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Sa, Mai 25, 2019

DVB-S oder SAT- TV genannt

 
 
DVB-S-Logo

DVB-S (Abkürzung für englisch Digital Video Broadcasting – Satellite“; deutsch „Digitales Satellitenfernsehen“) und der Nachfolgestandard DVB-S2 sind Bezeichnungen für die Ausstrahlung von DVB-Signalen per Rundfunksatellit.

Die Ausstrahlung von DVB per Satellit (beispielsweise Astra, Eutelsat) ist die meistgenutzte DVB-Variante. Hier werden dank der großen Datenübertragungsrate die meisten Fernseh- und Hörfunkprogramme sowie Zusatzdienste übertragen (beispielsweise ARD und ZDF seit August 1997). Allein über die Astra-Satelliten werden mehr als 1.500 Radio- und Fernsehprogramme übertragen, davon sind knapp 300 Fernsehprogramme und Telemediendienste, sowie etwa 170 Radiosender unverschlüsselt.[1] Im Gegensatz zu DVB-C („C“ für engl. cable ‚Kabel‘) und DVB-T („T“ für terrestrisch) benötigt DVB-S keine Zusatzinfrastruktur (Kabelnetze, terrestrische Senderketten) und bietet somit auch in abgelegenen Gebieten Rundfunkempfang. Es gibt Parabolantennen, die durch automatische Nachführung der Antenne den Empfang in Flugzeugen, auf Schiffen oder sogar in Bussen während der Fahrt ermöglichen. Daher trifft die Bezeichnung „Überallfernsehen“ eher auf DVB-S als auf DVB-T zu. DVB-S dient teilweise sogar als Datenlieferant für die Kabelnetze bzw. DVB-T.

Geräte und Kosten

Laufende Kosten entstehen bei DVB-S im Gegensatz zu DVB-C nicht (von Pay-TV abgesehen), da der Satellitenbetrieb von den Rundfunkveranstaltern bezahlt wird. Da aber ältere Fernsehgeräte das DVB-S-Signal nicht direkt empfangen können, ist in der Regel der Einsatz eines Digitalreceivers notwendig.

Ein wichtiger Vorteil von DVB-S besteht darin, dass auf einem Transponder im Gegensatz zur analogen Verbreitung mehrere Programme abgestrahlt werden können (MCPC). Das stellt für die Programmanbieter einen Kostenvorteil dar, da die Miete eines Satelliten-Transponders sehr kostenintensiv ist. Die Anzahl der gleichzeitig über einen Transponder abgestrahlten Programme hängt von der Datenübertragungsrate ab, die den jeweiligen Programmen zugeordnet wird. Durchschnittlich liegt die Programmanzahl bei SDTV bei ca. acht Fernseh-Vollprogrammen mit durchschnittlicher Auflösung, bei HDTV bei ca. vier Programmen.

Übertragungstechnik und Modulationsverfahren

DVB-S enthält Optimierungen für die satelliten-spezifischen Eigenschaften (fehlende Reflexionen, geringes Träger-Rausch-Verhältnis (CNR), Sendesignal mit niedrigem Crestfaktor) bei der Übertragung von digitalen Daten. Genutzt wird QPSK-Modulation. Bei MCPC-Signalen („Multiple Channel per Carrier“, mehrere Kanäle pro Trägerfrequenz) werden sehr hohe Symbolraten größer 10.000 kSym/s benutzt, bei SCPC-Signalen („Single Channel per Carrier“, ein Kanal pro Trägerfrequenz) niedrige Symbolraten kleiner 10.000 kSym/s. Da durch die Übertragungsart via Satellit im Gegensatz zu digitalen Kabelsignalen (also DVB-C) ein äußerer Fehlerschutz (FEC) nötig wird, ergeben sich im Datenstrom hohe Fehlerkorrektur-Anteile von typisch 1/6 bis 1/3 der Bruttodatenrate. Bei DVB-S2 (siehe unten) ist trotz des besseren Korrekturverfahrens der benötigte Fehlerkorrekturanteil meist genauso groß oder gar größer, da meist 8 PSK statt 4 PSK (QPSK) zum Einsatz kommt.

Empfang

Zum Empfang von Satellitenrundfunk wird eine Parabolantenne mit digitaltauglichem Signalumsetzer (LNB) benötigt, die über verschiedene Verkabelungsverfahren (beispielsweise Satblock-Verteilung oder Unicable) die Signale zum Verbraucher weiterleitet.

Es gibt zahlreiche LNB-Bauformen, die sich durch verschiedene Kriterien (nach Frequenzbereich, Bauform, Anzahl der anschließbaren Teilnehmer, Multischalter-Funktionalität) unterscheiden.

Programmvielfalt der Frequenzbänder im Vergleich mit anderen DVB-Übertragungsarten

Pro Satellit werden zwei Polarisationsebenen genutzt (meist horizontal und vertikal, seltener links- und rechtsdrehend). Deshalb kann dieser Frequenzbereich annähernd doppelt genutzt werden. An jeder Orbitalposition können Satellitengruppen stationiert sein, die aus mehreren Satelliten bestehen – bei Astra auf 19° Ost sind dies beispielsweise derzeit vier Satelliten. Alle Satelliten einer Orbitalposition teilen sich die 4 GHz Bandbreite, sofern sie alle auf dasselbe Empfangsgebiet ausgerichtet sind.

Viele Frequenzen und mehrere Satellitenpositionen ermöglichen viele Programme. Theoretisch ist DVB-S DVB-C im Bereich der Programmzahl nur beim Empfang mehrerer Satellitenpositionen überlegen. Zwar ist die nutzbare HF-Bandbreite pro Satellitenposition im Ku-Band mit 4 GHz deutlich größer als in Kabelnetzen bei DVB-C (0,8 GHz), allerdings relativiert sich der Wert etwas, wenn man den geringeren Signal-Rausch-Abstand von DVB-S (arbeitet mit QPSK) im Vergleich zu DVB-C (verwendet meist QAM) betrachtet. Unter Berücksichtigung des Shannon-Hartley-Gesetz errechnet sich eine ähnliche Kanalkapazität.

Der direkte Vergleich sieht so aus:

  • je Satellit: 4 GHz/40 MHz = 100 digitale QPSK-Transponder (4 GHz = Satellitenkapazität, 40 MHz = Bandbreite pro Transponder inkl. Zwischenraum)
  • Kabel: ca. 800 MHz/8 MHz = 100 digitale QAM-Kanäle (800 MHz = Kabelkapazität, 8 MHz = Kabelkanalbandbreite)

Allerdings kann man zur weiteren Steigerung der Programmanzahl bei DVB-S mehrere Satellitenpositionen zum Empfang nutzen und so die Programmzahl über die Begrenzung der Bandbreite einer Satellitenposition im Ku-Band erhöhen. Beim Kabelempfang müsste man, um den gleichen Effekt zu erreichen, zwischen verschiedenen Kabelnetzen umschalten. In der Praxis ist daher das Programmangebot über Satellit (beispielsweise ASTRA) ein Vielfaches des Angebots eines Kabelnetzbetreibers.

Bei dieser Berechnung ist nicht berücksichtigt, dass es sich bei der Bandbreite des DVB-S nur um momentan benutzte Frequenzen im Ku-Band handelt. Eine Erweiterung durch andere Frequenzbänder ist jederzeit technisch machbar und bedeutet, beispielsweise bei Erweiterung durch das Ka-Band (17,7–21,2 GHz), mehr als eine Verdoppelung der nutzbaren Bandbreite einer Satellitenposition, was dann 250 digitalen QPSK-Transpondern entspricht. Künftig könnte das Ka-Band auch zusätzliche Multimedia- oder Programmangebote liefern. Auch wäre theoretisch zur weiteren Angebotssteigerung noch die Nutzung des C-Bandes möglich. Jedoch ist das wegen des benötigten großen Antennendurchmessers unwahrscheinlich.

Neben dem in Europa üblichen Ku-Band wird in Amerika, Asien und Afrika auch das C-Band (3,4–4,2 GHz) genutzt. Dieses zeichnet sich durch eine wesentlich geringere Störanfälligkeit bei Regen aus. Für den Empfang der meisten Satelliten sind hier Spiegeldurchmesser ab 2 m nötig. Dieses Band bietet im deutschsprachigen Raum nur wenige zusätzliche, dafür aber einige sehr exotische Programme.

Deutlicher geht der Vergleich von DVB-S mit DVB-T aus: DVB-T hat mit maximal 0,5 GHz eine geringere nutzbare Bandbreite. Die HF-Bandbreite ist deutlich geringer, auch der mögliche Gleichwellenbetrieb behebt nicht das Problem, dass nur max. 15 Prozent der Frequenzen benutzt werden können. Weiter reduziert die Bandbreite die meist nur mögliche Modulation (COFDM in 16QAM oder 64QAM) sowie das Guard Intervall. Alle Effekte zusammen betrachtet ergeben, dass DVB-T etwa fünf Prozent der Datenrate von DVB-C erlaubt. Alternative Topologien sind nur mit hohem Aufwand möglich.

DVB-S2

 
Eine der ersten DVB-S2-Fernsehkarten.

DVB-S2 ist eine Weiterentwicklung des DVB-S-Standards. Durch Verwendung verbesserter Kodierungs-, Modulations- und Fehlerkorrekturverfahren wird die Datenrate um bis zu 30 % gesteigert. Im März 2005 ratifizierte ETSI den DVB-S2-Standard unter der Nummer EN 302 307. Zur Umstellung des Empfangs von DVB-S auf DVB-S2 wird kein neuer Signalumsetzer (LNB) benötigt, lediglich neue Set-Top-Boxen (Receiver) bzw. Fernsehgeräte mit entsprechendem DVB-S2-Empfangsteil.

Anstelle von 4PSK (QPSK) bei DVB-S verwendet DVB-S2 optional die Modulationsarten 8PSK, 16APSK oder 32APSK. Die Anpassung (ACM) erfolgt optional durch Rückmeldung der Empfangsqualität durch Referenzempfänger. So kann bei schlechter Empfangslage die Modulation verändert werden, um einen Empfangsabbruch zu vermeiden.

Bei gleicher Bitfehlerhäufigkeit (BER) erfordert 8PSK ein höheres Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) von etwa 4 bis 4,5 dB. Gleichzeitig wird meistens (außer beispielsweise beim Dish Network in den USA) der effizientere Fehlerkorrektur-Code LDPC eingesetzt, der etwa 1,5 dB weniger Rauschabstand als DVB-S benötigt. Unter anderem deshalb wird auch eine höhere Netto-Datenrate gegenüber DVB-S erzielt. LDPC kann auch bei QPSK zur Reduktion der benötigten SNR oder für höhere Netto-Datenraten verwendet werden. Unterhalb der für fehlerfreien Empfang benötigten SNR führt LDPC jedoch schneller zu totalem Signalverlust, während bei DVB-S zunächst immer mehr Bildfehler entstehen.

Nötige SNR bei FEC 23⅔ nach Lyngsat.com
VerfahrenQPSK8PSK
DVB-S 4,4 8,1
DVB-S2 3,1 6,6

Der Einsatz besserer Algorithmen zur Bilddatenreduktion (beispielsweise H.264 bzw. MPEG-4 AVC statt H.262 bzw. MPEG-2-Video) und besserer Auflösung (HDTV) ist nicht notwendigerweise an DVB-S2 gekoppelt. So sendet das WDR Fernsehen seine HD-Sender H.264-kodiert über DVB-S (auf denselben Transpondern wie die SD-Programme). Da aber für neuere Formate ohnehin neue Endgeräte mit anderen Demodulatoren und Decodern benötigt werden, wechseln die meisten Anbieter auch auf ein datenraten-effizienteres und damit für sie kostengünstigeres Modulationsverfahren, wenn beispielsweise ein neuer HDTV-Sender ausgestrahlt werden soll. Auch aus diesem Grund geht mit DVB-S2 oft ein Wechsel des Audiocodecs zugunsten von Dolby Digital (AC-3) einher, welches die großen Sender allerdings bereits bei DVB-S zusätzlich anbieten. Von den deutschsprachigen HD-Sendern senden nur die öffentlich-rechtlichen und Servus TV noch zusätzlich mit dem üblicherweise für MPEG-2-Audio verwendeten Codec MPEG-1 Audio Layer 2 (MP2).

DVB-S2X

DVB-S2X ist eine Weiterentwicklung des DVB-S2-Standards. Die Verbesserungen sind geringer als die beim Wechsel von DVB-S auf DVB-S2. Die wesentlichen Änderungen sind:[2][3]

Analogabschaltung

Gegenüber der begrenzt teilbaren Bandbreite von analogen Satelliten-Fernsehsendern erlaubt es die digitale Datenkompression, mehrere digitale Sender im selben Frequenzbereich zu verbreiten. Daher wurden die analogen Satellitenkanäle aus Bandbreitengründen und aus wirtschaftlichen Gründen seitens der Sender (z. T. auch der Satellitenbetreiber) im April 2012 abgeschaltet.

Verbreitung mittels Sat-over-IP

Sat-over-IP-Technik ist ein Standard, um DVB-S- und DVB-S2-Signale zu empfangen und über Ethernet-Netzwerke zu verteilen. SAT-IP ist ein offener, herstellerunabhängiger Standard, der von der europäischen Standardisierungsorganisation CENELEC zertifiziert wurde. Sat-IP übersetzt empfangene Satellitensignale mittels eines Sat-IP-Konverters unabhängig von der Internetverbindung in lokale Netze. Dies ermöglicht den mobilen Empfang des Satellitensignals mittel WLAN oder LAN auf Geräten, die keinen integrierten Satellitenempfänger haben. Dadurch reicht es aus, alle im jeweiligen Netzwerk angebundenen Geräte mittels eines Single-LNBs und Sat-IP zu versorgen. Das ermöglicht den Satellitenempfang auf allen netzwerkfähigen Geräten wie Tablets, PCs, Laptops, Smartphones und allen Fernsehgeräten mittels WLAN oder LAN. Der Anschluss jedes einzelnen Gerätes an ein Twin-LNB oder Quad-LNB oder eine Verteilerstation entfällt somit. Voraussetzung ist, dass die neuen Geräte Sat-IP-tauglich sind, da sonst ein spezieller Sat-to-IP-Router zur Umwandlung vom Sat- in ein Netzwerksignal benötigt wird. Diese Geräte werden auch unter dem Namen Sat-IP-Konverter, Sat-IP-Server oder Sat-IP-Netzwerktransmitter angeboten und können das umgewandelte Signal an mehrere Endgeräte gleichzeitig übertragen. Es sind SAT-IP-LNBs erhältlich, die die SAT-IP-Konverter-Software bereits implementiert haben und das Signal direkt im LNB umwandeln.

Quelle: WikiPedia

IP-Telefonie

IP-Telefonie (kurz für Internet-Protokoll-Telefonie sowie Internettelefonie) oder Voice over IP (kurz VoIP; aus englisch voice over internet protocol, wörtlich für Sprach[-übertragung] über [das] Internetprotokoll) genannt, ist das Telefonieren über Rechnernetze, welche nach Internetstandards aufgebaut sind. Dabei werden für Telefonie typische Informationen, mithin Sprache und Steuerinformationen beispielsweise für den Aufbau einer Verbindung, über ein Datennetz übertragen. Bei den Gesprächsteilnehmern können Computer, auf IP-Telefonie spezialisierte Telefonendgeräte oder klassische Telefone, die über spezielle Adapter angeschlossen sind, die Verbindung herstellen.

IP-Telefonie ist eine Technologie, die es ermöglicht, den Telefondienst auf IP-Infrastruktur zu realisieren, so dass diese die herkömmliche Telefontechnologie samt ISDN und allen Komponenten ersetzen kann.

Zielsetzung für den Einsatz der IP-Telefonie bei Kommunikationsnetzbetreiber ist hierbei eine Reduzierung der Kosten durch ein einheitlich aufgebautes und zu betreibendes Netz. Aufgrund der langen Einsatzdauer klassischer Telefoniesysteme und der notwendigen Neuinvestitionen für IP-Telefonie wird der Wechsel bei bestehenden Anbietern oft als lang andauernder, gleitender Übergang realisiert. Währenddessen existieren beide Technologien parallel (sanfte Migration). Daraus ergibt sich ein deutlicher Bedarf an Lösungen zur Verbindung beider Telefoniesysteme (etwa über VoIP-Gateways) und die Notwendigkeit zur gezielten Planung des Systemwechsels unter Berücksichtigung der jeweiligen Möglichkeiten für Kosten- und Leistungsoptimierung. Die Zahl von Anbietern ausschließlich mit neuer Technologie (also IP-Telefonie statt herkömmlichem Telefon) nimmt zu. Ende 2012 nutzten in Deutschland rund 11,1 Millionen Menschen die Voice-over-IP-Technologie. Das entspricht 29,6 % aller Zugänge zur Sprachkommunikation und einem Wachstum von 45,1 % gegenüber Ende 2010.

Vermittlung von VoIP-Telefonaten – Vermittlungsdienst

Die Vermittlung von Telefonaten ist in Computernetzen eine wesentliche Aufgabe. Da viele Nutzer dynamisch mit dem Internet verbunden sind, so dass sich die IP-Adresse häufig ändert, scheidet die IP-Adresse selbst als „Telefonnummer“ für die Kontaktaufnahme zu den VoIP-Telefonen aus. Ein Vermittlungsdienst in Form eines Servers übernimmt diese Aufgabe und ermöglicht die Telefonie bei sich ändernden IP-Adressen der IP-Telefone.

  • VoIP-Telefone melden sich beim Server (zum Beispiel SIP-Server) an, daher kennt der Server die aktuelle IP-Adresse der Telefone.
  • Mit Hilfe der IP-Adresse des Telefons, die dem Server bekannt gemacht wurde, kann er die Vermittlung übernehmen, und das angewählte IP-Telefon klingelt in Abhängigkeit von dieser IP-Adresse (also an einem beliebigen Ort in der Welt, wenn sich das IP-Telefon von dort aus beim Vermittlungsserver über das Internet registriert hat).
  • Die Kommunikation zwischen den IP-Telefonen kann unabhängig vom Server erfolgen.
  • Es gibt kommerzielle Dienste, die zugleich mit einem Account für den Vermittlungsserver ein lokales Telefon anbieten, welches zudem über das Festnetz erreichbar ist. Die IP-Telefonate sind in der Regel kostenlos.
  • Wenn eine feste IP-Adresse besteht, ist es möglich, auf dem zugehörigen Rechner einen Vermittlungsserver zu betreiben (beispielsweise OpenSIPS), um vergleichbar mit der Verbindung von mehreren Ortsnetzen im Festnetz mehrere Vermittlungsserver miteinander zu verbinden. In kommerziellen Lösungen existieren häufig Partnernetze, die eine kostenfreie Verbindung zwischen VoIP-Partnernetzen herstellen. Die Netzauswahl ist oft eingeschränkt, da die Unternehmen mit den Verbindungen von VoIP-Telefonen in das reguläre Festnetz ihren Umsatz bestreiten müssen. Freie, selbst betriebene Open-Source-Telefonieserver können technisch gesehen unabhängig von diesen ökonomischen Grenzen im Internet ein Netzwerk aus Vermittlungsstellen bilden. Auch wenn SIP-Telefonieserver technisch gut funktionieren, existiert eine institutionalisierte Vernetzung von solchen SIP-Vermittlungsservern zurzeit noch nicht.

Geschichte

Neben den Telefonnetzen entstand oft auf den Leitungen der Telefonnetze allmählich eine weitere Kommunikations-Infrastruktur. Beginnend mit der Vernetzung von EDV-Systemen in den 1980er Jahren, auf die die Internetentwicklung der 1990er Jahre folgte, stieg und steigt die Übertragungsleistung kontinuierlich stark an: Wurden anfangs mit Akustikkopplern 300 Bit pro Sekunde erreicht, waren im Januar 2008 bis zu 100.000.000 Bit pro Sekunde für Endverbraucher mit DSL-Anbindung auf normalen Telefon-Hausanschlüssen oder dem Kabelnetz realisierbar. Diese Infrastruktur bildet eine Grundlage für IP-basierte Datennetzwerke, insbesondere für das Internet als öffentliches Netz.

Im Jahr 1973 wurden erste Übertragungen digitaler Sprache im Arpanet mittels Network Voice Protocol zwischen PDP-11-Rechnern realisiert. Dem Sprachkanal wurde dazu eine Datenübertragungsrate von 3490 bit/s zur Verfügung gestellt. Nur vier Jahre später ging das beschriebene Network Voice Protocol in den Standard RFC 741 über, noch bevor 1980 das Internet Protocol (IP) in RFC 791 spezifiziert wurde. Ebenfalls 1980 wurden erste Empfehlungen der ITU-T (damals noch CCITT) für ISDN dokumentiert, welches ab 1989 kommerziell eingeführt wurde und Telefonieren mit höherer Sprachqualität ermöglicht und zusätzlich verschiedene Dienste wie zum Beispiel Rufnummernübermittlung in einem Netz integriert. Die Standarddatenübertragungsrate von ISDN wuchs von 3490 bit/s bei NVP-II auf 64 kbit/s. Im selben Jahr begann die Entwicklung des World Wide Webs, welches sich später als Grundlage für den breiten Erfolg des Internets erweisen sollte.

Mit dem GSM-Mobilfunk wurde ab 1992 in Deutschland (D-Netz) ein Dienst für die mobile Sprachübertragung mit einer Datenübertragungsrate von 13 kbit/s (260 bit Frames bei einer Framedauer von 20 ms) geschaffen. Diese 13 kbit/s beziehen sich jedoch nur auf die Übertragungsrate der Nutzdaten. Um die Übertragung der Nutzdaten gegen Übertragungsfehler, z. B. durch atmosphärische Störungen, zu schützen, wird durch die Kanalcodierung dem Signal Redundanz hinzugefügt. Dies lässt den Datenframe von 260 bit auf 456 bit anwachsen, während die Framedauer jedoch wegen der Echtzeitanforderung bei Sprachverbindungen konstant bleiben muss. Somit beträgt die Bruttobitrate der Übertragung (Nutzdaten + Redundanz zur Fehlerkorrektur) 22,8 kbit/s.

Im Jahr 1994 entwickelte Michaela Merz mit der Free Software Association of Germany mtalk, eine freie Voice-Over-IP-Software für GNU/Linux sowie Unix. Die ersten Versionen von mtalk hatten nur rudimentäre Datenkompression. mtalk bildete die Basis für eine ganze Reihe von VoIP-Software, diverse Pakete werden aus geschichtlichen Gründen noch von verschiedenen Servern zum Abruf bereitgehalten.[4]

Im Jahr 1995 ermöglichte ein Windowsprogramm des israelischen Unternehmens Vocaltec Communications Internettelefonie, jedoch nur im Halbduplexbetrieb, weshalb die Gesprächspartner nur abwechselnd mit schlechter Sprachqualität sprechen konnten. Verbindungen zu Computern, die nicht die gleiche Software verwendeten, waren nicht möglich. Bereits ein Jahr später ermöglichte QuickTime-Conferencing Ton- und Bildkommunikation im Vollduplexbetrieb über AppleTalk- und IP-Netze einerseits, andererseits wurde das Real-Time Transport Protocol in RFC 1889 beschrieben.

Drei Jahre später, 1998, wurde mit H.323 erstmals ein ITU-T-Rahmenstandard verabschiedet, sodass Lösungen verschiedener Hersteller miteinander kompatibel sein sollten. Das Session Initiation Protocol (SIP) in RFC 2543 wurde bereits im Folgejahr spezifiziert. Der darauf folgende Aufbau von VoIP-Lösungen brachte 2001 in Österreich den ersten Bescheid zum Betrieb eines Carrier-Sprachvermittlungsnetzes durch die Regulierungsbehörde an die IPAustria hervor. Im Sinne des heutigen VoIP folgte im Jahr 2002 zur Verbesserung von VoIP die SIP-Erweiterung in RFC 3261, sowie zur besseren Anbindung an andere Netze die Verabschiedung von ITU Q.1912.5 zur Interoperabilität zwischen SIP und ISDN User Part.

Der Standardisierung von VoIP zuwiderlaufend erschien 2004 die Software Skype, die ein eigenes, nicht offengelegtes Protokoll zur IP-Telefonie, basierend auf der Peer-to-Peer-Technik, verwendet.

Funktionsprinzip

 
VoIP-Kapselung

Das Telefonieren mit der IP-Telefonie kann sich für den Teilnehmer genauso darstellen wie in der klassischen Telefonie. Wie bei der herkömmlichen Telefonie teilt sich das Telefongespräch dabei in drei grundsätzliche Vorgänge auf, den Verbindungsaufbau, die Gesprächsübertragung und den Verbindungsabbau. Im Unterschied zur klassischen Telefonie werden bei VoIP keine dedizierten „Leitungen“ durchgeschaltet, sondern die Sprache wird digitalisiert und in kleinen Daten-Paketen mittels des Internetprotokolls transportiert.

Signalisierungsprotokolle

Der Auf- und Abbau von Verbindungen (Verbindungssteuerung, Signalisierung) erfolgt über ein Protokoll, das von der Sprachkommunikation getrennt ist. Das Aushandeln und der Austausch von Parametern für die Sprachübertragung geschehen über andere Protokolle als die der Verbindungssteuerung.

Damit in einem IP-basierten Netz eine Verbindung zu einem Gesprächspartner hergestellt werden kann, muss die aktuelle IP-Adresse des gerufenen Teilnehmers innerhalb des Netzes bekannt sein, jedoch nicht notwendigerweise auf der Seite des Anrufers. Geographisch feste Anschlüsse wie im Festnetz (PSTN) gibt es in rein IP-basierten Netzen nicht. Die Erreichbarkeit des Angerufenen wird, ähnlich wie in Mobilfunknetzen, durch eine vorangegangene Authentifizierung des Angerufenen und einer damit verbundenen Bekanntmachung seiner momentanen IP-Adresse ermöglicht. Insbesondere kann dadurch ein Anschluss unabhängig vom Aufenthaltsort des Nutzers genutzt werden, was als nomadische Nutzung bezeichnet wird.

Aufgrund von Ortswechsel des Teilnehmers, Wechsel des Benutzers am selben PC oder der dynamischen Adressvergabe beim Aufbau einer Netzwerkverbindung ist eine feste Zuordnung von Telefonnummern zu IP-Adressen nicht möglich. Die allgemein angewandte Lösung besteht darin, dass die Teilnehmer oder deren Endgeräte ihre aktuelle IP-Adresse bei einem Dienstrechner (Server) unter einem Benutzernamen hinterlegen. Der Rechner für die Verbindungssteuerung, oder manchmal das Endgerät des Anrufers selbst, kann bei diesem Server die aktuelle IP-Adresse des gewünschten Gesprächspartners über den angewählten Benutzernamen erfragen und damit die Verbindung aufbauen.

Verbreitete Signalisierungsprotokolle sind:

Verbindungsaufbau mit SIP

Das Session Initiation Protocol (SIP) wurde von der Internet Engineering Task Force (IETF) entwickelt. Wie H.323 ermöglicht die herstellerunabhängige Spezifikation von SIP den Einsatz von SIP-basierten Systemen in heterogenen Umfeldern, insbesondere die Kopplung von VoIP-Komponenten unterschiedlicher Hersteller. Wie bei anderen Standards ist die Interoperabilität von Komponenten durch die Einhaltung der Spezifikation (SIP-Kompatibilität) allein nicht gewährleistet, sondern im Einzelfall durch Interoperabilitätstests zu prüfen. Grundsätzlich eignet sich SIP für Einsatzszenarien über VoIP und Videotelefonie hinaus.

Die Teilnehmer besitzen bei SIP eine SIP-Adresse (ähnlich einer E-Mail-Adresse) im Uniform-Resource-Identifier-Format (URI-Format), wie zum Beispiel „Diese E-Mail-Adresse ist vor Spambots geschützt! Zur Anzeige muss JavaScript eingeschaltet sein!“">sip:Diese E-Mail-Adresse ist vor Spambots geschützt! Zur Anzeige muss JavaScript eingeschaltet sein!“, wobei „0123456789“ den Benutzernamen und „example.com“ die Domain repräsentiert. SIP-Endgeräte (user agents) müssen ihre IP-Adresse und Port, unter der sie aktuell per SIP erreichbar sind, beim SIP-Registrar-Server ihrer Domain registrieren. Standardmäßig liefert das Domain Name System (DNS) die Information über die zuständigen SIP-Server für eine Domain. Ablauf des Verbindungsaufbaus:

  1. Das Endgerät des Anrufers sendet eine Nachricht mit der SIP-Adresse des Angerufenen an den Server des eigenen SIP-Service-Providers (SIP-Proxy).
  2. Dieser Verbindungswunsch wird durch den SIP-Proxy der eigenen Domain an den SIP-Proxy der angerufenen Domain weitergeleitet. Dieser ermittelt mit Hilfe des SIP-Location-Service IP-Nummer und Port der angerufenen SIP-Adresse und leitet die Nachricht an das Endgerät des Angerufenen weiter.
  3. Sofern die Verbindungsanfrage dort verarbeitet werden kann, schickt das Endgerät eine entsprechende Nachricht über die Server zurück zum Anrufer.
  4. Zu diesem Zeitpunkt klingelt das Endgerät des Angerufenen, der Anrufer hört einen Freiton.

Im Rahmen des Aufbaus einer „Session“ werden zwischen den Endgeräten alle relevanten Informationen über Eigenschaften und Fähigkeiten ausgetauscht. Eine direkte Kommunikation zwischen den beiden Endgeräten hat bis jetzt noch nicht stattgefunden. Für das eigentliche Telefongespräch sind die Server nicht mehr notwendig, die Endgeräte senden sich ihre Daten direkt zu und der Datenaustausch im Rahmen des Gespräches läuft am Server vorbei. Für die Übertragung dieser Daten in Echtzeit wird üblicherweise das Real-Time Transport Protocol (RTP) eingesetzt.

Zur Beendigung des Gesprächs sendet eines der Endgeräte eine SIP-Nachricht an den Server, der diese an den anderen Teilnehmer weitergibt. Beide Endgeräte beenden die Verbindung.

SIP sieht, ebenso wie H.323, die Möglichkeit eines direkten Verbindungsaufbaus zwischen zwei Endgeräten ohne die Verwendung von SIP-Proxyservern, nur über die IP-Adresse vor. Dazu müssen jedoch bei vielen Endgeräten zunächst alle vorhandenen Einträge für SIP-Registrar-Server gelöscht werden.

Rufnummernsysteme

Zwar können die IP-Adressen der Teilnehmer für den Verbindungsaufbau verwendet werden, diese sind den Anwendern jedoch nicht immer bekannt und können sich ändern. Es gibt daher eine Reihe von Ansätzen, den Teilnehmern eine individuelle und mnemotechnisch günstige, von den IP-Adressen unabhängige Internet-Telefonnummer zu geben. Angefangen von reinen SIP-Nummern gibt es Ansätze zur Integration der Internettelefonie in den bestehenden Rufnummernplan der herkömmlichen Telefonnetze bis hin zu einem ganz neuen System. Wichtige Gesichtspunkte der Europäischen Union und der deutschen Bundesnetzagentur (BNetzA, früher: RegTP) sind die Einhaltung der Vorschriften und mittelfristig die Integration von Notruf­systemen.

SIP-Adresse

Für Nutzer, die über das Internet mit anderen Internetnutzern telefonieren wollen, bieten viele Dienstanbieter SIP-Adressen an. SIP-Adressen sind, anders als Telefonnummern oder MSNs, nicht an einen Anschluss gebunden, sondern wie E-Mail-Accounts von jedem Internetanschluss der Welt aus nutzbar. Dies gilt zwar für Telefonnummern, die bei eingehenden Verbindungen einer SIP-Adresse zugeordnet sind, dennoch bietet die SIP-Adresse vor allem dem Anrufer Vorteile. So sind beispielsweise Telefonverbindungen unter Verwendung der SIP-Adresse zwischen zwei Endgeräten möglich, statt, wie bei Anwahl einer Telefonnummer, zwingend immer über das Telefonnetz geroutet werden zu müssen.

Um eine eigene SIP-Adresse im URI-Format zu bekommen, muss man sich bei einem von vielen freien oder kostenpflichtigen Anbietern anmelden. Da viele Anbieter entweder nur SIP-Adressen mit reinen Zahlenfolgen vergeben (beispielsweise Diese E-Mail-Adresse ist vor Spambots geschützt! Zur Anzeige muss JavaScript eingeschaltet sein!) oder zur nichtnumerischen Adresse einen numerischen Alias vergeben, können IP-Telefone mit normaler Tastatur zum Wählen verwendet werden, um Gesprächspartner anzuwählen, die sich beim selben SIP-Server registriert haben. Kunden eines SIP-Serviceproviders können über ihre SIP-Adresse angewählt werden und andere anrufen, soweit der Provider des Angerufenen die externe SIP-Anfrage zulässt. Die meisten Anbieter von SIP-Adressen ermöglichen die Erreichbarkeit aus dem herkömmlichen Telefonnetz, da sie durch die Terminierungsentgelte (die Durchleitung vom Telefonnetz zum Anschluss des angerufenen Teilnehmers) zusätzliche Einnahmen generieren können. Über diesen kostenpflichtigen Umweg kann der Teilnehmer andere SIP-Serviceprovider anrufen, wenn der eigene Provider oder der des Gesprächspartners entsprechend sperrt. Zwischen manchen Providern bestehen Abkommen, die den Kunden eine direkte Kommunikation untereinander über die Telefonnummer erlaubt. In diesem Fall kommt eine Internetverbindung zwischen den Teilnehmern zustande, allerdings unter Beteiligung beider SIP-Provider. Es ist meist möglich, innerhalb desselben Anbieternetzes die „interne Telefonnummer“ (das ist der Teil der SIP-Adresse vor dem @-Zeichen) mit einem handelsüblichen Telefon mit Nummernfeld zu wählen. Aus diesem Grund enthalten die meisten SIP-Adressen in diesem Teil ausschließlich Ziffern.

Viele SIP-Adapter, die für den Anschluss eines herkömmlichen Telefons mit Ziffernfeld ausgelegt sind, bieten die Möglichkeit, im internen Telefonbuch SIP-Adressen an Stelle einer Telefonnummer zu speichern und diese SIP-Adresse mittels einer zugeordneten Kurzwahl am Telefon auszulösen. In diesen Fällen können SIP-Adressen mittels eines herkömmlichen Telefons zumindest indirekt gewählt werden.

Telefonnummer

Eine Telefonnummer ist bei IP-Telefonie grundsätzlich nicht unbedingt erforderlich. Da die meisten Verbindungen jedoch unter Verwendung des herkömmlichen Telefonnetzes zustande kommen, ist zumindest für eingehende Verbindungen die Zuordnung einer SIP-Adresse zu einer herkömmlichen Telefonnummer Voraussetzung. Für abgehende Gespräche ist eine Telefonnummer dagegen überflüssig. Zur Übertragung einer gültigen Telefonnummer als Absenderkennung kann neben der „internen Telefonnummer“ (siehe SIP-Adresse) bei vielen Anbietern die Funktion CLIP (no screening) verwendet werden, bei der eine nutzerdefinierte Telefonnummer übertragen wird, über die der Nutzer eingehend erreichbar ist. In einigen Ländern (u. a. Deutschland) ist es vorgeschrieben, dass der Anbieter über einen Rückruf (z. B. Teledialogsystem mit PIN-Übermittlung) die angegebene Rufnummer als zum Kunden zugehörig verifiziert.

Die Trennung zwischen Providern für eingehende und ausgehende Verbindungen ist sinnvoll, wenn über den Internetserviceprovider ohnehin eine Telefonnummer für eingehende Verbindungen besteht und lediglich für abgehende Verbindungen ein alternativer (oft günstigerer) Anbieter benötigt wird. Aus diesem Grund bieten die meisten freien Anbieter eine Telefonnummer nur optional gegen Aufpreis an, besonders wenn ein kostenloser Telefonanschluss ohne Flatrate angeboten wird.

Zur Schaltung einer Telefonnummer gibt es grundsätzlich zwei Möglichkeiten:

  • Die meisten Anbieter von Internettelefonie bieten Rufnummern für eingehende Gespräche an, da dadurch weitere Einnahmen generiert werden können.
  • Andere Anbieter - wie die Dienste der Dellmont-Gruppe (Voipbuster, Megavoip usw.) - bieten die Möglichkeit, die bei einem Drittanbieter registrierte DDI-Nummer (Direct Dialing In) auf den eigenen SIP-Anschluss zu mappen (zuzuordnen). In diesem Fall entfällt die Portierung der Rufnummer beim Wechsel des SIP-Anbieters. Diese Möglichkeit, Telefonnummer und SIP-Account von getrennten Anbietern betreuen zu lassen, hat sich in Deutschland bisher nicht allgemein durchgesetzt, ist jedoch in anderen Ländern durchaus üblich.

Einige Anbieter verzichten auf die Vermittlung eingehender Gespräche und bieten diese Möglichkeit auch optional nicht an.

ENUM

Telefonnummern können mittels Telephone Number Mapping (ENUM) im Internet nachgeschlagen werden. Dieses Verfahren wird von einigen Netzbetreibern und sowohl von der deutschen (DENIC) als auch der österreichischen (Nic.at) Domain-Vergabestelle vorangetrieben.

Bei ENUM wird die Rufnummer umgekehrt und mit Punkten zwischen den einzelnen Ziffern versehen, als Subdomain der Top-Level-Domain „arpa“ mit der Second Level Domain „e164“ vorangestellt. Aus +49 12345 6789 wird also zum Beispiel 9.8.7.6.5.4.3.2.1.9.4.e164.arpa. Diese Lösung setzt voraus, dass der Telefonkunde schon über eine Rufnummer verfügt.

Aufgrund der EU-Richtlinien zur Rufnummernmitnahme bei Wechsel des Telefonproviders erlebt ENUM (zumindest in Österreich) den erhofften Aufschwung. Bevor Telefonprovider aufgrund eigener Datenbanken ein Telefongespräch vermitteln, wird überprüft, ob es zu der gerufenen Nummer und dem verwendeten Dienst bei ENUM einen DNS-Eintrag gibt. Falls ja, wird der Ruf zu der im DNS angegebenen Adresse vermittelt (PSTN- oder SIP-Teilnehmer).

Bei großen kommerziellen Anbietern ist der öffentliche Ansatz von ENUM unbeliebt. Mit ihm ist es einerseits Angreifern möglich, automatisierte kostenlose Werbeanrufe, so genannte SPIT (Spam over IP Telephony), einzusetzen. Anderseits könnten Kundendaten abgefragt werden. Durch geeignete Maßnahmen können ENUM-Verzeichnis-Betreiber automatisierte Massen-Abfragen unterbinden, so dass sich beide Gefahren eingrenzen lassen. Ein weiterer, vielleicht wesentlicher Grund für die Reserviertheit vieler Anbieter gegenüber ENUM ist der, dass durch kostenlose Gespräche Einnahmequellen entfallen.

Herkömmliche Ortsrufnummern über ein Gateway

VoIP-Anbieter können über eigene Gateways freie Telefonnummern aus dem Nummernvorrat der deutschen Ortsnetze erhalten und an ihre Kunden vergeben. Darüber sind diese Kunden aus dem herkömmlichen Telefonnetz zu erreichen. Die Bundesnetzagentur begrenzt solche Angebote jedoch auf Teilnehmer, die in diesen Ortsnetzen ihren Wohnort haben. Die für einen orts- und anschlussunabhängigen Dienst nur schwer nachvollziehbare Begründung ist, dass ansonsten der Bezug, den die Vorwahl zum Wohnort hat, aufgelöst werde. Die Anbieter sind damit verpflichtet, zu überprüfen, ob der Kunde in dem gewünschten Ortsnetz tatsächlich wohnt und Nummern aus allen Ortsnetzen anzuschaffen, in denen sie Kunden haben (wollen). Aus Kostengründen bieten die meisten kleineren VoIP-Anbieter nur in den größeren Ortsnetzen Nummern an. Falls der Kunde außerhalb eines verfügbaren Vorwahlbereiches wohnt, stellen viele Anbieter 0180x-Nummern zur Verfügung. Dieses Verfahren ist jedoch nur noch übergangsweise zulässig.

Wenn der VoIP-Anbieter beim Verbindungsaufbau das SIP-Protokoll einsetzt, besitzt der Kunde neben der Ortsrufnummer gleichzeitig eine SIP-Nummer. Viele Anbieter teilen ihren Kunden jedoch lediglich die vergebene Festnetz-Rufnummer mit. Zudem blockieren viele dieser Anbieter Internet-Anrufe von Anrufern, die sich nicht bei ihnen oder einem ihrer Partner registriert haben. Dadurch kann nur ein kostenloses Internet-Telefongespräch geführt werden, wenn sich beide Gesprächspartner beim selben Anbieter (oder einem Partneranbieter) registriert haben.

Für die meisten Unternehmen und Behörden ist die Übernahme des gesamten bisherigen Rufnummernplans des bestehenden herkömmlichen Anschlusses (Ortsvorwahl, Hauptrufnummer und alle Durchwahlnummern) Voraussetzung für einen Wechsel zu einem IP-Telefonie-ServiceProvider. Für SIP bieten das bisher erst wenige Provider an.

Spezielle Internet-Rufnummern

In Österreich wurde speziell für konvergente Dienste – unter die die Internettelefonie fällt – die Vorwahl +43 780, sowie die standortunabhängige Vorwahl +43 720, geschaffen. Eine ähnliche Lösung wurde von der deutschen Regulierungsbehörde empfohlen. Nach einer Vorwahl 032 kann – ähnlich wie beim Mobilfunk mit einer „Blockkennung“ – ein VoIP-Betreiber ausgewählt werden, um danach die eigentliche Endnummer des Teilnehmers zu wählen. Die 032-Teilnehmernummer wird unabhängig von den Ortsnetzgrenzen der geografischen Rufnummern vergeben und kann somit bei Umzügen in andere Ortsnetze beibehalten werden. Da kein expliziter geografischer Standort mit der Vorwahl 032 verbunden ist, sind die 032-Rufnummern generell für nomadische Nutzung an unterschiedlichen Standorten prädestiniert.

Die 032-Rufnummern konnten sich in der Vergangenheit bei den meisten VoIP-Providern nicht durchsetzen, wurden jedoch beispielsweise von den beiden größten nationalen Telefongesellschaften (Deutsche Telekom und Vodafone (ehemals Arcor)) für ihre VoIP-Angebote und vermehrt für weitere Mehrwertdienste genutzt. Eine mangelhafte Erreichbarkeit der Rufnummerngasse 032 tritt mittlerweile nur noch bei wenigen Call-by-Call-Anbietern auf; aus den Mobilfunknetzen sind die Nummern seit der Freischaltung durch den letzten fehlenden großen Mobilfunkbetreiber, Vodafone, im Oktober 2007 mittlerweile erreichbar.

Oft sind die Kosten für Anrufe zu 032-Nummern aus den Mobilfunknetzen für die Kunden deutlich höher als für Anrufe ins Festnetz. Anrufe aus dem Festnetz auf eine 032-Rufnummer werden hingegen oft normalen Telefongesprächen gebührentechnisch gleichgestellt, jedoch nicht in bestehenden Pauschaltarifen (Flatrates) inkludiert; so z. B. bei Telekom-Anschlüssen.

Gesprächsübertragung

 
Prinzip eines Gespräches via IP-Telefonie bei der möglichen Nutzung eines IP-Telefons

Wie bei herkömmlicher Telefonie werden die akustischen Signale der Sprache zunächst analog mit einem Mikrofon (über den Telefonhörer) in elektrische Signale gewandelt. Diese analogen elektrischen Signale werden digitalisiert (kodiert). Optional können sie komprimiert werden (verbreitet sind dafür ITU-T G.723.1 oder G. 729 Annex A), um die zu übertragende Datenmenge zu reduzieren. Der Transport der so umgewandelten Daten erfolgt über ein öffentliches oder privates Telekommunikationsnetz. Bedingt durch das für den Transport verwendete Verfahren der Paketvermittlung werden die Daten dazu in viele kleine Pakete aufgeteilt.

Digitalisierung der analogen Signale und digitale Verarbeitung

Das analoge Sprachsignal wird zur Digitalisierung mit einer geeigneten Abtastrate abgetastet und die Ergebnisse (Samples) durch einen Analog-Digital-Umsetzer (ADC) in eine regelmäßige Folge von Digitalsignalen umgewandelt.

Die Datenrate dieses digitalen Datenstroms ist das Produkt aus der Abtastrate und der Auflösung des ADC in Bit. Sie kann bei Bedarf vor der Übertragung mittels Kodierung reduziert werden. Je nach verwendetem Codec (Coder-Decoder) sind unterschiedliche Kompressionsfaktoren möglich. Viele Codecs benutzen dabei verlustbehaftete Verfahren, bei denen für das menschliche Gehör unwichtige Informationen weggelassen werden. Das verkleinert die Datenmenge und verringert so die zur Übertragung benötigte Bandbreite erheblich, ohne den Höreindruck nennenswert zu verschlechtern. Werden zu viele Informationen weggelassen, kommt es zu einer wahrnehmbaren Verschlechterung der Sprachqualität.

Verschiedene Codecs, die unterschiedliche Kodierverfahren anwenden, kommen zum Einsatz. Manche sind speziell dafür ausgelegt, ausgehend von der Standard-Telefonqualität (Abtastrate 8 kHz, 8 Bit ADC-Auflösung) eine deutlich niedrige Datenrate zu erreichen als die 64 kBit/s des ITU-Standards G.711. Andere Codecs wie G.722 (siehe HD-Telefonie) dagegen codieren ausgehend von höher abgetasteter und aufgelöster digitaler Sprache mit Radio- oder CD-Qualität (7 kHz und mehr Bandbreite der übertragenen Sprache) bei dennoch gemäßigtem Bedarf an Übertragungsbitrate.

Je nach Digitalisierungs- und Kodierverfahren variiert also der Frequenzbereich der kodierten Sprache, die zur Übertragung erforderliche Bandbreite sowie die resultierende Sprachqualität (Quellkodierung). Zusätzlich können die Kodierverfahren noch so ausgelegt sein, dass bestimmte typische Störungen auf dem Transportweg ausgeglichen werden (Kanalkodierung). Damit die Daten nach dem Transport wieder in für das menschliche Gehör verständliche Sprache umgewandelt werden können, muss der Empfänger einen zum Coder passenden Decoder verwenden, was dazu führt, dass viele Endgeräte zur Sicherstellung der Interoperabilität mehrere Codecs enthalten.

Transport der Daten

Im Normalfall schickt jedes Endgerät die codierten Sprachdaten unabhängig von der Signalisierung „direkt“ über das Netzwerk an die IP-Adresse der Gegenstelle. Die Gesprächsdaten fließen also nicht über Server eines VoIP-Providers.

Der eigentliche Transport der Daten erfolgt über das Real-Time Transport Protocol (RTP) oder SRTP und wird gesteuert durch das RealTime Control Protocol (RTCP). RTP verwendet zur Übertragung das User Datagram Protocol (UDP). UDP kommt zum Einsatz, da es ein minimales, verbindungsloses Netzwerkprotokoll ist, das im Gegensatz zum Transmission Control Protocol (TCP) nicht auf Zuverlässigkeit ausgelegt wurde. Das bedeutet, dass der Empfang der Sprachpakete nicht bestätigt wird, also keine Übertragungsgarantie besteht. Der Vorteil von UDP ist seine geringere Latenzzeit gegenüber der von TCP, da nicht auf eine Bestätigung gewartet und fehlerhafte Pakete nicht neu gesendet werden und sich somit der Datenfluss insgesamt nicht zusätzlich verzögert. Eine komplett fehlerfreie Übertragung ist aufgrund der Redundanz gesprochener Sprache (und der Fähigkeit der verwendeten Codecs, Fehler zu korrigieren) nicht nötig. Für ein flüssiges Gespräch ist eine geringe Laufzeit viel wichtiger.

Übertragungsqualität

Die Anforderungen an das Netz für Datenübertragung und IP-Telefonie unterscheiden sich erheblich. Neben der erforderlichen Übertragungskapazität (rund 100–120 kbit/s für ein Gespräch kodiert mit G.711) haben insbesondere Qualitätsmerkmale wie mittlere Verzögerung, Schwankungen der Verzögerung (Jitter) und Paketverlustrate erheblichen Einfluss auf die resultierende Sprachqualität. Durch Priorisierung und geeignete Netzplanung ist es möglich, eine mit der herkömmlichen Telefonie vergleichbare Sprachqualität und Zuverlässigkeit des Telefondienstes über IP-Netze unabhängig von der Verkehrslast zu erreichen.

Da das Internet in seiner heutigen Form (Stand 2008) keine gesicherte Übertragungsqualität zwischen Teilnehmern garantiert, kann es durchaus zu Übertragungsstörungen, Echos, Aussetzern oder Verbindungsabbrüchen kommen, so dass die Sprachqualität nicht ganz der von herkömmlichen Telefonnetzen entspricht, meist noch besser als in Mobilfunk-Netzen ist. Mit einem guten DSL-Anschluss (Engpass ist die Bitrate in Richtung Netz [upstream], sie sollte dauerhaft zwischen 120 und 200 kbit/s je Telefonverbindung liegen) können schon etwa gleichwertige und kostengünstige Alternative zum klassischen Telefonanschluss erhalten werden. Bei internationalen Gesprächen in die USA und nach Japan ist die Sprachqualität unter Verwendung eines robusten Sprach-Codecs wie dem iLBC zurzeit (2007/2008) schon besser als bei Call-by-call-Vorwahlen.

 
QoS auf Layer 3 bei VoIP

Eine Kennzeichnung und Bevorzugung (Priorisierung) der „Sprachpakete“ gegenüber anderen Datenpaketen im Internet ist sinnvoll. Das heute im Internet verwendete Protokoll IPv4 bietet zwar solche Möglichkeiten (DiffServ), jedoch werden sie von den Routern im Internet nicht oder nicht durchgängig beachtet. Sorgfältig geplante und konfigurierte private IP-Netze können jedoch eine ausgezeichnete „Quality of Service (QoS)“ gewährleisten (auch mit Ethernet als Bitübertragungsschicht) und dadurch die Telefonie bei Überlast im Datenbereich mit gewohnter Qualität ermöglichen. Status quo im Internet ist jedoch bisher der Best-Effort-Transport, das heißt die Gleichbehandlung aller Pakete. Die trotzdem meist brauchbare Telefonie-Qualität ist den Überkapazitäten der Netze zu verdanken. An weitergehenden QoS-Standards für das zukünftige, multimedia-lastige Internet wird in einer Reihe von Gremien und Forschungsprojekten gearbeitet (MUSE, DSL Forum, ITU-T).

Vom Nachfolgeprotokoll IPv6 sind bezüglich QoS keine wesentlichen Verbesserungen zu erwarten. IPv6 bringt als neues Element Flows. Bisher besteht noch keine Klarheit darüber, wie dies genutzt werden soll. Ob die Infrastruktur diese Markierungen (Priorität, DSCP-Code) berücksichtigt oder nicht, ist letztlich eine finanzielle Frage. Die Zukunft wird zeigen, ob die Internet Service Provider für mehr Geld qualitativ höherwertige IP-Ströme bereitstellen werden.

Qualitätsmerkmale

Um eine qualitativ hochwertige Kommunikation über Voice-over-IP führen zu können, müssen die für den Sprachtransport verwendeten Datenpakete so beim Gegenüber ankommen, dass sie zu einem getreuen Abbild des ursprünglichen, zeitlich zusammenhängenden Datenstroms zusammengesetzt werden können. Die im nachfolgenden aufgeführten Faktoren bestimmen die Qualität des Systems.

Im Intranet kann der Betreiber des Netzwerks autonom durch die Server-Konfiguration und die Routerausstattung sowie die Verteilung der Accesspoints die Qualität der Sprachübertragung bestimmen. Im Internet sind die an der gesamten Kette jeweils temporär beteiligten Provider bestimmend für die Übertragungsqualität.

Durchsatz

Der erforderliche Durchsatz (Menge an Daten, die von einem System oder Teilsystem pro Zeiteinheit verarbeitet werden können) hängt in erster Linie von der verwendeten Codierung ab. Ein unkomprimiertes Gespräch hat typischerweise eine Datenrate von 64 kbit/s (Payload). Abhängig vom verwendeten Kompressionsverfahren beträgt die für die reine IP-Telefonie benötigte Bandbreite maximal knapp 100 kbit/s (64 kbit/s netto zuzüglich der Overheads der verschiedenen Kommunikations-Protokolle).

Da das Netz gemeinsam mit anderen Datendiensten genutzt wird, ist insbesondere im Heimbereich eine Datenverbindung (wie ein DSL-Anschluss) mit einer Bandbreite von mindestens 100 kbit/s in beide Richtungen empfehlenswert. Hier gilt es zu beachten, dass im häufig verwendeten ADSL-Verfahren die Upstream-Bitrate wesentlich geringer ist als die Downstream-Bitrate.[9]

Laufzeit (Latenz) und Jitter

Der Transport von Daten benötigt Zeit. Sie wird als Laufzeit oder Latenz (englisch delay, latency) bezeichnet und ist bei herkömmlicher Telefonie im Wesentlichen die Summe der Signallaufzeiten auf den Übertragungskanälen. Bei Telefonie über IP-Netze kommen weitere Verzögerungen durch die Paketierung und Zwischenspeicherung sowie gegebenenfalls Datenreduktion, Kompression und Dekompression der Daten hinzu. Bei der Telefonie (unabhängig davon mit welcher Technologie sie realisiert wird) stellen gemäß ITU-T-Empfehlung G.114 bis 400 Millisekunden Einweglaufzeit (Mund zu Ohr) die Grenze dar, bis zu der die Qualität von Kommunikation in Echtzeit noch als akzeptabel gilt. Ab ungefähr 125 Millisekunden kann die Laufzeit vom Menschen jedoch schon als störend wahrgenommen werden. Daher empfiehlt die ITU-T bei hoch-interaktiven Kommunikationsformen generell eine Einweglaufzeit von 150 Millisekunden nicht zu überschreiten.

Als Jitter wird die zeitliche Schwankung zwischen dem Empfang von zwei Datenpaketen bezeichnet. Um diese zu kompensieren, werden so genannte „Pufferspeicher“ (Jitterbuffer) eingesetzt, die eine zusätzliche absichtliche Verzögerung der empfangenen Daten bewirken, um anschließend die Daten isochron auszugeben. Pakete, die noch später ankommen, können nicht mehr in den Ausgabedatenstrom eingearbeitet werden. Die Größe des Pufferspeichers (in Millisekunden) addiert sich zur Laufzeit. Sie erlaubt also die Wahl zwischen mehr Verzögerung oder höhere Paketverlustrate.

Paketverlust

Von Paketverlust spricht man, wenn gesendete Datenpakete den Empfänger nicht erreichen und deshalb verworfen werden. Bei Echtzeitanwendungen wird von Paketverlusten gesprochen, wenn das Paket zwar den Empfänger erreicht, aber zu spät eintrifft, um noch in den Ausgabestrom eingefügt werden zu können. Für Telefonie wird nach ITU-T G.114 eine Paketverlustrate (packet loss rate) bis maximal 5 % noch als akzeptabel eingestuft.

Verfügbarkeit

Die Verfügbarkeit des Gesamtsystems ergibt sich aus den Einzelverfügbarkeiten der beteiligten Komponenten und deren Zusammenschaltung (kaskadiert – in Reihe, oder redundant – parallel). Somit hängt die Verfügbarkeit eines IP-Telefonie-Systems in erster Linie vom Netzdesign ab. Eine US-amerikanische Studie vom Juni 2005 untersuchte die Verfügbarkeit von IP-Telefonie in den USA. Im Durchschnitt wurden knapp 97 % erreicht. Das entspricht einem Ausfall an insgesamt 11 kompletten Tagen im Jahr.[10] Zudem gibt es bei vielen deutschen DSL-Providern eine so genannte 24-Stunden-Zwangstrennung, die dazu führt, dass bei ständig benutzter Leitung eine Trennung stattfindet.

Architektur

Es gibt für VoIP unterschiedliche Architekturen. Weit verbreitet sind: die Architektur gemäß dem H.323-Rahmenstandard der ITU-T, die die Elemente Terminal, Gateway, Gatekeeper und MCU vorsieht sowie die Architektur gemäß dem De-facto-Standard SIP der IETF. Dazu kommen eine Reihe von Nicht-Standard-Lösungen für VoIP.

Terminal

Ein Terminal ist in der ITU-Terminologie der „multimediale Endpunkt“ der Kommunikation, im engeren Sinne also das Endgerät zur Ein- und Ausgabe der Sprachinformationen. Seine (ungefähre) Entsprechung in der SIP-Terminologie der IETF ist der User-Agent.

Endgerätetypen

 
Endgerätetypen

Es gibt drei grundsätzliche Arten von Endgeräten, mit denen die IP-Telefonie möglich ist.

  • Mit einer auf dem PC laufenden Software, einem so genannten Softphone.
 
1140E VoIP-Phone
  • Mit einem direkt an das Lokale Datennetz (LAN) anschließbaren (S)IP-Telefon oder einem WLAN-Telefon für Funknetzwerke. In diesem Fall wird kein PC zum Telefonieren benötigt (außer evtl. für Konfigurationsarbeiten oder zur Erleichterung bestimmter Vorgänge wie dem Erfassen von Kurzwahlen, der Eingabe von alphanumerischen Daten o. Ä.).
  • Mit einem herkömmlichen Telefon, das über einen Analog- oder ISDN-Telefon-Adapter für VoIP (ATA und ITA) an das LAN angeschlossen wird. ATA und ITA werden direkt als Anschlussmöglichkeit für Telefone in DSL-Routern integriert angeboten. Auch in diesem Fall wird zum Telefoniebetrieb kein PC benötigt, zum einmaligen Einrichten der Benutzerdaten hingegen schon. Endgeräte für GSM-Mobiltelefonie besitzen die Möglichkeit, IP-Telefonate bei verfügbarem WLAN zu führen (siehe Open Source-Betriebssystem Openmoko). Diese Endgerätetypen verbinden aus Kostengründen die GSM-Mobil- und IP-Telefonie, um bei verfügbarem WLAN die kostengünstigere IP-Telefonie mit dem Mobiltelefon nutzen zu können.

Probleme beim Einsatz von Voice over WLAN sind jedoch bisher noch das Fehlen von Standards für Bandbreitenmanagement auf der Luftstrecke (zu viel Useraktivität am selben Accesspoint verursacht kritische Paketverlustrate der VoIP-Verbindung) und für Handover (Abbruch der Verbindung bei Bewegung des Endgeräts zu einem anderen Accesspoint) sowie bei batteriebetriebenen Endgeräten der hohe Stromverbrauch.

Fax über IP (Fax over IP, FoIP)

Zum Versenden von Fax über ISDN- oder analoge Anschlüsse wird im Sprachkanal das T.30-Protokoll verwendet. Durch die hohe Zuverlässigkeit einer Sprachkanalverbindung in herkömmlichen TDM-basierten Netzwerken ist normalerweise eine sichere Übertragung gewährleistet. Das trifft in IP-Netzen jedoch nicht zu, denn Sprache wird meist ungesichert übertragen (RTP über UDP), trotz gleicher Codierung der Sprache, wie beispielsweise dem Codec G.711, der in TDM-basierten Netzwerken und IP-Netzen verwendet wird. IP-Pakete können verloren gehen und sind in der Höhe von bis zu 5 % an Verlusten für das menschliche Ohr nicht wahrnehmbar. Der Fax-Transport über ein IP-Netz mittels eines solchen Sprach-Codecs, einer dabei eingesetzten für die menschliche Sprache optimierten Codierung, führt jedoch zu Informationsverlusten oder Verbindungsabbrüchen des Faxes.

Um Faxe über IP-Netzwerke versenden zu können, werden folgende Codierungen und Protokolle im Sprachkanal verwendet:

  • Über einen Sprach-Codec: Fax over VoIP, verlässliche Übertragung nicht immer möglich
  • E-Mail
  • T.37 (E-Mail basiert)
  • Echtzeit: T.38

Daraus ergeben sich unterschiedliche Ansätze, um Fax über IP (FoIP) zu nutzen.

  • Ein herkömmliches analoges Faxgerät wird in einem IP-Netz wie einem TDM-basierten Telefonnetz mit analogem oder ISDN-Anschluss genutzt. (Das ist die am häufigsten geforderte Lösung.)
  • Ein Faxgerät mit direkter T.38- oder E-Mail-Unterstützung und Netzwerk­anschluss und gleichzeitig einem zur Verfügung stehenden Gateway mit T.38- oder E-Mail-Unterstützung mit Zugang zum PSTN-Telefonnetz und ein Gatekeeper wird verwendet.
  • Es gibt Faxgeräte, die für direkten Faxversand und -empfang per T.38 ausgelegt sind.[11]

Gateway

 
Das Gateway ist ein Vermittler zwischen den beiden Technologien.

Damit Verbindungen zu herkömmlichen Telefonnetzen hergestellt werden können, werden Vermittlungsrechner, die so genannten Gateways, benötigt. Diese sind mit dem Kommunikationsnetzwerk des IP-Telefons und mit dem herkömmlichen Telefonnetz (PSTN) verbunden. Empfangen sie eine Anfrage von einem IP-Telefon, leiten sie diese ins Telefonnetz weiter, indem sie die gewünschte Nummer anrufen. Erhalten sie einen Anruf aus dem Telefonnetz, leiten sie eine Anfrage an das entsprechende IP-Telefon weiter.

Gatekeeper

Ein Gatekeeper ist eine optionale Komponente in der H.323-Umgebung und erfüllt zentrale Funktionen wie Terminal-Registrierung oder Auf- und Abbau von Verbindungen zwischen registrierten Terminals.

Multipoint Control Unit (MCU)

Die optionale Multipoint Control Unit (MCU) kommt bei H.323 dort zum Einsatz, wo Verbindungen zwischen mehr als zwei Terminals gewünscht werden (Telefon- oder Videokonferenz). Hier erfolgt die Aushandlung der Terminal-Eigenschaften und die Steuerung der Konferenz. Ggf. erfolgt eine Umsetzung von unterschiedlichen Codecs und Bitraten und die Verteilung der gemixten Informationen per Multicast.

Anwendungsbereiche

Direkte Internettelefonie

Die IP-Telefonie wird genutzt, um weltweit Gespräche direkt über das Internet zu führen, die so genannte Internettelefonie. Dabei wird das klassische Telefonnetz gar nicht mehr benutzt.

Bei Endkunden (Privatanwender und Home Office) sind Gründe für den Einsatz insbesondere:

  • Gebühren sparen durch IP-Telefonie. Als Endgeräte können über spezielle Adapter (ATA, ITA) angeschlossene analoge oder ISDN-Endgeräte, sound-fähige Computer (vorzugsweise mit Handset oder Headset) und spezielle IP-Telefone verwendet werden. Für Gespräche zwischen zwei IP-Telefonie-Teilnehmern fallen keine Gesprächsgebühren an.
  • Die Verbindung zu und von Teilnehmern am herkömmlichen Telefonnetz ist möglich. Sie wird dabei durch einen vom Anbieter bereitgestellten Übergang, den Gateway-Dienst, hergestellt. Für über Gateways ausgehende Gespräche fallen jedoch normalerweise besondere Gebühren an.
  • Unabhängig vom Aufenthaltsort ist die Erreichbarkeit immer unter derselben Adresse und Rufnummer gegeben.

Organisationsinterne Telefonie

Innerhalb von Organisationen wie Unternehmen wird IP-Telefonie in zunehmendem Maße dazu genutzt, das Telefonnetz und das Computernetzwerk zusammenzuführen. Der Datentransport der Telefongespräche für die Signalisierung und die Übertragung der digitalisierten Sprache, erfolgt über das EDV-Netzwerk (LAN). Somit lassen sich die Infrastruktur-Kosten durch Einheitlichkeit von Verkabelung und aktiven Systemkomponenten reduzieren. Die IP-Telefone werden wie ein Arbeitsplatz-PC am Netzwerkanschluss angeschlossen. Herkömmliche Endgeräte sind zu ersetzen oder zu adaptieren.

Die Telefoniedienste, insbesondere die Teilnehmerverwaltung und Gesprächsvermittlung, werden über IP-fähige Telefonanlagen bereitgestellt, die ebenfalls ans Netzwerk angebunden sind. Telefonanlagen verschiedener Standorte können über das Extranet (WAN) und bestehende Datenleitungen mit Kapazitätsreserven gekoppelt werden. Nicht alle dieser verschiedenen Standorte müssen dabei mit einer eigenen Telefonanlage ausgerüstet sein. Standorte, an denen keine lokale Telefonanlage installiert ist, werden als abgesetzte Einheiten bezeichnet. Für Verbindungen in das herkömmliche Telefonnetz, wie das öffentliche Telefonnetz (PSTN), werden Übergänge, sogenannte Gateways, zwischen dem IP-Netzwerk und dem konventionellen Netz eingesetzt.

Die Struktur des Gesamtsystems wird in so genannten Szenarien beschrieben, die mehrere Übergänge zwischen konventioneller Telefonie und VoIP enthalten können. Die als Migration bezeichnete Umstellung von klassischer Telefonie auf VoIP erfolgt meist schrittweise. Sukzessive werden Teile einer Unternehmung, bevorzugt neue Abteilungen, mit der neuen Technik ausgestattet.

Durch kombinierte TK-Anlagen, die IP- und herkömmliche Ports bereitstellen, ist eine schleichende Migration (Sanfte Migration) möglich, indem herkömmliche Anschlüsse weiterbetrieben werden können und nach und nach durch IP-Anschlüsse ersetzt werden. Diese TK-Anlagen werden als Hybrid-Anlagen bezeichnet.

Sprachqualität und Zuverlässigkeit der Telefontechnik hängen nach einer Umstellung auf VoIP komplett von der Netzwerktechnik ab, was speziell bei der Planung und Administration der Netze zu berücksichtigen ist und wesentlich höhere Anforderungen der Hardware erfordert.

Hintergrund-Technik der herkömmlichen Telefonie

Herkömmliche Telefonnetze in Europa basieren auf dem leitungsvermittelten PCM30-Verfahren. Seitens der Betreiber von Telefonnetzen kann für die Übermittlung von Gesprächen IP-Telefonie eingesetzt werden, ohne dass das eine Änderung für die Gesprächsteilnehmer mit sich brächte. Der Einsatz von IP-Telefonie kann für Teile des Netzes oder das ganze Netz stattfinden.

Schon länger wird IP-Telefonie beispielsweise von Call-by-Call-Anbietern für Auslandsverbindungen genutzt. Die Gespräche werden dabei zwischen dem hiesigen Telefonnetz und dem Telefonnetz des Ziellands über das Internet geleitet, wodurch sich Kostenvorteile ergeben.

Next Generation Networks (NGN) verwenden ausschließlich Paketvermittlungs­netze für die Telekommunikation. Ziel dabei ist, die Netz-Ressourcen effizienter zu nutzen und eine gemeinsame Plattform für alle Dienste zu schaffen. Dabei erfolgt eine Trennung zwischen der Transport- und Dienstebene.

Verbindungspreise

Falls beide Teilnehmer mit dem Internet verbunden sind, fallen bei der Internettelefonie normalerweise, abgesehen von den Kosten für die Internetnutzung, keine weiteren Kosten an. Für Teilnehmer mit einer Internet-Flatrate sind so Gespräche unter Verwendung eines offenen SIP-Servers weltweit kostenlos. Einige VoIP-Anbieter beschränken jedoch den Bereich der kostenlosen Telefonie auf Nutzer, die sich bei ihnen oder einem ihrer Partner registriert haben. In dem Fall bleibt dem Anwender zur gesprächsgebührenfreien Telefonie die Möglichkeit der direkten Adressierung seines Gesprächspartners über die IP-Adresse ohne Inanspruchnahme eines VoIP-Dienstanbieters.

Für Anrufe aus dem Internet zu einem Teilnehmer im klassischen Telefonnetz wird ein Gateway benötigt, das die Verbindung bewerkstelligt. Für dessen Nutzung entstehen Kosten, die sich aus der Bereitstellung der Infrastruktur sowie den Gesprächsgebühren im Telefonnetz zusammensetzen.

Bei Auslandsgesprächen zu einem Teilnehmer im klassischen Telefonnetz ist der Standort des Gateways entscheidend: Bis zum Gateway wird der günstige Internetzugang benutzt, danach gelten die Telefonpreise des Gatewayanbieters.

Wird für die IP-Telefonie ein vorhandenes Unternehmensnetz benutzt, entstehen keine gesprächsdauerabhängigen Verbindungskosten. Neben den Kosten für VoIP-fähige Netzkomponenten (Router und LAN-Switch) sind die anteiligen Kosten für die Netzbandbreite in eine Wirtschaftlichkeitsbetrachtung einzubeziehen. Die erforderliche Bandbreite ergibt sich aus der vom verwendeten Codec abhängigen Bandbreite pro Gespräch und der zu erwartenden Anzahl gleichzeitiger Gespräche.

 

Quelle: WikiPedia

Die Geschichte

Ein Telefon, früher auch Telephon (von altgriechisch τῆλε tēle „fern“ und φωνή phōnē „Laut, Ton, Stimme, Sprache“; Begriff geprägt von Philipp Reis), auch Fernsprechapparat (FeAp) oder Fernsprecher (bahninterne Abkürzung Fspr) genannt, ist ein Kommunikationsmittel zur Übermittlung von Tönen und speziell von Sprache mittels elektrischer Signale. Die Begriffe Fernsprecher und Fernsprechapparat gehen auf das Wirken des Generalpostdirektors und Sprachpflegers Heinrich von Stephan zurück. Zur Unterscheidung vom Mobiltelefon wird heute auch häufig das Retronym Festnetztelefon verwendet.

Umgangssprachlich wird mit dem Begriff „Telefon“ neben dem Endgerät des Telefonnetzes oft auch das Gesamt-Telefonsystem bezeichnet. In der Schweiz ist mit „Telefon“ oft auch ein Telefongespräch (Telefonat) gemeint: „Geben Sie mir ein Telefon“ bedeutet dann „Rufen Sie mich an“.

Das Telefonsystem enthält drei Hauptkomponenten:

Telefonapparat – Technik

In Telefonapparaten wird der Schall durch ein Mikrofon in elektrische Signale gewandelt und beim Empfänger wieder als Schallwelle ausgegeben.

Die Schallumwandlung auf der Senderseite erfolgt unter Ausnutzung verschiedener physikalischer Effekte. So ändert sich bei einem Kohlemikrofon durch Einwirkung von Schallwellen der elektrische Widerstand von lose aufgeschütteten Kohlekörnern. Ein Piezo-Mikrofon erzeugt die Spannung durch den Piezoeffekt. Mikrofone nach dem elektrostatischen Prinzip (Elektretmikrofon) werden unter anderem vom Hersteller Ericsson verwendet. Manchmal erzeugt auch eine Membran-Spulen-Anordnung unter Ausnutzung der elektromagnetischen Induktion die Signalspannung. Oft werden die Signale durch eine in die Mikrofonkapsel integrierte Elektronik gleich verstärkt.

Auf der Empfangsseite sind Bauteile nach dem Membran-Spule-Prinzip (elektromagnetischer Wandler) eingesetzt. Piezoelektrische Hörkapseln finden ebenso Anwendung. Welche Wandler zum Einsatz kommen, hängt vom Baujahr und der Preisklasse des Gerätes ab. Der Frequenzbereich des übertragenen Schalls entspricht nicht dem gesamten Bereich, der vom Menschen gehört werden kann, aus Gründen der Wirtschaftlichkeit der Signalübertragung ist er oft von 300 bis 3400 Hertz eingeschränkt. Eine ausreichende Silbenverständlichkeit ist bereits gegeben, wenn die obere Übertragungsfrequenz einige Kilohertz und die untere wenige hundert Hertz beträgt. In den Anfangszeiten der Fernmeldetechnik wurden dazu umfangreiche Untersuchungen durchgeführt.

Weitere Komponenten steuern den Verbindungsablauf. Das sind Gabelumschalter, Nummernschalter bzw. Tastenwahlblock für den automatischen oder halbautomatischen Verbindungsaufbau, der Kurbelinduktor beim manuellen Verbindungsaufbau (oft im OB-Betrieb), Rückfragetaste und besonders im Bereich der Telefonanlagen zahlreiche weitere Bedienelemente. Wichtige Begriffe beim Ausbau des immer engmaschigeren Telefonnetzes sind Vermittlungstechnik und Selbstwählferndienst.

Schließlich besitzt ein Telefon eine Klingel. Früher arbeitete diese elektromagnetisch, durch einen Kondensator von der Telefonnetz-Gleichspannung entkoppelt, direkt an der zur Signalisation bereitgestellten, der Gleichspannung überlagerten Ruf-Wechselspannung von 25 Hz (Deutschland). Heute erfolgt die Auswertung dieser bei analogen Telefonanschlüssen auch heute noch verwendeten Rufspannung meist elektronisch.

Übertragungsmedium und verwendete Technik

Kabeltelefone, das Kabelnetz

Die gleichzeitige Signalübertragung in beiden Richtungen in zwei Adern wird mit einem Differentialtransformator (siehe Gabelschaltung) realisiert. Damit wird verhindert, dass man sich im Telefonhörer übermäßig selbst hört. Man nennt das auch Rückhördämpfung.

Weiterhin enthalten Telefone einen Generator zur Erzeugung der Wählimpulse (Wählscheibe oder elektronisch) beziehungsweise der modulierten Töne des Mehrfrequenzwahlverfahrens (MFV). Die Hör- und Sprechkapseln enthalten einfache Mikrofone beziehungsweise Lautsprecher, ähnlich wie in Kopfhörern.

Von der Teilnehmeranschlussleitung gelangt von der Vermittlungsstelle eine Gleichspannung (etwa 60 V) über Widerstände zum Telefon. Im aufgelegten Zustand fließt im Telefon kein nennenswerter Strom – es ist hochohmig. Wird der Telefonhörer abgehoben, bricht diese Spannung auf einen definierten Wert (etwa 12 V) zusammen, da das Telefon nun mit einem Widerstand von etwa 600 Ohm an die Leitung geschaltet ist. Diese Spannung dient als Speisespannung (früher diente sie lediglich der Speisung des Kohlemikrofons) und signalisiert zugleich den Zustand wie auch beim (veralteten) Impulswahlverfahren die Wählimpulse (diese unterbrechen den Stromkreis periodisch). Bevor die Gegenseite das Gespräch annimmt, wird zum anrufenden Telefon ein Tonsignal gesandt (Wählton oder Besetztton, siehe Hörtöne), gleichzeitig wird von der Vermittlungsstelle zum klingelnden Telefon eine der Gleichspannung überlagerte Wechselspannung niedriger Frequenz (in Deutschland 25 Hz) gesandt (Rufspannung). Diese Wechselspannung erregte früher direkt ein elektromagnetisches Läutwerk, heute wird sie vom Telefon elektronisch detektiert und kann auch elektronisch erzeugte Klingeltöne steuern.

Bis heute werden Telefone hauptsächlich über die Kabelnetze der Telefongesellschaften an die Ortsvermittlungsstellen angeschaltet. Zu Anfang liefen von jedem Telefon zwei Drähte an Telegraphenmasten zu einer Zentralstelle, wo sie auf Glühlampen – oder Klappenschränken abgeschlossen wurden. Bei diesem Prinzip gab es bald die von historischen Fotos bekannten unübersehbaren Gewirre von Leitungen und Telegraphenmasten an den Straßen, 50 Leitungen an Doppel- und Dreifachgestängen waren nichts Ungewöhnliches.

Wegen der hohen Störanfälligkeit begann man in Deutschland im Frühjahr 1876 damit, das gesamte Telegrafen-Fernliniennetz als Kabelnetz unterirdisch zu verlegen. Das Vorhaben wurde 1881 vorläufig abgeschlossen, 30 Millionen Mark waren verbaut worden. Den Anfang des Europäischen Kabelnetzes im Fernsprech-Weitverkehr machte 1913/14 die Verlegung des sog. Rheinlandkabels von Berlin bis Hannover, das wegen Ausbruch des Ersten Weltkrieges zunächst nicht weitergeführt wurde.

Vor allem durch die Autotelefone und Mobiltelefone werden zunehmend auch kabellose Funkkanäle für die Telefonie benutzt.

Die klassischen Telefone werden seit den 2010er Jahren immer stärker durch IP-Telefonie abgelöst.

Satellitentelefon

Seit 1982 ist mit Satellitentelefonen ein System verfügbar, mit dem ohne flächendeckende erdgebundene Infrastruktur weltweit telefoniert werden kann.

Schnurlostelefone, DECT

Digital Enhanced Cordless Telecommunications (DECT, Digitale, verbesserte schnurlose Telekommunikation; bis 1995 Digital European Cordless Telephony) ist der aktuelle Standard für Schnurlostelefone. Dabei wird ab einer Basisstation für den Gesprächsaufbau wieder das Kabelnetz benutzt. Nur zwischen Basisstation und Handapparat findet Funkbetrieb statt.

„Schnurlostelefon“ entspricht dem englischen Begriff Cordless Telephone, abgekürzt CT. Unter dieser Bezeichnung wurden zunächst ab 1984 zwei standardisierte Techniken auf den Markt gebracht, CT1 und CT2. CT1 definiert sich über ein schnurloses Telefon mit 80 analogen Duplex-Kanälen und einem Organisationskanal. CT2 hatte 40 Duplex-Kanäle und arbeitete mit einem digitalen Übertragungsverfahren. CT1-Telefone sind in Deutschland nicht mehr zugelassen, seit 2009 gilt das auch für CT1+- und CT2-Telefone, seit dem 1. Januar 2003 sind Störungen durch andere Funkdienste möglich. Die Benutzung eines Telefons mit CT1+- oder CT2-Standard ab Januar 2009 stellt einen Verstoß gegen das Telekommunikationsgesetz dar. Der Besitzer des Telefons kann durch Messungen ermittelt und mit einem Bußgeld belegt werden, das laut Bundesnetzagentur mehr als 1000 Euro betragen kann. Laut einer Aussage der Bundesregierung von 2008 wird der Betrieb jedoch geduldet, solange keine Störung durch das Gerät erfolgt.

Mobiltelefonie

Das Mobiltelefon, ugs. „Handy“, ist ein tragbares Telefon, das über Funk mit dem Telefonnetz kommuniziert und daher ortsunabhängig eingesetzt werden kann.

HD-Telefonie

Telefonvertrag

Um Fernkommunikation mittels eines Telefons betreiben zu können, bedarf es der Freischaltung in ein Telefonnetz. Die dadurch entstehenden Kosten werden gegenüber dem Telefonkunden durch die Telefongesellschaften abgerechnet. Grundlage für die Bezahlung ist der dabei geschlossene Telefonvertrag. Dieser ist eine Mischung aus Dienst-, Werk- und ggf. Kaufvertrag. Da Telekommunikation der Regulierung der Bundesnetzagentur unterliegt, wird die zivilrechtliche Vertragsfreiheit durch Öffentliches Recht und daraus folgenden Regulierungsmaßnahmen eingeschränkt.

Geschichte des Telefons

Bevor sich die Sprachübertragung mittels elektrischer Signale durchsetzte, gab es mehr oder weniger erfolgreiche Versuche für nicht elektrisches Fernsprechen. Um 1670 stellte Samuel Morland in London Versuche an, Sprache mit Instrumenten zu übertragen, die einer Trompete ähnelten. Die Idee wurde etwa 100 Jahre später von Johann Heinrich Lambert nochmals aufgegriffen. 1783 erschien in Paris anonym ein Prospekt unter dem Titel Über die Fortpflanzung des Schalls und der Stimme in Röhren […]. Damit sollten Mittel für einen Großversuch eingeworben werden. Das Projekt kam bei einem geschätzten Stationsabstand von vier Kilometer und wegen der damit verbundenen hohen Störanfälligkeit nicht zum Tragen. Im 19. Jahrhundert wurden Sprechrohrleitungen dann für lange Zeit in der Dampfschifffahrt z. B. für die Verbindung der Kommandobrücke mit dem Maschinenraum eingesetzt.

Die Geschichte des Telefons beginnt 1837, als der US-Amerikaner Samuel F. B. Morse den Morsetelegraphen konstruierte. Damit wurde die für das Telefon wichtige Vorbedingung der Übermittlung von Signalen durch elektrische Leitungen bereits in die Praxis umgesetzt. 1854 legte der Pariser Telegraphenbeamte Charles Bourseul (1829–1912) ein Referat über mögliche Techniken der elektrischen Sprachübertragung vor. Dem folgten praktische Entwicklungen von prinzipiell funktionierenden Telefonapparaten unter anderem von Innocenzo Manzetti, Antonio Meucci, Tivadar Puskás, Philipp Reis, Elisha Gray und Alexander Graham Bell. Von diesen frühen Erfindern hatte jedoch nur Bell die organisatorischen Fähigkeiten, das Telefon über die Labor-Versuchsapparatur hinaus als Gesamtsystem zur Marktreife zu bringen. So brachte Bell 1876 in Boston das Telefon erstmals zur praktischen Anwendung.

Bells Gerät bestand aus einem Wandler, der abwechselnd als Mikrofon und als Fernhörer benutzt wurde. Es besaß eine biegsame Metallmembran, einen Stabmagneten und eine den Magneten umschließende Drahtspule. Die beim Besprechen erzeugten unterschiedlich starken Schallwellen versetzten die Membran in Schwingung. Durch den geänderten Magnetfluss wurden in der Spule elektrische Spannungen induziert. Die auf diese Weise in elektrische Signale umgewandelten Schallwellen wurden über eine Drahtverbindung zum Empfängertelefon weitergeleitet. In dessen Wandler fand nun der umgekehrte Prozess statt. Der ankommende modulierte Strom erzeugte ein veränderliches magnetisches Feld, das die Membran in Schwingungen versetzte, wodurch wieder Schallwellen entstanden.

Mit Geräten dieser Art wurden am 26. Oktober 1877 in Berlin unter der Regie von Generalpostmeister Heinrich von Stephan und Generaltelegraphendirektor Budde erfolgreiche Übertragungsversuche über zunächst 6 km, dann 26 km und zuletzt 61 km durchgeführt. Stephan ließ nach diesen ersten Versuchen weitere Bell-Telefone von der Firma Siemens & Halske anfertigen. Diese Ereignisse kennzeichneten den Beginn der einsatzfähigen Telefonie in Deutschland.

Mit der Erfindung des Kohlemikrofons 1878 durch David Edward Hughes in Verbindung mit der Verbesserung des Hörers durch Werner von Siemens wurde eine wesentlich lautere Übertragung und damit Gespräche über größere Entfernungen möglich (Demonstration auf der Internationalen Elektrischen Ausstellung 1883.[5]) Für den Aufbau von Telefonverbindungen wurde zunächst die sogenannte Handvermittlung durch das „Fräulein vom Amt“ eingesetzt.

Um dem Anwender die Möglichkeit zu geben, selbst seine Verbindung aufzubauen (Selbstwähldienst), begann Almon Strowger 1888 mit der Entwicklung eines automatischen Telefonvermittlungssystems. Am 10. März 1891 patentierte Strowger, der von Beruf eigentlich Bestatter war, dieses Vermittlungssystem (Automatic Telephone Exchange) unter der US Patent No. 447,918. Überlieferungen zufolge wurde Strowger zu der Entwicklung eines automatischen Vermittlungssystems angeregt, weil ihm ein konkurrierendes Bestattungsunternehmen gemeinsam mit dem örtlichen „Fräulein vom Amt“ die eingehenden Kundenaufträge wegnahm. Bei diesem System waren im Telefon für die Einer-, Zehner- und Hunderterstelle der zu wählenden Rufnummer je eine Taste montiert, die der Ziffer entsprechend oft gedrückt werden musste. Die Bedienung war entsprechend umständlich und fehleranfällig und der Installationsaufwand hoch, da jede Taste über eine eigene Leitung mit der Vermittlungsstelle verbunden war.

Weitere Selbstwahleinrichtungen für das Telefon folgten, wie der am 11. Januar 1898 von A. E. Keith und den Brüdern John und Charles J. Erickson, die Mitarbeiter der Strowger Automatic Telephone Exchange Company waren, unter der US patent No. 597,062[6] patentierte Strowger finger-wheel sub station dial. Durch dieses Gerät wurde die Anzahl der Leitungsadern zur Übertragung der Wahlinformationen auf zwei reduziert.

Am 29. April 1913 patentierte die Firma Siemens & Halske den über lange Zeit in Telefonen gebräuchlichen Nummernschalter, der nach dem Impulswahlverfahren arbeitete. Der Einsatz von Nummernschaltern in Telefonen ist in Deutschland für das Jahr 1908 und in den USA mindestens ab 1907 dokumentiert.

1955 wurde von den Bell Telephone Laboratories das Mehrfrequenzwahlverfahren (MFV) entwickelt. Diese Art der Anwahl über Tasten ist heute die gebräuchlichste bei analogen Telefonen.

Mit der modernen Elektronik und Computertechnologie konnten die elektromechanischen Elemente durch Halbleiter-Bauteile ersetzt werden, die wesentliche Verkleinerungen des Gerätes und die Ausstattung mit immer mehr zusätzlichen Funktionen erlaubten und sowohl die Bedienung vereinfachen als auch andere Nutzungsmöglichkeiten – beispielsweise die akustische Raumüberwachung – bieten.

Während beispielsweise die Anrufsignalisierung zunächst über einen elektromechanischen Wecker erfolgte, ist dieser jetzt durch einen elektronischen, meist einstellbaren Signalton ersetzt. Zusätzliche Merkmale sind unter anderem Rufnummernübermittlung abgehender und ankommender Rufe, Nummernspeicher (Telefonbuch, Kurz- oder Direktwahl), Anrufweiterleitung, Konferenzschaltungen, Anrufliste und Freisprechen. Darüber hinaus ist das Telefon selbst mittlerweile gelegentlich als Geräteeinheit mit weiteren Endgeräten wie Anrufbeantworter (meist mit Fernabfrage) und Fax-Gerät kombiniert.

Neben seiner primären Funktion für die Sprachkommunikation ist das Telefon mitsamt der dafür notwendigen Übertragungs- und Vermittlungstechnik wesentlicher Bestandteil eines weltweiten Nachrichtennetzes, über das neben der Sprache Informationen jeder Art übertragen werden können.

Die Entwicklung des Mobiltelefons begann 1926 mit einem Telefondienst in Zügen der Deutschen Reichsbahn und Reichspost auf der Strecke zwischen Hamburg und Berlin. Seit der Jahrtausendwende werden Mobiltelefone flächendeckend eingesetzt.

Die wichtigsten und bekanntesten Telefonapparate in der Geschichte der deutschen Telekommunikationstechnik waren die Modelle W28 (ab 1928), W38 und W48 (ab 1938 bzw. 1948), sowie der FeTAp 611 (ab 1963). Als erstes in der Bundesrepublik Deutschland verfügbare Festnetz-Tastentelefon war der FeTAp 751 ab November 1976 erhältlich.[7] Die seit vielen Jahren üblichen schnurlosen Telefone erreichten Ende der 1980er Jahre den deutschen Markt. Als erstes Modell deutschlandweit gilt das Stabo ST930, welches 1988 durch die Deutsche Bundespost genehmigt wurde.[8]

In der Schweiz wurde nach dem Modell 29 (1929) das weit verbreitete Modell 50 (1950, über zwei Millionen Exemplare) als schwarzes Wand- und Tischmodell, letzteres später auch in grau eingeführt. Das Modell 70 (1970) hat ein etwas moderneres Aussehen und war zunächst nur in grau, später gegen Aufpreis in anderen Farben und ab den 1980er-Jahren auch mit Tasten (jedoch weiterhin Impulswahl) erhältlich. Es waren nur die PTT-geprüften Apparate erlaubt, die man bei der Fernmeldedirektion nur mieten konnte (respektive musste). Quasi unerreichbarer Luxus waren die vorne im Telefonbuch abgebildeten Modelle von Nachbauten aus den Anfängen der Telefonie sowie zwei Modelle mit Namen amerikanischer Städte, die rund fünf- bis zehnmal teurer zu mieten waren, jedoch alle die gleiche Impulstechnik und Wählscheibe aufwiesen.

Quelle: WikiPedia

DVB-S oder SAT- TV genannt

 
 
DVB-S-Logo

DVB-S (Abkürzung für englisch Digital Video Broadcasting – Satellite“; deutsch „Digitales Satellitenfernsehen“) und der Nachfolgestandard DVB-S2 sind Bezeichnungen für die Ausstrahlung von DVB-Signalen per Rundfunksatellit.

Die Ausstrahlung von DVB per Satellit (beispielsweise Astra, Eutelsat) ist die meistgenutzte DVB-Variante. Hier werden dank der großen Datenübertragungsrate die meisten Fernseh- und Hörfunkprogramme sowie Zusatzdienste übertragen (beispielsweise ARD und ZDF seit August 1997). Allein über die Astra-Satelliten werden mehr als 1.500 Radio- und Fernsehprogramme übertragen, davon sind knapp 300 Fernsehprogramme und Telemediendienste, sowie etwa 170 Radiosender unverschlüsselt.[1] Im Gegensatz zu DVB-C („C“ für engl. cable ‚Kabel‘) und DVB-T („T“ für terrestrisch) benötigt DVB-S keine Zusatzinfrastruktur (Kabelnetze, terrestrische Senderketten) und bietet somit auch in abgelegenen Gebieten Rundfunkempfang. Es gibt Parabolantennen, die durch automatische Nachführung der Antenne den Empfang in Flugzeugen, auf Schiffen oder sogar in Bussen während der Fahrt ermöglichen. Daher trifft die Bezeichnung „Überallfernsehen“ eher auf DVB-S als auf DVB-T zu. DVB-S dient teilweise sogar als Datenlieferant für die Kabelnetze bzw. DVB-T.

 

Geräte und Kosten

Laufende Kosten entstehen bei DVB-S im Gegensatz zu DVB-C nicht (von Pay-TV abgesehen), da der Satellitenbetrieb von den Rundfunkveranstaltern bezahlt wird. Da aber ältere Fernsehgeräte das DVB-S-Signal nicht direkt empfangen können, ist in der Regel der Einsatz eines Digitalreceivers notwendig.

Ein wichtiger Vorteil von DVB-S besteht darin, dass auf einem Transponder im Gegensatz zur analogen Verbreitung mehrere Programme abgestrahlt werden können (MCPC). Das stellt für die Programmanbieter einen Kostenvorteil dar, da die Miete eines Satelliten-Transponders sehr kostenintensiv ist. Die Anzahl der gleichzeitig über einen Transponder abgestrahlten Programme hängt von der Datenübertragungsrate ab, die den jeweiligen Programmen zugeordnet wird. Durchschnittlich liegt die Programmanzahl bei SDTV bei ca. acht Fernseh-Vollprogrammen mit durchschnittlicher Auflösung, bei HDTV bei ca. vier Programmen.

Übertragungstechnik und Modulationsverfahren

DVB-S enthält Optimierungen für die satelliten-spezifischen Eigenschaften (fehlende Reflexionen, geringes Träger-Rausch-Verhältnis (CNR), Sendesignal mit niedrigem Crestfaktor) bei der Übertragung von digitalen Daten. Genutzt wird QPSK-Modulation. Bei MCPC-Signalen („Multiple Channel per Carrier“, mehrere Kanäle pro Trägerfrequenz) werden sehr hohe Symbolraten größer 10.000 kSym/s benutzt, bei SCPC-Signalen („Single Channel per Carrier“, ein Kanal pro Trägerfrequenz) niedrige Symbolraten kleiner 10.000 kSym/s. Da durch die Übertragungsart via Satellit im Gegensatz zu digitalen Kabelsignalen (also DVB-C) ein äußerer Fehlerschutz (FEC) nötig wird, ergeben sich im Datenstrom hohe Fehlerkorrektur-Anteile von typisch 1/6 bis 1/3 der Bruttodatenrate. Bei DVB-S2 (siehe unten) ist trotz des besseren Korrekturverfahrens der benötigte Fehlerkorrekturanteil meist genauso groß oder gar größer, da meist 8 PSK statt 4 PSK (QPSK) zum Einsatz kommt.

Empfang

Zum Empfang von Satellitenrundfunk wird eine Parabolantenne mit digitaltauglichem Signalumsetzer (LNB) benötigt, die über verschiedene Verkabelungsverfahren (beispielsweise Satblock-Verteilung oder Unicable) die Signale zum Verbraucher weiterleitet.

Es gibt zahlreiche LNB-Bauformen, die sich durch verschiedene Kriterien (nach Frequenzbereich, Bauform, Anzahl der anschließbaren Teilnehmer, Multischalter-Funktionalität) unterscheiden.

Programmvielfalt der Frequenzbänder im Vergleich mit anderen DVB-Übertragungsarten

Pro Satellit werden zwei Polarisationsebenen genutzt (meist horizontal und vertikal, seltener links- und rechtsdrehend). Deshalb kann dieser Frequenzbereich annähernd doppelt genutzt werden. An jeder Orbitalposition können Satellitengruppen stationiert sein, die aus mehreren Satelliten bestehen – bei Astra auf 19° Ost sind dies beispielsweise derzeit vier Satelliten. Alle Satelliten einer Orbitalposition teilen sich die 4 GHz Bandbreite, sofern sie alle auf dasselbe Empfangsgebiet ausgerichtet sind.

Viele Frequenzen und mehrere Satellitenpositionen ermöglichen viele Programme. Theoretisch ist DVB-S, DVB-C im Bereich der Programmzahl nur beim Empfang mehrerer Satellitenpositionen überlegen. Zwar ist die nutzbare HF-Bandbreite pro Satellitenposition im Ku-Band mit 4 GHz deutlich größer als in Kabelnetzen bei DVB-C (0,8 GHz), allerdings relativiert sich der Wert etwas, wenn man den geringeren Signal-Rausch-Abstand von DVB-S (arbeitet mit QPSK) im Vergleich zu DVB-C (verwendet meist QAM) betrachtet. Unter Berücksichtigung des Shannon-Hartley-Gesetz errechnet sich eine ähnliche Kanalkapazität.

Der direkte Vergleich sieht so aus:

  • je Satellit: 4 GHz/40 MHz = 100 digitale QPSK-Transponder (4 GHz = Satellitenkapazität, 40 MHz = Bandbreite pro Transponder inkl. Zwischenraum)
  • Kabel: ca. 800 MHz/8 MHz = 100 digitale QAM-Kanäle (800 MHz = Kabelkapazität, 8 MHz = Kabelkanalbandbreite)

Allerdings kann man zur weiteren Steigerung der Programmanzahl bei DVB-S mehrere Satellitenpositionen zum Empfang nutzen und so die Programmzahl über die Begrenzung der Bandbreite einer Satellitenposition im Ku-Band erhöhen. Beim Kabelempfang müsste man, um den gleichen Effekt zu erreichen, zwischen verschiedenen Kabelnetzen umschalten. In der Praxis ist daher das Programmangebot über Satellit (beispielsweise ASTRA) ein Vielfaches des Angebots eines Kabelnetzbetreibers.

Bei dieser Berechnung ist nicht berücksichtigt, dass es sich bei der Bandbreite des DVB-S nur um momentan benutzte Frequenzen im Ku-Band handelt. Eine Erweiterung durch andere Frequenzbänder ist jederzeit technisch machbar und bedeutet, beispielsweise bei Erweiterung durch das Ka-Band (17,7–21,2 GHz), mehr als eine Verdoppelung der nutzbaren Bandbreite einer Satellitenposition, was dann 250 digitalen QPSK-Transpondern entspricht. Künftig könnte das Ka-Band auch zusätzliche Multimedia- oder Programmangebote liefern. Auch wäre theoretisch zur weiteren Angebotssteigerung noch die Nutzung des C-Bandes möglich. Jedoch ist das wegen des benötigten großen Antennendurchmessers unwahrscheinlich.

Neben dem in Europa üblichen Ku-Band wird in Amerika, Asien und Afrika auch das C-Band (3,4–4,2 GHz) genutzt. Dieses zeichnet sich durch eine wesentlich geringere Störanfälligkeit bei Regen aus. Für den Empfang der meisten Satelliten sind hier Spiegeldurchmesser ab 2 m nötig. Dieses Band bietet im deutschsprachigen Raum nur wenige zusätzliche, dafür aber einige sehr exotische Programme.

Deutlicher geht der Vergleich von DVB-S mit DVB-T aus: DVB-T hat mit maximal 0,5 GHz eine geringere nutzbare Bandbreite. Die HF-Bandbreite ist deutlich geringer, auch der mögliche Gleichwellenbetrieb behebt nicht das Problem, dass nur max. 15 Prozent der Frequenzen benutzt werden können. Weiter reduziert die Bandbreite die meist nur mögliche Modulation (COFDM in 16QAM oder 64QAM) sowie das Guard Intervall. Alle Effekte zusammen betrachtet ergeben, dass DVB-T etwa fünf Prozent der Datenrate von DVB-C erlaubt. Alternative Topologien sind nur mit hohem Aufwand möglich.

DVB-S2

 
Eine der ersten DVB-S2-Fernsehkarten.

DVB-S2 ist eine Weiterentwicklung des DVB-S-Standards. Durch Verwendung verbesserter Kodierungs-, Modulations- und Fehlerkorrekturverfahren wird die Datenrate um bis zu 30 % gesteigert. Im März 2005 ratifizierte ETSI den DVB-S2-Standard unter der Nummer EN 302 307. Zur Umstellung des Empfangs von DVB-S auf DVB-S2 wird kein neuer Signalumsetzer (LNB) benötigt, lediglich neue Set-Top-Boxen (Receiver) bzw. Fernsehgeräte mit entsprechendem DVB-S2-Empfangsteil.

Anstelle von 4PSK (QPSK) bei DVB-S verwendet DVB-S2 optional die Modulationsarten 8PSK, 16APSK oder 32APSK. Die Anpassung (ACM) erfolgt optional durch Rückmeldung der Empfangsqualität durch Referenzempfänger. So kann bei schlechter Empfangslage die Modulation verändert werden, um einen Empfangsabbruch zu vermeiden.

Bei gleicher Bitfehlerhäufigkeit (BER) erfordert 8PSK ein höheres Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) von etwa 4 bis 4,5 dB. Gleichzeitig wird meistens (außer beispielsweise beim Dish Network in den USA) der effizientere Fehlerkorrektur-Code LDPC eingesetzt, der etwa 1,5 dB weniger Rauschabstand als DVB-S benötigt. Unter anderem deshalb wird auch eine höhere Netto-Datenrate gegenüber DVB-S erzielt. LDPC kann auch bei QPSK zur Reduktion der benötigten SNR oder für höhere Netto-Datenraten verwendet werden. Unterhalb der für fehlerfreien Empfang benötigten SNR führt LDPC jedoch schneller zu totalem Signalverlust, während bei DVB-S zunächst immer mehr Bildfehler entstehen.

Nötige SNR bei FEC 23⅔ nach Lyngsat.com
VerfahrenQPSK8PSK
DVB-S 4,4 8,1
DVB-S2 3,1 6,6

Der Einsatz besserer Algorithmen zur Bilddatenreduktion (beispielsweise H.264 bzw. MPEG-4 AVC statt H.262 bzw. MPEG-2-Video) und besserer Auflösung (HDTV) ist nicht notwendigerweise an DVB-S2 gekoppelt. So sendet das WDR Fernsehen seine HD-Sender H.264-kodiert über DVB-S (auf denselben Transpondern wie die SD-Programme). Da aber für neuere Formate ohnehin neue Endgeräte mit anderen Demodulatoren und Decodern benötigt werden, wechseln die meisten Anbieter auch auf ein datenraten-effizienteres und damit für sie kostengünstigeres Modulationsverfahren, wenn beispielsweise ein neuer HDTV-Sender ausgestrahlt werden soll. Auch aus diesem Grund geht mit DVB-S2 oft ein Wechsel des Audiocodecs zugunsten von Dolby Digital (AC-3) einher, welches die großen Sender allerdings bereits bei DVB-S zusätzlich anbieten. Von den deutschsprachigen HD-Sendern senden nur die öffentlich-rechtlichen und Servus TV noch zusätzlich mit dem üblicherweise für MPEG-2-Audio verwendeten Codec MPEG-1 Audio Layer 2 (MP2).

DVB-S2X

DVB-S2X ist eine Weiterentwicklung des DVB-S2-Standards. Die Verbesserungen sind geringer als die beim Wechsel von DVB-S auf DVB-S2. Die wesentlichen Änderungen sind:[2][3]

Analogabschaltung

Gegenüber der begrenzt teilbaren Bandbreite von analogen Satelliten-Fernsehsendern erlaubt es die digitale Datenkompression, mehrere digitale Sender im selben Frequenzbereich zu verbreiten. Daher wurden die analogen Satellitenkanäle aus Bandbreitengründen und aus wirtschaftlichen Gründen seitens der Sender (z. T. auch der Satellitenbetreiber) im April 2012 abgeschaltet.

Verbreitung mittels Sat-over-IP

Sat-over-IP-Technik ist ein Standard, um DVB-S- und DVB-S2-Signale zu empfangen und über Ethernet-Netzwerke zu verteilen. SAT-IP ist ein offener, herstellerunabhängiger Standard, der von der europäischen Standardisierungsorganisation CENELEC zertifiziert wurde. Sat-IP übersetzt empfangene Satellitensignale mittels eines Sat-IP-Konverters unabhängig von der Internetverbindung in lokale Netze. Dies ermöglicht den mobilen Empfang des Satellitensignals mittel WLAN oder LAN auf Geräten, die keinen integrierten Satellitenempfänger haben. Dadurch reicht es aus, alle im jeweiligen Netzwerk angebundenen Geräte mittels eines Single-LNBs und Sat-IP zu versorgen. Das ermöglicht den Satellitenempfang auf allen netzwerkfähigen Geräten wie Tablets, PCs, Laptops, Smartphones und allen Fernsehgeräten mittels WLAN oder LAN. Der Anschluss jedes einzelnen Gerätes an ein Twin-LNB oder Quad-LNB oder eine Verteilerstation entfällt somit. Voraussetzung ist, dass die neuen Geräte Sat-IP-tauglich sind, da sonst ein spezieller Sat-to-IP-Router zur Umwandlung vom Sat- in ein Netzwerksignal benötigt wird. Diese Geräte werden auch unter dem Namen Sat-IP-Konverter, Sat-IP-Server oder Sat-IP-Netzwerktransmitter angeboten und können das umgewandelte Signal an mehrere Endgeräte gleichzeitig übertragen. Es sind SAT-IP-LNBs erhältlich, die die SAT-IP-Konverter-Software bereits implementiert haben und das Signal direkt im LNB umwandeln.

Quelle: WikiPedia