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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Mikrofonsignal
t/ms
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Mikrofonsignal: Abtastung
t/ms
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Mikrofonsignal: Digitalisierung
t/ms
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Mikrofonsignal: 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 Störungen
MINUS: • Quantisierungsrauschen• Clipping
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L-COD
LSKMPCOD
QUAA&H
TP
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 Sprachpakete
1977: NVP: Network Voice Protocol
1980: IP: Internet Protocol
1998: H.323: Sprache über Internet
1999: 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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Mikrofonsignal: 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
BitrateBitfehlerClippingQuantisierungs-rauschenAbtastfrequenzAnzahl der Bits
PaketverlustVerzögerungJitterEchoBitfehlerCodec
paketisiertanalog
digital
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Paket- basierte Sprachübertragung Auswahl Codecs
• G711: ISDNPCM: 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
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