Smart Routing für Skype

Internet-Telefonie ist der Zukunftsmarkt im Bereich der Online-Dienste, vor allem, weil es billig ist.

Wer mit "Skype" oder ähnlichen Systemen telefoniert, kennt allerdings die Nachteile: teilweise lausige Verbindungen, Aussetzer und Verzögerungen, die ein Gespräch manchmal bis zur Unverständlichkeit zerhacken. Wirklich durchsetzen wird sich Voice over IP nur, wenn eine gewisse Qualität garantiert ist, meint der Telekommunikationsforscher Piet van Mieghem von der TU Delft.

Das Problem

ist in der Struktur des Internets begründet. Es wurde ursprünglich für das US-Militär entwickelt, um eine ausfallsichere Datenübertragung zu garantieren. Dafür werden die Daten beim Sender in Pakete aufgeteilt, die auf verschiedenen Wegen zum Empfänger reisen können, wo sie wieder zusammengesetzt werden. Bei Verwendung des "Transmission Control Protocols" [TCP] wird für jedes erhaltene Paket eine Empfangsbestätigung geschickt. Hat der Sender nach einer bestimmten Zeit noch immer keine Bestätigung erhalten, schickt er das verloren gegangene Paket noch einmal - so lange, bis der Empfang bestätigt wird. Im Idealfall dauert die Übertragung einer E-Mail nur Sekundenbruchteile, bei Leitungsausfällen, Staus und Routerproblemen kann es aber Minuten, im Extremfall sogar Stunden dauern. Das kann bei E-Mails und Suchanfragen im Web lästig sein, bei der Übertragung von Sprache - wie der Internet-Telefonie - sind Verzögerungen oder gar der Verlust einzelner Datenpakete aber sehr unangenehm. Beim Telefonieren wird eine Sprachverzögerung von mehr als 150 Millisekunden bereits als störend empfunden.

Quality of Service

Die Lösung wäre, so Piet van Mieghem, der vor seinem Job an der TU Delft beim Telekom-Betreiber Alcatel in Antwerpen geforscht hat, auch für Internet-Telefonie "Quality of Service" [QoS] anzubieten wie beim klassischen Telefon.

Van Mieghem: "Wenn zum Beispiel jemand viel Geld für eine Sprachverbindung mit hoher Qualität bezahlt, dann darf die Datenübertragung - sagen wir - maximal 100 Millisekunden dauern und die Wahrscheinlichkeit, dass einzelne Datenpakete länger brauchen, nur sehr gering sein.

Eine derartige Garantie für die Qualität des Dienstes könnte ein Provider anbieten. Wir überlegen uns seit fast zehn Jahren, wie man das umsetzen kann. Von einem rein algorithmischen oder rein wissenschaftlichen Standpunkt aus betrachtet, ist das ein sehr komplexes Problem."

Dijkstra reicht nicht aus

Im Internet und in vielen anderen Netzwerken hat man sich darauf geeignet, für das Routing in autonomen Domains, also im Netz eines Providers, den Algorithmus des holländischen Computerwissenschaftlers Dijkstra zu verwenden.

TAMCRA und SAMCRA

Noch während seiner Zeit bei Alcatel im belgischen Antwerpen entwickelte Piet van Mieghem deshalb den heuristischen Algorithmus TAMCRA - eine Abkürzung für "Tunable Accuracy Multiple Constraints Routing Algorithm".

TAMCRA sollte sich also durch Ausprobieren flexibel auf mehrere Anforderungen einstellen können. Alcatel entschied jedoch, diese Idee nicht weiterzuverfolgen. Als Van Mieghem 1998 an die Technische Universität Delft wechselte, begann er gemeinsam mit dem Doktoranden Fernando Kuipers, an einem nicht-heuristischen, also exakten Algorithmus zu arbeiten.

Wahrscheinlich unwahrscheinlich

Van Mieghem und Kuipers haben jedoch herausgefunden, dass die Gründe, die zu dieser "NP-Vollständigkeit" führen, in der Praxis so gut wie nie auftreten.

Van Mieghem: "Wir haben bereits vier Umstände gefunden, die auftreten müssten, damit die Berechnung in realer Zeit nicht mehr möglich ist. Es erscheint uns sehr unwahrscheinlich, dass in der Praxis jemals alle vier Umstände gleichzeitig auftauchen werden." Piet van Mieghem ist deshalb sicher, dass SAMCRA für die Anbieter von Voice over IP und anderen Diensten mit Qualitätsgarantie interessant sein könnte.

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