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Quality-of-Service Konzept (Öffentliche Version)VoIPman SeriesQuality-of-Service KonzeptQuality-of-Service (QoS) ist ein wichtiger Aspekt im Zusammenhang mit Voice-over-IP. Stehtbeispielsweise nicht genügend Bandbreite zur Verfügung oder steigen die Latenzzeiten aufgrundeines hohen Datenaufkommens an, hat dies einen direkten Einfluss auf die IP-Telefonie.AutoregulationDer Sprachkanal wird im VoIP-Umfeld über RTP (Real-time Transport Protocol) realisiert;einem Protokoll, welches auf UDP (User Datagram Protocol) basiert. Im Gegensatz zu TCP(Transmission Control Protocol) setzt sich UDP in einem hybriden Umfeld unter Last klargegen TCP durch, da es keinen Kontrollmechanismus für Überlast und Paketverlust (CongestionControl, Sliding Window bei TCP) beinhaltet. Im Endeffekt kann das dazu führen, dass UDP,respektive RTP, einen Grossteil der verfügbaren Bandbreite einnimmt - was der IP-Telefonieprinzipiell zugutekommt.Anforderung an die InfrastrukturDiese Autoregulation alleine genügt jedoch oftmals noch nicht, um einen qualitativ hohen Service fürIP-Telefonie zu bieten. VoIP stellt folgende Anforderungen an die Infrastruktur:1.2.3.4.Paketverlust sollte unter 1% bleiben (Loss)Latenzzeit zwischen zwei Teilnehmern sollte 150ms nicht übersteigen (Latency)Latenzabweichung zwischen zwei Teilnehmern sollte nicht mehr als 30ms betragen (Jitter)Pro Sprachkanal mit G711 Codec (a-law) werden ohne Enkapsulierung 64kbit/s benötigt.Effektiv sollte aber eine Bandbreite von mind. 89kbit/s verfügbar sein für LAN (Ethernet),respektive 79kbit/s mit PPP (ADSL, Wählleitung)! Andere Codecs benötigen i.d.R. wenigerBandbreite, die Sprachqualität ist aber auch entsprechend niedriger.Die Sprachqualität wird von den Punkten 1 bis 3 beeinflusst, Punkt 4 beeinflusst bei Überlastwiederrum die Punkte 1-3. Massgebend ist aber auch die Wahl des Codecs. Am Ende desDokumentes ist ein Exkurs dazu zu finden.SMEVoIPman GmbH24/07/2009
Quality-of-Service Konzept (Öffentliche Version)VoIPman SeriesVoIPman, Snom & QoSDie VoIPman Telefonanlage und die Snom Telefone markieren ausgehende Pakete im TOS-Feld (Typeof Service) des IP-Headers wie folgt:PaketDSCP Class SnomSignalisierung SIPDSCP Class VoIPmanTelefonanlageEFSprachkanal RTPCS3CS 5 (160)Videokanal RTPAF41-CS 5 (160)Die DSCP Class der Telefonanlage ist letztendlich ausschlaggebend für die Konfiguration von QoS, dasie sich über das Internet mit einem SIP-Provider verbindet. Im Intranet, wo auch die Endgeräteplatziert sind, können im Normalfall Paketverlust, Latenzzeit und Latenzabweichung vernachlässigtwerden.Zusätzlich implementiert die VoIPman Telefonanlage einen Jitter-Buffer mit einer maximalenBuffergrösse von 200ms (Best Practice). Ein Jitter-Buffer „glättet“ die durch ein Übertragungsmediumentstandenen Laufzeitunterschiede. Zwar werden weniger Pakete, welche in der falschenReihenfolge eingetroffen sind, verworfen (da sie im Buffer sortiert werden und in der richtigenReihenfolge der Telefonanlage übergeben werden), aber die Gesamt-Durchlaufzeit (Delay) vonPaketen wird erhöht.SMEVoIPman GmbH24/07/2009
Quality-of-Service Konzept (Öffentliche Version)VoIPman SeriesIntegration ins IPmanPhonePhone1. VerkabelungSowohl die VoIPman Telefonanlage, als auch die Endgeräte (Telefone) sollten mit 100Mbit undVollduplex ins Netzwerk integriert werden. Bei Halbduplex führen Kollisionen zu mehrPaketverlust, was sich negativ auf die Sprachqualität auswirkt.2. Internet-AnbindungDie verfügbare Bandbreite ist massgebend für die Anzahl gleichzeitiger Telefonate. Ausgehenddavon kann anhand eines Rechners die Bandbreite bestimmt werden:http://www.asteriskguru.com/tools/bandwidth calculator.phpFalls es sich nicht um eine dedizierte Internet-Anbindung für IP-Telefonie handelt, muss dieBandbreite, die für Surfen, Email, etc. benötigt wird, zur VoIP-Bandbreite addiert werden!Es ist zu beachten, dass die Telefonie bidirektional ist. Entsprechend muss sowohl Up-, als auchDownstream die kalkulierte Bandbreite erreichen.3. Internes NetzwerkJe nach Produkt muss der VoIP-Datenverkehr in Richtung des Internets unterschiedlich priorisiertwerden. Die DSCP Klassifizierung der IP-Pakete ausgehend von der VoIPman Telefonanlageermöglicht es, in Netzwerken mit High-End Komponenten ein einfaches und wirksames Qualityof-Service zu implementieren. Die exakte Konfiguration ist der jeweiligen Dokumentation desHerstellers des eingesetzten Gerätes zu entnehmen. Nachfolgende Merkmale können für einePriorisierung verwendet werden: IP-Adresse der Telefonanlage und/oder des VoIP-Providers Ports TCP-5060 für SIP, UDP 1024 für RTP IP ToS Feld der Pakete der Telefonanlage Input Interface einer direkt angeschlossenen TelefonanlageSMEVoIPman GmbH24/07/2009
Quality-of-Service Konzept (Öffentliche Version)VoIPman SeriesExkurs: Wahl des CodecsWenn es um den richtigen Codec geht, fällt die Wahl nicht immer einfach. Überlegungen mitBandbreite, Performance, Sprachqualität und teilweise sogar Lizenzkosten spielen eine Rolle.Sollte die Netzwerkkapazität (Bandbreite) für die gewünschte Anzahl Sprachkanäle mit G711 (a-law,u-law) Codec nicht ausreichend sein, kommen beispielsweise G726 oder G729 ins Spiel, wobeiletzterer lizenzpflichtig ist (siehe digium.com). Der Codec ist dabei massgebend für dieDimensionierung der Bandbreite.7064Bandbreite 10G.711G.726GSM AMRCodecAbbildung 1: Bandbreitenbedarf von CodecsEine eher selten eingesetzte Alternative: Mit dem VoIP-Provider könnte ein IAX-Trunk konfiguriertwerden und sich so IP-Overhead zu sparen, was sich bei mehreren gleichzeitigen Calls rentierenkann. Ein solches Trunking kann die Anzahl gleichzeitiger G711 Kanäle maximal verdoppeln.Codec-Umwandlungen oder rechenintensive Codecs (bspw. G729, G729a) bedeuten aus Sichteiner Telefonanlage, dass weniger Anrufe gleichzeitig getätigt werden können.SMEVoIPman GmbH24/07/2009
Quality-of-Service Konzept (Öffentliche Version)VoIPman SeriesDer MOS (Mean Opinion Score) wird zur Bewertung der Sprachqualität eingesetzt. Die Skala liegtzwischen 1 und 5 wobei 5 der beste, zu erreichende Wert ist. Als Faustregel gilt, dass Werte knappunter 4 vergleichbar mit der Sprachübertragung im Mobilfunknetz; knapp über 4 hingegenvergleichbar mit der Sprachübertragung im Festnetz sind.4.44.2MOS43.80% Loss3.61% Loss3.45% Loss3.23G.711G.726GSM AMRG.729aG.723.1CodecAbbildung 2: Sprachqualität von CodecsReferenzen[1] VoIP over PPP Links with Quality of Service (LLQ / IP RTP Priority, LFI, cRTP), Cisco Systems(2006), p-mlppp.pdf[2] Audio-Codecs zur Sprachdigitalisierung, pendium.de/sites/net/0905121.htm[3] Speech Codecs and Associated PSQM Values, Vocal Technologies (2009)http://www.vocal.com/speech coders/psqm data.html[4] Bandwidth Calculator, ndwidth calculator.phpSMEVoIPman GmbH24/07/2009
kann. Ein solches Trunking kann die Anzahl gleichzeitiger G711 Kanäle maximal verdoppeln. Codec-Umwandlungen oder rechenintensive Codecs (bspw. G729, G729a) bedeuten aus Sicht einer Telefonanlage, dass weniger Anrufe gleichzeitig getätigt werden können. 64 40 13 8 6.3 0 10 20 30 40 50 60 70 G.711 G.726 GSM AMR G.729a G.723.1 s] Codec Bandbreite
