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VoIP und Sprachqualität

Oft steht Voice over IP im Verdacht, gegenüber der älteren Analog- oder ISDN-Technik Einbußen in der Sprachqualität zu haben. Für einige Unternehmen ist der Wechsel von ISDN zu VoIP daher immer noch mit Skepsis verbunden. Ganz klar ist jedoch, dass das Telefonieren über das Internet mittlerweile zum Standard geworden ist und die Qualitätsprobleme von damals der Vergangenheit angehören.

Dennoch gibt es einige Fehlerquellen und Faktoren, die die Sprachqualität eines Gesprächs enorm beeinflussen kann. Neben dem eingesetzten Providern und der verwendeten Telefonanlage, zählen die Einstellungen des Netzwerks mit zu den häufigsten Störquellen. Wir möchten Ihnen mit diesem Artikel zeigen, was es beim Betrieb einer IP Telefonanlage zu beachten gibt und wie sich eventuelle Probleme mit der Gesprächsqualität vermeiden lassen.

Sprachqualität bei VoIP Telefonie
Die Gesprächsqualität bei Voice over IP hängt von vielen Faktoren ab (Foto: DOC RABE Media/fotolia.com)

Eigenschaften der Sprachqualität

Voice over IP bedeutet Telefonieren über das Internet. Um eine Gesprächsverbindung zwischen zwei Teilnehmern aufzubauen, wird eine bestehende Internetverbindung sowie funktionierende Netzwerkkomponenten (z.B. Router, Switch) benötigt. Jedes hardwarebasierte VoIP-Telefon benötigt jeweils eine Netzwerkschnittstelle. Gleiches gilt für DECT-Basisstationen (schnurlose Mobilteile), Gateways oder Adapter. In den meisten Fällen ist eine Firewall implementiert, die das Netzwerk vor ungewollten Angriffen schützt.

Die Sprachqualität zwischen zwei Teilnehmern hängt u.a. von folgenden Faktoren ab:

  • Art und Qualität der Endgeräte
  • Zuverlässigkeit der Internetverbindung
  • die zur Verfügung stehende Bandbreite
  • Netzwerkverkabelung
  • die verwendeten Netzwerkkomponenten
  • der verwendete Provider
  • Sprachcodecs
  • Einstellungen der Telefonanlage
  • eingesetzte Geräte der Gegenseite

Im Gegensatz zur ISDN-Technik, bei der Sprachaufbau und Sprachverbindung relativ einfach realisiert werden, spielen bei VoIP auch viele Fremdeinflüsse eine Rolle.

Endgeräte

Die verwendeten Endgeräte und die Qualität der Verarbeitung haben einen enormen Einfluss auf die Qualität des Telefongesprächs. Jeder Hersteller von Tischtelefonen setzt unterschiedliche Mikrofone, Lautsprecher und Soundprozessoren ein, die sich in der Verarbeitungsqualität zum Teil sehr unterscheiden. Es macht vor der Anschaffung von Telefonen daher immer Sinn, diese auch zu testen.

Auch schnurlose DECT-Telefone oder WLAN-Telefone können mitunter Probleme machen. Ist die Funkabdeckung nicht ausreichend oder Störsignale in der Nähe der jeweiligen Basisstationen oder Access Points, kann es zu Gesprächsaussetzern bis hin zum Gesprächsabbruch kommen. Störsignale können immer dann vermutet werden, wenn abgehackte Gespräche sporadisch aber auch gehäuft auftreten. Typische Störquellen sind beispielsweise angrenzende Hochspannungsleitungen, Mikrowellen, schlecht abgeschirmte Kabel oder auch externe Monitore mit einem ungünstigen Frequenzband.

Internetverbindung und Sprachqualität

Die vorhandene Internetanbindung ist eines der wichtigsten Faktoren für die IP-Telefonie. Um ein qualitativ hochwertiges Gespräch aufzubauen und zu halten werden etwa 100 kBit pro Sekunde an Bandbreite pro Gespräch benötigt und zwar sowohl Upload als auch Download. Läuft Ihr Telefonanschluss also über IP, sollten Sie genau prüfen, welche Bandbreite Sie tatsächlich am Standort haben und inwiefern das Internet bei Ihnen im Unternehmen beansprucht wird.

Kommen bei einer 16 MBit Internetleitung mit 2 MBit Upload nur 14,0 MBit (und 1,6 MBit Upload) an, kann dies bei entsprechender betrieblicher Nutzung des Internets bereits zu Problemen führen. Telefonieren acht Leute gleichzeitig, ist die für die Telefonie zur Verfügung stehende Bandbreite aufgrund des benötigten Uploads von knapp 800 kBit/s bereits um die Hälfte ausgereizt. Wenn dann noch Mitarbeiter im Internet recherchieren oder sogar Daten heruntergeladen oder übertragen werden, kann dies schnell zu Qualitätseinbußen bei der Sprachverbindung kommen.

Maßnahmen die dann schnell ergriffen werden können, ist die Aktivierung eines Quality of Service, bei dem die Telefonie immer Vorrang vor anderen Datendiensten hat oder die Anschaffung einer separaten Internetleitung nur für die Telefonie. Letzteres wird umso wichtiger, je geringer die Bandbreite am Standort ist und umso höher die Anzahl der benötigten Sprachkanäle ist.

Netzwerkverkabelung

Die Netzwerkverkabelung im Gebäude gehört zu den unbeliebtesten Themen bei Technikern und IT-Verantwortlichen. Dennoch ist sie für eine saubere Netzwerkanbindung und auch für die Gesprächsqualität erheblich. Eine zu alte Verkabelung sowie defekte Kabel führen unweigerlich zu einer instabilen Netzwerkversorgung, die sich vor allem bei einem laufenden Gespräch bei Voice over IP bemerkbar macht. Als Richtmaß sollten wenigstens Netzwerkkabel der Kategorie 5e, so genannte Cat 5e-Kabel verbaut sein. Diese ermöglichen eine strukturierte Verkabelung.

Netzwerkverkabelung für VoIP-Telefonie
Die verbaute Verkabelung hat einen wichtigen Einfluss auf die Qualität Ihrer Gespräche

Provider bzw. IP-Telefonanschluss

Neben netzwerkinternen und bandbreitentechnischen Faktoren kann auch der verwendete Provider zu Einbußen der Sprachqualität führen. Dies sollte vor allem dann in Betracht gezogen werden, wenn die zur Verfügung stehende Bandbreite stabil und die Netzwerktechnik auf dem neuesten Stand ist. Das Supportteam der ansit-com GmbH hilft Ihnen gern bei der Analyse der Verbindungsstabilität Ihres Providers.

Grundsätzlich sollten Geschäftskunden sich immer für einen Business-Telefonanschluss entscheiden. Diese Telefonanschlüsse haben zwar gegenüber Privatkundenanschlüsse leicht höhere monatliche Beiträge, allerdings sind die Entstörfristen deutlich besser. Die meisten Provider stellen Ihren Geschäftskunden außerdem Quality of Service zur Verfügung.

Netzwerkkomponenten

Die verwendeten Netzwerkkomponenten wie Router, Switch, Modem und Firewall sind gerade für eine stabile Verbindung im VoIP-Bereich essentiell. Hintergrund ist, dass die Sprachpakete über das Internet übertragen werden und an die Telefonanlage oder bei Cloud-Telefonanlagen an das Endgerät übertragen werden müssen. Einige Router aus dem Privatkundenbereich (z.B. Speedport) haben eine nicht ausreichende Protokollbehandlung oder ermöglichen kein Portforwarding. Dies führt dann dazu, dass nur eine einseitige Verständigung möglich ist, da Sprachpakete nicht ordentlich vom Router zum Telefon durchgeleitet werden. Auch Firewalls können bei fehlerhafter Einstellung eine Fehlerquelle sein und zu Gesprächsabbrüchen führen.

Es empfiehlt sich daher immer hochwertige Router und Switche einzusetzen. Das firmeninterne Netzwerk muss professionell aufgebaut sein, um sämtliche Sprachinformationen sauber durchzuleiten. Gerade im Netzwerkbereich sind folgende Parameter für die Sprachqualität verantwortlich:

  • Paketlaufzeiten
  • Jitter (Genauigkeitsschwankungen bzw. Taktzittern)
  • Paketverluste

Eine hohe Netzwerkauslastung führt beispielsweise häufig zu hohen Paketlaufzeiten, was dazu führt, dass das Gespräch nicht mehr als Echtzeit empfunden wird. Ihr Gegenüber erhält dann Ihre gesprochenen Worte zu spät und Sie hören, dass was Ihr Gesprächspartner erzählt, deutlich verzögert. Kurz gesprochen entstehen dann häufig Latenzen, die ein Telefonieren mitunter unmöglich machen.

Demgegenüber kann ein überlastetes Netzwerk oder defekte Netzwerkkomponenten zu Paketverlusten führen. Da jedes Gespräch in viele kleine Pakete zerlegt wird, wirken sich Paketverluste unweigerlich auf die Sprachqualität aus. Wahrgenommen werden Paketverluste meist als abgehacktes oder holpriges Telefonat.

Telefonanlagentyp

Auch der eingesetzte Telefonanlagetyp kann unter Umständen zu Einschränkungen der Gesprächsqualität führen. Bei einer Hardware-Appliance, wie der ansitel IPsmart, können die eingesetzten Kabel beispielsweise defekt sein. Läuft Ihre Telefonanlage auf einem eigenen Server (Software Telefonanlage), sollten Sie prüfen, ob der Telefonanlage genügend Arbeitsspeicher und Festplattenspeicher zur Verfügung steht.

Gegenüber Inhouse-Lösungen (Hardware-Telefonanlage, Software-Telefonanlage) können Cloud-Telefonanlagen andere Fehlerursachen bzw. Störquellen aufweisen. Insofern sich zu viele Kunden einen Telefonieserver teilen und der Provider kein ausgefeiltes Last-/Verteilungssystem zur Verfügung stellt, können bei hoher Auslastung abgehackte Gespräche oder sogar Gesprächsabbrüche die Folge sein. Insofern Ihnen Telefonie wichtig ist, sollten Sie im Voraus prüfen, wie der Cloudanbieter die Kunden auf seinen Systemen verteilt und wie Redundanz sichergestellt wird. Stehen performante Cloudsysteme zur Verfügung stehen Cloud-Telefonanlagen Hardwareanlagen in nichts nach.

Typische Fehlerquellen und Messung der Sprachqualität

Da VoIP Telefonie vorrangig netzwerkbasiert abläuft, gibt es einige Fehlerquellen, die einen Einfluss auf die Sprachqualität und Verbindungsstabilität haben können.

Fehlerquellen bei schlechter Sprachqualität

Eine schlechte Sprachqualität kann viele Gründe haben. Die häufigsten Ursachen für abgehackte Gespräche oder Gesprächsabbrüche sind die folgenden:

  • zu geringe oder stark schwankende Bandbreite der Internetverbindung
  • bei drahtlosen Geräten Störquellen oder unzureichende Abdeckung
  • eine veraltete oder unzureichende Netzwerkverkabelung
  • fehlerhaft eingestellter Router
  • fehlerhaft eingestellte Firewallregeln

Router und Switch in der VoIP Telefonie
Netzwerkkomponenten wie Router und Switch müssen einwandfrei laufen und korrekt konfiguriert sein

Messung der Sprachqualität von VoIP-Gesprächen

Die Sprachqualität eine VoIP-Gesprächs lässt sich auch objektiv messen. Grundsätzlich sollte die objektive Messung der subjektiven Messung Vorrang gegeben werden, da die Qualität eines Gesprächs zwischen den einzelnen doch sehr unterschiedlich wahrgenommen wird und nur wenig Lösungsansätze versprechen. Bekannte objektive Messverfahren sind beispielsweise die folgenden:

  • Echomessung
  • PESQ (Perceptual Evualuation of Speech Quality) / PSQM (Perceptual Speech Quality Measurement)
  • Monitoringtools für das Netzwerk

Bei einer Echomessung werden Testsignale unter Verwendung eines vorher definierten Sprachcodec (z.B. G.168) gesendet und grafisch dargestellt. Das Verfahren PESQ hingegen ist ein mathematisches Verfahren, das Eingangssignal und Ausgangssignal einer VoIP-Verbindung mit einander abgleicht und somit Schwankungen der Sprachqualität messen kann. Zu beachten ist jedoch, dass diese beiden Verfahren lediglich eine Aussage über die Sprachqualität, nicht aber über die Fehlerursache geben können.

Während die Echomessung und PSQM lediglich eine Aussage darüber geben, wie hoch- oder minderwertig die Gesprächsqualität ist, können Monitoringtools direkt auch eine Aussage über die Fehlerursache geben. Nicht selten stecken defekte Netzwerkkomponenten oder ein fehlerhaft konfiguriertes Netzwerk hinter einer unzureichenden Gesprächsqualität.

Vorgehensweise und Lösungsansätze bei schlechter Gesprächsqualität

Wenn Ihre Sprachqualität mangelhaft ist und sich häufig durch offensichtliche Probleme wie Aussetzer, Verzögerungen oder Gesprächsabbrüche äußert, können Sie mit einigen Schritte selbst prüfen, woran es liegt. Gehen Sie bitte hierzu wie folgt vor:

  1. Prüfen Sie Ihre Internetbandbreite an fünf unterschiedlichen Zeitpunkten für mindestens drei Tage. Treten dabei große Schwankungen auf, prüfen Sie bitte Ihre interne Auslastung oder konsultieren Sie Ihren Internetprovider.
  2. Prüfen Sie die Gesprächsqualität durch interne Gespräche. Treten bereits hier Gesprächsaussetzer oder -abbrüche auf, sollten Sie Ihr Netzwerk auf den Prüfstand stellen.
  3. Prüfen Sie, ob Ihre Netzwerkkomponenten einwandfrei funktionieren.
  4. Prüfen Sie, ob Ihr Provider eventuell Störungen hat
  5. Prüfen Sie die Netzauslastung durch ein Monitoring-Tool.
  6. Prüfen Sie, welche Sprachcodecs verwendet werden (Einstellungen der Telefonanlage)
  7. Bei DECT-/WLAN-Endgeräten: Prüfen Sie, ob Basisstationen, Access Points und Repeater eine ordentliche Funkabdeckung aufweisen; klären Sie ggf. ab, ob es Störquellen in der Nähe gibt

Selbstverständlich steht Ihnen auch das Team der ansit-com GmbH zur Verfügung, um Ihnen bei der Ursachensuche für Ihre Verbindungsqualität zur Seite zu stehen. Als Hersteller und Provider für VoIP-Telefonielösungen kennen wir mögliche Störfaktoren und können Ihnen entsprechende Lösungen anbieten.