VoIP - Voice Over IP Architektur, Funktionsweise und Lösungen

1. VoIP - Voice Over IP Architektur, Funktionsweise und Lösungen Semesterarbeit von Stefan Wurzer, Thomas Eschbach, Stefan Gimbel und Clemens Grötz

2. Einführung • Einleitung in das Thema VoIP • Geschichtlicher Hintergrund/Entwicklung von VoIP • Klassische Telefonie • Analoge Übermittlung • Digitale Übermittlung • Standards der Telekommunikation Stefan Wurzer

3. Einleitung in das Thema VoiP Allgemeine Definition: Telefonieren übers Internet Gemeint ist die Übertragung der Sprache über das Internet bzw. Internet Protokoll (IP) Denkbare Varianten: • Von PC zu PC, • vom PC zum Telefon und umgekehrt • oder selbst via Internet von Telefon zu Telefon

4. Einleitung in das Thema VoiP • Vorteil: VoIP vereint Sprache und Daten in einer gemeinsamen Netzwerkinfrastruktur • Hauptmotiv: Senkung der Kosten

5. Geschichtlicher Hintergrund • Die Umsetzung dieses Gedanken erfolgte erstmals im Jahre 1995 durch die israelische Firma VocalTec • Massiver Widerstand von amerikanischen Telefongesellschaften und einigen Regierungen, die ein Verbot der IP-Telefonie forderten • Die Zulassung der IP-Telefondienste durch die US-Bundesbehörde für das Fernmeldewesen ebnete den Weg für diese neue Technologie weltweit Entwicklung von VoiP • Sprachqualität und Zuverlässigkeit der Übertragung anfänglich bei weitem keine Konkurrenz zur konventionellen Telefonie • Vom Halbduplex zum Vollduplex-Modus • Wegen vieler technischer Weiterentwicklungen sehen zum heutigen Zeitpunkt Experten für die Voice Over IP-Technologie eine sehr gute Zukunft

6. Klassische Telefonie Analoge Übermittlung

7. Klassische TelefonieDigitale Übermittlung Bei der digitalen Telefonie werden die Schwingungen vom ISDN-Telefon abgetastet und der dazugehörige binäre Zahlenwert ermittelt. (Hierfür wird ein Analog-/Digital- Wandler eingesetzt) 1 0 0 0 1 1 0 1

8. Standards der Telekommunikation CODEC • Ist das Kürzel für Coding/Decoding • Hierbei handelt es sich um von der ITU (International Telecommunication Union) definierte Standards zur analogen oder digitalen Verschlüsselung von Sprache in Telefonnetzen • Digitale Komprimierung/Dekomprimierung der Daten • Die Qualität der Sprachübertragung im IP-Netz wird also besser, je kleiner die Datenrate für einen Sprachkanal ist Quelle der Tabelle: www.fh-jena.de/contrib/fb/et/stud/hofmeister/projekte/Telefonie-kurz.htm (08.03.02)

9. Architektur • Wie sieht ein VoIP-Netzwerk aus? • Aufbau eines Netzwerks • Komponenten eines H.323-Netzwerks • Alternative: SIP Thomas Eschbach

10. Aufbau und Komponenten eines VoIP-Netzwerks Ein Netzwerk ist der Zusammenschluss von mindestens 2 Rechnern. Das größte Netzwerk ist das Internet. Die angeschlossenen Rechner können über die Verbindung kommunizieren (Daten austauschen). Dazu bedarf es im H.323-Netzwerk, welches meist für VoIP-Übertragungen genutzt wird, besonderer Komponenten:

11. Gateways • Übergänge zwischen den unterschiedlichen Netztypen • Konvertierung von Übertragungsformaten und Kommunikationsprozeduren in andere, ITU-konforme Formate • Übersetzung von Audio- und Videocodecs • Verbindungsauf- und abbau

12. Gatekeeper • Bandbreitenmanagement • Adress-Übersetzung • Überwachung der Kommunikation zwischen den anderen Netzkomponenten • Call Control Signalling • Call Authorization • Wichtig für Mehrpunktverbindung

13. Endgeräte • = Terminals • Müssen Sprachdienste unterstützen • Müssen H.245 (Verbindungskontrolle), • Q.931 (Call Control), • Und RAS (Registration, Admission & Status) unterstützen

14. MCU – Multipoint-Control-Unit • Handelt die zur Verfügung stehenden Ressourcen zwischen allen Teilnehmern aus (Audio + Video) • Überwachung der Anzahl der Konferenzteilnehmer durch Multipoint Controller (MC)

15. Alternative zu H.323: SIP • SIP = Session Initiation Protocol von IETF • Einfacheres Protokoll, Verbindungsaufbau ist textbasiert, ähnlich wie bei E-mail oder http-Diensten • Netzwerk-Adressen auch ähnlich den E-mail-Adressen aufgebaut. • Nicht nur auf Sprach- und Videoanwendungen ausgelegt, sondern unterstützt auch mobile Kommunikation • SDP (Session Description Protocol) wird zur Beschreibung von Zeit, Multimediafähigkeit etc. benutzt

16. Vergleich H.323 - SIP • Völlig verschiedene Lösungen zu demselben Problem. • Abhängig vom Einsatz: • H.323 braucht keine vorhandene Basis, arbeitet alleine. => ideal für Intranets, wo Verbindung über Internet eine untergeordnete Rolle spielt. • SIP orientiert sich mehr an den Internet Service Providern, die bereits Webdienste anbieten • Man sollte SIP und H.323 nicht als konkurrierend ansehen, sondern als Lösungen für unterschiedliche Marktsegmente, die parallel eingesetzt werden.

17. Funktionsweise / praktische Umsetzung • IP – Protokoll • Datentransfer in einem IP – Netzwerk • Wie funktioniert VoIP ? • Anforderungen an VoIP • Problemstellungen • Quality of Service Stefan Gimbel

18. IP - Protokoll • Dieses Übertragungsprotokoll definiert die Regeln und Vereinbarungen, die den Informationsfluss in einem Kommunikationssystem steuern • Standardverfahren zur Datenübertragung im Internet • Aufteilung der Daten in einzelne Pakete Quelle: http://www.tabu.uni-bonn.de/kuelzi/(20.03.02)

19. Wie funktioniert VoIP ? • Im Falle von VoIP: Sprachübermittlung via IP • Digitalisierung und Codierung der Sprache und Zerlegung in einzelne IP-Pakete • Die einzelne „Sprach-Pakete“ werden über Routersysteme zum Empfänger geleitet und dort über entsprechende Hardware hörbar gemacht • Erst der Empfänger setzt die Daten wieder zu „Sprache“ zusammen.

20. Anforderungen an VoIP • Einführung des Internet Protocol Version 6 (IPv6) • RSVP / RTP Problemstellungen • Verzögerungen / Paket-Segmentation • Jitter & Anti-Jitter • Bandbreite

21. Quality of Service (QoS) • Merkmale: • Geringere Werte für Verzögerung und Jitter • Wenig Paketverluste • Garantierte Bandbreite • Einführung der Subprotokolle • RSVP (Resouce Reservation Protocol) • RTP (Realtime Transport Protocol)

22. Lösungen • Anbieter für VoIP - Produkte • Beispiel eines VoIP - Produktes • Vor- und Nachteile von VoIP - Produkten • Marktchancen und Zukunftsaussichten von VoIP Clemens Grötz

23. Anbieter für VoIP - Produkte Grundsätzlich werden unterschiedliche Philosophien verfolgt • „sanfte Migration / radikale Lösung“ Anbieter / Hersteller von VoIP – Produkten: • Alcatel • Cisco Networks • Nortel Networks • Siemens AG

24. Beispiel eines VoIP - Produktes Vorschlag eines VoIP – Produktesvon Siemens: • Gateway L2W – 323 als Basiskomponente von Radvision • Hicom Xpress Client Escort 25 pro (Client basiert) • Hicom Xpress C 65 Workflow • HiNet RC 3000 (Server basiert) • IP – Telefon LP 5100

25. Vor- und Nachteile von VoIP - Produkten Vorteile sind u.a.: • Einsparmöglichkeiten bei Auslandstelefonaten • Verringerung des Investitionsvolumens • Unterstützung / Optimierung von Geschäftsprozessen Nachteile sind u.a.: • Mangelnde Interoperabilität von VoIP – Produkten • Hohe Anforderung an die Bandbreite

26. Marktchancen und Zukunftsaussichten von VoIP Grundsätzlich: positive Marktchancen von VoIP, da großes Engagement von Firmen wie Cisco, Nortel, Siemens, Motorola,... Prognose für 2004 für Weltmarkt sprach- gestützter Webservices: Volumen von ca. 5,3 Mrd. US $

27. Ende der Präsentation Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!!!