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12.05.2005

VoIP-Umstieg muss gut vorbereitet sein

Arnold Stender
Trotz der Überlegenheit der VoIP-Technik sind einige Vorüberlegungen erforderlich, um die Voraussetzungen für einen gelungenen Umstieg zu schaffen.

Warum auf VoIP umsteigen? Nur wegen des Preises? Der ist auf den ersten Blick sicher ein starkes Argument. Die Gesprächsgebühren der meisten Carrier, die VoIP anbieten, sind konkurrenzlos günstig: Der derzeitige Tarif für ein bundesweites Gespräch in das deutsche Festnetz beläuft sich auf ein Cent pro Minute, und das rund um die Uhr. Auch die Gespräche in das Mobilnetz oder ins Ausland sind meist günstiger als bei klassischen Providern. Diese Preise gelten jedoch nur für Anschlüsse, die von Privatkunden genutzt werden. Für Unternehmen ist es wesentlich schwieriger, einen Provider mit diesen Konditionen zu finden. Die wahren Vorteile von VoIP liegen denn auch nicht in den Gesprächsgebühren, sondern in der Flexibilität der angebotenen Lösungen.

Vereinfacht ausgedrückt, lassen sich die Vorteile unter drei Oberbegriffen subsumieren: Erweiterbarkeit, Standortunabhängigkeit sowie Mehrwertdienste. Gerade in puncto Erweiterbarkeit öffnet die reine VoIP-Lösung neue Möglichkeiten, denn die TK-Anlage basiert auf Software mit dazugehörenden Ethernet-Telefonen. Sie ist sehr schnell einsatzbereit: Der Anwender muss nur den Anschluss konfigurieren und das Telefon an eine beliebige Ethernet-Dose anschließen. Es sind keine zusätzlichen Einschubkarten für die TK-Anlage erforderlich, und es müssen keine weiteren Kabel verlegt werden. Das vorhandene Ethernet genügt völlig.

Verschiedene Szenarien

Ferner benötigt ein Unternehmen mit mehreren Standorten nicht mehr in jeder Lokation eine TK-Anlage. Ein Server, der im Rechenzentrum betrieben wird und alle Telefone sämtlicher Standorte steuert, reicht aus. Die nun untereinander geführten Gespräche sind kostenlos - ein weiterer Pluspunkt von VoIP.

Die meisten angebotenen Lösungen sind Softwareprodukte und einfach in bestehende IT-Landschaften zu integrieren. Aus Outlook zu telefonieren oder direkt anwählbare interne Telefonlisten im Intranet sind bei VoIP selbstverständlich und oft kostenloser Bestandteil der Lösung. Der Einsatz eines Anrufbeantworters, der die aufgenommenen Nachrichten als Wave-Dateien an eine bestimmte E-Mail-Adresse schickt, ist ohne große Umstände und mit überschaubaren Mehrinvestitionen möglich. Vorbei ist die Zeit von CAPI, TAPI und Treibern, die auf dem jeweiligen Arbeitsplatz-PC installiert und gewartet werden müssen. Die herausragende Eigenschaft von VoIP ist die Offenheit. Sie gibt Spielraum für weitere spannende Entwicklungen, wie sie bereits im Internet stattgefunden haben.

Auf dem Weg in die neue Technologiewelt kann der Anwender zwischen drei Ansätzen wählen. Eine Option sind VoIP-Gateways. Sie fungieren als eine Art Bindeglied zwischen alter und neuer TK-Welt. Auf der einen Seite stellen sie ein ISDN-Interface (S0 oder S2M) zur Verfügung, welches mit der TK-Anlage verbunden werden kann. Die Telefonate werden dann in VoIP-Gespräche umgewandelt und über vorhandene Datenleitungen transportiert. Beim Empfänger werden sie wiederum durch ein Gateway an die Gegenstellen-TK-Anlage ausgekoppelt. Diese sehr einfache Form von VoIP wird auch "Trunking" genannt, also das Verbinden zweier klassischer TK-Anlagen über Datennetze. Das spart lediglich Gebühren bei internen Gesprächen und lohnt sich aufgrund der Investitionskosten für die Gateways nur, wenn sehr lange telefoniert wird. Die anderen Vorteile von VoIP kommen bei diesem Ansatz nicht zur Geltung.

In vollem Umfang - zumindest bei internen Gesprächen - gelangen die VoIP-Vorteile bei einer IP-basierenden TK-Anlage zum Tragen. Sie basiert auf Software, weshalb sie teilweise auch als Soft-PBX bezeichnet wird. Die von dieser TK-Anlage gesteuerten Telefone hängen direkt per Ethernet am Datennetz und können somit überall im Unternehmen standortübergreifend installiert werden. Allerdings ist auch in diesem Fall ein Gateway erforderlich, wenn Gespräche in das externe Telefonnetz weitervermittelt werden.

Das Potenzial von VoIP nutzen erst Hosted-Lösungen voll aus. Bei diesem Ansatz hostet ein Carrier die VoIP-TK-Anlage. Im angloamerikanischen Sprachraum ist dieses Verfahren auch als Centrex- oder IP-Centrex-Lösung bekannt. Die TK-Anlage läuft hier auf einer redundanten, mandantenfähigen IP-Centrex-Plattform, die der Anbieter managt. Dabei bietet sie alle Funktionen einer Soft-PBX. Hierzulande offerieren diese Dienstleistung derzeit Colt und Broadnet. Einer der Vorteile dieser Lösung besteht darin, dass der Carrier die Verbindung in das Telefonnetz bereitstellt und der Anwender keine Gateways betreiben oder in Software und Hardware investieren muss. Die Dienstleistung wird dann monatlich abgerechnet. Nützlicher Nebeneffekt dieser Angebote: Nicht nur interne Gespräche im Unternehmen sind kostenfrei, sondern auch alle Gespräche, die im gleichen Netz etwa mit Partner- oder befreundeten Unternehmen geführt werden.

Voraussetzungen schaffen

Doch egal für welchen Ansatz sich der Anwender entscheidet, VoIP wird über Datennetze transportiert und benötigt zusätzliche Bandbreite. Ferner stellen die VoIP-Datenströme einige Anforderungen an die Qualität der Datenleitung. So muss der Sprachverkehr gegenüber den "normalen" Daten priorisiert werden, damit keine Pakete verloren gehen und der Sprachstrom nicht abreißt. Der Benutzer würde dies als Gesprächsabbruch bemerken oder seinen Partner nur noch abgehackt und damit nicht mehr verständlich hören.

Der zweite entscheidende Parameter ist die Latenzzeit, also die Zeit, die ein VoIP-Paket von einem Standort zum nächsten benötigt. Ist sie zu lang, stören Hall und Echo die Telefonate. Erfahrungsgemäß sind Werte unter 100 Millisekunden akzeptabel. Der Jitter (Abweichung der Laufzeit der einzelnen Pakete) wird ebenfalls oft gemessen, um die Qualität eines Datennetzes für VoIP zu beurteilen. Alle diese Parameter werden als "Quality of Service" (QoS) für VoIP zusammengefasst.

Quality of Service

Um nun die geforderte QoS zu erreichen, sollte in einem ersten Schritt das interne Netzwerk analysiert werden. Eine moderne LAN-Infrastruktur mit 100-Mbit/s-Switches genügt dabei in der Regel, um die Quality of Service sicherzustellen. Diese Infrastruktur verfügt normalerweise über genügend Bandbreite für die Übertragung der zusätzlichen Daten.

Zu beachten ist bei der VoIP-Einführung außerdem die Stromversorgung der Ethernet-Telefone. Erfolgt sie über ein normales Steckernetzteil, so sollte eine 220-Volt-Steckdose in der Nähe sein. Eleganter ist dagegen die direkte Versorgung über das Ethernet mittels Power over Ethernet (PoE), wie sie im IEEE-Standard 802.3af definiert ist.

Der nächste Punkt auf der Checkliste betrifft den Übergang vom LAN zum WAN, der in den meisten Fällen mit einer Firewall abgesichert ist. Diese muss in der Lage sein, das verwendete VoIP-Protokoll (siehe Kasten "VoIP-Protokolle") passieren zu lassen, ohne dass die Sicherheit des internen LAN berührt wird. Während ältere Modelle hier Probleme bereiten können, unterstützen die neueren Geräte mittlerweile die gängigen VoIP-Protokolle.

Erforderliche Bandbreite

In der Praxis dürften die obigen Punkte für die meisten Infrastrukturen kein Problem darstellen. Als Bottleneck bei der Einführung einer VoIP-Lösung entpuppt sich dagegen meist der WAN-Access. Von eher schmalbandigen 64-Kbit/s-Anbindungen bis hin zu 155-Mbit/s-Pipelines sind in den Unternehmen alle möglichen Varianten anzutreffen. Deshalb muss im Vorfeld der zusätzliche Bandbreitenbedarf für VoIP abgeschätzt werden, um festzustellen, ob ein Upgrade der WAN-Verbindung erforderlich ist.

Der Bandbreitenbedarf für ein VoIP-Telefonat hängt dabei hauptsächlich vom verwendeten Codec ab. Codecs kodieren ein Gespräch und verpacken es in IP, um so den Transport als Datenpaket zu ermöglichen. Zu den gebräuchlichsten Codecs zählen die Standards G.711 mit einem Bandbreitenbedarf von 64 Kbit/s, G.729a mit 8 Kbit/s und G.723.1 mit 6,4 Kbit/s. Die beiden Letzteren komprimieren die Sprache durch psychoakustische Verfahren und sind, wie Erfahrungen zeigen, gewöhnungsbedürftig. Fast alle Carrier arbeiten deshalb mit dem G.711-Standard, da dieser die Sprache unkomprimiert überträgt. Dies wird durch einen höheren Bandbreitenbedarf von rund 80 Kbit/s pro aktives Gespräch (inklusive Overhead durch das IP-Protokoll) erkauft.

Sollen in einem Unternehmen beispielsweise zehn Gespräche (das Äquivalent zu fünf S0-ISDN-Anschlüssen) gleichzeitig geführt werden, ergibt dies einen Bandbreitenbedarf von 800 Kbit/s. Ein Verkehrsaufkommen, das mit einer normalen 2-Mbit/s-DSL-Leitung zu bewältigen ist, wobei sogar noch 1,2 Mbit/s für den reinen Datenverkehr übrig bleiben. Diese Anforderungen erfüllt aber nicht das im privaten Umfeld so populäre ADSL mit seinen asymmetrischen Bandbreiten von 2 Mbit/s im Downstream und 256 Kbit/s im Upstream, denn VoIP benötigt symmetrische Verbindungen, wie sie etwa SDSL offeriert.

Die QoS kann der Anwender im WAN-Umfeld nicht selbst einrichten. Dies ist Aufgabe des Carriers. Er muss Mechanismen bereitstellen, die einen QoS in beide Richtungen gewährleisten, also vom Standort in den Carrier-Backbone und umgekehrt. Die Priorisierung wird dabei meistens mittels der "Type-of-Service"-Bits (TOS-Bits) im IP-Header vorgenommen. Die VoIP-Pakete werden so markiert und auf den Routern entsprechend behandelt. Nur dann ist sichergestellt, dass der Datenverkehr kein Telefonat stört.

Ein Sonderfall im Zusammenhang mit VoIP sind die virtuellen privaten Netze (VPNs), die viele Unternehmen heute verwenden, um verschiedene Standorte zu vernetzen. Neben den genannten QoS-Bedingungen spielt hier das Design des VPN eine wichtige Rolle bei der VoIP-Einführung. Die normalen Datenbeziehungen innerhalb eines Unternehmens sind nämlich meist sternförmig strukturiert, also von der Außenstelle zur Unternehmenszentrale und umgekehrt. Die Telefonie findet jedoch "any-to-any" statt, da die Außenstellen auch untereinander telefonieren. Endgeräte-basierende VPNs, meist mit IPsec realisiert, sind jedoch sternförmig aufgebaut. Sie eignen sich deshalb schlecht für die IP-Telefonie, da jedes Gespräch einmal über die Zentrale geführt wird. Dies belastet nicht nur die Hauptleitung stark, sondern verdoppelt die Latenzzeit, was eine wesentliche Beeinträchtigung des QoS zur Folge hat. Im Gegensatz zu den Endgeräte-basierenden VPNs bieten VPNs auf Grundlage von MPLS (Multi Protocol Label Switching) per Standardisierung eine "Any-to-any"-Verbindung der angeschlossenen Standorte. Entsprechende MPLS-VPNs vermarkten etliche Carrier, und ein Umstieg auf diese Technik bereitet keine Probleme realisierbar. Wie bei der Access-Leitung ist aber auch hier darauf zu achten, dass der Anbieter in der Lage ist, die QoS innerhalb des VPNs sicherzustellen. (hi)