Was sind VoIP-Codecs und wie beeinflussen sie die Anrufqualität?

Die VoIP-Kommunikation wird durch eine Technologie namens Codecs erleichtert, die die Audiotöne eines Sprechers in Daten zur Übertragung über das Internet komprimiert.

Allerdings sind nicht alle Voice over Internet Protocol-Codecs gleich – einige konzentrieren sich auf eine geringe Latenz, andere legen Wert auf eine geringe Bandbreite und wieder andere übertragen ein breites Spektrum an Tonfrequenzen.

In diesem Artikel werfen wir einen detaillierten Blick auf VoIP-Codecs und besprechen, was sie sind, wie sie für Sprachanrufe und Konferenzgespräche funktionieren, welche Codec-Varianten es gibt und wie Sie den richtigen Codec für Ihre geschäftlichen Kommunikationsanforderungen auswählen.

Was sind VoIP-Codecs?

Ein VoIP-Codec ist eine hardware- oder softwarebasierte Technologie, die ein Audiosignal komprimiert und zwischen Geräten überträgt und so eine schnelle und klare Kommunikation ermöglicht.

Das Wort „Codec“ selbst vereint die beiden Hauptfunktionen der Technologie – das Kodieren und Dekodieren eines analogen Audiosignals in ein digitales oder aus einem digitalen.

Es gibt Hunderte verschiedener Arten von Codecs, die alle Arten von Medien komprimieren – Video, Musik, Streaming usw.

VoIP-Codecs sind für die effiziente Übertragung von hochauflösendem Audio und Sprache in hoher Qualität konzipiert, einer entscheidenden Komponente der Voice Over IP (VoIP)-Telefonie.

Die geschäftliche VoIP-Telefonie nutzt eine Kombination aus beidem:

• Hardware-Codecs: Physische Chips in jedem Gerät, das Audio und Video aufzeichnet, überträgt oder wiedergibt. Computer, Tablets, Mobiltelefone, Headsets und VoIP-Telefone (IP-Telefone) enthalten alle Codecs.
• Software-Codecs: In der Cloud gehostete PBX-Anbieter bieten softwarebasierte Apps mit Codecs an, die ein digitales Audiosignal über das Telefonnetz des Anbieters übertragen. Alle video- und audiobasierten Programme nutzen integrierte Software-Codecs, die online zum Download verfügbar sind.

Warum sind VoIP-Codecs wichtig?

VoIP-Codecs sind wichtig, da sie die VoIP-Audioqualität bestimmen. Cloudbasiertes Business-VoIP basiert auf digitaler Audioübertragung in Echtzeit, die HD-Sprachaudioqualität ermöglicht und Ablenkungen wie Jitter und Latenz eliminiert.

Diese sofortige Datenübertragung erfordert einen Codec, der das analoge Audiosignal schnell in ein digitales umwandelt, wobei so viel wie möglich vom Originalton erhalten bleibt und gleichzeitig der Bedarf an Netzwerkbandbreite minimiert wird. Wenn ein Codec zu viel Bandbreite benötigt oder das analoge Signal zu langsam komprimiert, kann es zu Audioverzögerungen oder verzerrtem Ton kommen. (Der A-Law-Algorithmus für Nordamerika und Japan reduziert die Sprachbereiche, um eine effiziente Kodierung sicherzustellen.)

So funktionieren VoIP-Codecs

Ein VoIP-Codec funktioniert, indem er den Audioeingang eines Lautsprechers empfängt, dieses analoge Audiosignal in ein digitales Audiosignal kodiert, dieses digitale Signal über ein VoIP-Telefonnetzwerk überträgt und schließlich das digitale Signal am Ende des Empfängers wieder in ein analoges Signal dekodiert, wo es durchkommt als klares Audio. Bemerkenswerterweise erledigen Codecs diesen gesamten Prozess in wenigen hundert Millisekunden und ermöglichen so VoIP-Gespräche in Echtzeit.

So funktionieren VoIP-Codecs in einem cloudbasierten Telefonsystem:

1. Ein VoIP-Codec empfängt das analoge Audiosignal eines Lautsprechers

2. Der VoIP-Codec komprimiert das analoge Signal in digitale Audio-Datenpakete

3. Der VoIP-Anbieter des Anrufers überträgt diese digitalen Audiodatenpakete über sein VoIP-Netzwerk

4. Der VoIP-Anbieter des Empfängers empfängt die digitalen Daten und leitet sie an die App und das Gerät des Empfängers weiter

Schritt 1: VoIP-Codec empfängt das analoge Audiosignal des Lautsprechers

Wenn der Sprecher einen Sprachton in sein Gerät eingibt, erfassen die Hardware-Codecs des Geräts die Audiofrequenz als analoges Signal.

Geräusche aus dem wirklichen Leben belegen ein breites Spektrum an Audiofrequenzen. Die meiste Sprache liegt zwischen 80 und 300 Hz, während andere Geräusche wie Musikklänge zwischen 20 und über 15.000 Hz liegen können. Herkömmliche Audio-Codecs erfassen nur einen begrenzten Teil der realen Audiogeräusche, weshalb Telefongespräche nie so klar klingen wie persönliche Interaktionen.

Ein höherwertiger Codec erfasst einen größeren Frequenzbereich und führt zu HD-Audio, das reale Gespräche nachahmt.

Schritt 2: VoIP-Codec komprimiert das analoge Signal in digitale Audiodatenpakete

Als nächstes komprimiert der Codec Ihrer VoIP-Anwendung das analoge Audiosignal in digitale Datenpakete (der Kodierungsvorgang). Digitale Pakete benötigen viel weniger Bandbreite und lassen sich einfacher über das Internet transportieren.

Die Qualität der komprimierten Audiodaten hängt von drei Faktoren ab: Frequenz, Abtastrate und Bitrate.

• • Frequenz: Der Audiotonbereich, den die digitalen Daten erfassen, in Hz. Breitband- und Superbreitband-Audiofrequenzen erfassen im Vergleich zu Schmalbandfrequenzen einen größeren Klangbereich. Breitband-Audio erfordert jedoch mehr Bandbreite und kann daher in einem WLAN- oder Internetnetzwerk langsamer und anstrengender sein.
  • Abtastrate: Die Rate, mit der der Codec „Schnappschüsse“ von Audiodaten erstellen und diese übertragen kann. Gemessen in Samples pro Sekunde bedeutet eine höhere Samplerate, dass der Codec mehr Mikrosekunden Audio erfasst und dem Empfänger ein nahtloseres und analogeres Produkt liefert.
  • Bitrate: Die Menge an digitalen Daten, die in jedem analog umgewandelten Audio-Sample enthalten ist (Komprimierungsverhältnis). Bitrate und Sample-Rate gehen Hand in Hand – Bitrate ist die Qualität der komprimierten Audiodaten und Sample-Rate die Menge oder Geschwindigkeit, mit der die Daten übertragen werden wird komprimiert und versendet.

Jedes VoIP-Codec-Format – wie G.711, G.722 oder Opus – bietet eine eigene Frequenz, Abtastrate und Bitrate.

Daher bestimmt der Codec Ihrer VoIP-Software die Audioqualität des Anrufs , einschließlich des auftretenden Jitters und der Latenz.

Schritt 3: Der VoIP-Anbieter des Anrufers überträgt Daten über das Netzwerk

Sobald Ihr VoIP-Codec analoge in digitale Daten komprimiert, überträgt Ihr VoIP-Anbieter diese Daten über sein internetbasiertes Telefonnetzwerk.

Die meisten VoIP-Anbieter nutzen mehrere globale Rechenzentren , die Audiodaten in Millisekunden vom Anrufer zum Empfänger weiterleiten können, was zu einem stetigen, nahezu augenblicklichen Kommunikationsfluss führt.

Schritt 4: Der VoIP-Anbieter des Empfängers empfängt Daten und überträgt sie an die App oder das Gerät des Benutzers

Nach der Internetübertragung erreichen die Audiodaten das Netzwerk des VoIP-Anbieters des Empfängers, wo der Codec der VoIP-Software die Daten wieder in ein analoges Signal dekodiert (Dekomprimierungsprozess). Dieses unkomprimierte Signal wird dann an das Gerät des Empfängers gesendet.

Innerhalb eines VoIP-Gesprächs müssen alle Parteien denselben Codec verwenden – wie G.722, G.711 oder Opus –, sodass die beteiligten VoIP-Anbieter das gegenseitig unterstützte Codec-Format mit der höchsten Qualität aushandeln.

Der gleiche Vorgang findet statt, wenn ein Teilnehmer Mobilfunk oder PSTN verwendet, die beide mit dem G.711-Codec kompatibel sind.

Die Arten von VoIP-Codecs

Während es Dutzende von Audio-Codec-Formaten gibt – einschließlich des beliebten MP3 – werden heute nur fünf VoIP-Codecs häufig verwendet: G.711, G.722, G.722.2, G.729 und Opus.

VoIP-Anbieter unterstützen in der Regel mehrere dieser Codecs, und jedes Format bietet unterschiedliche Vorteile: Übertragungsgeschwindigkeit, Bandbreitennutzung, Audiosignalfrequenz, Abtastrate, Bitrate und allgemeine Audioqualität.

Nach Angaben der International Telecommunications Union (ITU) sind die beliebtesten VoIP-Codecs:

• G.711: Das G.711-Format wird von fast allen VoIP-Anbietern unterstützt und gilt als der beste Codec für die Interaktion mit dem PSTN-Festnetz. Es verfügt über eine hohe Bitrate, was zu einer guten Klangqualität führt, aber eine große Bandbreite erfordert. G.711 ist ein Schmalband-Codec und unterstützt begrenzte Frequenzen zwischen 300 und 3.400 Hz.
• G.722: Dieser Breitband-Codec bietet eine hohe Bitrate mit hohen Bandbreitenanforderungen und unterstützt 50–7000 Hz – geeignet für HD-Sprache
• G.722.2 (AMR-WB): Dieser Breitband-VoIP-Codec bietet die Möglichkeit, zwischen einer Bitrate von 48, 56 oder 64 Kbit/s zu wechseln, je nachdem, wie viel Bandbreite das Telefonnetz zur Verfügung hat
• G.729: G.729 bietet Schmalband-Klangqualität mit einer niedrigen Bitrate – nur 8 Kbit/s. Die niedrige Bitrate bedeutet, dass dieser Codec von allen auf dieser Liste die geringste Bandbreite verbraucht, was ihn zu einer großartigen Option für Teams mit vielen Benutzern macht, die sich dasselbe Netzwerk teilen.
• Opus: Opus ist ein Ultra-Breitband-Codec, der 50–20.000 Hz und eine bemerkenswert hohe Abtastrate unterstützt. Dieser Codec ist außerdem flexibel, mit einer Bitrate von 6 bis 510 Kbit/s und einer Bandbreite, die sich an die Netzwerkverfügbarkeit anpasst. Opus ist ein lizenzfreier Open-Source-Codec, für den keine Lizenzgebühren anfallen.

So wählen Sie den richtigen VoIP-Codec aus

Der beste VoIP-Codec ist derjenige, der zum System Ihres Telekommunikationsanbieters passt, optimale Klangqualität bietet und Ihren Bandbreitenanforderungen entspricht. Damit ein VoIP-Anruf stattfinden kann, müssen jedoch beide Parteien denselben Codec verwenden.

Die meisten SIP- und VoIP-Programme unterstützen mehrere Codecs und wählen für jeden Anruf automatisch den besten aus, sodass Sie sich nicht für einen Codec entscheiden müssen. Achten Sie bei der Auswahl eines VoIP-Anbieters auf einen, der G.711, G.722 und den Opus-Codec bietet. Diese drei Codecs garantieren, dass jeder Anruf, den Sie tätigen, die Anrufqualität und Konnektivität optimiert.

Häufig gestellte Fragen zum VoIP-Codec

Nachfolgend haben wir die häufigsten Fragen zu VoIP-Codecs beantwortet.