von Redaktion IT-A…
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Herausforderung an QoS und Sicherheit bei Voice over WLAN
Funkgestützte Netze auf der Grundlage des Standards IEEE 802.11 ermöglichen den problemlosen Datentransfer zu mobilen Endgeräten. Und durch den Einzug neuer Protokolle wachsen die Kommunikationstechniken immer weiter zusammen. Immer mehr Applikationen aus der Telefon-, Video- und Datenwelt sind bereits oder werden in naher Zukunft auf Basis der TCP/IP-Protokolle im sogenannten Triple Play miteinander verknüpft. Daher werden die Triple Play-Anforderungen auf die WLAN-Techniken übertragen. Besonderes Augenmerk gilt dabei der Echtzeitfähigkeit und der Sicherheit der Übertragung, denn die VoIP-Technologie stellt besondere Anforderungen an die Kommunikationsinfrastruktur. Doch stehen sich die Ziele hohe Sprachqualität und hohe Sicherheit der Datennetze oft konträr gegenüber. Wie die speziellen Anforderungen von Voive over WLAN an Sicherheit und Sprachqualität dennoch vereinbar sind, zeigt dieser Beitrag.
Die durch die WLAN-Technologie gewonnene Mobilität bleibt nur auf Basis einer hohen Verfügbarkeit und einer guten Übertragungsqualität erhalten. Die Anwender erwarten vom WLAN die gleichen Funktionen, die sie aus den kabelgebundenen Netzen gewohnt sind. Die Erfahrung zeigt, dass sich in Unternehmen die Benutzer – ähnlich dem öffentlichen Bereich – zwischen den Funkzellen hin und her bewegen wollen. Schwankungen der Signalstärke sind daher normal, Verbindungsabbrüche nicht immer auszuschließen. Die WLAN-Roaming-Performance inklusive der spezifischen Sicherheitsmechanismen ist somit das Kriterium für den Einsatz von mobilen Geschäftsanwendungen.
Beim Einsatz von Voice over IP kommt es ohne eine detaillierte Planung und das daraus resultierende Feintuning der Anwendung in einem WLAN zu Problemen. Daher muss das WLAN an die VoIP-Anforderungen optimal angepasst werden.
Übertragungsqualität sicherstellen
Die Telefonbenutzer erwarten einen Rufton, wenn sie den Telefonhörer abnehmen. Doch Lastspitzen sorgen in vielen Unternehmensnetzen immer wieder dafür, dass es eng wird, und dann kommt es je nach Aus- und Überlastung zu teils erheblichen Datenverlusten. Aber auch andere übertragungstechnische Parameter wie Latenz oder Jitter können, wenn sie gewisse Toleranzwerte überschreiten, zu Störungen einzelner Services oder auch der gesamten Kommunikation führen.
Für die Übertragung von Echtzeitapplikationen ist zunächst das Datenverlustverhalten von entscheidender Bedeutung. Für VoIP gilt beispielsweise: Ab fünf Prozent Verlust ist, je nach Codec, mit deutlicher Verschlechterung der Übertragungsqualität zu rechnen, zehn Prozent führen zu einer massiven Beeinträchtigung, ab 20 Prozent Datenverlust ist die Telefonie definitiv nicht mehr möglich.
Aufgrund ihrer Bedeutung für die Übertragungsqualität ist das Verlustverhalten das primäre K.O.-Kriterium. Die Parameter Latenz und Jitter sind für die genauere Diagnose und weitere Analyse im Einzelfall wichtig. Sind jedoch die Datenverlustraten schon zu hoch, können gute Werte für Latenz und Jitter die Sprachqualität auch nicht mehr retten. Die Gesprächs-Verzögerungseffekte müssen Sie bei VoIP unbedingt vermeiden.
Problemfeld Verständlichkeit der Sprachübertragung
Die Übertragung von Sprache über ein Netzwerk wird von verschiedenen Parametern beeinflusst. Den Begriff Verständlichkeit wählen wir in diesem Zusammenhang, weil die Parameter zur Ermittlung der Qualität einer Übertragung keine Aussagen über die Verständlichkeit zulassen. Erst die Verifizierung der Parameter macht deren Einfluss auf die Verständlichkeit deutlich.
Zur Bewertung einer Sprachübertragung muss diese in unidirektional und bidirektional unterschieden werden. Die Verständlichkeit ist eine subjektive Empfindung und kann nur vom Empfänger ermittelt werden. Deshalb muss bei der Ermittlung der Verständlichkeit von einer unidirektionalen Verbindung ausgegangen werden. In diesem Zusammenhang wird alternativ die Bezeichnung “Listening Quality Score” verwendet. Die Bewertung der Sprachqualität für eine bidirektionale Verbindung berücksichtigt die Eigenschaften von Sender und Empfänger. Unter der Berücksichtigung der unidirektionalen Verbindung können die QoS-Parameter in Abhängigkeit ihres Einflusses auf die Verständlichkeit zugeordnet werden.
Parameter wie Laufzeit und Echo haben einen Einfluss auf die Verständlichkeit. Delay kennzeichnet die Dauer der Übermittlung und Echos können nur vom Sender erkannt werden. Besonders Beeinflussungen, die einen Verlust von Informationen erzeugen, wirken sich auf die Verständlichkeit aus. Dazu gehören:
Wi-Fi-Sicherheit beeinflusst die Sprachqualität
Bei der Integration von Voice over IP in ein Wi-Fi-Netzwerk ergeben sich zwei Herausforderungen bei der Sicherheit. Der Sicherheitsmechanismus des Sprachverkehrs darf die Performance der Sprachströme nicht reduzieren. Einige Sicherheitsmechanismen, die sich optimal für den Transport von Daten eignen, erzeugen eine wahrnehmbare Verzögerung oder führen bei Sprachverbindungen zu erheblichen Paketverlusten. Dies macht sich besonders bemerkbar beim Roaming der mobilen Telefone zwischen zwei Access Points.
Darüber hinaus müssen bei der Konvergenz von Sprache und Daten bei beiden Servicetypen die spezifischen Sicherheitsanforderungen berücksichtigt werden. Aus Performance-Gründen unterstützen die gängigen Wi-Fi-Handsets in der Regel nur die statische oder dynamische Wired Equivalent Privacy-Verschlüsselung (WEP). Der WEP-Mechanismus wurde inzwischen durch wesentlich verbesserte Sicherheitsstandards ersetzt. Diese weisen jedoch in der Praxis oft erhebliche Verzögerungsprobleme auf. Das statische WEP führt zu keiner wahrnehmbaren Verzögerung und sorgt in der Regel bei Sprachverbindungen für eine Umschaltzeit von weniger als 100 Millisekunden.
Sicherheitsmechanismen, die dynamische Schlüssel wie WPA nutzen, sind aufgrund ihrer hohen Verzögerungszeiten weniger für den Einsatz von Sprachapplikationen in mobilen WLAN-Netzen geeignet. Die Ursache für die Verzögerung liegt in dem relativ lang andauernden Einbuchungsvorgang bei der Bewegung des mobilen Telefons zwischen zwei Access Points.
Mathias Hein/jp/ln
Beim Einsatz von Voice over IP kommt es ohne eine detaillierte Planung und das daraus resultierende Feintuning der Anwendung in einem WLAN zu Problemen. Daher muss das WLAN an die VoIP-Anforderungen optimal angepasst werden.
Übertragungsqualität sicherstellen
Die Telefonbenutzer erwarten einen Rufton, wenn sie den Telefonhörer abnehmen. Doch Lastspitzen sorgen in vielen Unternehmensnetzen immer wieder dafür, dass es eng wird, und dann kommt es je nach Aus- und Überlastung zu teils erheblichen Datenverlusten. Aber auch andere übertragungstechnische Parameter wie Latenz oder Jitter können, wenn sie gewisse Toleranzwerte überschreiten, zu Störungen einzelner Services oder auch der gesamten Kommunikation führen.
Für die Übertragung von Echtzeitapplikationen ist zunächst das Datenverlustverhalten von entscheidender Bedeutung. Für VoIP gilt beispielsweise: Ab fünf Prozent Verlust ist, je nach Codec, mit deutlicher Verschlechterung der Übertragungsqualität zu rechnen, zehn Prozent führen zu einer massiven Beeinträchtigung, ab 20 Prozent Datenverlust ist die Telefonie definitiv nicht mehr möglich.
Aufgrund ihrer Bedeutung für die Übertragungsqualität ist das Verlustverhalten das primäre K.O.-Kriterium. Die Parameter Latenz und Jitter sind für die genauere Diagnose und weitere Analyse im Einzelfall wichtig. Sind jedoch die Datenverlustraten schon zu hoch, können gute Werte für Latenz und Jitter die Sprachqualität auch nicht mehr retten. Die Gesprächs-Verzögerungseffekte müssen Sie bei VoIP unbedingt vermeiden.
Problemfeld Verständlichkeit der Sprachübertragung
Die Übertragung von Sprache über ein Netzwerk wird von verschiedenen Parametern beeinflusst. Den Begriff Verständlichkeit wählen wir in diesem Zusammenhang, weil die Parameter zur Ermittlung der Qualität einer Übertragung keine Aussagen über die Verständlichkeit zulassen. Erst die Verifizierung der Parameter macht deren Einfluss auf die Verständlichkeit deutlich.
Zur Bewertung einer Sprachübertragung muss diese in unidirektional und bidirektional unterschieden werden. Die Verständlichkeit ist eine subjektive Empfindung und kann nur vom Empfänger ermittelt werden. Deshalb muss bei der Ermittlung der Verständlichkeit von einer unidirektionalen Verbindung ausgegangen werden. In diesem Zusammenhang wird alternativ die Bezeichnung “Listening Quality Score” verwendet. Die Bewertung der Sprachqualität für eine bidirektionale Verbindung berücksichtigt die Eigenschaften von Sender und Empfänger. Unter der Berücksichtigung der unidirektionalen Verbindung können die QoS-Parameter in Abhängigkeit ihres Einflusses auf die Verständlichkeit zugeordnet werden.
Parameter wie Laufzeit und Echo haben einen Einfluss auf die Verständlichkeit. Delay kennzeichnet die Dauer der Übermittlung und Echos können nur vom Sender erkannt werden. Besonders Beeinflussungen, die einen Verlust von Informationen erzeugen, wirken sich auf die Verständlichkeit aus. Dazu gehören:
- Codierung, Decodierung und Kompression
- Paketverluste
- Voice-Activity-Detection
- Hintergrundgeräusche
- Schwankungen in der Amplitude (Effekte durch Verstärkung)
Wi-Fi-Sicherheit beeinflusst die Sprachqualität
Bei der Integration von Voice over IP in ein Wi-Fi-Netzwerk ergeben sich zwei Herausforderungen bei der Sicherheit. Der Sicherheitsmechanismus des Sprachverkehrs darf die Performance der Sprachströme nicht reduzieren. Einige Sicherheitsmechanismen, die sich optimal für den Transport von Daten eignen, erzeugen eine wahrnehmbare Verzögerung oder führen bei Sprachverbindungen zu erheblichen Paketverlusten. Dies macht sich besonders bemerkbar beim Roaming der mobilen Telefone zwischen zwei Access Points.
Darüber hinaus müssen bei der Konvergenz von Sprache und Daten bei beiden Servicetypen die spezifischen Sicherheitsanforderungen berücksichtigt werden. Aus Performance-Gründen unterstützen die gängigen Wi-Fi-Handsets in der Regel nur die statische oder dynamische Wired Equivalent Privacy-Verschlüsselung (WEP). Der WEP-Mechanismus wurde inzwischen durch wesentlich verbesserte Sicherheitsstandards ersetzt. Diese weisen jedoch in der Praxis oft erhebliche Verzögerungsprobleme auf. Das statische WEP führt zu keiner wahrnehmbaren Verzögerung und sorgt in der Regel bei Sprachverbindungen für eine Umschaltzeit von weniger als 100 Millisekunden.
Sicherheitsmechanismen, die dynamische Schlüssel wie WPA nutzen, sind aufgrund ihrer hohen Verzögerungszeiten weniger für den Einsatz von Sprachapplikationen in mobilen WLAN-Netzen geeignet. Die Ursache für die Verzögerung liegt in dem relativ lang andauernden Einbuchungsvorgang bei der Bewegung des mobilen Telefons zwischen zwei Access Points.
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Mathias Hein/jp/ln