Diskussionsbeiträge

Juan Rendon , Thomas Plückebaum , Iris Böschen

Relevant cost elements of VoIP networks

Nr. 316 / Dezember 2008 

Zusammenfassung

Im Zuge der Konvergenz von Telekommunikationsnetzen werden Sprache, Daten und Video über ein gemeinsames physikalisch wie logisches Netz übertragen. Die Integration sämtlicher Dienste auf ein Netz ermöglicht den Netzbetreibern Kosten einzusparen. Kosteneinsparungen können dabei sowohl bei den OPEX durch die Nutzung nur eines, standardisierten IP Netzes realisiert werden als auch bei den CAPEX. Bei letzteren können die traditionellen E1 Schnittstellen des SDH (2 Mbps) durch eine deutlich geringere Anzahl von Hochgeschwindigkeitsschnittstellen (10 GBit/s) ersetzt werden. Eine in der letzten Zeit zunehmend auch in der Öffentlichkeit an Bedeutung gewinnende Technologie stellt Voice over IP (VoIP) dar. Auf Seiten der Netzbetereiber unterscheidet sich der Einsatz von VoIP grundlegend. Manche Netzbetreiber setzen VoIP lediglich im Backbone ein, andere hingegen realisieren den Transport für ihren VoIP Dienst über das öffentliche Internet (Skype).

Um die Terminierungsentgelte von VoIP Netzen bestimmen zu können, müssen in einem ersten Schritt die relevanten Kostenelemente identifiziert werden. Für die herkömmlichen Netze (PSTN und GSM) sind diese hinreichend bekannt. Mit Blick auf VoIP bestehen hier jedoch nach wie vor eine Vielzahl von Unsicher-heiten bezüglich der genauen Diensteausprägung sowie der dazu erforderlichen Netzelemente. Dieser Bericht soll dazu beitragen, die bei VoIP noch bestehenden Informationslücken zu schließen.

Ziel dieses Berichtes ist es, die relevanten Kostenelemente von VoIP Netzen, wie sie von Sprachnetzbetreibern realisiert werden, zu beschreiben. Um diese Analyse durchzuführen, beschäftigt sich der Bericht mit den Besonderheit von VoIP und ihrer Bedeutung für die Kosten. Zu Beginn werden die charakteristischen Merkmale von IP Netzen beschrieben: Diese umfassen technische Anforderungen an den Endkunden, das Anschlussnetz, Konzentrationsnetz, das Kernnetz, Netzmanagement und Quality of Service in IP Netzen. Im Anschluss daran werden die bedeutendsten VoIP Realisierungsformen vorgestellt: Alternativen der Sprachcodierung und –decodierung, VoIP Architekturen und Protokolle (H.323, SIP, and Skype), Netzknoten und Systeme, wie beispielsweise Softswitches und IMS sowie Eigenschaften von herkömmlichen Sprachnetzen (Nummerierung, Notruf sowie Sicherheitsaspekte). Dabei werden verschiedene VoIP Architekturen miteinander verglichen, um die effizienteste Architektur zu identifizieren und somit ein Referenzmodel abzuleiten. An späterer Stelle des Berichtes werden Aspekte der Zusammenschaltung von VoIP Netzen angesprochen: Zusammenschaltung zwischen IP Netzen, IP Netzen und dem PSTN sowie Zusammenschaltung in einem NGN Umfeld unter Berücksichtigung von Kabel- und Mobilfunknetzen. Abschließend werden in diesem Bericht Besonderheiten von VoIP dargestellt wie beispielsweise Quality of Service in IP Netzen oder Aspekte der Zusammenschaltung zwischen Sprachnetzbetreibern.

Die zentralen Schlussfolgerungen des Berichtes sind nachfolgend dargestellt:

  • Verschiedene Realisierungsformen von VoIP: Im Unterschied zum PSTN, das über eine überschaubare Zahl von Standards verfügt (z.B. PCM64 and SS7), die von den meisten Netzbetreibern realisiert werden, besteht in IP Netzen eine breite Palette an VoIP Systemen und Protokollen. Dabei variieren die zugrunde liegenden Realisierungsform von VoIP mit den Geschäftsmodellen der VoIP An-bieter. Die Anwendung eines SIP Softswitches konnte als ‘state-of-the-art’ Architektur identifiziert werden und wird als effiziente Architektur für ein Referenzmo-dell betrachtet.
     
  • Die Eigenschaften von VoIP Netzen erfordern den Betrieb von geeigneten Sys-temen und Speichermöglichkeiten: Die zu berücksichtigenden Kostentreiber sind Nummern Portabilität (ENUM), Notruf, Billing Systeme, Kundenbetreu-tungssysteme (Customer Care Systems), Abhören sowie Vorratsdatenspeicherung.
     
  • Verschiedene Zusammenschaltungspunkte für die jeweiligen Typen von NGNs: Es lassen sich 3 Basistypen von NGNs unterscheiden: Festnetze (PSTN oder NGN), Kabelnetze und Funknetze. Die Standortwahl für die Zusammenschal-tungspunkte hat Auswirkungen auf die Terminierungskosten.
     
  • Quality of Service: VoIP sind Schwankungen in der Dienstqualität inhärent und durch die charakteristischen Merkmale des IP bestimmt. Um Vorgaben bei-spielsweise hinsichtlich der Verzögerung strikt einzuhalten, kann der VoIP Anbieter verschiedene Techniken verwenden. So kann er Router oder Switches einsetzen, die QoS Mechanismen unterstützen. Alternativ kann er eine Überdi-mensionierung von Knoten und Kanten vornehmen. Welche Strategie gewählt wird, hat nicht zuletzt Auswirkung auf die Kosten von VoIP.
     
  • Zusammenschaltung zweier Netzbetreiber: Zwei Aspekte sollen betont werden. Erstens, es ist noch unklar, über welche Standards und Schnittstellen im NGN die Signalisierungsinformationen ausgetauscht werden: auf Basis von IP oder SS7? Zweitens, die Zusammenschaltungspartner können ihre Leistungen unter-einander auf der Basis von Calling Party Pays, Bill & Keep, oder einer Mischform aus beiden abrechnen.
     
  • Gemeinschaftliche Nutzung des Anschlussnetzes: Werden die Dienste über ein NGA realisiert, so sind Kosten des Anschlussnetzes ebenfalls anteilig zu berücksichtigen. Dabei muss jedoch beachtet werden, dass nur die dem Sprachverkehr zurechenbaren Kosten des NGA für die Terminierungsentgelte heranzuziehen sind.

Langfassung nur in englischer Sprache verfügbar.

Der Diskussionsbeitrag steht zum Download zur Verfügung.