Die Bereitstellung von Sprachanwendungen (VoIP) erfordert die Anpassung der  Netzwerke an die erhöhten Anforderungen der Echtzeitanwendungen. Die Integration von Sprach- und Videoanwendungen setzt die Bereitstellung einer garantierten Bandbreite als Grundlage der applikationsspezifischen Merkmale auf einer Ende-zu-Ende-Basis (von Endgerät zu Endgerät) voraus. Das Marktforschungsunternehmen Gartner prognostiziert, dass bis zum Jahr 2013 mehr als 30 Prozent aller übermittelten Inhalte auf Basis von Echtzeitanwendungen erzeugt werden.

Abbildung 1 Bandbreitenproblematik  Bildupload

Der Oberbegriff Quality of Service (QoS) beschreibt eine Serie von Parametern, die für eine fehlerfreie Übermittlung von Sprache und Videos notwendig sind. Erst die Einhaltung dieser Parameter auf der gesamten Strecke sorgt für  die notwendige  Übertragungsqualität und Serviceverfügbarkeit. Die ultimative Messgröße zur Beurteilung der Übertragungsqualität ist der Anwender. Bei der Sprachübermittlung hängt die Beurteilung der Güte von subjektiven Kriterien ab. Die wichtigsten Parameter sind:

Sprachqualität: Die Sprachqualität beschreibt, wie gut die Verständlichkeit einer menschlichen Stimme bei Aufzeichnung und Wiedergabe durch die technischen Einrichtungen (Endgeräte, Netzwerkkomponenten, Gateways) sind. Die Bewertungskriterien der Sprachqualität sind durch die ITU-Bewertungsmethoden im Standard P.800 spezifiziert. Diese Spezifikation beschreibt die „Mean Opinion Score“ – Skala (MOS). Der MOS beschreibt anhand einer Skala von 1 (Schlecht) bis 5 (hervorragend) die Qualität der Sprache. Messmodelle wie das E-Modell (ITU G.107) oder PESQ (ITU P.862) können auf unterschiedliche Weise einen MOS-Wert ermitteln. Durch eine Messung mit Hilfe des PESQ-Algorithmus kann eine Ende-zu-Ende Sprachqualität ermittelt werden.

Verzögerung: Bei der Verzögerung spricht man bei VoIP-Verbindungen um die Zeit, welche benötigt wird, damit ein VoIP-Paket von einem Ende zu gelangen kann. Die Laufzeit setzt sich aus der Summe aller Verzögerungen, die während der Übertragung auftreten, zusammen. Jedes Netzelement erzeugt durch die internen Verarbeitungsprozesse eine bestimmte Verzögerungszeit. Durch spezielle Messtechnik kann diese Verzögerung ermittelt werden. Für die Übertragung von Informationen in Echtzeit muss die Verzögerungszeit gering sein. Die Delay - Spezifikation gemäß G.114 der ITU-T definiert folgende Bereiche:

Paketverluste: Die Paketverlustrate definiert, wie viele Pakete eines Datenstroms zwischen einem Sender und einem oder mehreren Empfängern während der Übertragung verloren gegangen sind. Für die Übermittlung von VoIP-Datenströmen gilt gemäß der ITU G.114 Spezifikation eine Paketverlustrate bis zu 5 Prozent als noch akzeptable Qualität. Weiter muss die Verteilung der Paketverluste durch geeignete Messtechnik untersucht. Hintereinander verloren gegangen Pakete haben gravierendere Auswirkungen auf die Sprachqualität.

Jitter: In der Netzwerktechnik wird mit Jitter die Varianz der Laufzeit von Datenpaketen bezeichnet. Durch diese Schwankungen in der Übertragungszeit, können Pakete in unregelmäßigen Abständen beim Empfänger eintreffen. Dieser Effekt wird durch so genannte Jitter-Buffer ausgeglichen. Wenn der Jitter jedoch zu hoch wird, können die Sicherheitsmaßnahmen deinen Paketverlust nicht verhindern. Das zu spät ankommende Paket wird dann verworfen.

Datendurchsatz: Der Datendurchsatz zeigt die Ende-zu-Ende-Transportrate an. Wenn die Performance einer Netzwerkstrecke unterhalb des erforderlichen Datendurchsatzes liegt, bedeutet dies immer ein Ansteigen der Paketverlustrate und damit eine Verringerung der Signalgüte. Der Einsatz unterschiedlicher Codecs reduziert die Datendurchsatzraten im Sprachkanal. Die Einsparung der Bandbreite geht jedoch auf die Kosten der Sprachqualität.

Zur Sicherung der Qualität der Echtzeitströme muss in den Netzen ein durchgängiger Quality of Service (QoS) zur Verfügung stehen. Nur eine Ende-zu-Ende-Lösung garantiert, dass der Video- und Sprachverkehr entsprechend seiner Prioritäten übertragen wird.

Abbildung 2 E-Modell vs. PESQ  Bildupload

Applikationsspezifische Performance

Durch die erhöhten Anforderungen der Echtzeitanwendungen an die Übermittlungsleistung sind die Administratoren der Rechner und die Netzverantwortlichen gefordert noch enger zusammenzuarbeiten. Die Tage der gegenseitigen Schuldzuweisungen zwischen beiden Interessensgruppen bei einem Problem sind damit vorbei.

Meist werden die Kosten für die Implementierung und den Betrieb eines QoS-basierten Lösungsansatzes unterschätzt. Für entsprechende Analyse- und Monitoringwerkzeuge steht meist ein zu geringes Budget zur Verfügung. Auch eine unzureichende personelle Ausstattung, der Mangel an Know-how und das Fehlen von Erfahrungen im Bereich der Echtzeitkommunikation stellen erhebliche Stolpersteine auf dem Weg zu einer zufrieden stellenden Performance dar.
QoS-Probleme haben viele Ursachen. Nur ein funktionierendes Netzwerk erspart viel Zeit und Geld.

Die Messtechnikfirma Nextragen GmbH unterstützt den Netzadministrator bei der Problemlösung. Ihre Lösungen im Bereich der TriplPlay Messtechnik tragen dazu bei, dass die Anforderungen der Echtzeitanwendungen eingehalten werden:

• Langzeitmonitoring: Durch den Einsatz des Trafficlyser RTP-Monitors können alle VoIP-Kommunikationen erfasst und bewertet werden. Durch automatische Alarme können Fehler erkannt werden bevor sie auffallen.

• Analyse: Trafficlyser TraceView 3Q ist das richtige Werkzeuge um detaillierte Analyse der VoIP Verbindungen zu unternehmen. Alle obengenannten Fehler sind hier grafisch hervorgehoben.

• Simulation: Eine geeignete Simulation ermöglicht die Überwachung der Ende-zu-Ende Sprachqualität. Bei dieser Problemstellung kommt Trafficlyser TraceSim VoIP zum Einsatz.

• Abnahme: Einzelne Anschlüsse können mit Hilfe des Trafficlyser easyVT abgenommen werden. Hierbei werden die wichtigen Randparameter getestet und festgehalten.

Fazit

Durch die Integration von Echtzeitanwendungen wachsen die Anforderungen an die Qualität der Unternehmensnetze drastisch an. Die Optimierung der LAN- und WAN-Ressourcen ist eine Voraussetzung für eine erfolgreiche Integration von Echtzeitanwendungen. Die Nextragen GmbH deckt durch praxistaugliche VoIP- und IPTV-Messtechnik alle TriplePlay- und QoS-Bereiche ab, um zügig und preiswert Übertragungsprobleme erkennen und beseitigen zu können, bevor sich die Probleme auf die Sprach-, Video- und Datenströme auswirken. Die Nextragen GmbH stellt ihren Kunden auch Dienstleistungen in Form von Know-how Transfer, Schulungen, Workshops, VoIP Readiness Checks (VoIP-Vormessung), Managed Services und technischer Unterstützung bei Problemen mit Echtzeit-Anwendungen zur Verfügung.

Benjamin Kolbe, Nextragen GmbH

Foto: Quelle-Fotolia.com

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