Realtime netwerkverkeer en QoS - VoIP en telefooncentrale!

Een korte beschrijving van de term “realtime” is hier wel op zijn plaats. Het begrip is waarschijnlijk het beste uit te leggen met behulp van deductie: uitleggen wat het niet is.

Laten we eens kijken naar de timings achter het verzenden en ontvangen van een e-mail. E-mail wordt wel eens beschreven als een “store-and-forward”-protocol, en hoewel deze beschrijving niet helemaal juist is (zie de definitie op Wikipedia), geeft hij wel weer dat er over het algemeen een meetbare vertraging is tussen het opstellen en verzenden van een e-mail enerzijds, en de ontvangst en het lezen van die e-mail anderzijds.

Deze vertraging tussen verzenden en ontvangen is grotendeels irrelevant voor e-mail en in de meeste gevallen geen probleem, vooral ook omdat een mailbox meerdere berichten kan ontvangen in een korte tijd, waardoor de lezer de inhoud toch niet onmiddellijk kan verwerken.

Kortom: als een e-mail een paar minuten wordt vertraagd, heeft dat vrijwel geen invloed op de dagelijkse gang van zaken.

Spraakcommunicatie daarentegen is van een heel andere aard. Tijdens een telefoongesprek wordt een vertraging van meer dan circa 400 milliseconden onmiddellijk bemerkt door de deelnemers en wordt de waargenomen gesprekskwaliteit behoorlijk beïnvloed.

Ervan uitgaande dat uw internet- en netwerkservices beschikken over voldoende bandbreedte voor spraakverkeer, kunnen we vrij zeker stellen dat problemen met de gesprekskwaliteit doorgaans worden veroorzaakt door overbelasting van het netwerk. Dat leidt tot extra vertraging ten opzichte van de normale vertraging (de zogenaamde “ping-tijd”).

Wat is QoS?

Quality of Service, in de context van VoIP, is een verzameling concepten en technieken die samen een middel vormen voor optimale gesprekskwaliteit binnen de grenzen van de beperkt beschikbare bandbreedte.

Bandbreedtereservering – Dit mechanisme, soms geïntegreerd in goedkope routers, reserveert een bepaald percentage van de beschikbare bandbreedte voor bepaald verkeer. Als u bijvoorbeeld 100 kbps van de beschikbare 2000 kbps reserveert voor VoIP-verkeer, garandeert de router deze bandbreedte voor VoIP, ook als ander verkeer moet concurreren om de resterende bandbreedte. Als het VoIP-verkeer 50 kbps nodig heeft, zorgt de router voor alle VoIP-verkeer en wordt de resterende bandbreedte gebruikt voor ander verkeer. Als het VoIP-verkeer 300 kbps nodig heeft, garandeert de router 100 kbps voor VoIP en concurreert al het resterende verkeer om de resterende bandbreedte.

Verkeers-tagging – Netwerkverkeer kan worden voorzien van speciale tags voor prioriteitsniveaus. Het mechanisme is vastgelegd in RFC 2474 en definieert het veld “Gedifferentieerde services” in IPv4- en IPv6-headers voor de classificatie van verkeer. Dit mechanisme is niets anders dan een manier om pakketten zodanig te markeren dat routers of hops in de verkeersstroom het verkeer op een bepaalde manier verwerken, afhankelijk van de categorie. Daarbij gaat het doorgaans om het verlenen van prioriteit aan verkeer van de hoogste categorie. Als u QoS wilt implementeren, moet u uw VoIP-apparatuur, met name uw 3CX-systeem, zodanig configureren dat VoIP-verkeer de juiste tags krijgt voor routingapparaten. In Windows doet u dit via Lokaal beleid of Groepsbeleid. Aan het einde van dit hoofdstuk vindt u een eenvoudig voorbeeld van de implementatie van QoS-tags in Windows 2008 of 2012 Server.

Prioriteitsaanduiding – Het taggen van verkeer is slechts een deel van de oplossing. U dient er ook voor te zorgen dat alle tussenliggende apparaten en services prioriteit geven aan het getagde verkeer. U dient er met name voor te zorgen dat uw ISP rekening houdt met getagd verkeer en er de juiste prioriteit aan geeft.

Typische congestiepunten

Netwerkcongestie is vaak vrij eenvoudig te voorkomen, maar dan moet u wel weten waar u moet beginnen. De volgende lijst is niet compleet, maar vormt wel een handig uitgangspunt.

WAN-naar-LAN-apparatuur (router/firewall)

Hoewel internetconnectiviteit voortdurend wordt verbeterd, blijft de beschikbare bandbreedte beperkt.

U dient altijd als eerste te controleren of u niet meer gesprekken probeert te voeren via uw internetverbinding dan uw bandbreedte aankan. De meeste internetverbindingen zijn asymmetrisch, wat betekent dat de beschikbare uploadbandbreedte niet overeenkomt met de beschikbare downloadbandbreedte. Doorgaans is de uploadbandbreedte veel kleiner dan de downloadbandbreedte. De uploadbandbreedte is dan ook vaak de beperkende factor. Dit komt doordat bij spraakcommunicatie spraakgegevens tegelijkertijd worden verzonden en ontvangen.

Met de volgende beweringen kunt u controleren of de netwerkcongestie wordt veroorzaakt door de WAN-naar-LAN-apparatuur:

  • Er treden kwaliteitsproblemen op tijdens een spraakoproep die via de internetverbinding loopt.
  • Er treden GEEN kwaliteitsproblemen op tijdens een spraakoproep die NIET via de internetverbinding loopt (zoals een gesprek tussen twee extensies die zich beide in hetzelfde LAN bevinden als uw telefooncentrale).

Als beide uitspraken op uw situatie van toepassing zijn, is het vrijwel zeker dat het probleem bij uw WAN-naar-LAN-apparatuur ligt.

Vaste telefoons die worden gebruikt als mini-switches

Veel vaste SIP-telefoons bieden tegenwoordig een tweede Ethernet-poort, zodat u via de telefoon een pc kunt aansluiten op het LAN en u minder netwerkpunten nodig hebt in uw pand.

In bepaalde situaties kan dat echter leiden tot onverwachte problemen met de gesprekskwaliteit. Deze symptomen treden dan weer wel, dan weer niet op en worden altijd maar door één gebruiker tegelijkertijd ervaren, waarbij het niet uitmaakt of het een gesprek met een andere LAN-extensie of met een externe beller betreft.

  • De meeste gesprekken verlopen probleemloos.
  • Soms zijn er problemen met de gesprekskwaliteit gedurende het volledige gesprek.
  • Soms begint het gesprek probleemloos maar verslechtert de gesprekskwaliteit gedurende het gesprek.
  • Soms begint het gesprek met een slechte kwaliteit en verdwijnen de problemen tijdens het gesprek.

Dit probleem is vaak terug te voeren op het feit dat de pc die is aangesloten op de betreffende vaste lijn zoveel gebruikmaakt van het netwerk dat de telefoon overbelast raakt. U kunt controleren of dit het geval is door de pc los te koppelen van de telefoon.

Interne LAN-apparatuur

In bepaalde netwerkopstellingen treden symptomen op die erg lijken op die van de hierboven beschreven situatie van een pc die is aangesloten op een vaste lijn. In dit geval is het probleem echter hoogstwaarschijnlijk gerelateerd aan een zeer intensief netwerkgebruik. Dit probleem komt voornamelijk voor bij omgevingen waarin erg grote documenten worden verzonden via het netwerk, bijvoorbeeld bij grafisch ontwerpers.

Als uw LAN bestaat uit twee of meer locaties die zijn gekoppeld via een MPLS-netwerk, kunnen deze symptomen zich vaker voordoen dan bij een traditioneel LAN.

De beste aanpak voor een dergelijk scenario is QoS te implementeren in het LAN door verkeers-tagging te implementeren op VoIP-apparatuur (waaronder uw IP-telefooncentrale) en ervoor te zorgen dat uw switches en routers juist zijn geconfigureerd voor prioriteiten op basis van de tags.

De bachelorscriptie van Donald Egbenyon van de Turku University of Applied Sciences bevat interessante informatie over dit onderwerp: https://www.theseus.fi/bitstream/handle/10024/38426/bachelor_donald.pdf

Wifinetwerken

Gebruikt u wifiapparatuur in uw pand, onthoud dan dat elk toegangspunt een beperkt bereik heeft en dat een wifiapparaat dat van het ene naar het andere toegangspunt gaat, een ogenblik nodig heeft om over te stappen. Deze overstap kan zo lang duren dat het gesprek verloren gaat en uw wifiapparaat zich opnieuw moet registreren bij 3CX.

Overweeg in dit geval gebruik te gaan maken van een wifi-infrastructuur die het overstappen beperkt tot milliseconden om dergelijke situaties te voorkomen. U kunt bijvoorbeeld meerdere toegangspunten gebruiken die het wifiapparaat één wifizone bieden, waarbij de backend bepaalt welk toegangspunt de service verleent.

Een opmerking over VLAN’s

De meeste netwerkbeheerders scheiden de verschillende soorten verkeer het liefst om te voorkomen dat spraak en data moeten concurreren om bandbreedte. Ze geven spraak een eigen LAN met een fysiek afzonderlijk netwerk van switches of gebruiken VLAN’s om dat doel te bereiken.

Dit is een uiterst effectieve manier om problemen te voorkomen, maar vergeet niet dat Unified Communications draait om het samenbrengen van spraak en data. Met name voor een gebruiker die een VoIP-applicatie draait op zijn computer (een 3CX-client is daarvan een goed voorbeeld) moeten spraak en data gebruikmaken van hetzelfde LAN. Dit is tegenwoordig ook steeds vaker de “normale” werkwijze.

QoS in het LAN geeft betere resultaten wanneer u dergelijke problemen aanpakt.

Zie ook
QoS configureren op Windows