Herzlich willkommen! Bad Homburg Hamburg München. Unternehmensberatung UBN. Netzwerke

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1 Herzlich willkommen! Bad Homburg Hamburg München Petra Borowka VoIP Architekturen, Einsatz-Szenarien - Seite 1

2 Voice over IP - PBX-Architekturen und Einsatz-Szenarios Dipl.-Inform. Petra Borowka Pascalstraße 25, Aachen Tel.: / Petra.Borowka@ubn.de Petra Borowka VoIP Architekturen, Einsatz-Szenarien - Seite 2

3 TDM TK versus VoIP: Katastrophenabsicherung bei TDM (1)? Feuer Backup S 0, S 2M S 0, S 2M S 0, S 2M LWL-Verbindung Wasser Backup Backup LWL-Verbindung digitale, analoge Anschlüsse reds06voip01b.vsd digitale Anschlüsse analoge Anschlüsse dezetrale Gebäude Redundanz: Dopplung von Modulen, CPU-Einheiten, Chassis; Telefon: Ersatzteile Fehlerumschaltung: Bei hot standby Sekunden, bei Ausfall einer Anlage vielfach Cold standby Petra Borowka VoIP Architekturen, Einsatz-Szenarien - Seite 3

4 TDM TK versus VoIP: Katastrophenabsicherung bei VoIP (2) Zentrale Primary TK-Server Layer 2 / Layer 3 Secondary TK-Server FO:Sekunden TK-Applikationen... IP LAN, RZ1 IP LAN, RZ 2... TK-Applikationen, Backup Gateways Backup Gateway(s) S 0, S 2M S 0, S 2M IP WAN S 0, S 2M Redundanz: standortübergreifende Dopplung von TK-Servern, N+1 Gateway- Pools; Telefon: Ersatzteile (vorausgesetzt: redundante Netzwerk-Infrastruktur) Remote RZ Standort Backup Gateway(s) IP LAN, RZ 3... Secondary TK-Server FO: Minuten TK-Applikationen, Backup reds06voip02b.vsd Fehlerumschaltung: Bei hot standby Sekunden (Layer-2 Verbindung) bis Minuten (Layer- 3 Verbindung), teilweise erneuter Gesprächs- Aufbau Petra Borowka VoIP Architekturen, Einsatz-Szenarien - Seite 4

5 TDM TK versus VoIP: Flexibilität bei VoIP (1) Mehrstandort-Konzepte: Einsparung separater PBX-Chassis / TK-Server an einzelnen Standorten Standort S2 Standort S1 TK-Server, Hot Standby TK-Appl. Server Media/ Gateway reds06voip03b.vsd / ISDN / Carrier Media/ Gateway mit Survivability Media/ Gateway mit Survivability Standort S3 Einheitliches vollfunktionales Login Petra Borowka VoIP Architekturen, Einsatz-Szenarien - Seite 5

6 TDM TK versus VoIP: Flexibilität bei VoIP (2) Mehrstandort-Konzepte: Einsparung separater PBX-Chassis / TK-Server an einzelnen Standorten, soweit diese über das IP-Netz durch eine zentral positionierte Anlage gehandhabt werden können Mehrere Einzelgebäude, Entfernung bis 5 km, City LAN für Daten Anbindung von kleineren Außenstandorten an einen zentralen Standort, bei freier Kapazität auf den WAN-Verbindungen des IP Datennetzes Ggf. Einsparung von -Trunks durch Aggregierung des Gesprächsvolumens mehrerer klassischer Anlagen mittels gemeinsamer -Gateways Login: Vollfunktionales Login über Standorte hinweg, falls die Endgeräte / Benutzer am selben TK-Knoten registriert sind Endgeräte: Mobile Endgeräte und Multifunktions-Endgeräte zunehmend nur für IP Telefonie WLAN Telefon PDA, Blackberry Dual Mode Mobiltelefon (GSM / WLAN, UMTS / WLAN) Bildschirm-Telefon Videostation, Video-Telefon Petra Borowka VoIP Architekturen, Einsatz-Szenarien - Seite 6

7 Architekturen (1): Dezentrale IP-fähige PBX Softphone IP Adapter IP Telefon TDM Telefon TDM Telefon LAN und WAN externes TDM Telefon S 2M TDM Telefon Externer IP-Trunking Gatekeeper (>8 Knoten) dezentrale Media Gateways Petra Borowka VoIP Architekturen, Einsatz-Szenarien - Seite 7

8 Architekturen (1): Dezentrale IP-fähige PBX Die zentrale Steuerung ist mit einer IP-fähigen PBX realisiert. Jeweils eine eng begrenzte Anzahl IP Teilnehmer werden über Gateway- Baugruppen angeschlossen, intern arbeitet die Anlage als TDM Anlage. Media Gateways nutzen intern TDM Technik, werden jedoch über IP Trunks dezentral angeschaltet. Nicht mehr an jedem Standort muss eine IP-fähige PBX eingesetzt werden, da die Media Gateways ggf. eine Remote Survivability Funktion erhalten können Vorteil: Nutzung der TDM Leistungsmerkmale, da diese nicht neu geschrieben werden müssen; über proprietäre Signalisierung, die in IP enkapsuliert ist. Vorteil: für alle IP Teilnehmer einheitliches TK/Datennetz, Änderungen und Umzüge über dieselben Mechanismen Petra Borowka VoIP Architekturen, Einsatz-Szenarien - Seite 8

9 Architekturen (2): Dezentrale HybridLösung Oder Softswitch CPU-Einschub CPUCPU-CS IP-Telefon SIP Telefon TDM, DECT GSM IP-Netzwerk Softphone Media ISDN, T0, T2 Petra Borowka So, S2M Media Gateway Applikations-Server Call Center Netzwerk-Management... VoIP Architekturen, Einsatz-Szenarien - Seite 9

10 Architekturen (2): Dezentrale Hybrid- Lösung Die zentrale Steuerung ist mit einem Softswitch realisiert (Server + TK-Software) Zwischen Softswitch und Telefonen läuft proprietäre Signalisierung. Eine mittlere bis hohe Anzahl IP Teilnehmer kann ohne weitere Baugruppen an den Softswitch angebunden werden. Media Gateways fahren intern TDM Technik, werden jedoch ebenfalls von dem Softswitch gesteuert. Nicht mehr an jedem Standort muss ein Softswitch eingesetzt werden, da die Media Gateways ggf. eine Remote Survivability Funktion erhalten können Einsatz integrierter Applikationen auf offenen Schnittstellen Vorteil: Nutzung der TDM Leistungsmerkmale, da diese nicht neu geschrieben werden müssen; über proprietäre Signalisierung, die in IP enkapsuliert ist. Vorteil: für alle IP Teilnehmer einheitliches TK/Datennetz, Änderungen und Umzüge über dieselben Mechanismen Petra Borowka VoIP Architekturen, Einsatz-Szenarien - Seite 10

11 Architekturen (3): Softswitch, Netzkomponenten als Media Softswitch Call Center Softswitch Düsseldorf Köln Router Router rfivoip04b.vsd analoge Anschlüsse IP Telefone ATA ATA analoge Anschlüsse IP Telefone Petra Borowka VoIP Architekturen, Einsatz-Szenarien - Seite 11

12 Architekturen (3): Softswitch, Netzkomponenten als Media Die zentrale Steuerung ist mit einem Softswitch realisiert (Server + TK-Software), Zwischen Softswitch und Telefonen läuft proprietäre Signalisierung Der Einsatz von IP Telefonen oder Softphones wird forciert (Preis!), da nicht mehr mit klassischen Anschluss-Schnittstellen gearbeitet wird. Media Gateways für non-ip Geräte und -Zugang werden standalone oder auf Netzwerkkomponenten realisiert und von dem Softswitch aus gesteuert. Nicht mehr an jedem Standort muss ein Softswitch eingesetzt werden, da Media Gateways ggf. eine Remote Survivability Funktion erhalten können. Einsatz integrierter Applikationen auf offenen Schnittstellen Vorteil: für alle IP Teilnehmer einheitliches TK/Datennetz, Änderungen und Umzüge über dieselben Mechanismen Nachteil: Fehlende Leistungsmerkmale, falls diese "neu" geschrieben werden müssen; falls nicht, erfolgt im Regelfall eine proprietäre Signalisierung, die in IP enkapsuliert ist. Nachteil: Vielfach Produktportolio bei Media Gateways nicht so gut ausgebaut, insbesondere keine Media Gateways zur Anbindung digitaler Telefone Petra Borowka VoIP Architekturen, Einsatz-Szenarien - Seite 12

13 Architekturen (4): Standardbasierter Softswitch, standalone VOIP Gateway A Hub / Switch Hardware IP Telefon C Iptel40.vsd POTS (Plain Old Telephone Service) IP Telefonie Server Hub / Switch Hier gibt es konzeptuell keine klassisch angeschalteten Telefone mehr, alle Teilnehmer sind IP Teilnehmer. Einstiegslösung: Windows-Server oder Unix-Server, nicht vernetzbar, bis 250 Teilnehmer B Software IP Telefon Petra Borowka VoIP Architekturen, Einsatz-Szenarien - Seite 13

14 Architekturen (4): Standardbasierter Softswitch, standalone Konferenz-Server Media-Server 3rd Party Trunking Gateways ISUP Linux, Unix HA Server SIP-Q, SIP-T SIP IAD LAN / WAN SIP SIP SIP SIP QSIG H.323 SIP Standalone Gateway ISUP SIP und in vorhandener PBX ISUP P S T N Hersteller Handapparat 3rd Party Handapparat Softphone voiparch01.vsd analoge Anschlüsse High End Lösung: Enterprise-Portierung von Carrier-Switches Petra Borowka VoIP Architekturen, Einsatz-Szenarien - Seite 14

15 Architekturen (4): Standardbasierter Softswitch, standalone Die zentrale Steuerung ist mit einem Softswitch realisiert (Server + TK-Software) Als Signalisierung wird H.323 oder SIP verwendet. Der Einsatz von IP Telefonen oder Softphones wird forciert (Preis!), da nicht mehr mit klassischen Anschluss-Schnittstellen gearbeitet wird. Media Gateways für non-ip Geräte und -Zugang werden standalone realisiert und von dem Softswitch aus gesteuert. Media Gateways unterstützen i.d.r. keine Remote Survivability Funktion, da dies in den Standards nicht definiert ist. Einsatz integrierter Applikationen auf offenen Schnittstellen Nachteil: Fehlende Leistungsmerkmale, da diese im Standard nicht definiert sind. Nachteil: Fehlende Redundanz / remote Survivability, da diese im Standard nicht definiert ist. Mit SIP: herstellereigene Erweiterungen für erweiterte Leistungsmerkmale möglich. Petra Borowka VoIP Architekturen, Einsatz-Szenarien - Seite 15

16 Stand der Technik: Skalierbarkeit, Leistungsmerkmale Skalierbarkeit: Lösung A: Teilnehmer, Teilnehmer im Anlagenverbund Lösung B: Teilnehmer, Teilnehmer im Anlagenverbund Lösung C: Teilnehmer, Teilnehmer im Anlagenverbund, Teilnehmer mit niedrigerer Funktionalität Lösung D: Teilnehmer, Teilnehmer im Anlagenverbund Lösung E: Teilnehmer, Teilnehmer im Anlagenverbund Leistungsmerkmale: Bei hybriden Architekturen und Hardware Telefonen dieselben Leistungsmerkmale wie bei klassischer TK Bei reinen Softswitch-Lösungen Verfügbarkeit der durchschnittlich "wichtigen" Leistungsmerkmale (30% bis 70% des Gesamtumfangs) Bei Standard-Implementierungen: ca. 15 Merkmale mit H.323 / H.450 ca. 30 bis 50 Merkmale mit SIP Petra Borowka VoIP Architekturen, Einsatz-Szenarien - Seite 16

17 VolP-Einsatz: Ein-Standort-Konzept TK-Server TK-Applikations-Server TK-Server... SN1 SN2 SN3 T T SN3 SN2 SN1 nfach 1000Base-X nfach 1000Base-X Standort voipdes09.vsd SN T = Gateway = Subnetz = Tagging Petra Borowka VoIP Architekturen, Einsatz-Szenarien - Seite 17

18 VolP-Einsatz: Ein-Standort-Konzept TK-Server, -Gateways und TK-Applikationsserver sind im TK-Raum und / oder Rechenzentrum / Serverpool positioniert. TK-Server sind nach Bedarf mit standortinterner Redundanz ausgelegt; vielfach wird bei Softswitches für die Netzanbindung nur ein singuläres Netzinterface unterstützt. -Gateways sind nach Bedarf mit standortinterner Redundanz ausgelegt. TK-Applikationsserver sind nach Bedarf mit standortinterner Redundanz ausgelegt. Non-IP-Geräte werden über Media Gateways dezentral eingebunden, soweit erforderlich, in allen Verteilerräumen. Zusätzliche Redundanz Aufteilung der Server auf zwei Rechenzentrums-Standorte Bestückung der Media Gateways mit Remote Survivability (i.d.r. zusätzliche Module, bei Cisco Routern SRST Feature Set) Petra Borowka VoIP Architekturen, Einsatz-Szenarien - Seite 18

19 VolP-Einsatz: Ein-Standort-Konzept mit non-ip Geräten digitale, analoge Endgeräte, DECT Basisstation Media Gateway Media Gateway digitale, analoge Endgeräte, DECT Basisstation IP Endgeräte IP Endgeräte digitale, analoge Endgeräte, DECT Basisstation Media Gateway Media Gateway digitale, analoge Endgeräte, DECT Basisstation IP Endgeräte IP Endgeräte voipdes 06b.vsd Petra Borowka IP Standort Netzwerk VoIP Architekturen, Einsatz-Szenarien - Seite 19

20 VolP-Einsatz: Mehr-Standort-Verbund mit IP Anlagen Standort S 2 Standort S 1 TK-Server TK-Appl.- Server TK-Appl.- Server TK-Server voipdes11c.vsd / ISDN / Carrier TK-Appl.- Server Standort S 3 TK-Server = Gateway Petra Borowka VoIP Architekturen, Einsatz-Szenarien - Seite 20

21 VolP-Einsatz: Mehr-Standort-Verbund mit IP Anlagen Die Standorte arbeiten jeweils völlig autark, aber im Anlagenverbund (Anlagen desselben Herstellers). Jeder Standort hat eigene -Gateways. Die Verbindung erfolgt über das IP-Netzwerk mit "IP Trunks" und proprietärer Signalisierung. Übergreifende Nutzung von Leistungsmerkmalen ist möglich. Jeder Standort hält die erforderlichen Zusatzanwendungen separat vor. Petra Borowka VoIP Architekturen, Einsatz-Szenarien - Seite 21

22 Mehr-Standort-Verbund, zentrale Anwendungen, 's Standort S 2 Standort S1 TK-Server, Backup S2, S3 Zentrale TK-Appl.- Server TK-Server, Backup S 1, S3 voipdes12c.vsd = Gateway / ISDN / Carrier TK-Server, Backup S 1, S2 Standort S 3 Petra Borowka VoIP Architekturen, Einsatz-Szenarien - Seite 22

23 Mehr-Standort-Verbund, zentrale Anwendungen, 's Die Standorte arbeiten jeweils autark für Telefonie. Sie sind als Anlagenverbund konfiguriert (Anlagen desselben Herstellers). Die Verbindung erfolgt über das IP-Netzwerk mit "IP Trunks" und proprietärer Signalisierung. Übergreifende Nutzung von Leistungsmerkmalen ist möglich. Nur der zentrale Standort hat -Gateways, der -Zugang erfolgt von hier aus (!) Nur der zentrale Standort hat TK-Applikationsserver, diese Dienste werden zentral zur Verfügung gestellt (auf Verfügbarkeit und Leistung des s achten!). Petra Borowka VoIP Architekturen, Einsatz-Szenarien - Seite 23

24 Zentraler Mehr-Standort-Verbund, 's mit Survivability Standort S2 Standort S1 TK-Server, IP PBX TK- Media/ Appl.- Gateway mit Server Survivability Media/ Gateway mit Survivability voipdes13c.vsd = Gateway / ISDN / Carrier Media/ Gateway mit Survivability Standort S3 Petra Borowka VoIP Architekturen, Einsatz-Szenarien - Seite 24

25 Zentraler Mehr-Standort-Verbund, 's mit Survivability Nur die Zentrale hat einen TK-Server. Dieser steuert die Telefone aller Standorte. Übergreifende Nutzung von Leistungsmerkmalen ist möglich. Die Standorte haben Media Gateways mit Remote Survivability Funktionalität, die bei Ausfall der zentralen Anlage Telefonie weiterhin ermöglicht, ggf. mit eingeschränkter Funktionalität der Leistungsmerkmale oder eingeschränkter Überwachungsfunktionalität. Diese Lösung erfordert eine verteilte Architektur. Die Verbindung erfolgt über das IP-Netzwerk mit "IP Trunks" und proprietärer Signalisierung. Die Standorte haben je nach Bedarf -Gateways. Nur der zentrale Standort hat TK-Applikationsserver, diese Dienste werden zentral zur Verfügung gestellt (auf Verfügbarkeit und Leistung des s achten!). Petra Borowka VoIP Architekturen, Einsatz-Szenarien - Seite 25

26 Zentraler Mehr-Standort-Verbund, Filialen und SOHO Filiale F1 Standort S1 TK-Server, IP PBX TK- Appl.- Server Filiale F2 / ISDN / Carrier voipdes14c.vsd = Gateway DSL Zugang SOHO Petra Borowka VoIP Architekturen, Einsatz-Szenarien - Seite 26

27 Zentraler Mehr-Standort-Verbund, Filialen und SOHO Nur die Zentrale hat einen TK-Server. Dieser steuert die Telefone aller Standorte. In den dezentralen Standorten sind die Telefone über Ethernet/IP angeschlossen. Die Anbindung der Telefone an den zentralen TK-Server erfolgt über das IP Netzwerk. Übergreifende Nutzung von Leistungsmerkmalen ist möglich. Die Standorte haben je nach Bedarf -Gateways. Nur der zentrale Standort hat TK-Applikationsserver, diese Dienste werden zentral zur Verfügung gestellt (auf Verfügbarkeit und Leistung des s achten!). Mögliche Single Points of Failure: Router zur LAN-WAN-Verbindung LAN-WAN-Verbindung -Gateway TK-Server Petra Borowka VoIP Architekturen, Einsatz-Szenarien - Seite 27

28 Abkürzungen ATA Analog Telephone Adapter CPU Central Processing Unit DECT Digital Enhanced Cordless Telecommunication GSM Global System for Mobile Communication Gateway IAD Internet Access Device IP Internet Protocol ISDN Integrated Services Digital Network ISUP ISDN User Part of SS7LAN Local Area Network PBX Private Branch exchange Public Switched Telephony Network PDA Personal Digital Assistant QSIG Q-interface SIGnalling protocol RTCP Real Time Control Protocol RTP Real-time Protocol RTSP Real Time Streaming Protocol SIP Session Initiation Protocol SRST Survivable Remote Site Telephony SIP Session Initiation Protocol SRST Survivable Remote Site Telephony UMTS Universal Mobile Telecommunications System VoIP Voice over IP WLAN Wireless LAN Petra Borowka VoIP Architekturen, Einsatz-Szenarien - Seite 28