Vorhersage für Voice over IP: Wie sich die Internet-Telefonie verbessern lässt

03.08.17

University of LuxembourgDiesen Artikel drucken

Internet-Telefonie ist günstig, scheitert oft aber an der Serverüberlastung. Um das zu vermeiden, wurde an der Uni nun ein Vorhersage-Modell entwickelt.

Die Zusammenhänge sind für Nicht-Informatiker nur schwer zu verstehen. Weshalb Ana-Maria Simionovici versucht, es anhand einer ganz banalen Alltagssituation zu erklären. „Nehmen wir als Beispiel das Einkaufen“, sagt sie. „Damit sich die eingekauften Sachen gut tragen lassen, kommt es darauf an, dass sie richtig auf die einzelnen Tüten und Hände verteilt werden“, erklärt Simionovici.  „Dann stellt sich noch die Frage, ob wir im Laden Einweg-Tüten kaufen oder aber Tüten von zuhause mitbringen. Und je nachdem, wie lang der Heimweg ist, überlegt man sich zudem vielleicht noch, ob es nicht hilfreich wäre, direkt einen Rucksack mitzunehmen.“ Solche Überlegungen im Vorfeld eines Einkaufs sind sinnvoll. Keine Frage. Nur was hat das alles mit Internet-Telefonie zu tun?

Nun, was das Einkaufen mit Voice over IP beziehungsweise dem Telefonieren über das Internet gemeinsam hat, ist die Tatsache, dass sich Abläufe optimieren lassen, wenn man sich im Vorfeld damit auseinandersetzt. Simionovici hat das getan. Die Informatikerin hat sich im Rahmen ihrer Doktorarbeit an der Uni Luxemburg mit der Erstellung eines Vorhersage-Models für Voice-over-IP-Systeme (VoIP) befasst.

Nutzung der VoIP-Telefonie folgt oft einem bestimmten Muster

Vom Prinzip her ist die VoIP-Telefonie ähnlich wie die klassische Telefonie. Das Telefongespräch lässt sich in drei Vorgänge einteilen:  Erst folgt der Verbindungsaufbau, dann die Gesprächsübertragung und schließlich wieder der Verbindungsabbau. Der Unterschied zum herkömmlichen Telefonieren ist allerdings der, dass für das Gespräch keine zugewiesenen Leitungen durchgeschaltet werden, sondern die Sprache zunächst digitalisiert und dann in kleinen Datenmengen über das Internet transportiert wird. Zudem sind VoIP-Telefonate deutlich günstiger, häufig auch kostenlos, weil die Betreiber für die Übertragung keine Telefonleitungen anmieten müssen.

Dieser entscheidende Vorteil wiederum führt dazu, dass die Server häufig überlastet sind. Mit Hilfe des Vorhersage-Models, das an der Uni in Zusammenarbeit mit einem VoIP-Dienstleister entwickelt wurde, lässt sich diese Serverüberlastung reduzieren. „Wenn man sieht, wie Nutzer zu welchen Zeiten den Dienst in welchem Umfang nutzen, dann erkennt man darin ein bestimmtes Muster“, erklärt Simionovici. „Wir haben darauf aufbauend ein Modell entwickelt, das in der Lage ist, die Verkehrslast für einen bestimmten Zeitraum zu prognostizieren“, sagt die Informatikerin.

Den Datenverkehr gezielt umleiten

So haben Simionovici und ihre Kollegen beobachtet, dass es zu bestimmten Tageszeiten eine höhere Nutzung des Angebots gibt, wohingegen es am Wochenende und während der Feiertage weniger zum Einsatz kommt. Statt die technischen Anforderungen wie Server möglichst groß zu dimensionieren, um so die Gefahr einer Überlastung zu vermeiden, setzt das auf Algorithmen basierende Vorhersage-Model auf eine dem tatsächlichen Bedarf angepasste Zuordnung der Ressourcen. „Indem wir den Verkehr zu bestimmten Zeiten gezielt umleiten, lässt sich die Qualität der Verbindungen erhöhen und gleichzeitig die Zahl der Server reduzieren“, sagt die Forscherin. „Unser Ziel ist es, durch eine Reduzierung der Infrastruktur und des Zeitaufwands die Kosten zu minimieren.“

Nach der durch den FNR finanziell unterstützten Erstellung des Vorhersage-Models besteht deshalb der nächste Schritt nun darin, in der Praxis die Lasten entsprechend zu verteilen. Zudem verfolgen die Forscher auch den Ansatz eines individuellen Nutzermodels. Schwankungen in der Nutzung gebe es nämlich nicht zu den Tageszeiten, sondern auch innerhalb eines Jahres, erklärt sie. „Wenn man zum Beispiel davon ausgeht, dass eine Schule während der Sommerferien geschlossen ist, dann weiß man auch, dass für diesen Kunden in dieser Zeit weniger Ressourcen benötigt werden.“

Autor: Uwe Hentschel
Foto: Uwe Hentschel

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