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VoIP Übertragungsqualität

Die Festnetz-Anbieter stehen in Deutschland unter Druck. Rund 160.000 Telekom-Kunden kündigen inzwischen monatlich ihren Festnetzanschluss, um unter anderem zu einem der VoIP-Anbieter zu wechseln. Ausschlaggebend dafür ist neben günstigen Telefonaten die inzwischen zuverlässig hohe Sprachqualität von Voice over IP (VoIP). In einer Umfrage auf unserem Portal beurteilten 54 Prozent von 533 Teilnehmern die Wiedergabequalität als sehr gut und gut, 22 Prozent als befriedigend und 10% haben noch gar kein Voice over IP. Damit sind lediglich nur 14% weniger zufrieden. Wir wollen in dieser Einführung kurz erklären, was für die Sprachqualität (engl. Quality of Service) ausschlaggebend ist.

Im Gegensatz zur Festnetz-Telefonie, bei der jede Wortsilbe direkt über einen bereitgestellten festen Kanal übertragen wird, verschickt VoIP die Sprache in Datenpaketen über zum Beispiel die DSL-Verbindung. Eintreffende Sprachpakete werden in einem Zwischenspeicher (sogenannter De-Jitter-Puffer im IP-Telefon) zunächst für 30-50 Millisekunden gesammelt und anschließend über den Lautsprecher ausgegeben. Damit die Sprachqualität wie gewohnt gut ist, darf zwischen dem Senden und dem Empfangen eines Datenpakets 150 Millisekunden nicht überschreiten, um mit ISDN vergleichbar zu bleiben. Über die Sprachqualität entscheidet damit die Zeitspanne zwischen Versand, Eintreffen, Sammeln und Zustellung der Daten. Eine entsprechend schnelle Übertragung im Netz wird heute durch die IP-Netze gewährleistet.

Priorisierung der Sprachdaten hilft bei kleinem Upstream

Die Ausfallsicherheit im Internet ist durch den kontinuierlichen Ausbau der IP-Backbone-Netze der verschiedenen Carrier inzwischen nahezu so gering wie in den herkömmlichen Telefonnetzen. Unterschiede zum Festnetz ergeben sich jedoch durch die paketspezifische Übertragung der Sprache und den allgemeinen Datenverkehr.

Über die private DSL-Verbindung zuhause werden eine Fülle von Daten vermittelt, verursacht durch E-Mails, Aufrufe von Webseiten und Downloads. Wird gleichzeitig via VoIP telefoniert, können einzelne Datenpakete verloren gehen oder nicht rechtzeitig zugestellt werden. Die Ursache dafür liegt meist im Upstream – also zum Netz hin – des genutzten DSL-Angebots, der üblicherweise nur ca. 10% des Downstreams beträgt. Ausgehende Sprachdaten können deshalb oft nicht in Echtzeit abgearbeitet werden. Abhilfe schaffen hier VoIP-fähige Router und Adapter, die dem Sprachverkehr eine feste Bandbreite reservieren oder die Sprachpakete vor Datenpakete bevorzugt weiterleiten. Dazu zählen im SoHo-Bereich etwa die FRITZ!Box Fon-Modelle 7050 oder 7170 oder der VoIP-Adapter TA612V von Netgear.

Sprachcodecs auch für schmale Bandbreiten

Allgemein kommt im häuslichen VoIP-Gebrauch – meist FRITZ!Box Fon und analoges Telefon – der auch bei ISDN verwendete Sprachcodec G.711 mit einer Nettorate von 64 kbit/s zum Einsatz. Dieser gibt die übertragenen Sprachdaten unkomprimiert weiter und bietet höchste Sprachqualität. Ist die verfügbare Bandbreite geringer, z.B. in Hotels oder bei Wählanschlüssen, ermöglichen spezielle Codecs (z.B. G.723.1, G.726, G.728, G.729) dennoch die uneingeschränkte Nutzung. Voraussetzung ist allerdings, das die Endgeräte an beiden Enden diese Codecs unterstützen.

Der Trick: Längere Sprachsequenzen werden gesammelt und danach komprimiert, teils durch Vorhersage (Prediction). Die erzeugten Verzögerungen bei der Komprimierung stellen keine Beeinflussung dar. Die Umstellung auf eine geringere Datenmenge ergibt aber je nach Codec eine Sprachqualität auf DECT- bzw. Mobilfunk-Niveau.

Hintergrundrauschen bei VoIP gewollt

Von der analogen Festnetz-Telefonie sind Nutzer ein leichtes Hintergrundrauschen gewöhnt, das auch in Sprechpausen zu hören war und durch die dauerhafte bzw. elektromechanische Übertragung entstand. Bei VoIP entfällt theoretisch die Notwendigkeit, in Pausen Daten zu übertragen. Das Resultat wäre jedoch eine absolute Stille, die Teilnehmer als Verbindungsabbruch auslegen könnten. Um eine aktive Leitung anzuzeigen, simuliert deshalb die eingesetzte VoIP-Hardware ein leises Rauschen, das jeweils zum anderen Gesprächspartner übertragen wird (Comfort Noise Generation, CNG).

In Sachen Sprachqualität ist bei VoIP jedoch noch nicht das Ende der Fahnenstange erreicht. So genannte Wideband-Codecs ermöglichen inzwischen eine Sprachwiedergabe in HiFi-Qualität. Allerdings werden diese Codecs noch nicht durch die aktuelle VoIP-Hardware unterstützt.


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