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1 Innovative Lösungen Ein praxisorientierter Leitfaden, zur Umstellung auf Internettelefonie (VoIP) Überlegungen zu Planung und Entwurf Einer der wichtigsten Schritte bei Einführung einer VoIP-Lösung (Voice over IP) ist die Planung einer auf das Internetprotokoll abgestimmten Infrastruktur. Dabei unterscheiden sich VoIP- Implementierungen von Fall zu Fall und sind selten 1:1 vergleichbar. Wer jedoch die grundsätzlichen Elemente der VoIP-Technolgie versteht, kann die Grundpfeiler und Eckdaten seiner Implementierung so aufstellen, dass im späteren Betrieb die bestmögliche System- und Netzwerkverfügbarkeit im Einklang mit den individuellen Kommunikationsanforderungen des Unternehmens sichergestellt ist. Dazu gehören Netzbandbreite, Codec-Anforderungen, Quality of Service (QoS) für vernetzten Sprachverkehr oder Standards wie das Session Initiation Protocol (SIP).

2 Die kritischen Phasen bei Planung und Entwurf der VoIP-Infrastruktur Um eine optimale Netzbandbreite und Sicherheit zu erzielen, richten sich IP-Hersteller seit Einführung von Voice over IP Mitte der neunziger Jahre richtet in zunehmendem Maße an offenen Standards wie dem SIP (Session Initiation Protocol) und den zur Komprimierung der Sprachdaten empfohlenen Codecs aus (1). Auch die Planungs- und Entwurfsregeln werden ständig weiter entwickelt und vereinfacht; die Migration zu VoIP soll so leichtwie möglich werden. Sechs dieser Regeln werden nachfolgend besprochen. (1) History of Voice over the Internet - VoIP and SIP from 1995 to the present, voip883hd.com Die richtige Architektur planen Erste Frage: wird eine zentrale oder dezentrale Installation geplant? Dann - erfolgt die Migration zu VoIP unternehmensweit oder in Phasen, also beispielsweise im ersten Schritt nur bestimmte Systeme, Abteilungen oder Standorte? Unabhängig vom Planungsziel sollten die Verkabelung im Unternehmen und die Systeme im Rechenzentrum so ausgelegt werden, dass alle infrage kommenden Benutzer VoIP tatsächlich nutzen können. Sind alle erforderlichen IP-Technologien verfügbar und zudem Dinge wie Platzbedarf im Rechenzentrum und Energieverbrauch geklärt, folgt eine Aufstellung aller vorhandenen und noch erforderlichen Komponenten. Darunter fallen beispielsweise alle IP-Geräte im LAN oder WAN/MPLS zuzüglich Gateways, Routern, Media Servern, Server für , Webservices, Spracherkennung, CRM, Databanken. Und natürlich Telefone, Headsets und erforderliche Softwareanwendungen. Verstehen, was die Sprachqualität beeinflusst Wird Sprache über ein IP-Datennetz übertragen, können zeitliche Verzögerung, Echo und Jitter negative Auswirkungen auf die Klarheit und Qualität eines Telefongespräches haben. Zeitliche Verzögerungen resultieren dabei meist aus der Kette an Vorgängen bei der digitalen Übertragung von Sprache: Umwandlung der analogen Sprache in ein digitales Signal, dem Erzeugen eines IP-Datenpakets, dessen Übertragungszeit und letztlich wieder die Rückwandlung in ein analoges Tonsignal. Das von alten Satellitenverbindungen her noch bekannte unangenehme Echo in einem Telefonat gründet in Verzögerungen im Verarbeitungsprozess der Datenpakete bis in den Millisekundenbereich. Jitter letztlich sind Signalverschiebungen und Genauigkeitsschwankungen im Takt. Sie führen dazu, dass Datenpakete früher oder später beim Empfänger ankommen, als sie für eine klar verständliche Sprache wieder zusammengesetzt werden müssten. Ein weiterer, die Sprachqualität beeinflussender Faktor ist der mit Verzögerungen häufig einhergehende komplette Signalverlust. Gespräche kommen bruchstückhaft an. Jitter und Echo gehen immer Verzögerung voraus, sie haben die größte Auswirkung auf die übertragene Sprachqualität. Bei der Planung ist daher auf jeden Fall darauf zu achten, dass für eine bestmögliche Qualität eines VoIP-Gesprächs Verzögerungen in eine Übertragungsrichtung 150 Millisekunden nicht übersteigen dürfen. Werte von 150 bis 400 Millisekunden sind noch akzeptabel, wenn Systemadministratoren entsprechende Vorkehrungen treffen. Werte über 400 Millisekunden sind für eine Netzwerkplanung ein no go. Ein gängiges und brauchbares Verfahren zur Feststellung der gesamten Verzögerungszeit von Realtime-Protokollen (RTP) in einer End-zu-End-Verbindung ist der PING-Befehl (DOS-Ebene bzw. -Box) eines PC-Systems. PING sendet kleine Datenpakete zum Zielrechner beziehungsweise Ziel-IP-Telefon, quittiert ihren Empfang und zeigt die berechnete Laufzeit an. Typische Werte liegen bei LANs zwischen ein und acht Millisekunden, in WAN-Netzen mit schnellen

3 DSL-Verbindungen zwischen 8 und 30 Millisekunden. Allerdings berücksichtigen PING-Messungen nicht die genauen variablen Verzögerungen. Auch wenn einige Hersteller das Ping-Verfahren regelmäßig für Qualitätsmessungen verwenden, so ist es doch kein verlässlicher Parameter, um die Servicequalität (QoS = Quality of Service) von Netzbandbreiten und Latenzzeiten bei der Übertragung von Sprachpaketen festzustellen. Glücklicherweise haben laufende QoS-Verbesserungen die Latenzzeiten weiter herabgesetzt und viele Telekommunikations- und Internetdienstanbieter verwenden QoS-Messungen, um ihre VoIP-Vermittlungsdienste für Sprach- und Datenverkehr sowie Video weiter zu verbessern. Analysieren und bereiten Sie Ihr Netzwerk auf Sprache und Daten vor Analyse und angemessene Auslegung eines Netzwerkes für Sprach- und Datenaufkommen gehören nicht unbedingt zu den täglichen Routinearbeiten der IT-Mannschaft im Unternehmen. Folglich empfiehlt es sich, für diese Aufgaben Anbieter oder zertifizierte Berater mit ins Boot zu holen. Um festzustellen, wie der Stand eines Netze ist und in wo es sich für eine VoIP Migration befinden sollte, braucht es eine genaue Analyse seiner Sprach- und Datenfähigkeit, dem zu erwartenden Datenvolumen und der erforderlichen Zuverlässigkeit. Für eine systematische Bewertung kann herangezogen werden: Sprachnetz Messung des Datenaufkommens für Sprache Netzwerkauslastung während normaler und zu Spitzenzeiten (um eine Überlastung zu vermeiden) Verteilung des Sprach- und Datenaufkommens (Erlang-B- oder Erlang-C-Tabellen, siehe hierzu oder auch Wikipedia, Erlang-Verteilung ) Traffic-Auslegung für Multi-Site-Konfigurationen identifizierte Sprachverbindungen zwischen Standorten Kostenabschätzung für Sprach- und Datenverkehr Bestandsaufnahme von PBXen und Voic -Systemen Servicequalität (QoS) in Bezug auf Switches und Router, die den Sprachverkehr priorisieren Netzzuverlässigkeit und Sicherheit für Telefongespräche Datennetz Bandbreite für Sprache und Daten Selektion der QoS-Merkmale Identifizierte WAN-Mediatypen Erwartetes Datenvolumen Kosten des Datennetzwerks IP-Telefonieüberlegungen Hardware Router: Homogen oder heterogen? Modular? Sprachfähig? Switsches: Homogen oder heterogen? Sprachfähig? PBXen und weitere Telefonieausrüstung: Produktlebenszyklen? IP-fähig? Adressierung: RFC 1918 kompatibel oder öffentliche Adressen? DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol)

4 Das Netzwerkdesign sollte ferner Faktoren wie Disaster Recovery, Notrufservice, Rufaufzeichnung, Qualitätsmonitoring und die Anschlussmöglichkeiten neuer Außenstellen und mobiler Benutzer evaluieren. Diese haben ebenfalls maßgeblichen Einfluss auf die Bandbreite. Von vornherein sollte klar sein, ob es sich bei der IP-Implementierung um eine unternehmensweite Lösung in einem Rutsch handelt oder ob Schritt für Schritt einzelne Standorte und Bereiche umgestellt werden. In die Überlegungen mit einbeziehen muss man, dass Datennetze in einigen Teilen der Welt noch nicht den Grad der Zuverlässigkeit für IP-basierte Sprachanrufe auf gleichbleibend hoher Qualität erreicht haben. Wenngleich globale Internet-Serviceprovider und Telefongesellschaften ihre Netze in Richtung VoIP ständig weiter verbessern. Auf Basis all dieser Einschätzungen folgt dann eine Simulation des VoIP-Aufkommens, um die Kapazitäten zu messen und Datenaufkommen, Servicequalität (QoS), Überlast, Zuverlässigkeit und andere potenzielle Daten auszuwerten. So lassen sich notwendige Veränderungen vor Implementierung einer VoIP-Initiative ausführen. Codecs und Bandbreiten planen Codecs werden für die Datenkomprimierung bei der Wandlung analoger in digitale Sprachsignale verwendet. Sie sind entweder zentral für alle Telefone in den PBX/IP-PBX-Systemen implementiert oder direkt in den Telefonapparaten. International sind verschiedene Codecs als Empfehlungen und Standards für VoIP-Netze festgelegt: Für Übertragungen in LAN-, WAN- und MPLS-Netzen sind die Standards G.711, G.726, G729 und G723.1 weit verbreitet. Die Bestimmung tatsächlich erforderlicher Bandbreiten hängt von verschiedenen Faktoren ab wie beispielsweise der IP-Header-Größe, Größe der Sprachnutzlast, Anzahl an Sprachpaketen pro Sekunde oder der Samplingrate. Im Allgemeinen beträgt der IP-Overhead einer Sprachübertragung 40 Bytes. Allgemein soll die gesamte Auslastung einer Leitung inklusive IP-und WAN-Overhead, Gesprächs-, Video- und Computerdaten maximal 75 Prozent einer Leitungskapazität betragen. So bleibt etwas Luft für ungeplante Datenspitzen und man läuft nicht Gefahr, dass Gespräche zerstückelt ankommen. Um die bestmögliche Qualität bei der Sprachübertragung zu erzielen, ist die Wahl des Codecs kritisch. Je nach Codec wird ein maximaler Mean Opinion Score (MOS) erreicht (siehe Diagramm). MOS-Werte von 1 bedeuten dabei unverständliche VoIP-Gespräche, 5 gilt als ideal und bestmöglich. Werte von 4,2 bis 4,4 sind optimal und gelten als realistisch erreichbar. Codec Default Datenrate Datagram- Größe Packet Delay Bandbreite für hin und zurück Default Jitter Buffer Delay G.711u 64 kbps 20 ms 1 ms 174,40 kbps 2 Datengramme G.711a 64 kbps 20 ms 1 ms 174,40 kbps 2 Datengramme G kbps 20 ms 1 ms 110,40 kbps 2 Datengramme G.729; G729A 8 kbps 20 ms 25 ms 62,40 kbps 2 Datengramme G ,3 kbps 30 ms 67,5 ms 43,73 kbps 2 Datengramme MPMLQ (60 ms) G ,3 kbps 30 ms 67,5 ms 41,60 kbps 2 Datengramme ACELP (60 ms) Theoretisch max. MOS 4,40 4,40 4,22 4,07 3,87 3,69

5 Die Wahrheit über MOS-und Analysewerkzeuge zur Messung der Sprachqualität Verschiedene Leute deuten die Verständlichkeit eines Anrufs selten in genau gleicher Weise und auch MOS zur Beurteilung der Sprachqualität ist ähnlich subjektiv. Um die Qualität einer VoIP-Übertragung zu messen, empfehlen viele Fachleute zeitsynchronisierte Analysegeräte zu verwenden. Doch gibt es Fragen zur Genauigkeit und Konsistenz solcher Messgeräte wie auch über die zugrunde liegenden Messmethoden. Eine Studie zum Beispiel zeigt, dass dieselbe Sprachpaketaufzeichnung durch zwei verschiedene Analysegeräte MOS-Werte von 3,0 und 3,8 erbrachte. Für einen Anruf mit subjektiv guter Qualität wurden 2,8 gemessen und für einen schlechteren ergab die Messung einen Wert von 3,42 (Quelle: Haugdahl, J. Scott, The VoIP MOS Debacle, lovemytool.com, January 8, 2008). In der gleichen Studie zeigte ein Analysator unter Verwendung des G.711-Codecs eine bessere Tonqualität als mit dem G Codec allerdings nur auf Kosten einer zehnmal höheren Bandbreite. Und selbst dann betrug der MOS-Gewinn gerade mal einen halben Punkt. Grund dafür ist die Tatsache, dass Analysegeräte und -hersteller fast nie den gleichen Algorithmus zur MOS-Berechnung verwenden. Deshalb ist es ratsam, sich bei der Beschaffung eines Analysegeräts vom Lieferanten auch aktuelle, verlässliche, unter realen Umständen ermittelte und von dritter, unabhängiger Seite validierte Testdaten mitgeben zu lassen. Um dann zuverlässige MOS-Werte zu ermitteln und Diskrepanzen zu vermeiden ist es unabdingbar, die Messungen unter echten Bedingungen im Unternehmensnetz vorzunehmen. Möglichst zu Spitzenzeiten und bei hohem Gesprächsaufkommen. Für die Beurteilung möge man schließlich im Hinterkopf behalten, dass Werte von größer 4 sehr gut sind, Werte unter um 3 als noch angemessene Qualität ausreichen und Abweichungen von mehr als einem Punkt einen gravierenden Qualitätsunterschied in der VoIP-Übertragung darstellen. QoS-Prioritäten und passende Methoden/Policies ermitteln Ein anderer entscheidender Gesichtspunkt der VoIP-Netzplanung ist die Entscheidung, wie hoch der QoS (Quality of Service = Qualität und Güte der Vermittlung und Übertragung von Telefongesprächen) liegen soll. Betrachtet man ein zentralisiertes Call-Prozessing-Modell, bei dem die Außenstellen über SIP-Verbindungen in einem WAN oder MPLS angebunden sind, so kann der QoS in den Zugangspunkten zum Campus, in den Verteilerstellen, im WAN oder in den Außenstellen liegen. Sind die Punkte bekannt und die QoS-Prioritäten festgelegt, werden in den nächsten Schritten das Datennetz beschrieben, die QoS-Maßnahmen durchgeführt und die Auslastung des Netzes überwacht. Neben den QoS-Prioritäten und der Nutzung des Netzes soll auch der Grad der Netzwerkdienste beschrieben sein: Integrated Services = reservierte Bandbreiten oder Differentiated Services = zur bevorzugten Behandlung gekennzeichnete Datenpakete. Bei der Festlegung von Prioritäten müssen alle Netzanwendungen mit einbezogen sein. Die Charakterisierung des Datennetzes erfordert die Unterteilung des Datenverkehrs in Kategorien für Sprache, Video und Computerdaten. Letztere können warten die ersten beiden sind in Echtzeit, allen voran die Sprache. Ist der QoS priorisiert und beschrieben, kommt die Durchführung der QoS Maßnahme.

6 Sicherheitsaspekte Wer vertrauliche Informationen über ein IP-Netz schicken möchte, für den hat auch hier die Datensicherheit hohe Priorität. Die gute Nachricht: Sicherheitsmechanismen für IP-Technologien gehören zwischenzeitlich zu den stringentesten überhaupt. Und neue Standards werden ständig zur Verfügung gestellt. Unter ihnen erfreut sich das Session Initiation Protocol (SIP) aufgrund seiner rigorosen Nachrichtenverschlüsselung und Benutzerauthentisierung weltweit großer Akzeptanz. Besonders auch deshalb, weil SIP durch die Internet Engineering Task Force (IETF) für IP-Security reguliert wird. Um Kommunikationssysteme in ihrer Ganzheit zu schützen, folgen die Sicherheits-richtlinien im SIP von der Entwicklung her denselben Gedanken wie Firewalls, Intrusion-Detection-Systeme, Virtual Private Networks (VPNs) oder demilitarisierter Zonen (DMZs). Außer dem SIP sollten man noch zwei weitere Sicherheitsstandards erwähnen: die Transport Layer Security TLS) und das Secure Real-Time Transport-Protocol (SRTP). TLS basiert auf dem Standard Secure Sockets Layer (SSL) und erweitert ein IP-Netz um zwei merkliche Sicherheitsschichten. Die erste Schicht ist das TLS Record Protocol, das eine private Netzwerkverbindung über symmetrische Verschlüsselung sicherstellt. Die zweite Schicht ist das TLS Handshake Protocol, das mithilfe digitaler Zertifikate eine Authentisierung zwischen dem IP-Applikationsserver und einem Client erzwingt. Verschlüsselung unter Verwendung der Standards TLS und SRTP hat sich als optimales Verfahren für geschützte Anrufe über ein IP-Netzwerk entwickelt. Besonders dann, wenn die Verbindungen zusätzlich noch mit weiteren Schutzmaßnahmen wie VPNs oder virtuellen LANs (VLANs), Zugangslisten und Sprachauthentisierung versehen sind. Eine andere wertvolle Schicht zur Sicherheit der Sprachübertragung in einer VoIP-Infrastruktur ist das Internet Protocol Security (IPsec), ein Satz offener Standards, die Verschlüsselungssicherheitsdienste zum Schutz der Kommunikation in IP-Netzen wirksam einsetzen. IPsec unterstützt in umfassender Weise die Authentifizierung auf Peer-to-Peer-Ebene, Datenoriginalität und -integrität, Verschlüsselung geheimer Daten und Replay-Schutz. Als bekennender IPsec-Implementierer hat Microsoft beispielweise diesen und andere von der Arbeitsgruppe IETF-IPsec entwickelten Standards in viele seiner Windows-Produkte aufgenommen. Mit Protokollen wie SIP, IPsec und anderen Sicherheitsmechanismen für IP-Netzwerke sind heutige VoIP-Implementierungen vertretbar und sehr sicher. Die Planung entsprechender Sicherheitsmechanismen sollte Bestandteil jeder VoIP-Implementierung sein. Fazit Je mehr man im Vorfeld von der VoIP-Kommunikation versteht, desto zielgerichteter lässt sich eine unternehmensweite Implementierung durchführen. Wenn man weiß, welche Kriterien die Performance eines VoIP-Netzes positiv oder negativ beeinflussen können, lässt sich eine Optimierung nach einer Implementierung deutlich zielgerichteter vornehmen. Doch wie bei jeder technischen Implementierung ist gerade die systematische Planung besonders hilfreich. Das umfasst die Planung der geeigneten Architektur genauso wie die Maximierung der späteren Sprachqualität. Die Analyse und Vorbereitung eines bestehenden Netzes mithilfe interner IT-Ressourcen oder externer Anbieter und Berater; die Wahl der Codecs und der erforderlichen Bandbreiten sowie Prioritäten und Policies bezüglich der Qualität (QoS). Wer alles sorgfältig in Angriff nimmt, ist auf einem guten Weg zu einer erfolgreichen VoIP-Migration.

7 Was Sie tun sollten... Eine detaillierte Netzwerkverfügbarkeitsplanung ist für eine VoIP-Migration genauso unverzichtbar wie mit einem bekannten Werkzeug zu arbeiten. Das Professional Services Team von Interactive Intelligence Worldwide Services bringt mit seiner Erfahrung und Best-Practices-Methoden einen weiteren zusätzlichen Nutzen in Ihre VoIP-Planung und Implementierung. Seit 1994 unterstützen Lösungen von Interactive Intelligence Inc. (Nasdaq: ININ) Unternehmen auf der ganzen Welt dabei, ihre gesamte Kundenkommunikation in Contact Centern technisch zu vereinheitlichen und die Sprachübertragung auf Basis des Internetprotokolls für automatisierte Geschäftsprozesse zu nutzen. Das Unternehmen hat eine softwarebasierte All-in-One-IP-Kommunikations-Suite entwickelt, die auf offenen Standards aufbaut und skalierbar ist. Die einheitliche Plattformarchitektur ermöglicht es, unterschiedliche Kommunikationskanäle durchgängig mit leistungsstarken Anwendungen zu bedienen. Die Komplexität klassischer Multipoint-Produkte gehört damit ebenso der Vergangenheit an wie hohe Betriebskosten. Die Interactive Intelligence Produktserie für VoIP umfasst Interaction Gateway, Interaction Media Server, Interaction SIP Proxy sowie die neue Interaction SIP Station zur Anrufsteuerung. Wenn Sie mehr über unsere kompletten und von mehr als 4000 Unternehmen weltweit eingesetzten Lösungen für IP-basierte Kommunikation entdecken wollen, besuchen Sie oder mailen Sie uns an 2010 Interactive Intelligence, Inc. Alle Rechte vorbehalten.

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