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VAF-Studie: Bandbreitenberechnungen in VoIP-Systemen

Mischen impossible

14. März 2012, 11:43 Uhr | Professor Dr. Gerd Siegmund

Fortsetzung des Artikels von Teil 2

Berechnung der erforderlichen Bandbreite in unterschiedlichen Szenarien

Für die weiteren Betrachtungen ein Beispiel, in dem das errechnete Verkehrsangebot 20 Erlang beträgt. In einem TDM-System kann man mithilfe der Verkehrstabellen, bei einem angenommenen Verlust von weniger als 1 Prozent im Ergebnis, 30 notwendige TDM-Kanäle ermitteln. Dies entspricht genau einem Primärmultiplexsystem.

Um nun die Berechnungen für VoIP-Systeme mit unterschiedlichen QoS-Mechanismen vergleichbar zu machen, müssen die Randbedingungen festgelegt werden. Diese sollten üblichen, realen Situationen entsprechen. In der Untersuchung wurde durchgehend der Codec G.711 gewählt und die Festlegung, dass RTP-Pakete alle 20 ms gesendet werden. Für die Übertragung werden 2,048-MBit/s-Systeme (aber ohne Kanaleinteilungen) zugrunde gelegt.

In der ersten Näherung für VoIP kann man die Belastung berechnen, indem man die Codec-Daten und die zusätzlichen Overheads berücksichtigt: 64 KBit/s + Overhead (RTP, UDP, IP, Layer 2, Layer 1). Damit ergeben sich als Belastung 230 Byte alle 20 ms, und die Übermittlungsrate ist dann 92 KBit/s. (Rechenwege können in der Studie nachvollzogen werden.)

Daraus folgt: Unsere 2,048-MBit/s-Leitung trägt jetzt nur noch 22 Kanäle (2048 KBit/s / 92 KBit/s = 22,3). Für die in der Referenz mit TDM geforderten 30 Kanäle braucht man also mit VoIP 1,4 Systeme mit jeweils 2,048-MBit/s. Diese einfache Berechnung ist für den ersten Ansatz ganz brauchbar. Aber Vorsicht: Diese Berechnung kann man nur anstellen, wenn keine weiteren Datenpakete über die gleiche Leitung transportiert werden oder durchgängig exklusive, virtuelle Kanäle mit VLAN oder MPLS auf der Leitung zur Verfügung gestellt werden.

Grundsätzlich kann man nicht einfach die Bandbreiten mit der Anzahl der VoIP-Kanäle multiplizieren, um die erforderliche Gesamtbandbreite zu berechnen, denn die einzelnen Übertragungen mischen sich nicht auf Bit-, sondern auf Paketebene. Diese Tatsache gilt es als Verständnisgrundlage für alle weiteren Überlegungen zu verinnerlichen.

Bei der paketorientierten Übertragung wird ein RTP-Paket nach dem anderen übertragen. Für die Übertragung eines Pakets wird eine bestimmte Zeit benötigt (abhängig von der Übertragungsrate). In dieser Zeit ist die Leitung durch den Pakettransport belegt. Einige Pakete müssen daher warten, bis die Leitung zur Übertragung wieder frei ist. Das heißt, es kommen Wartespeicher hinzu.