Fixed-Mobile-Convergence im Test – Teil 1

Ist das Roaming zwischen WLAN und GSM reif für die Ablösung von DECT?

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Testumgebung

Die WLAN-Infrastruktur für die Testreihen bestand aus Siemens Access Points der 2600er Serie sowie einem Controller vom Typ HiPath Wireless Controller C10. Im Zuge der Analyse sind dabei folgende Aspekte genauer untersucht worden:

  • Roam-In / Roam-Out: Einfluss des Wechsels der Kommunikationstechnologie auf die Qualität und die Unterbrechungsfreiheit der übertragenen Sprache. Untersuchung der verwendeten Verfahren und deren Schwellwerte zur Beurteilung der einzelnen Lösungen.
  • WLAN-Handover: Untersuchung der entstehenden Verzögerungszeit (Delay) und der möglichen Unterbrechungen, bezüglich der Übertragung der Sprache, beim Wechsel von einer WLAN-Zelle zur nächsten.
  • Sprachqualität: Anhand des PESQ-Verfahrens (Perceptual Evaluation of Speech Quality) nach ITU-T P.862 wurde die Sprachqualität eines WLAN-Gesprächs mit dem MOS-Wert (Mean Opinion Score) bewertet. Anhand der ermittelten Werte wurde ein Vergleich der möglichen Qualitäten im WLAN und GSM erstellt.
  • WLAN-Planung: Einfluss der Stärke des WLAN-Signals auf die Sprachqualität und die Sicherheit des Handovers zwischen zwei WLAN-Zellen. Beeinträchtigung des Roaming-Vorgangs zwischen WLAN und GSM, durch mögliche Störungen des WLAN-Signals. Unterschiede bei der Planung eines WLAN für reine Datenübertragung und der Planung eines WLAN für Sprachübertragungen in Echtzeit.

Da es sich beim WLAN sowohl um ein Shared Medium als auch um eine physikalisch bedingt störanfällige Funkverbindung handelt, sind einige Gesichtspunkte bei der qualitativen Bewertung der Übertragung von Sprache von besonderer Bedeutung. Dazu gehören

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  • Handover-Zeiten: Die Handover-Zeiten zwischen benachbarten WLAN-Funkzellen müssen möglichst gering gehalten werden, damit diese die Übertragung der Sprache nicht beeinträchtigen.
  • Grenzwerte für Signalstärke: Damit eine durchgängig gute Sprachqualität garantiert werden kann, müssen im gesamten Gebiet des WLAN festgelegte Grenzwerte für die Signalstärke eingehalten werden. Dazu müssen sich die einzelnen Funkzellen bis zu einem bestimmten Grad überlappen, um so auch das rechtzeitige Handover zu begünstigen.
  • Rechtzeitiges Handover: Ein bekanntes Problem bei Wireless-LAN Geräten ist die rechtzeitige Einleitung des Handovers/Roamings. Es muss eine software-gesteuerte Schranke eingerichtet werden, ab der das System selbstständig den Handover- / Roaming-Vorgang einleitet.
  • Schnelle Authentifizierung: Die Zugriffssteuerung sollte den Zeitbedarf des Handover- / Roaming-Vorgangs nicht negativ beeinflussen.
  • Sicherheit: Es muss trotz Handover-Beschränkungen ein sicheres Verfahren zur Authentifizierung der mobilen Nutzer gewählt werden.
  • Kanalplanung: Zur Kanalplanung stehen im 2,4-GHz-Band nur wenige interferenzfreie Kanäle zur Verfügung. Nutzt man statt dessen das 5-GHz-Band, (802.11a) so ist die Kanalplanung erheblich einfacher, allerdings wird dieses Frequenzband derzeit nicht von allen Fixed-Mobile-Convergence-Systemen unterstützt. Weitere Störquellen sind Bluetooth-Geräte, DECT bei 2,4 GHz, Videoübertragungssysteme, Amateurfunk, Mikrowellenherde etc.

In Bezug auf die Zellplanung eines WLAN sind ebenfalls einige Einschränkungen gegenüber reiner Datenübertragung zu berücksichtigen. Ein mit G.711 kodierter Anruf erzeugt beispielsweise Ethernet-Rahmen mit einer Rahmengröße von 228 Byte inklusive aller Header. Ein Gespräch erzeugt einen RTP-Verkehr von 50 Paketen pro Sekunde in jede Richtung, womit ein Gespräch rund 182 kbit/s beansprucht. Demnach könnten bei 802.11b in einer Funkzelle theoretisch rund 60 Gespräche parallel stattfinden. Diese naive Berechnung berücksichtigt jedoch weder Paketwiederholungen, Empfangsbestätigungen, Management Rahmen, konkurrierenden Datenverkehr noch die Einflüsse des Medienzugriffsverfahrens. Planerisch sinnvoll sind maximal acht Telefonate pro Zelle. Auch bei einer reinen VoIP-Nutzung sollte der Wert kaum über zehn gleichzeitige Telefonate hinausgehen, da man die abnehmende Datenübertragungsrate am Rand der Zelle einkalkulieren muss.

Damit müssen WLANs, die auch für Sprache genutzt werden, in der Regel viel dichter und mit kleineren Zellradien geplant werden als reine Daten-WLANs, um eine qualitativ hochwertige und unbrechungsfreie Sprachübertragung zu gewährleisten.

Neben diesen von der gewählten FMC-Lösung unabhängigen Faktoren sind jedoch noch eine ganze Reihe Hersteller-spezifischer Unterschiede zu beachten. Dazu zählen unter anderem die angebotenen Sprach-Codecs der Endgeräte und vor allem die eingestellten Schwellwerte für Handover- und Roaming-Vorgänge. Mit diesen Unterschiede zwischen den Herstellern beschäftigt sich der zweite Teil des Beitrags „Fixed-Mobile-Convergence im Test Teil 2 – Siemens HiPath Mobile Connect vs. Avaya one-X Mobile“ im Rahmen eines Vergleichstests.

Über die Autoren

Dr. Frank Imhoff ist bei ComConsult als Technischer Direktor (CTO) für den Bereich neue Kommunikationslösungen verantwortlich. Dazu gehören insbesondere Themen wie Voice over IP, Unified Communications, Kollaborationssysteme und Mobility-Lösungen. Er beschäftigt sich seit Jahren intensiv mit dem Management von heterogenen Kommunikationslösungen und dem Thema Unified Communications. Imhoff berät Unternehmen bei der Konzeption entsprechender Lösungen und hat bereits zahlreiche Projekte in diesem Bereich erfolgreich geleitet. (Kontakt: imhoff@comconsult.com).

Dr. Michael Wallbaum ist seit Jahren als Senior Consultant im Bereich moderner Kommunikationssysteme tätig. Zudem leitet er das ComConsult-eigene Labor, das über nahezu alle gängigen Enterprise-Kommunikationslösungen verfügt und umfangreiche Möglichkeiten bietet, jede Art von Unified Communications & Collaboration genau unter die Lupe zu nehmen. Zu den Spezialgebieten von Dr. Wallbaum gehören daher auch die Integration unterschiedlicher Kommunikationslösungen und die Entwicklung entsprechender Migrationsszenarien. (Kontakt: wallbaum@comconsult.com).

Dipl.-Inform. Nick Schirner ist bei ComConsult Beratung und Planung auf Unified-Communications- und Fixed-Mobile-Convergence-Lösungen spezialisiert. Weitere Schwerpunkte seiner Arbeit liegen in der Konzeption von Test-Umgebungen sowie in der Durchführung von umfangreichen Produkttests im ComConsilt-eigenen Test-Center.

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