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Für die Übertragung von Sprachdaten in VoIP-Systemen werden verschiedene Protokolle verwendet. Die wichtigsten Protokolle sind SIP, RTP, SDP.

SIP (Session Initiation Protocol) ist ein Kommunikationsprotokoll, das für die Einrichtung, Steuerung und Beendigung von VoIP-Anrufen verwendet wird. Es ermöglicht die Übertragung von Multimedia-Daten, einschließlich Sprache, Video und Instant Messaging. SIP basiert auf dem Client-Server-Modell, bei dem ein SIP-Server (z. B. ein Proxy-Server oder ein Registrar-Server) die Kommunikation zwischen den Teilnehmern koordiniert.

Der Ablauf einer SIP-Kommunikation besteht aus mehreren Schritten:

• Anrufaufbau: Der Initiator des Anrufs sendet eine SIP-Anfrage an den SIP-Server, der die Zieladresse des Anrufs ermittelt.
• Adressauflösung: Der SIP-Server überprüft die Zieladresse und leitet die Anfrage an den richtigen Empfänger weiter.
• Anrufsignalisierung: SIP wird verwendet, um Informationen über den Anruf zu übermitteln, wie zum Beispiel die gewünschte Codecs, die Medientypen und die verfügbaren Dienste.
• Anrufsteuerung: SIP ermöglicht das Halten, Weiterleiten und Beenden eines Anrufs sowie das Hinzufügen von Teilnehmern zu einer Konferenz.

RTP (Real-time Transport Protocol) (siehe auch SRTP, RTSP, RTCP) ist ein Protokoll, das für die Übertragung von Echtzeitmedien, wie Sprach- und Videodaten, verwendet wird. Es ist zuständig für die Aufteilung der Sprachdaten in kleine Pakete, die Übertragung über das Netzwerk und die Wiederherstellung der Sprachdaten am Empfängerende.

Der Ablauf der RTP-Kommunikation umfasst:

• Aufteilung in Pakete: RTP nimmt die Sprachdaten von der Anwendungsschicht (z. B. vom Codec) entgegen und teilt sie in kleine Pakete auf. Jedes Paket enthält neben den eigentlichen Sprachdaten auch Informationen wie Zeitstempel, Sequenznummern (nicht TCP Sequenznummern!) und Synchronisierungsdaten.
• Übertragung: Die RTP-Pakete werden über das IP-Netzwerk in der Regel über UDP (User Datagram Protocol) transportiert, das eine schnellere Übertragung von Echtzeitdaten ermöglicht als TCP (Transmission Control Protocol).
• Empfang und Wiederherstellung: Am Zielort werden die RTP-Pakete empfangen und in der richtigen Reihenfolge zusammengesetzt. Durch den Zeitstempel und die Sequenznummern kann der Empfänger die Sprachdaten wiederherstellen und an die Audioausgabe weitergeben.

SDP (Session Description Protocol) ist ein Protokoll zur Beschreibung von Multimedia-Sitzungen. Es ermöglicht die Übertragung von Informationen über die Art des übertragenen Mediums, die Netzwerkadressen der Teilnehmer, Codecs und andere Parameter, die für die Einrichtung der Kommunikationssitzung relevant sind. SDP wird häufig zusammen mit SIP verwendet.

H.323 ist ein ITU-T-Standard für die Übertragung von Multimedia-Inhalten über IP-Netzwerke. Es umfasst eine Reihe von Protokollen, die für die Signalisierung, Steuerung und Übertragung von Audio- und Videodaten in VoIP-Systemen verwendet werden.

Es gibt eine Vielzahl von Codecs (Codierer/Decoder), die in VoIP-Anwendungen verwendet werden, um die Sprachdaten zu komprimieren und zu dekomprimieren. Jeder Codec hat unterschiedliche Eigenschaften, die sich auf die Sprachqualität, die Bandbreiteneffizienz und die Rechenleistung auswirken. Die beliebtesten Codecs in VoIP sind:

• G.711: G.711 ist ein verlustfreier Codec, der die Sprachqualität beibehält, aber eine höhere Bandbreite erfordert. Es gibt zwei Varianten: A-Law (in Europa verwendet) und μ-Law (in Nordamerika und Japan verwendet). G.711 wird häufig für lokale und hochwertige VoIP-Anrufe verwendet, bei denen eine geringe Latenz und eine exzellente Klangqualität erforderlich sind.
• G.729: G.729 ist ein verlustbehafteter Codec, der eine hohe Komprimierung bietet und weniger Bandbreite benötigt als G.711. Dadurch eignet er sich gut für VoIP-Anrufe über Netzwerke mit begrenzter Bandbreite. Allerdings geht bei der Komprimierung ein gewisser Teil der Audioqualität verloren, was zu einer geringfügig schlechteren Klangqualität führt.
• Opus: Opus ist ein quelloffener Codec, der sowohl Sprach- als auch Musikdaten effizient komprimieren kann. Er bietet eine hohe Sprachqualität bei niedrigen Bitraten und unterstützt eine Vielzahl von Audiofrequenzen. Opus ist sehr flexibel und passt sich den Netzwerkbedingungen an, um eine optimale Leistung zu gewährleisten. Aus diesem Grund wird Opus in vielen Anwendungen wie Sprach- und Videoanrufen, WebRTC und Musikstreaming eingesetzt.
• G.722: G.722 ist ein Breitband-Codec, der eine höhere Klangqualität als G.711 bietet. Er erfasst einen größeren Frequenzbereich und liefert daher eine deutlich bessere Audioqualität. G.722 wird oft in HD-VoIP-Anwendungen eingesetzt, bei denen eine hohe Sprachqualität wichtig ist, wie zum Beispiel in Konferenzsystemen oder hochwertigen Audioanwendungen.

Da viele VoIP-Anrufe hinter Firewalls und NAT-Routern stattfinden, wird NAT-Traversal eingesetzt, um die Kommunikation zu erleichtern. Techniken wie STUN (Session Traversal Utilities for NAT) und TURN (Traversal Using Relays around NAT) werden verwendet, um die IP-Konnektivität herzustellen.

Sicherheit: VoIP kann durch Verschlüsselung und Authentifizierung gesichert werden, um die Vertraulichkeit und Integrität der Kommunikation zu gewährleisten. Secure Real-Time Transport Protocol (SRTP) wird oft für die verschlüsselte Übertragung von Sprachdaten verwendet.

VoIP bietet eine Vielzahl von Funktionen, die über die herkömmliche Telefonie hinausgehen. Hier sind einige der wichtigsten Funktionen:

1. Anrufweiterleitung: VoIP ermöglicht es Benutzern, Anrufe auf andere Endgeräte oder Telefonnummern umzuleiten. Dies ist besonders nützlich, wenn der Benutzer nicht an seinem üblichen Standort erreichbar ist.

2. Voicemail: VoIP-Systeme unterstützen die Aufzeichnung von Sprachnachrichten, die von Anrufern hinterlassen werden können, wenn der Benutzer nicht verfügbar ist. Die Voicemail-Nachrichten können aufgezeichnet und per E-Mail oder über das VoIP-System selbst zugestellt werden.

3. Konferenzschaltungen: VoIP ermöglicht es mehreren Benutzern, an einer Telefonkonferenz teilzunehmen. Benutzer können einfach eine Konferenzschaltung einrichten und andere Teilnehmer zur Konferenz einladen, unabhängig von ihrem Standort.

4. Anrufweitergabe: Mit VoIP können Anrufe an verschiedene Endgeräte weitergeleitet

werden, basierend auf verschiedenen Regeln. Beispielsweise können Anrufe an das Bürotelefon weitergeleitet werden, wenn der Benutzer sich im Büro befindet, und an das Mobiltelefon, wenn der Benutzer unterwegs ist.

5. Integration von Anwendungen: VoIP-Systeme können in verschiedene Anwendungen und Dienste integriert werden, um die Kommunikation zu verbessern. Zum Beispiel können VoIP-Anrufe in Kundenbeziehungssysteme (CRM) eingebettet werden, um den Zugriff auf Informationen während eines Anrufs zu erleichtern.

Ein Session border controller (SBC) ist eine Art Router zwischen verschiedenen VoIP Netzwerken (Trunks) und fungiert auch als eine Art Firewall. Siehe Session Border Controller - Wikipedia.

Direct Inward Dialing, kurz DID, oder auch Direct Dial In, DDI, bezeichnet eine Rufnummer oder ein Rufnummernblock, welcher von Telekommunikationsunternehmen angeboten wird. DID erlaubt die Durchwahl zu einem Teilnehmer, der an eine private Telefonanlage angeschlossen ist. Telefonanbieter weisen Kunden dabei einen Nummernbereich zu, der mit einer oder mehreren Telefonleitungen verbunden ist. Siehe hier.

Clip no Screening bedeutet die externe Rufnummer wird manipuliert, ansonsten wird nur die Stammnummer angezeigt. Clip und Clip NoScreening

• asterisk
• FreePBX (GUI for Asterisk)
• FusionPBX (based on freeswitch)
• 3CX

• Cisco CCNA Voice - Full Course (8 hours 46 mins)