Einführung von IP-Telefonie ( Voice over IP ) in einem mittelständigen Unternehmen

Diplomarbeit

vorgelegt am: 10. September 2004

Studienbereich: Technik
Studienrichtung: Informationstechnik

eingereicht von

René Reichardt

Zusammenfassung

Ein Verständnis dieser Diplomarbeit setzt Grundkenntnisse von Netzwerk-technologien und Protokollen voraus, wobei der Schwerpunkt bei dem Internet Protokoll ( IP ) liegt. Die Diplomarbeit vermittelt technische Grundlagen für einen Einblick in die Welt der IP-Telefonie. Diese Grundlagen werden bei einer Realisierung einer VoIP-Lösung mittels des Standards ITU-T H.323 in einem mittelständigen Unternehmen ( Dr. Weiss & Partner GmbH ) angewandt, wobei hierbei eine software-basierende Lösung mittels Mioco Hello World dargestellt wird. Zudem wird eine Kommunikations- und Kostenanalyse durchgeführt.

Abstract

An understanding of this thesis ( diploma ) presupposes basic knowledge of network technologies and Protocols, whereby the emphasis is with the Internet Protocol ( IP ). Technical bases for a view of the world of the IP Telefonie obtain the thesis (diploma). These bases are used with a realization of a VoIP solution by means of the standard ITU-T H.323 in a centralconstant enterprise ( Dr. Weiss & Partner GmbH ), whereby here a software-based solution is represented by means of Mioco Hello World. Besides take place communication and a cost analysis.

Inhaltsverzeichnis

Abbildungs- und Tabellenverzeichnis ... VII
Abkürzungsverzeichnis ... X

1. Einleitung ... 1
1.1. Motivation ... 1
1.2. Gliederung ... 1

2. IP-Telefonie Theorie ... 3
2.1. Allgemeine Grundlagen ... 3
2.1.1. Was ist IP-Telefonie? ... 3
2.1.2. Geschichte der IP-Telefonie ... 4
2.1.3. Warum IP-Telefonie? ... 5
2.2. Technische Grundlagen ... 8
2.2.1. Traditionelle Telefonie ( eines Unternehmens ) ... 8
2.2.2. Voice over IP ( VoIP ) ... 10
2.2.3. Vergleich von traditioneller Telefonie und VoIP ... 12
2.2.4. Kommunikationsformen von IP- / Internet-Telefonie ... 13
2.2.4.1. Computer zu Computer ... 13
2.2.4.2. Computer zu Telefon / Telefon zu Computer ... 14
2.2.4.3. Telefon zu Telefon ... 16
2.3. Standard ... 17
2.3.1. Bedeutung von Standards ... 17
2.3.2. Standard ITU-T H.323 ... 17
2.3.2.1. Überblick ... 17
2.3.2.2. Komponenten des ITU-T H.323 ... 18
2.3.2.3. Kommunikation mittels ITU-T H.323 ... 23
2.3.2.3.1. ITU-T H.323 Protokoll Stack ... 23
2.3.2.3.2. Übertragung und Kommunikationsablauf ... 26

3. Praktische Realisierung am Beispiel eines mittelständigen Unternehmen ... 29
3.1. Überblick ... 29
3.2. Analyse der TK-Anlage und deren Telefonnetz ... 29
3.2.1. Vorhandenes Telefonnetz / Verkabelung ... 29
3.2.2. Aufbau der eingesetzten Hicom 150 E Office TK-Anlage ... 32
3.2.3. Konfiguration der TK-Anlage ... 35
3.2.4. Sicherheit der TK-Anlage ( traditionelle Telefonie ) ... 37
3.3. Analyse des Netzwerkes ... 38
3.3.1. Netzwerkstatistik ... 38
3.3.2. Netzwerkstruktur / Aufbau der Zentrale ... 40
3.3.3. Netzwerkverkehr ... 42
3.3.4. Sicherheit von VoIP ... 44
3.4. Einführungsaspekt / Forderungen ... 46
3.5. Implementierung der Testumgebung bzw. Testversuchs ... 47
3.5.1. Voraussetzungen / Beschaffenheiten ... 47
3.5.1.1. Hardware ... 47
3.5.1.2. Software ... 49
3.5.2. Installation und Konfiguration ... 50
3.5.2.1. Server ... 50
3.5.2.2. Client ... 54
3.6. Kommunikationsanalyse ... 57
3.6.1. Auslastung des IP-Telefonie Systems ... 57
3.6.2. Kommunikation Server / Client ... 58
3.6.3. Jitterbug-Test ... 59

4. Sprachqualität ... 64

5. Kosten ... 67
5.1. Laufende Betriebskosten / Wartungskosten ... 67
5.2. Anschaffungskosten ... 68
5.3. Telefongebühren ... 71
5.4. Kosten / Nutzen – Analyse ... 72

6. Zukunftsaussichten der IP-Telefonie ... 74

7. Schlussfolgerung und Fazit ... 76

Anhang ... XII
Anhangsverzeichnis ... XII
Anhang A - Standards/Protokolle des ITU-T H.323 ... XII-A
Anhang B - Marktübersicht von VoIP-Anbietern ... XII-B
Anhang C - Statusausdruck Hicom 150 E Office ... XII-C
Anhang D - Produktbeschreibung AVM C4 ... XII-D
Anhang E - Mioco Hello World ... XII-E
Anhang F - VoIP Jitterbug ... XII-F
Anhang G - VoIP Jitterbug – Diagramme ... XII-G
Anhang H - Statusausdruck – Server / Client ... XII-H
Anhang I - Ausdruck Kommunikation ... XII-I

Literaturverzeichnis ... XIII

1. Einleitung
1.1. Motivation

Heutige Daten- bzw. Computernetze sind ein integraler und unentbehrlicher Bestandteil unseres täglichen Lebens. Die anfänglichen Punkt-zu-Punkt-Verbindungen, welche relativ schmalbandig arbeiteten, entwickelten sich zu den heutigen High Speed Technologien, welche die Übertragung von Multimedia Informationen unterstützen. Diese technischen Neuerungen und Entwicklungen ermöglichen die Integration der Übertragung von isochronen Daten, wie z.B. Sprache, in paket-basierenden Netzwerken. Die Übertragung von Sprache in spezifischen Telefonnetzen ist schon seit über 100 Jahren Realität. In den frühen 60er Jahren erfolgte ein großer Technologiesprung durch die Digitalisierung der analogen Sprache für die Sprachübertragung. Mit Entstehung der Datennetze in den 70er Jahren, welche in deren Ausbreitung in das heutige Internet gipfelte, stellte sich natürlich die Frage, ob die Übertragung der Sprache über diese paket-basierende Daten-Netzwerke realisiert werden kann. Da es sich hierbei um IP-basierende Netzwerke handelt, steht die am weitesten verbreitete Protokollfamilie TCP/IP dabei im Mittelpunkt.

Diese Arbeit greift die Thematik der Übertragung der Sprache in paket-basierenden ( IP-basierenden ) Netzwerken auf. Sie behandelt die technischen Grundlagen wie z.B. Voice over IP ( VoIP ) und den existierenden Standard ( ITU-T H.323 ). Zudem wird eine praktische Realisierung einer software-basierenden IP-Telefonie Lösung am Beispiel eines mittelständigen Unternehmens mittels Mioco aufgezeigt und auf Sicherheits- und Kostenaspekte der Realisierung eingegangen.

1.2. Gliederung

Im Punkt 2 dieser Arbeit werden die allgemeinen und technischen Grundlagen der IP-Telefonie bzw. Voice over IP ( VoIP ) behandelt. Im Mittelpunkt stehen dabei die Kommunikationsformen der IP-Telefonie sowie der Standard ITU-T H.323. Dabei soll ein theoretischer Einblick in die Thematik verschafft werden.

Die praktische Anwendung und Realisierung einer software-basierenden VoIP-Lösung wird im Gliederungspunkt 3 dargestellt. Hiebei wird die Netzwerk- und TK-Anlagen-Struktur analysiert und ausgewertet, um somit eine mögliche Lösungsvariante für die Realisierung der IP-Telefonie zu erarbeiten. Zudem wird in diesem Punkt die Installation und Konfiguration eines Telefonie-Servers und dessen Clients ( software-basierende Lösung mittels Mioco ) sowie die sich daraus ergebenden Kommunikation beschrieben.

Der Punkt 4 stellt eine Betrachtung der Sprachqualität dar, wobei es sich um ein wichtiges Kriterium für die Einführung von VoIP-Lösungen handelt.

Ein wichtiger Punkt ist natürlich die Frage der Kosten. Dieser wird im Gliederungspunkt 5 untersucht. Hierbei werden die fixen Kosten der vorhandenen TK-Anlage und der Anschaffungskosten der realisierten software-basierenden IP-Telefonie Lösung gegenübergestellt. Des Weiteren wird eine Kosten / Nutzen – Analyse durchgeführt.

Die letzten beiden Punkte ( Kapitel 7 und 8 ) beschreiben die Zukunftsaussichten von VoIP-Lösungen und zeigen Schlussfolgerungen für diese Diplomarbeit und deren Thematik auf.

2. IP-Telefonie Theorie
2.1. Allgemeine Grundlagen
2.1.1. Was ist IP-Telefonie?

Der IP-Telefonie ( Internet Protocol Telefonie ) liegt das Internet Protocol ( IP ) zu Grunde, welches das wichtigste Übertragungsprotokoll ist ¹⁴. Es hat zudem die Eigenschaften standardisiert, kostenlos, öffentlich und paket-basierend zu sein. Aus diesem Grund entstand die Idee, Telefonie und Übertragung digitaler Daten mittels einem paket-basierenden Netzwerk und somit die Einspeisung von Sprache und Daten mittels einer Kabelinfrastruktur ( einer Technologie ) zu realisieren. Dies hatte zur Folge, dass statt der traditionellen, kanalorientierten Telefonie mit deren Telefonnetzen, eine paketorientierte Vermittlung der Telefonie zum Einsatz gebracht werden sollte¹⁴.

[...]

14 Lutz Feldmann, Studienarbeit – Internet Telefonie ( Eine sinnvolle Ergänzung zu kerkömmlicher Telefonie im Unternehmen und Privathaushalt? Technologie, Produkte, Sicherheit und Kosten ), Universität Hamburg, 1999