Fakultät I · Kommunikationstechnik · Prof. Dr.-Ing. Jörg Wehmeier · 1

Voice over IP:Dienstequalität zum Anhören

Prof. Dr. J. Wehmeier

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Kommentar zum ersten Telefon 1877:

"Eine erstaunliche Erfindung. Aber wer sollte sie jemals benutzen wollen?"

(US-Präsident Rutherford B. Hayes, 1822–1893)

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Analoge Sprachübertragung: Qualität

• Störungen• Rauschen• Lautstärke • Bandbreite

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Digitale Sprachübertragung

1970-1980: Einführung digitaler Sprachübertragung

1986: Standard des europäischen ISDN

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Digitale Sprachübertragung: Qualität

• Abtastfrequenz• Quantisierungs- Rauschen• Bitfehler

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3Mikrofonsignal

t/ms

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3Mikrofonsignal: Abtastung

t/ms

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3Mikrofonsignal: Digitalisierung

t/ms

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3Mikrofonsignal: Digitalisierung

t/ms

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Digitale SprachübertragungFunktion

• Übertragung der Zahlen mit Abtastrate• Direkte Kopplung der A/D und D/A-

Umsetzer• Interpolation durch Tiefpass

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Digitale Sprachübertragung

PLUS:• Minimierung des analogen Rauschens• Behebung der Distanz- abh. Lautstärkeprobleme• Ausschluss analoger StörungenMINUS: • Quantisierungsrauschen• Clipping

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L-COD LSKMPCO

DQUAA&

HTP

ADU

NF

L-DEC LEEXPDECTP´

DAU

NF´

Kanal

NF: NiederfrequenzsignalNF´: rekonstruiertes NiederfrequenzsignalTP: TiefpassTP´: InterpolationstiefpassA&H: Abtast- und HaltegliedQUA: QuantisierungCOD: CodierungDEC: Decodierung

KMP: KompressionEXP: ExpansionADU: Analog-Digital-UmsetzerDAU: Digital-Analog-UmsetzerLCOD: LeitungscodiererLDEC: LeitungsdecodiererLS: LeitungssenderLE: Leitungsempfänger

2. Digitale Sprachübertragung: PCM

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Paket- basierte Sprachübertragung

1973: Erste Sprachpakete1977: NVP: Network Voice Protocol1980: IP: Internet Protocol1998: H.323: Sprache über Internet1999: Definition des SIP:

Session Initiation Protocol

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Paket- basierte SprachübertragungFunktion

Statt: kontinuierlicher Übertragung der Abtastwerte

Nunmehr:Zusammenfassung mehrerer Abtastwerte zu

Paketen

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3Mikrofonsignal: Digitalisierung

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Paket- basierte SprachübertragungWas ist ein Paket?

– Daten,– Adresse– Absender– Datum der Aufgabe– Ggf. Nummer des

Paketes

– Hinweise auf den Inhalt– Mehrfachverpackung– Diebstahlsicherung– Verwendungszweck– Optionen (schnell, etc.)– …

Ein Paket enthält …

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Paket- basierte SprachübertragungVerpackungseigenschaften

Und vielleicht …

• Prüfsumme• Laufende Nummer• Uhrzeit (timestamp)• Verschlüsselung• Informationen zum Weg• …

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Paket- basierte Sprachübertragung

Neue Qualitätsprobleme nach PCM:• signifikante Laufzeiten oberhalb von 20 ms• Unterschiedliche Laufzeiten (Jitter)• Reihenfolge der Pakete verändert• Fehler im Paket, Paketverlust• Echo

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Paket- basierte SprachübertragungQoS: Feature oder systematisches Problem?

QoS

LautstärkeBandbreiteStörungenRauschenBitrate

BitfehlerClippingQuantisierungs-rauschenAbtastfrequenzAnzahl der Bits

PaketverlustVerzögerungJitterEchoBitfehlerCodec

paketisiertanalog

digital

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Paket- basierte Sprachübertragung Auswahl Codecs• G711: ISDN

PCM: 8 Bit, 8 kHz (64 kBit/s)• G723.1:

Multiple Maximum Likelihood Quantisierung: 6,4 kBit/s, Verzögerung 67,5 ms

• G.729: Segment- orientiert: 10 ms, Vocoder- Technik, Differenzinformation, Verzögerung 25ms

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VoIP Labor (SIP-LAB)

Server

Ethernet

Router/Switch

Snom 360 Snom 320

Ethernet

Asterisk Server

DHCP Server

NETEM

Softphone

Grandstream

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VoIP Labor (SIP-LAB)

Server

Ethernet

Router/Switch

Snom 360 Snom 320

Ethernet

Asterisk Server

DHCP Server

NETEM

Softphone

- TK-Anlage als Software-Applikation auf einem PC- Unterstützung von: - Analog-Telefonie - ISDN-Telefonie - VoIP-Telefonie

Grandstream

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VoIP Labor (SIP-LAB)

Server

Ethernet

Router/Switch

Snom 360 Snom 320

Ethernet

Asterisk Server

DHCP Server

NETEM

Softphone

Änderung von:- Delay- Jitter- Paket-Loss- Korrupte Paket- Reordering- Duplikate

Grandstream

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VoIP Labor (SIP-LAB)

Server

Ethernet

Router/Switch

Snom 360 Snom 320

Ethernet

Asterisk Server

DHCP Server

NETEM

Softphone

Grandstream

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Snom 320

VoIP Labor (SIP-LAB)

Ethernet

Router/Switch

Snom 360

Eth

erne

t

Server

Line out

Line InAudio-Kabel L-Kanal

Audio-Kabel R-Kanal

Audio-Kabel Analysator

Audio Netz Daten Netz

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VoIP an der Fachhochschule Hannover

„Für Leute, die Frieden und Stille lieben:

Die telefonlose Schnur.“

D A N K E