Von: Arnold Stender
Wie ist die Internet-Telefonie entstanden und welche Technik steckt dahinter? Angefangen hat alles im Jahr 1995, als die israelische Firma Vocaltec ein Produkt namens "Internet Phone" auf den Markt brachte. Mit dieser Software war es möglich, das weltweite Internet für die Sprachkommunikation zu nutzen. Das Prinzip ist folgendes: Die Gesprächspartner verfügen beide über PCs mit Internet-Anschluß sowie Soundkarte samt Mikrofon und Lautsprecher, mit denen es möglich ist, Töne zu digitalisieren beziehungsweise hörbar zu machen. Das gesprochene Wort wird also digitalisiert, optional komprimiert und in Form von Datenpaketen über TCP/IP-Netze zum Gesprächspartner übertragen. Dem Internet-Protokoll (IP) ist es dabei egal, um welche Inhalte es sich handelt. Es überträgt Texte und Grafiken für einen Web-Browser genauso wie komprimierte Sprache. Auf der Empfängerseite werden die Pakete dekomprimiert und ähnlich einer Audiodatei hörbar gemacht. Bild 1 zeigt diese einfache, aber doch sehr effektive Methode, über das Internet zu telefonieren.
Trotz dieser Einfachheit gibt es jedoch Probleme: Sprachdaten sind Echtzeitdaten, das heißt, die Pakete müssen in der abgeschickten Reihenfolge und verzögerungsfrei beim Gesprächspartner eintreffen. Tun sie das nicht, muß die jeweilige Software die Pakete verwerfen, was ein "Knacken" oder "Rauschen" auf der Leitung zur Folge hat. Passiert dieses öfter, so leidet die Gesprächsqualität sehr, was unter Umständen bis zur Unverständlichkeit führen kann. Um diesen Mißstand zu beseitigen, sammelt die Empfängerseite zunächst die eintreffenden Pakete. Dies führt jedoch zu erheblichen Verzögerungen, der sogenannten Latenzzeit, die mitunter eine Sekunde betragen kann. Eine vernünftige Unterhaltung ist unter solchen Bedingungen nur schwer möglich, da sich die Gesprächpartner ständig ins Wort fallen.
Jeder, der regelmäßig mit dem Web-Browser arbeitet, kennt die teilweise sehr langen Ladezeiten, verursacht durch fehlende Bandbreite im Internet. Doch genau dieser Mißstand des Internet, die fehlende "Quality of Service", behindert auch den weltweiten Einsatz der Internet-Telefonie. Zwei Lösungen stehen dennoch zur Diskussion:
Einsatz der IP-Telefonie im firmeneigenen Intranet: Hier besitzt der Betreiber die Kontrolle über die Bandbreiten und kann sie den Bedürfnissen entsprechend angleichen. Einsatz des Reservation Protocol (RSVP): Mit diesem Protokoll ist es möglich, zwischen zwei Punkten im IP-Netzwerk dynamisch Bandbreite zu reservieren.
Diese beiden Möglichkeiten lassen sich natürlich auch kombinieren; also der Einsatz der IP-Telefonie im Intranet verbunden mit dem Gebrauch von RSVP. Dies stellt eine ideale Lösung für Unternehmen dar.
Seit 1995, also der Einführung der ersten Internet-Telefonie-Software von Vocaltec, sind viele Hersteller auf den Zug aufgesprungen (siehe Kasten). Die Interoperabilität der existierenden Softwareprodukte erfordert jedoch Standards. Favorisiert wird momentan H.323, das von der ITU vorgeschlagene Protokoll für die Multimedia-Kommunikation über TCP/IP. Dieses Protokoll - eigentlich eine Protokoll-Familie - definiert nicht nur die Sprachkommunikation über das Netz, sondern auch die Videokommunikation und das Bearbeiten gemeinsamer Dokumente.
Industrie setzt auf den Standard H.323
Als Kompressionsmethode wird G.723 favorisiert, das die Audiodaten bei sehr guter Sprachqualität auf 1/10 ihres ursprünglichen Umfangs verringert. Diese hohe Kompressionsrate ist auf den psychoakustischen Charakter des Algorithmus zurückzuführen; das heißt, es fließen Parameter des menschlichen Gehörs in die Berechnung mit ein. So nimmt der Mensch beispielsweise Töne vor und nach einem sehr lauten Pegels nicht wahr. Diese Töne können damit bei der Kompression weggelassen werden. Leider ist der verwendete Algorithmus sehr rechenintensiv. So verbraucht G.723 zum Beispiel 50 Pozent der Prozessorleistung eines 100-MHz-Pentium-Rechners. Weitere für die Internet-Telefonie relevanten Protokolle sind:
Q.931 - regelt den Verbindungsaufbau; H.245 - Aushandlung erforderlicher Parameter und Kontrolle über die Verbindung; RTP/RTCP - für die Echtzeitübertragung der Sprachdaten.
Die Telefonie von PC zu PC läßt sich bis jetzt jedoch nur begrenzt einsetzen, da meist nicht sichergestellt ist, daß der Gesprächspartner über TCP/IP erreichbar ist. Um diese Einschränkung zu beheben, haben einige Hersteller sogenannte Internet-Telefonie-Gateways angekündigt, die einen Übergang vom Computer-Netz zum "normalen" Telefonnetz bereitstellen. Ein solches Gerät ist mit zwei Schnittstellen ausgerüstet: einer LAN-Schnittstelle, die es mit dem TCP/IP-Netz verbindet, und einer ISDN- oder Analogschnittstelle, die den Kontakt zum Telefonnetz herstellt. Das Gateway verhält sich zur LAN-Seite wie ein Computer-Telefonie-Arbeitsplatz, hat also eine H.323-Schnittstelle. Die komprimierten Sprachdaten, die über das LAN kommen, werden dekomprimiert und zum Telefonnetz weitergereicht. Die vom Telefonapparat kommenden Daten hingegen werden komprimiert und mit Hilfe des H.323-Protokolls via TCP/IP zum Computer übertragen. Damit ist eine Sprachverbindung der beiden Welten hergestellt.
Der Einsatz solcher Gateways macht prinzipiell die TK-Infrastruktur eines Unternehmens obsolet, da jeder PC-Arbeitsplatz die Möglichkeit hat, Telefongespräche innerhalb des Unternehmens sowie nach außen zu führen. Demgegenüber steht allerdings die hohe Verfügbarkeit heutiger Telefonnetze, die von den Datennetzen noch nicht erreicht wird. Doch aus Kostengründen ist die IP-Telefonie im Unternehmensnetz durchaus eine Alternative.
In der bisherigen Erläuterung der Internet-Telefonie galt die Voraussetzung, daß mindestens ein Gesprächspartner mit einem Computer ausgestattet ist. Mit Hilfe zweier Gateways ist es jedoch möglich, zwei herkömmliche Telefonapparate über ein bestehendes IP-Netzwerk zu verbinden. Ein Teilnehmer A wählt dabei die Telefonnummer des Gateway-Netzanschlusses und teilt diesem (zum Beispiel über die Nachwahlziffern) die Nummer des Gesprächspartners mit. Das so kontaktierte Gateway verbindet sich mit einem anderen Gateway über das TCP/IP-Netzwerk und teilt diesem wiederum die zu wählende Nummer mit. Nach Annahme des Gespräches durch den Teilnehmer B wird eine IP-Telefonie-Verbindung zwischen den beiden Gateways geschaltet und somit der Kontakt hergestellt. Theoretisch ist es also mit der Internet-Telefonie möglich, alle Arten der Sprachkommunikation zu realisieren.
Vorteile und Möglichkeiten für Unternehmen
Der Nutzen dieser neuen Telefontechnik für Unternehmen ist vielfältig. Als erstes sei hier die Kosteneinsparung genannt. Da Telefongespräche zwischen einzelnen Standorten über das unternehmenseigene Datennetz übertragen werden, fallen keine zusätzlichen Gesprächsgebühren an eine Telefongesellschaft an. Dies lohnt sich um so mehr, je größer die Zahl der Firmenstandorte ist, die bereits über Datenleitungen miteinander verbunden sind. Interne Gespräche von Computer zu Computer lassen sich also kostenfrei führen.
Installiert ein Unternehmen Gateways an seinen Standorten, lassen sich zusätzlich Kosten für externe Gespräche einsparen. Als Beispiel soll hier eine Firma dienen, die über Niederlassungen in Hamburg und München verfügt, welche über eine Standleitung verbunden sind. Muß ein Münchner Kunde aus Hamburg angerufen werden, so läuft das Gespräch zunächst über das firmeninterne Datennetzwerk vom Arbeitsplatz des Hamburger Mitarbeiters bis zum Münchner Gateway. Das Gateway ruft dann den Gesprächspartner im Münchner Ortsnetz an und verbindet den Teilnehmer mit dem Hamburger Computer-Telefonie-Arbeitsplatz. Das Gespräch kostet dem Unternehmen demnach nur die Verbindungsgebühren zum Ortstarif, plus die Kosten der eigenen Datenleitungen. Für diese Funktion ist allerdings ein Least-Cost-Routing-Mechanismus (LCR) vonnöten, da die jeweiligen Gateways "wissen" müssen, wo sich der Austrittspunkt aus dem Netz mit den geringsten Kosten befindet. Diese Informationen lassen sich im einfachsten Fall in Form einer Tabelle auf jedem Gateway ablegen oder zentral in einem LCR-Server. Die zweite Möglichkeit ist dabei jedoch der ersteren vorzuziehen, da bei einer Änderung von Gebührenstrukturen oder beim Hinzufügen eines weiteren Gateways die Konfiguration nur an einer Stelle zu ändern ist.
Wirtschaftlichkeit der IP-Telefonie
Zu den Gesprächsgebühren im Ortsbereich kommen natürlich noch die Kosten für den Ausbau des Unternehmensnetzes hinzu. Standleitungen sind eventuell größer zu dimensionieren, und Equipment in Form von Gateways und LCR-Server muß angeschafft werden. Für die Wirtschaftlichkeit einer Einführung von IP-Telefonie sind demnach mehrere Punkte zu beachten.
Einsparungen durch Intranet-Telefonie:
Teilweiser oder kompletter Wegfall von Ferngesprächen innerhalb des Landes; bei internationalen Unternehmen Einsparung von Auslandsgesprächskosten; ein vorhandenes eigenes Sprachnetz läßt sich durch Intranet-Telefonie ersetzen.
Demgegenüber stehen die zusätzlichen Kosten:
Anschaffung von IP-Telefonie-Gateways; Ausrüstung der PCs zu Computer-Telefonie-Arbeitsplätzen (Soundkarte, Headset); Erweiterung der Bandbreite des Datennetzes: Dabei ist zu beachten, daß sich durch entsprechende Komprimierung circa zehn Gespräche auf einem ISDN-B-Kanal übertragen lassen; Wartungskosten für zusätzliches Equipment.
Eine Analyse der Unternehmenskommunikation und der zur Verfügung stehenden Infrastruktur ist für eine Wirtschaftlichkeitsrechnung der Intranet-Telefonie unbedingt nötig.
Mehrwertdienste - Unified Messaging
Ein entscheidender Vorteil der Intranet-Telefonie liegt jedoch in dem erreichbaren Mehrwert. Eine typische Minimalkonfiguration ist folgende: Die Firmenzentrale ist mit einem Internet-Telefonie-Gateway ausgerüstet, nimmt über dieses ankommende Gespräche entgegen und verteilt sie an den jeweiligen Arbeitsplatz. Dieser Arbeitsplatz kann sich an unterschiedlichen Orten befinden:
In der Unternehmenszentrale, erreichbar über ein Local Area Network (LAN); in einer Außenstelle, die über ein Wide Area Network (WAN) mit der Zentrale verbunden ist. am Heimarbeitsplatz, der über ISDN an das Netzwerk gekoppelt ist.
Für die Wirtschaftlichkeit relevant ist auch der Mehrwert eines Gateways. Bietet beispielsweise ein Hersteller neben der Gateway-Funktion auch klassische Remote-Access- und Router-Funktionen, so läßt sich das Gerät in diesem Fall auch für die Anbindung von Heimarbeitsplätzen und Außenstellen einsetzen. Dies macht die Anschaffung von zusätzlichen Systemen überflüssig und hilft damit weitere Kosten einzusparen. Rüstet ein Unternehmen sein Netz mit solchen Gateways aus, so ist es in der Lage, alle Telefonate und die Anbindung von Heimarbeitsplätzen zum Ortstarif zu gewährleisten - Flächendeckung vorausgesetzt.
Ideallösung für Heimarbeitsplätze
Die Intranet-Telefonie stellt die ideale Lösung für den aufkommenden Trend dar, verstärkt Heimarbeiter einzusetzen. Das verwendete Protokoll H.323 erlaubt zusätzlich zur Telefonie Videokommunikation und Application Sharing sowie Konferenzschaltungen. So wird es zum Beispiel möglich, Telefonkonferenzen einzuleiten, an denen Computer-Telefonie-Arbeitsplätze in der Firma, Heimarbeitsplätze und normale Telefonapparate teilnehmen können. Ab Mitte 1998 sind IP-Gateway-Systeme des weiteren in der Lage, Fax-Nachrichten zu verarbeiten. Die heute im Unternehmen bereits eingeführte EMail läßt sich in diesem Szenario einsetzen, um über ein Gateway Fax-Nachrichten zu versenden und einkommende Faxe als EMail an den Empfänger weiterzuleiten. Voice Mails, heute Standard bei TK-Anlagen, sind mit dieser Technik ebenfalls möglich. Zwei Varianten stehen hier zur Verfügung:
Der Computer am Arbeitsplatz ist in Betrieb und kann ankommende Rufe entgegennehmen. Die auf der lokalen Festplatte in einer Audiodatei gespeicherten Nachrichten lassen sich über die Soundkarte abhören. Der Ruf wird auf einen zentralen Server umgeleitet und dort entsprechend verwaltet.
"Unified Messaging", ein Stichwort, welches momentan durch die Fachpresse geistert, wird mit der Intranet-Telefonie zur Realität. Gemeint ist hiermit die gleiche Behandlung aller einkomenden Nachrichten. EMail, Fax und Telefonanrufe werden empfangen und bei Nichterreichen des Teilnehmers als interne elektronische Nachricht dem Mitarbeiter zugestellt.
Rufumleitung und einheitliche User-ID
Der Einsatz eines zentralen Servers, der jederzeit den Aufenthaltsort eines Mitarbeiters gespeichert hat, ermöglicht eine Erreichbarkeit unter einer Teilnehmerkennung. Jeder Mitarbeiter bekommt eine eindeutige User-ID (Nummer oder EMail-Adresse). Der zentrale Server wird bei jedem einkommenden Fax oder Telefonanruf kontaktiert, um den Aufenthaltsort der Person zu erfahren. So läßt sich ein Anruf dann beispielsweise umleiten auf
den Computer-Telefonie-Arbeitsplatz im Unternehmen, den Computer-Telefonie-Arbeitsplatz zu Hause, ein Festnetztelefon oder ein mobiles Telefon.
Stand der Technik und künftige Erweiterungen
Die Möglichkeiten der Internet- beziehungsweise Intranet-Telefonie sind vielfältig, und die Vorteile gegenüber der "normalen" Telefonie liegen anscheinend auf der Hand; doch welche Systeme sind heute auf dem Markt erhältlich? Verschiedene Firmen bieten bereits Gateways und Client-Software an. Die IP-Telefonie-Gateways sind meist mit ein bis vier analogen oder S0-Schnittstellen ausgestattet, was im Normalfalle für größere Anwendungen nicht ausreichend ist. Systeme mit einer oder mehreren S2M-Schnittstellen sind derzeit nicht auf dem Markt, sollen aber spätestens zur CeBIT 98 erhältlich sein. Zu diesem Zeitpunkt sind auch Gateways zu erwarten, die die angesprochene Datenintegration beherrschen und sich somit auch für den Remote Access nutzen lassen.
Eine kommende Erweiterungen der Internet-Telefonie ist die Integration der Video-Kommunikation. Alles bisher Beschriebene steht auch für diese Technik zur Verfügung. Nicht nur Unternehmen, sondern auch Carrier beschäftigen sich mit der IP-Telefonie. So führte die Deutsche Telekom AG in den letzten Monaten einen Feldversuch namens "T-Net-Call" durch, um die Telefonie via Internet zu testen. Aber auch alternative Carrier planen eine flächendeckende Einführung der Internet-Telefonie. So stattet zum Beispiel die Bertelsmann-Tochter Mediaways derzeit ihr Netzwerk mit Internet-Telefonie-Gateways aus. Zunächst sollen 1500 an dieses Netz angeschlossene AOL-Kunden diese Übergänge testen, bevor Bertelsmann ab März 1998 Internet-Telefonie bundesweit anbieten wird. Es wäre denkbar, daß Firmen in Zukunft, nur noch eine Netzverbindung zum Carrier betreiben müssen. Über diese TCP/IP-Verbindung könnten sie dann alle Arten heutiger Kommunikation übertragen. Die klassische Teilung von Voice- und Datendiensten ließe sich damit weitgehend aufheben.
Resümee
Die Internet-Telefonie eröffnet uns die Chance, alle Arten heutiger Kommunikation über ein Medium (TCP/IP) zu übertragen. Damit lassen sich Kosten einsparen und Mehrwertdienste realisieren. Daß die Internet-Telefonie keine Eintagsfliege ist, kann man an einigen Untersuchungen und Prognosen ablesen. So geht zum Beispiel eine Studie der Phillips Tarifica, London, davon aus, daß der Umsatzverlust bei den großen Telekommunikationsanbietern, hervorgerufen durch die Internet-Kommunikation (Telefon, Fax, EMail) im Jahr 2001 5 bis 10 Prozent beträgt. Eine andere Studie (IDC 1997) prognostiziert, daß der Anteil der Telefonate, die über paketorientierte Netze übertragen werden, im Jahr 2004 bei 34 Prozent liegt. Wenn man den Zahlen Glauben schenken darf, dann stehen der Internet-Telefonie rosige Zeiten bevor. Aber auch wenn man die herrschende Euphorie nicht teilen möchte, so liegen die Vorteile der technischen Möglichkeiten auf der Hand und legen nahe, sich mit diesem Thema zu beschäftigen. (gob)
Arnold Stender
studierte Physik in Duisburg, Düsseldorf und Bonn. Zur Zeit ist er Produktmarketing-Manager bei der ITK Telekommunikation AG in Dortmund und für die Bereiche Internet-Telefonie und Internet-Zugangssysteme verantwortlich.