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Monitoring

Fehleranalyse bei VoIP-Paketverlusten

20. Juni 2014, 13:05 Uhr | Dirk Christiansen, Geschäftsführer von Nextragen

Fortsetzung des Artikels von Teil 2

Ein netzweites Monitoring findet die Fehlerursachen

Viele VoIP-/Video-Endgeräte werten die aufgetretenen Fehler aus und bieten entsprechende Statistiken zur Bestimmung der Fehler. Diese Statistiken können entweder manuell über die Benutzeroberfläche des Telefons oder über ein Web-Interface abgerufen werden. Die einzelnen Statistiken ergeben jedoch kein Gesamtbild. Aus diesem Grund ist zur Überwachung der Echtzeitströme ein netzweites Monitoring notwendig. Das Monitoring bildet somit die Schaltstelle, in der alle verfügbaren Informationen zusammenlaufen und eine unabhängige Überprüfung der vorhandenen Kommunikationsinfrastrukturen ermöglicht.

Der Begriff „Monitoring“ ist ein Oberbegriff für alle Arten der unmittelbaren systematischen Erfassung (Protokollierung), Beobachtung oder Überwachung eines Vorgangs oder Prozesses mittels technischer Hilfsmittel. Dabei ist die wiederholte regelmäßige Durchführung ein zentrales Element der jeweiligen Untersuchungsprogramme, um anhand von Ergebnisvergleichen Schlussfolgerungen ziehen zu können. Eine Funktion des Monitorings besteht darin, bei einem beobachteten Ablauf beziehungsweise Prozess steuernd einzugreifen, sofern dieser nicht den gewünschten Verlauf nimmt beziehungsweise bestimmte Schwellwerte unter- oder überschritten sind. Zur Analyse und zur Überwachung von Echtzeitanwendungen werden deshalb die notwendigen Informationen im Netzwerk gezielt gesammelt und kontinuierlich ausgewertet. Die gesammelten Daten reflektieren den aktuellen Zustand der Multimedia-Anwendungen. Dazu werden die an den Netzknoten auftretenden Datenströme an das Monitoring-System gespiegelt und von diesem analysiert und dokumentiert. Der Vorteil dieser passiven Analyse besteht darin, dass keine zusätzlichen Lasten im Netzwerk erzeugt werden. Die erfassten Daten werden anhand der von den Nutzern erzeugten VoIP-/Video-Strömen ermittelt, bewertet und in Detailreports ausgegeben. Somit bietet ein Monitoring dem Betreiber eine dauerhafte Überwachung des Netzwerks, welches eine Übersicht der vorhandenen VoIP-Qualitäten zu jeder Tages- und Nachtzeit darstellt. Dadurch lassen sich die für das Netzwerk und die Multimedia-Anwendungen festgelegten Sevice-Level-Agreements (SLAs) überwachen. Der Begriff „SLA“ bezeichnet in diesem Fall die Vereinbarung zwischen dem Auftraggeber (Unternehmen) und dem Dienstleister (VoIP-/UC-/Video-Verantwortlicher) für die realisierten Dienstleistungen. Mit Hilfe der vom Monitoring-System ermittelten Daten lassen sich somit die Ursachen für die im Netz entstandenen Paketverluste ermitteln:

Schlechte Verbindungen als Verursacher von Paketfehlern im LAN und im WAN: Diese Probleme treten zu bestimmten Tageszeiten aufgrund von hohen Lasten auf. Wird auf einer WAN-Verbindung dieser Fehler kontinuierlich nachgewiesen, kann es sich um einen Duplex-Mismatch handeln.
Falsch konfigurierte QoS-Parameter: Netzüberlasten treten meist spontan auf und die Paketverluste sind oft auf Pufferüberläufe in den Routern oder Switches zurückzuführen. In den meisten Fällen deuten solche Fehler auf falsch konfigurierte oder fehlende QoS-Mechanismen hin.
Vorübergehende Netzwerkprobleme: Das Flattern von Link hat oft seine Ursachen in Umschaltproblemen der Routing-Mechanismen (Layer 3) oder in nicht funktionierenden Schleifenunterdrückungsmaßnahmen in den Switches (Layer 2). Die Paketverluste entstehen, wenn kein gültiger Pfad zum Transport der Daten zur Verfügung steht.
Gateway-Probleme: Durch das Umkodieren von Codecs kann es zu einer Verschlechterung der Sprachqualität kommen. In seltenen Fällen führen auch die Überlastung einer Software-basierten MCU oder Probleme mit dem digitalen Signalprozessor (DSP) zu Paketverlusten.

Da einige der oben genannten Probleme nur vorübergehend auftreten, sind deren Ursachen mit herkömmlichen Messmethoden und den klassischen Bordmitteln der Rechner- und Netzwerkprodukte nur schwer zu ermitteln. Mit der Integration eines Monitorings werden diese Daten systematisch erfasst, protokolliert und überwacht. Das Ziel des Monitorings ist der reibungslose Betrieb des Netzes und der darauf eingesetzten Anwendungen. In der Praxis bietet ein solches Überwachungssystem dem Systemverantwortlichen folgende Vorteile:

Probleme so rechtzeitig zu erkennen, dass diese beseitigt werden können, bevor größere Schäden entstehen,
Ermittlung von systemischen Verfügbarkeitsproblemen,
die Ursache des Problems zu identifizieren und zu lokalisieren,
durch Know-how-Gewinn zukünftige Probleme früher zu erkennen, um diese zu vermeiden,
Optimierung der Messung auf die Funktionalität der zu überwachenden Dienste,
Auswertung und Dokumentation aller Netz- und Anwendungsparameter,
Ermittlung der Antwortzeiten der überwachten Anwendungen sowie
automatische Erzeugung von Langzeitstatistiken als Grundlage für eine Kapazitätsplanung.

Fazit

In Echtzeitnetzen ist es zwingend notwendig, dass für den Betrieb eines VoIP-/UC-/Video-Systems die notwendigen Werkzeuge zur Analyse und Überwachung der Qualitätsparameter zur Verfügung stehen. Die automatische Untersuchung der Sprach- beziehungsweise Videoströme identifiziert auftretende Paketverluste, und trägt entscheidend dazu bei, dass die Echtzeitanwendungen reibungslos ablaufen.