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Messtechnik für konvergente Netze aus Voice, Video und Daten

Fehlersuche und Analyse in VoIP-Netzen

9. Juni 2010, 16:56 Uhr | Ralf Ladner

Fortsetzung des Artikels von Teil 1

Fallstricke der VoIP-Telefonie (Signalisierung)

Voice over IP setzt auf dem Internet-Protocol (IP) als Transportbasis auf. Die digitalisierten Sprachdaten werden mit Hilfe von IP-Paketen zwischen den Kommunikationsteilnehmern über die Netzwerke übermittelt.

Signalisierungsprotokolle sind Verfahrensvorschriften mit denen Steuernachrichten zwischen VoIP-Komponenten codiert, decodiert und interpretiert werden. VoIP kennt eine Vielzahl unterschiedlicher Signalisierungsprotokolle, die zur Einrichtung, Durchführung der Anrufe und Übermittlung von Informationen genutzt werden. Das Session Initiation Protocol (SIP) und H.323 gehören zu den wichtigsten Signalisierungsmechanismen im VoIP-Markt.

Der früher dominierende H.323-Protokollmechanismus wurde inzwischen durch SIP weitgehend ersetzt und wird mittlerweile von allen VoIP-Anbietern unterstützt.

Eine SIP-Systemarchitektur besteht aus Terminals, Clients, Proxy und Location Servern. Der Proxy Server dient der Verwaltung der Anrufe, der SIP Accounts und der SIP Terminals bzw. SIP-Clients. Der Proxy Server besitzt eine Datenbank mit diversen SIP-Accounts. Diese Accounts bestehen aus Benutzerangaben, Passwörtern und den dazugehörigen Telefonnummern.

Ein SIP Terminal muss sich beim Proxy Server registrieren und anmelden, wenn das Terminal erreichbar sein soll. Nach der Anmeldung kann der Server die Rufnummer des Clients einer IP-Adresse zuordnen.

Möchte ein angemeldeter Client einen anderen Teilnehmer anrufen, wird eine so genannte SIP-Invite Nachricht generiert und an den SIP Proxy übermittelt. Der Proxy überprüft die in der SIP Message enthaltene Telefon/Teilnehmernummer. Ist der Empfänger am System angemeldet, leitet der SIP Server die SIP-Anfrage an das betreffende Endsystem weiter. Beim Gesprächsaufbau werden auf Basis des SIP-Protokolls die für die eigentliche Sprachkommunikation notwendigen IP-Adressen der beiden Clients ausgetauscht. Nach Abschluss der SIP-Signalisierung findet das eigentliche Gespräch in Form einer Peer-to-Peer-Verbindung (und der Nutzung des Real Time Protocols; RTP) zwischen den beiden Endgeräten statt. Befindet sich die gewählte Rufnummer bzw. der Teilnehmer außerhalb der lokalen SIP-Domäne, werden die SIP-Nachrichten an den SIP-Proxy der Ziel-SIP-Domäne oder an einen Telefon-Gateway (Übergang ins ISDN-Netz) weitergeleitet.

Bei der Signalisierung in Telefonanlagen treten zahlreiche potenzielle Probleme auf. Dies kann sich umso einfache Dinge, wie die Übergabe falscher IP-Adressen, die Signalisierung falscher SIP-Optionen, aber auch um komplexe Kompatibilitätsprobleme zwischen den beiden Endpunkten handeln.

Zur Analyse der zwischen den SIP-Elementen ausgetauschten Signalsierungsnachrichten ist ein VoIP-Analysator notwendig. Dieser erkennt die Probleme im Bereich der Signalisierung und stellt dem Administrator die notwendigen Informationen zur Behebung des betreffenden Problems zur Verfügung.

Die Analysesoftware der Firma Nextragen GmbH wurde auf VoIP und die damit verbundenen QoS-Problematiken optimiert. Durch die Aufzeichnung der Signalisierungspakete hat der Netzadministrator die Möglichkeit, die über das Netz übertragenen Pakete und Inhalte im Detail zu untersuchen. Anhand einer solchen Aufzeichnung, werden die einzelnen Verbindungen dargestellt und anhand eines Pfeildiagramms der Ablauf der SIP-Nachrichten übersichtlich dargestellt. Fehler und Anomalitäten lassen sich auf einen Blick erkennen. Zu jeder Nachricht werden sämtliche Protokolldetails und die genauen Zeitstempel bereitgestellt. Damit lassen sich beispielsweise die Antwortzeiten der einzelnen Nachrichten miteinander korrelieren und Fehler erkennen, die durch zu hohe Antwortzeiten hervorgerufen werden.