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André Hofmann

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HD-Voice in Mobilfunk und Festnetz: Grenzenlose Sprachqualität

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Testaufbau für ein Smartphone mit einem Dummy.

Testaufbau für Smartphone - (Foto: © HEAD acoustics GmbH)

HD-Voice sorgt für Top-Sprachqualität ohne Hintergrundgeräusche, bei der Deutschen Telekom sogar zwischen Festnetz und Handy. Hier mehr zur HD-Voice Technologie.

"Was hast du gesagt?" oder "Kannst du das noch einmal wiederholen? Ich habe dich nicht verstanden." Das sind häufig gestellte Fragen, wenn man mit jemandem telefoniert, der in einem voll besetzten Café sitzt oder aus dem Auto spricht. Zu deutlich sind die Nebengeräusche hörbar, zu leise, dumpf oder verrauscht klingt der Gesprächspartner.

Deutlich besser klappt die Verständigung, wenn beim Telefonieren die Technik High Definition Voice (HD-Voice) zum Einsatz kommt: Glasklar, wohl differenziert und nahezu ohne Hintergrundgeräusche gelangt dabei die Stimme des Angerufenen ans Ohr – fast so, als säße er neben einem. Von diesem Plus an Sprachqualität profitieren Telekom-Kunden beim IP-Festnetz und Mobilfunknetz - egal ob GSM, UMTS oder LTE.

Bis vor kurzem war HD-Voice allerdings nur in den jeweiligen Medien, also von Festnetz zu Festnetz oder innerhalb des Mobilfunks möglich. "Wenn in beiden Netzen eine hohe Sprachqualität nach HD-Voice-Standard möglich ist, dann ist der nächste logische Schritt, diesen auch bei Telefonaten zwischen beiden Netzen zu erzielen", beschreibt Dietmar Kurz, Telekom Deutschland, die Motivation für ein Projekt, das ihn und sein Team rund drei Jahre beschäftigt hat. Die Telekom ist jetzt der erste große Anbieter in Deutschland, der die Brücke zwischen Festnetz und Mobil bei der HD-Voice-Übertragung erfolgreich geschlagen hat. Telekom-Kunden können dank dieser Technik nun Gesprächspartner deutlich besser verstehen – mit einem natürlichen Klang der Stimme und ohne störende Hintergrundgeräusche.

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Hintergrund-Wissen: Warum HD-Voice viel besser klingt

Die Grundstimme vom tiefen Bass bis zum hellen Sopran, leise Zwischentöne wie Bedauern oder Freude, klares Hochdeutsch oder Dialekt: Für alle Facetten des Gesprochenen – von Verständlichkeit über die Erkennbarkeit von Vokalen und Konsonanten bis hin zu Eigenschaften wie Wärme und Brillanz – nutzt die menschliche Stimme inklusive Obertönen einen Frequenzbereich von etwa 80 bis manchmal sogar über 10.000 Hertz.

Für die Übertragung muss Sprache allerdings leitungsfreundlich komprimiert werden. Das bedeutet: Extreme, also Tiefen und Höhen, fallen dabei weg. Der Unterschied zwischen der althergebrachten Sprachübertragung und HD-Voice liegt nun in den Bereichen, die abgeschnitten werden. Herkömmliche Telefone übertragen nur ein Frequenzspektrum von 300 bis 3.400 Hertz. Geräte, die HD-Voice unterstützen, erlauben immerhin den Transport von 50 bis 7.000 Hertz. Das kommt der natürlichen Bandbreite der menschlichen Stimme also deutlich näher.

Graifk zur HD Voice final

Vergleich zwischen herkömmlicher Telefonie und HD-Voice.

Der vergrößerte Frequenzbereich fördert unter anderem die Sprachverständlichkeit: Ob Ihr Gesprächspartner ein "f" oder ein "s" ausspricht, "fein" oder "sein" sagt, ist viel besser zu verstehen. Stimmen klingen zudem nicht mehr flach, blechern oder dumpf, sondern vielmehr klar, voluminös und fein nuanciert. Darüber hinaus werden für das Gespräch irrelevante Geräuschinformationen stark gefiltert, um die Qualität noch einmal zu steigern. "Der Qualitätsgewinn mit HD-Voice lässt sich vergleichen mit dem Unterschied von Mono- zu Stereoradio", fasst Dietmar Kurz den Vorteil für den Kunden zusammen.

Und das hört sich dann so an:

Voraussetzungen: Das brauchen Sie für HD-Voice

Um sich auch am Telefon an der glockenklaren Stimme der besten Freundin oder dem sonoren Bariton des Freundes erfreuen zu können, müssen zwei Voraussetzungen gegeben sein: das richtige Telefonnetz und ein passendes Endgerät.

Die Telekom stellt HD-Voice sowohl im Mobilfunknetz als auch im IP-Festnetz kostenlos zur Verfügung. Im Mobilfunknetz hat die  Telekom HD-Telefonie bereits Ende 2011 im UMTS-Netz gestartet. Seit Anfang diesen Jahres - mit der Einführung von VoLTE (Voice over LTE) - steht das Leistungsmerkmal im gesamten Mobilfunknetz zur Verfügung: von GSM bis LTE!

Im Festnetz benötigt man für HD-Voice einen IP-basierten Anschluss. Das sind die modernen Anschlüsse, die das Internet Protocol (IP) zur Übertragung nutzen und somit nicht analoge oder ISDN-Technik verwenden. Derzeit nutzen bereits über zehn Millionen Festnetzkunden der Telekom einen dieser Anschlüsse. Mehr zum Thema IP-Anschlüsse steht im Beitrag 10 Fragen zur IP-Telefonie.

Darüber hinaus muss auch das Smartphone oder Festnetztelefon beziehungsweise der Router HD-Voice unterstützen. Die entsprechenden Informationen finden Sie in den jeweiligen Handbüchern.

Grenzenlose Sprachqualität: So funktioniert der Netzzusammenschluss

Bis Ende 2018 stellt die Telekom ihr Festnetz auf das Internet Protocol (IP) um. Künftig kommen alle Dienste – ob Telefon, TV oder Internet – aus einem einzigen Telekom-IP-Anschluss. Das Mobilfunknetz der Telekom nutzt bereits diese Technik.

"Unsere IP-Strategie legt es nahe, beide Netze näher zusammen zu bringen – und gleichzeitig die Funktion HD-Voice netzübergreifend bereitzustellen", sagt Dietmar Kurz.

Das klingt einfacher, als es ist: Man könnte sich die beiden Netze als zwei Inseln – Festnetz und Mobilfunknetz – vorstellen, deren Bewohner unterschiedliche Sprachen sprechen. In der technischen Realität heißen diese Sprachen G.722 für den HD-Voice-Codec im Festnetz und G.722.2 für den HD- Voice-Codec im Mobilfunk. Bis dato kommunizierten die beiden Inseln indirekt über eine dritte Insel, das ältere PSTN-Netz und den Codec mit niedriger Sprachqualität gemäß dem Standard G.711. "Für die netzübergreifende Kommunikation in HD-Voice mussten wir also erst einmal eine neue Brücke zwischen Mobilfunk- und Festnetz bauen und dann auch noch einen Übersetzer bereitstellen."

Mit dem Bau dieser Brücke begann die Telekom 2011. Smartphones können so direkt mit Festnetztelefonen beziehungsweise Routern kommunizieren. Der sogenannte Session Border Controller (kurz: SBC) übernimmt zudem die Übersetzung zwischen Mobilfunk- und Festnetz. Auch weitere Herausforderungen waren gelöst, beispielsweise beim sogenannten "Hand Shaking" der Endgeräte. Hierbei fragen diese in wenigen Millisekunden vor dem Verbindungsaufbau ihre Standards gegenseitig ab – zum Beispiel, ob sie beide HD-Voice unterstützen.

Zwei Jahre Testmarathon für ein ausgereiftes Produkt

In den folgenden Monaten gab es umfangreiche Tests: Erst wurde im Labor geprüft, ob die Architektur passt, Abweichungen und Fehler auftreten oder dem Design noch etwas hinzugefügt werden muss. Anschließend standen Tests in einem Referenznetz auf dem Plan, welches dem Live-Netz bereits deutlich näher kommt als die Laborbedingungen. Dazu zählte auch, über einen akustischen Kunstkopf die Qualität der HD-Voice-Übertragung zu prüfen.

Den künstlichen Ohren folgten echte Köpfe: Knapp zwei Dutzend Telekom-Mitarbeiter spielten mit eigens angelegten Rufnummern und ausgewählten Endgeräten unzählige Szenarien durch, angefangen bei Telefonaten in lauten Umgebungen bis hin zu speziellen Anwendungen wie Anrufweiterleitungen.

Nach erfolgreichem Abschluss der vielen Testläufe wurde Mitte vergangenen Jahres in einem begrenzten Gebiet das Freischalten der Funktionen für Kunden gestartet: Für die Einspeisung neuer Funktionen nutzt man die weniger aktiven Nachtstunden – und kann so gleich morgens durch Abgleich mit den Telefoniedaten der vorangegangenen Tage sehen, ob alles korrekt funktioniert. Bei Bedarf, wenn also noch Fehler wie Verbindungsabbrüche aufgetreten wären, hätten die Mitarbeiter der Telekom das Netz wieder auf den alten Stand zurückgesetzt und die Funktion noch einmal überarbeitet.

Im Falle von HD-Voice war das jedoch nicht nötig. Mit der Auslieferung konnte zügig begonnen werden. Seit Oktober 2014 steht HD-Voice flächendeckend zwischen Mobilfunk- und IP-Festnetz der Telekom zur Verfügung – in dieser Form ein Alleinstellungsmerkmal.

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