IP-Netz IP network IPDC-Protokoll IPDC, IP device control 6 IP-Netze arbeiten mit dem IP-Protokoll und Datenpaketvermittlung. Sie bestehen aus Teilnetzen, die über Router oder Switches an das eigentliche Backbone-Netz angeschlossen werden, das die Kommunikationsinfrastruktur darstellt. Die Teilnetze, die autonomen Systeme (AS), sind über Core-Gateways miteinander verbunden. Der Backbone kann das Internet sein oder ein anderes IP-basiertes Netzwerk. Bedingt durch die enorme Flexibilität von IP-Netzen, in denen die Dienstgüte (QoS) definierbar ist und über die IP-Konvergenz unterschiedliche Kommunikationsformen und Dienste zusammengeführt werden können, wird das IP-Netz auch bei zeitkritischen und Echtzeitanwendungen als Backbone eingesetzt. So bei VoIP, TDMoIP, SoIP, FCIP, CTI, Streaming-Media und im mobilen Bereichen bei mobile IP. Das IP-Netz bildet die Basis für konvergente Netzwerkarchitekturen, ebenso ist es Bestandteil der Next Generation Networks (NGN). Das IPDC-Protokoll dient der Verbindung von leitungsvermittelten Fernsprechnetzen (PSTN) mit paketvermittelten IP-Netzen. Es ist eines der ersten Gateway-Protokolle für die IP-Telefonie und bildet in Verbindung mit dem SGCP-Protokoll die Basis für

7 das MGCP-Protokoll und für H.248. IPDC steuert und verwaltet die am Rande des Netzwerks arbeitenden Netzwerkkomponenten wie Media Gateway Controller (MGC) für VoIP. Die Protokoll-Spezifikationen von IPDC umfassen die Signalisierung innerhalb des IP-Netzes, die Verwaltung der Media Gateways (MGW), die Medien-Steuerung und die Verbindungskontrolle innerhalb der Media Gateways. IP-Telefonie IPTEL, IP telephony IVoIP improved voice over IP LAN-Telefonie LAN telephony 7 IP-Telefonie ist die Sprachübertragung über Datennetze unter Benutzung des IP- Protokolls. Es ist eine Technik, die auf paketvermittelten Netzen basiert, Algorithmen für die Sprachkompression und flexible Transformationstechniken benutzt. Die Services der Internet-Telefonie und des VoIP sind denen der normalen digitalen Telefonübertragung überlegen. Das verbesserte Telefonieren über das Internet (IVoIP) bietet einen wesentlich höheren Bedienkomfort und verbesserte Leistungsmerkmale gegenüber der Standard-Internet-Telefonie. So arbeitet der Teilnehmer mit IVoIP mit dem Standardwählverfahren, er muss sich nicht selbst authentifizieren, sondern erhält eine Gebührenanzeige oder eine Zählimpulsinformation für seine Internet-Telefonie. Die Abrechnung der Anrufe erscheinen auf der monatlichen Telefonabrechnung. In Verbindung mit der Internet-Telefonie gewinnt auch die LAN-Telefonie auf Basis VoIP zunehmend an Bedeutung. Prinzipiell sind bei der LAN-Telefonie die Telefone unmittelbar an das LAN angeschlossen und werden über den IP-Kommunikations- Server oder das IP-Gateway vermittelt. Je nach Sprachqualität kann ein 10-Mbit/s- Ethernet bei Ausnutzung von 10 % der verfügbaren Bandbreite bis zu 100 Sprachverbindungen mit mittlerer Qualität (G.723) parallel zum Datenverkehr übertragen. Da die Sprachqualität von der zur Verfügung gestellten Bandbreite und den Verzögerungszeiten abhängt, kommt der Einsatz von Hochgeschwindigkeitsnetzen wie Fast-Ethernet, Gigabit-Ethernet oder ATM der LAN- Telefonie sehr entgegen. Um Laufzeiten innerhalb des LANs gering zu halten, sollten

8 die Switches im Ethernet die Priorisierung von Datenströmen ermöglichen und zudem nach dem Cut-Through-Verfahren arbeiten, da das häufig verwendete Store-and- Forward-Verfahren auf Grund nicht kalkulierbarer Verzögerungen eher ungeeignet ist. LPCP-Protokoll LPCP, lightweight phone control protocol MBONE multicast backbone MCU multipoint control unit 8 Das Lightweight Phone Control Protocol (LPCP) bietet für Mecago eine bessere Darstellung der Verbindungsdaten von VoIP-Netzwerken auf den Endgeräten. Bei diesem Protokoll wird nicht nur der Verbindungsaufbau geregelt, sondern auch die Darstellung gegenüber dem Benutzer. Mit LPCP lassen sich zudem Audioverbindungen schalten sowie Töne, Melodien und grafische Animationen steuern, ohne dass dadurch die Komplexität des Telefons wesentlich erhöht wird. Die Rechenarbeit leistet bei diesem Protokoll der Server, und nicht die Clients, wodurch für die Zukunft alle Optionen offen gehalten werden. Als MBONE wird ein virtuelles Netzwerk mit multicastfähigen IP-Subnetzen bezeichnet, das als Overlay-Netz fungiert. Die Subnetze sind über Multicast-Router miteinander verbunden und unterscheiden sich dadurch von einer typischen IP- Verbindung. Die Übertragung basiert auf Multicast-Adressen, wodurch mehrere Rechner gleichzeitig miteinander kommunizieren können. Das MBONE kann die Übertragungsbasis für eine große Anzahl von IP-Anwendungen sein, die im Internet, Intranet oder Extranet eingesetzt werden und auf Multicast-Technologie basieren. Das sind Echtzeitanwendugen wie Videokonferenzen, Voice over IP (VoIP) oder Video-on- Demand (VoD), aber auch Datenbankanwendungen oder Online-Spiele. Die Multipoint Control Unit (MCU) ist eine Netzwerkkomponente in H.323-Netzwerken. Sie besteht aus einem Multipoint Controller (MC) und einem oder mehreren Multpoint-Prozessoren (MP) für Daten, Sprache und/oder Video. Die MCU unterstützt Audio-Konferenzen mit drei und mehr Teilnehmern. Deswegen wird die MCU in VoIP- Netzwerken oft als»konferenzbrücke«bezeichnet. Die MCU-Funktionalität kann in anderen Netzwerkkomponenten integriert sein, so im H.323-Gatekeeper oder im H.323-Gateway.

9 MDCP-Protokoll MDCP, media device control protocol Megaco-Protokoll MEGACO, media gateway control protocol 9 Das MDCP-Protokoll ist ein Gateway-Protokoll, das von Lucent entwickelt und mit dem MGCP-Protokoll zu Megaco/H.248 vereint wurde. Es handelt sich um ein artenspezifisches Protokoll für die Steuerung von Media Prozessoren. Media Control Protocols basieren auf der Implementierung von Transaktionen, die sich aus Befehlen zusammen setzen. Dabei handelt es sich um Master-Slave- Konfigurationen, bei denen ein Master, wie ein Media Gateway Controller (MGC), die Slaves, die durch die Gateways gebildet werden, steuert. Der Master sendet entsprechende Befehle an die Gateways, die dadurch Verbindungen aufbauen, ändern oder schließen oder aber Informationen und Anfragen an die Masterstation, den Softswitch, senden. Das MDCP-Protokoll ist für multimediale Anwendungen skalierbar und in vielen Applikationen einsetzbar, so für das Trunking und den Zugriff für die IP-Telefonie in VoIP-Gateways, als interaktives Sprachsystem, in Media-Brücken und in Netzzugangs-Servern. Es zeichnet sich durch einen geringen Overhead aus Das Media Gateway Control Protocol (Megaco) ist ein von der IETF und der ITU-T (H.248.1) unterstützter Gateway-Protokoll zur Steuerung von Media-Gateways (MGW). Es arbeitet unabhängig von der Rufsignalisierung mit H.323 und dem SIP- Protokoll und wird für den Aufbau von VoIP-Verbindungen benutzt. Das Megaco/H.248 hat die Funktionen des MGCP-Protokolls, das mit dem MDCP- Protokoll vereint wurde. Es arbeitet im Master-Slave-Betrieb, wobei der Master von einem Softswitch und die Slaves von den Media-Gateways gebildet werden, und unterstützt die notwendigen Kontrollfunktionen der IP-Telefone. Zusätzlich verfügt das Protokoll über Peer-to-Peer-Interoperabilität. Es zerlegt die H.323-Funktion in Subkomponenten und spezifiziert die für die jeweiligen Kommunikationsprozesse verwendeten Protokolle jeder Komponente. Der Softswitch tauscht Informationen mit dem Signalisierungs-Gateway (SG) aus, der vom Fernsprechnetz her die Informationen beispielsweise über eine SS7-Signalisierung, im Zweiton-Verfahren (DTMF) oder über QSIG erhält. Diese ISUP-Informationen werden im Softswitch umgesetzt und dienen zur Steuerung der Media-Gateways, an die die IP-Telefone

10 Struktur von Megaco/H.248 für die IP-Telefonie angeschlossen sind. Bei Megaco sind lediglich die wichtigen Nachrichten im Basis-Protokoll festgeschrieben. Herstellerspezifische Erweiterungen sind leicht zu integrieren. Das Megaco-Protokoll kann ebenso in Verbindung mit anderen paket- oder zellenvermittelten Netze wie ATM eingesetzt werden. Megaco ist in RFC 3015 beschrieben. MGC media gateway controller 10 Ein Media Gateway Controller (MGC), auch Call Agent genannt, ist die Kernkomponente eines Softswitches. In ihr wird die Signalisierung des Session Initiation Protocols (SIP) der IP-Welt in eine D-Kanal-Signalisierung für ISDN

11 umgesetzt. Call Agents werden auch als intelligente Instanz in der IP-Telefonie zur Anrufsteuerung eingesetzt. MGW media gateway MOS-Wert MOS, mean opinion score Ein Media Gateway (MGW) bildet den Übergang zwischen den IP-Netzen und den Zugangsnetzen, beispielsweise in Next Generation Networks (NGN). In ihnen werden die Nutzdaten der Mediaströme von der IP-Welt in leitungsvermittelte Netze oder in den den B-Kanal von ISDN und umgekehrt konvertiert. Die Umsetzung erfolgt mittels MGCP-Protokoll. Gesteuert wird der Media-Gateway von einem Call Server (CSW) bzw. dem darin enthaltenen Media Gateway Controller (MGC). Der Mean Opinion Score (MOS) ist ein Bewertungsmaßstab für die Übertragung von Sprache. Er bietet die Möglichkeit, die Übertragungsqualität für unterschiedliche Sprachcodierungen miteinander zu vergleichen. Der MOS-Wert ist ein dimensionsloser Wert zwischen eins und fünf, der für die Sprachqualität steht; wobei der Wert»eins«eine mangelhafte Sprachqualität repräsentiert, bei der keine Verständigung möglich ist, der Wert»fünf«hingegen für eine exzellente Übertragungsqualität steht, die nicht von dem Original zu unterscheiden ist. Der MOS-Wert wird subjektiv ermittelt indem Sprechproben Probanden vorgespielt, Codierungsstandards mit MOS-Bewertung 11

12 MOS-Werte mit entsprechender Sprachqualität PAMS perceptual analysis measurement system PESQ perceptual evaluation of speech quality 12 die einzelnen Bewertungen gewichtet und daraus die statistischen Ergebnisse ermittelt werden. In der ITU-Empfehlung P.830 werden die Bewertungsmethoden verfeinert. Wichtigste Qualitätskriterien für die Übermittlung von Sprachinformationen sind die Verzögerungszeiten, Bitfehlerraten, Echos und Jitter. Da das Ohr auf Klangschwankungen und Sprachunterbrechungen sensibel reagiert, sollten die Verzögerungszeiten annähernd konstant sein. Die Sprachqualität wird durch die Verzögerung während der Übertragung nicht beeinträchtigt, es verschlechtert sich lediglich die Gesprächsqualität. Bitfehler hingegen wirken sich durch Knackgeräusche aus. Echos entstehen in analogen Systemen am Übergang von Vierdraht- auf Zweidrahttechnik und irritieren den Sprecher durch die Sprachreflexion, worunter die Verständlichkeit leidet. PAMS ist eine von mehreren Methoden zur Ermittlung der objektiven Sprachqualität in der Telefonie. PAMS funktioniert ähnlich wie das Perceptual Speech Quality Measurement (PSQM) und bietet eine objektive und reproduzierbare Methode für die Qualitätsbewertung von Sprachübertragungen. Der Unterschied zwischen beiden Methoden liegt in dem psychoakustischen Modell und der Priorisierung der Klarheit der Sprache bei PAMS. Eine weitere Methode neben dem Perceptual Speech Quality Measurement (PSQM) ist die Perceptual Evaluation of Speech Quality (PESQ).. Perceptual Evaluation of Speech Quality (PESQ) ist neben PAMS und PSQM eine weitere Methode zur objektiven Bewertung der Sprachqualität in der Telefonie. PESQ ist in der ITU-Empfehlung Q.862 beschrieben und basiert auf den realen Bedingungen für eine Ende-zu-Ende-Sprachkommunikation. Das Verfahren wird für VoIP eingesetzt und berücksichtigt u.a. Paketverluste, Rauschen, die Codierung. Die Ergebnisse von QESQ werden in einer Skala von 4,5 bis -0,5 wiedergegeben, wobei der höchste Wert die beste Sprachqualität repräsentiert.

13 PSQM perceptual speech quality measurement QoS quality of service Dienstgüte 13 PSQM ist eine von mehreren Methoden zur Ermittlung der objektiven Sprachqualität für die Telefonie. PSQM ist ein von der ITU-T unter dem Standard P.861 beschriebenes Verfahren, mit dem niederbitratige Codecs getestet werden. Dabei wird ein spezifiziertes Sprachsignal an einem Ende einer Verbindung eingespeist und am anderen Ende wird eine objektive Bewertung des Ausgangssignals mit speziellen Berechnungsformeln vorgenommen. Man nutzt dabei ein psychoakustisches Modell um das subjektive Empfinden mathematisch nachzubilden. Das Ergebnis ist ein objektiver Qualitätswert, der so genannte PSQM- Wert, der zwischen 0 und 6,5 liegen kann und in den MOS-Wert übertragen wird. Ein niedriger PSQM-Wert entspricht einer hohen Sprachqualität, ein hoher PSQM- Wert einer minderen bis schlechten Sprachqualität. Weitere Verfahren zur Ermittlung der Sprachqualität sind das Perceptual Analysis Measurement System (PAMS) und die Perceptual Evaluation of Speech Quality (PESQ). Die beiden Verfahren PSQM und PAMS arbeiten nach mathematischen Algorithmen und basieren auf der Auswertung natürlicher männlicher und weiblicher Sprachmuster. Unter Dienstgüte (QoS) versteht man alle Verfahren, die den Datenfluss in LANs und WANs so beeinflussen, dass der Dienst mit einer festgelegten Qualität beim Empfänger ankommt. Es handelt sich also um die Charakterisierung eines Dienstes, der für den Nutzer unmittelbar»sichtbar«ist und dessen Qualität er messen kann. Technisch handelt es sich um eine Parametrisierung von Protokollen zur Bestimmung des Übertragungsverhaltens für bestimmte Dienste. In diesem Zusammenhang sei auf die historische Entwicklung der Netze und Dienste hingewiesen, die sich von der Übertragung»zeitunkritischer«Daten, wie sie bei Filetransfer oder der Übertragung von s anfallen, hin zu Netzen mit»zeitkritischen«daten entwickelt haben: VoIP, Videokonferenzen und Streaming- Media bestimmten maßgeblich die Datenstruktur. Um den Anforderungen an die Übertragung von zeitkritischen Daten gerecht zu werden, mussten die die Übertragung beeinflussenden Faktoren wie die Latenzzeit, der Jitter, die

14 QoS-Modell der ITU Paketverlustrate, die Bandbreite oder die Verfügbarkeit in definierten Grenzen gehalten werden. Da es für die Dienstgüte keine allgemein gültige Definition gibt, entstanden mehrere Interpretationen, die nicht immer miteinander in Einklang stehen. So hat die ITU eine Definition erarbeitet, ebenso das IETF und das ATM-Forum. Aber auch von der OSI gibt es eine Aussage zur Dienstgüte. 1. Die ITU hat ein hierarchisches QoS-Modell entwickelt, das die technischen Aspekte eines Dienstes ebenso berücksichtigt wie die Verfügbarkeit und die Bedienung der Endgeräte. Auf dieser Basis definierte die ITU drei QoS-Klassen. 2. Die IETF hat für die Echtzeitübertragung im Internet mehrere Ansätze entwickelt. Dazu gehören das Protokoll IPv6, in dessen Header das Flow-Label-Feld definiert 14

15 wurde. Daneben gibt es die Priorisierung des Datenverkehrs mittels DiffServ und die Reservierung der Bandbreite mittels IntServ. Mit diesen Verfahren können Echtzeitdaten auch über IPv4 transportiert werden, wobei die Verbindungen in Klassen aufgeteilt und die Ressourcen für eine bestimmte Klasse reserviert sind. Darüber hinaus kommt MPLS zur Priorisierung des Datenverkehrs auf dem kürzesten Weg zum Einsatz, SBM für globales QoS und Queuing für die priorisierte Verarbeitung von Echtzeitdaten. 3. Bei ATM werden mit der Dienstgüte die Service-Parameter einer ATM-Verbindung spezifiziert. Dazu gehören u.a. die Zellenverlustrate und die Zellenverzögerung. 4. Bei der Open Systems Interconnection (OSI) werden im OSI-Referenzmodell bestimmte Dienste definiert, die von der Vermittlungsschicht der übergeordneten Transportschicht angeboten werden. Bei den OSI-Protokollen der Transportschicht werden mit dem Verbindungsaufbau Dienstgüteparameter vereinbart. In der Praxis ist die Realisierung von QoS durch proprietäre Lösungen geprägt, was zur Folge hat, dass es derzeit keinen herstellerübergreifenden professionellen QoS gibt. Dieser wird allerdings immer wichtiger für die Abwicklung von verzögerungsempfindlichen Geschäftsprozessen innerhalb der Intranets. RTCP-Protokoll RTCP, realtime control protocol SGCP-Protokoll SGCP, simple gateway control protocol 15 RTCP ist wie das RTP-Protokoll Bestandteil des Standards H.323. Das RTCP- Protokoll dient bei VoIP für die Ermittlung der QoS-Eigenschaften zu den jeweils empfangenen Streams. Der Absender hat dadurch ein Feedback, mit dem dieser die Aussendung des Voice-Streams optimieren kann. Der Netzwerkstatus geht dadurch unmittelbar auf die Applikation ein. Neben den reinen Status-Informationen übernimmt das RTCP auch die Sitzungssteuerung. Das SGCP-Protokoll ist eines der ersten Gateway-Protokolle für die IP-Telefonie und dient ebenso wie MGCP, Megaco/H.248 der Verbindung von leitungsvermittelten Fernsprechnetzen mit paketvermittelten IP-Netzen. SGCP nutzt eine Masster-Slave- Beziehung mit einem Softswitch als Master und steuert darüber die Verbindungen für VoIP.

16 SGCP, das das UDP-Protokoll als Transportprotokoll benutzt, ist als einfaches Protokoll für die Remote-Steuerung konzipiert. Dabei erhalten die Softswitches ihre Informationen zur Steuerung der Gateways über Signalisierungsprotokolle wie das SIP-Protokoll, ISUP oder H.323. SIP-Protokoll SIP, session initiation protocol 16 Das Session Initiation Protocol (SIP) ist ein im März 1999 von der Internet Engineering Task Force (IETF) vorgeschlagener Standard für ein Signalisierungsprotokoll, das Sitzungen mit zwei und mehr Teilnehmern aufbauen, modifizieren und beenden kann. Dieses textorientierte Protokoll, das auf HTTP basiert, dient der Übertragung von Echtzeitdaten über paketgestützte Netze. Das SIP-Protokoll ist funktional vergleichbar dem H.323-Protokoll und kann interaktive Kommunikationsdienste einschließlich Sprache über IP-Netze übertragen. Es ist einfacher als H.323, skalierbar durch ein Transaktionsmodell statt eines Verbindungsmodells und kann das SSL-Protokoll und das TLS-Protokoll für die Sicherheit nutzen. Die SIP-Informationen können über das TCP-Protokoll oder das UDP-Protokoll transportiert werden. SIP besitzt eine offene internetbasierende Struktur und ermöglicht CLASS-Features (Custom Local Area Signalling Service) wie etwa die Übermittlung der Identität des Anrufers oder die Anrufweiterleitung in IP-basierten Netzen. Des Weiteren das Halten von Anrufen, Wartemusik, Anruf-Transfer mit Rückfrage, Anrufweiterleitung, das Heranholen von Anrufen, das Einleiten von Konferenzschaltungen, die Rufwiederholung u.v.m. Durch die offene Struktur können neue Leistungsmerkmale schneller und einfacher implementiert werden als beim konventionellen Standard-Telefonsystem PSTN. SIP ist verantwortlich für die Gesprächssignalisierung, das Lokalisieren von Anwendern und die Registrierung. SIP ist sicherer als H.323, weil es nur zwei definierte TCP-Ports verwendet, während H.323 die ganze Bandbreite dynamischer Ports benötigt. Die Dienstgüte, Verzeichniszugriffe und die Sitzungsprozeduren werden von anderen Protokollen übernommen. Das SIP-Protokoll wurde ursprünglich für die Übertragung von Gerät zu Gerät

17 konzipiert und nicht als Netzwerkprotokoll, es wird aber durch die Entwicklungen immer mehr zu einem Web-basierten Anwender-Verwaltungsdienst. SIP wird im RFC 2543 beschrieben. Softswitch Ein Softswitch, auch als Media Gateway Controller (MGC) bezeichnet, ist eine Netzwerkkomponente, die gleichzeitig verschiedene Signalisierungen unterstützt. Diese Netzwerkkomponente in Next Generation Networks (NGN) tauscht mit den Signalling Gateways (SGW) Signalisierungsinformationen aus, steuert die Media Gateways (MGW) und übernimmt die Ressourcenverwaltung. Ein Softswitch-Gateway stellt die Sprachverbindungen zwischen unterschiedlichen Netztechniken her und führt die Sprachkonvertierung durch, so beispielsweise von VoIP aus IP-Netzen ins Telefonnetz. Der Begriff Softswitch ist auf die Software zurückzuführen, die eine zentrale Steuerung der Switches erlaubt. Die Software residiert auf fehlertoleranten Servern und übernimmt die Verbindungssteuerung. Dazu gehören Funktionen der Protokollkonvertierung, Autorisierung, Verwaltung und Abrechnung. Diese Komponenten eines Softswitch 17

18 Funktionen unterstützen das Routen von Sprachverbindungen sowie das Ressourcen- und Bandbreitenmanagement. Darüber hinaus werden Systemzugangfunktionen wie das Authentification, Authorization, and Accounting (AAA) verwaltet und der Media Gateway Controller (MGC) zur Verfügung gestellt. Im Gegensatz zu einem Class-5-Switch ist ein Softswitch nicht in den Datentransport, die Vermittlung oder die Paketierung involviert. TAPI telephony application programming interface TPQM third party quality monitoring 18 Netzunabhängige Softwareschnittstelle für Windows für die Computer Integrated Telephony, CTI. TAPI wurde von Microsoft und Intel entwickelt und ist für Einzelplatzlösungen konzipiert, zur Stimulierung von Telefonie-Anwendungen für windowsbasierte PCs und LANs. In einer neueren Version unterstützt TAPI auch Third-Party-Lösungen mit Windows NT. Eine Erweiterung hin zu VoIP erfährt TAPI in einer dritten Version, TAPI 3.x, mit der neben den klassischen Telefondiensten auch der Zugriff auf Audio- und Video-Streams möglich wird. Mit der TAPI-Schnittstelle lassen sich neben Funktionen wie Gesprächsaufbau, Telefonkonferenzen oder Gesprächsweiterleitungen auch Bürofunktionen wie Datenbankzugriffe aktivieren. Die Programmierschnittstelle kann gleichermaßen in ISDN, Mobilfunknetzen und im PSTN eingesetzt werden. Neben der TAPI-Variante von Microsoft und Intel gibt es eine weitere Variante, die von einer Kooperation der Firmen Apple, AT&T, IBM und Siemens entwickelt wurde. Das Third Party Quality Monitoring (TPQM) ist ein Verfahren zur Bewertung von VoIP. Das TPQM dient der Eingrenzung von qualitativen Fehlern bei der Übertragung von IP-codierter Sprache. Das Qualitäts-Monitoring gibt genaue Aussagen zu den Beeinflussungen der Sprachpakete. So zum Jitter, der Verzögerung und den Paketverlusten und zwar an jedem Punkt des IP-Netzes. Bei TPQM werden definierte Datenpakete zwischen den VoIP-Endgeräten übertragen, die so genannten Real Time Control Protocol-Pakete (RTCP). Dank dieser Technik kann der Absender die Aussendung der VoIP-Pakete optimieren.

19 Verzögerung DEL, delay ITU-Empfehlung G.114 für Verzögerungszeiten bei Sprachübertragungen Verzögerungen in einem IP-Netz bei der Sprachübertragung 19 Unter Verzögerungs- oder Wartezeit ist in der Kommunikation die Zeitspanne zu verstehen, um die ein Signal verzögert beim Empfänger eintrifft. Dieser Parameter ist von besonderer Bedeutung bei Echtzeit- und Multimedia- Anwendungen. ITU-Studien haben ergeben, dass bei der Übertragung von Sprachdiensten die Verzögerungszeit und das Echo eine besondere Bedeutung für die Qualität der Übertragung haben. Für das klassische Telefonnetz wurden die Endezu-Ende-Laufzeiten im nationalen Bereich auf 25 ms festgelegt; im internationalen Bereich auf 100 ms. Für das Echosignal gibt es zwei Grenzwerte von 30 ms und 150 ms. In diesem Bereich kann das störende Echo kompensiert werden. In paketvermittelten Netzen, so bei VoIP, kommt es bei der Sprachübertragung generell zu umsetzungs- und netzspezifischen Verzögerungen. Im Audio-Codec und der Paketierung im Sender kann die Verzögerung

20 zwischen 20 ms und 25 ms betragen, für die Zwischenspeicherung im Netzbereich können Verzögerungen bis zu 700 ms auftreten und bei der Synchronisierung, Depaketierung und Decodierung nochmals bis zu 150 ms. Bei der Übertragung von grafischen Informationen in Echtzeit liegt der akzeptable Wert bei 30 ms. In Weitverkehrsnetzen sollte die Verzögerungszeit 100 ms nicht überschreiten, im LAN sollte sie unter 30 ms liegen. Die Verzögerungszeiten für Sprachübertragungen sind von der ITU in der Empfehlung G.114 festgelegt. VoCable voice over cable VoIP voice over IP 20 Voice over Cable zielt auf die Privathaushalte, die an ein Breitband-Kabelnetz angeschlossen sind und dieses auch für die Telefonie nutzen möchten. Die Grundvoraussetzung für die Telefonie ist, dass die Breitbandnetze einen Rückkanal haben und eine Zweiwege-Kommunikation unterstützen. Darüber hinaus werden Kabelmodems benötigt, um die Signalisierung vom teilnehmerseitigen Endgerät bzw. Subnetz auf die Kanalstruktur des TV-Kabelnetzes zu ermöglichen. Bei der VoCable-Telefonie wird das IP-Protokoll zum Einsatz kommen. Bei EuroDOCSIS setzt man auf Dienstgüte (QoS) und VoIP. Zum Schutz der übertragenen Daten kommen digitale Signaturen, basierend auf dem Public-Key- Verfahren zum Einsatz, um jeden Anwender zu Authentifizieren und nur demjenigen den Empfang von Datenpaketen zu ermöglichen, für den der Inhalt bestimmt ist. Die Übermittlung von Voice over Cable wird in DOCSIS vom RSVP-Protokoll und im IP-Netz von DiffServ unterstützt. Die Vermittlung zwischen den beiden Protokollen übernimmt das Cable Modem Termination System (CMTS). Der Einsatz des IP-Protokolls nicht nur für den Datentransfer, sondern auch für Sprach-, Daten- und Video-Übertragungen, ist wegen der zunehmenden Installation von Intranets und Extranets eine interessante, weil kostengünstige Alternative zu den vorhandenen Kommunikationsstrukturen für die Sprachübertragung. Die Sprachkommunikation mittels des IP-Protokolls steht im Mitbewerb zu den klassischen Sprachnetzen, aber auch zu Voice over Frame Relay (VoFR) und Voice

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