VoIP-Internettelefonie: Codecs und Protokolle (Teil 2: Codecs)

Wie gut ist VoIP wirklich? Hierfür gibt es eigentlich nur ein Kriterium: Die Sprachqualität. Nur wenn sich ein VoIP-Gespräch genau so anhört wir ein normales Telefongespräch, wird die neue Technik als gut befunden.

Entscheidend für die Sprachqualität ist der eingesetzte Codec. Das ist der „Code“ oder das Verfahren, mit dem das Telefon die gesprochenen Worte blitzschnell in digitale Daten umwandelt. Im Telefon sitzt hierzu ein kleiner Prozessor, der das gesprochene Wort in einem ganz bestimmten Verfahren in digitale Datenpakete umwandelt. Auf der Gegenseite, bei Ihrem Gesprächspartner passiert genau das Gegenteil: Das Telefon nimmt die digitalen Datenpakete entgegen und wandelt sie mit dem gleichen Verfahren in hörbare Worte um. Das Ergebnis: Ein Telefongespräch.

Der Codec im Telefon sorgt für die Umwandlung der Sprache in digitale Datenpakete – diese wandern dann via Internet zum Gesprächspartner. Dort werden aus den Datenpaketen dann wieder gesprochene Worte.

In Sachen Codec hat das Telefon die Qual der Wahl: Denn beim Internet-Telefonieren stehen gleich mehrere Codecs zur Verfügung und damit auch unterschiedliche Qualtitäten. Vom scheppernden Klang im Stile der ersten Handys bis zur glasklaren Qualität á la ISDN ist alles drin.

Die besten Codecs

Warum nicht gleich immer den besten Codec verwenden und immer mit ISDN-Qualität telefonieren? Das liegt an den unterschiedlichen Ansprüchen der einzelnen Codecs. Ein Codec mit guter Sprachqualität ist „hungriger“, er verbraucht mehr Bandbreite als ein Codec mit etwas schlechterer Qualität.

Ein Beispiel: Der zurzeit beste Codec namens G.711 mit ISDN-Qualität verbraucht knapp 90 kBit/s pro Richtung – insgesamt also etwa 180 kBit pro Sekunde. Kein Problem für eine DSL-Leitung, aber viel zu viel für einen ISDN-Internet-Anschluss mit maximal 64 kBit pro Sekunde oder gar ein Modem mit 33,6 kBit pro Sekunde. In diesem Fall muss auf einen anderen Codec zurückgegriffen werden, der die Sprachdaten in komprimierter (verkleinerter) Form verschickt. Der verbraucht zwar weniger Bandbreite, ist oftmals aber auch hörbar schlechter.

Interessant: Es gibt ein Messverfahren, um die Sprachqualität der verschiedenen Codecs objektiv miteinander vergleichen zu können. Die Qualität wird in einem so genannten MOS-Wert (Mean Opinion Score, deutsch: durchschnittlicher Meinungswert) ausgedrückt. Hierbei bestimmt eine repräsentative Gruppe, wie nahe der eingesetzte Codec der menschlichen Sprache im Original kommt. Sie Skala reicht von 1 (schlechteste Qualität) bis 5 (beste Qualität).

Die nachfolgende Tabelle zeigt die MOS-Werte der einzelnen Codecs und wie viel Bandbreite sie benötigen. Der Wert für die Bandbreite bezieht sich dabei auf ein komplettes Gespräch in beide Richtungen:

Codec Bandbreite MOS-Wert Qualität

G.711u (PCMU, u-law) 155 kBit/s 4,3 gut

G.711a (PCMA, a-law) 180 kBit/s 4,4 sehr gut

G.722 180 kBit/s 4,5 sehr gut

G.723 60 kBit/s 3,8 befriedigend

G.726-24 100 kBit/s 3,8 befriedigend

G.726-32 120 kBit/s 3,85 befriedigend

G.728 85 kBit/s 3,61 ausreichend

G.729 70 kBit/s 3,92 befriedigend

GSM 60-90 kBit/s 3,8 befriedigend

iLBC 80 kBit/s 4 gut

iSAC 110-170 kBit/s 4 sehr gut

Speex 60-120 kBit/s 4 sehr gut

Die meisten VoIP-Telefone verwenden automatisch den bewährten G711-Codec, der VoIP-Gespräch in ISDN-Qualität ermöglicht. Den G.711-Codec gibt es in zwei Varianten: G.711u – auch PCMU oder u-law genannt – kommt hauptsächlich in den USA und Japan zum Einsatz, G.711a oder PCMA bzw. a-law findet vor allem in Europa Verwendung.

Besonders interessant für „dünne“ oder langsame Internet-Leitungen sind neben Speex der iLBC- oder der iSAC-Audio-Codec. Beide bieten eine gute bis sehr gute Sprachqualität bei wesentlich geringerem Bandbreitenverbrauch.

Welchen Codec nehmen?

Erfreulich: Um die Auswahl der Codecs für ein Internet-Telefongespräch müssen Sie sich in der Regel nicht kümmern. Dafür sorgt Ihr VoIP-Telefon schon selbst. Die Telefone handeln den Codec vor jedem Gespräch nämlich selbst untereinander aus. Und das funktioniert folgendermaßen:

1. Bevor das Telefongespräch beginnt, wird gehandelt, ganz nach dem Motto: Zeige mir deine Codecs, dann zeige ich dir meine.

2. Der Anrufer zeigt zunächst der Gegenstelle, welche Codecs zur Verfügung stehen und welchen er am liebsten verwenden möchte, beispielsweise G.711a.

3. Das Telefon auf der Gegenseite prüft das Angebot. Sollte es ebenfalls die Sprache „G.711a“ verstehen, kommt es schnell zu einer Einigung. Das Gespräch wird sofort mit dem Codec G.711a aufgebaut.

Übrigens: Mit „Gegenstelle“ sind bei einem reinen Internet-Telefongespräch zwischen zwei VoIP-Telefonen tatsächlich die beiden VoIP-Telefone gemeint. Bei einem Gespräch zu einem Festnetz-Telefon ist der Verhandlungspartner bereits der Server Ihres VoIP-Anbieter. Ab dem Übergang zum Festnetz muss nichts mehr verhandelt werden.

4. Ist die Gegenstelle aber nicht einverstanden, da es zum Beispiel G.711a nicht versteht oder es den Codec nicht einsetzen möchte, unterbreitet sie einen Gegenvorschlag. Nach dem Motto „G.711a mag ich nicht, wie wäre es mit iLBC?“.

5. Das geht so lange hin und her, bis sich beide Gegenstellen auf einen Codec geeinigt haben – bis praktisch der kleinste gemeinsame Nenner gefunden ist. Das Gespräch kann beginnen.

Keine Sorge: Die Verhandlung des Codecs geht so schnell vonstatten, dass sie davon nichts mitbekommen. Auch wenn es mehrfach hin- und her geht, ist eine Einigung innerhalb weniger Millisekunden gefunden. Unhörbar und blitzschnell.

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