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Designregeln und Messtechnik

VoIP und Video im Netzwerk optimal nutzen

18. Juli 2012, 12:26 Uhr | Dirk Christiansen, Geschäftsführer von Nextragen

Fortsetzung des Artikels von Teil 1

Wann wird QoS benötigt?

Ob QoS (Quality of Service) im Netzwerk aktiviert werden muss, hängt von den genutzten Anwendungen ab. Ob QoS problemlos im Netzwerk funktioniert, hängt von der QoS-Konfiguration und von der QoS-Implementation in den Netzwerkkomponenten ab.

Für die überwiegende Mehrheit der Netznutzer kommt es beim QoS darauf an, dass die Sprach- und Videoanwendungen gut übermittelt werden. Soll im Unternehmen das VoIP als Standard-Telefonsystem genutzt oder sollen auf Basis von Videokonferenzen Geschäftsreisen ersetzt werden, dann kommt es auf die vom Benutzer wahrgenommene Qualität und die Bereitstellung garantierter QoS-Merkmale auf Übermittlungswegen an.

Der Oberbegriff „Quality of Service“ (QoS) beschreibt in der TCP/IP-Welt die Güte eines Kommunikationsdienstes aus der Sicht der Anwender. Durch QoS werden aktiv bestimmte Parameter beeinflusst, die für das Management der Network-Service-Quality (Bandbreite, Verzögerung, Paketverluste und Jitter) verantwortlich sind. QoS ist somit kein zusätzliches Feature, das sich an eine Netzinfrastruktur wie ein Add-on anflanschen lässt. QoS ist vielmehr das Resultat einer Vielzahl von aufeinander abgestimmten Maßnahmen, die im grundsätzlichen Design einer Netzinfrastruktur verankert sein müssen. Es gilt: QoS schafft ebenso wenig neue Übertragungsressourcen wie es die notwendige Netz-Dimensionierung ersetzen kann. Die QoS-Mechanismen helfen jedoch beim intelligenten Umgang mit Übertragungsreserven und garantiert die Dienstleistungsgüte zwischen Sender und Empfänger.

Multimedia-Anwendungen erfordern einen unterbrechungsfreien, verlustarmen und verzögerungsarmen Transport der Datenströme. Aus diesem Grund ist es für die Übermittlung von VoIP- und Videoströmen wichtig, die folgenden Designregeln zu beachten:

Verfügbare Netzbandbreite obligatorisch: QoS ist kein Allheilmittel gegen zu wenig verfügbare Übertragungskapazitäten im Netz. Eine genügend dimensionierte Bandbreite im Netzwerk trägt zur Reduzierung der Verzögerungen bei und vermindert Paketverluste.
Richtige Provisionierung: In einigen Teilen des Netzes (speziell im WAN) kann es aus Kostengründen oder auf Grund mangelnder Verfügbarkeit zu Bandbreitenengpässen kommen. In diesem Bereich hat sich in der Praxis einzig die DiffServ-Methode zur Priorisierung der Datenströme bewährt.
Elastizität: Einer Sättigung beziehungsweise Überlast einer oder mehrerer Verbindungen im Übertragungsweg muss mit entsprechenden Queuing-Verfahren in den Koppelkomponenten (Router, Switches) begegnet werden. Dadurch wird gewährleistet, dass die hochpriorisierten Verkehrsströme auch bei Überlastung der Transportressourcen übermittelt werden.
Qualität erreicht man nur durch Qualitätssicherung, das heißt der Überprüfung der geplanten Qualität mit geeigneten Messinstrumenten. Daher ist es notwendig die aktuell verfügbaren Bandbreiten im Netz kontinuierlich zu überwachen. Nur so kann bei Übermittlungsfehlern oder Bandbreitenengpässen wirkungsvoll gegengesteuert werden.

Durch gezielte Messungen lassen sich die im Datenpfad auftretenden Fehler analysieren und mit Hilfe der Mess-Software die Fehlerursachen ermitteln. So können beispielsweise mit einem auf Videoconferencing beziehungsweise die unidirektionale Übermittlung von Videos spezialisierten Analysator die applikationsspezifischen Qualitätsparameter und Timing-Werte ermittelt und analysiert werden. Die vom Netzwerkanalysator zur Verfügung gestellten Parameter werden anschließend in den jeweiligen Berechnungsmodellen verarbeitet und liefern eine Art Video-MOS-Wert, mit dem sich die Güte einer Videoverbindung beurteilen lässt. Mit Hilfe der Simulation lassen sich detaillierte Aussagen über die zu erwartende Qualität der Videoübertragung treffen. Eine PEVQ- (Perceptual-Evaluation-of-Video-Quality-)Messung basiert auf der von der ITU (International Telecommunication Union) verabschiedeten Spezifikation ITU J.247 und dient der aktiven Bewertung der Videoqualität bei der Übermittlung über Netzwerke. Dabei wird ein definiertes Referenzsignal über das Netzwerk zum betreffenden Kommunikationspartner übertragen und auf der Gegenseite aufgezeichnet. Anschließend wird das aufgezeichnete Signal mit dem Referenzsignal verglichen. Der PEVQ-Algorithmus bestimmt anhand dieser Daten die spezifische Qualität der Ende-zu-Ende-Übertragungsstrecke. Mithilfe eines Job-Planers lassen sich die Messabläufe auch automatisieren, um eine ständige Überwachung und Kontrolle des Netzwerkes zu gewährleisten. Ein umfangreiches Reportingtool sorgt für die notwendige Dokumentation der Messergebnisse. Bei der Darstellung der Protokolldaten wurde auf Übersichtlichkeit und leichte Bedienbarkeit geachtet, so dass der Anwender schnell den Umgang mit den Messwerkzeugen erlernt.

Fazit

Durch Ausbreitung der Video- und Videokonferenzsysteme werden zunehmend auch kombinierte Audio-/Videosignale über typische IP-Netze zu übertragen. Video over IP konkurriert dabei um die gleichen Rechner- und Übertragungsressourcen wie beispielsweise Voice over IP (VoIP). Daher müssen jetzt auch die Netzwerke auf ihre „Video Readiness“ überprüft werden.