VoIP - Die sicherere und nun auch messbare Grundlage zu UC VoIP-Qualitätsmanagement

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1 VIP - Die sicherere und nun auch messbare Grundlage zu UC VIP-Qualitätsmanagement Thrsten Deutrich, Sales Directr München,16.Juli 2008 Cpyright 2008 VIPFuture Ltd. 1

2 UC-Infrastruktur: Grundlagen sind IP und VIP Die Umstellung auf eine mderne Kmmunikatinsstruktur greift tief in die ITK-Infrastruktur eines Unternehmens ein. Bei der Realisierung eines Unified-Cmmunicatins-Prjekts müssen unter anderem Infrastrukturmaßnahmen (LAN, WAN etc.), aber auch Geschäftsprzesse angepasst werden, die Sicherheit und Cmpliance sichergestellt und auf Schnittstellen zur Integratin neuer und vrhandener Mdule Wert gelegt werden. Unternehmen, die Unified Cmmunicatins einführen wllen, haben eine Menge Optinen und Lösungen zur Wahl. Ksten und Risiken, die mit einer slchen Umstellung verbunden sind, dürften eine wichtige Rlle spielen. Eine Unified-Cmmunicatins-Lösung sll schließlich alle Kmmunikatinswege zusammenführen und autmatisieren. UC integrieren Telefnie, und Cnferencing-Systeme swie Sftware wie beispielsweise CRM und Dkumentenmanagement in IP-Netze. Das Zusammenspiel der Technlgien der Kmpnenten einer UC-Lösung enthält eine hhe Kmplexität. Telefnie als eine der Grundlagen vn UC wird in jeder Unternehmung als anwendungskritische Applikatin gesehen. Qualität und Delivery bei der Implementierung und beim Betrieb müssen höchste Prirität besitzen. Denn in dem Mment, w der Kunde zum Beta-Tester wird und das erste Prblem meldet, ist der Vertrauensvrschuss in Vice-ver-IP bei Anwendern und Management verspielt. Dass viele Anwender mit IP-Telefnie immer nch eine mäßige Sprachqualität verbinden, liegt daran, dass bei vielen VIP-Prjekten die Qualitätssicherung vernachlässigt wird. Cpyright 2008 VIPFuture Ltd. 2

3 UC-Infrastruktur: Grundlagen sind IP und VIP IP und SIP vereinfachen die Welt Mderne UC-Dienste basieren auf IP (Internet Prtkll) und SIP (Sessin Initiatin Prtkll), arbeiten mit ffenen Standards und prfitieren vn ihrer Echtzeitfunktinalität. Die Einführung vn Quality-f-Service (QS) hilft in IP-Kmmunikatinsnetzen, indem Diensten, die für einen reibungslsen Ablauf keinerlei Engpässe dulden, immer genügend Bandbreite und Prirität reserviert wird. Die Dimensinierung der Infrastruktur sllte in jedem Fall skalierbar sein, da Bandbreitenanfrderungen erfahrungsgemäß steigen. Um sicherzustellen, dass dies auch ausreicht wird und keine weiteren Störquellen existieren, sind umfassende Tests vr der Übergabe an den Kunden unerlässlich. Die Akzeptanz der IP-Telefnie und die Zufriedenheit mit der Kmmunikatinslösung hängt nicht zuletzt vn der Sprachqualität ab, deshalb sind weitreichende Tests und ständiges Mnitring für einen erflgreichen Betrieb vn UC- und VIP-Systemen s wichtig. Manager IP Access SBC / MGW IP Cre / PSTN Cpyright 2008 VIPFuture Ltd. 3

4 VIP- Grundlage für UC Willkmmen in der realen Netzwerk-Welt des UC Telefnie über das Internet-Prtkll, VIP, bildet die Grundlage für mderne Kmmunikatinsstrukturen in Unternehmungen. Die Akzeptanz vn Unified Cmmunicatin hängt vn der Qualität dieses Service ab. 1. Was ist Vice ver IP? 2. Wie funktiniert SIP? 3. VIP-Qualität als Grundlage für UC 4. VIP-Qualität messen (passiv und/der aktiv) 5. VIP-Qualität sichern Cpyright 2008 VIPFuture Ltd. 4

5 Was ist Vice ver IP? VIP - Vice ver IP VIP bezeichnet die Echtzeit-Sprachkmmunikatin über paketrientierte IP Netze. VIP unterscheidet zwischen Prtkllen für die Datenübertragung und für die Signalisierung. Datenübertragung: Übertragung vn Audiinfrmatinen. Datenübertragung Signalisierung: g Gesprächs Auf- bzw. Abbau swie Steuerung. RTP (Realtime Transprt Prtcl) Trägerprtkll für die Audi- bzw. Sprachdaten. Auf UDP aufgesetzt. Ungesichertes Prtkll. RTCP (Realtime Transprt Cntrl Prtcl) Paylad Kntrllprtkll welches in RTP integriert ist. RTCP ermöglicht den VIP Kmpnenten eine Beurteilung der Sprachqualität, um eventuell dynamisch die Übertragungsbedingungen anzupassen Die Paylad ist die eigentliche Sprachinfrmatin (Daten) des jeweiligen RTP-Pakets, welche am RTP-Header angefügt wird. Cpyright 2008 VIPFuture Ltd. 5

6 Was ist Vice ver IP? Cdecs Verfahren um analge Sprache der Vide in digitale Daten zu wandeln. Am häufigsten wird das PCM (Pulse Cde Mdulatin) Verfahren eingesetzt. Es gibt kmprimierende und nicht-kmprimierende Cdecs. G.723, G.726, G.728, G.729 der ilbc sind kmprimierende Cdecs. CELP (Cde-Excited Linear Predictin) der DPCM (Differential Pulse Cde Mdulatin) sind hier gängige Verfahren. G.711A und G.711µ sind nicht-kmprimierende Cdecs. PCM (Pulse Cde Mdulatin) Kmprimierungsverfahren arbeiten in der Regel verlustbehaftet (Qualitätsverlust) und benötigen mehr Rechenleistung. Je mehr Rechenleistung benötigt wird, dest mehr erhöht sich auch die Sende- bzw. Empfangsverzögerung (Delay). Dabei steht das Delay wiederum in Abhängigkeit zu der Przessr-Leistung der RTP erzeugenden Kmpnenten. Rechenleistung wird in MIPS (Millins f Instructins per Secnd) angegeben. Cdec Bandbreite MIPS G.711 (µ A)* 64 Kbit/s <1 G.723 6,3 Kbit/s 16 G7231 G Kbit/ 5,3 Kbit/s 16 G Kbit/s 50 G.729a 8 Kbit/s 10,5 ilbc 13,33 15 Kbit/s - *A: A-Law (Eurpa); µ : µ-law (USA und Japan) Cpyright 2008 VIPFuture Ltd. 6

7 Wie funktiniert SIP? SIP (Sessin Initiating Prtcl) (Quelle Wikipedia) Das Sessin Initiatin Prtcl (SIP) ist ein Netzprtkll zum Aufbau, zur Steuerung und zum Abbau einer Kmmunikatinssitzung zwischen zwei und mehr Teilnehmern. Das Prtkll wird im RFC 3261 spezifiziert. In der IP-Telefnie ist das SIP ein häufig angewandtes Prtkll. Im Gegensatz zu H.323, das vn der ITU-T stammt, wurde SIP vn der IETF entwickelt. Das Design des SIP lehnt sich an das Hypertext-Transfer- Prtkll an, ist zu diesem aber nicht kmpatibel. SIP kann benutzt werden, um beliebige Sessins mit einem der mehreren Teilnehmern zu verwalten. Dabei ist es nicht auf Internet-Telefnie beschränkt, sndern Sessins können beliebige Multimediaströme, Knferenzen, Cmputerspiele usw. sein. Da über eine SIP-Adresse die aktuelle IP-Adresse eines Teilnehmers ermittelt werden kann, bietet sich auch die Möglichkeit, dass man in Zukunft über eine Adresse erreichbar sein wird, die dann swhl für als auch Telefnie verwendet werden kann. Um jedch ein Internet-Telefnat zu führen, braucht man mehr als nur SIP. SIP dient lediglich dazu, die Kmmunikatinsmdalitäten zu vereinbaren bzw. auszuhandeln die eigentlichen Daten für die Kmmunikatin müssen über andere, dafür geeignete Prtklle ausgetauscht werden. Hierzu werden das Sessin Descriptin Prtcl (SDP, RFC 4566) und das Realtime Transprt Prtcl (RTP, RFC 3550) eingesetzt. SDP dient dazu, die zwischen den Endpunkten zu verwendenden Cdecs, Transprtprtklle usw. auszuhandeln. Aufgabe vn RTP ist es, den Multimedia-Datenstrm (Audi, Vide, Text usw.) zu transprtieren, d. h. die gemäß Cdec kdierten und kmprimierten Daten zu paketieren und über UDP zu versenden. SIP ähnelt stark dem HTTP-Prtkll es verwendet eine ähnliche Header-Struktur und ist ebenfalls ein textbasiertes Prtkll. Zur Schreibweise der Teilnehmeradressen wird das vn bekannte URI-Frmat benutzt: Ein weiterer Adressmechanismus ist die tel-uri URI, die in RFC 2806 beschrieben ist. Bsp: "tel: ". Diese kann bei Bedarf in eine SIP URI gewandelt werden Bsp: "sip: Unterstützung findet SIP bereits in vielen Geräten diverser Hersteller und es scheint sich zum Standard-Prtkll für Vice ver IP (VIP) zu entwickeln. SIP wurde auch vm 3rd Generatin Partnership Prject (3GPP) als Prtkll für Multimediaunterstützung im 3G-Mbilfunk (UMTS) ausgewählt. Auch die Spezifizierung des Next Generatin Netwrk (NGN) bei dem Eurpean Telecmmunicatins Standards Institute (ETSI) Prjektgruppe Telecmmunicatins and Internet cnverged Services and Prtcls fr Advanced Netwrking (TISPAN) stützt sich auf SIP. SIP wird auch zur Steuerung vn RTP/RTCP verwendet. Cpyright 2008 VIPFuture Ltd. 7

8 VIP-Qualität als Grundlage für UC Die Qualität neuer Vice-ver-IP-Systeme muss überprüft werden, d.h. es müssen Schwachpunkte in der IP-Vernetzung erkannt und beseitigt werden, bevr die Lösung live geht. Bei der Implementierung einer Vice-ver-IP-Lösung sllten immer auch die nächsten Ausbaustufen im Blick bleiben. Wächst ein Unternehmen, dann sllten die Kmmunikatinssysteme ebenfalls leicht erweitert werden können. Bei der Skalierung unterstützen Überwachungstls, die mit umfassenden Messdaten die Netzleistung visualisieren. S lässt sich leicht sagen, welche dringenden Maßnahmen vr einer Erweiterung der Infrastruktur getrffen werden müssen der welche Netzwerkkmpnenten gegen leistungsfähigere ausgetauscht werden müssen, bevr beim Kunden Verbindungsprbleme spürbar werden. Qualität ist messbar und sicherbar durch den Einsatz vn QS &QE&QA & QA, QD QS Quality f Service QS beschreibt die Güte eines Dienstes bzw. QS ist eine Sammlung vn Qualitätsanfrderungen. QS wird in IP Netzen durch Pririsierung und Parametrisierung erreicht. QE Quality f Experience Verfahren wie PESQ und MOS fallen unter QE. Mathematische Verfahren zur Bestimmung der Spachqualität in VIP Netzen. QA, QD Quality f Analysis, Quality f Diagnsis Mnitring, Analyse und Diagnse des gesamten Netzwerkverkehr in Echtzeit. Systematische passive Überwachung der Kmpnenten einer VIP-Umgebung (VIP-System + IP-Netzwerk) auf die Einhaltung des Sllzustandes Cpyright 2008 VIPFuture Ltd. 8

9 VIP-Qualität als Grundlage für UC VIP Fehler & Prbleme Packet Lss Gehen bei der Übertragung Pakete verlren, entstehen Lücken im Datenstrm. Dann spricht man vn Packet Lss. Paket Lss führt direkt zu mangelhafter Sprachqualität. VIP Verbindung RTP-Paketflge Wdurch entsteht Packet Lss? Netzwerkkmpnenten verwerfen Pakete z.b. wegen eines Defektes der Überlastung. Netz- bzw. Netzwerkkmpnenten sind ausgefallen. Defekt der VIP Hardware (z.b. IP-Telefn). Gegenmaßnahmen (Packet Lss): Mathematische Fehlerkrrekturen erlauben einen kleinen Verlust vn Paketen, hne das ein subjektiver Qualitätsverlust l t gemessen werden kann. Cpyright 2008 VIPFuture Ltd. 9

10 VIP-Qualität als Grundlage für UC Jitter Jitter ist das zeitliche Schwanken in einem unidirektinalen Strm vn RTP Paketen, um die Ideallinie. VIP Verbindung RTP-Paketflge Wdurch entsteht Jitter? Endliche Perfrmance vn Netzwerkkmpnenten der des Senders. Bildung vn Queues in Switchen der Ruter. Unterschiedliche Ruten der RTP Pakete im Netzwerk. Gegenmaßnahmen (Jitter): Jitterbuffer Ein Speicher, der Pakete auf Reserve vrhält, um den Jitter auszugleichen. Cpyright 2008 VIPFuture Ltd. 10

11 VIP-Qualität als Grundlage für UC Delay Wenn Pakete verzögert beim Empfänger ankmmen, spricht man vn Delay. Delay hat einen starken Einfluss auf das subjektive Qualitätsempfinden eines VIP-Gesprächs. Ab 25 ms Delay in einer Richtung, nimmt der Mensch das Delay als Ech wahr. 7,5 ms 10 ms 40 ms 10 ms 7,5 ms Kmprimierung Paketbildung Übertragung Pakete zusammensetzen De- Kmprimierung Wdurch entsteht Delay? Laufzeitverzögerungen In reinen digitalenit Netzen liegt das Delay bei etwa 4,8ms pr 400Km Jitterbuffer erzeugen Delay Gegenmaßnahmen Ech-Canceller zur Reduzierung des Echs. Der Ech-Canceller bildet das Ech (Echpfad) mit speziellen Algrithmen nach und subtrahiert dieses dann vm Übertragungssignal. Cpyright 2008 VIPFuture Ltd. 11

12 VIP-Qualität messen (passiv und/der aktiv) VIP-Qualität ist messbar Schwachpunkte in der IP-Vernetzung sllten erkannt und beseitigt werden, bevr die Lösung live geht, um die hhen Erwartungen an die Qualität neuer Vice-ver-IP-Systeme nicht zu enttäuschen.. Mnitring und Service-Tests stellen die VIP-Qualität sicher. Wenn Gespräche im IP-Netz an schlechten Leitungen erkennbar sind, dann ist bei der Implementierung etwas schief gelaufen. Auch kurze Aussetzer mitten im Gespräch und Wrtfetzen, die sich im Netz verflüchtigen, gehören eigentlich der Vergangenheit an, als Bandbreite und Technlgie nur unzureichend für die Echtzeit-Übertragung vn Sprache im Netzwerk und Internet ausgelegt waren. In einem mdernen Vice-ver-IP-System darf weder ein störender Zeitversatz zu hören sein, nch ein Ech der eigenen Stimme. Cpyright 2008 VIPFuture Ltd. 12

13 VIP-Qualität messen (passiv und/der aktiv) MOS & PESQ (aktiv) PESQ (Perceptual Evaluatin f Speech Quality) Mathematisches Verfahren zur Bestimmung der Spachqualität in VIP Netzen. Vereinfacht: Es wird das Eingangssignal g g / Ausgangssignal g g vn synthetisch erzeugten VIP Verbindungen verglichen. PESQ Algrithmen bilden das subjektive Hörempfinden vn Persnen nach. PESQ kann auf diverse Cdecs angewendet werden. MOS (Mean Opinin Scre) Wert zur Bestimmung der Sprachqualität. Der MOS Wert wird anhand des PESQ Verfahrens bestimmt. Einteilung in Werte vn 1 (schlecht) bis 5 (exzellent) MOS > 4 entspricht etwa Festnetzqualität Cdec MOS-Wert G.711 (µ A)* 4,1 G.723 3,65 G ,9 G G.729a ilbc 3,92 3,7 *A : A-Law (Eurpa); µ : µ-law (USA und Japan) Cpyright 2008 VIPFuture Ltd. 13

14 VIP-Qualität messen (passiv und/der aktiv) QA : Quality f Analysis, QD : Quality f Diagnsis (passiv) Verfahren wie MOS & PESQ zeigen nicht die Fehlerursache. Stichwrt: MOS = 2,5? Mnitring, Analyse und Diagnse des gesamten Netzwerkverkehr in Echtzeit. Systematische passive Überwachung der Kmpnenten einer VIP-Umgebung (VIP-System + IP-Netzwerk) auf die deeinhaltung atu gdes Sllzustandes Überwachung aller paralleler VIP-Gespräche in Echtzeit (SLA Mnitring) Leistungsfähige Diagnse = Erkennung knkreter Ursachen für die Einschränkung der VIP-Qualität Es werden Kernprbleme wie Jitter der Packet Lss unverfälscht analysiert. Anhand auftretender Muster wird dann eine Diagnse erstellt, die knkrete Ursachen für die schlechte Qualität benennt. Cpyright 2008 VIPFuture Ltd. 14

15 VIP-Qualität messen (passiv und/der aktiv) Erkennung, Lkalisatin und Klassifikatin vn Fehlerursachen Diagnse beruht auf Parametern Funktiniert auch im Falle vn Überlagerungen vn Fehlern Anzeige der knkreten Fehlerursache Klassifizierung der Fehlerursachen (nebenstehende Grafik) Klassifizierung erlaubt gezielte Maßnahmen. S braucht ein VIP- Gerät seine Knfiguratin nur dann ändern, wenn Fehl- Knfiguratin als Ursache für schlechte Qualität diagnstiziert wurde Deutliche Erhöhung der Effizienz bei der Störungsbeseitigung Senkung der Ksten für den laufenden Betrieb und die Störungsbeseitigung (OPEX) Cpyright 2008 VIPFuture Ltd. 15

16 VIP-Qualität sichern Nicht alle Prbleme können mit Sicherheit im Vrfeld erkannt werden. Treten Service-Prbleme im prduktiven Betrieb des Unternehmens auf, dann ist die schnelle und kmpetente Fehlerbeseitigung essenziell. Netzwerk-Flaschenhälse, Systemausfälle und viele andere Störquellen findet eine prfessinelle Überwachungssftware. Slche Tls überwachen die Qualität der VIP-Dienste und bieten autmatische Diagnsen, Perfrmance-Messungen und umfassende Statistiken, die bei der raschen Fehlerbeseitigung helfen. Ein umfangreiches und über die Zeit gewachsenes VIP-Netz besteht in der Regel nicht aus Hard- und Sftware aus einer Hand, sndern kmbiniert Systeme mehrerer Anbieter. Oft beginnt bei Prblemfällen die Suche nach dem Grund beim jeweils anderen Ausrüster. Die Ursachenfrschung kann s leicht in Schuldzuweisungen münden, die den Kunden letztlich mit dem Prblem allein lassen. Besser ist es, die Störungen mit der richtigen Qualitätsüberwachung schnell aufzuspüren und die Lösung des Prblems in den Vrdergrund zu stellen. Praktive Qualitätssicherung und ein prfessinelles Mnitring reduzieren die Anzahl der Prblem- Anzeigen um 30 bis 50 Przent. Dem Integratins-Dienstleister bleiben s teure Reklamatinen erspart. Cpyright 2008 VIPFuture Ltd. 16

17 VIP-Qualität sichern Manager a) Statistische Verteilung b) Wchenübersicht c) Krrelatin Qualität = f(t) Mnitr(e) d) Analysedetails (Vektren, 5 s) e) Analyse- / Diagnse-Indikatren (5 s) IP Netzwerk Krrelatin vn Qualitätsdaten (zeitlicher Verlauf der Qualität + Gleichzeitigkeit vn Prblemen) Benennung der Ursachen für Qualitätsminderungen Abweichungen ec vm Sllzustand darstellen e Cpyright 2008 VIPFuture Ltd. 17

18 VIP-Qualität sichern VIP Qualitätssicherung (Mnitring/Managing VIP Qualität, SLAs, Reprts) Trubleshting (Real Time and Offline) Alarmierungsszenarien und Prblemlösungen Kstenersparnisse bei Operatins, Supprt, Maintenance, Trubleshting, etc. Einfache Integratin in existierende Netzwerkumgebungen und Managementsysteme Hersteller- und Systemunabhängig Cpyright 2008 VIPFuture Ltd. 18

19 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit. Viel Spass beim Einsatz vn VIP und Unified Cmmunicatin Cpyright 2008 VIPFuture Ltd. Cpyright 2008 VIPFuture Ltd. 19