Voice IP SIP Codes & deren Bedeutung
A1 Response Codes
Alle zur Zeit definierte Response Codes aus Informational
100
Trying
180 Ringing
181 Call Is Being Forwarded
182 Call Queued
183
Session Progress
Success
200 OK
202 Accepted
Redirection
300 Multiple
Choices
301 Moved Permanently
302 Moved Temporarily
305 Use Proxy
380
Alternative Service
Client Error
400 Bad Request
401 Unauthorized
402
Payment Required
403 Forbidden
404 Not Found
71
Anhang A1 Response
Codes
405 Method Not Allowed
406 Not Acceptable
407 Proxy Authentication
Required
408 Request Timeout
409 Conflict
410 Gone
411 Length Required
413
Request Entity Too Large
414 Request-URI Too Lange
415 Unsupported Media
Type
416 Unsupported URI Scheme
420 Bad Extension
421 Extension Required
422
Session Time Interval Too Small
423 Interval Too Brief
428 Use Authentication
Token
429 Provide Referror Identity
480 Temporarily Unavailable
481 Dialog/Transaction
Does Not Exist
482 Loop Detected
483 Too Many Loops
484 Address Incomplete
485
Ambiguous
486 Busy Here
487 Request Terminated
488 Not Acceptable Here
489
Bad Event
491 Request Pending
493 Request Undecipherable
Server Error
500
Server Internal Error
501 Not Implemented
72
Anhang A1 Response Codes
502
Bad Gateway
503 Service Unavailable
504 Gateway Timeout
505 Version Not
Supported
513 Message Too Large
Global Error
600 Busy Everywhere
603
Decline
604 Does Not Exist Anywhere
606 Not Acceptable
Geschichtlicher
Hintergrund
Der Gedanke, die Sprache über das Internet zu übertragen,
stammt aus den 70er Jahren. 1974
fand die erste paketorientierte Sprachübertragung
zwischen Kalifornien und Massachusetts
statt. Danach passierte lange Zeit nichts
mehr, bis 1994 die israelische Firma Vocaltec ihr
Internettelefon Internet
Phone vorstellte. Dieses Telefon wurde zwecks Gewinnung einer
guten Sprachqualität
direkt am Rechner angeschlossen. Zu dieser Zeit waren die Rechner noch
nicht
in der Lage, Analog-Digital-Wandlungen selbst durchzuführen.[21]
Diese
Idee wurde von der Entwicklergemeinde euphorisch aufgegriffen, und innerhalb
kürzester
Zeit war eine Flut von neuen Applikationen für Softphones und Gateways verfügbar,
welche
die Verbindung vom Rechner ins PSTN auf einfache Weise ermöglichten.
Im
Zuge der gestiegenen Aufmerksamkeit für dieses Thema wurden alsbald Standards
verabschiedet
mit dem Ziel, die Zuverlässigkeit und Sprachqualität von paketbasierter
Telefonie
zu erhöhen. Einer der ersten Standards war der schon genannte H.323 der ITU-T.
2.2
Internettelefonie
Unter VoIP wird der Transfer von Sprachdaten in Paketen durch
das Internet Protokoll (IP)
verstanden. Dazu benutzt VoIP das weltweit verfügbare
Internet, zu welchem jedes
internetfähige Endgerät Zugang hat. Für
die Übertragung von Audiodaten sind folgende
Punkte vorrangig:
1. die
Steuerung der Verbindungssignalisierung und
2. die Übertragung der Sprachdaten
in Paketen.
Ersteres wird durch Protokolle wie H.323 und SIP erreicht, die
für das Routing zum
Gesprächspartner sowie den Verbindungsaufbau
verantwortlich zeichnen. Die
Datenübertragung an sich wird anschließend
durch ein separates Protokoll, das sog. Real Time
Protocol implementiert.
Um
eine gute Sprachqualität zu bekommen, besagt das Nyquist-Theorem, dass die
Abtastrate
mindestens doppelt so hoch sein muss wie die höchste abzutastende
Frequenz. Der
Frequenzbereich der menschlichen Sprache liegt generell unterhalb
einer Schwelle von
4000Hz, woraus sich eine Abtastrate von 8000 Hz ergibt.
Da jeder Tastwert mit einem (aus
acht Bit bestehenden) Byte abgebildet wird,
ergibt sich hieraus eine Bandbreite von 64 kbps.
Dies entspricht somit der
Empfehlung G.711 der ITU. [9]
Eine der größten Anforderungen an
das Internet ist die Echtzeitübertragung. Das dem Internet
zugrunde liegende
IP-Protokoll war ursprünglich für reine Datenübertragung konzipiert
und
14
Internettelefonie
besitzt daher von Haus aus keine Mechanismen,
die eine Priorisierung von Datenpaketen oder
Quality of Service (QoS) ermöglichen,
was aber für die Übertragung von Echtzeitdaten wie
der Sprache unerlässlich
ist. [13]
Folgende Probleme sind dabei zu berücksichtigen:
Verzögerung
Als
Verzögerung wird die Zeit der Sprache vom Mund des Sprechers bis zum Ohr
des
Hörers bezeichnet. Eine gute Qualität wird erreicht, wenn die
Zeit unter 150 ms bleibt.
(Empfehlung G.114 der ITU-T)
Jitter
Jitter
ist ein Phänomen, welches nur in paketbasierten Netzwerken auftritt. Ein
Station
sendet im Intervall von 20 ms fünf Pakete. Beim Empfänger
kommt das zweite erst nach
25 ms nach dem ersten, das dritte nach 30 ms nach
dem zweiten an, während das vierte
und fünfte wiederum in 20 ms Intervall
ankommen. Diese Zeitschwankungen werden
Jitter genannt und können durch
einen Jitter-Puffer abgefangen werden.
Paketverlust
Ein Paket mit
Sprachinformationen geht verloren oder kommt außerhalb des
Jitter-Puffers
an und kann nicht mehr verarbeitet werden. Wegen der
Echtzeitübertragung
wird dieses Paket nicht mehr neu übertragen. VoIP ist sehr tolerant
gegenüber
verloren gegangenen Paketen.
Um diese Schwachstellen zu beseitigen bzw. ihre
Auswirkungen auf die Dienstqualität zu
minimieren, investiert die Industrie
viel Geld in Forschung und Entwicklung in diesem
Bereich.
Es wird nach einer
Lösung gesucht, welche nur noch ein Netzwerk für Daten und Sprache
benötigt.
Dazu muss das Internet allerdings noch ein entscheidendes Kriterium erfüllen
den
Quality of Service (QoS). Im PSTN bekommt jeder Teilnehmer, der
eine andere Person
anrufen möchte, nach dem erfolgreichen Rufaufbau eine
Leitung exklusiv zur Verfügung
gestellt. Dadurch bekommt er eine feste
Bandbreite zugeteilt, die wiederum eine sehr gute
Sprachqualittät garantiert.
Es
ist daher sehr wahrscheinlich, das die heutige Internet-Infrastruktur zukünftig
massiven
Änderungen unterworfen sein wird, um diese Anforderungen erfüllen
zu können.
Federführend für Veränderungen zur paketorientierende
Übertragungen ist UMTS. Die
paketorientierte Übertragung (ATM) ist
vorerst nur auf der Iu-Schnittstelle zwischen NodeB
und Radio Network Controller
(RNC) vorgesehen. Das Core Netz übertragt die Sprache
weiterhin im Circuit
Switched Mode erst in der 2. Phase der Netzrealisierung wird es
paketorientierte
Übertragung der Sprache im Core Netz geben. Der Einfluss der IETF und
viele
Entscheidungen in Richtung Internet waren hier zukunftsweisend. Lösungsvorschläge
in
dieser Richtung werden Next Generation Network (NGN) Forum besporchen. [15]
15
Transportprotokolle
2.3
Transportprotokolle
IP ist ein paketorientiertes Protokoll. Das bedeutet, dass
die zu übertragene Information in
Pakete zerlegt und zu ihrem Ziel gesendet
wird. Die Route jedes Pakets zu seinem Ziel wird
unabhängig vom Router
auf Paket-zu-Paket Basis bestimmt. IP garantiert keine sichere
Ankunft eines
Paketes. Es ist möglich, dass Pakete mit gleicher Quelle und gleichem Ziel
auf
unterschiedlichen Routen transportiert werden. Dies kann auf der Empfangsseite
zu Folge
haben, das die Pakete in einer falschen Reihenfolge ankommen. Des
Weiteren können Pakete
verloren gehen, doppelt geliefert werden oder zu
spät ankommen.
Um dies zu vermeiden wurden Protokolle entworfen, die sich
um die korrekte Reihenfolge
und den Verlust von Paketen kümmern. Der hier
vorherrschende Standard firmiert unter dem
Begriff Transmission Control Protocol
(TCP). TCP kümmert sich um das wiederholte Senden
von verlorenen Paketen
und um die korrekte Reihenfolge der Pakete am Zielpunkt.
Allerdings ist TCP
aufgrund seiner Architektur, die besondere Betonung auf
Verbindungsorientierung,
Paketflusskontrolle und Fehlerkorrektur legt, für den Einsatz von
VoIP
nicht geeignet. Durch das Bestätigen von Paketen und durch das wiederholte
Senden
von verloren gegangenen Paketen kommt es zu zeitlichen Verzögerungen,
welche bei einer
Sprachübertragung nicht erwünscht sind.
Bei VoIP
kommt hingegen UDP zum Einsatz. UDP ist sozusagen das Gegenstück zu TCP,
da
es ein sog. verbindungsloses Protokoll ist. Im Gegensatz zu TCP existiert
hier keine
Verbindungssteuerung, d.h. die Einhaltung von Paketreihenfolgen,
Kontrolle von doppelten
oder verlorenen Paketen findet nicht statt. Durch diese
Dynamik, bei der auf laufzeitintensive
und vergleichsweise träge Kontrollmechanismen
verzichtet wird, bietet sich UDP zur
Übertragung von Echtzeitinformationen
an.
2.4 Quality of Service
Quality of Service ist bei den Fachleuten ein
umstrittener Begriff. Manche bezeichnen damit
die Beschreibung von Netzwerkdiensten
hinsichtlich Geschwindigkeit und Zuverlässigkeit.
Andere meinen damit
die Bereitstellung von einer garantierten Geschwindigkeit bzw.
Zuverlässigkeit
in einem Datennetzwerk.[9] und [13]
Aus diesen Sichtweisen gehen natürlich
auch verschiedene Lösungsvorschlägen vor.
Deswegen muss ein signifikanter
Unterschied zwischen VoIP und Voice over Internet
gemacht werden.
Bei dem
ersten Vorschlag wird davon ausgegangen, dass der best-effort Service
ohne
Garantie bestehen bleibt. Hierzu hat die IETF schon mehrere RFCs zu Verfügung
gestellt:
Resource Reservation Protocol (RSVP), RFC 2205
Differentiated
Service (DiffServ), RFC 2475
Expedited Forwarding (EF), RFC 3246
16
Quality
of Service
Assured Forwarding (AF), RFC 2597
Common Open Policy
Service Protocol (COPS), RFC 2748
Von der anderen Seite wird am IP-Protokoll
gezweifelt. Ein Vorschlag besagt, dass
Echtzeitinformationen dem normalen Datenverkehr
vorzuziehen sind bzw. dass während einer
Sprachverbindung eine garantierte
Bandbreite zugewiesen werden soll.
Da die Probleme des QoS noch nicht gänzlich
gelöst werden konnten, sind zur Zeit auch viele
kostenlose VoIP-Produkte
auf dem Markt. Es wird davon ausgegangen, dass der Kunde einen
gewissen Sprachqualitätsverlust
akzeptiert, wenn er nichts dafür bezahlen muss.[9]
Damit VoIP auch die
Marktduchdringung gelingt, muss es mit anderen Protokollen, vor allem
denen
des PSTN, zusammenarbeiten können. Das TIPHON (Telecommunication and Internet
Protocol
Harmonization Over Networks) ist ein Projekt der ETSI, welches sich um die
Zusammenarbeit
verschiedener Telefonprotokolle kümmert.
17
Einführung in SIP
3
Einführung in SIP
Das SIP-Protokoll ist ein Signalisierungsprotokoll zum
Aufbau, Modifizieren und Abbau
einer Multimediasitzung (multimedia session).
Applikationen, bei denen Medien wie Audio,
Video und Daten beteiligt sind,
werden als Multimediasitzung oder einfach nur Sitzung
bezeichnet. Dies trifft
somit auf Internettelefonie und Videokonferenzen zu. SIP ist ein
textbasiertes
Protokoll und befindet sich auf der obersten Schicht im ISO-Modell, der sog.
Anwendungsschicht.
Der aktuelle SIP-Standard ist in [1] definiert.
Zum besseren Verständnis
werden vier Beispiele vorgestellt. Im ersten Beispiel wird der
leichteste Fall
eines Nachrichtenaustauschs zwischen zwei SIP-fähigen Endgeräten zum
Erstellen
und Beenden einer Sitzung gezeigt. Das zweite Beispiel zeigt die SIP-Registrierung
eines
Teilnehmers und im dritten findet der erfolgreiche Nachrichtenaustausch über
einen
SIP-Proxy-Server statt. Im vierten und letzten Beispiel wird der nicht
erfolgreiche
Sitzungsaufbau über einen SIP-Proxy-Server gezeigt.
3.1
Einfaches SIP-Beispiel
Alice möchte eine Verbindung zu Bob aufbauen. Dazu
benutzen beide ein SIP-Gerät, welches
ein SIP-Telefon, ein Palmtop oder
ein Handy sein kann. Alle hier aufgeführten Beispiele
beziehen sich auf
SIP-Telefone. Für das erste Beispiel gilt die Voraussetzung, dass beide
Endgeräte
mit einem IP-Netzwerk verbunden sind und jedem Teilnehmer die IP-Adresse des
Kommunikationspartners
bekannt ist.
