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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 />

Cisco Systems GmbH<br />

Lilienthalstraße 9<br />

D- 85399 Hallbergmoos<br />

Tel.: 01 80 - 3 67 10 01<br />

Fax: 08 11 - 55 43 10<br />

Cisco Systems GmbH<br />

Herold Center<br />

Am Wilhelmsplatz 11<br />

D- 70182 Stuttgart<br />

Tel.: 01 80 - 3 67 10 01<br />

Fax: 07 11 - 2 39 11 11<br />

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Burggrafenstraße 5a<br />

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Tel.: 01 80 - 3 67 10 01<br />

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Revaler Straße 100/III<br />

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Tel.: 01 80 - 3 67 10 01<br />

Fax: 0 40 - 37 67 44 44<br />

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 />

• Czech Republic • Denmark • England • Finland • France • Germany • Greece • Hungary • India •<br />

Indonesia • Ireland • Israel • Italy • Japan Korea • Luxembourg • Malaysia • Mexico • The Netherlands<br />

New Zealand • Norway • Peru • Philippines • Poland • Portugal Russia • Saudi Arabia • Scotland<br />

Singapore • South Africa • Spain • Sweden • Switzerland • Taiwan, ROC • Thailand • Turkey<br />

• United Arab Emirates • United States • Venezuela •<br />

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.

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