VOIP

 

 Allgemeines
Die Internettelefonie (auch Voice over IP – VoIP genannt) bezieht sich auf vertraute Telefoniedienste – Sprache und Fax, die über das Internet anstatt über das PSTN oder ISDN übertragen werden.

Zu den grundlegenden Schritten in einem Telefonanruf über das Internet gehört die Umwandlung des analogen Sprachsignals in das digitale Format und seine Kompression/Übertragung in die Internet-Protokoll-Pakete (IP) für die Übertragung über das Internet ohne eine leitungsvermittelte Verbindung aufbauen zu müssen, wie dies über das ISDN und PSTN notwendig ist. Diese Art Verbindung wird als Paket-vermittelte Verbindung bezeichnet. Natürlich muss auf der Empfangsseite das Signal wieder in ein Analogsignal umgewandelt werden.

Ursprünglich wurde die Internettelefonie (Anfang 1995) als Internet-Telefonsoftware eingeführt, die einen 486/33-MHz-PC (oder besser) voraussetzte, der zusätzlich mit Soundkarte, Lautsprecher, Mikrofon und Modem ausgerüstet sein musste. Die Anrufe wurden über eine gewöhnliche Internet-Verbindung ausgeführt und eine QoS war nicht möglich. Dies war ein PC-zu-PC-Dienst, bei dem auf beiden PCs die geeignete Software geladen sein musste. Die Idee entwickelte sich rasch weiter und als nächster Schritt wurden sogenannte IP-Telefonie-Gateway-Server eingeführt, die erlaubten, Standard-Telefonapparate zu benutzen. Grundsätzlich konvertieren diese Gateways die über die IP- und
PSTN-oder ISDN zu übertragende Sprache in beiden Richtungen, d.h. ein Anruf kann auf einem Standard-Telefon erzeugt werden, das mit einem PSTN- oder ein ISDN-Netz verbunden ist; danach folgt ein Gateway als Bindeglied zum IP-Netz und auf der andern Seite dieses Netzes bildet ein weiterer Gateway die Schnittstelle zum PSTN oder ISDN, das die Verbindung zu einem anderen Standard-Telefonapparat herstellen kann.

Im Bereich der Standardisierung ratifizierte die International Telecommunications Union (ITU) im Mai 1996 die H.323-Spezifikation, die definiert, wie Sprach-, Daten- und Videoverkehr über IP-gestützte lokale Netze übertragen wird; sie behandelt weiter die Kernanwendungen der Internettelefonie, indem sie definiert, wie verzögerungsempfindlicher Verkehr (d.h. Sprache und Video) bei der Übertragung prioritär behandelt wird, um einen Echtzeitkommunikationsdienst über das Internet sicher zu stellen.

Für VoIP werden zwei wichtige Protokolle benutzt. Beide Protokolle definieren Arten der gegenseitigen Verbindung von Geräten mit Hilfe von VoIP. Sie enthalten ebenfalls Spezifikationen für Audio-Codecs. Ein Codec (gebildet aus Coder-Decoder) konvertiert ein Audiosignal in eine komprimierte digitale Form für das Senden und zurück in ein unkomprimiertes Audiosignal für die Wiedergabe.

  • Der von der International Telecommunications Union (ITU) geschaffene Standard H.323 ist ein umfassendes und sehr komplexes Protokoll. Es liefert die Spezifikationen für interaktive Echtzeit-Videokonferenzen, gemeinsame Nutzung von Daten und Audioanwendungen wie IP-Telefonie. H.323 umfasst viele Einzelprotokolle, die für spezifische Anwendungen entwickelt wurden.
  • Das von der Internet Engineering Task Force (IETF) ausgearbeitete Session Initiation Protocol (SIP) bildet eine Alternative zu H.323. SIP ist ein wesentlich gestraffteres Protokoll, das speziell für die IP-Telefonie entwickelt wurde. SIP ist kleiner und effizienter als H.323 und nutzt für die Behandlung bestimmter Teile im Prozess vorhandene Protokolle. So wird zum Beispiel das Media Gateway Control Protocol (MGCP) durch SIP für den Aufbau einer Verbindung zwischen dem Gateway und dem PSTN-System benutzt.

 

 Dienstgüte (Quality of Service, QoS)

Der hauptsächlichste Problemkreis in Verbindung mit VoIP ist die Frage nach der sogenannten Dienstgüte (Quality of Service, QoS). Dies hat mit der Natur des Internet zu tun.

Die Nichtverwendung von leitungsvermittelten Verbindungen ermöglicht einerseits eine bessere Nutzung der Netzressourcen (leitungsvermittelte Verbindungen werden am Anfang des Anrufs aufgebaut und am Ende des Anrufs wieder freigegeben; dazwischen bleiben sie auch dann belegt, wenn kein Sprachverkehr stattfindet, zum Beispiel wenn beide Gesprächspartner schweigen; während paketvermittelte Netze die Verbindung gerade lange genug "öffnen", um eine kleine Datenfolge, Paket genannt, zu übertragen), andererseits jedoch kann sie selbst nicht garantieren, dass die Sprachpakete rechtzeitig und in der richtigen Reihenfolge eintreffen (die Pakete werden im Internet über Pfade übertragen, die nicht vorbestimmt werden können – so können zum Beispiel IP-Pakete, die einen Teil eines Bildes darstellen, das Sie aus der Schweiz von einer Web-Site in Deutschland herunterladen wollen, über ganz unterschiedliche Pfade bei Ihnen eintreffen – einige über die USA, andere über Japan) und dabei keine Pakete verloren gehen (der Verlust einiger Pakete führt zu Lücken oder Ruhepausen im Gespräch, was bewirkt, dass die Sprache abgehackt erscheint).

Bei der Verarbeitung der Pakete entstehen auch Verzögerungen.

Ein weiterer Problemkreis ist die Begrenzung der verfügbaren Bandbreite – wenn nicht genügend Bandbreite zur Verfügung steht, können Internet-Verbindungen über bestimmte Strecken des Netzes voll gestopft sein. Die QoS hat zum Ziel, für VoIP die gleiche Sprachqualität wie über eine leitungsvermittelte Verbindung zu garantieren. Folglich kann ein auf IP basierender VoIP-Dienst von jedem Betreiber zur Verfügung gestellt werden, der über IP und QoS, z.B.
xDSL, Cable, LAN, DECT und spezielle, dedizierte IP-Netze verfügt.

 Einen IP-Anruf ausführen
Sie haben verschieden Möglichkeiten, mit jemandem unter Verwendung von VoIP zu sprechen. Dazu könnten Sie folgende Komponenten benötigen: einen Computer, ein IP-Telefon, ein Standard-Telefon (nicht-IP) und eine Netzverbindung, die auf die eine oder andere Weise IP behandeln kann. Wenn Sie über einen Computer oder ein Telefon verfügen, können Sie mindestens eine dieser Methoden benutzen, ohne neue Ausrüstungen kaufen zu müssen:

  • Computer-zu-Computer – Dies ist sicher die einfachste Art, um VoIP zu nutzen, aber vom Standpunkt der Qualität aus gesehen kaum die beste. Sie benötigen lediglich die Software (kostenlos oder sehr billig und leicht verfügbar), ein Mikrofon, Lautsprecher, eine Soundkarte und einen vorzugsweise schnellen Internetanschluss, z.B. über ein Kabel- oder DSL-Modem. Abgesehen von der normalen monatlichen ISP-Gebühr sind die Computer-zu-Computer-Verbindungen unabhängig von der Distanz kostenlos.
  • Computer-zu-Telefon – Diese Methode ermöglicht Ihnen, von Ihrem Computer aus jede beliebige Person anzurufen, die über ein Telefon verfügt. Wie bei einer Computer-zu-Computer-Verbindung wird ein Software-Client benötig. Zusätzlich ist ein Dienstanbieter erforderlich (das könnte der Betreiber sein, von dem die Software stammt), der Ihnen einen Zugang vom Internet zu einem Festnetz zur Verfügung stellt; dieser Zugang könnte kostenpflichtig sein (niedrige Minutengebühren).
  • Telefon-zu-Telefon – Durch die Benutzung von IP-Gateways können Sie eine direkte Verbindung zu jedem andern Standard-Telefon auf der Welt herstellen. Sie benötigen dazu einen Dienstanbieter mit einem Internet-Gateway, den Sie von jedem beliebigen POTS aus anrufen können und dem Sie dann die Nummer des gewünschten Teilnehmers übermitteln – Ihr Dienstanbieter wird Sie über sein auf IP basierenden Netz über einen weiteren Gateway in der Nähe des Anrufziels möglicherweise mit einem andern POTS verbinden.


Was die IP phones betrifft, so sind zwei Arten vorhanden: eine lässt sich direkt mit einem IP-Netz verbinden, die andere lässt sich an einen Computer anschliessen und als Ersatz für Mikrofon und Lautsprecher benutzen. Während Letztere Ihnen einfach die Erfahrung mit VoIP bei der Benutzung eines PC erleichtert, benötigt Erstere eine Netzverbindung, die das IP-Protokoll verwendet. Solche IP-Telefonapparate enthalten nämlich einen Teil der Hard- und Software, die Computer für die Internettelefonie nutzen – grundsätzlich benutzen sie aber keine Modems im Sinne des Computers. Beispiele für Netze, die benutzt werden können, sind Geschäfts-LANs oder auf IP basierende TVA, Cable oder xDSL sind (abgesehen von der üblichen Benutzung des Computers) die wahrscheinlichsten Möglichkeiten, um IP-Telefonie bei Ihnen privat nutzen zu können.

Obwohl immer noch nicht perfekt, bietet VoIP eine Anzahl Vorteile im Vergleich zu herkömmlichen Netzen. Zum Beispiel:

  • Die Paketvermittlung ermöglicht, die gleiche Kapazität, die in einem Leitungs-vermittelten Netz von nur einer Verbindung belegt wird, für mehrere Telefonverbindungen zu nutzen. Unter Verwendung desPSTN beansprucht ein 10-Minuten-Gespräch während der gesamten 10 Minuten Übertragungszeit eine Übertragungskapazität von 128 kbit/s. Mit VoIP hätte dieser gleiche Anruf nur 3,5 Minuten Übertragungszeit mit einer Kapazität von 64 kbit/s belegt; dadurch hätten während dieser 3,5 Minuten weitere 64 kbit/s und in den restlichen 6,5 Minuten 128 kbit/s zusätzliche Übertragungskapazität zur Verfügung gestanden. Gestützt auf diese einfache Schätzung, hätten weitere drei oder vier Anrufe die restliche Kapazität nutzen können, die im konventionellen System ein einziger Anruf beansprucht. In diesem Beispiel blieb die Verwendung der Datenkompression unberücksichtigt, die eine weitere Veminderung der von jedem Anruf beanspruchten Kapazität bringen würde.
     

Die Benutzung von IP erlaubt die Einführung neuer Zusatzdienste, z.B. hochentwickelter Mitteilungsdienste, Verzeichnis-Dienste, Web-Zugang usw.