IP-Telefonie im Deutschen Wissenschaftsnetz (WIPTEL)

Was ist IP-Telefonie?

IP-Telefonie ist seit ein paar Jahren eins der zentralen Schlagworte moderner Telekommunikationstechnik. Zu Beginn vielfach auf die Vorstellung reduziert, privaten Kunden preisgünstige Ferngespräche anzubieten, steht IP-Telefonie heute im Zentrum des Interesses der Telefonie- und Datenkommunikations-Branche und gilt als die Killer-Applikation schlechthin für die Integration von Sprach- und Datennetzen. Ob für die kosteneffiziente Kopplung von Unternehmensstandorten und -netzen bis hin zum Ausstieg aus konventionellen TK-Anlagen, ob für die Versorgung von Privatnutzern zusammen mit dem Internet-Zugang über Kabel- und ADSL-Modems, ob für die Optimierung der Netzinfrastruktur von Telekoms oder bei der Schaffung völlig neuer Strukturen und Dienste in integrierten Multimedia-Call-Centern: IP-Telefonie bietet Vorteile für Privatnutzer, in Unternehmen und bei Telefonie-Dienstanbietern. Die Grundlagen für IP-Telefonie haben Industrie und Wissenschaft seit Mitte des Jahrzehnts in internationaler Zusammenarbeit in einer Reihe von Gremien gelegt, durch Spezifikation einer gemeinsamen technologischen Plattform, auf der die meisten der heute verfügbaren Produkte fußen, wenn auch unterschiedliche Interessen zu einer teilweise divergenten Entwicklung geführt haben.

IP-Telefonie im Wissenschaftsbereich?

Natürlich spielen Universitäten und andere Forschungseinrichtungen eine wichtige Rolle bei der Forschung an und (Weiter-)Entwicklung der IP-Telefonie. Darüber hinaus stellt sich inzwischen die Frage des Einsatzes dieser Technologie für den eigenen Telekommunikationsbedarf, besonders innerhalb und zwischen den Einrichtungen. In Deutschland steht mit dem Wissenschaftsnetz (WiN) eine ausgezeichnete nationale Netzinfrastruktur zur Verfügung, deren Leistungsfähigkeit im Jahr 2000 noch einmal um eine Größenordnung gesteigert wird (Gigabit-WiN). Eine Vielzahl von Institutionen der Wissenschaft verfügen auch intern über leistungsfähige Datennetze, deren immense Kapazitäten genügend Raum für Sprachübertragung bieten. Diese Institutionen sind die natürlichen Kandidaten für eine Pioniersrolle bei der Einführung der IP-Telefonie — sowohl in Hinsicht auf die bereits vorhandene Infrastruktur und das Know-How als auch in Hinsicht auf die Notwendigkeit, von den zu erwartenden Einsparungseffekten der IP-Telefonie zu profitieren.

Wer führt das Projekt durch?

Um die vorhandene IP-Infrastruktur nun auch für Telefoniedienste zu nutzen, sind einerseits Konzepte zur Umsetzung von IP-Telefonie an den Institutionen erforderlich, andererseits eine WiN-weite Verständigung über die technische und administrative Umsetzung von institutionsübergreifender IP-basierter Sprachkommunikation. Der das Wissenschaftsnetz betreibende DFN-Verein hat das Potential dieser Technologie erkannt und 1998 beschlossen, ein IP-Telefonie-Projekt für das Wissenschaftsnetz zu initiieren. Das WIPTEL-Projekt wird hauptverantwortlich durchgeführt vom Bereich Digitale Medien und Netze (Prof. Dr.-Ing. Ute Bormann) des Technologie-Zentrums Informatik (TZI) der Universität Bremen. Die technische Projektleitung liegt bei Dr.-Ing. Jörg Ott. Für die Pilotphase des Projekts sind bis zu drei weitere Standorte in Deutschland vorgesehen, die kurzfristig noch ausgewählt werden. Auftraggeber ist der DFN-Verein (Ansprechpartner Dr. Jürgen Rauschenbach).

Eine Reihe von Sponsoren unterstützen das Projekt, so die Berliner TELES AG durch Bereitstellung von Infrastruktur-Hardware für das Testlabor; weitere Sponsoren sind willkommen.

Inhalte

Ziel des WIPTEL-Projekts ist die Konzeption und prototypische Einführung einer Infrastruktur für IP-Telefonie im Deutschen Wissenschaftsnetz. Dabei geht es nicht mehr um den Beweis, daß Sprachkommunikation über IP-basierte Netze machbar ist: das ist seit Anfang der 90er Jahre für ausreichend dimensionierte Netze (wie das heutige WiN) erwiesen. Vielmehr stehen organisatorische Strukturen und administrative Aspekte im Vordergrund, dazu die zu erbringenden Dienste für den Nutzer und natürlich die Auswahl geeigneter IP-Telefonie-Komponenten und deren Integration.

Auf organisatorischer Seite ist die in einer Einrichtung zu schaffende IP-Telefonie-Infrastruktur in das bestehende Geflecht von TK-Anlage und lokalem Netz einzubinden, es sind geeignete Schemata für die Vergabe von Namen und Rufnummern zu entwerfen, und es ist die Nutzung der Telefoniedienste durch die verschiedenen Statusgruppen (Mitarbeiter, Hilfskräfte, Studenten usw.) zu regeln. Die Administration von Geräten, Benutzern, Namen/Nummern usw. wird sich an den bestehenden Verwaltungsstrukturen orientieren, oder es sind geeignete neue zu schaffen. Schließlich sind Absprachen zwischen Einrichtungen (und zwischen Untergruppen innerhalb dieser) über die gegenseitige Nutzung von IP-Telefonie-Ressourcen, die Bereitstellung von Informationen (etwa Telefonbücher) und ggf. die Abrechnung von Leistungen zu treffen.

Sind diese Rahmenbedingungen geschaffen, lassen sich eine Reihe von Telefonie-Diensten anbieten. Im Mittelpunkt stehen dabei nicht kommerzielle Ideen wie etwa bundesweite Bereitstellung von Gateways für Least-Cost-Routing oder der kurzfristige Ersatz der TK-Anlage, sondern spezifische Anwendungen im akademischen Umfeld. IP-Telefonie kann nicht nur mit speziellen IP-Telefonen, sondern besonders kostengünstig auch direkt mit den im Wissenschaftsbereich ohnehin vorhandenen Arbeitsplatzrechnern betrieben werden - die Bereitstellung von Telefonie-Software für alle jeweils verfügbaren Systemplattformen und die vollständige gegenseitige Erreichbarkeit der IP-basierten Endpunkte sowohl innerhalb einer Einrichtung wie auch institutionsübergreifend ist daher vorrangiges Ziel. Als Ergänzungen bieten sich einfache Mehrwertdienste (Anrufweiterschaltung, Konferenzen usw.) wie auch Voice-Mail-Systeme an. Graphische Nutzerschnittstellen und die Kombination mit dem World Wide Web vereinfachen den Zugang zu solchen Diensten und gestatten darüber hinaus die nahtlose Integration mit der Datenkommunikation. Gateways zum konventionellen Telefonnetz und/oder zur TK-Anlage dienen als erster Schritt zur Integration der IP-Telefonie und können z.B. Studierende an einer Universität auch ohne Mobiltelefon erreichbar machen. Weitere ggf. kostenpflichtige Dienste lassen sich sowohl individuell an einzelnen Institutionen wie auch WiN-weit einrichten.

Als Grundlage für die IP-Telefonie-Infrastruktur ist eine Auswahl von Markt- und eigenentwickelten Komponenten zu treffen. Hierzu zählen Endpunkte (Telefone, Software für PCs/Workstations), IP-Telefonie-Gateways, Verwaltungssysteme (Gatekeeper, Proxies, Soft-PBXen) usw. Wichtig ist, daß sich diese in einer heterogenen Technologie-Umgebung einsetzen lassen (Stichwort: H.323 vs. SIP). Zur Integration dieser verschiedenen Technologien beitragende Elemente werden im Projekt selbst entwickelt.

Projektverlauf

WIPTEL ist in drei sich überlappende Projektphasen strukturiert:
  1. Die Phase I (Mai 1999 - März 2000) ist analytischer und konzeptioneller Natur: eine Marktanalyse liefert eine Übersicht über das Spektrum verfügbarer IP-Telefonie-Produkte, ihre jeweiligen Leistungsmerkmale, technologische Plattform, Verfügbarkeit usw. Parallel hierzu entsteht ein Systemkonzept, das Einsatz- und Integrationsaspekte für IP-Telefonie sowohl in einzelnen Institutionen wie auch WiN-weit betrachtet, systematisiert und Lösungsvorschläge skizziert. Dieses Konzept wird zunächst auf das konkrete Szenario des Fachbereichs Mathematik/Informatik der Universität Bremen angewendet.

    Auf der praktischen Seite werden auf dem Markt verfügbare IP-Telefonie-Komponenten beschafft und bezüglich Interoperabilität und Integrationsfähigkeit untersucht. Außerdem erfolgen verschiedene Eigenentwicklungen: Endpunkte, Gateways, Administrationssysteme. Am Ende dieser Projektphase steht eine — bewußt heterogen gehaltene — IP-Telefonie-Umgebung an der Universität Bremen zur Verfügung, die soweit möglich mit der traditionellen TK-Anlagen-Infrastruktur integriert ist.

  2. In der Phase II (Januar - Juli 2000) werden aufgrund der in Phase I gewonnenen Testergebnisse Empfehlungen zusammengestellt, welche der getesteten Komponenten sich (an einem Standort) in einer IP-Telefonie-Infrastruktur kombinieren lassen. Diese Richtlinien werden um die praktischen Erfahrungen der initialen Installation ergänzt und liefern so — zusammen mit dem Systemkonzept — einen Leitfaden zur Einführung von IP-Telefonie in wissenschaftlichen Einrichtungen. Drei weitere Standorte werden für den in dieser Phase beginnenden Pilotbetrieb ausgewählt und sukzessive mit einer jeweils lokalen IP-Telefonie-Infrastruktur ausgestattet. Diese wird — soweit möglich und gewünscht — in die bestehende TK-Infrastruktur integriert.

    Die Entwicklung eigener Komponenten wird kontinuierlich fortgeführt, um einen breiteren Funktionsumfang zu erzielen und um neuen oder geänderten Anforderungen geeignet Rechnung zu tragen, vor allem auch solchen, die sich aus dem erweiterten Testumfeld ergeben. Besondere Bedeutung kommt hier der Realisierung zusätzlicher Telefonie-Dienste zu bzw. der weiteren Integration der IP-Telefonie-Infrastruktur.

  3. Die Phase III (Mai - Oktober 2000) ist schließlich der standortübergreifenden IP-basierten Sprachkommunikation und der Evaluation gewidmet. Einerseits wird der Austausch standortübergreifender Verwaltungsinformationen realisiert, andererseits zentral durch den DFN-Verein zu erbringende Dienste konzipiert und am TZI exemplarisch umgesetzt. In Hinblick auf die zukünftige Entwicklung werden u.a. Authentifikations- und Abrechnungsdienste, Aspekte der Benutzermobilität und Möglichkeiten der Anbindung an national und international opereriende Internet-Telefonie-Service-Provider (ITSPs) untersucht.

    In einer längeren Testphase werden die tatsächliche Nutzung und die Leistungsfähigkeit der WIPTEL-Infrastruktur analysiert sowie zusätzliche Anforderungen von Benutzer- und auch "Betreiber"-Seite erhoben. Basierend hierauf, auf den im Projekt insgesamt gewonnenen Erfahrungen und auf ... werden Empfehlungen für zukünftige Aktivitäten des DFN-Vereins im Bereich der IP-Telefonie im WiN gegeben.

Wesentliches Merkmal aller drei Phasen des WIPTEL-Projektes ist das Zusammenwirken der Projektaktivitäten mit den parallel dazu vom TZI entwickelten Beiträgen zur Standardisierung in ITU-T und IETF. Die Zukunftssicherheit der in der Wissenschaft eingesetzten Telekommunikationstechnik hängt wesentlich davon ab, inwieweit es gelingt, die rasch fortschreitende Standardisierung (sowohl auf formaler Ebene als auch in Form von Industrietrends) in praktische Interoperabilität umzusetzen. Es ist das Ziel von WIPTEL, dies durch die Entwicklung von Vorschlägen und Empfehlungen zu unterstützen.

Autoren: Dr.-Ing. Jörg Ott und Dr.-Ing. Carsten Bormann