Bandbreitennutzung im Ethernet und Internet

Dieser Artikel ist eine Weiterführung des “Bandwidth Overhead over DSL connections” aus unserem englisch sprachigen Blog. Die folgenden Graphiken zeigen die benötigte Bandbreite in kbits/Sekunde pro Richtung für die reine Audio (RTP) Übertragung.

Es werden maximal 6 verschiedene Tests pro Codec durchgeführt.  Dabei unterscheiden wir in:

  • ETH (Ethernet): Verwendung der Bandbreite im lokalem LAN, nicht über die Routergrenze hinaus
  • ATM (ADSL/SDSL): Verwendung der Bandbreite über das Internet
  • TN (Tunnel Normal): Steht für eine über 3CX getunnelte Verbindung. Das N steht für “Normale” Erwartung
  • TB (Tunnel Best): Steht für eine über 3CX getunnelte Verbindung. Das B steht für “Beste” Erwartung

Die effektive Last bei getunnelten Verbindungen liegt zwischen TN und TB. Die maximale Anzahl gleichzeitiger Anrufe liegt zwischen 1 bis 32 Anrufen. Dabei sind 30 Anrufe mit einem Primär-Multiplex-Anschluss vergleichbar. Die MTU size ist auf 1400 gesetzt worden, da zwischen PPOE und FixIP unterschiedliche MTUs zum Einsatz kommen. Die Werte sind angegeben in kBit ( nach der Standardisierung auf der Basis von 1000 http://www.fischerclan.de/byte_umrechner.html)

Die Übersicht aller Codec zeigt die Zusammenfassung an folgenden Beispielen. Im Test werden die Codecs G711U oder G711A, G729 und GSM dargestellt. G711 ist ein freier Codec mit hoher Sprachqualität, aber auch einem hohem Anspruch an die Bandbreite. Die CPU last ist gering. G729 ist ein kostenpflichtiger Codec mit hoher Sprachqualität, vergleichbar mit G711, aber einem deutlich geringeren Aufkommen an Traffic. Die CPU Last ist hoch. GSM ist ein freier Codec mit schlechterer Sprachqualität, geringerem Aufkommen an Traffic und CPU Last.

Der Codec G711 zeigt keinen deutlichen Unterschied, wenn er direkt oder über das 3CX Tunnel Protokoll übergeben wird. Grund dafür ist, dass der Codec auf Grund seiner Größe, die er benötigt pro Paket, keinen großen Spielraum zu Optimierung bietet. Auffallend zu sehen ist die “Treppenbildung” in TN ATM und TB ATM. Diese wird durch die Transportoptimierung des 3CX Tunnels erreicht.

Der Codec G729 zeigt einen deutlichen Unterschied ob er direkt oder über das 3CX Tunnel Protokoll übergeben wird. Grund dafür ist, dass der Codec auf Grund seiner Größe, die er benötigt pro Paket, eine großen Spielraum zu Optimierung bietet. Folglich: Je höher die Komprimierung der Sprache, desto mehr Sprachelemente können pro Paket verschicken. Durch eine logische Fragmentierung kann hier deutlich an Traffic eingespart werden. Sollte dieses zutreffend sein, müsste dieses auch für die Codec GSM und G722 gelten… Auffallend ist die “Treppenbildung” in TN ATM und TB ATM. Die Treppen bilden sich in wesentlich kürzeren Abständen als in G711.

Wie in G729 schon vermutet müsste auch in GSM ein großer Unterschied zwischen direktem SIP und 3CX getunnelten SIP zu sehen sein. Wie der Graph bestätigt  kann der Traffic um 50% reduziert werden bei einer Anzahl von 30 gleichzeitigen Anrufen. Um eine bessere Übersicht zu erhalten sollten nun die Codec nach Dienst und nicht mehr nach Codec aufgeteilt werden.

In diesem Graphen sehen wir die reine Last der Codecs wenn direktes SIP genutzt wird. Dieser Graph kann für die Anbindung von VoIP Provider nützlich sein, da diese nicht auf den 3CX Tunnel zurückgreifen können. Sie können anhand der Calls einfach ablesen wie viel up und downloads Ihre DSL Leitung benötigt pro Call und damit bei der Dimensionierung behilflich sein. G729 und GSM sind auf Grund der Skalierung zusammengelegt worden. Es gibt einen Unterschied in der benötigten Bandbreite von ca.  15%. Genauer werte erhalten Sie in der Excel Tabelle.

Zum Vergleich, alle Codecs durch den 3CX Tunnel. Deutlich ist zu sehen, dass die hoch komprimierten Codecs von der Tunnelbenutzung stark profitieren. Bei 10 gleichzeitigen Anrufen liegt der Traffic bei G79 nur noch bei ca. 250kBit/sec und bei G711 bei 900kBit/sec. (Genaue Daten können aus der angehängten Excel Tabelle entnommen werden). Letzte wichtige Information ist, ab wann die Tunnelverbindung ihre Stärken ausspielen kann.

Dazu zeigt uns dieser Graph, wie hoch die kBit/sec Belastung pro Call ist, wenn wir den Traffic durch die Summe der Anrufe teilen. Die größte Optimierung erreichen wir zwischen 2 und 10 Anrufen. Ab 15 Anrufen ist die Optimierung auf ein Maximum abgeschlossen. Ein Vergleich von direktem SIP in G729  zu getunneltem SIP zeigt deutlich ein Minus von 60%.  In G711 erreichen wir durch die Tunnellung immer noch ca. 35%

Der Test und die daraus bezogenen Daten wurden für G711 und GSM durchgeführt. Mit dem Wissen aus der generierten RAW Last (Last die der Codec erzeugt ohne den Overhead von UDP, ATM Routing…) konnte sich das Verhalten auf X Calls berechnen lassen. Angefügt die genauen Werte bis 100 sim calls.
Download: Values100CallsAllCodecs

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