Die Struktur der Technologien - Arbor-Link
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Die Struktur der Technologien - Arbor-Link
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The WorldwideLea<strong>der</strong> in CISCO Networking<br />
for the Internet<br />
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Tel.: 01 80 - 3 67 10 01<br />
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Web: www.cisco.de<br />
Cisco Systems hat weltweit über 200 Nie<strong>der</strong>lassungen in nachstehend angeführten Län<strong>der</strong>n.<br />
<strong>Die</strong> Daten finden Sie im Web unter:<br />
www.cisco.com<br />
Argentina • Australia • Austria • Belgium • Brazil • CanadaChile • China, PRC • Columbia • Costa Rica<br />
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Copyright © 1999 Cisco Systems, Inc. All rights reserved, Printed in Germany. Cisco, the Cisco Logo and StrataCom are registered trademarks<br />
of Cisco Systems, Inc. in the U.S. and certain other countries. (C17-468 • XI-99)<br />
CISCO SYSTEMS SPRACHE IM DATENNETZ<br />
Sprache im Datennetz<br />
Handbuch für<br />
mittelständische Unternehmen
Inhaltsverzeichnis<br />
<strong>Die</strong> Migration 7<br />
Einsatz von Voice <strong>Technologien</strong> im Firmennetzwerk<br />
Komponenten und Anwendung 15<br />
<strong>Die</strong> <strong>Struktur</strong> <strong>der</strong> <strong>Technologien</strong> 25<br />
Sprache im Datennetz 33<br />
<strong>Die</strong> Produkte 43<br />
3
4<br />
Cisco Systems - Unternehmensprofil<br />
CISCO SYSTEMS, INC. mit Hauptsitz in San Jose, California, ist mit über 12<br />
Milliarden US$ Umsatz und mehr als 200 Büros weltweit Marktführer bei<br />
Internetworking Produkten und Produkten für die Sprach-Daten Integration.<br />
Nach Intel und Microsoft ist Cisco das drittgrößte Unternehmen, das an <strong>der</strong><br />
amerikanischen NASDAQ-Börse gehandelt wird, <strong>der</strong> Börsenwert übersteigt<br />
400 Mrd. DM und ist damit größer als <strong>der</strong> von Siemens und Daimler-<br />
Chrysler o<strong>der</strong> <strong>der</strong> nächsten zehn Wettbewerber zusammen.<br />
Mit mehr als 35 Millionen täglichen Zugriffen ist die Cisco-Web-Seite<br />
„www.cisco.com“ die erfolgreichste Home-Page im Business-Sektor.<br />
Das Internetworking Operating System (IOS) von Cisco ist als einheitliches<br />
Betriebssystem zum weltweiten de-facto Standard geworden. Über<br />
IOS kommunizieren heute weltweit Millionen Netzwerke mit einer unbeschränkten<br />
Anzahl von LANs, WANs und SNA-Netzwerken.<br />
Mehr als 80% <strong>der</strong> Basistechnologien des Internet stammen von<br />
Cisco Systems.<br />
<strong>Die</strong>se Technologie umfasst Router, Access Server, Security Produkte wie Firewalls und Encryption,<br />
Switches und Software.<br />
5
<strong>Die</strong> Migration<br />
Einsatz von Voice <strong>Technologien</strong><br />
im Firmennetzwerk<br />
<strong>Die</strong> Migration
8<br />
Switch<br />
Switch<br />
Konventionelle<br />
Telefonanlage<br />
Switch<br />
PBX<br />
Switch<br />
Konventionelle<br />
Telefonanlage<br />
<strong>Die</strong> heute übliche Infrastuktur<br />
Server<br />
Cisco Router<br />
analoge o<strong>der</strong> digitale Telefonie analoge o<strong>der</strong> digitale Telefonie<br />
Server<br />
WAN<br />
HDLC (IP), Frame Relay, ATM<br />
PSTN<br />
Server<br />
Cisco Router<br />
Switch<br />
Server<br />
analoge o<strong>der</strong> digitale Telefonie analoge o<strong>der</strong> digitale Telefonie<br />
Switch<br />
WAN<br />
HDLC (IP), Frame Relay, ATM<br />
Cisco 3600 Router Cisco 3600 Router<br />
PBX PBX<br />
PSTN<br />
PBX<br />
Switch<br />
Konventionelle<br />
Telefonanlage<br />
<strong>Die</strong> heute bereits mögliche Infrastuktur<br />
Konventionelle<br />
Telefonanlage<br />
Telefonate zu per Standleitung angeschlossenen Zweigwerken<br />
o<strong>der</strong> Filialen werden von <strong>der</strong> TK-Anlage über den Router und das<br />
WAN geführt, damit entfallen Gesprächsgebühren zur Gänze.<br />
Der Beginn einer neuen Epoche<br />
Der Status Quo<br />
Das Telefon, ein seit Jahrzehnten etabliertes und unentbehrliches System, hat<br />
mit <strong>der</strong> Geschwindigkeit <strong>der</strong> Entwicklung im Datentransport nicht schrittgehalten.<br />
(siehe Abbildung)<br />
Der Grund ist die Entwicklung und effiziente Nutzung von Softwareapplikationen.<br />
Innerhalb von Sekunden können auf Ressourcen zugegriffen<br />
werden, E-mails verschickt, Faxe versandt und mit Partnern aus aller Welt<br />
Transaktionen durchgeführt werden und vieles mehr. <strong>Die</strong>ser Weg ist oft einfacher,<br />
schneller und man weiss dazu noch genau, das man z.B. eine Beantwortung<br />
<strong>der</strong> E-mail seinem Kollegen auch tatsächlich geschickt hat. Das<br />
Telefon ist hier nur noch ein subjektives Medium.<br />
Während in Firmennetzwerken (LAN’s) die Kategorie 5 Verkabelung mit<br />
Übertragungsleistungen von 100 Mbps bereits weltweiter Standard geworden<br />
ist, findet Telefonie noch grossteils auf den altbewährten Kupferkabeln statt.<br />
<strong>Die</strong> „innovative" ISDN Technologie basiert dabei auf einem Volumen von 64<br />
Kb/sec.<br />
Um die ständig steigenden Anfor<strong>der</strong>ungen an Übertragungskapazität in <strong>der</strong><br />
Telefonie zu erfüllen, bestehen zwei Möglichkeiten:<br />
• neue, zusätzliche Leitungsnetze zu verlegen<br />
• die vorhandenen Netze durch Einsatz mo<strong>der</strong>nerer<br />
<strong>Technologien</strong> besser zu nutzen<br />
Da auch in <strong>der</strong> ISDN Technologie Sprache als binäre Daten übertragen werden<br />
liegt es nahe, die bestehenden weltweiten Netzwerke künftig sowohl für<br />
die Übertragung von Sprache, wie auch für den Datentransfer gemeinsam zu<br />
nutzen. Speziell schon deshalb, weil mittels <strong>der</strong> Voice-over-IP Technologie auf<br />
einer 64 Kbps ISDN Leitung gleichzeitig bis zu vier Gespräche übertragen<br />
werden können.<br />
<strong>Die</strong>ses Handbuch erklärt Ihnen die technischen Möglichkeiten <strong>der</strong> Integration<br />
<strong>der</strong> beiden zur Zeit noch unterschiedlichen Systeme, samt den damit verbundenen<br />
wirtschaftlich sinnvollen Anwendungen.<br />
Sicher ist jedenfalls, daß die ehemals unterschiedlichen Welten „Sprach- und<br />
Datenübertragung“ bereits zu einer Einheit verschmelzen.<br />
9
10<br />
Entwicklung des weltweiten Datentransports im<br />
Telefon- und Daten-Netz.<br />
Anzahl von 64Kbps Kanälen in Millionen<br />
40<br />
35<br />
30<br />
25<br />
20<br />
15<br />
10<br />
5<br />
0<br />
Telefon<br />
Daten<br />
1998 1999 2000 2001<br />
Schon im Jahr 2000 werden in den weltweiten Netzwerken mehr Daten<br />
als Sprache transportiert werden.<br />
Source: Dataquest 1999<br />
Der sanfte Umstieg<br />
Der Übergang zu IP-Telefonie findet in <strong>der</strong> Regel gleitend statt. Heutiger<br />
Firmen-Standard ist noch <strong>der</strong> Betrieb einer konventionellen Telefon-Nebenstellenanlage<br />
neben einer rasch wachsenden Dateninfrastruktur.<br />
Im ersten Schritt beginnen sie mit <strong>der</strong> Integration von<br />
Sprache und Daten.<br />
Sie nutzen Ihre bereits bestehenden Datenleitungen zu Filialen und Geschäftsstellen<br />
indem Sie ihre Router und Gateways auf IP-Telefonie umrüsten.<br />
Dadurch kann die Telefonanlage mit einer Verbindung an den Router angeschlossen<br />
werden, Telefonate von <strong>der</strong> firmeninternen TK-Anlage können nun<br />
über die Datenleitungen transportiert werden. Damit sind Gespräche innerhalb<br />
des Firmennetzwerks zu Filialen und angebundene Außenstellen kostenlos,<br />
ohne daß die Datenübertragung merkbar beeinflusst wird.<br />
Telefonate, die nicht über Standleitungen laufen sollen, werden dabei nach wie<br />
vor in das PSTN Netz geschickt. Schon in diesem ersten Schritt erfolgt eine<br />
extreme Reduzierung von Telefonkosten, auch kann meist die Anmietung weiterer<br />
Amtsleitungen bei steigendem Gesprächsaufkommen vermieden werden.<br />
Im nächsten Schritt werden IP-Telefone und Software<br />
für das Call Management installiert.<br />
Damit entfällt die Notwendigkeit, bei Erweiterungen des Unternehmens das<br />
TK-Netz weiter auszubauen und zu betreiben.<br />
<strong>Die</strong> IP-Telefonie kann in neu eingerichteten Abteilungen <strong>der</strong> Zentrale o<strong>der</strong><br />
Nebengebäuden anstelle einer Ausweitung <strong>der</strong> Nebenstellenanlage installiert<br />
werden. Der Einsatz <strong>der</strong> IP-Telefonie erspart damit den Aufbau zweier getrennter<br />
Verkabelungen, <strong>der</strong> Anwen<strong>der</strong> kann nicht unterscheiden, ob sein<br />
Gespräch über die konventionelle Telefonie o<strong>der</strong> IP-Verbindung läuft.<br />
Im letzten Schritt dominieren IP-Telefone als Endgeräte.<br />
<strong>Die</strong> Trennung von proprietären Systemen wird vollzogen. Call-Server-Applikationen<br />
regeln den gesamten Netzverkehr und innovative Drittanbieter entwickeln<br />
kostengünstige Lösungen für Unified Messaging.<br />
<strong>Die</strong> Kommunikation zwischen <strong>der</strong> Netzwerk-Infrastruktur, dem Call-Management<br />
und den aufsetzenden Applikationen für Accounting, Billing und<br />
Unified Messaging erfolgt über fest definierte Standards wie H.323 und TAPI<br />
(Telefony Application Programming Interface). Innovative Hersteller werden<br />
11
12<br />
auf diesen offenen Standards kostengünstige Applikationen entwickeln, die<br />
auch untereinan<strong>der</strong> kompatibel sind. Hierzu stehen die heute standardisierten<br />
Schnittstellen wie TAPI, JTAPI und SMBI zur Verfügung.<br />
Für Unternehmen werden sich durch die Verschmelzung von Daten- und<br />
Sprachanwendungen neue Geschäftsmodelle entwickeln, wie Web-Based-<br />
Call-Center und eine Vielzahl zusätzlicher Serviceleistungen für Kunden.<br />
<strong>Die</strong> Mailbox des PC’s wird die in Abwesenheit vom Arbeitsplatz eingegangenen<br />
Telefonate aufgelistet anzeigen und/o<strong>der</strong> automatisch weiterleiten, die<br />
aufgezeichneten Nachrichten können wie an<strong>der</strong>e Datenpakete behandelt werden,<br />
als Attachment weiter verschickt, o<strong>der</strong> anstelle von Gesprächsnotizen am<br />
Server abgelegt werden.<br />
Das laufende Schreiben von Gesprächsnotizen wird schon bald <strong>der</strong> Vergangenheit<br />
angehören, da jedes Telefonat als Datenpaket speicherbar ist.<br />
Wichtig wird es dabei sein, diese Schritte anhand eines<br />
mit Bedacht erstellten Konzeptes in die bestehenden<br />
Betriebsabläufe einzubinden um den Mitarbeitern einen<br />
sanften Umstieg in diese <strong>Technologien</strong> zu ermöglichen.<br />
PSTN<br />
INTERNET<br />
13
Komponenten einer<br />
integrierten IP-Telefonie<br />
FILIALE DÜSSELDORF<br />
FILIALE BREMEN<br />
FILIALE KÖLN<br />
FILIALE FRANKFURT<br />
FILIALE STUTTGART<br />
FILIALE HAMBURG<br />
FILIALE KONSTANZ<br />
FILIALE KIEL<br />
INTERNET<br />
PRODUKTION AUGSBURG<br />
FILIALE DRESDEN<br />
FILIALE LEIPZIG<br />
ZENTRALE MÜNCHEN<br />
Komponenten und Anwendung
16<br />
SPRACHE IM DATENNETZ<br />
<strong>Struktur</strong>en von Multiservice Netzwerken (1)<br />
Vorteile<br />
Alle internen Telefonate werden über die<br />
Standleitungsverbindung abgewickelt, die gesamten<br />
innerbetrieblichen Gesprächskosten entfallen.<br />
<strong>Die</strong> Datenübertragung im WAN erfolgt entwe<strong>der</strong><br />
über IP, Frame Relay o<strong>der</strong> ATM.<br />
<strong>Die</strong> Sprachübertragung je nach vorhandener<br />
Netzwerkstruktur per Voice over IP<br />
o<strong>der</strong> Voice over Frame Relay.<br />
Router:<br />
Cisco 26xx o<strong>der</strong> 36xx<br />
Anbindung <strong>der</strong> Router über<br />
serielles Interface,<br />
z.B.: für 64Kbps o<strong>der</strong> 128 Kbps<br />
Standleitungen zu Aussenstellen<br />
und Zentrale.<br />
Komponenten und Anwendung<br />
Ein integriertes, durchgängiges IP-Telefonsystem benötigt eine IP-Infrastruktur<br />
auf Basis von Router und Layer 2/3 Switches sowie drei neue Komponenten:<br />
Das Telefon (als dezidierte Hardware o<strong>der</strong> als virtuelles Software-Telefon),<br />
die Call-Manager-Software (Verbindungsaufbau und -management, Abrechnung<br />
auf Kostenstellen, aufrufbar über Web-Browser) und ein Gateway<br />
ins Telefonnetz.<br />
Cisco hat als erster Hersteller im Networking-Bereich diesen<br />
Ansatz aufgegriffen. So bieten die Cisco Sprachmodule <strong>der</strong><br />
Router analoge (FXS, FXO, E&M) und digitale (BRI, PRI) Sprachanschlüsse<br />
und kommunizieren mit den Telefonapparaten,<br />
Faxgeräten und Nebenstellenanlagen.<br />
Beispiel 1<br />
Unternehmen mit bereits vorhandener<br />
Standleitungsanbindung an eine geographisch entferntes<br />
Zweigwerk o<strong>der</strong> Produktionsstätte.<br />
Verwaltung Produktion<br />
Telefon (analog o<strong>der</strong> digital) und PC’s sind per Cat5 Verkabelung an den Router angebunden.<br />
Cisco 3600 Router<br />
WAN<br />
HDLC (IP), Frame Relay, ATM<br />
Cisco 3600 Router<br />
Telefon o<strong>der</strong> Fax (analog) Telefon o<strong>der</strong> Fax (analog)<br />
Vorhandene<br />
Telefonanlage<br />
Telefon (analog o<strong>der</strong> digital)<br />
PBX<br />
PSTN<br />
PBX<br />
Vorhandene<br />
Telefonanlage<br />
Telefon (analog o<strong>der</strong> digital)<br />
Beide Standorte sind per Standleitung mit z.B.: 512 Kbps verbunden und<br />
verfügen über eine eigene (proprietäre) Telefonanlage. Durch den Einsatz<br />
<strong>der</strong> Cisco-Voice-<strong>Technologien</strong> ist es möglich, Telefonate zwischen den beiden<br />
Standorten kostenlos über die vorhandene Standleitung zu führen.<br />
Dabei erkennt <strong>der</strong> Router anhand <strong>der</strong> Vorwahl o<strong>der</strong> einer Kurzwahleingabe<br />
automatisch, daß das Gespräch im eigenen Netz stattfinden kann und<br />
baut die Verbindung entsprechend auf. Alle an<strong>der</strong>en Gespräche werden an<br />
die TK Anlage weitergeleitet und konventionell verbunden.<br />
PSTN: Public Switched Telephone Network<br />
17
18<br />
SPRACHE IM DATENNETZ<br />
<strong>Struktur</strong>en von Multiservice Netzwerken (2)<br />
Vorteile<br />
Alle Filialen sind intern erreichbar, und können auch<br />
untereinan<strong>der</strong> kommunizieren. Anschaffungskosten für<br />
Telefonanlagen in kleinen Filialen entfallen, alle internen<br />
Gespräche sind kostenlos, da die bestehenden<br />
Standleitungen neben Daten auch Sprache übertragen.<br />
<strong>Die</strong> Datenübertragung im WAN erfolgt entwe<strong>der</strong><br />
über IP, Frame Relay o<strong>der</strong> ATM.<br />
<strong>Die</strong> Sprachübertragung je nach vorhandener<br />
Netzwerkstruktur per Voice over IP<br />
o<strong>der</strong> Voice over Frame Relay.<br />
Router in <strong>der</strong> Zentrale:<br />
Cisco 36xx o<strong>der</strong> 38xx<br />
Anbindung <strong>der</strong> Router über<br />
serielles Interface.<br />
Router in den Filialen:<br />
Cisco 26xx o<strong>der</strong> 1750<br />
Anbindung <strong>der</strong> Router über<br />
serielles Interface.<br />
Beispiel 2<br />
Unternehmen mit einer Zentrale und Datenleitungen zu einem<br />
Filialnetz.<br />
Z.B.: Handelskette, Spedition, überregionales <strong>Die</strong>nstleistungsunternehmen,<br />
Service-Betriebe o<strong>der</strong> innerhalb einer Stadt verstreute Firmenansiedlung.<br />
<strong>Die</strong> Zentrale verfügt über eine normale TK-Anlage sowie ein multiservicefähiges<br />
Netzwerk. In den per Standleitung angebundenen Filialen ist dann<br />
keine Telefonanlage erfor<strong>der</strong>lich, wenn nur bis zu 12 Telefone benötigt<br />
werden. Es können aber auch kleine TK-Anlagen an den „voice-enabled“<br />
Router angeschlossen werden.<br />
Größere Filialen verfügen ebenfalls über eine TK Anlage, <strong>der</strong>en Nebenstellen<br />
sind ebenfalls von <strong>der</strong> zentralen TK-Anlage direkt anwählbar.<br />
Zentrale Filiale A<br />
Telefon o<strong>der</strong> Fax (analog) sind<br />
direkt an das Sprachmodul des<br />
Routers angeschlossen.<br />
Telefon (analog o<strong>der</strong> digital)<br />
Cisco 3600 Router<br />
Vorhandene<br />
PBX<br />
Telefonanlage<br />
PSTN: Public Switched Telephone Network<br />
WAN<br />
HDLC (IP), Frame Relay, ATM<br />
Filiale C<br />
Filiale D<br />
Filiale E<br />
PSTN<br />
Cisco 1750 Router<br />
Cisco 2600 Router<br />
Telefon o<strong>der</strong> Fax (analog)<br />
Telefon o<strong>der</strong> Fax (analog)<br />
Filiale B<br />
19
20<br />
SPRACHE IM DATENNETZ<br />
<strong>Struktur</strong>en von Multiservice Netzwerken (3)<br />
Vorteile<br />
Durch die Einsparung einer zweiten<br />
Netzwerkstruktur entfallen Planungs-, Errichtungsund<br />
vor allem die laufenden Wartungskosten. <strong>Die</strong><br />
gesamte Anlage kann hausintern administriert,<br />
erweitert und gewartet werden.<br />
<strong>Die</strong> Datenübertragung im WAN erfolgt entwe<strong>der</strong><br />
über IP, Frame Relay o<strong>der</strong> ATM.<br />
<strong>Die</strong> Sprachübertragung je nach vorhandener<br />
Netzwerkstruktur per Voice over IP, Voice<br />
over Frame Relay o<strong>der</strong> Voice over ATM.<br />
Router in <strong>der</strong> Zentrale:<br />
Cisco 3600, AS 5300.<br />
Anbindung des Router über<br />
serielles Interface.<br />
Netzwerk Komponenten im Neubau:<br />
Cisco Catalyst 35xx o<strong>der</strong> 29xx<br />
Anbindung an Router<br />
per 10/100 Mbps Strecke.<br />
Cisco Call Manager, Software<br />
auf einem PC zu installieren.<br />
Voraussetzung im LAN:<br />
Cat5 Verkabelung, TCP/IP Protokoll,<br />
Einsatz von multiservice-fähigen Switches.<br />
Entfernungen über 200 Meter werden<br />
durch Glasfaserstrecken überbrückt.<br />
Beispiel 3<br />
Unternehmensausweitung am gleichen o<strong>der</strong> nahegelegenen<br />
Standort.<br />
Bei <strong>der</strong> Errichtung eines neuen Gebäudes o<strong>der</strong> einer Erweiterung innerhalb<br />
des Firmengeländes ist es nicht mehr erfor<strong>der</strong>lich, zwei parallele Infrastrukturen<br />
(Telefon und Daten) einzurichten. <strong>Die</strong> Verlegung <strong>der</strong> Kupferkabel für<br />
die traditionelle Telefonie erübrigt sich.<br />
<strong>Die</strong> Verkabelung erfolgt ausschließlich per Cat5 Leitungen. Damit entfällt<br />
auch die Einrichtung neuer Amtsleitungen o<strong>der</strong> <strong>der</strong> Ausbau <strong>der</strong> vorhandenen<br />
TK-Anlage, die erfor<strong>der</strong>lichen neuen Nebenstellen werden am Cisco<br />
Call Manager eingerichtet.<br />
Im Neubau findet die gesamte Telefonie bereits über IP statt. Der Router<br />
agiert als Voice-Gateway zur vorhandenen Telefon-Infrastruktur.<br />
Telefon o<strong>der</strong> Fax (analog) sind<br />
direkt an das Sprachmodul<br />
des Routers angeschlossen.<br />
PSTN<br />
Unternehmen<br />
PBX<br />
Neubau EG<br />
PSTN: Public Switched Telephone Network<br />
Vorhandene<br />
Telefonanlage<br />
Cisco 2600 Router<br />
Cisco 3600 Router<br />
o<strong>der</strong> AS 5300<br />
WAN<br />
HDLC (IP), Frame Relay, ATM<br />
IP-Telefonie<br />
CCM<br />
Cisco Call<br />
Manager<br />
Neubau 2. OG<br />
IP-Telefonie<br />
IP-Telefonie<br />
Neubau 1. OG<br />
21
22<br />
An Priorisierungstechnik unterstützt Cisco durch das<br />
IOS Quality of Service (QoS) wie WFQ, Priority Queuing,<br />
RFC 1717, Traffic Shaping, sowie das Real Time Protocol<br />
(RTP) und das RSVP.<br />
Routerintern sorgen die Multiprozessor-Architektur und<br />
Ciscos leistungsfähiges Internetworking Operating System<br />
IOS für Latenzzeiten im Millisekundenbereich. Neben CS-<br />
ACELP unterstützt die Serie 3600 auch ADPCM und PCM.<br />
Für eine hohe Sprachqualität sorgen Echounterdrückung<br />
und Jitter-Puffer. VAD reduziert den Bandbreitenbedarf.<br />
CISCO IP Telefone: Bieten alle Leistungsmerkmale <strong>der</strong> ISDN<br />
Telefonie, basieren aber ausschließlich auf IP Technologie und<br />
sind integrer Bestandteil des Firmennetzes. Ein Hub ist integriert,<br />
PC und Telefon benötigen daher nur ein gemeinsames Cat5 Kabel.<br />
Cisco IP Telefonie<br />
CISCO IP Telefone: 30 VIP und 12 SP+<br />
bieten je nach Wahl das Endgerät für die<br />
IP Telefonie im Unternehmen. <strong>Die</strong> Telefone<br />
werden einfach an bestehende Cisco<br />
Switches angeschlossen. Optional kann<br />
auch <strong>der</strong> PC an das Telefon angeschlossen<br />
werden, so das nur ein Port am<br />
Switch benötigt wird.<br />
<strong>Die</strong> weitere Entwicklung<br />
<strong>Die</strong> <strong>Technologien</strong> von Cisco Systems unterstützen sowohl analoge wie auch<br />
digitale Verbindungen zwischen <strong>der</strong> Nebenstellenanlage und den Routern.<br />
Damit stehen alle Standard-Telefonie-Optionen (beispielsweise Wahlwie<strong>der</strong>holung,<br />
Anrufweiterleitung, Konferenzschaltung o<strong>der</strong> Voice-Mail) sowie<br />
Least-Cost-Routing uneingeschränkt zur Verfügung. <strong>Die</strong> volle Funktionalität<br />
heutiger Corporate Networks ist somit auch über IP bereits standardmäßig<br />
gegeben.<br />
Darüberhinaus hat Cisco den Bereich Multiservice-Netze<br />
durch Investitionen in an<strong>der</strong>e Unternehmen erheblich ausgebaut.<br />
Durch die 1998 erfolgte Übernahme von Selsius Systems erfolgte ein weiterer<br />
wichtiger Schritt in Richtung IP-Telefonie. Mit <strong>der</strong> von Selsius entwickelten<br />
Technologie werden Telefongespräche vollständig über IP abgewickelt, wobei<br />
<strong>der</strong> Cisco Call Manager als Netzwerkbestandteil die Aufgaben <strong>der</strong> ehemaligen<br />
TK-Anlagen vollständig übernimmt.<br />
<strong>Die</strong>se auf dem „offenen“ IP Standard basierende Technologie ermöglicht damit<br />
erstmals den vollständigen Ersatz proprietärer Telefonanlagen, bietet aber<br />
gleichzeitig durch geeignete Router die Integration bereits bestehen<strong>der</strong> TK-<br />
Anlagen in die IP-Netzwerke.<br />
Technologisch ist damit <strong>der</strong> wichtigste Schritt in Richtung<br />
„Alles in einem Netzwerk mit einer Technologie“ bereits<br />
erfolgt.<br />
Durch die Übernahme von Geotel sind internetfähige Lösungen für Call Center<br />
sowie neue Anwendungen für eine flexible und personalisierte Kundenbetreuung<br />
bereits verfügbar. <strong>Die</strong> von Geotel entwickelten Softwarelösungen<br />
kombinieren dazu Datenapplikationen mit Komponenten zur Sprachübertragung<br />
und ermöglichen Call Routing und Managementlösungen auch in<br />
paketbasierenden Netzen.<br />
Mit <strong>der</strong> IP-Technologie werden auch Telefongespräche zu<br />
Datenpaketen und können dadurch wie konventionelle<br />
Computerdaten behandelt werden. Am Server abgelegt,<br />
dem Dokument beigefügt, o<strong>der</strong> an E-mails attached und<br />
weitergeleitet werden.<br />
Es ist daher bereits absehbar, daß schon in naher Zukunft die Kommunikation<br />
kaum mehr zwischen Sprache und Daten unterscheiden wird. Das jeweils<br />
gerade leichter zugängliche Medium wird benutzt werden, wobei durch das<br />
enorme Wachstum des Mobilfunks und dessen Technologie die konventionelle<br />
Telefonie weiter an Bedeutung verlieren wird.<br />
In den weltweiten Kabelnetzen wird bereits im Jahr 2000 mehr Daten als<br />
Sprache transportiert werden.<br />
23
<strong>Die</strong> <strong>Struktur</strong> <strong>der</strong> <strong>Technologien</strong><br />
<strong>Die</strong> <strong>Struktur</strong> <strong>der</strong> <strong>Technologien</strong>
26<br />
Preiseinheiten<br />
<strong>Die</strong> Höhe <strong>der</strong> Sprachschwingungen wird 8000 mal pro Sekunde<br />
gemessen, die Werte werden binär übertragen.<br />
(8000 x 8bits = 64.000 bits = 64Kbps)<br />
1000<br />
900<br />
800<br />
700<br />
600<br />
500<br />
400<br />
300<br />
200<br />
100<br />
0<br />
Preisvergleich proprietäre Telefonie und<br />
Ethernet Switch.<br />
Ethernet Switch<br />
Telefonie<br />
1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001<br />
Analoge Telefonie: Durch die<br />
kontinuierliche Übertragung <strong>der</strong><br />
Sprache sind auch geringfügige<br />
Leitungsstörungen in <strong>der</strong> Übertragung<br />
deutlich hörbar. (Rauschen,<br />
Knistern).<br />
Digitale Telefonie: Da pro<br />
Sekunde 8000 mal ein binärer<br />
Wert übertragen wird, betreffen<br />
Leitungsstörungen immer nur<br />
einen minimalen Anteil <strong>der</strong><br />
Übertragung und sind daher<br />
nicht merkbar.<br />
Während in <strong>der</strong> konventionellen<br />
Telefonie die Preise nahezu<br />
unverän<strong>der</strong>t bleiben, ist <strong>der</strong><br />
Preisverfall in offenen IP-Systemen<br />
gravierend.<br />
<strong>Die</strong> <strong>Struktur</strong> <strong>der</strong> <strong>Technologien</strong><br />
Telefonie<br />
Der ursprüngliche, analoge Standard <strong>der</strong> Telefonie wird <strong>der</strong>zeit durch die digitalisierte<br />
Sprachübertragung (in Europa: ISDN) ersetzt, womit auch bei <strong>der</strong><br />
Sprachübertragung nur mehr eine Serie von „0" und „1" transportiert wird.<br />
Typisch für die traditionelle Telefonie ist, daß von den Herstellern proprietäre<br />
Systeme entwickelt wurden, die untereinan<strong>der</strong> nicht kompatibel sind. D.h.,<br />
dass z. B.: ein ISDN Telefon einer Telefonanlage „PBX-X“ nicht an eine<br />
„PBX-Y“ von einem an<strong>der</strong>en Hersteller angeschlossen werden kann. Oft ist<br />
die Software <strong>der</strong> TK-Anlagen für Accounting, Billing, Management und Überwachung<br />
proprietär. Sie können nicht bei einem zu hohen Preis auf eine an<strong>der</strong>e<br />
Software für die TK-Anlage ausweichen. Das Resultat ist Unflexibilität und<br />
ein erhöhter Preis für den Kunden.<br />
Datenübertragung<br />
Auch in <strong>der</strong> Datenübertragung existierten vereinzelt noch proprietäre Systeme,<br />
doch werden mittlerweile 70% des weltweiten Datentransfers über IP<br />
(Internet Protocol) abgewickelt. Seit <strong>der</strong> Erfindung des ersten Routers können<br />
damit verschiedene Plattformen (DOS, Windows, Unix, Mac/OS, Linux, etc.)<br />
problemlos miteinan<strong>der</strong> kommunizieren.<br />
Das auf Basis dieser Technologie entstandene Internet ist innerhalb nur weniger<br />
Jahre zum Rückgrat des internationalen Datenaustausches geworden.<br />
Bereits im nächsten Jahr wird die Anzahl <strong>der</strong> weltweiten Datenleitungen jene<br />
<strong>der</strong> Telefonleitungen übertreffen – und das aufsetzend auf den Standard „IP“.<br />
27
28<br />
CELP IN IP-NETZEN<br />
Celp-Codecs dienen auch zur Sprachübertragung in IP-Netzen.<br />
Hier werden spezielle Low-Delay-Celp (LD-Celp) entsprechend dem<br />
ITU-Standard (International Telephone Union) G.728 eingesetzt.<br />
Conjugate- Structure-Algebraic-Celp-Codes (CSA- Celp), entsprechend<br />
dem Standard G.729, führen vor <strong>der</strong> Codierung aufwendigere<br />
Analysen beim Vergleich des Sprachsignals mit dem Modell durch.<br />
CSA-Celp erreicht eine identische Sprachqualität wie LD-Celp,<br />
benötigt jedoch nur die halbe Bandbreite. Dafür ist eine wesentlich<br />
höhere Rechenleistung bei <strong>der</strong> Codierung und Decodierung <strong>der</strong><br />
Signale erfor<strong>der</strong>lich.<br />
Anbieter entsprechen<strong>der</strong> Technologie haben sich auf Codecs<br />
nach G.723, dem Dual Rate Speech Coding Standard, als bisher endgültigen<br />
Standard für Sprachübertragung in IP-Netzen geeinigt.<br />
G.723 kommt mit einer minimalen Datenrate von 5,3 kbps aus und<br />
bildet den Standard für Sprachübertragung in Videoconferencing-<br />
Systemen, die analoge Leitungen nutzen. Wegen des breiten Einsatzes<br />
beeinflußt diese Technologie auch die IP- Sprachübertragung<br />
im LAN und WAN. G.723 ist in den Video Conference Standard<br />
H.323 integriert.<br />
Vergleich Sprachqualität und Bandbreitennutzung.<br />
MOS 4.1<br />
G.711<br />
3.85 3.61 3.92<br />
ISDN-Telefonie<br />
Bandbreite<br />
Sprachqualität<br />
G.726<br />
G.728<br />
G.729a<br />
Kbps 64 32 16 8<br />
Mo<strong>der</strong>ne Komprimierungsverfahren ermöglichen eine weitaus<br />
bessere Nutzung verfügbarer Bandbreite, eine Vermin<strong>der</strong>ung <strong>der</strong><br />
Sprachqualität ist dabei kaum merkbar.<br />
<strong>Die</strong> Transportmedien<br />
Der Transport von Sprache und Daten findet innerhalb <strong>der</strong> weltweit vorhandenen<br />
Kabelnetze, aber auch vermehrt durch Mobilfunktübertragung statt,<br />
wobei die Kapazität <strong>der</strong> vorhandenen Leitungen von <strong>der</strong> Anwendung unterschiedlicher<br />
<strong>Technologien</strong> abhängig ist.<br />
<strong>Die</strong> tatsächliche Übertragungskapazität einer Leitung wird in „bits per<br />
second“ (bps) angegeben. Bereits in den 50er Jahren wurde ein Standard vereinbart,<br />
<strong>der</strong> 8000 Sprachsignale pro Sekunde jeweils mit acht Bit kodiert.<br />
<strong>Die</strong>se 64 Kbps bilden bis heute die grundlegende Blockgröße weltweiter digitaler<br />
Kommunikationseinrichtungen.<br />
<strong>Die</strong> Übertragung von Sprache und Daten stellt unterschiedliche Anfor<strong>der</strong>ungen<br />
an ein Netzwerk. <strong>Die</strong> beiden Welten bewegen sich aber aufeinan<strong>der</strong> zu.<br />
Der Mechanismus, <strong>der</strong> Sprache in Bits und wie<strong>der</strong> zurück übersetzt, determiniert<br />
die Leistungsfähigkeit <strong>der</strong> Sprachübertragung in IP-Netzen. Codec, nach<br />
den Begriffen »Co<strong>der</strong>/Deco<strong>der</strong>«, hieß das erste Gerät, das zur Transformation<br />
<strong>der</strong> Sprache für <strong>der</strong>en elektronischer Übertragung eingesetzt wurde.<br />
Nach dem zweiten Weltkrieg stellte sich diese Technologie als Notwendigkeit<br />
für die effektive Nutzung von Langstreckenleitungen heraus. Ein globaler<br />
Standard wurde vereinbart, <strong>der</strong> 8000 Sprachsignale pro Sekunde jeweils mit<br />
acht Bit kodiert. <strong>Die</strong>se Parameter, bezeichnet als G.711 Standard, gewährleisten,<br />
was heute als „Telefonqualität“ bezeichnet wird. Kompressionsmechanismen<br />
werden hier zwar nicht definiert, <strong>der</strong> resultierende Datenstrom von 64<br />
Kbps bildet jedoch bis heute die grundlegende Blockgröße weltweiter digitaler<br />
Kommunikationseinrichtungen.<br />
Nutzung von Bandbreite<br />
Eine effizientere Nutzung von Bandbreite kam mit <strong>der</strong> CELP-Technologie<br />
(Codebook Excited Linear Predictive Coding) auf. Grundlage bildet hier ein<br />
mathematisches Modell des menschlichen Sprachsystems. Ein Transmitter<br />
analysiert den Sprachstrom, indem er ihn mit dem mathematischen Modell<br />
vergleicht. Für jede Komponente <strong>der</strong> Sprache erzeugt er einen Code entsprechend<br />
dem Bestandteil des Modells, zusammen mit einem Fehlercode. Der<br />
gibt an, wie <strong>der</strong> aktuelle Sprachfluß sich von dem Modell unterscheidet. Ein<br />
Receiver empfängt Code und Fehlercode, kombiniert diese mit dem mathematischen<br />
Modell und generiert hieraus wie<strong>der</strong> den Sprachfluß. Ein guter<br />
Celp-Codec erzeugt Sprachqualität, die von einer 64 Kbps-PCM- Übertragung<br />
nicht zu unterscheiden ist, verwendet jedoch nur 8 Kbps. Das in GSM Mobiltelefonen<br />
eingesetzte Celp-Verfahren erreicht eine Datenrate von 9,6 Kbps.<br />
Zusätzlich werden per Voice Activity Detection die bei <strong>der</strong> Sprachübertragung<br />
nicht genutzten Kapazitäten (Sprechpausen etc.) für die Übermittlung nicht<br />
priorisierter Daten verwendet.<br />
Neue Anfor<strong>der</strong>ungen<br />
Integriert sind eine Reihe weiterer Details, die Voice over IP in <strong>der</strong> Anwendung<br />
einfacher und effizienter machen. <strong>Die</strong> Telefon-Kommunikation erfolgt<br />
im Halb-Duplex-Betrieb. Während eine Seite spricht, hört die an<strong>der</strong>e zu und<br />
29
30<br />
umgekehrt. Daß beide Seiten gleichzeitig reden, ist eher selten. Dennoch<br />
unterstützt das traditionelle Telefon den Voll-Duplex Betrieb, überträgt also<br />
ständig Audiodaten in beide Richtungen. Indem man „Ruhe“ auf einer Seite<br />
durch einen Standard-Wert kodiert, läßt sich die benötigte Bandbreite <strong>der</strong><br />
Telefonverbindung erheblich senken. Dafür muß das System in <strong>der</strong> Lage sein,<br />
auf neue Geräusche, die ein Abweichen vom Ruhezustand darstellen, sofort zu<br />
reagieren.<br />
Silence Surpression kann die Kapazität einer Datenleitung für Sprachübertragung<br />
verdoppeln, ohne allerdings die Anzahl <strong>der</strong> parallel übertragbaren Gespräche<br />
zu erhöhen. <strong>Die</strong>s liegt daran, daß man den Fall unterstützen muß, daß<br />
beide Teilnehmer gleichzeitig sprechen. Auch wenn dieser selten auftritt, muß<br />
dennoch die notwendige Bandbreite zur Verfügung stehen. In <strong>der</strong> Praxis kann<br />
man von <strong>der</strong> dadurch gewonnenen Bandbreite dennoch profitieren, indem<br />
diese zur Übertragung nicht zeitkritischer Daten wie Fax o<strong>der</strong> E-Mail genutzt<br />
wird.<br />
Parallel entwickeln die Hersteller <strong>Technologien</strong>, um den architektonischen<br />
Nachteilen des IP-Netzes entgegenzuwirken. Das größte Problem ist die fehlende<br />
Verbindungsgarantie. Im IP-Netz kann ein Paket über beliebige Wege<br />
geroutet werden. <strong>Die</strong>s bedeutet jedoch, daß nicht vorhersehbar ist, wie lange<br />
ein Paket für die Übertragung von A nach B benötigt, selbst wenn zuvor ein<br />
Paket mit den selben Ursprungs- und Zielkoordinaten das Netz durchlaufen<br />
hat.<br />
<strong>Die</strong>nstgüte<br />
Das IOS (Internetworking Operation System) Betriebssystem von Cisco<br />
Systems, mittlerweile praktisch Standard <strong>der</strong> weltweiten IP-Übertragungen,<br />
ermöglicht die Einteilung <strong>der</strong> Datenpakete per Class of Service (CoS) in hierarchische<br />
Prioritätsklassen (Gold, Silber, Bronze, etc.). Das Quality of Service<br />
(QoS) steuert dann die Reihenfolge <strong>der</strong> Datenübertragungen anhand dieser<br />
Prioritäten, sodass die für die Übertragung von Sprache erfor<strong>der</strong>liche Bandbreite<br />
bei Bedarf auch tatsächlich zur Verfügung steht.<br />
31
Sprache im Datennetz<br />
Sprache im Datennetz
34<br />
IP-basierendes Switched Ethernet<br />
10BaseT Hub<br />
PC<br />
10 MB Strecken<br />
100 MB Strecken<br />
Intranet<br />
PC<br />
Printer<br />
PC<br />
PC<br />
PC<br />
PC<br />
PC<br />
PC<br />
PC<br />
PC<br />
PC<br />
PC<br />
Hub<br />
PC<br />
Ethernet Switch<br />
PC<br />
PC<br />
Switch<br />
10/100 Switch 10/100 Switch<br />
Server<br />
Service-Provi<strong>der</strong><br />
1. Stock<br />
Erdgeschoss<br />
INTERNET<br />
Service-Provi<strong>der</strong><br />
Router<br />
Firewall<br />
10/100 Switch<br />
Filiale<br />
Router<br />
Server<br />
Server<br />
Server<br />
Multimedia Server<br />
Entfernte<br />
Produktionsstätte<br />
Router<br />
In einem Extranet werden Entfernungen beim Datenaustausch<br />
durch Nutzung des Internets kostengünstig überwunden.<br />
Auch während des Datentransports im Internet<br />
sind die Firmendaten vor fremdem Zugriff geschützt.<br />
Durch den Einsatz eines voice-fähigen Routers wird die<br />
Anbindung <strong>der</strong> TK-Anlage und damit die Sprachübertragung<br />
über vorhandene Standleitungen ermöglicht.<br />
<strong>Struktur</strong>en <strong>der</strong> <strong>Technologien</strong><br />
Shared Ethernet<br />
Alle Netzwerkkomponenten sind mit einer 10BaseT Verkabelung (Twisted<br />
Pair) mit einem Port des Hubs verbunden, alle Datenpakete sind an jedem<br />
Port verfügbar.<br />
Switched Ethernet<br />
Switching nützt die vorhandene Bandbreite je nach Bedarf flexibel aus, im<br />
10BaseT Ethernet können auch 100Mbps Strecken eingerichtet werden.<br />
Hochbelastete Strecken (zu Servern, Druckern o<strong>der</strong> Power-Usern) erhalten<br />
100 Mbps Segmente, zusätzlich können Prioritäten für den Datentransport<br />
individuell festgelegt werden.<br />
<strong>Die</strong> Art des Datenpakets wird automatisch analysiert und nur dem dezidierten<br />
Empfänger übermittelt, das gesamte restliche Netz bleibt völlig unbelastet.<br />
Ein switched Ethernet ist Voraussetzung für die Nutzung <strong>der</strong><br />
Voice-over-IP Technologie, die benötigte <strong>Die</strong>nstgüte des<br />
„Quality of Service“ (QoS) kann sonst nicht garantiert werden.<br />
Token Ring<br />
Eine von IBM entwickelte LAN Technologie, wobei die einzelnen Stationen<br />
ringförmig angeordnet sind. <strong>Die</strong> Sendeberechtigung wird durch einen im Ring<br />
laufenden Token gesteuert, <strong>der</strong> jeweils eine Datensendung transportiert, welche<br />
vom Empfänger kopiert und anschliessend vom Absen<strong>der</strong> gelöscht wird.<br />
Dann steht <strong>der</strong> Token wie<strong>der</strong> für einen neuen Datentransport zur Verfügung.<br />
Für Sprachtransport nicht geeignet.<br />
Frame Relay<br />
Eine <strong>der</strong> ersten verbindungsorientierten WAN <strong>Technologien</strong>, in welcher die<br />
Router über logische Verbindungen (DLCI’s) verbunden werden. Frame Relay<br />
kann über ISDN o<strong>der</strong> Standleitungen eingesetzt werden. Wird zunehmend von<br />
IP-<strong>Technologien</strong> abgelöst.<br />
ATM<br />
(Asynchronous Transfer Mode). Eine verbindungsorientierte WAN Technologie<br />
für Hochgeschwindigkeitsnetze. <strong>Die</strong> Daten werden dabei in Zellen mit<br />
fixer Länge im Netzwerk transportiert.<br />
35
36<br />
<strong>Die</strong> Höhe <strong>der</strong> Sprachschwingungen wird<br />
8000 mal pro Sekunde gemessen, die<br />
Daten werden anschließend komprimiert<br />
und in einzelne Pakete verpackt, die<br />
jeweils mit einer eindeutigen IP-<br />
Adressierung ausgestattet werden.<br />
Sprachübertragung im Datennetz<br />
Warum wird gerade Sprache über IP übertragen?<br />
Das IP Protokoll wird zum Standard <strong>der</strong> weltweiten Kommunikation in Datennetzen.<br />
Im Jahr 2000 soll, vor allem getrieben durch die Internet/Intranet-<br />
Technik, IP bereits in rund 80 Prozent aller Installationen die Grundlage <strong>der</strong><br />
Informationsübertragung bilden.<br />
Um jedoch Daten und Sprache gleichzeitig über ein Medium<br />
zu übertragen, müssen die Netzwerke erweiterte<br />
Voraussetzungen erfüllen. Es reicht nicht alleine aus, die<br />
Bandbreite drastisch zu erhöhen, um Daten und Sprache<br />
gleichzeitig zu transportieren.<br />
Um ein Multiservice-Netz (ein Netzwerk für die gleichzeitige Übertragung von<br />
Video, Daten und Sprache) aufzubauen, müssen Anwen<strong>der</strong> ihre bestehende<br />
Netzinfrastruktur anpassen. Denn Sprach- und Datenpakete verhalten sich im<br />
Netz recht unterschiedlich. Applikationen auf einem PC benutzen für die<br />
Übertragung oft die gesamte Bandbreite des Netzes. So kann es bei hohem Datenverkehr<br />
zu einer kompletten Auslastung <strong>der</strong> Bandbreite kommen. Das Telefonat<br />
in IP-Paketen benötigt dagegen im Durchschnitt nur 17% einer 64Kbps<br />
Leitung, ist dafür im Gegensatz zu den meisten Daten sehr empfindlich auf<br />
Verzögerungen und Verzögerungsvariationen (Jitter).<br />
Voice over IP ermöglicht<br />
die Übertragung<br />
von bis zu 4 Telefongesprächen<br />
auf einer<br />
einzigen 64Kbps Leitung<br />
ohne merkbare<br />
Qualitätseinbußen.<br />
37
38<br />
KOMPRIMIEREN, FILTERN, REDUZIEREN<br />
Das Grundkodierungsverfahren PCM (Pulscode Modulation)<br />
reduziert den Bandbreitenbedarf <strong>der</strong> Sprache von 64 Kbps nicht und<br />
erreicht den MOS-Wert 4,4. Sprache, die mit LD-CELP (Low Delay -<br />
Code Excited Linear Prediction Coding; ITU-Empfehlung G.728) auf<br />
16 Kbps komprimiert wurde, erzielt einen MOS Wert von 4,1.<br />
Deshalb spricht alles für eine Komprimierung nach dem neuen<br />
Standard CS-ACELP (Algebraic Code Excited Linear Prediction; ITU-<br />
Empfehlung G.729), <strong>der</strong> den Sprachstrom auf 8 Kbps verringert und<br />
trotzdem den MOS-Wert 4,2 erzielt - ein Wert, <strong>der</strong> nur noch mit dem<br />
weniger leistungsfähigen ADPCM-Algorithmus (Adaptive Delta<br />
Pulscode Modulation; ITU-Empfehlung G.726) und einer Komprimierung<br />
auf lediglich 32 Kbps erreicht werden kann.<br />
Komprimierungsverfahren wie CS-ACELP erreichen eine Qualität,<br />
die kaum von <strong>der</strong> klassischen digitalen Übertragung zu unterscheiden<br />
ist, bieten aber die Möglichkeit, bis zu 4 Gespräche gleichzeitig<br />
über eine 64 Kbps Verbindung zu übertragen.<br />
Darüber hinaus läßt sich die Bandbreite allein durch das Herausfiltern<br />
von Gesprächspausen um die Hälfte reduzieren. Ciscos Entwicklung<br />
„Voice Activity Detection (VAD)“ ist auf dem besten Weg,<br />
hier zu einem Standard im Bereich Sprache über IP zu werden.<br />
Betrachtet man das Gesprächsverhalten in Europa, so haben<br />
Untersuchungen ergeben, das zwischen dem Gespräch ca. 51%<br />
Pausen bestehen. <strong>Die</strong>se Pausen können über sensible Mechanismen<br />
erkannt und als Zeitfenster für die Übertragung von nicht-zeitkritischen<br />
Daten (Fax, E-mail) genutzt werden.<br />
Neben einer bestimmten Bandbreite garantiert <strong>der</strong> Quality of<br />
Service (QoS) Anwendungen einen maximalen Verzögerungswert<br />
sowie möglichst geringer Schwankungen in <strong>der</strong> Verzögerung<br />
(Jitter). QoS stellt damit sicher, daß Störungen und Verzögerungen,<br />
die bei Übertragung von Datenpaketen auftreten können, bei Übertragung<br />
von Sprachen über Datennetze keine Chance haben.<br />
Bei Sprachanwendungen sollte <strong>der</strong> Wert für die Verzögerung<br />
zwischen Sen<strong>der</strong> und Empfänger 150 ms nicht überschreiten. Da<br />
das IP-Protokoll mit seiner Retransmit-Technik zum Ausgleich von<br />
Paketverlusten diese Qualität nicht bieten kann, beschäftigen sich<br />
bei <strong>der</strong> IETF mehrere Arbeitsgruppen mit dem Thema, wie die<br />
benötigte Servicequalität in IP-Netzen hergestellt werden kann.<br />
INTSERV- UND DIFFSERV-ARCHITEKTUR<br />
Bei <strong>der</strong> Intserv-Architektur signalisieren Applikationen dem Netz<br />
über das bereits im Markt angebotene Ressource Reservation<br />
Protocol (RSVP) ihre Anfor<strong>der</strong>ungen an die Bandbreite. Der Sen<strong>der</strong><br />
erzeugt dazu eine Nachricht, die je<strong>der</strong> beteiligte Router bearbeitet<br />
und dann an den Nachbarrouter weiterleitet, bis sie zum Empfänger<br />
gelangen. <strong>Die</strong>ser sendet dann die eigentliche Reservierungsanfor<strong>der</strong>ung<br />
aus und spezifiziert den gewünschten QoS. <strong>Die</strong> Router auf<br />
dem Weg prüfen darauf hin, ob sie diesen QoS garantieren können<br />
und reservieren entsprechende Ressourcen.<br />
Deshalb entwickelt IETF mit Diffserv ein intelligentes Modell, das<br />
Ressourcen für eine Klasse von Anwendungen und nicht für jede<br />
einzelne Anwendung reserviert. Beim Diffserv Modell erkennen die<br />
Router an <strong>der</strong> standardisierten Klassifizierung die Ressource-<br />
Ansprüche und können daher die Datenpakete entsprechend <strong>der</strong><br />
Prioritäten behandeln. Daten <strong>der</strong> gleichen Klassifizierung können<br />
Datenströme identifizieren und priorisieren<br />
Video-Datenströme stellen noch höhere Anfor<strong>der</strong>ungen an Bandbreite und<br />
Verzögerung. Multiservice-Netze müssen deshalb die verschiedenen Datenströme<br />
identifizieren und mit einer entsprechenden <strong>Die</strong>nstgüte (Quality of<br />
Service - QoS) ausstatten. So sollte bei künftigen Netzplanungen darauf geachtet<br />
werden, daß die aktiven Netzkomponenten genügend Bandbreite und<br />
Priorisierungsmechanismen unterstützen und daß Priorisierungsfunktionen<br />
und -protokolle in ihnen implementiert werden können.<br />
Kommunizieren Unternehmen mit Filialen und Partnern über Daten-Standleitungen,<br />
so bieten zum Beispiel Komponenten von Cisco die Möglichkeit,<br />
die Telefonanlage mit einem Access Server o<strong>der</strong> mit einem Router anzubinden.<br />
Telefonate zu den Standorten, die über eine Standleitung angeschlossen<br />
sind, werden dann über die Datenleitungen geroutet,<br />
während alle an<strong>der</strong>en Telefonate weiterhin über das öffentliche<br />
Netz laufen.<br />
Ein Komprimierungsverfahren sorgt für einen wirtschaftlichen Mittelweg zwischen<br />
Bandbreitenanspruch und Sprachqualität. Verschiedene Kompressionsverfahren<br />
stellen verschiedene Qualitätsstufen für die Sprachgüte bereit. Als<br />
Indikator und Vergleichsmöglichkeit hat sich <strong>der</strong> Mean Opinion Score (MOS)<br />
bewährt. MOS basiert auf wissenschaftlich fundierten Hörtests und wird auch<br />
von <strong>der</strong> ITU eingesetzt. Als MOS-Bewertungsmaßstab dienen beispielsweise<br />
Knackgeräusche und Echosignale, <strong>der</strong>en Intensität auf einer Skala von 1<br />
(schlecht) bis 5 (exzellent) bewertet wird.<br />
Mickey-Mouse-Effekt vermeiden<br />
Bei Sprache über IP führen Schwankungen innerhalb <strong>der</strong> Übertragungszeit<br />
von Datenpaketen dazu, daß die vom Empfänger wahrgenommene Sprechgeschwindigkeit<br />
steigt o<strong>der</strong> sinkt, daß sich damit die Sprachwie<strong>der</strong>gabe verzerrt<br />
und ins Lächerliche gezogen wird.<br />
Um dies zu vermeiden, ermittelt IP-Telefonie Zeitverzögerungen<br />
des Netzes und puffert die Daten beim Empfänger, um sie dann<br />
mit <strong>der</strong> authentischen Sprachgeschwindigkeit des Sen<strong>der</strong>s auszugeben.<br />
<strong>Die</strong>s wird durch das Cisco RTP (Real Time Protocol) von IOS ermöglicht.<br />
Alle Datenpakete erhalten eine Zeitmarke, damit sie genau zum richtigen<br />
Zeitpunkt aufgerufen werden können. <strong>Die</strong>ses Verfahren führt zu einer geringen<br />
Gesamtverzögerung, die sich auf Sprachqualität und Kommunikationsverhalten<br />
jedoch nicht negativ auswirkt.<br />
Darüber hinaus hat sich auch die IETF mit Maßnahmen beschäftigt, um<br />
Schwankungen <strong>der</strong> Übertragungsbandbreite und Zeitverzögerungen in den<br />
Griff zu bekommen und zwei Modelle für integrierte Services (Intserv) und<br />
differenzierte Services (Diffserv) entwickelt. Das Diffserv Modell wird dabei<br />
von allen IOS Access Produkten und Layer 3 Switches unterstützt und ist<br />
leistungsfähiger als das Intserv Modell.<br />
39
40<br />
somit einheitlich behandelt werden. Diskutiert wird zur Zeit, ob das<br />
Type-of-Service-Feld des IP-Hea<strong>der</strong>s für die Klassifizierung benutzt<br />
werden kann. Um schon vorab mit Serviceklassen arbeiten zu können,<br />
besteht die Möglichkeit, die drei IP-Precendence-Bits dafür<br />
einzusetzen, mit <strong>der</strong> dann acht Serviceklassen definiert werden<br />
können, wovon in RFC 791 zwei Klassen reserviert sind. <strong>Die</strong> Diffserv-<br />
Arbeitsgruppe will die Kompatibilität dieses Verfahrens mit dem<br />
späteren Standard sicherstellen. Cisco unterstützt schon heute die<br />
Auslesung des TOS-fields.<br />
RSVP FÜR DIE RESERVIERUNG VON BANDBREITE<br />
Das QoS-Tool RSVP kann die benötigten Ressourcen für die<br />
Sprachdaten reservieren und dadurch eine Verzögerung minimieren.<br />
<strong>Die</strong> Philosophie des „First-Come-First-Serve“ ist für zeitkritische<br />
Anwendungen die denkbar schlechteste Alternative und kann<br />
so durch RSVP vorab durch die Reservierung von Bandbreite für<br />
bestimmte Applikationen eingeschränkt werden. RSVP als mögliche<br />
Basisfunktion dient daher in Zusammenarbeit z.B. mit Weighted Fair<br />
Queing als <strong>Die</strong>nstgüte-Merkmale. Sofern Router und an<strong>der</strong>e Komponenten<br />
innerhalb <strong>der</strong> Kommunikationskette RSVP nicht unterstützen,<br />
sollten sie aufgerüstet werden.<br />
Damit die beteiligten Netzknoten die notwendigen Ressourcen<br />
reservieren können, setzt RSVP zwei Prozesse auf. Admission<br />
Control stellt fest, ob <strong>der</strong> jeweilige Knoten überhaupt ausreichend<br />
Ressourcen besitzt. Policy Control prüft, ob <strong>der</strong> Benutzer berechtigt<br />
ist, eine Reservierung vorzunehmen. Erst wenn beide Prüfungen positiv<br />
verlaufen sind, werden die Sprachpakete durch ein Traffic-<br />
Management weitergeleitet. <strong>Die</strong>ses kontrolliert den Verkehrsfluß<br />
und die Einhaltung <strong>der</strong> zugesicherten Qualität.<br />
Weighted Fair Queuing (WFQ) als sicherlich mit die wichtigste<br />
Funktion sichert den jeweiligen Datenströmen die vereinbarten<br />
Merkmale und ordnet die Datenflüsse <strong>der</strong> einzelnen Sen<strong>der</strong> einer<br />
speziellen Queue zu. Mit WFQ können die Queues verschieden<br />
gewichtet und die Verbindungen damit priorisiert werden. Verzögerungen<br />
werden damit auf fast Null reduziert. Um ein Queuing<br />
aber auch sinnvoll durchzuführen, muss es auch hier wie<strong>der</strong> ein<br />
Prozess geben, <strong>der</strong> IP Pakete in gleich große Paketlängen zerlegt.<br />
Hier wird das Verfahren <strong>der</strong> Segmentierung nach dem RFC 1717<br />
Standard vorgenommen. <strong>Die</strong>se Parameter (WFQ und RFC 1717) sollten<br />
in einem Access Server / Router vorhanden sein, um eine Priorisierung<br />
von Sprache vor Daten vornehmen zu können.<br />
Unternehmen, die ihre heutigen Netze auf IP-Telefonie vorbereiten<br />
wollen, sollten darauf achten, daß <strong>der</strong> QoS durchgängig im Netz<br />
garantiert werden kann. Auf Seite des Anwen<strong>der</strong>anschlusses lassen<br />
sich dazu mit Paket-Klassifikationen verschiedene Serviceklassen<br />
kategorisieren. <strong>Die</strong>s geschieht durch das Setzen von Bits entwe<strong>der</strong><br />
im Layer 3 Type of Service o<strong>der</strong> im Layer 2 802.1q/ISL. Der<br />
Backbone ist verantwortlich für die schnelle Übertragung und die<br />
Vermeidung von Verkehrsstaus.<br />
Weighted Random Early Discard (WRED) sorgt dafür, daß keine<br />
einzelne Verbindung priorisierter Werte verzögert wird, und zwar<br />
durch gesteuertes Abbrechen nicht priorisierter Übertragungen.<br />
Optimierung <strong>der</strong> gesamten Kommunikationskette<br />
Auch bei QoS gilt, daß die gesamte Kette nur so stark ist, wie das schwächste<br />
Glied. <strong>Die</strong> gesamte Kommunikationskette ist deswegen vom Endanwen<strong>der</strong>-PC<br />
(Network-Edge) bis zum Backbone zu betrachten und zu optimieren. Es<br />
macht keinen Sinn, nur den WAN-Bereich gut auszustatten, wenn das LAN<br />
nicht genügend Ressourcen zur Verfügung stellen kann.<br />
QoS sollte daher auch im LAN und im Backbone, je nach<br />
Auslastung und Datenverkehr, geboten werden. <strong>Die</strong>se sorgen<br />
dafür, daß Pakete mit hoher Priorität bei Überlastung des<br />
Netzes bevorzugt unter Einhaltung <strong>der</strong> vorher festgelegten<br />
Zeitanfor<strong>der</strong>ungen transportiert werden.<br />
Im Backbone kann QoS über die Integration von Layer 2 Switches mit Layer<br />
2 Priorisierung erfolgen (für mittelständische Unternehmen: Catalyst 2900 XL<br />
und Catalyst 3500 XL). In LAN Segmenten können Layer 2 Switches mit<br />
Funktionen wie IGMP Snooping und CGMP eingesetzt werden. Durch diese<br />
Funktionen <strong>der</strong> Layer 2 Switches wird vermieden, dass Daten einer Broadcast<br />
Transmission (z.B. einer Videokonferenz) an allen PCs eines Netzwerks tatsächlich<br />
ankommen.<br />
Es erhalten dann nur jene PCs die Video-Daten, die auch wirklich an <strong>der</strong> Sitzung<br />
teilnehmen wollen. <strong>Die</strong>se automatische Reduzierung des Datentransports<br />
erhöht die Leistungsfähigkeit eines Firmennetzes. Weiterhin wird durch<br />
dieses Design eine spätere Integration von „LAN Telephony" ermöglicht.<br />
41
42<br />
<strong>Die</strong> Produkte<br />
<strong>Die</strong> Produkte
44<br />
CISCO PRODUKTE<br />
für den Aufbau von Multiservice Netzen<br />
Catalyst 5500/5000<br />
<strong>Die</strong>se Familie ist seit geraumer Zeit <strong>der</strong> weltweit<br />
meistverkaufte modulare Backbone Switch. Er bietet<br />
nicht nur Support für Ethernet, FE, GE, ATM, Token-<br />
Ring und FDDI Anschlußmöglichkeiten, son<strong>der</strong>n ermöglicht<br />
auch Layer-3-Switching und ist <strong>der</strong> Switch<br />
am Markt, <strong>der</strong> bereits jetzt Gigabit-TokenRing unterstützt<br />
(über TR-ISL).<br />
Catalyst 4000<br />
Als Einstieg in die modulare Cisco Switching Produktpalette<br />
mit Gigabit Ethernet Support ist <strong>der</strong> Catalyst<br />
4003 konzipiert. Sowohl als Stockwerksverteiler für bis<br />
zu 96 User als auch in <strong>der</strong> Server Farm für bis zu 36<br />
Gigabit Ethernet Ports ist <strong>der</strong> Catalyst die ideale, ausfallsichere<br />
Einstiegs-Plattform, welche mit den<br />
Bedürfnissen mitwachsen kann.<br />
Catalyst 3500 XL SE & EE<br />
Der neue Hochleistungsswitch ist ein Gigabit-ready<br />
10/100 Switch mit 10 Gbps Backplane. Stackable mit<br />
Stacking GBIC, Wirespeed 10/100, Fast Etherchannel<br />
(bis 800 MBit), Gigabit Etherchannel (bis 4 GBit).<br />
GBIC Transceiver für: 1000bSX, 1000bLX/LH, 1000bZX<br />
(bis 100km Entfernung per Glasfaserstrecke).<br />
Er unterstützt Class of Service (CoS) Priorisierung auf<br />
Layer 2 Ebene und unterscheidet zwischen Sprachund<br />
Datenpaketen.<br />
Catalyst 2900<br />
Cisco Switches<br />
Der 2948G bietet im fixen 19” Desktop Format Switching<br />
mit hoher Portdichte für 10/100 Ethernet und 2 Gigabit-Ethernet<br />
Uplinks (GBIC), integriert auf <strong>der</strong> 24<br />
Gbps Backplane und dem bewährten Catalyst<br />
5000/5500 Betriebssystem.<br />
Catalyst 2900XL SE & EE<br />
Für jene gemischten Netzwerke, in denen sowohl<br />
10MBit als auch 100MBit <strong>Technologien</strong> installiert sind,<br />
ist <strong>der</strong> Catalyst 2900 XL Switch <strong>der</strong> ideale Migrationspfad.<br />
Als autosensing Switch wird die Geschwindigkeit<br />
am Port (2912 XL: 12 ports; 2924M XL: 24ports und<br />
2 Modulslots, 2924: 24 ports) automatisch erkannt.<br />
Er unterstützt Class of Service (CoS) Priorisierung auf<br />
Layer 2 Ebene und unterscheidet zwischen Sprachund<br />
Datenpaketen.<br />
45
46<br />
CISCO PRODUKTE<br />
für den Aufbau von Multiservice Netzen<br />
Für Unternehmen, die eine höhere Anzahl von<br />
Sprachkanälen benötigen, bietet <strong>der</strong> Cisco 3660 bis<br />
zu 288 digitale Voice-Ports.<br />
Der Cisco 7200 und 7500 unterstützt 360 digitale<br />
Voice-Kanäle und die IGX 8400 bis zu 1.740.<br />
Catalyst 1900 SE & EE<br />
<strong>Die</strong> Catalyst 1900 Desktop Switches sind <strong>der</strong> Einstiegspunkt<br />
in die Switching Technologie von Cisco<br />
mit 3 fixen Konfigurationen jeweils mit (EE) o<strong>der</strong> ohne<br />
(SE) ISL Support (1912: 12x10 & 2x100BaseTX; 1900:<br />
24x10 & 2x100BaseTX; 1900C: 24x10 & 1x100TX,<br />
1x100FX).<br />
Cisco 5300 Family<br />
<strong>Die</strong>se Router-/Dial-Up Serverlinie bietet mit 4x ISDN<br />
PRI, bis zu 120 Sprachkanäle mit Voice-PRI Interface<br />
und skalierbare Leistung mittels Multichassis Multilink<br />
PPP.<br />
Das „Voice Gateway“ für große<br />
Zentralen o<strong>der</strong> ISP’s.<br />
Cisco 3600 Family<br />
Der Verwandlungskünstler. WAN-Support von asynchroner<br />
, synchroner, ISDN BRI, ISDN PRI als auch<br />
mit 12 analogen/digitalen Sprachkanälen.<br />
Ab JAN 2000 Unterstützung von Voice-PRI Modulen.<br />
Das „Voice Gateway“ für das große<br />
Unternehmen.<br />
Cisco 2600<br />
Cisco Switches<br />
Cisco Access Server / Router<br />
Der Cisco 2600 nutzt ebenso wie sein großer Bru<strong>der</strong>,<br />
<strong>der</strong> Cisco 3600 die breite Palette an Einschubmodulen.<br />
Der kleinste, modulare Access-Server ist damit <strong>der</strong><br />
Einstieg in die Welt des Cisco 3600. 4 analoge/digitale<br />
Sprachkanäle.<br />
Ab JAN 2000 Unterstützung von 60 Voice-Kanälen.<br />
Das „Voice Gateway“ für das mittlere<br />
Unternehmen.<br />
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48<br />
CISCO PRODUKTE<br />
für den Aufbau von Multiservice Netzen<br />
Cisco Access Server / Router<br />
Cisco 1750<br />
Der modular aufgebaute 1750, welcher neben 10/100<br />
LAN Interface und schnellem Prozessor auch über 3<br />
Kommunikations-Slots verfügt, in denen die bewährten<br />
WIC Module (ISDN BRI, asyn/sync seriell) <strong>der</strong><br />
2600/3600 Serie Verwendung finden, schafft höchste<br />
CPU Anfor<strong>der</strong>ungen.<br />
4 analoge/digitale Sprachkanäle.<br />
Das „Voice Gateway“ für die Filialen.<br />
Cisco MC 3810<br />
Der Multi Access Server ist die Plattform für die<br />
Integration von LAN-Traffic, Voice, Fax und Video. <strong>Die</strong><br />
Sprachanbindung erfolgt entwe<strong>der</strong> analog o<strong>der</strong> digital<br />
über Frame-Relay, ATM o<strong>der</strong> TDM, bei gleichzeitigem<br />
Datentransport.<br />
Bis zu 30 Sprachkanäle, PRI, 4x BRI und 6x analog.<br />
Ab JAN 2000 auch Unterstützung von VoIP.<br />
Das „Voice Gateway“ für Frame Relay<br />
und ATM Anbindungen.<br />
Cisco IP TV<br />
IP/TV bringt Videoprogramme in TV-Qualität zu den<br />
Desktop PC Anwen<strong>der</strong>n über die bestehende Netzwerkinfrastruktur.<br />
Mit IP/TV können damit unternehmensweite<br />
Produktpräsentationen, Trainings und<br />
Schulungen je<strong>der</strong>zeit intern übertragen werden.<br />
Cisco MCS 7830<br />
IP Produkte<br />
Cisco‘s MCS 7830 ist das Herzstueck für die Signalisierung<br />
<strong>der</strong> IP Telefone im LAN und zur PSTN-Welt.<br />
Der CallManager ist bereits auf dem Server vorinstalliert<br />
und bietet so eine Hochverfügbarkeitslösung. Er<br />
übernimmt den Aufbau von Gesprächen untereinan<strong>der</strong>,<br />
bekannte Telefonfunktionen wie Call-Forwarding<br />
und Call-Waiting. Er ist die offene Plattform für die<br />
Integration von Unified Messaging.<br />
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„The Internet changes the way we work, live, play and learn.“<br />
John Chambers,<br />
CEO Cisco Systems Inc.