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Gerade Sprach- und Video Transportnetze müssen regelmäßig überprüft werden

Autor: Dirk Christiansen, CTO Avarno GmbH

Vorsorge ist das A und O

Regelmäßige Gesundheitschecks, die alle Aspekte der Netzsysteme (Software, Hardware, Konfiguration und Anwendungen) detailliert untersuchen, sind der Schlüssel zu einem langen und stabilen Kommunikationsleben.

Keiner geht gerne zum Arzt, denn niemand möchte mit dem Makel einer „Krankheit“ – und damit fehlender Performance - belastet sein. Natürlich ist uns der Wert von kassenärztlichen Vorsorgeprogrammen bewusst, man weiß auch, dass diese einen umso größeren Wert besitzen, je früher man im Lebenszyklus damit beginnt.

Adaptiert auf Kommunikationsnetzwerke wollen wir Folgendes damit ausdrücken: Je eher eine Krankheit erkannt wird, desto besser kann diese kuriert werden, ohne dass Langzeitschäden beim Patienten (Netzwerk) zurückbleiben.

Die Philosophie der Präventivmedizin besteht bekanntermaßen darin, kleinere Beschwerden besser schnell zu finden und zu beheben, anstatt sich den Rest seines Lebens mit einer sich stetig verschlimmernden Beschwerde herumzuschlagen.

Was die Gesundheit von Menschen mit der von Netzwerken gemeinsam hat

Auch in den IT-Umgebungen müssen regelmäßige Vorsorgeuntersuchungen vorgenommen und die IT-Ressourcen an die neue Realität angepasst werden. Wie die kleinen Wehwehchen und die kurzzeitigen Kopfschmerzen können auch temporär auftretende Störungen in der Verfügbarkeit der Dienste oder eine schlechte Sprachqualität gewisse Hinweise auf sehr viel größere Probleme offenbaren. Das Ignorieren eines Problems in der Hoffnung, dass dieses von alleine wieder verschwindet, war bekanntermaßen noch nie die beste Strategie. Die modernen Kommunikationssysteme bestehen aus einer Unmenge an miteinander kooperierenden Teilen. Im Kern kann man sich ein IT-System als eine Form von Kommunikationsvermittlungsmaschine vorstellen.

Der Server verwaltet die Nutzer und stellt die notwendigen Funktionen für den Zugang zur Verfügung und verwaltet die Peripheriegeräte. Ergänzt wird die zentrale Funktion durch Server, die alles von der Voicemail, über die Produktionssysteme bis hin zur internen Buchhaltung bereitstellen. Durch weitere Zugangselemente (beispielsweise Internet-Anbindungen und SIP-Tunks) wird das interne IT-System mit der Außenwelt verbunden. Die verschiedenen Endgeräte (Hard- und Softphones, mobile Telefone, Smartphones, PCs, Zutrittskontrollen) stellen die Kommunikationsmechanismen für die Benutzer zur Verfügung. Letztlich ermöglichen die Management-Tools den Administratoren, die Einzelkomponenten in ein zusammenhängendes Ganzes zu konfigurieren und zu verwalten.

Die besondere Komplexität bei Betrieb und Monitoring von IP-basierter Echtzeitkommunikation

Natürlich darf das Netzwerk, das alle Teile im Unternehmen miteinander verbindet, nicht vernachlässigt werden. Hierzu gehören Router, Switches, Firewalls, WirelessController, Türsprechanlagen, Aufzug-Notrufanlagen, IP-PBX und sogar die Verkabelung. Jedes dieser Teile spielt eine wichtige Rolle bei der Bereitstellung von Kommunikation im Unternehmen und bereits der kleinste Fehler kann den Administrator großes Kopfzerbrechen bereiten. Bereits ein nicht ordnungsgemäß konfigurierter Port auf einem Switch kann den Verkehr im Unternehmen zum Erliegen bringen.

Die Erfahrung lehrt, dass ein Kommunikationssystem etwa sechs Monate nach der Installation mit der optimalen Leistung arbeitet. Alle anfänglichen Integrationspannen wurden bis dahin bereinigt und die Konfiguration befindet sich im optimalen Zustand. Im Zeitraum nach diesem Optimum schleichen sich bald schon kleine Mängel ein. Neue Server werden hinzugefügt und neue Dienste werden integriert. Die einstmals perfekte Konfiguration wird von verschiedenen Administratoren – aufgrund ihrer Verbesserungs- und Änderungsmaßnahmen – „verschlimmbessert“. Die installierte Software und Firmware ist nicht mehr auf dem aktuellen Stand und die jeweiligen Komponenten werden unabhängig voneinander einem Update unterzogen, neue Netzsegmente in Betrieb genommen und neue Endpunkte hinzugefügt. Die zuvor gut geölte Netzwerkmaschine kommt langsam ins Stottern und die Qualität der Sprachqualität leidet bzw. die Sprachverbindungen brechen ab.

Mit der Zeit wird auch an einigen Stellen im Unternehmen die Hardware nicht gepflegt bzw. keinem Update unterzogen. Dies führt irgendwann dazu, dass Probleme auftreten. Unter Umständen gibt es inzwischen ein Ersatzsystem, welches wesentlich schneller arbeitet bzw. größere Kapazitäten aufweist. Aber auch der umgekehrte Fall ist möglich: Das Gerät ist inzwischen so „alt“, dass der Hersteller die betreffende Hardware nicht mehr unterstützt. Stellt ein Hersteller den Support für ein Gerät ein, dann steht die IT-Abteilung vor einem ernsten Problem. Entweder man besorgt sich die notwendigen Ersatzteile auf dem Markt (auf den IT-Schrottplätzen der Welt) oder man plant sein Netzwerk um und installiert die Nachfolgegeneration.

Auch sind die Zeiten lange vorbei, als man noch sagen konnte, dass ein Kommunikationssystem mit einer bestimmten Software-Version arbeitet. Unter Umständen hat der Hersteller die Produktion neuer Software-Versionen eingestellt und es gibt keine Patches und Sicherheits-Updates mehr. Moderne Kommunikationssysteme bestehen aus vielen verschiedenen SoftwareKomponenten. Daher können alte Software-Versionen alle möglichen Probleme verursachen und das Zusammenspiel mit neueren Software-Versionen erschweren.

VoIP und Video im Netz erfordert auch immer Echtzeitqualität

Ein Großteil der Echtzeit-Verkehre in Unternehmensnetzen basiert auf Sprache und Video. Hinzu kommen noch einige interaktive Anwendungen im Bereich der Collaboration. Bei den Echtzeit-Verkehrsströmen unterscheidet man zwischen zwei Arten:

  1. Streaming-Media Dient beispielsweise der Übermittlung von Trainingsvideos und YouTube. Die Informationen bei Streaming-Media werden üblicherweise auf Basis der TCPProtokolle übermittelt. Bei dieser Art der Anwendungen wird für die Daten ein Wiedergabepuffer (Puffer zum Ausspielen der Daten und zur Fehlerkorrektur) angelegt. Da Streaming-Media die TCP-Mechanismen nutzt, ist diese Anwendung auch für alle Probleme bei Staus im Netzwerk anfällig.
  2. Interaktive Echtzeitübermittlung Zu dieser Übertragungsart gehören die Sprachanrufe und die Videokonferenzen. Bei der Collaboration wird unter anderem die Sprach- und Videokommunikation vom mehreren gleichzeitigen Nutzern zur interaktiven Bearbeitung von Dokumenten genutzt. Die interaktive Sprach- und Videokommunikation nutzt typischerweise das User Datagram Protocol (UDP) für den Transport der Informationen. Da UDP zu den ungesicherten Protokollen gehört, kann es vorkommen, dass auf dem Transportweg einige Datenpakete verloren gehen. Die heute von diesen Anwendungen genutzten Codecs tolerieren einzelne verlorengegangene Pakete (kleinere Paketverluste), ebenso wie die menschliche Seh- bzw. Hörweise dies zusätzlich für uns tut. Sie ignoriert in der Regel (aufgrund der Trägheit von Auge und Gehör) auch vereinzelte Verzögerungen aufgrund von Paketverlust. Das Problem tritt erst dann zum Vorschein, wenn das Netzwerk so sehr überlastet ist, dass Bursts von Paketen verworfen werden bzw. nicht mehr beim Empfänger ankommen. Zudem haben beim Empfänger deutlich verzögerte bzw. verspätet im Puffer eintreffende UDP-Pakete vergleichbare Auswirkungen wie typische Jitterfehler und werden identisch zu verloren gegangenen Paketen behandelt von der Zielanwendung (Telefon- oder Videokonferenzsystem). Die Paketverluste bei der UDP-Übermittlung können sowohl bei niedrigen als auch bei hohen verfügbaren Bandbreiten im Netz auftreten.

Kontrolle der Verkehrsströme: QoS und Policy-Routing

Das einzig wirksame Werkzeug zur Steuerung von Kapazitätsengpässen und zur Vermeidung von Paketverlusten bei Nutzung des UDP-Protokolls besteht in der Nutzung der Quality of Service (QoS)-Funktionen.

QoS basiert auf nachfolgenden Mechanismen:

  • Einstufung
  • Kennzeichnung
  • Weiterleitung

Mit dieser Methode wird der gesamte Datenverkehr klassifiziert und priorisiert, wobei die Sprachübermittlung üblicherweise die höchste Priorität erhält. Den Videoströmen wird die zweithöchste Priorität zugeteilt. Die auf dem TCP-Protokoll basierenden Anwendungen erhalten in der Regel eine mittlere oder sogar niedrige Priorität (best effort). Sobald Pakete klassifiziert sind, werden diese mit der dazugehörigen Verkehrsklasse gelabelt (markiert). Hierzu wird der entsprechende DSCP-Wert im IPHeader gesetzt. Danach müssen die Router und die Switches im Netz an die QoSRichtlinien angepasst (konfiguriert) werden, damit die Koppelkomponenten die Weiterleitung der Verkehre entsprechend der jeweiligen Prioritäten auch wirksam umsetzen können.

Die QoS-Konfiguration eines Netzwerks ist verhältnismäßig aufwändig und kann viel Zeit beanspruchen. Bei der QoS-Konfiguration ist bei jeder Koppelkomponente und bei jedem Link die entsprechende Einstufung der Kennzeichnung und der Weiterleitungsvorschriften vorzunehmen. Nur dann, wenn alle Komponenten im Netz Pakete mit gleicher Priorität behandeln, ist QoS als Maßnahme erfolgreich. Darüber hinaus sind die entsprechenden Bandbreitenbeschränkungen für die unterschiedlichen Verkehrsströme festzulegen und es muss dafür gesorgt werden, dass noch ausreichend Bandbreite für die Übermittlung anderer Verkehrsarten übrigbleibt. Es muss jedoch auch veranlasst werden, dass diese QoSKonfigurationen über die gesamte Laufzeit des Netzwerks erhalten bleiben.

Regelmäßige Vorsorgeuntersuchungen

Ein wichtiger Teil der Arbeit eines Administrators besteht darin, die verschiedenen, durch die Netzwerke miteinander verbundenen Komponenten auf verschiedene Aspekte hin zu analysieren. Damit sind beispielsweise die Häufigkeit und Auslastung der übermittelten Verkehrsarten, die genutzten Protokolle sowie die bereitgestellten Services zu monitoren. Hierbei sind regelmäßige Vorsorgeuntersuchungen, die alle oben beschriebenen Aspekte beleuchten, der Schlüssel zu einer stabilen und langlebigen Kommunikation. Ein geeignetes Monitoring- und Analysewerkzeug zur Beurteilung der Sprachqualität in Echtzeit ist die Avarno Toolbox, insbesondere die Produkte easyCheck und easyMon. Dringend empfohlen sei jedem Interessenten der Einsatz von ausschließlich DSGVO-konformen Produkten, die von Carriern allgemein akzeptiert werden. Bei der Analyse sollten keinerlei personenbezogene Daten verwendet oder tatsächliche Gespräche mitgeschnitten werden. Andernfalls könnte eine etwaige Analyse der tatsächlichen SLA-Treue beim Provider am Ende ein teurer Spaß mit rechtlichen Konsequenzen werden.
In der Praxis treten Störfälle im Netzwerk üblicherweise dann auf, wenn man gerade nicht vor einem Analysator sitzt. Daher ist es empfehlenswert, wichtige Anschlüsse und neuralgische Netzsegmente über einen längeren Zeitraum zu beobachten. Häufig werden die Zusammenhänge sporadisch auftretender Fehlerbilder erst dann deutlich, wenn Anschlüsse über sechs bis acht Wochen analysiert worden sind.

Beispiel aus der Praxis-Entstörung einer Sprachverbindung

Mitten im Telefonat bricht die Verbindung ab. Man vermutet zuerst, dass das Problem beim Provider liegt. Im Falle einer auftretenden Störung einer Sprach- oder Video Verbindung gibt es viele mögliche Verursacher. Die Wiederherstellung des Betriebs in kürzester Zeit und nicht selten unter enormen Druck haben höchste Priorität.

Hat der Anschluss denn überhaupt eine durchgängige IP-Connection? Geht Sprachverkehr fehlerfrei in beide Richtungen oder etwa nur eingehend oder nur ausgehend? Sind alle notwendigen Ports auch frei? Ist eine Anmeldung beim Provider möglich? Sind auch die Übergänge ins öffentliche Netz frei anwählbar? Ist ausreichend Bandbreite für die Anzahl gebuchter Sprachkanäle verfügbar? All diese Fragen und noch viel mehr lassen sich mit einem einzigen durchgeführten easyCheck innerhalb weniger Minuten automatisiert auswerten. Das spart Zeit, angefangen bei Inbetriebnahme und natürlich auch bei der Störungsbeseitigung.

In unserem Beispielfall ergeben die Daten der Echtzeitanalyse mit easyCheck, dass aktuell keine eingehenden Telefonate zu einer betroffenen IP-PBX möglich sind. Da ausgehende Telefonate weiterhin funktionieren, sind viele typische Fehler dadurch schon auszuschließen und beispielsweise ein Fehler in der Port-Konfiguration einer aktiven Komponente naheliegend.

Durch die Echtzeit-Messung wird eine Störung innerhalb einer etwa fünfminütigen webbasierten Messung auf das verursachende Netzwerksegment eingegrenzt. Die anschließende Beseitigung der Störung erfolgt infolgedessen anschließend in kürzester Zeit unter Einhaltung individuell einstellbarer Testabläufe und Anbindung an die meisten Ticketsysteme. Der in Echtzeit erzeugte Report der Messung kann schon eine Vielzahl der häufigsten Fehler ausschließen oder bestätigen.

Das Ergebnis lässt sich sofort downloaden in Form von leicht verständlichen grafischen Auswertungen mit Ampelsystem. Für Administratoren und registrierte Supportmitarbeiter finden sich alle tiefergehenden technischen Details in einem webbasierten Dashboard. Die störungsfreie Wiederherstellung lässt sich mit Durchführung eines weiteren easyChecks ebenfalls in kürzester Zeit nachweisen.

Lösungen der Zukunft sparen nebenbei auch Tonnen von Feinstaub und CO2

In Zeiten, in denen der Wert eines Unternehmens nicht allein an seinem monetären Gewinn sondern auch am ökologischen Fußabdruck bemessen wird, ist allein das Einsparen von fast 90 Prozent der bisher notwendigen Vor-Ort-Einsätze ein Schlüsselargument zum Einsatz automatisierter Tools.

ZUR VERDEUTLICHUNG DES ÖKOLOGISCHEN EFFEKTS MODERNER REMOTEANALYSE-TOOLS EINE KLEINE HOCHRECHNUNG

Berechnet man, dass ein PKW im Schnitt 170 Gramm CO2 und 0,6 Gramm Feinstaub pro gefahrener Kilometer* ausstößt wird deutlich, wie wichtig und überfällig die Umstellung auf moderne webbasierte Qualitätsanalyse wirklich ist. Bei der Inbetriebnahme eines Telefonanschlusses ist im Schnitt von insgesamt etwa 160 gefahrenen Kilometern auszugehen. Dies entspricht einem Ausstoß von 27,2 Kilogramm CO2 und 92 Gramm Feinstaub für jeden in Betrieb genommenen Anschluss. Hochgerechnet auf 10.000 Anschlüsse sprechen wir also bereits von 1.6 Millionen gesparten Kilometern, etwa 272 Tonnen CO2 und einer Tonne Feinstaub, die nicht mehr grundlos unsere Umwelt schädigen würden.

*Berechnungen basieren auf Erhebungen zu Ausstoß von Feinstaub und CO2 des Sächsisches Landesamts für Umwelt und Geologie, IFEU Heidelberg GmbH und der TU Dresden, CO2 Rechner des Umweltbundesamtes.

Zur E2E-Analyse von Sprachanschlüssen ist mit den Lösungen der Zukunft kein VorOrt Einsatz mehr notwendig. Niemand muss dafür mit Autos zu Kunden fahren. Pünktliche Inbetriebnahmen sind nicht mehr abhängig von verfügbaren Terminen bei Servicedienstleistern sondern eine Frage von Stunden.

Fazit

Netzwerke sind im Jahre 2019 ein hoch dynamisches Gefüge, dem man regelmäßig Beachtung schenken sollte. Einmal eingerichtete Parameter können mit Einführung einer einzigen neuen Applikation schon kurze Zeit später nicht mehr passend zu den voreingestellten QoS-Parametern sein.

Fehler in einzelnen Konfigurationen (beispielsweise auf aktiven Komponenten) können nicht selten zu drastischen Fehlerbildern in komplexen Netzwerkstrukturen führen. Das Auffinden dieser Fehlerbilder und deren anschließende Behebung ist nicht selten echte kriminal-technische Meisterarbeit mit hohem Kostenimpact. Aus diesem Grund müssen sensible Sprach- und Videonetzwerke einer regelmäßigen Kontrolle unterzogen werden. Oftmals haben sowohl Systemhäuser als auch interne IT-Abteilungen keinerlei oder nur rudimentäre Werkzeuge an der Hand, um professionell Sprach- und Videodaten ihrer Anwender datenschutzkonform und revisionssicher zu erheben und auszuwerten, um frühzeitig geeignete Maßnahmen zu ergreifen.

Die vorhandenen Werkzeuge zur Auswertung von Datennetzwerken berücksichtigen die besonderen Analyseanforderungen sensibler Sprach- und Videokommunikation nicht ausreichend.

„Im Zuge der voranschreitenden europaweiten ALL-IP Migration und der vielen noch bevorstehenden Migrationen insbesondere von Enterprise-Anschlüssen in Deutschland ist es nun dringend an der Zeit, die Anzahl erfolgreicher „first time right“ Migrationen bei Geschäftskunden mit Hilfe cleverer, automatisierter Tools drastisch zu erhöhen und zugleich die dafür benötigte Zeit von Bestellung bis zur Inbetriebnahme signifikant zu verkürzen.“

Die zunehmend geringeren Margen im Festnetz-Geschäft lassen sich für Betreiber am deutlichsten durch die Benutzung automatisierter Tools erhöhen. Wenn dabei das Erlebnis für den einzelnen Kunden sogar noch verbessert wird, haben alle Beteiligten gewonnen.

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