Was ist QoS für Voice over IP? 

Oft liest man den Tipp: Wenn Sie ein VoIP-Telefon anschließen, achten Sie bitte darauf, dass der DSL-Router das Merkmal „QoS“ trägt. Für alle, die mit virtuellen Kommunikationsmittel nicht ganz so fit sind, fragen sich:  Was bedeutet QoS denn genau?

Was ist QoS?

QoS heißt Quality of Service. Unter QoS versteht man einerseits die Qualität der Netzdienstleistungen für die Übertragung, andererseits auch die Maßnahmen zu deren Verbesserung. Dafür werden kontinuierlich Übertragungsraten, Fehlerquoten und andere Eigenschaften berechnet.

Eigentlich ist das Internet IP-Protokoll nicht für die Übertragung von zeitkritischen Signalen wie die Sprachübermittlung ausgelegt. Wenn es mit heute höherer Leistungsfähigkeit doch dafür verwendet wird, müssen Störungen und Übertragungsprobleme unter Kontrolle gehalten werden. 

Konventionelle Sprachverbindungen 

Dazu gehören die traditionellen Telefonverbindungen. Sie werden als stabile Verbindung zwischen zwei Teilnehmern geschaltet und stellen einen dauerhaft reservierten Kanal zur Verfügung. Er kann nicht für andere Übertragungen benutzt werden, auch wenn er von den berechtigten Benutzern gerade nicht in Anspruch genommen wird. Eine Verzögerung des Sprachsignals ergibt sich nur aus der Signallaufzeit selbst und der elektronischen Verarbeitung wie beispielsweise einer möglichen Analog-Digitalumwandlung. 

Das IP-Netzprotokoll 

Die Daten werden in diesem Protokoll in Pakete aufgeteilt, die dann unabhängig voneinander zum Empfänger geschickt und dort wieder zusammengesetzt werden. Jedes Paket wird vom IP-Protokoll gleich behandelt, was besonders bei höherer Auslastung zu unterschiedlichen Laufzeiten und Verzögerungen führen kann. Für Anwendungen wie E-Mail-Versendungen ist es kein Problem, wenn die Nachricht einige Sekunden länger zum Empfänger braucht. Für ein Sprachsignal wäre eine solche Verzögerung jedoch nicht akzeptabel, da die Verständlichkeit nicht mehr gegeben wäre. 

Anforderungen an die Quality of Service für Sprachverbindungen über IP 

• Paketverluste: Für Sprachübermittlung wird das UDP Protokoll eingesetzt, das für die einzelnen Datenpakete keine Ankunftsbestätigung vorsieht. Für Datenpakete, die einzelne Silben enthalten, wäre das auch gar nicht sinnvoll, aber so können Datenpakete eben verloren gehen. Diese Verluste dürfen nicht höher als 5% sein, wenn die Verständlichkeit noch hinreichend gut sein soll. 

• Kapazität: Die erfolgreich übermittelten Datenpakete kommen mit einer bestimmten Frequenz an, die Übertragungsgeschwindigkeit oder Bandbreite genannt wird. Gemessen wird sie in Bits pro Sekunde. Ein Sprachsignal für VoIP erfordert mindestens 100 kBit/s. 

• Verzögerung: Jeder Kanal verursacht eine gewisse Verzögerung der Übertragung, die schon durch die Signalgeschwindigkeit nach unten begrenzt ist. Bis 250 ms stellt sie kaum ein Problem dar, ab 400 ms ist die Sprachqualität nicht mehr akzeptabel. 

• Verzögerungsschwankungen: Nicht nur die Verzögerung selbst, sondern auch die Schwankungen der Verzögerung spielen eine Rolle. Auch eine höhere, aber konstante Verzögerung ist besser als eine zu stark schwankende. Um dieses Problem der QoS in den Griff zu bekommen, werden Pufferspeicher eingesetzt, die für den Benutzer den Signallauf gleichmäßiger erscheinen lassen. 

Mögliche Maßnahmen für eine bessere QoS im eigenen Netzwerk 

Für eine interne virtuelle Telefonanlage lassen sich innerhalb der Organisation Schritte zur Verbesserung der Übertragungsqualität setzen. Insbesondere lassen sich die Sprachpakete auszeichnen und schneller übertragen, wofür verschiedene Methoden zur Verfügung stehen. 

• Es kann ein verbindungsorientiertes Protokoll eingesetzt werden, das statt IP ähnlich einer konventionellen Telefonverbindung funktioniert. 
• Über IP lassen sich im eigenen Netzwerk Sprachdatenpakete mit höherer Priorität behandeln. Woran kann man diese Pakete erkennen? Die UDP Ports von Anwendungen für Sprachpakete können erkannt und berücksichtigt werden. Des Weiteren zeichnen sich Sprachdatenpakete üblicherweise durch besondere Eigenschaften wie die Paketlänge und die Sendefrequenz aus. 

• In einem internen Netzwerk kann man für bestimmte Anwendungen eine größere Bandbreite reservieren. Das bedeutet aber auch, dass für andere Anwendungen weniger Übertragungskapazität zur Verfügung steht. 

Die Situation mit QoS im Internet 

Der wesentliche Unterschied zur Übertragung im eigenen Netzwerk besteht darin, dass man selbst nur einen geringen Teil der Übertragung direkt kontrollieren kann. Deshalb sind die meisten der obigen Maßnahmen nicht möglich oder nicht effektiv, da die Übermittlung der Sprachdatenpakete im Internet keinen besonderen Regeln unterworfen ist, was auch dem ursprüngliche vorgesehenen Zweck von IP entspricht. 

In der Praxis ist in diesem Fall hauptsächlich ein Mittel zur Erhöhung der QoS effektiv und das ist die Bereitstellung einer höheren Übertragungsrate.