VoIP-Protokolle

Damit Voice over IP funktioniert, spielen viele Protokolle und Verfahren eine Rolle, die ineinander greifen. Dabei setzen alle spezifischen VoIP-Protokolle auf Basisdienste und Protokolle im Netzwerk auf, ohne die sie nicht funktionieren können.

Bei VoIP-Protokollen muss man auch zwischen den Protokollen für den Verbindungsauf- und -abbau (Signalisierung, Call Control) und den Protokollen zur Übertagung der Sprachdaten unterscheiden. Die Signalisierungsdaten müssen dabei vollständig übertragen werden. Sie steuern die VoIP-Verbindung. Sie dürfen länger unterwegs sein und einen größeren Protokoll-Overhead haben. Hauptsache die Verbindung kommt zu Stande. Dagegen müssen die Sprachdaten schneller und verzögerungsfrei übertragen werden. Dabei kann man sich eine unvollständige Übertragung leisten. Wenn mal ein Datenpaket verloren geht, dann ist das nicht so schlimm.

Basisdienste und -protokolle

Voice over IP und die in diesem Rahmen verwendeten Protokolle funktionieren nicht losgelöst voneinander, sondern bauen auf ein funktionierendes Netzwerk auf. Beispielsweise TCP/IP und die in diesem Rahmen vorkommenden DHCP-Server für die Verteilung der Netzwerk-Konfiguration, die auch Adressen und Konfiguration der VoIP-Systeme im Netzwerk enthalten kann. Desweiteren DNS für die Namensauslösung und ggf. Mechanismen für die Authentifizierung, Autorisierung und das Accounting.

• DNS (Domain Name System)
• DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol)
• TCP (Transmission Control Protocol)
• UDP (User Datagram Protocol)

VoIP-spezifische Protokolle

Bei einer VoIP-Verbindung sind immer mehrere Protokolle beteiligt. Hierbei muss man zwischen Protokollen für den Verbindungsauf- und -abbau (Signalisierung, Call Control) und der Übertragung der eigentlichen Sprachdaten unterscheiden.

• SIP und H.323 sind für die Signalisierung zuständig.
• SDP, H.225 und H.245 (H.323) sind für die Aushandlung der Fähigkeiten der Endsysteme zuständig.
• Sprachcodecs wandeln die analogen Sprachsignale in digitale Datenpakete um und auch wieder zurück.
• Spezielle Quality-of-Service-Erweiterungen (QoS) verbessern die Verbindungsqualität.

Übersicht: VoIP-Protokolle

Die folgende Liste ist nicht vollständig, sondern dient nur als erster Ansatzpunkt für die verwendeten Protokolle bei Voice over IP.

• H.323
• SIP (Session Initiation Protocol)
• SDP (Session Description Protocol)
• RTCP (RealTime Control Protocol)
• RTP (Realtime Transport Protocol)
• Audio-Codecs
• STUN (Simple Traversal of UDP through NAT)

H.323

H.323 ist eine Rahmenspezifikation für paketbasierte Multimedia-Dienste in lokalen Netzwerken (LAN), was Voice over IP einschließt. Es ist das älteste Protokoll für Voice over IP. Es wurde lange Zeit von Herstellern für VoIP-TK-Anlage verwendet, die aus der klassischen und leitungsgebundenen TK-Welt kamen, wobei dieses Protokoll heute keine große Rolle mehr spielt.

• H.323

SIP - Session Initiation Protocol

SIP ist für den Aufbau, Betrieb und Abbau von Sprach- und Video-Verbindungen zuständig. Obwohl H.323 zuerst da war, hat sich SIP für Voice over IP durchgesetzt. Es ist von den TK-üblichen Mechanismen entlastet und auf das wesentliche beschränkt. Aufgrund seiner Einfachheit ist SIP leichter zu verstehen und der Aufwand für die Implementierung geringer.
So ist SIP stark am HTTP (Hypertext Transfer Protocol) angelehnt. Somit lässt sich die SIP-Telefonie in Browser-Umgebungen, Webservices, Anwendungen und Geräte leicht integrieren.

• SIP - Session Initiation Protocol

SDP - Session Description Protocol

SIP beschreibt nur die Signalisierung. Eingebettet in das SIP-Protokoll ist das SDP (Session Description Protocol), über das die Kommunikationspartner Verbindungsinformationen austauschen. Mit SDP werden zum Beispiel IP-Adresse, Medienbeschreibung, Codec, Ports und Senderichtung ausgetauscht. Mit Hilfe dieser Informationen bauen die Kommunikationspartner eine direkte Verbindung zueinander auf.

RTCP - RealTime Control Protocol

RTCP ist für die Qualität der Dienste zuständig und überträgt die Informationen zwischen den Teilnehmern. RTCP ermöglicht die durchgängige Überwachung der Datenübertragung und der Dienstqualität. Es ermittelt den Jitter und die durchschnittlichen Paketverluste.
Der Jitter bezeichnet die Verzögerung bei der Übertragung von Datenpaketen, die entsteht, wenn nicht genug Bandbreite zur Verfügung steht.

RTP - Realtime Transport Protocol

RTP ist ein Transportprotokoll, das von der IETF entwickelt wurde, um Echtzeitdaten wie Audio und Video zu übertragen. Es toleriert Paketverluste bis zu einem gewissen Grad, garantiert jedoch keine Dienstqualität. RTP baut auf UDP auf und ermöglicht die Erkennung von Paketverlusten.

• RTP - Realtime Transport Protocol

Audio-Codecs

Audio-Codecs wandeln analoge Sprachsignale in digitale Signale um. Umgekehrt werden aus den digitalen Signalen wieder analoge Signale beim Empfänger. Dazu müssen Codecs Paketverluste und Laufzeitschwankungen ausgleichen können.
G.711 ist der Referenz-Codec, während G.726 und G.729 Bandbreite sparen. Andere Codecs verbessern die Sprachqualität.

• Audio-Codecs

STUN - Simple Traversal of UDP through NAT

Simple Traversal of UDP through NAT, kurz STUN, ist ein Protokoll, mit dem zwei SIP-Endgeräte mit integriertem STUN-Client unter Mithilfe eines STUN-Servers die Beschränkungen von NAT in vielen Fällen umgehen können.

• STUN - Simple Traversal of UDP through NAT

Weitere verwandte Themen:

• VoIP - Voice over IP
• VoIP-Geschichte
• FoIP - Fax over IP
• CaaS - Communication-as-a-Service
• Hosted PBX / Cloud-PBX (IP-Centrex)

Kommunikationstechnik-Fibel

Alles was du über Kommunikationstechnik wissen musst.

Die Kommunikationstechnik-Fibel ist ein Buch über die Grundlagen der Kommunikationstechnik, Übertragungstechnik, Netze, Funktechnik, Mobilfunk, Breitbandtechnik und Voice over IP.

Das will ich haben!

Kommunikationstechnik-Fibel

Alles was Sie über Kommunikationstechnik wissen müssen.

Die Kommunikationstechnik-Fibel ist ein Buch über die Grundlagen der Kommunikationstechnik, Übertragungstechnik, Netze, Funktechnik, Mobilfunk, Breitbandtechnik und Voice over IP.

Das will ich haben!