Technische Universität Ilmenau Fakultät für

Transcription

Technische Universität Ilmenau
Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik
Hauptseminararbeit
Heutiger Einsatz und Entwicklungsrichtungen von VoIP
vorgelegt von:
eingereicht am:
Markus Walther
08. 08. 2008
geboren am:
Studiengang:
Studienrichtung:
Anfertigung im Fachgebiet:
Elektrotechnik und Informationstechnik
Informations- und Kommunikationsstechnik
Kommunikationsnetze
Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik
Verantwortlicher Professor:
Wissenschaftlicher Betreuer:
Prof. Dr. rer. nat. habil. Jochen Seitz
Dipl.-Ing. Yevgeniy Yeryomin
Zusammenfassung
Voice over IP bietet Unternehmen und Heimanwendern mehr Leistungen bei deutlich
reduzierten Kosten. Dabei wird dieser Dienst an die schon vorhandene Infrastruktur
angepasst. Somit entfallen die Kosten für den Aufbau einer eigenen Infrastrukur. Wodurch sich unter anderem die rasante Verbreitung dieses Dienstes erklären lässt. Seit
dem immer mehr breitrandige Internetanschlüsse in Deutschland genutzt werden, versuchen die Internet Service Provider (ISP) dem Kunden ein umfassenderes Angebot
bereit zustellen, als ihnen nur den Zugang zum Internet bereitzustellen. In der letzten Zeit ist zu beobachten, dass versucht wird möglichst jede Dienstleitungen über ein
Netz abzuwickeln. Die Vision dahinter ist die Video-, Audio-, Text- und Datenkommunikation in nur einem Telekommunikationsnetz zuintegrieren, welches von überall
aus nutzbar ist und ein Höchstmass an Qualität bietet. Diese Konvergenz der Netzte
ist ein spannendes Thema auf dem sich in den kommenden Jahren noch einiges tun
wird. In diesem Hauptseminar wird die Bedeutung von VoIP in bereits bestehenden
Systemen beleuchtet und ein Ausblick über die Zukunft diese Dienstes gegeben.
Inhaltsverzeichnis
i
Inhaltsverzeichnis
1 Grundlagen
1.1 Eigenschaften von VoIP . .
1.2 Vorteile von VoIP gegenüber
1.3 Nachteile von VoIP . . . . .
1.4 Anwendungsszenarien . . . .
. . . . . . . . . . .
dem PSTN/ISDN
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2 Stand der Technik
2.1 Reine VoIP-Netze . . . . . . . . . . . .
2.2 VoIP im Mobilfunknetz . . . . . . . . .
2.2.1 VoIP über Datentarife . . . . .
2.2.2 IMS - IP Multimedia Subsystem
2.3 VoIP über Satellit . . . . . . . . . . . .
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3 Entwicklungstrends
3.1 Konvergenz der Netze . . . . . . . . . . .
3.2 Next Generation Networks - NGN . . . . .
3.2.1 NGN-Architektur . . . . . . . . . .
3.2.2 Fixed Mobile Convergence - FMC .
3.2.3 Realisierungen von NGN . . . . . .
3.3 Next Generation Mobile Networks (NGMN
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4G)
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Literaturverzeichnis
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Abbildungsverzeichnis
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Abkürzungsverzeichnis und Formelzeichen
31
Hauptseminararbeit Markus Walther
1 Grundlagen
1
1 Grundlagen
1.1 Eigenschaften von VoIP
Das telefoniert über das Internet oder auch Voipen ist in aller Munde. Jedoch ist die
Übertragung von Sprache über das Internet gar nicht so neu. Bereits 1995 wurde erstmals Sprache in einem IP basiertem Netz übertragen.
Voice over IP ist kurz gesagt die Technik die das Telefonieren über das Internet möglich
macht. Dabei werden komprimiert digitalisierten Sprachdaten paketiert, um sie über
ein IP basiertes Netz zu übertragen. Hierbei werden die Sprachdaten in ein Real-Time
Transport Protocol (RTP) -Paket verpackt. Dieses Protokol ermöglicht eine kontimuierliche Übertragung der Sprachpakete. Die RTP-Pakete werden dann mittels User Datagram Protocol (UDP) verschickt. Dieses Protokoll gewährleistet eine geringste Latenz
als Transmission Control Protocol (TCP).
Abbildung 1.1: Paketierung
Um die Laufzeitunterschiede auf der Empfängerseite auszugleichen wird ein DeJitter-Buffer eingesetzt. Dieser ordnet die ankommenden Pakete. Der Reihenfolge getreue Paketstream wird dann an den Dekoder übergeben. Letztlich werden die Sprachdaten mittels eines D/A-Wandlers hörbar gemacht. Um ein Telefonat über das Internet
zu führen, muss vorher wie beim PSTN/ISDN eine Signalisierung erfolgen. Bei der IPTelefonie werden unterschiedliche Signalisierungsprotokolle verwendet. Zum einen das
Session Initiation Protocol (SIP) welches von der IETF entwickelt wurde und sich
gegenwärtig großer Beleibtheit erfreut. Daneben existiert noch die H.323 Protokollfa-
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2
milie als Empfehlung der ITU-T, welches das älteste Signalisierungsprotokoll für die
IP-Telefonie darstellt. Das H.323 Protokoll wurde weitest gehend vom SIP-Standart
verdrängt und heutzutage kaum noch angewandt. Beide Standarts sind herstellerunabhängig somit wird gewährleistet, dass auch Telefonate zwischen Endgeräten unterschiedlicher Hersteller geführt werden können. Daneben gibt es noch das Protokoll
InterAsterisk eXchange (IAX), welches von Asterisk-Anlagen benutzt wird. Der populäre P2P-Telefoniedienst Skype setzt dagegen auf ein proprietäres Protokoll. [Bada04]
[Wikia] [TU-I07]
Abbildung 1.2: SIP im TCP/IP Referenzmodel, [TU-I07]
1.2 Vorteile von VoIP gegenüber dem PSTN/ISDN
Die Vorteile für Privatanwender bei der Nutzung der VoIP-Technik liegen ganz klar bei
den Kosten. Da viele VoIP-Anbieter ihre Netze zusammengeschalten haben, telefoniert
man von VoIP-zu-VoIP kostenlos. Die Ersparniss wird dadurch erbracht, dass der Anwender kein Geld für eine separate Telefonleitung bezahlen muss. Die Kosten werden
ausschließlich über die Internet Service Provider (ISP) oder VoIP-Service Provider abgerechnet. Des Weiteren bietet VoIP, eine weltweite Erreichbarkeit und Nutzung des
Dienstes und das bei gleich bleibender Teilnehmerrufnummer. Dies wird im Gegensatz
zur lokal gebundenen Erreichbarkeit auch nomadische Nutzung“ genannt.
”
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Für ein Unternehmen bietet die Nutzung von VoIP, bei der Vielzahl von Telefonate, eine sehr große Kostenersparnis. Ein Private Branch Exchange (PBX) System kann über
eine sanfte Migration (schrittweise Ankopplung zusätzlicher VoIP-Komonenten zur bestehenden PBX Infrastruktur) zu einer komplett IP basierten PBX (IP-PBX) umgerüstet werden und ermöglicht so eine günstigere Anlagen- bzw. Standortvernetzung (z.B.:
über VPN). Es muss somit nur noch eine Infrastruktur gewartet und betrieben werden. Mithilfe von Computer Telephony Integration (CTI) können neue Anwendungen
geschaffen und Firmeninterne Abläufe optimiert werden. Eine Derartige Umsetzung
sind z.B. die sog. Call-Me-Buttons“ in ebay- Auktionen.[VoIPa]
”
1.3 Nachteile von VoIP
Es konnte sich in den letzten Jahren kein einheitlicher Standard für Quality of Service
(QoS) in IP-basierten Netzen durchsetzen. Das Internet Protokoll arbeitet auf dem
Prinzip best effort“. Welches dem Anwender somit keinen QoS bereitstellt. Es gibt
”
zwar zwei unterschiedliche Arten QoS in IP zu implementieren. Bei Integrated services (IntServ), welches mittels des Resource Reservation Protocol (RSVP) realisiert
wird, werden ankommende Datenströme bei den Netzwerkknoten angemeldet. Diese
reservieren dann für diesen Dienst die entsprechende Bandbreite. Dieser Verfahren hat
sich jedoch nicht durchsetzen können, da in jedem der beteiligten Netzwerkknoten IntServ implementiert sein müsste, damit der Dienst funktioniert. Als Alternative gibt
es den Differentiated services (DiffServ), bei welchen die einzelnen IP-Pakete mittels
Differentiated Service Code Point (DSCP-Flag) markiert werden. Somit können die
einzelnen Netzwerkknoten die markierten Pakete entsprechend priorisiert behandeln.
Dieses Verfahren hat sich auch noch nicht Durchsetzen können, da man sich nicht auf
standardisierte Codes einigen konnte. Ein weiteres Problem wird durch den Einsatz
des unbestätigte UDP Transportprotkoll hervorgerufen. Durch seine Verwendung wird
zwar eine möglichst geringe Verzögerungszeit erzielt, aber verloren gegangene Pakete
können nicht noch einmal angefordert werden. Als letzes ist noch die hohe Latenzzeit
aufzuführen. Diese liegt bei der VoIP-Telefonie zwischen 200-400ms wenn über das öffentliche Internet telefoniert wird. Im Gegensatz dazu steht PSTN/ISDN mit maximal
25ms. Diese hohe Verzögerungszeit kann jedoch reduziert werden, in dem man einen
festen Übertragungsweg definiert der eine geringere Laufzeit aufweist und auch durch
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geringeren Jitter gekennzeichnet ist.
1.4 Anwendungsszenarien
Es gibt mehrere Möglichkeiten mit Hilfe von VoIP zu telefonieren. Im folgenden Abschnitt werden drei grundlegende Szenarien näher beleuchtet. Dabei ist die einfachste
und zugleich auch älteste Form ist die IP-zu-IP Verbindung. Hier telefoniert der Anwender über eine spezielle Software dem so genannten Softphone. Bekannte Softphones
sind: Skype, Google Talk, Express Talk, Phoner Lite, SJPhone, SIPPS Free, X-TAPI
1
Durch Verwendung von geeigneter Hardware (Router mit integriertem Telefonanschluss oder DECT-Station) kann auch ein normales Hand-/DECT-Telefon für die
VoIP-Telefonie genutzt werden ohne, dass der Anwender sein Telefonverhalten grundlegend ändern muss. Da bei dieser Art von VoIP nur innerhalb des IP-Netzes telefoniert werden kann, schränkt dies die Erreichbarkeit und Verfügbarkeit von Teilnehmern
stark ein. Jedoch werden bei diesem Szenario keine Gateways oder andere zusätzliche
Hardware benötigt, da keine Umwandlung der Daten erfolgen muss.
Abbildung 1.3: PC-zu-PC im LAN, [VoIPc]
Mit der Einrichtung von VoIP-Gateways, welches die PSTN/ISDN-Signale und VoIPSignale ineinander umwandelt, können nun auch Teilnehmer außerhalb des IP-Netzes
erreicht werden. Dies wird als IP-zu-Festnetz-Verbindung bezeichnet. Es ist auch möglich das Anrufe aus dem PSTN/ISDN-Netz an einen VoIP-Anschluss weitergeleitet
werden können (Festnetz-zu-IP).
Das letzte sich daraus ergebene Szenario ist, die Festnetz-zu-Festnetz Verbindung,
welche über ein IP-Netz vermittelt wird. Dazu werden zwei VoIP-Gateways benötigt,
1
Auszug aus: http://www.voip-information.de/softphones/softphones.php
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Abbildung 1.4: PC-zu-PC über das Internet, [VoIPb]
Abbildung 1.5: PC-zu-PSTN/ISDN, [Teltc]
die die beiden leitungsgebundenen Netze über das IP-Netz verbinden. Hierbei gibt
der Anrufer über eine Programm- oder Weboberfläche seine Festnetznummer und die
Nummer des Angerufenen ein. Darauf hin initialisiert der Anbieter den Anruf und das
System ruft den Anrufer über eine günstige Festnetznummer des jeweiligen Landes zurück (Call Back). Nimmt dieser den Anruf entgegen wird automatisch eine Verbindung
mit dem Angerufenen hergestellt. Der Angerufene wird dabei auch von einer günstigen
Festnetznummer aus angerufen. Dabei erfolgt die gesamte Verbindung, zwischen den
Gateways über das Internet. Hierbei werden hohe Romingkosten umgangen. Bei dieser
Art des VoIP ist es nicht immer erforderlich Software zuinstallieren oder sich bei einem
VoIP-Provider zuregistrieren. Ein bekannter Anbieter ist: peterzahlt.de“, diese Lösung
”
ist jedoch nur in Deutschland nutzbar. Eine Lösung für Blackberry Geräte bietet der
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Hersteller MINO Wireless“ an. In diesem Fall sind eine Softwareinstallation, sowie eine
”
Registrierung bei MINO Wireless“ erforderlich. Möchte nun der Anrufer ein Gespräch
”
einleiten, sendet er die Rufnummer in einem kleinen Datenpaket per GPRS/UMTS
an den MINO-Server. Dieser leitet daraufhin einen Call-Back ein. Nimmt der Anrufer ab wird das Gespräch zum Angerufenen aufgebaut. Der Anruf wird dabei vom
MINO-Server über eine VoIP-Verbindung realisiert. [Teltb] [MINO]
Abbildung 1.6: Call-back Verfahren über MINO-Server, [MINO]
2 Stand der Technik
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2 Stand der Technik
2.1 Reine VoIP-Netze
Die Betreiber reiner VoIP-Netze bieten dem Endkunden einen Internet-Telefonanschluss
über einen herkömmlichen Internetzugang an. Dabei sind die Provider für die Erreichbarkeit und die Weiterleitung der Gespräche zuständig. Sie stellen die Gateways
für die Verbindung ins PSTN/ISDN-Netz bereit und sind für die Stabilität des Systems verantwortlich. Einen QoS können sie hingegen netzseitig nicht bereitstellen. Da
sie nur den Dienst der VoIP-Telefonie anbieten und die Signalisierung realisiert. Für
die Paketübertragung der Sprachdaten über das öffentliche Internet“ sind sie hin”
gegen nicht verantwortlich. Die Nutzung von reinen VoIP-Netzen ist nicht an einen
bestimmten Anschluss gebunden. Theoretisch lässt sich jeder Internet-Anschluss für
das Telefonieren über reine VoIP-Netze nutzen. Es sollte jedoch dafür gesorgt werden,
dass ausreichend Bandbreite zur Verfügung steht, da ansonsten die Sprachqualität
oder Verbindungsqualität darunter leidet. In den letzten Jahren drängen immer mehr
VoIP-Anbieter auf den Telekommunikationsmarkt. Darunter befinden sich nicht nur die
klassischen ISPs, sondern auch völlig neue Wettbewerber. Damit man die Netze nutzen
kann, braucht der Nutzer lediglich einen bestehenden Internetzugang und ein Konto
beim jeweiligen VoIP-Anbieter. Dieser übermittelt ihm seine Anmelde-Daten. Setzt der
VoIP-Provider SIP als Signalisierungsprotkoll ein, bestehen diese Daten aus: SIP-ID,
SIP-Passwort, SIP-Proxy, Redirect-Server-Adresse und der Registrar-Server-Adresse.
Die SIP-Adresse ist im Standart Uniform Resource Identifier (URI) -Format aufgebaut: sip:NAME@PROVIDER.de. Über diese Adresse ist der Teilnehmer dann
erreichbar und verifizierbar. Der VoIP-Provider hinterlegt in seinem System sämtliche
SIP-URI’s seiner Kunden. Im Location-Server werden die Verknüpfungen zwischen dem
Rechner des Angerufenen und der SIP-URI hergestellt. Der gesamte Signalisierungsvorgang wird dabei über den SIP-Proxy abgewickelt. Vom Wunsch der Verbindung
2 Stand der Technik
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bis hin zur Bestätigung der Verbindung beim Anrufer. Die eigentlichen Sprachdaten
werden jedoch direkt über das Internet abgewickelt und nicht über den Server des
Providers. Da bei dieser NetzStruktur die IP Adresse vom Angerufenen zum Anrufer
übermittelt wird, bestehen hier Sicherheitslücken. Die Adresse kann für Angriffe auf
den selben Anschluss genutzt werden.
Abbildung 2.1: Aufbau eines VoIP-Netzes, [Bund]
Abhilfe schafft hier das die Erweiterung des VoIP-Netzes mit Session Border Control Gateways (SBCG). Der Unterschied hierbei liegt darin, dass im Location Server nur die IP Adresse des SCBG hinterlegt ist und nicht die des Angerufenen. Die
tatsächliche IP Adresse zu den Datenpaketen wird erst innerhalb des VoIP-Netzes
zugewiesen. Durch die Implementierung eines SBCG kann eine sicherere Sprachübertragung im, vom VoIP-Provider gesicherten, VoIP-Netz ermöglicht werden. Da auch
der Datenverkehr nun nicht mehr komplett über das öffentliche Internet“ läuft, ist der
”
VoIP-Anbieter auch für die Übertragung der IP-Sprachdaten, innerhalb seines Netzes zuständig. Dies bietet dem VoIP-Anbieter die Möglichkeit seinem Kunden einen
sicherere Sprachübertragung anzubieten. Hierbei können innerhalb des Provider VoIPNetzes und an dessen Übergängen zum öffentlichen Internet“ Sprachdaten priorisiert
”
werden. Des Weiteren können auch zusätzliche Dienste schneller implementiert werden
(z.B. Multimedia-Dienste). Die Netz-Provider sind bestrebt ihre VoIP-Netze zusam-
2 Stand der Technik
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men zuschalten, da es auf Grund der Vielzahl an Hops zu höheren Laufzeiten kommt.
Die Implementierung dieses Systems haben bis jetzt nur wenige Anbieter durchgeführt.
Hierzu zählen z.B.: Deltathree (USA).
Abbildung 2.2: Aufbau eines VoIP-Netzes mit SBCG, [Bund]
Die VoIP-Provider geben ihren Teilnehmern meist eine richtige“ Rufnummer nach
”
E.1641 . Da sich die SIP-URI’s nicht in jedes Telefon eintippen lassen und auch die allgemeine Akzeptanz für Rufnummer höher ist. Ruft nun VoIP Kunde A eine Rufnummer
an läuft sie beim seinem VoIP-Provider auf, welcher sie dann in ein SIP-URI umsetzt
und das Gespräch aufbaut. Somit ist man stets und überall auf der Welt unter der heimischen Rufnummer erreichbar (nomadische Nutzung). Durch die Registrierung der
Rufnummern für den Dienst Telephone Number Mapping (ENUM) wird es Möglich,
dass eine einzelne Nummer auf eine SIP-URI umgeleitet werden kann. Dies spart dem
Anrufenden erhebliche Kosten. Da VoIP-Nutzer unter Umständen nicht mehr über
das PSTN/ISDN telefonieren müssen, sondern von SIP-URI zu SIP-URI ihr Gespräche führen. Sollte die SIP-URI jedoch nicht erreichbar sein, wird der Anruf auf die
herkömmliche Rufnummer geleitet.[IP-p]
1
In E.164 ist festgelegt, aus welchen Bestandteilen eine Telefonnummer besteht und wie viele Stellen
”
sie enthalten darf“ [Wikif]
2 Stand der Technik
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Die VoIP-Provider setzen Gateways ein um Nutzer auch die Telefonie mit dem herkörmmliche PSTN/ISDN zu ermöglichen. Die Gateways vernetzen hierbei die her”
kömmlichen Komponenten für die Sprachkommunikation über ein IP-Netz. Hierfür
benötigt man spezielle Protokolle, die man auch als Media Gateway Protokolle bezeichnet. Es stehen bereits zwei derartige Protokolle zur Verfügung, nämlich Media Gateway
Control Protocol (MGCP) von der IETF und das Media Gateway Control (Megaco),
das gemeinsam von der IETF und der ITU-T spezifiziert wurde.“ (vgl.:[Bada04] Seite 287) Damit unterschiedliche Netztypen in das VoIP-Netz integriert werden können
braucht man unterschiedliche Media Gateways (MG). Das Trunking Gateway wird
benutzt um PSTN/ISDN mit einem IP-Netz zu integrieren. Mit Residential Gateways können klassische Telefone an ein IP-Netz angeschlossen werden (Router mit
Telefonanschluss). Damit man auch klassische TK-Anlagen in VoIP-Netze benutzen
kann benötigt man ein Access Gateway. Bei einer Sprachübermittlung über ein IP”
Netz muss eine RTP-Session zwischen zwei MG’s auf- und abgebaut werden. Eine Ansteuerung von MG’s erfolgt mit Hilfe von speziellen Kontrolleinheiten. Eine derartige
Kontrolleinheit bezeichnet man als Media Gateway Controller (MGC). Die Übermittlung der Steuerung zwischen MG und MGC muss nach einem MG-Protokoll erfolgen.“
(vgl.:[Bada04] Seite 287)
Abbildung 2.3: Aufgaben eins MG-Protokolls, [Bada04] Seite 289
Durch das Peering (Zusammenschluss) von VoIP-Netzen telefoniert man bei VoIPzu-VoIP Verbindungen zwischen den beteiligten Anbieter kostenlos. Dies gilt für die
United Internet AG, wozu alle VoIP-Anschlüsse von 1&1, GMX, WEB.de zählen. Des
Weiteren unterhalten auch die Anbieter sipgate.de, IPTEL, telio.no sowie freenet iphone Kooperationsverträge. [SIPG] [Wikie] [Bada04]
2 Stand der Technik
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2.2 VoIP im Mobilfunknetz
2.2.1 VoIP über Datentarife
Die Nutzung von VoIP über ein Mobilfunknetz kann über mehrere Wege erfolgen. Eine Möglichkeit ist die Benutzung eines VoIP-Softphone, um über das Datennetz des
Mobilfunkbetreibers zutelefonieren. Diese Möglichkeit kann von fast jedem Endgerät
genutzt werden, welches über eine Anbindung an ein Mobilfunknetz verfügt (Smartphone, Notebook-GSM/UMTS-Card). Hierbei ist zu beachten, dass nach Möglichkeit
die Verbindung über ein UMTS oder HSDPA Netz aufgebaut werden sollte. Da es
ansonsten zu Störungen und Qualitätseinbrüchen kommen kann. Des Weiteren können
in schnelleren Netzen auch breitbandigere Sprachcodecs verwendet werden, welche die
Sprachqualität erhöhen. Eine typische Anwendung für Symbian basierten Smartphones ist die VoIP-Software fring“. Auf Pocket-PC’s mit dem Betriebssystem Windows
”
”
mobile“ sind die Anwendungen: Sjphone, voIPsurfer, Agephone, X-PDA und ebenfalls
fring lauffähig. Die Anwendungen können so konfiguriert werden, dass sie eine bestehende WLAN- oder 3G-Verbindung nutzen. Mit dem aufkommen von Datenflatrates
für die mobile Internet Nutzung, freut sich die Nutzung von VoIP über ein mobiles
Datennetz immer größerer Beliebtheit. Aufgrund dieser Entwicklung sahen sich die
Mobilfunkanbieter gezwungen die VoIP-Nutzung zu verbieten. Dadurch werden die
Teilnehmer gezwungen über das meist teurere GSM oder UMTS Netz zutelefonieren.
Jedoch werden zurzeit SIP-Verbindungen oder auch Verbindungen über das proprietäre
Skype-Protokoll nicht blockiert. [Telta]
2.2.2 IMS - IP Multimedia Subsystem
IMS wurde von der 3GPP und der ETSI/TISPAN standardisiert und im 3GPP Release 5 von UMTS festgeschrieben. Es stellt eine Weiterentwicklung bzw. eine Aufbaustufe von UMTS dar. Bei IMS wird die Packet-Switeched-Domain, des Kernnetzes,
vollkommen in die IMS-Struktur eingebunden. Diese IMS-Domain stellt eine auf dem
Internet-Protokoll basierende Plattform für Multimedia-Anwendungen dar. Auf die
Architektur von IMS wird in Kapitel 3.2.1 näher eingegangen. Als Signalisierungsprotokoll für Multimedia-Dienste wird SIP verwendet. Durch die Einführung von IMS
erhalten die Netzbetreiber die Möglichkeit ihr Dienstangebot schnell erweitern zu kön-
2 Stand der Technik
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Abbildung 2.4: Prinzipieller Aufbau eines UMTS-Netzes, [Bada04] Seite 21, Abb. 1.3-4
nen, ohne das gesamte Netz umbauen zu müssen. IMS wird dabei auf einem zentralen
Server implementiert und eingerichtet dies erleichtert zudem die Wartung des Systems. Funktionen die IMS speziell für VoIP bietet sind z.B.: bessere Abrechnung und
priorisierter VoIP Verkehr gegenüber dem Datenverkehr. Durch die Bereitstellung von
QoS wird die Grundlage für eine VoIP-Kommunikation auf der Netzseite gelegt. Es
stellt somit einen ersten Schritt in Richtung Next Generation Networks (NGN) dar.
Da IMS allen bekannten Netzwerk-Typen passende Schnittstellen bereitstellt, hält es
dem Diensteanbieter ein sehr breites Spektrum offen um Konvergenten-Diensten anzubieten. Die größten Hindernisse in der Einführung sind die sehr hohen Kosten für den
Netzumbau bzw. der Integration von IMS.
Der erste Mobilfunkbetreiber der in seinem UMTS-Netz IMS implementiert hat
ist Softbank Mobile aus Japan. Dort werden Dienste wie zum Beispiel Push-to”
talk“(PTT) und Hotstatus“ angeboten. In Deutschland wurde PTT bereits 2004 vom
”
Mobilfunk Provider T-Mobile eingeführt. Jedoch wurde der Dienst, wegen der geringen
Nachfrage, zum 1.Juni 2008 wieder eingestellt.2 Die gegenwärtige Situation zeigt auch,
dass sich IMS in Deutschland wohl eher nicht etablieren wird. Der VoIP- und IMSSpezialisten Empirix erklärte: Das auf Grund des relativ neuen digitalen Sprachnetzes
”
2
Henning
Gajek:
T-Mobile
stellt
Push-to-Talk
http://www.teltarif.de/arch/2008/kw11/s29279.html
ein;
Meldung
vom:
14.03.2008;
2 Stand der Technik
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Abbildung 2.5: Aufbau eines VoIP-Netzes mit IMS, [Bada04] Seite 21, Abb. 1.3-5
in Deutschland, viele Provider keinen Grund für die Erweiterung ihrer Netze mit IMS
sehen würden. Des Weiteren würden auch konkurrierende Technologieansätze IMS zu
keinem breiten Erfolg führen.“ 3 Die konkurrierenden Ansätze sind Unlicensed Mobile Access (UMA) und Femtozellen auf die im Kapitel 3.2.2 näher eingegangen wird.
Wie sich diese Technologie in Zukunft entwickeln wird bleibt abzuwarten. Es wird davon abhängig sein was der Kunde für Ansprüche hat und wie sich die Großkonzerne
untereinander einigen werden. [Eleka] [Wikib]
2.3 VoIP über Satellit
Gerade in ländlichen Gebieten wo die Breitband-Versorgung der Telekom an ihre Grenzen stößt bzw. gar nicht mehr möglich ist, bieten sich Internetanschlüsse über Satelliten
an. Früher wurde die Kommunikation nur im Downlink über den Satelitten realisiert.
Der Uplink musste über ein Modem (analog oder ISDN) oder über ein Mobiltelefon hergestellt werden. Durch diese Aufteilung der Kommunikationwege entstanden
immer zusätzliche Kosten. Seit einiger Zeit es ist möglich den Uplink auch über den
Satelliten abzuwickeln. Hierfür ist eine spezielles digitales Sende/Empfangs-LNB erforderlich, sowie eine DVB-S-PC-Karte oder DVB-S-USB-Box.[Thor05] Im Gegensatz zu
den klassischen DSL-Anschlüssen, ist das Internet über Satellit noch recht kostspielig.
3
vgl.: IMS - keine Nachfrage für die Wunderwaffe der TK-Industrie, Meldung vom24.05.2008, 14:35
Uhr ; http://www.teltarif.de/arch/2008/kw21/s30049.html ; letzter Aufruf 27.05.08
2 Stand der Technik
14
Da die teure Hardware meist auf den monatlichen Preis mit aufgerechnet wird, ergeben
sich hierbei Preise von ca. 50 EURO pro Monat. Zur Zeit sind Übertragungsgeschwindigkeiten im Downlink zwischen 256 kbit/s bis 4096 kbit/s erhältlich. Viele Anbieter
bieten dem Kunden als Zusatzdienst VoIP an. Da aber die Satellitenkommunikation
auf Grund ihrer langen Signalwege sehr hohe Latenzzeiten aufweist, bietet sich ein solches System eher weniger für die Echtzeitkommunikation an. Bei einem VoIP-Gespräch
muss man unter Umständen mit Signallaufzeiten von 780 ms rechnen. Dies ist ein kaum
mehr akzeptabler Wert für ein VoIP-Telefonat. Jedoch können per Satellit bei einer
Bandbreite von 480 kbit/s bis zu 30 VoIP-Telefonate gleichzeitig übertragen werden.
Dies ist somit natürlich für den Provider sehr lukrativ. Als Signalisierungsprotokoll
benutzt man bei VoIP über Satellit den etablierten Standart SIP. [Star] [onli]
15
3.1 Konvergenz der Netze
Netze wie das digitale Telefonnetz (PSTN), ISDN, die Mobilfunknetze GSM und
”
UMTS und private IP-Netzwerke sind digital und dienen hautpsächlich der Übermitllung von Bitströmen. Um die vorhandenen TK- und DV-Ressourcen effektiver
ausnutzen können, sollte man diese unterschiedlichen Netze nach der Strategie NETZ
+ NETZ = NETZ integrieren. Eine derartige Integration wird als Konvergenz der
Netze bezeichnet. Insbesondere ist dabei die Integration mit dem Internet von großer
Bedeutung.“ (vgl.:[Bada04], Seite 22) Damit die Kommunikation zwischen den verschiedenen Netzen reibungslos abgewickelt werden kann, ist es wichtig, dass sich das
konvergente Netz transparent gegenüber allen Endgeräten verhält. Ein zukünftiges globales konvergentes IP-basiertes-Netz muss neben Sprache, Video auch Daten je nach
Qualitätsanforderungen entsprechend übertragen können.
3.2 Next Generation Networks - NGN
3.2.1 NGN-Architektur
Für das Konzept zu NGN gibt es drei verschiedene Ansätze. Jedoch ist die prinzipielle
Struktur bei allen Ansätzen ähnlich. Es wird versucht ein paketvermitteltes Netz auf
zubauen. Da NGN auch kanalorientierte Netzen integriert, muss sicher gestellt sein,
dass das NGN den geforderten QoS, der zu vermittlenden Netze, bereitstellen kann.
Des Weiteren werden die Zugangsnetze klar von den Kernnetzen getrennt. Dabei sind
die Zugangsnetze über Gateway mit dem Kernnetz verbunden.
Die Ansätze der Standardisierungsgremien setzen bei der Standardisierung unterschiedlichen Schwerpunkten für die Definition und den Aufbau von NGN. Zum einen
16
Abbildung 3.1: Prinzipeller Struktur eines NGN, [FH F]
existiert der Ansatz der ETSI mit dem Project TISPAN (Telecoms & Internet converged Services & Protocols for Advanced Networks), welches seine Schwerpunkte in der
Ausarbeitung von praktisch umsetzbaren Implementierungen sieht. Daneben existiert
der Ansatz der 3GPP, dieser wird von den Mobilfunkprovidern vorangetrieben. Hierbei
wird NGN auf der Basis vom IMS als Kernelement realisiert. Ebenso hat ITU-T mit
dem Project GII (Global Information Infrastructures) die Spezifikation ITU-T-NGN
herausgebracht. Dieser Ansatz spezifiziert jedoch ein weiter reichendes und nachhaltigeres Modell, welches die grundlegende Architektur und Funktionsweise eines kompletten paketvermittelten Netzes definiert. Die Unterschiedlichen Projekte arbeiten
untereinander zusammen um eine gemeinsame Richtung der NGN Kernkomponenten
zuwahren. Definition der ITU nach Y.2001 lautet: Ein Netz der nächsten Generation
”
(NGN) ist ein paketvermittelndes Telekommunikationsnetz, das Telekommunikationsdienste bereitstellt, viele breitbandige, dienstgüteklassenfähige Transporttechnologien
nutzt und bei dem dienstbezogene Funktionen unabhängig von der genutzten Transporttechnologien sind. Es bietet den Nutzern uneingeschränkten Zugang zu Netzen,
zu konkurrierenden Dienstanbietern und/oder Diensten ihrer Wahl. Es unterstützt die
17
allgemeine Mobilität, die eine beständige und allgegenwärtige Bereitstellung von Diensten für die Nutzer ermöglicht.“ Des Weiteren werden weitere Grundmerkmale definiert
die ein NGN auszeichnet:
• Paketübertragung
• Aufteilung der Steuerfunktionen in Übermittlungseigenschaften, Verbindung und
Anwendung/Dienst
• Abkopplung des Diensteangebots vom Netz und Bereitstellung von offenen Schnittstellen
• Unterstützung eines großen Spektrums von Diensten, Anwendungen und Mechanismen auf der Grundlage von Dienste-Bausteinen (Dienste-Modulen) (einschließlich Echtzeit/Streaming/Nicht-Echtzeit-Dienste und Multimedia)
• Breitband-Fähigkeiten mit durchgehender Dienstgüte und Transparenz
• Zusammenarbeit mit vorhandenen Netzen über offene Schnittstellen
• Generelle Mobilität
• Uneingeschränkter Zugang der Nutzer zu verschiedenen Diensteanbietern
• Vielzahl von Identifikationsschemata
• Einheitliche Dienstemerkmale für den gleichen Dienst aus der Sicht des Nutzers
• Konvergenz von Diensten zwischen fest/mobil
• Unabhängigkeit von dienstbezogenen Funktionen von den zugrunde liegenden
Beförderungstechnologien
• Einhaltung aller regulatorischen Anforderungen, z. B. bei Notrufen sowie Sicherheit/Vertraulichkeit usw.
• Übereinstimmend mit allen regulatorischen Anforderungen (z. B. Notfallkommunikation, Sicherheit, privacy“, Lawful Interception usw.)
”
18
Das Konzept der 3GPP umfasst drei Schichten. Hierbei wird der
wie er in der ITU-Spezifikation eingeführt wird aufgespaltet in den
und IMS Layer“. Die Funktionalität verteilt sich wie folgt:
”
Transport Layer“
”
Transport Layer“
”
• Die Transportschicht umfasst die Gateways und bindet die Zugangsnetze ein
• Die IMS-Schicht umfasst die Call-Control“-Funktion (CSCF),den Home subscri”
ber server (HSS), sowie die Media Resource Function (MRF)
• die Serviceschicht enthält die Application Server AS
Bei dem Project TISPAN der ETSI wird IMS als Kernkomponente definiert (Core
IMS). Im Gegensatz zur 3GPP werden hierbei neben den Mobilfunk Zugängen (Mobile Access) auch die Zugänge aus dem PSTN/ISDN (Fixed Access), dem Kabelnetz
(Cable Access) und den kabellosen Breitband Zugängen (Broadband Wireless Access)
berücksichtig.[Wikic] [IETF] [ITU-]
Abbildung 3.2: TISPAN-Modell, [IETF]
Wenn man auf die Sprachübermittlung bei NGN zusprechen kommt, dann ist immer häufiger die Rede von Voice over NGN (VoNGN). Es stellt sich nun die Frage
wo die Unterschiede zwischen VoInternet und VoNGN liegen. VoNGN ist die Technik
bei der dem Teilnehmer einen Festnetzanschluss angeboten wird, er aber gar keinen
19
Leitungsvermittelten Sprachkanal bei einem Telefongespräch geschalten bekommt. Es
wird hingegen nur ein PSTN/ISDN-Anschluss auf ein paketvermitteltes Netz abgebildet. Diese Technik wird zurzeit von Arcor angeboten und als echter ISDN-Anschluss
beworben. Aus Teilnehmersicht ist dabei kein Unterschied zwischen dem PSTN oder
VoNGN zu erkenne, lediglich dem Netzbetreiber ist die IP-basierte Übertragung der
Sprachdaten bekannt. Diese kann dann aber im Prinzip von ihm auch mit QoS versehen werden. Ausserdem bietet VoNGN keine nomadische Nutzung wie es bei VoIP der
Fall ist. In Fachkreisen wird VoNGN als zukünftiger Ersatz des PSTN/ISDN-Netzes
gesehen. Wo hingegen VoInternet auf Grund der meist schlechteren Sprachqualität als
Telefonie 2.Klasse degradiert werden könnte.
Das Ziel von NGN ist es, die heutige Vielfalt von Zugangs- und Kommunikationstech”
nologien unter einem gemeinsamen Dach des zukünftigen Netzes auf IP zu betreiben.
Durch die Konvergenz entsteht ein Übergang von einer vertikalen zu einer horizontalen Dienste-Integration.“ 1 Da bei einer horizontalen Integration für eine begrenzte
Anzahl von Diensten stets eigene Netze aufgebaut werden müssen, die dann nur mit
bestimmten Endgeräten nutzbar sind. Um diesen kostspieligen Ansatz zu vermeiden
wird in Zukunft wohl vermehrt der Aufbau von NGN vorangetrieben. Da bei wird VoIP
(VoNGN) in Verbindung mit SIP bei Sprachübertragungen über jegliche Zugangstechnologien zu Einsatz kommen. [dslt]
3.2.2 Fixed Mobile Convergence - FMC
Gegenwärtig sind die Mobilfunknetze komplett getrennt von den Festnetzen. Jedes
Netz benutzt eigene Standards und Endgeräte. Diese Situation bewirkt beim Verbraucher doppelte Kosten und ein überschaubares Angebot. Des Weiteren hat er für jedes
Netz eine eigene Nummer zugewiesen bekommen. Daheim ist er über beide Nummer
erreichbar und unterwegs nur über die Mobilfunknummer. Um diese Probleme aus dem
Weg zuschaffen hat sich die Organisation Fixed Mobile Convergence Alliance gegründet. Welche das von der ETSI erarbeitete Konzept von der Verschmelzung der beiden
Netzarten voranzutreiben versucht. Wodurch der Endkunde mit nur einem Endgerät ohne Rücksicht auf die Zugangstechnologie jegliche TK-Dienste nutzen kann. Bei
1
white paper: Next Generation Network (Motivation und Herausforderung für Incumbents); TSystems
20
der Umsetzung wird die persönliche Mobilität die der Endgeräte und der Dienste von
vornherein mit berücksichtigt. Durch die persönliche Mobilität ist der Teilnehmer stets
unter derselben Rufnummer erreichbar egal oder er unterwegs ist oder sich stationär
aufhält. Durch die Endgeräte Mobilität wird gewährleistet, dass man nur noch ein
Gerät braucht, welches sich auf die örtlichen Konditionen des vorhandenen Netzes einstellt. Durch die Dienst-Mobilität werden dem Anwender überall und unabhängig vom
Endgerät sowie der Zugangstechnologie dieselben Dienste bereitgestellt.
Eine FMC-Realisierung seitens des Mobilfunk-Providers kann beispielsweise folgendermaßen durchgeführten werden. In einem lokal begrenzten Gebiete, um den Wohnort
des Teilnehmers herum, berechnet der Provider an das Festnetz angepassten Kosten.
Außerhalb dieser Zone wird dann zu den üblichen Mobilfunk-Konditionen abgerechnet. Zurzeit sind schon ähnliche Angebote auf dem Markt zum Beispiel die Zuhause”
Option“ von vodafone oder die home-zone“ von O2. Jedoch spielt bei diesen Realisie”
rungen VoIP noch eine eher untergeordnete Rolle.
Die Realisierung von FMC durch einen Festnetzbetreiber kann durch die Einführung
einer mobielen Zusatzoption durchgeführt werden. Diese würde dann vorsehen, dass
der Endkunde innerhalb der Erreichbarkeit seiner heimischen Basisstation (WLANoder DECT-Router) zu den Festnetzkosten telefoniert. Wenn jedoch keine Verbindung
mehr zur Basisstation hergestellt werden kann, schaltet das Endgerät auf das Mobilfunknetz um und man telefoniert zu den Kosten, welche in der Zusatzoption geregelt
werden. Bei dieser Entwicklung könnte VoIP eine wichtige Rolle spielen. Wenn sich der
Teilnehmer am Heimatort aufhält, könnte er per WLAN (oder Femtocelle) über die
heimische DSL Leitung telefonieren. Sollte die WLAN Verbindung dann nicht mehr
zur Verfügung stehen würde das Telefon auf das verfügbare Mobilfunknetz umschalten.
Das laufende Gespräch wird dann durch ein vertikales Handover mitgenommen und
kann ohne Verzögerung weitergeführt werden. Dies ist auch unter den Namen voice
call continuity (VCC) bekannt.[itwic]
Das Unternehmen FirstHand Technologies“ biete hier eine komplette Unified Com”
munication (UC) Lösung an. Das Enterprise Mobility Gateway UC“ ist ein Daten”
Gateway, welches dem Nutzer den Funktionsumfang der Unternehmenseigenen IPPBX auf seinem Smartphone bereitstellt. Hierdurch ergeben sich die Vorteile, dass der
Teilnehmer stets unter der gleichen Nummer erreichbar ist. Somit ruft ein Gesprächspartner nicht mehr ein Nummer eines einzelnen Endgerätes an, sondern gezielt den
21
Teilnehmer selbst. Das Gateway wertet die Datenströme der IP-PBX aus und leitet
einen eingehenden Anruf gezielt auf das Smartphone weiter. Damit das Smartphone mit
dem Gateway kommunizieren kann hat der Hersteller eine mobilen Client (FirstHand
Mobile Console UC) entwickelt. Dieser ist in verschiedenen Versionen erhältlich. In der
Dual-Mode Variante (siehe unterstehendes Bild), nimmt das Smartphone über eine
Mobilfunkverbindung oder über eine WLAN-Verbindung Kontakt mit dem Gateway
auf. Die Möglichkeit ein laufendes Gespräch unterbrechungsfrei von einer Mobilfunkverbindung an eine WLAN-Verbindung zu übergeben (oder anders herum), ist ein wesentlicher Bestandteil der Software. Diese VCC Funktion ist ein wesentliches Merkmal
für FMC. Die Software bietet auch die Möglichkeit ein Gespräch unterbrechungsfrei an
ein anderes Endgerät zu übergeben (Smartphone > Notebook). Weitere FMC-Dienste
sind: eine universelle Voice-Mailbox, von überall aus nutzbar Kurzwahlnummern, sowie
universelles Instand Messaging-System. [Firs]
Abbildung 3.3: Dual Mode Client Console von FirstHand Technologies“ auf einem
”
Pocket PC mit Windows mobile 6, [Firs]
22
In den letzten Jahren hat sich die Zahl der UC-Lösungen speziell für Unternehmen
stark vermehrt. In Abbildung 3.4 sind Unternehmen mit ihren UC-Plattformen aufgelistet, die komplette Server-Client FMC-Produkte anbieten. Um ein vertikales Han-
Abbildung 3.4: FMC-Produkte
dover zurealisieren, bietet sich Unlicensed Mobile Access (UMA) an. Dieser lizensfreie
Standart ermöglicht es Mobilfunkanbietern ihre Dienste neben GSM, GPRS, EDGE
und UMTS auch über die WLAN und Bluetooth bereit zustellen. Da die Benutzung
von WLAN und Bluetooth keinen Lizenzen unterliegt spricht man von Unlicensed Access. UMA ist ein 3GPP Standart und definiert einen zusätzliches Netzelement den
UMA Network Controller. Dieser ermöglicht es den Zugang zu Mobilen Diensten über
ein IP basiertes Netzwerk (Internet) herzustellen. Des Weiteren werden Protokolle
bereitgestellt die eine sichere Übertragung der GSM/UMTS-Nutzerdaten sowie des Signalisierungsverkehrs über das IP-Netz gewährleisten. Da die Anzahl der Mobiltelefone
die über einen integriertes WLAN-Modul verfügen stetig wächst, bietet diese Technik
sehr viel Potenzial. Zurzeit gibt es von der Firma VITEND ein Softphone, welches den
kompletten Funktionsumfang den der Mobilfunkprovider bereit stellt, über ein IP-Netz
zugänglich macht. Das Programm sucht sich die günstigste Verbindung heraus um sich
23
über ein UMA-Netz mit dem Mobile Core Network zu verbinden. Viele Software-,
Chiphersteller und Mobilfunkprovider sind bestrebt UMA weiter voranzubringen. Im
Folgenden ist eine Liste, welche die Unternehmen zeigt die UMA Produkte entwickeln.
[Elekb] [umat] [Vite]
Abbildung 3.5: UMA-Produkte
Abbildung 3.6: Netzarchitektur vom UMA, [umat]
24
3.2.3 Realisierungen von NGN
Für das erste NGN-Netz fiel der Startschuss bereits im Juni 2004. Es ist das 21 Core Network (21CN) der British Telecom (BT) und stellt zugleich das umfangreichste
Projekt seiner Art dar. Im Jahre 2007 wurde dann auch die erste englische Stadt
komplett auf NGN umgestellt. Für ein verbindungsorientiertes Tunneling der Datenpakete im Carriernetz, wird hierbei Provider Backbone Transport (PBT), sowie das
von Nortel entwickelte Provider Backbone Bridging - Traffic Engineering (PBB-TE)
verwendet. In Japan versucht der Betreiber NTT seine NGN-Architekutr RENA (REsonant communication Network Architecture) voranzubringen. Es folgten noch Korea
Telecom und Bell Canada die ihre NGN Pläne für ein All-IP-Netzwerk 2003 angekündigt haben. In Europa gilt die Telekom Austria als Vorreiter im Bereich NGN.
Der Aufbau der Infrastruktur begann 2004 und soll 2009 abgeschlossen werden und
dabei das gesamte PSTN ersetzen. Der italienische Betreiber Telecom Italia konnte
bereits im Jahr 2006 den gesamten Sprach-, Daten- und Videoverkehr landesweit über
ihr IP basiertes Netz abwickeln. In Deutschland informierte die QSC AG im Oktober
2005 über ihre NGN Pläne. Diese sollen zusammen mit dem Netzwerkausrüster Huawei
Technologies umgesetzt werden. Die Dienste die QSC anbieten möchte sind unter anderem: Personal Routing, FindMe, Interactive Voice Response (IVR), Call-Through“”
oder Call-Back“-Dienste. Im folgenden Jahr modernisierte Arcor sein Netz, in dem
”
sie die Verbreitung von schnellen DSL-Anschlüssen vorantrieben. Im dritten Quartal
2007 wurde dann bereits schon ein Großteil aller Neukunden mit neuen Anschlüssen
ausgestattet. Die Netzwerktechnik stellen Cisco und Nortel bereit. Die Deutsche Telekom (DTAG) hat ihre Pläne über die Zusammenarbeit im Bereich NGN mit IBM
und der T-Com Tochter im Februar 2007 bekannt gegeben. Der Plan sieht vorerst die
Festnetzsubstitution vor und anschließend die Integration weiterer innovativer Dienste.
Die Überführung in die NGN Netzarchitektur soll dann 2010 abgeschlossen sein. [itwib]
3.3 Next Generation Mobile Networks (NGMN - 4G)
NGMN wird als Nachfolger für das bestehende 3G Netz gehandelt. Es bietet im Vergleich zu High Speed Packet Access (HSPA) einen deutlich höheren Durchsatz von bis
zu 100 Mbit/s im Fernbereich und 1Gbit/s im Nahbereich. Als Mobilfunksystemen der
25
4. Generation werden WLANs nach 802.11n, Broadband Wireless Access (BWA) nach
802.16m und Long Term Evolution (LTE) von UMTS gezählt. Des Weiteren wird der
Ansatz ALWAYS ON“ verfolgt bei dem der Nutzer stets mit dem Internet oder einem
”
anderen IP-basierten Netz verbunden sein soll. Seit 2005 wird die Standardisierung
durch das 3GPP vorangetrieben und soll 2010 abgeschlossen sein. Da der Teilnehmer nun stets eine breitrandige Verbindung zum Internet hat ist es möglich jegliche
Sprachkommunikation über VoIP bzw. VoNGMN abzuwickeln. Da auch die Latenzzeiten um den Faktor vier verkürzt werden sollen, bietet dies völlig neue Ansätze. Durch
die höhere Bandbreite können Konferenz-Gespräche über VoIP abgehalten werden, bei
denen zusätzlich live Videobilder in HD-Qualität übertragen werden können. Statusmitteilungen, wie sie von Instant-Messengern bekannt sind, könnten solange das Gerät
eingeschaltet ist dem Anrufer wichtige Informationen anzeigen. Diese Möglichkeit biete
sich prinzipiell heute schon, da aber die Kosten für eine dauerhafte Internetverbindung
im Allgemeinen noch sehr teuer sind, werden entsprechende Lösungen bislang noch
nicht von der breiten Masse genutzt. Wenn jedoch bei 4G von Begin an die ALWAYS
”
ON“ Strategie verfolgt wird, werden Datenflatrates gar nicht mehr zu unterbinden sein.
Wie beim NGN bieten sich den Mobilfunkbetreibern dann die Möglichkeiten ihren Kunden Mobilfunkanschlüsse anzubieten die komplett über VoIP realisieren werden. Dies
könnte langfristig gesehen das Ende der Circuit Switched Domain (CS-Domain) sein.
Jedoch ist eine solcher Schritt erst nach der Etablierung dieses Standards durchführbar. Aber vor allem erst nach einem fortgeschrittenen Netzausbau im Ausland sinnvoll.
Da ansonsten Roaming zwischen Netzen nur sehr schwer und sehr kostspielig durchführbar wäre. Ein NGMN bietet dem Nutzer vor allem neben den klassischen Diensten
wie Sprach- oder Textkommunikation unzählige multimediale Zusatzdienste wie TV, Radio/Audiostreams in höchster Qualität und die Möglichkeit große Datenmengen
auszutauschen.[Wikid] [itwia]
26
[Bada04] Anatol Badach. Voice over IP-Die Technik. Carl Hanser Verlag 2004. 337
Seiten, 2004.
[Bund]
Bundesnetzagentur, http://www.bundesnetzagentur.de/media/archive/
8285.pdf. Technische Möglichkeiten derZusammenschaltung bei VoIP. letzter Aufruf am 26.05.08.
[dslt]
dslteam.de, http://www.dslteam.de/news/artikel/24910, note = letzter
Aufruf 31.05.08,. NGN ist keine Gefahr für VoIP.
[Eleka]
Elektronik-Kompendium.de,
http://www.elektronik-kompendium.de/
sites/kom/1102151.htm. IMS - IP Multimedia Subsystem. letzter Aufruf
am 27.05.08.
[Elekb]
Elektronik-kompendium.de,
http://www.elektronik-kompendium.de/
sites/kom/1102201.htm, note = letzter Aufruf 31.05.08,. UMA - Unlicensed Mobile Access.
[FH F]
FH Frankfurt am Main. Next Generation Networks und UMTS. Ulrich Trick,
FG Digitale Übertragungstechnik - Telekommunikationsnetze, Juni 2003.
[Firs]
FirstHand - Technologie, http://www.firsthandtech.com/, note = letzter
Aufruf 01.06.08,.
[IETF]
IETF, http://www.etsi.org/tispan/. TISPAN Progject der IETF. letzter
Aufruf am 31.05.08.
[IP-p]
IP-phone-forum.de,
http://wiki.ip-phone-forum.de/allgemeines:
enum. Einführung in ENUM. letzter Aufruf am 28.05.08.
27
[ITU-]
ITU-T. ITU-T Y.2001: SERIES Y: GLOBAL INFORMATION IN”
FRASTRUCTURE, INTERNET PROTOCOL ASPECTS AND NEXTGENERATION NETWORKS“. Dezember 2004.
[itwia]
itwissen.de,
http://www.itwissen.info/definition/lexikon/
fourth-generation-4G-4-Generation.html, note = letzter Aufruf
31.05.08,. 4G (4. Generation ).
[itwib]
itwissen.de,
http://www.itwissen.info/sub/blog/
gerhardkafka/netze-im-wandel-detail/article/
die-netzbetreiber-ruesten-auf-und-implementieren-ngns/137.
html, note = letzter Aufruf 09.06.08,. Die Netzbetreiber rüsten auf und
implementieren NGNs.
[itwic]
itwissen.de,
http://www.itwissen.info/definition/lexikon/
fixed-mobile-convergence-FMC.html, note = letzter Aufruf 14.06.08,.
FMC.
[MINO] MINO WIRELESS, http://www.minowireless.com. MINO VoIP for mobile. letzter Aufruf am 01.06.08.
[onli]
onlinekosten.de,
http://www.onlinekosten.de/news/artikel/24877.
VoIP über SAT-DSL: Lösung für die Breitband-Wüste. letzter Aufruf am
27.05.08.
[SIPG]
SIPGATE,
https://secure.sipgate.de/user/tariffs.php?show=6.
Kostenlose Gespräche mit anderen IP-Netzen. letzter Aufruf am 26.05.08.
[Star]
StarDSL, http://www.stardsl.de/stardsl/tarife.html.
Tarife. letzter Aufruf am 27.05.08.
[Telta]
Teltarif, http://www.teltarif.de/arch/2007/kw37/s27213.html?page=
2. VoIP hilft auch mobil Telefonkosten sparen. letzter Aufruf am 26.05.08.
[Teltb]
Teltarif.de, http://www.teltarif.de/voip/technik.html?page=3.
Technik von Voice over IP. letzter Aufruf am 27.05.08.
StarDSL-
Die
[Teltc]
28
Teltarif.de,
http://www.teltarif.de/i/voip-4l.jpg.
PSTN/ISDN. letzter Aufruf am 23.05.08.
PC-zu-
[Thor05] Alexander Thor. Internet-Telefonie , VoIP für Alle. Carl Hanser Verlag
2005. 339 Seiten, 2005.
[TU-I07] TU-Ilmenau. Moderne Sprachkommunikation - ISDN und VoIP: Grundlagen
Voice over IP, 2007. Praktikumsunterlagen des FG Kommunikationsnetze.
[umat]
umatoday.de, http://www.umatoday.com/umaOverview.php, note = letzter
Aufruf 31.05.08,. UMA Overview.
[Vite]
Vitendo, http://www.vitendo.com/products.html, note = letzter Aufruf
31.05.08,. Newport - UMA Softphone.
[VoIPa]
VoIP-Info.de, http://www.voip-info.de/wissen/_Artikel_Allgemein_
32.php?page=4. Jochen Nölle: Voice over IP(VoIP) - Eine Einführung.
[VoIPb] VoIP-Info.de,
http://www.via-voip.de/PC+zu+PC+ueber+
Internet-VoIP-Technik-13.html. PC-zu-PC über das Internet. letzter
Aufruf am 21.05.08.
[VoIPc]
VoIP-Info.de,
LAN-VoIP-Technik-12.html.
21.05.08.
[Wikia]
Wikipedia,
http://de.wikipedia.org/wiki/H.323.
Protokollfamilie. letzter Aufruf am 21.05.08.
[Wikib]
Wikipedia, http://de.wikipedia.org/wiki/IP_Multimedia_Subsystem.
IMS - IP Multimedia Subsystem. letzter Aufruf am 27.05.08.
[Wikic]
Wikipedia, http://de.wikipedia.org/wiki/Next_Generation_Network.
Next Generation Network. letzter Aufruf am 01.06.08.
[Wikid]
Wikipedia, http://de.wikipedia.org/wiki/NGMN, note = letzter Aufruf
31.05.08,. NGMN.
http://www.via-voip.de/PC+zu+PC+im+
PC-zu-PC im LAN. letzter Aufruf am
H323-
29
[Wikie]
Wikipedia, http://de.wikipedia.org/wiki/SIP-Telefon.
letzter Aufruf am 26.05.08.
[Wikif]
Wikipedia.de. E.164.
SIP-Telefon.
30
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
Paketierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
SIP im TCP/IP Referenzmodel, [TU-I07] . . . .
PC-zu-PC im LAN, [VoIPc] . . . . . . . . . . .
PC-zu-PC über das Internet, [VoIPb] . . . . . .
PC-zu-PSTN/ISDN, [Teltc] . . . . . . . . . . .
Call-back Verfahren über MINO-Server, [MINO]
.
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1
2
4
5
5
6
2.1
2.2
2.3
2.4
2.5
Aufbau eines VoIP-Netzes, [Bund] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Aufbau eines VoIP-Netzes mit SBCG, [Bund] . . . . . . . . . . . . . .
Aufgaben eins MG-Protokolls, [Bada04] Seite 289 . . . . . . . . . . . .
Prinzipieller Aufbau eines UMTS-Netzes, [Bada04] Seite 21, Abb. 1.3-4
Aufbau eines VoIP-Netzes mit IMS, [Bada04] Seite 21, Abb. 1.3-5 . . .
8
9
10
12
13
3.1
3.2
3.3
Prinzipeller Struktur eines NGN, [FH F] . .
TISPAN-Modell, [IETF] . . . . . . . . . . .
Dual Mode Client Console von FirstHand
”
Pocket PC mit Windows mobile 6, [Firs] . .
FMC-Produkte . . . . . . . . . . . . . . . .
UMA-Produkte . . . . . . . . . . . . . . . .
Netzarchitektur vom UMA, [umat] . . . . .
16
18
3.4
3.5
3.6
.
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Technologies“
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auf einem
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. . . . . . .
. . . . . . .
21
22
23
23
31
Abkürzungsverzeichnis und
Formelzeichen
3GPP . . . . . . . . . . . . . .
BWA . . . . . . . . . . . . . . .
CS . . . . . . . . . . . . . . . . .
CTI . . . . . . . . . . . . . . . .
DECT . . . . . . . . . . . . .
DSL . . . . . . . . . . . . . . . .
DVB . . . . . . . . . . . . . . .
EDGE . . . . . . . . . . . . .
ENUM . . . . . . . . . . . . .
ETSI . . . . . . . . . . . . . . .
FMC . . . . . . . . . . . . . . .
GPRS . . . . . . . . . . . . . .
GSM . . . . . . . . . . . . . . .
HSDPA . . . . . . . . . . . .
IETF . . . . . . . . . . . . . . .
IMS . . . . . . . . . . . . . . . .
ISDN . . . . . . . . . . . . . .
ISP . . . . . . . . . . . . . . . .
ITU-T . . . . . . . . . . . . .
IVR . . . . . . . . . . . . . . . .
LNB . . . . . . . . . . . . . . .
LTE . . . . . . . . . . . . . . . .
Megaco . . . . . . . . . . . .
3rd Generation Partnership Project
Broadband Wireless Access
Circuit Switched
Computer Telephony Integration
Digital Enhanced Cordless Telecommunications
Digital Subscriber Line
Digital Video Broadcast
Enhanced Data Rates for GSM Evolution
Telephone Number Mapping
European Telecommunications Standards Institute
Fixed Mobile Convergence
General Packet Radio Service
Global System for Mobile Communications
High Speed Downlink Packet Access
Internet Engineering Task Force
IP Multimedia Subsystem
Integrated Services Digital Network
Internet Service Provider
International Telecommunication Union-Telecommunication Standardization Sector
Interactive Voice Response
Low Noise Block Converter
Long Term Evolution
Media Gateway Control
MGCP . . . . . . . . . . . . .
NGMN . . . . . . . . . . . . .
NGN . . . . . . . . . . . . . . .
PBT . . . . . . . . . . . . . . .
PBX . . . . . . . . . . . . . . .
PS . . . . . . . . . . . . . . . . .
PSTN . . . . . . . . . . . . . .
RENA . . . . . . . . . . . . .
RTP . . . . . . . . . . . . . . .
TCP . . . . . . . . . . . . . . .
TISPAN . . . . . . . . . . . .
UDP . . . . . . . . . . . . . . .
UMA . . . . . . . . . . . . . .
UMA . . . . . . . . . . . . . .
UMTS . . . . . . . . . . . . .
URI . . . . . . . . . . . . . . . .
VPN . . . . . . . . . . . . . . .
WLAN . . . . . . . . . . . . .
32
Media Gateway Control Protocol
Next Generation Mobile Networks
Next Generation Networks
provider backbone transport
Private Branch Exchange
Packet Switched
Packet Switched Telephone Network
REsonant communication Network Architecture
Real- Time Transport Protocol
Transmission Control Protocol
Telecoms & Internet converged Services & Protocols for Advanced
Networks
User Datagram Protocol
Unlicensed Mobile Access
Unlicensed Mobile Access
Universal Mobile Telecommunications System
Uniform Resource Identifier
Virtual Private Network
Wireless Local Area Network
Erklärung
33
Erklärung
Die vorliegende Arbeit habe ich selbstständig ohne Benutzung anderer als der angegebenen Quellen angefertigt. Alle Stellen, die wörtlich oder sinngemäß aus veröffentlichten Quellen entnommen wurden, sind als solche kenntlich gemacht. Die Arbeit ist
in gleicher oder ähnlicher Form oder auszugsweise im Rahmen einer oder anderer Prüfungen noch nicht vorgelegt worden.
Ilmenau, den 09. 07. 2008
Markus Walther

Technische Universität Ilmenau Fakultät für

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