Heute betrachten wir die besten Instrumente zur Beobachtung von VoIP-Netzwerken. Voice over IP, kurz VoIP, ist eine relativ junge Technologie, die in den vergangenen Jahren an Beliebtheit gewonnen hat. Sie gestattet, wie der Name bereits sagt, die Sprachübertragung über IP-Netzwerke. Dadurch entstand eine gänzlich neuartige Form der Telefonsysteme, welche das Datennetz für die Konnektivität nutzen. Ein wesentlicher Vorteil der Kombination von Sprache und Daten im selben Netz besteht darin, dass keine getrennten Kabelverbindungen mehr vonnöten sind.
Als Mitarbeiter im technischen Support bin ich oft auf Fälle gestoßen, in denen sich Nutzer darüber beschwerten, dass ihre Computer keine Verbindung zum Netzwerk herstellen konnten, nur um dann festzustellen, dass sie das Gerät an die falsche Buchse angeschlossen hatten. Bei älteren Laptops mit eingebauten Modems war es noch komplizierter, da die Nutzer daheim die Telefonbuchse und im Büro die Netzwerkbuchse nutzten. Hinzu kamen die höheren Kosten für zwei separate Kabelsätze. Daher war schnell ersichtlich, dass die Übertragung von Sprachsignalen in Datennetzen vorteilhaft ist.
Im Gegensatz zu Daten, bei denen Datenpakete ungeordnet an ihrem Zielort eintreffen und zu aussagekräftigen Informationen zusammengesetzt werden können, müssen Sprachdaten in Echtzeit übertragen werden. Zwar werden diese ebenfalls in Pakete aufgeteilt, doch diese müssen in korrekter Reihenfolge und rechtzeitig ankommen. Folglich ist für VoIP ein reibungslos funktionierendes Netzwerk essenziell, und Aspekte, die bei Datenübertragungen weniger wichtig sind, sind hier von höchster Bedeutung. Aus diesem Grund ist für die Beobachtung von VoIP-Netzwerken spezielle Software erforderlich, die all diese wichtigen Parameter überwacht.
Zunächst werden wir die VoIP-Anrufqualität erörtern. Wir werden uns ansehen, welche Faktoren die Anrufqualität beeinflussen und welche Parameter daher überwacht werden müssen. Zudem werden wir den MOS-Score (Mean Opinion Score) besprechen, ein System zur Quantifizierung der Anrufqualität, das in der Telefonie verwendet wird. Abschließend stellen wir die besten Instrumente zur Überwachung von VoIP-Netzwerken vor und geben einen kurzen Überblick über deren Hauptfunktionen.
VoIP-Anrufqualität
Bevor wir fortfahren, sollten wir kurz die Anrufqualität betrachten. Das Telefon wurde schon im späten 19. Jahrhundert erfunden und seitdem ständig verbessert. Inzwischen erwarten alle Nutzer eine kristallklare Gesprächsqualität. Dies ändert sich auch nicht durch die Tatsache, dass manche Telefongespräche statt über traditionelle Telefonleitungen über VoIP abgewickelt werden. Die subjektive Erfahrung eines Telefonnutzers wird üblicherweise als Anrufqualität bezeichnet. Sie bezieht sich darauf, wie gut Sprache gehört und verstanden wird. Ein Anruf in guter Qualität sollte kaum Rauschen und vor allem keine Audioaussetzer aufweisen.
Faktoren, die VoIP-Netzwerke und die Anrufqualität beeinflussen
Bei VoIP-Technologien können jedoch diverse Faktoren die Anrufqualität beeinträchtigen. Einige dieser Faktoren hängen mit der Wahl der Technologie zusammen, andere mit den Betriebseigenschaften der Netzwerke. Betrachten wir die wichtigsten Faktoren, die die Qualität beeinflussen:
Codec
Codec ist die Abkürzung für Coder-Decoder. Dies ist die Komponente, welche analoge Sprache in digitale Informationen umwandelt und diese zur Übertragung über ein Datennetz zurückverwandelt. Verschiedene Codecs können unterschiedliche Ergebnisse erzielen. Manche bieten eine bessere Anrufqualität auf Kosten der Datengröße, andere halten die Größe niedrig, beeinträchtigen jedoch die Anrufqualität. Der qualitativ hochwertigste Codec, der üblicherweise bei VoIP zum Einsatz kommt, ist der Codec G.711. Seine hohe Qualität wird durch den Verzicht auf Datenkomprimierung erreicht, was ihn zugleich zum bandbreitenintensivsten Codec macht. Dieser Codec erfordert 90 Kbit/s Bandbreite für jede Konversation. G.729, G.726 und G.723 werden ebenfalls häufig verwendet.
Bandbreite
In geringerem Maße wirkt sich auch die verfügbare Bandbreite auf die Gesprächsqualität aus. So ist beispielsweise die Verwendung von LAN-Switches mit 1-Gbit/s-Ports eher geeignet, eine bessere Anrufqualität zu liefern als die Verwendung von Switches mit 100-Mbit/s-Ports. Obwohl ein Gespräch weniger als 100 Kbit/s an Bandbreite beansprucht, kann es unter Überlastung leiden, wie wir noch sehen werden. Und da Netzwerke selten für VoIP ausgelegt sind, wirkt sich jede Überlastung sofort auf die Anrufqualität aus.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Netzwerke über genügend Bandbreite verfügen müssen, um sowohl Daten- als auch Sprachverkehr zu unterstützen. Durch die Nutzung von QoS-Einstellungen kann man einen Teil der Bandbreite für Sprache reservieren und diese Daten vor anderen Bandbreitenfressern schützen. Dennoch gilt die goldene Regel, dass immer ausreichend Bandbreite vorhanden sein und keine Überlastung auftreten darf. Aus diesem Grund überwachen VoIP-Überwachungstools oft die Bandbreitennutzung.
Jitter
Jitter – oder Paketverzögerungsschwankung – bezeichnet eine Unregelmäßigkeit in der Zustellungsverzögerung von Datenpaketen von der Quelle zum Ziel. In einem optimalen Netzwerk würde die Übertragung jedes Datenpakets von einer bestimmten Quelle zu einem bestimmten Ziel exakt gleich lange dauern. Dies ist in der Praxis jedoch selten der Fall, und es gibt aus unterschiedlichen Gründen oft Unterschiede in den Laufzeiten der Pakete. Diesen Umstand bezeichnen wir als Jitter.
Jitter beeinträchtigt die Anrufqualität, da VoIP-Daten in Echtzeit übertragen werden. Obwohl die Systeme sich einem gewissen Grad an Jitter anpassen können, führt jede größere Änderung der Übertragungsverzögerung dazu, dass die empfangene Sprache abgehackt klingt. Abgehacktes Audio ist eines der deutlichsten Zeichen für schlechte Anrufqualität.
Latenz
Latenz bezeichnet jede Verzögerung, die Daten auf ihrem Weg von der Quelle zum Ziel erfahren. Obwohl sich Daten theoretisch mit Lichtgeschwindigkeit bewegen und daher eine genau definierte Zeit benötigen sollten, um von einem Punkt zum anderen zu gelangen, ist dies im realen Leben nicht der Fall. Verschiedene Faktoren beeinflussen die Übertragungsverzögerungen. Staus und Warteschlangen sind die häufigsten Ursachen, doch auch eine Überlastung der Geräte kann schuld sein.
Während eine reguläre Latenz an sich wenig Einfluss auf die Anrufqualität hat, kann sie unnötige Verzögerungen verursachen, die als Probleme mit der Anrufqualität wahrgenommen werden können. Dies gilt insbesondere dann, wenn die Latenz hohe Werte im Bereich von Tausenden von Millisekunden erreicht. Daher ist die Latenz ein weiterer Parameter, der von VoIP-Überwachungstools genau überwacht werden sollte.
Paketverlust
Paketverlust ist wohl der größte Feind von VoIP. Während sich Datenverkehr nach einem Paketverlust üblicherweise durch einen Prozess erholt, bei dem das empfangende Ende die fehlenden Daten erkennt und deren erneute Übertragung anfordert, ist dies bei VoIP-Verkehr nicht möglich, da alles in Echtzeit abläuft. Jedes verloren gegangene Paket wird in fehlenden Audio übersetzt. Wenn dies gelegentlich vorkommt, bleibt es unbemerkt, doch ein hoher Paketverlust wirkt sich enorm nachteilig auf die Anrufqualität aus. Konkret fehlen den Nutzern Teile der Konversation.
MOS-Score – Eine „objektive“ Bewertung der Anrufqualität
Anrufqualität ist ein höchst subjektives Konzept. Ein Benutzer kann beispielsweise ein gewisses Maß an Audioverschlechterung als akzeptabel betrachten, während ein anderer auf kristallklarem Audio besteht. Um diesem subjektiven Konzept ein gewisses Maß an Objektivität zu verleihen, hat die Telefonieindustrie das Konzept des Mean Opinion Score (MOS) entwickelt.
Der Mean Opinion Score gibt VoIP-Tests einen numerischen Wert als Hinweis auf die wahrgenommene Qualität der empfangenen Sprache, nachdem sie mit Codecs übertragen und komprimiert wurde. Diese Messung ist das Resultat zugrundeliegender Netzwerkattribute, die sich auf den Datenfluss auswirken, und ist nützlich zur Vorhersage der Anrufqualität und zur Identifizierung von Problemen, welche die VoIP-Qualität beeinträchtigen können.
MOS-Werte reichen von 1 bis 5, wobei Werte von 4 oder höher eine allgemein zufriedenstellende Anrufqualität anzeigen. Werte zwischen 3 und 4 weisen in der Regel auf eine gewisse Unzufriedenheit der Benutzer hin, während Werte unter 3 auf eine überwiegend unbefriedigende Gesprächsqualität schließen lassen. Einige der besten VoIP-Überwachungstools sind in der Lage, den MOS-Wert zu berechnen.
Die besten Tools zur Überwachung von VoIP-Netzwerken
Nachdem wir nun ein besseres Verständnis davon haben, wie sich die Überwachung von VoIP-Netzwerken von der allgemeinen Netzwerküberwachung unterscheidet, sind wir bereit, uns einige der besten Tools anzusehen, die wir finden konnten. Einige der hier aufgeführten Instrumente sind dedizierte VoIP-Tools, andere hingegen sind Mehrzweck-Netzwerküberwachungstools, die entweder über integrierte VoIP-Überwachungsfunktionen verfügen oder über Zusatzmodule, welche diese Funktionalität bereitstellen.
1. SolarWinds VoIP and Network Quality Manager (KOSTENLOSE Testversion)
SolarWinds ist unter Netzwerkadministratoren ein bekannter Name. Das Unternehmen hat in den vergangenen 20 Jahren einige der besten Netzwerkverwaltungstools entwickelt. Sein Flaggschiffprodukt, der Network Performance Monitor, ist eine SNMP-Überwachungsplattform, die regelmäßig zu den besten auf dem Markt gehört. Das Unternehmen ist außerdem für seine vielen kostenlosen Tools bekannt. Diese wurden speziell für die Anforderungen von Netzwerkadministratoren entwickelt und umfassen einen TFTP-Server oder einen Subnetzrechner, um nur einige zu nennen.
Der SolarWinds VoIP and Network Quality Manager ist ein spezielles VoIP-Überwachungstool mit vielen tollen Funktionen. Mit diesem Instrument können VoIP-Anrufqualitätsmetriken wie Jitter, Latenz, Paketverlust und MOS überwacht werden. Es kann auch zur Fehlerbehebung bei der VoIP-Anrufleistung verwendet werden, indem Anrufprobleme mit der WAN-Leistung korreliert werden. Das System bietet auch Echtzeit-WAN-Überwachung unter Nutzung der Cisco IP SLA-Technologie. Mit der visuellen VoIP-Anrufpfadverfolgungsfunktion können Sie Anrufprobleme entlang des gesamten Netzwerkpfads erkennen und lokalisieren.
Die Einrichtung des SolarWinds VoIP and Network Quality Manager ist einfach und kann mit wenigen Mausklicks durchgeführt werden. Das System erkennt automatisch Cisco IP SLA-fähige Netzwerkgeräte und ist in der Regel in weniger als einer Stunde einsatzbereit. Nach der Inbetriebnahme bietet es einen sehr tiefen Einblick in Ihre VoIP-Netzwerkumgebung.
Dieses Tool bietet eine Echtzeitüberwachung der Site-to-Site-WAN-Leistung und verfügt zudem über Warnfunktionen, um Sie über anormale Situationen zu informieren. Es trägt dazu bei, dass WAN-Verbindungen wie erwartet funktionieren, indem Cisco IP SLA-Metriken, synthetische Verkehrstests und benutzerdefinierte Leistungsschwellenwerte und -warnungen verwendet werden. Es verfügt auch über eine visuelle VoIP-Anruf-Patch-Verfolgung, ein unschätzbares Tool zur Fehlerbehebung.
Der SolarWinds VoIP and Network Quality Manager überwacht nicht nur Ihre WAN-Verbindungen, sondern zeigt auch die Auslastungs- und Leistungskennzahlen Ihrer VoIP-Gateways und PRI-Trunks an. Es kann bei der Kapazitätsplanung helfen, indem es Ihnen ermöglicht, die Sprachqualität vor neuen VoIP-Bereitstellungen zu messen.
Der Preis für den VoIP- und Network Quality Manager von SolarWinds beginnt bei 1.615 $ für bis zu 5 IP-SLA-Quellgeräte und 300 IP-Telefone. Andere Lizenzstufen – einschließlich einer geräteunbeschränkten Lizenz – sind ebenfalls erhältlich. Wie bei den meisten SolarWinds-Tools ist eine kostenlose 30-Tage-Testversion verfügbar, falls Sie das Produkt vor dem Kauf testen möchten.
2. PRTG
Der Paessler Router Traffic Grapher, kurz PRTG, ist ein bekanntes Netzwerküberwachungssystem. Es kann jedoch viel mehr als nur die Bandbreitennutzung überwachen. Durch die Nutzung von Sensoren lassen sich mit PRTG viele unterschiedliche Parameter von Netzwerken und Systemen überwachen. Das Tool kann alle Systeme, Geräte, Datenverkehr und Anwendungen in Ihrer IT-Infrastruktur überwachen. Für die Überwachung von VoIP-Netzwerken stehen zwei spezielle Sensoren zur Verfügung. Der QoS-Sensor misst Parameter wie UDP-Paketverlust, Jitter, Ethernet-Latenz usw. Dies sind, wie wir wissen, wichtige Parameter für VoIP-Netzwerke. Für IP-SLA-fähige Cisco-Geräte gibt es einen IP-SLA-Sensor, der ähnliche Metriken von Cisco-Geräten ausliest. Beide Methoden zeigen Ihnen die Qualität Ihrer VoIP-Verbindung und ermöglichen es Ihnen, festzulegen, welche Latenz, Jitter usw. akzeptabel sind. Wenn der Schwellenwert überschritten wird, können Sie benachrichtigt werden und geeignete Maßnahmen ergreifen, um der Situation zu begegnen. Benachrichtigungen können per E-Mail oder SMS gesendet oder über die kostenlose Client-App, die für Android, iOS und Windows Phone verfügbar ist, auf ein mobiles Gerät gesendet werden.
Paessler gibt an, dass Sie innerhalb weniger Minuten nach dem Start der Installation mit der Überwachung mit PRTG beginnen können. Das Auto-Discovery-System des Tools scannt Netzwerksegmente und erkennt automatisch viele Geräte und Systeme. Dann werden Sensoren aus vordefinierten Gerätevorlagen erstellt. Es müssen danach noch spezifische VoIP-Sensoren eingerichtet werden, was die Installation etwas verlängert, doch dies ist immer noch eines der am schnellsten einzurichtenden Tools.
PRTG ist in einer kostenlosen Vollversion erhältlich, die auf 100 Sensoren begrenzt ist. Bei PRTG zählt jeder überwachte Parameter als ein Sensor. Beispielsweise zählt die Überwachung der Bandbreite an jedem Port eines Switches mit 48 Ports als 48 Sensoren. Um mehr als 100 Sensoren zu überwachen, müssen Sie eine Lizenz erwerben. Sie benötigen außerdem einen QoS- oder einen IP-SLA-Sensor für jedes VoIP-Netzwerkgerät, das Sie überwachen möchten. Der Preis steigt mit der Anzahl der Sensoren und beginnt bei 1.600 $ für 500 Sensoren bis zu 14.500 $ für unbegrenzt viele Sensoren. Eine kostenlose 30-Tage-Testversion ohne Gerätebeschränkung ist verfügbar.
3. ManageEngine-OpManager
Der ManageEngine OpManager ist ein weiteres der bekanntesten Tools zur Netzwerküberwachung. Es überwacht die Vitalfunktionen Ihrer Server (physisch und virtuell) sowie Ihrer Netzwerkausrüstung und warnt Sie, sobald etwas außerhalb der Spezifikationen liegt. Das Tool verfügt über eine intuitive Benutzeroberfläche, mit der Sie die benötigten Informationen leicht finden können. Das Produkt verfügt zudem über eine hervorragende Berichterstellungsmaschine sowie einige vorgefertigte und benutzerdefinierte Berichte. Um das Paket abzurunden, sind die Warnfunktionen dieses Systems ebenfalls sehr umfassend.
Für die VoIP-Überwachung lässt sich die VoIP-Überwachungsoption von ManageEngine OpManager nahtlos in OpManager integrieren, um die Kapazität Ihrer Infrastruktur zur Bearbeitung von VoIP-Anrufen proaktiv zu überwachen und darüber zu berichten. Das Tool nutzt Cisco IP SLA, um kritische Quality-of-Service-Parameter von VoIP-Netzwerken kontinuierlich zu überwachen. Zu den überwachten VoIP-Parametern gehören Paketverlust, Verzögerung, Jitter, Mean Opinion Score (MOS) und Round Trip Time (RTT).
Der Preis für den ManageEngine OpManager richtet sich nach der Anzahl der überwachten Geräte. Die Preise reichen von 715 $ für 25 Geräte bis zu 14.995 $ für 1000 Geräte. Die VoIP-Überwachungsoption kostet zusätzlich 125 US-Dollar pro Gerät, das dies benötigt. Wie bei den meisten kommerziellen Überwachungstools mit vollem Funktionsumfang ist eine kostenlose 30-Tage-Testversion verfügbar.
4. VoIP-Monitor
VoIP-Monitor ist ein Open-Source-Netzwerkpaket-Sniffer mit einem kommerziellen Frontend zur Überwachung der meisten VoIP-Protokolle. Das unter Linux laufende Tool soll die Qualität von VoIP-Anrufen anhand von Netzwerkparametern wie Verzögerungsschwankungen (Jitter) und Paketverlusten gemäß dem ITU-T G.107 E-Modell analysieren, das die Qualität anhand der MOS-Skala vorhersagt. Anrufinformationen werden zusammen mit relevanten Statistiken in einer MySQL-Datenbank gespeichert. Optional kann jeder Anruf in einer pcap-Datei (einem Dateierfassungsformat, das mit anderen Analysetools wie Wireshark geöffnet werden kann) entweder nur mit dem SIP-Protokoll oder mit den Protokollen SIP, RTP, RTCP, T.38 und udptl gespeichert werden. VoIPmonitor kann außerdem Sprache dekodieren und über seine WEB-GUI wiedergeben sowie als .WAV-Datei auf der Festplatte speichern. Es unterstützt nativ die Codecs G.711 alaw und ulaw und kommerzielle Plugins fügen Unterstützung für G.722, G.729a, G.723, iLBC, Speex, GSM, Silk, iSAC und OPUS hinzu. VoIPmonitor ist zudem in der Lage, T.38 FAX in PDF umzuwandeln.
Das GUI-Frontend von VoIPmonitor ist entweder als lokal gehosteter Server zu Preisen zwischen 42 $/Monat für 10 Kanäle und 917 $/Monat für 6000 Kanäle oder als Cloud-basierter Dienst zu Preisen zwischen 20 $/Monat für 3 Kanäle und 200 $/Monat für 200 Kanäle erhältlich. Beide Versionen sind in einer kostenlosen und unbegrenzten 30-Tage-Testversion verfügbar.
5. VQmon/EP
VQmon/EP unterscheidet sich von anderen VoIP-Überwachungstools dadurch, dass es in Ihre Geräte integriert ist. Es wird behauptet, die am weitesten verbreitete Technologie zur Überwachung der Qualität und Leistung von Live-VoIP-Anrufen zu sein. Das System ist in eine Reihe von IP-Telefonen integriert, die von Avaya, Mitel, Polycom, Cisco und einigen anderen Herstellern vertrieben werden. Es bietet integrierte Unterstützung für die branchenüblichen Berichtsprotokolle SIP QoE (RFC 6035) und RTCP XR (RFC 3611), sodass Netzwerkadministratoren die Anrufqualität überall in ihrem Netzwerk ohne den Einsatz von Sonden überwachen können. VoIP-Speer
VQmon/EP kann Paketverluste und Jitter-Buffer-Discard-Ereignisse erkennen. Es kann zudem wichtige Informationen aus der DSP-Software extrahieren und Echtzeit-Rufqualitätsbewertungen und Diagnosedaten erstellen. Dieses Tool generiert MOS-Scores und R-Faktoren für die Hör- und Gesprächsqualität sowie eine Vielzahl diagnostischer Daten. Darüber hinaus bietet VQmon/EP Schwellenwerte für die Anrufqualität in Echtzeit, welche entweder die Generierung von Warnmeldungen oder die automatische Konfiguration unterstützen.