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Etude et mise au point d'un systeme de communication VOIP : application sur un PABX-IP open source "cas de l'agence en douane Getrak"

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par Yannick YANI KALOMBA
Université protestante de Lubumbashi - Ingénieur en réseaux et télécoms 2009
  

Disponible en mode multipage

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EPIGRAPHE

« La connaissance du très saint, voila ce qu'est l'intelligence. »

Proverbe 9 : 10

DEDICACE

A Dieu tout puissant qui m'a fait grâce afin que je parvienne au terme de cette longue et harassante étude.

A Suzanne MPOYO mon épouse, pour ton dévouement et tes sages conseils.

A vous mes frères et soeurs, NKULU KALOMBA Honorine, MUTONKOLE KABANZA nana, KAYUMBA NKULU Charlotte, KAZADI KALOMBA Trésor, ILUNGA NDALAMBA Jacques, KITWA KABANZA Yannick, ILUNGA NDALAMBA Patricia, ILUNGA KIKUMBI Clémence, TSHIKOMBA Jean-Luc, pour votre assistance morale et votre abnégation.

A Gertrude KAYUMBA NKULU ma mère, artisane en amont de cette oeuvre et unique témoin de sa réalisation après la disparition de mon père Robert KAZADI KALOMBA.

A tous les miens pour tout ce dont je vous suis redevable.

IN MEMORIAM

A mon père Robert KAZADI KALOMBA.

Artisan inlassable ayant oeuvré en amont pour que cette oeuvre grandiose se réalise aujourd'hui.

Dans votre repos éternel dans la maison du Père céleste, recevez l'hommage déférent et l'expression profonde de gratitude de votre digne fils.

AVANT PROPOS

Il est de coutume qu'avant d'aborder le vif de notre dissertation de mémoire, nous puissions rédiger quelques lignes à titre liminaire pour essayer tant soit peu de centrer les contingences qui ont émaillé l'élaboration de cette étude.

Une telle oeuvre serait une chimère en absence du concours de l'expertise et même de la grande disponibilité de Monsieur Raphael BUKASA en sa qualité de co-directeur du présent mémoire. Son savoir a été d'un grand atout pour cette oeuvre.

La réalisation de cette oeuvre a nécessité des moyens matériels et financiers considérables que nous n'avons pas disposés en totalité. Aussi, avons nous bénéficié de l'assistance de certaines personnes généreuses à l'égard de qui nous exprimons également notre gratitude.

N'étant pas en mesure de les citer toutes nommément au risque d'en oublier certaines, qu'elles trouvent à travers ces lignes toute notre reconnaissance et notre grande sympathie.

Nous terminons notre propos en rappelant que nous faisons partie des étudiants de la première promotion depuis la création de la Faculté des sciences informatiques à l'Université Protestante de Lubumbashi (année académique 2004 - 2005).

Nous saisissons cette occasion pour exprimer notre gratitude et notre reconnaissance à l'égard de tous les professeurs, chefs de travaux, assistants et chargés de cours.

INTRODUCTION

I.1. Présentation du sujet

Les réseaux de données et de voix étaient clairement distincts, avec des câblages différents, des protocoles différents et des fonctionnalités différentes. Aujourd'hui la tendance a nettement changée. Les réseaux IP se sont démocratisés : on assiste à une convergence des données, de la voix et même de la vidéo, à tel point que les principaux moteurs de développement des réseaux sont la voix et la vidéo. La voix sur IP devient aujourd'hui une solution incontournable pour les entreprises qui voudrait soit remplacer l'ancien système PBX en faveur d'une place forme VoIP ou en créer un pour la réalisation efficiente et efficace d'un système de communication basé sur IP.

Historiquement, les communications voix et data empruntent des réseaux séparés ; la voix emprunte un réseau dit commuté, qui lui est réservé et le data emprunte un réseau IP. En effet, pour chaque communication, le réseau voix commuté établit la connexion entre les interlocuteurs. La VoIP fait d'une pierre deux coups dans la mesure où elle supprime cette logique de connexion.

L'existence du réseau téléphonique et Internet a amené un certain nombre de personnes à penser à un double usage pour unifier tous ces réseaux, en opérant une convergence voix - données - vidéo, autrement appelé « triple play ». Les opérateurs, entreprises ou organisations et fournisseurs devaient pour bénéficier de l'avantage du transport unique IP, introduire de nouveaux services voix et vidéo. Ainsi, l'une des solutions qui marquent le «boom» de la voix sur IP au sein des entreprises est la solution PABX-IP (Private Automatic Branch eXchange IP).

Ainsi l'objectif de ce mémoire est d'arriver à la réalisation d'un système de communication VoIP dans un environnement hostile, basé sur des logiciels libres. Dans ce travail, il s'agira donc de développer des solutions de communications basées sur Asterisk qui est un projet opensource basé sur des idées du projet (1(*)).

I.2. Choix et intérêt du sujet

L'intérêt porté sur le choix de ce sujet est le fruit d'une orientation scientifique que nous nous sommes donnée. En effet le choix de ce thème trouve sa justification dans le fait que la téléphonie au travers d'un réseau «par paquets» offre des avantages en termes de réduction des coûts élevés de communication contrairement au réseau PABX traditionnel. Parlant d'un PABX traditionnel on se rend compte qu'il coût énormément, ce marché, longtemps dominé par des solutions propriétaires proposées par des entreprises renommées (Cisco, 3Com, etc.) voit aujourd'hui, avec la maturité des technologies «Open source», l'émergence d'une nouvelle génération IPBX développés en logiciels libres, peu coûteux mais néanmoins performants.

Toutefois l'aspect financier n'est qu'une des raisons, mais aussi déterminante, qui peut amener une entreprise à prendre une décision vers cette technologie.

Etant donné ces avantages qu'offre la VoIP, c'est ainsi que nous nous sommes dotés d'une infrastructure téléphonique basée sur les solutions Open source Asterisk de Digium, l'éditeur à l'origine du projet. Cette suite logicielle permet de transformer un PC sous Linux en véritable PABX d'entreprise ; Asterisk est libre d'utilisation et peut être monté dans un serveur virtuel, ce qui permet de « minimiser les coûts » de matériel. Dans cette mesure on pourra diminuer les frais de communication et aussi simplifier la maintenance du réseau, qui passe de deux (téléphonie et données) à un seul (données).

Sur le plan professionnel, comme toute recherche scientifique, ce travail nous permettra d'enrichir nos connaissances dans le domaine informatique, précisément pour notre travail ; la nouvelle technologie de la téléphonie IP, le logiciel Open source Asterisk et le système d'exploitation linux.

I.3. Etat de la question

Pour étayer le problème à traiter, il nous a semblé utile de le situer par rapport aux études antérieures ayant trait à notre recherche. Cela nous a poussés à fouiller les documents se trouvant dans les différentes bibliothèques. Les travaux ci-après ont attiré notre attention :

Dorcas MASHINDA MUNYUNGU, Ecole supérieur d'informatique Salama, (2006-2007) dont le titre est : « mise en place d'une infrastructure de vidéoconférence sur un réseau IP étendu ».

I.4. Problématique et hypothèse

a. Problématique

La problématique est un ensemble de questions qu'une science ou une philosophie se pose dans un domaine particulier (2(*)). Partant de cette approche nous allons établir un questionnaire qui trouvera ses réponses tout au long du développement du travail.

- Peut-on fusionner le réseau informatique et téléphonique commuté (RTC), en un seul ?

- Comment peut-on réduire les coûts de communication dans une entreprise ?

- Peut-on renouveler un PABX traditionnel par une solution logicielle libre ou en créer un pour une gestion des appels tant locaux qu'extérieur ?

Telles sont des questions auxquelles nous essayerons de répondre dans la suite du travail.

b. Hypothèse

L'hypothèse est définie comme étant une proposition ou supposition, dont la véracité n'est pas encore prouvée, formant le fondement du raisonnement ou le point de départ d'une enquête plus poussée (3(*)).

Comme proposition en rapport avec les préoccupations retenues, nous pourrions mettre sur pied d'un système de communication de la voix sur IP.

A la question de savoir, si l'on peut fusionner le réseau informatique et téléphonique commuté (RTC), nous disons que grâce à la Voix sur IP, l'entreprise pourra tout fusionner sur un même réseau.

Nous dirons aussi qu'avec Asterisk de Digium, nous pouvons renouveler un PABX traditionnel, ce logiciel permet de transformer un PC sous linux en un PABX d'entreprise.

I.5. Délimitation du sujet

Tout travail que se veut scientifique doit être examiné dans le temps tout comme dans l'espace, pour bien cerner le contour du sujet et faciliter notre démarche scientifique que nous abordons.

a. Délimitation spatial

Le choix de notre champ d'investigation a été porté sur l'agence en douane GETRAK situé sur l'avenue du 30 juin commune de Lubumbashi ville de Lubumbashi.

b. Délimitation temporelle

La mise en marche d'une infrastructure de communication VoIP dans l'enceinte de la dite agence voudrait l'accompagnée dans son développement durable à travers par exemple la création d'autres succursales. C'est donc une implémentation qui se voudrait être durable pour ne pas dire éternel.

I.6. Méthodes et techniques

a. Méthodes

Le recours à une ou plusieurs méthodes s'avère indispensable pour mener une étude scientifique selon les exigences et la rigueur d'usage en vue d'aboutir à une issue heureuse.

« Le concept méthode » a été défini par plusieurs auteurs dont PINTO et GRAWITZ comme étant : « l'ensemble des opérations intellectuelles par lesquelles une discipline cherche à étudier les vérités qu'elle poursuit, les démontre, les vérifie»(4(*)).

Dans le cadre de notre mémoire, nous ferons usage de méthodes suivantes : la méthode analytique et expérimentale, qui nous aidera à faire une analyse ainsi qu'une simulation de la communication VoIP.

b. Techniques

La technique de recherche est définie comme : « un ensemble des procédés employés pour obtenir un résultat déterminé »(5(*)).

Ainsi, à l'aide de ces outils de collecte et traitement des données, il est possible à tout lecteur de mener efficacement ses investigations.

Dans le cadre de notre étude, nous ferons usage des techniques suivantes :

b.1. La technique documentaire

Cette technique va consister dans la récolte et l'analyse des données émanant des différents textes, ouvrages, sites internet, articles de revues et autres documents ayant des rapports plus ou moins directs avec le thème de notre étude.

Le recueil de la bibliographie que nous aurons à élaborer à la fin de notre mémoire va renseigner avec précision la nature de tous les documents que nous aurons compulsés.

b.2. La technique de l'interview

Cette technique nous a facilité la récolte des données auprès des personnes mieux informées dans le domaine.

I.7. Subdivision du travail

Hormis l'introduction et la conclusion, notre travail comprend deux grandes parties dont la première intitulée « Généralités sur la téléphonie sur IP et les solutions logiciels libres», la deuxième partie ; « Mise en place d'un PABX-IP avec Asterisk».

PREMIERE PARTIE :

GENERALITES SUR LA TELEPHONIE SUR IP

ET LES SOLUTIONS LOGICIELS LIBRES

CHAPITRE I : GENERALITES SUR LA TELEPHONIE SUR IP

I.1. INTRODUCTION

La téléphonie sur IP (ToIP) utilise la technologie voix sur IP (VoIP). Cette dernière transforme la voix en paquets de données et transmet les conversations via le même réseau que celui utilisé pour envoyer des fichiers et du courrier électronique (6(*)). Concrètement, l'entreprise doit remplacer ses postes téléphoniques traditionnels par des téléphones IP.

La voix sur IP met en oeuvre les techniques télécoms sur un réseau à paquets. A cet égard, une normalisation de la signalisation est donc nécessaire pour garantir l'interopérabilité des équipements.

En 1996, une trentaine de logiciels de téléphonie ou visioconférence sur IP existaient. Chacun ayant une signalisation propriétaire, les applications n'étaient évidemment pas compatibles entre elles. Microsoft lance en 1996 le logiciel de visioconférence (7(*)) NetMeeting.

SECTION.1. DEFINITIONS DES CONCEPTS

1.1. La voix sur IP

La voix sur IP, ou « VoIP » est l'acronyme de Voice over Internet Protocol, est une technique qui permet de communiquer par la voix via l' Internet ou tout autre réseau acceptant le protocole TCP/IP. Cette technologie est notamment utilisée pour supporter le service de téléphonie IP (« ToIP » pour Telephony over Internet Protocol) (8(*)). La voix sur IP regroupe l'ensemble des techniques permettant de faire transiter de la voix sur un réseau informatique.

La voix sur IP comprend ainsi les communications de PC à PC. Pour ce type de communication, chaque utilisateur doit disposer d'un logiciel approprié. Si la connexion passe par le réseau Internet, on parle alors de la téléphonie par internet. Deuxième catégorie de voix sur IP, les communications de PC à téléphonie (PC to Phone). Dans les deux cas, le PC communicant est appelé soft phone, terme qui insiste sur l'émulation du PC en téléphone grâce à un logiciel.

1.2. La téléphonie classique

La téléphonie classique se contente de faire transiter analogiquement la voix d'un utilisateur à un autre par la paire cuivrée le reliant au central téléphonique.

1.3. La téléphonie sur IP

La téléphonie sur IP (en anglais, telephony over IP ou IP telephony) est un mode de téléphonie dans lequel la voix est numérisée puis acheminée par le protocole TCP/IP sous forme de paquet de données (9(*)). Ce service de téléphonie est offert sur un réseau de télécommunications, public ou privé utilisant principalement le protocole IP.

La téléphonie IP définit l'utilisation de liens Internet pour acheminer des appels téléphoniques d'une personne à une autre. Un appel téléphonique de type IP diffère de la téléphonie conventionnelle (RTC) dans l'encodage de la voix. Cette technologie repose totalement sur un transport VoIP.

Dans le système traditionnel, la voix est encodée de façon analogique et numérique et transmise sur un réseau de commutation de circuit alors que dans le système IP, la voix est encodée en format numérique et mis en paquets sous format IP.

En fait, la téléphonie sur IP utilise la même méthode (processus) que pour la transmission de l'information sur le réseau Internet. C'est-à-dire une fois la voix formatée, on peut la transmettre sur un lien Internet commun ou encore l'envoyer sur des liens dédiés.

1.4. La ToIP Wi-Fi

La ToIP Wi-Fi désigne les réseaux de téléphonie IP s'appuyant sur la technologie de mobilité Wi-Fi. Les paquets IP circulent par ondes radio plutôt que par câbles, ce qui rend possible l'utilisation de terminaux mobiles, typiquement des téléphones portables (10(*)).

1.5. VPN ToIP 

Se chargent de sécuriser les communications distantes entre deux sites donnés. En effet, pour relier deux points géographiquement éloignés, une entreprise peut choisir de recourir à un réseau privé virtuel (VPN). Plutôt que de transiter sur un réseau public où elles peuvent être interceptées et écoutées.

1.6. PSTN 

PSTN est l'abréviation du réseau téléphonique publique commuté, le « réseau des réseaux téléphoniques », ou plus couramment « réseau téléphonique ». Tel internet qui interconnecte tous les réseaux IP, le PSTN est le réseau résultant de l'interconnexion de tous les réseaux téléphoniques commutés du monde entier. Une différence importante avec internet est cependant la définition du « flux d'information ». En téléphonie (PSTN) un flux d'information est un « appel téléphonique » dans son ensemble, contrairement à internet pour lequel chaque paquet constitue un flux à lui tout seul.

1.7. PABX

Un PABX (Private Automatic Branch eXchange) ou PBX en Anglais, est un autocommutateur privé, utilisé dans les entreprises pour assurer les communications internes et le lien avec le réseau téléphonique commuté global (Public Switched Telephone Network). Un PBX est capable de redirigé les appels entrant vers un téléphone en particulier, ou de permettre aux téléphones de choisir une ligne en particulier pour passer un appel. Comme un routeur sur internet est responsable de rediriger les paquets de données d'une source vers une ou plusieurs destinations, un PBX redirige les appels téléphoniques.

1.8. L'IPBX ou PABX - IP 

C'est un autocommutateur compatible avec la téléphonie sur IP. Il permet comme un commutateur téléphonique standard, d'établir une communication téléphonique entre deux abonnés distants. A l'intérieur d'une entreprise, l'IPBX définit le routage des paquets pour que la communication parvienne au bon poste de l'entreprise. Un PABX-IP peut être soit un autocommutateur auquel l'entreprise ajoute une carte d'extension IP, soit une machine nativement IP. Un autocommutateur IP qui sert de serveur de messagerie, capable de stocker l'historique des communications ou éventuellement des messages. IPBX c'est la dernière génération de PABX, il s'intègre à la téléphonie sur IP.

Figure 1 : Architecture avec un IPBX Asterisk d'un centre appel

1.9. Passerelles IP 

Les passerelles IP servent de liens entre les réseaux téléphoniques commutés (RTC) et les réseaux IP. Passerelle de voix sur IP est spécifiquement conçue pour permettre aux messages vocaux provenant d'un réseau téléphonique traditionnel d'être transmis sur un réseau utilisant le protocole IP, tout en leur offrant la possibilité d'effectuer le chemin inverse.

Figure 2 : Architecture d'un Passerelle IP

SECTION 2 : FONCTIONNEMENT

2.1. Principe

Le principe de la téléphonie sur IP est la numérisation de la voix, c'est-à-dire le passage d'un signal analogique à un signal numérique. Celui-ci est compressé en fonction des codecs choisis, cette compression a comme but de réduire la quantité d'information qui est transmise sur le réseau. Le signal obtenu est découpé en paquets, à chaque paquet on ajoute les entêtes propres au réseau (IP, UDP, RTP....) et pour finir il est envoyé sur le réseau.

A l'arrivée, les paquets transmis sont réassemblés en supprimant d'abord les entêtes. Le signal de données ainsi obtenu est décompressé puis converti en signal analogique afin que l'utilisateur puisse écouter le message d'origine.

2.2. Architecture de transmission VoIP

La technologie de la voix sur IP (VoIP pour Voice over IP) nous présente une architecture découpée en 8 grandes étapes :

Figure 3 : 8 étapes de la voix à IP

2.2.1 Acquisition du signal

La VoIP suppose la transformation d'un signal continu analogique (la voix) en un signal discret numérique (composé d'une série de chiffres). La première étape consiste naturellement à capter la voix à l'aide d'un micro, qu'il s'agisse de celui d'un téléphone ou d'un micro casque.

2.2.2 Numérisation

La voix passe alors dans un convertisseur analogique numérique qui réalise deux tâches distinctes :


· l'échantillonnage du signal sonore, c'est-à-dire un prélèvement périodique de ce signal ;


· la quantification, qui consiste à affecter une valeur numérique (en binaire) à chaque échantillon. Plus les échantillons sont codés sur un nombre de bits important, meilleure sera la qualité (on parle de «résolution») de la conversion. Généralement, la voix est échantillonnée à 8 kHz et chaque échantillon est codé sur 8 bits, ce qui donne un débit de 64 kbit/s (norme G711).

2.2.3 Compression

Le signal une fois numérisé peut être traité par un DSP (Digital Signal Processor) qui va le compresser, c'est-à-dire réduire la quantité d'informations (bits) nécessaire pour l'exprimer. Plusieurs normes de compression et décompression (Codecs) sont utilisées pour la voix. L'avantage de la compression est de réduire la bande passante nécessaire pour transmettre le signal.

2.2.4 Habillage des en-têtes

Les données «brutes» qui sortent du DSP doivent encore être enrichies en informations avant d'être converties en paquets de données à expédier sur le réseau. Trois «couches» superposées sont utilisées pour cet habillage :

La couche IP

La couche IP correspond à l'assemblage des données en paquets. Chaque paquet commence par un en-tête indiquant le type de trafic concerné, ici du trafic UDP.

La couche UDP

La deuxième couche, UDP, consiste à formater très simplement les paquets. Si l'on restait à ce stade, leur transmission serait non fiable : UDP ne garantit ni le bon acheminement des paquets, ni leur ordre d'arrivée.

La couche RTP (Real Time Protocol) / RTCP (Real Time Control Protocol)

Pour palier l'absence de fiabilité d'UDP, un formatage RTP est appliqué de surcroît aux paquets. Il consiste à ajouter des entêtes d'horodatage et de synchronisation pour s'assurer du réassemblage des paquets dans le bon ordre à la réception. RTP est souvent renforcé par RTCP qui comporte, en plus, des informations sur la qualité de la transmission et l'identité des participants à la conversation.

2.2.5 Emission et transport

Les paquets sont acheminés depuis le point d'émission pour atteindre le point de réception sans qu'un chemin précis soit réservé pour leur transport. Ils vont transiter sur le réseau (réseau local, réseau étendu voire Internet) en fonction des ressources disponibles et arriver à destination dans un ordre indéterminé.

2.2.6 Réception

Lorsque les paquets arrivent à destination, il est essentiel de les replacer dans le bon ordre et assez rapidement. Faute de quoi une dégradation de la voix se fera sentir. Ce point sera détaillé plus loin.

2.2.7 Conversion numérique analogique

La conversion numérique analogique est l'étape réciproque de l'étape 2, qui permet de transformer les données reçues sous forme de série discrète en un signal électrique «continu».

2.2.8 Restitution

Dès lors, la voix peut être retranscrite par le haut-parleur du casque, du combiné téléphonique ou de l'ordinateur.

Section 3. MODES D'ACCES ET ARCHITECTURE

3.1. Les modes d'accès

Selon le type de terminal utilisé (un ordinateur ou un téléphone classique), on distingue trois modes d'accès possibles de voix sur IP :

· La voix sur IP entre deux ordinateurs

· La voix sur IP entre un ordinateur et un téléphone

· La voix sur IP entre deux téléphones

Il est nécessaire de rappeler aux utilisateurs qu'ils doivent être dans le même réseau IP (Internet ou Intranet de l'entreprise).

3.1.1. La voix sur IP entre deux ordinateurs

Figure 5 : Voix sur IP entre deux ordinateurs

C'est le cas le plus simple. Il suffit de disposer d'une carte son, de haut-parleurs et de microphones pour chacun des interlocuteurs. Il faut également connaître l'adresse IP de chacun des terminaux pour établir la communication.

Dans ce premier type de voix sur IP, les utilisateurs communiquent à partir d'un logiciel de voix sur IP qu'on appel soft phone.

3.1.2 La voix sur IP entre un PC et un téléphone

Figure 6 : Voix sur IP entre PC et un téléphone

Ce cas nécessite une conversion des signaux entre le RTC et le réseau IP. En effet, ces deux terminaux utilisant des technologies différentes (la commutation de circuits et la commutation de paquets), l'échange des informations nécessite une passerelle. L'utilisateur possédant un ordinateur et désirant appeler l'autre sur son téléphone doit se connecter à un service spécial sur Internet, offert par un fournisseur de service (un ISP) ou par son fournisseur d'accès à Internet (son IAP).

3.1.3 La voix sur IP entre deux téléphones

Figure 7 : Voix sur IP entre deux téléphones

C'est le cas le plus complexe car il nécessite deux conversions de signaux. On utilise des passerelles analogues entre le réseau téléphonique et le réseau. Un utilisateur appelle le numéro d'une passerelle et lui communique le numéro du correspondant qu'il cherche à joindre.

SECTION 4 : LES PROTOCOLES DE SIGNALISATION

Un protocole est un langage commun utilisé par l'ensemble des acteurs de la communication pour échanger des données. Toutefois son rôle ne s'arrête pas là. Un protocole permet aussi d'initialiser la communication, d'échanger de données. Il faut distinguer plusieurs types de protocoles :


· Les protocoles de signalisation,


· Les protocoles de transport de la voix.

Les protocoles signalétiques, ont la charge de régir les communications, de déterminer les appelés, de signaler les appelants, de gérer les absences, les sonneries etc... Mais aussi de négocier quel codec pourra être utilisé.

Les protocoles de transport quand à eux, transportent l'information sur un réseau IP. Ce type de protocoles est spécifique à la voix sur IP et aux applications nécessitant le transit de l'information en temps réel comme par exemple, la vidéo conférence.

La Norme H323, SIP et MGCP, sont des normes dont les spécifications doivent être respectées par les appareils de téléphonie sur IP pour assurer l'interopérabilité.

Notre étude sera basée sur les protocoles les plus utilisés : H323, SIP et IAX2

4.1. Le protocole H 323

H323 est en ensemble de protocole utilisé en voix sur IP. Il a été développé par l'Union International des Télécoms (ITU). H323 est une dénomination pour désigner un ensemble de protocoles, qui peuvent être regroupé en trois catégories : signalisation, négociation et transport.

Lors d'un appel, il est utilisé en premier lieu le protocole H225 pour la signalisation de l'appel. Puis vient le H245 pour la négociation, et enfin le RTP pour le transport de la voix. Ces trois protocoles sont de couches 5 et reposent sur le protocole TCP pour les deux premiers et UDP pour le dernier.

Figure 6 : Pile de protocole H323

4.2. Le protocole SIP

Session Initiation Protocol (SIP) est un protocole développé par l'Internet Engineering Task Force (IETF) permettant la négociation et l'établissement de sessions VoIP. SIP est un protocole de couche 5 du modèle OSI, dite de session. Il s'appuie généralement sur une couche de transport UDP, bien qu'il soit possible d'augmenter sa fiabilité en l'appliquant sur du TCP. Le port par défaut de SIP est le 5060. SIP ne traite que l'établissement de session. Il ne transporte pas les données échangées pendant la communication, ce rôle étant joué par RTP (Real-time Transport Protocol). On distingue différents acteurs dans le protocole SIP. Le plus évident est le User Agent. Il peut s'agir d'un téléphone IP, d'un téléphone analogique relié à un boîtier ATA (Analog Telephony Adapter) ou encore d'un softphone. C'est l'équipement manipulé par l'usager. Un élément fondamental est le Registrar Server. Il établit la correspondance entre une adresse à long terme (une URI ou un numéro de téléphone) et une adresse à court terme, typiquement une adresse IP.

Le dernier élément très important d'une architecture SIP est le serveur proxy. Il relaye les messages des User Agents à leur destination. Sa raison d'être est que les User Agent ne peuvent pas toujours joindre directement les autres périphériques, notamment les User Agent hors de leur réseau.

Les messages utilisés par SIP sont volontairement similaires à ceux utilisés par le HTTP. Ils sont codés en ASCII et utilisent des codes proches de ceux du HTTP. Différents messages sont utilisés par SIP, les plus importants étant les suivants :

· REGISTER : Le client envoie ce message à son registrar pour s'enregistrer, c'est-à-dire pour donner son URI et son adresse IP au registrar.

· INVITE : Ce message permet à un client de demander l'établissement d'une nouvelle session. Il peut être utilisé également en cours de communication pour modifier la session.

· ACK : Le message ACK confirme l'établissement d'une session SIP, suite à un message INVITE.

· CANCEL : Ce message annule une demande de session précédemment effectuée avec un INVITE.

· BYE : termine une session en cours. Contrairement au message CANCEL, la session SIP doit être active pour pouvoir envoyer un message BYE. Même si son comportement peut sembler similaire à CANCEL, une différence fondamentale existe : le message BYE représente un succès (la communication a eu lieu et est désormais terminée) alors que CANCEL est, du point de vue de l'usager, un échec : l'appelé n'a pas répondu à temps, l'appelant a donc raccroché, la session n'a donc pas abouti.

· Des codes de réponse : Des codes à trois chiffres, similaires à ceux du HTTP, sont envoyés en réponse à un précédent message. Le premier chiffre détermine le type de réponse, les deux suivants donnent une indication plus précise.

1xx - Réponse temporaire : la requête est en cours de traitement.

2xx - Succès : l'action demandée a été reçue, comprise et acceptée.

3xx - Redirection : une autre action auprès d'un autre équipement est nécessaire.

4xx - Erreur du client : la requête est mal formée

5xx - Erreur du serveur : le serveur n'a pas réussi à répondre correctement à la requête.

6xx - Autre erreur, problème global.

4.2.1 Les avantages et inconvénients du protocole SIP

Les avantages

L'implémentation de la VoIP avec le protocole de signalisation SIP (Session Initiation Protocol) fournit un service efficace, rapide et simple d'utilisation. SIP est un protocole rapide et léger.

Les utilisateurs s'adressent à ces serveurs Proxy pour s'enregistrer ou demander l'établissement de communications. On peut s'enregistrer sur le Proxy de son choix indépendamment de sa situation géographique. L'utilisateur n'est plus "attaché" à son autocommutateur. Une entreprise avec plusieurs centaines d'implantations physiques différentes n'a besoin que d'un serveur Proxy quelque part sur l'Internet pour établir "son" réseau de téléphonique "gratuit" sur l'Internet un peu à la manière de l'émail.

Les inconvénients

L'une des conséquences de cette convergence est que le trafic de voix et ses systèmes associés sont devenus aussi vulnérables aux menaces de sécurité que n'importe quelle autre donnée véhiculée par le réseau.

En effet SIP est un protocole d'échange de messages basé sur HTTP. C'est pourquoi SIP est très vulnérable face à des attaques de types DoS (dénis de service), détournement d'appel, trafic de taxation, etc.

4.2.2 Etude comparative entre SIP et H3233

Les deux protocoles SIP et H323 représentent les standards définis jusqu'à présent pour la signalisation à propos de la téléphonie sur Internet. Ils présentent tous les deux des approches différentes pour résoudre un même problème.

H323 est basé sur une approche traditionnelle du réseau à commutation de circuits. Quant à SIP, il est plus léger car basé sur une approche similaire au protocole http. Tous les deux utilisent le protocole RTP comme protocole de transfert des données multimédia.

Au départ H323 fut conçu pour la téléphonie sur les réseaux sans QoS, mais on l'adopta pour qu'il prenne en considération l'évolution complexe de la téléphonie sur internet.

La complexité de H323 provient encore du fait de la nécessité de faire appel à plusieurs protocoles simultanément pour établir un service, par contre SIP n'a pas ce problème.

Les nouvelles versions de H323 doivent tenir compte des anciennes versions pour continuer à fonctionner. Ceci entraîne pour H323 de garder un peu plus de codecs pour chaque version. H323 ne reconnaît que les Codecs standardisés pour la transmission des données multimédias proprement dit alors que SIP, au contraire, peu très bien en reconnaître d'autres. Ainsi, on peut dire que SIP est plus évolutif que H323.

4.2.3. Déroulement d'un appel téléphonique sous SIP

Pour initier une session SIP, la procédure est la suivante. les messages ne transitent pas par un proxy mais sont envoyés directement au User Agent concerné. L'appelant envoie un INVITE à l'appelé. Au moyen du protocole SDP, il indique dans sa requête quels médias il souhaite échanger audio/vidéo) et les codecs qu'il prend en charge.

L'appelé lui indique qu'il traite la requête par un code de réponse "100 rying". Une fois la requête traitée, il envoie un code "180 Ringing" pour indiquer que le téléphone appelé est en train de sonner. Les réponses 100 et 180 sont généralement envoyées à quelques millisecondes d'intervalle seulement. Pour comprendre la réelle utilité du message "100 Trying", il faut considérer le cas ou l'appelé à besoin de plus de temps pour traiter la requête, par exemple s'il doit demander une autorisation avant d'accepter l'appel.

Lorsque l'usager appelé répond, une réponse définitive est envoyée à l'appelant dans une message "200 OK". Ce message contient des informations de sessions grâce à SDP. Contrairement au SDP du message INVITE, celui-ci ne contient qu'un seul codec car l'appelé a choisi le plus approprié dans la liste proposée par l'appelant.

L'appelant termine par un message ACK, indiquant que la session est établie et que les deux parties sont maintenant en communication.

4.3. Le protocole IAX

Le protocole d'Echange Inter-Asterisk (Inter-Asterisk eXchange, IAX) version 2 (IAX2) propose une alternative aux protocoles de signalisation tels que SIP. IAX2 a été crée dans le cadre du projet de PBX Open source Asterisk. Contrairement à SIP qui utilise 2 paires de flux (l'une pour la signalisation, l'autre pour la voix), IAX utilise une seule paire de flux pour communiquer entre les extrémités de la ligne (téléphone ou central téléphonique). La signalisation comme les données (la conversation vocale) sont transmises sur le même canal, par opposition à SIP qui utilise un second canal (« out-of-band ») pour les flux de données (RTP) transportant la voix.

De  plus, IAX2  permet  à plusieurs   appels  d'être   rassemblés  dans  un  seul   ensemble  de paquets   IP, puisque qu'un seul paquet peut transporter des informations concernant plusieurs appels en cours.

Ce mécanisme se nomme « trunking ». Avec IAX2, le « trunking » permet des économies de bande passante. Le concept de « trunking » nous l'expliquons comme ceci : imaginez que vous ayez à envoyer cinq lettres à des destinataires vivant dans un autre pays. Vous pouvez utiliser une enveloppe par lettre, ou inclure les cinq lettres dans une seule enveloppe et inclure le nom du destinataire final en première ligne de chacune des lettres. Le « trunking » opère de façon similaire et permet d'envoyer plusieurs lettres (appels) dans une seule enveloppe (paquet IP). En résumé, IAX2 présente les caractéristiques suivantes :

Minimise la bande passante par appel

Réduit la consommation de bande passante pour un ensemble d'appels (par l'utilisation du « trunking »).

En bref, la simplicité, la rapidité et la légèreté d'utilisation, tout en étant très complet, du protocole SIP sont autant d'arguments qui pourraient nous permettre d'opter pour son choix. De plus, ses avancées en matière de sécurité des messages sont un atout important par rapport à ses concurrents.

SECTION 5 : LES CODECS

Codec est une abréviation pour Codeur/Décodeur. Un codec est basé sur un algorithme qui permet la compression des données qu'on lui donne. Il s'agit d'un procédé permettant de compresser et de décompresser un signal, de l'audio ou de la vidéo, le plus souvent en temps réel, permet une réduction de la taille du fichier original. Le codec numérise et compresse la voix de l'émetteur, ainsi les données numériques sont encapsulées dans des paquets IP et acheminées vers le destinataire. A l'arrivés au destinataire, ce dernier grâce au même codec décompresse et restitue le son. Il On distingue des codecs à pertes et codecs sans pertes. Un codec à pertes distingue les parties moins importantes des informations et les supprime pour gagner en taille.

Une fois le signal numérisé et encodé, il est prêt à être transmis. Le transport des données peut se faire par l'intermédiaire de plusieurs protocoles dont notamment RTP et RTCP, le contrôle du flux se faisant via les autres protocoles nommés plus haut. Arrivé du coté du récepteur, le signal est décodé en utilisant le même codec et ensuite restitué.

L'objectif d'un codec est la transformation d'un signal analogique vers un signal numérique et vice-versa. Ici, le codec transforme donc le signal de la voix en données numériques facilement transportables sur un réseau. Après de transport, le même codec se charge de reconvertir le signal numérique vers un signal analogique.

Il existe une différence majeure permettant de classer les codecs existants dans deux catégories : les codecs sans pertes (lossless) et les codecs avec pertes (lossy).

Dans un codec lossless, tout le signal est transformé en binaire et le décodage restitue des données parfaitement identiques à celles données en entrée. Ce type de codecs est utilisé quand la qualité de la restitution est importante.

Dans un codec lossy, certaines parties du signal sont écartées et supprimées. Dans l'exemple de la voix, l'oreille humaine rencontre ses limites lorsqu'il s'agit d'écouter des fréquences trop basses ou trop hautes. Les codecs avec pertes (aussi appelés destructeurs) tirent parti de ce phénomène. Les sons dans les fréquences hautes ou basses sont tronqués pour diminuer la quantité d'information à transmettre. L'exploitation des particularités de l'oreille humaine s'appelle la psycho acoustique.

- Qualité de la voix :

Dans la téléphonie sur IP, les différents codecs retransmettent plus ou moins bien le signal original. Pour mesurer la qualité de la voix restituée, on parle de score MOS (Mean Opinion Score). C'est une note comprise entre 1 et 5 et attribuée par des auditeurs jugeant de la qualité de ce qu'ils entendent. Pour la VoIP, plusieurs codecs peuvent servir. Voici leurs détails :

G.711 : Ce codec est le premier à avoir été utilisé dans la VoIP. Même si il existe maintenant des codecs nettement plus intéressants, celui ci continue d'être implémenté dans les équipements à des fins de compatibilité entre marques d'équipements différentes.

G.722 : A la différence du G.711, ce codec transforme le spectre jusqu'à 7kHz ce qui restitue encore mieux la voix. Les débits que ce codec fournit sont 48,56 ou 64kbit/s. Une des particularités est de pouvoir immédiatement changer de débit. Ceci est fortement appréciable lorsque la qualité du support de transmission se dégrade.

G.722.1 : Dérivé du codec précédent, celui ci propose des débits encore plus faibles (32 ou 24kbit/s). Il existe même des versions propriétaires de ce codec fournissant un débit de 16kbit/s.

G.723.1 : C'est le codec par défaut lors des communications à faible débit. Deux modes sont disponibles. Le premier propose un débit de 6,4kbit/s et le deuxième un débit de 5,3kbit/s.

- Compression du silence :

Une des méthodes utilisées par les codecs pour réduire la quantité de données à transmettre et de détecter les silences. Dans une conversation téléphonique, chaque locuteur ne parle que 1/3 du temps en moyenne. Ce qui fait que 1/3 du temps d'une conversation est constitué de silence facilement reproductible et donc non codé par le codec. Ce mécanisme s'appelle VAD (Voice Activity Détection - DAV : Détection d'activité de la voix).

- Génération de bruits de confort :

Pendant une conversation où les silences sont effacés, l'absence de bruit chez le récepteur peut vite se révéler inconfortable. Dans cette optique, les codecs disposent d'un générateur de bruits de confort visant à simuler des bruits de fond pour améliorer le confort des utilisateurs.

- Robustesse sur la perte de paquets :

Si les conditions de circulations sur le réseau se dégradent, certains paquets contenant de l'information peuvent se perdrent ou arriver trop tard. Ce problème est en partie compensé par l'utilisation des buffers, mais la gigue peut être telle que le codec soit obligé de retransmettre au récepteur un paquet, alors qu'il n'est pas arrivé. Il existe plusieurs méthodes pour palier à ce problème : Il est possible par exemple de simplement répéter le contenu du dernier paquet pour combler le vide. On peut aussi répartir l'information sur plusieurs paquets de façon à introduire une redondance des données. En cas de pertes de paquets, le codec dispose ainsi d'une copie du paquet à retransmettre.

SECTION 6 : LES CONTRAINTES DE LA TELEPHONIE SUR IP

La téléphonie est un service vital pour l'entreprise, les questions de qualité de service QoS « quality of service » sont donc particulièrement importantes.

La QoS a pour vocation d'assurer la disponibilité de la téléphonie en tout temps et d'assurer une transmission des conversations dans de bonnes conditions. La qualité du transport de la voix est affectée par les paramètres suivants :

Ø La qualité du codage

Ø Le délai d'acheminement (delay)

Ø La gigue (jitter)

Ø La perte de paquets (packet loss)

Ø L'écho

Toutes ces contraintes déterminent la QoS (Quality of Service ou Qualité de service en français). Le transport de la voix sur IP implique l'utilisation de nombreux protocoles : RTP, RTCP, H245, H225,...

Des normes ont vu le jour afin que les équipements de différentes entreprises puissent communiquer entre eux. Le premier fut H.323, puis arriva la norme SIP.

Qualité du codage

Généralement, plus le taux de compression est élevé par rapport à la référence de 64 Kb/s (G711), moins la qualité de la voix est bonne. Toutefois, les algorithmes de compression récents permettent d'obtenir des taux de compression élevés, tout en maintenant une qualité de la voix acceptable.

L'acceptabilité par l'oreille humaine des différents algorithmes est définie selon le critère MOS (Mean Operationnal Score), défini par l'organisme de normalisation internationale ITU (International Télécommunication Union / Union internationale des Télécommunications). Dans la pratique, les deux algorithmes les plus utilisés sont le G.729 et le G.723.1.

Le tableau ci-après montre une liste de codecs avec leur débit correspondant :

Nom du codec

Débit

G.711

64kbps

G.726

32kbps

G.726

24kbps

G.728

16kbps

G.729

8kbps

G.723.1

MPMLQ 6.3 kbps

G.723.1

ACELP 5.3k kbps

Tableau n°1: Correspondance entre les débits et les codecs

Délai d'acheminement : latence (Delay)

Selon la norme ITU G114, le délai d'acheminement permet :

- Entre 0 et 150 ms, une conversation normale

- Entre 150 et 300 ms, une conversation de qualité acceptable

- Entre 300 et 700 ms, uniquement une diffusion de voix en half duplex (mode talkie-walkie)

- Au-delà, la communication n'est plus possible

Précisons que le budget temps (latence) est une combinaison du délai dû au réseau et du délai lié au traitement de la voix par le codec (algorithmes de compression/décompression de la voix). Dans la pratique, si l'on enlève le temps dû aux algorithmes de compression, il est impératif que le réseau achemine la voix dans un délai de 100 à 200 ms. Or, la durée de traversée d'un réseau IP est dépendante du nombre de routeurs traversés ; le temps de traversée d'un routeur étant lui-même fonction de la charge de ce dernier qui fonctionne par file d'attente.

Gigue (Jitter)

La gigue (variation des délais d'acheminement des paquets voix) est générée par la variation de charge du réseau (variation de l'encombrement des lignes ou des équipements réseau) et donc à la variation de routes dans le réseau. Chaque paquet est en effet susceptible de transiter par des combinaisons différentes de routeurs entre la source et la destination. Pour compenser la gigue, on peut utiliser des buffers (mémoire tampon) côté récepteur, afin de reconstituer un train continu et régulier de paquets voix.

Toutefois, cette technique a l'inconvénient de rallonger le délai d'acheminement des paquets. Il est donc préférable de disposer d'un réseau à gigue limitée.

Perte de paquets (packet loss)

Lorsque les routeurs IP sont congestionnés, ils libèrent automatiquement de la bande passante en se débarrassant d'une certaine proportion des paquets entrants en fonction de seuils prédéfinis.

La perte de paquets est préjudiciable, car il est impossible de réémettre un paquet voix perdu, compte tenu du temps dont on dispose. Le moyen le plus efficace de lutter contre la perte d'informations consiste à transmettre des informations redondantes (code correcteur d'erreurs), qui vont permettre de reconstituer l'information perdue. Des codes correcteurs d'erreurs, comme le Reed Solomon, permettent de fonctionner sur des lignes présentant un taux d'erreur de l'ordre de 15 ou 20 %. Une fois de plus, ces codes correcteurs d'erreurs présentent l'inconvénient d'introduire une latence supplémentaire.

Certains, très sophistiqués, ont une latence très faible.

Echo

L'écho est un phénomène lié principalement à des ruptures d'impédance lors du passage de 2 fils à 4 fils. Le phénomène d'écho est particulièrement sensible à un délai d'acheminement supérieur à 50 ms. Il est donc nécessaire d'incorporer un équipement ou logiciel qui permet d'annuler l'écho.

CHAPITRE II : LES SOLUTIONS LOGICIELS LIBRES

II.1. DEFINITION

II.1.1. Logiciels libres

Un logiciel libre est un logiciel dont l'utilisation, l'étude, la modification, la duplication et la diffusion sont universellement autorisées sans contrepartie.(11(*))

Le logiciel libre a fait une incursion remarquée dans le monde de la téléphonie, par le biais de solutions PC-PBX (un ordinateur de type PC muni de cartes d'interface spécifiques) tournant sous Linux (ou un autre système libre) et équipées de logiciels Open source comme Asterisk, Yate, VOCAL, etc. Nous décrivons ici les forces et faiblesses de ces différentes plateformes afin de choisir en fonction des besoins exprimés, la solution qui sera implémentée.

II.1.2. Asterisk

Asterisk est un PABX logiciel libre, multiplateforme, publié sous licence GPL par Mark Spencer de la société Digium. Asterisk permet, entre autres, la messagerie vocale, la conférence, les serveurs vocaux, la distribution des appels. Asterisk implémente les protocoles H323 et SIP, ainsi qu'un protocole spécifique nommé IAX (Inter-Asterisk eXchange). Ce protocol IAX permet la communication entre client et serveur Asterisk ainsi qu'entre deux serveurs Asterisk. Asterisk peut également jouer le rôle de registrar et passerelle avec les

réseaux publics (RTC, GSM, etc.).(12(*))

Architecture interne

Figure 6 : architecture interne d'Asterisk

Asterisk est un système flexible grâce à sa structure interne constitué de quatre APIs (Application Programming Interface) spécifiques autour du « central core system ». Celui-ci manie les connexions internes du PBX en faisant abstraction des protocoles, des codecs, des interfaces téléphoniques et des applications (d'où la possibilité d'utiliser n'importe quel hardware et n'importe quelle technologie).

Asterisk joue le rôle de middleware (intergiciel) entre les technologies de téléphonie et les applications (conférence, messagerie vocale, IVR).

Le coeur contient 5 moteurs ayant chacun un rôle essentiel et critique dans les opérations :

- La commutation de PBX (PBX Switching Core) : fonction primaire, commute de manière transparente les appels.

- Lanceur d'applications (Application Launcher) : lance les applications qui exécutent des services pour les utilisateurs.

- Traducteur de codec (Codec Translator) : code et décode la voix, plusieurs codecs sont utilisés pour trouver l'équilibre entre la qualité audio et l'usage de la bande passante.

- Planificateur Manager d'I/O (Scheduler and I/O Manager) : planifie en bas niveau et gère les entrées/sorties pour des performances optimales.

- Dynamic Module Loader : charge les pilotes (lors de la 1ère exécution d'Asterisk, il initialise les pilotes et fait le lien avec les APIs appropriés). Après que les pilotes soient chargés (DML), les appels commencent à être acceptés (PBXSC) et redirigés en faisant sonner les téléphones (AL).

L'abstraction matérielle et protocolaire passe par l'utilisation de 4 APIs :

1. L' API Canal (Asterisk Channel API)

Cette API gère le type de raccordement sur lequel arrive un appelant, que ce soit une connexion VoIP, un RNIS, ou une autre technologie.

2. L' API application (Asterisk Application API)

Elle autorise différents modules de tâches à être lancé pour exécuter diverses fonctions. Communication, audio-conférence, messagerie vocale et n'importe quelle autre tâche qu'un système PBX standard exécute actuellement, sont mises en oeuvre par ce module.

3. L'API traducteur de Codec (Codec Translator API)

Charge les modules de codec pour supporter divers formats de codage et de décodage audio tels que le GSM, la Mu-Law, l'A-Law, et même le MP3.

4. L'API de format de fichier (Asterisk File Format API)

Elle permet la lecture et l'écriture de divers formats de fichiers pour le stockage de données dans le file system.

En utilisant ces APIs Asterisk réalise une abstraction complète entre ces fonctions noyau de serveur PBX et les diverses technologies existantes (ou en développement) dans le domaine de la téléphonie.

II.1.3. Les terminaisons d'Asterisk

AsteriskGUI et Free PBX

AsteriskGUI, GUI pour Graphique User Inter face (Inter face utilisateur graphique) se trouve être une inter face graphique et l'outil d'administration d'AsteriskNOW. Free PBX est aussi une interface d'administration créée pour la gestion des serveurs Asterisk. Ces interfaces permettent à chacun de simplifier l'utilisation et l'administration de votre IPBX en le rendant plus accessible.

Asterisk at Home

Cette déclinaison d'Asterisk est destinée à être intégré au sein de très petites structures comme les réseaux domestiques. L'objectif de cette distribution est de simplifier l'intégration d'un serveur de téléphonie sur IP et de proposer une version light d'Asterisk sous forme de package.

Asterisk for Windows

Cette plate-forme d'Asterisk est une déclinaison destinée à permettre la mise en oeuvre de la solution Asterisk sous Windows pour les allergiques à Linux. Cette déclinaison dispose des mêmes fonctionnalisées que ses homologues sous linux.

SipXecs

SipXecs est une solution IPBX gratuite pouvant être mise en oeuvre au sein d'infrastructure de différentes tailles. Elle peut être intégrée dans des infrastructures de très petites tailles à des infrastructures allant jusqu'à 6000 d'après les développeurs de la communauté. Ce produit a pour particularité de supporter uniquement le protocole SIP.

SipXecs doit sa création à la société Pingtel Corp qui réalisa le développement du produit en 1999. Ce produit a été développé à par tir des langages C/C++ et basé sur une interface d'administration WEB afin de réaliser la gestion des différents services offerts par le produit tel que le plan de numérotation, les utilisateurs ou bien les téléphones. Il permet une intégration complète d'un système de messagerie unifié pour Microsoft Outlook.

CallWeaver

CallWeaver est un IPBX qui a été développé autour du projet Asterisk. Ce produit est basé sur une licence de type GPL. Callweaver est capable de s'interfacer sur plusieurs types de réseaux, tel que le raccordement à un réseau téléphonique traditionnel ou IP. Ce produit a été conçu de sorte à ce qu'il puisse gérer un ensemble de protocoles de signalisation de Voix sur IP (H323, IAX2, MGCP, SIP...). Call weaver permet d'administrer le serveur, comme une inter face WEB plus simple pour les adeptes de l'interface graphique.

La version stable actuellement en ligne de Callweaver est la version 1.2.0.1. Ci-dessous une présentation des principales caractéristiques de l'outil :


· Interconnexion au réseau RTC (FXS/FXO, ISDN, PRI , E1, T1),


· Gère plusieurs protocoles de Voix sur IP (H.323, IAX2, MGCP and SIP and SCCP),
· Supporte le protocole STUN pour les communications SIP,


· Support du FAX via T.38. (Fax over IP),


· Serveur vocal interactif,


· Gestion des conférences,


· Gestion des fils d'attentes.

FreeSwitch

Freeswitch est une solution Open source de téléphonie sur IP, sous une licence MPL (Mozilla Public License), développé en C. Elle permet la mise en place de communications vers un téléphone virtuel via un commutateur virtuel. Freeswitch peut être utilisé comme un simple commutateur, un PBX, une passerelle ou un serveur d'applications IVR (Interactive Voice Response) en utilisant des scripts ou des fichiers XML permettant d'automatiser certaines taches et de développer de nouveaux services.

Freeswitch fonctionne sur plusieurs systèmes d'exploitation, notamment Windows, Mac OS X, Linux, BSD et sur les deux plates-formes Solaris (32 bits et 64 bits). Une Inter face Web pour Freeswitch est disponible sous le nom Wiki PBX.

La configuration de Freeswitch peut s'effectuer de deux manières :


· En ligne de commande (CLI),


· En Inter face graphique (Web).

GNU Bayonne

GNU Bayonne est le serveur d'applications téléphoniques du projet GNU, c'est-à-dire orienté Open source basé sur une licence libre. Cette solution offre un environnement gratuit permet tant aux petites et grandes infrastructures de développer, de déployer et de gérer des solutions de téléphonie intégrées à leur réseau informatique afin d'exploiter une ou plusieurs lignes téléphoniques.

GNU Bayonne2 permet de développer des applications IVR (Interactive Voice Response) grâce à un simple langage de script. La version 1.x gère la VoIP grâce au couplage avec le logiciel GNU oSIP Stack. GNU Bayonne se décline sous deux versions :


· Bayonne 1 : version développée en 1998 pour succéder au système ACS,


· Bayonne 2 : version développée en 2005 avec un accent particulier sur l'utilisation du protocole SIP.

Bayonne est basé sur le projet ACS (Adjunct Communication Server). Le projet ACS a été repris par le projet GNU qui oeuvre pour développer un système d'exploitation et des logiciels complètements gratuits basés sur Unix. Le nom Bayonne vient du nom du célèbre pont qui relie la ville de Bayonne dans le New Jersey avec l'île de Staten Island dans l'état de New York. L'auteur a ainsi voulu montrer que son logiciel était un pont entre le monde de l'informatique et le monde de la téléphonie. Bayonne ne possède pas de fonction IP-PBX dans sa version 1. La version 2, prend en compte cet te fonctionnalité. Ce projet étant peu suivi par la communauté Internet, il est très difficile donc de trouver de la documentation. Actuellement GNU Bayonne est un projet de petite envergure mais il a le mérite d'avoir fait partie des précurseurs dès 1998.

Le fonctionnement de GNU Bayonne repose sur plusieurs composants que l'on doit lui associer pour pouvoir l'exploiter et le mettre en place.


· GNU Common C++,


· GNU ccScript (Machine virtuelle),


· GNU ccAudio (Gestion des flux audio),


· GNU oSIP Stack (Pile SIP),


· Libhoard (librairie additionnelle),


· Voicetronix PCI (pilote).

Bayonne dispose d'un interpréteur de scripts qui peut être étendu grâce à des applications TGI (Telephony Gateway Inter face), c'est-à-dire une Passerelle d'Interfaçage Téléphonique permet tant de simplifier l'intégration de GNU Bayonne.

La solution peut être utilisée aujourd'hui complètement sous GNU/Linux avec une variété grandissante de matériels téléphoniques compatibles. Bayonne est portable et peut être compilé sur la plupart des systèmes d'exploitation.

GNU Bayonne se caractérise par la multitude de services qu'il offre, notamment GNU Bayonne2 qui utilise le protocole SIP et H323 offrant des services avancés IP, bien connu des solutions PBX Open source. Certains utilisateurs de Bayonne avouent que sa configuration est difficile à mettre en place.

La première étape consiste à disposer d'un système d'exploitation Open source, par exemple Debian.

La seconde étape consiste à compiler et installer GNU Bayonne2 puis, les modules et enfin les fichiers de configuration pour les différents services que vous souhaitez mettre en place pour configurer vos services.

YATE

YATE est un logiciel créé par une communauté originaire de Roumanie, le nom donné à la solution est un acronyme signifiant Yet Another Telephony Engine. Il a été développé en C++ par la société Null Team qui a été fondée en 2004, après quelques années d'expérience dans le domaine de la téléphonie et de la création de logiciel. Yate se distingue sous deux versions : YATE 1 et YATE 2.

Il peut réaliser la fonction de passerelle entre le réseau public et le réseau IP ou entre un PC et un téléphone, afin de réaliser l'acheminement des communications ver le réseau de l'opérateur.

Figure 7 : Tableau synthèse des logiciels libres

DEUXIEME PARTIE :

MISE EN PLACE D'UN PABX-IP

AVEC ASTERISK

I. INTRODUCTION

Après avoir rédigé toutes ces théories, il nous sera facile de déployer un PABX-IP.

II. CHOIX DES EQUIPEMENTS ET LOGICIELS

Asterisk peut supporter plusieurs types de téléphones :


· Les téléphones IP :
Nous avons plusieurs types de téléphones IP parmi les quels nous avons les téléphones CISCO, qui utilisent le protocole SCCP (Skinny Client Control Protocole). Il existe également des téléphones GSM/WIFI, qui fonctionnent avec le protocole SIP, son interconnexion avec le réseau IP se fait via à un ACCES POINT. Dans notre implémentation nous avons fait usage d'un téléphone IP de marque Grandstream.


· Les téléphones analogiques ou traditionnels qui utilisent le protocole SIP, sa connexion dans le réseau IP se fait via à une passerelle utilisant ce même protocole. Il existe des solutions propriétaires telle que Linksys adapter qui est une passerelle SIP contenant deux modules FXS pour deux téléphones analogiques et un port RJ45 pour la relier au réseau IP. Nous avons choisi un Linksys.


· Les stimulateurs téléphoniques appelés softphones,
qui sont des logiciels qui jouent un rôle de téléphone. Ces logiciels (Xten, Xlite, gromemeeting, NetMeeting etc.) peuvent être installés sur des systèmes différents (windows, linux, mac, etc.). Nous avons choisi à l'occasion Xlite.

Notre infrastructure de test comprend :

Ø Un PC tournant sous Linux et équipé d'une carte réseau faisant office d'un serveur.

Ø Un pc tournant sous Windows équipés d'une carte son, d'une carte réseau, d'un casque, d'un microphone et d'un soft phone.

Ø Deux Téléphones IP et un téléphone analogique

Il est aussi a noté que le champ d'expérimentation se fera sur un LAN constitué de câble UTP RJ45, un câble RJ11 et un Switch.

Les fonctionnalités que nous avons eues à implémenter :

Ø Appels entre terminaux : ils fonctionnent comme les appels classiques. Pour appeler, il suffit de composer son numéro. Les terminaux peuvent être un PC, un téléphone IP.

Ø Interconnexion du réseau IP avec le réseau RTC

III. PROJET DE CONCEPTION DU RESEAU DE L'AGENCE GETRAK

Nous présentons sur la figure 8, notre solution de VoIP appliquée au réseau LAN de GETRAK. Cependant, le schéma ci-dessous est l'architecture d'une implémentation d'Asterisk :

Figure 8 : Design-asterisk-GETRAK

IV. INSTALLATION D'ASTERISK SUR FEDORA

Nous avons choisi cette distribution compte tenu des ces fonctionnalités suivantes :

- Distribution récente utilise un noyau récent (2.6)

- Utilisation de l'outil YUM qui est un gestionnaire des paquets très puissant dans la mesure où il vous permet entre autre de retrouver automatiquement un paquetage sur internet de le télécharger, de le décompresser et de l'installer pour vous.

QUELQUES COMMANDES DE BASE DU SERVEUR ASTERISK

Une fois Asterisk installé correctement, l'étape suivante est de nous familiariser avec quelques unes des commandes de base :

· Exécuter Asterisk (qui se placera en arrière plan) :

# /etc/init.d/Asterisk (start|stop)

· Exécuter le serveur Asterisk en mode « bavard » 

( vvv), et ouvrir une « console » cliente ( c)

(la console cliente, ou CLI, permet de contrôler ce qui se passe dans le serveur Asterisk)

# Asterisk -vvvc

Si le serveur est déjà lancé, ouvrir un terminal client et se connecter au serveur pour contrôler son statut ( r) :

# Asterisk -r

· Recharger tous les fichiers de configuration ;

#CLI> reload

· Activer les informations de diagnostique pour SIP 

#CLI> SIP debug

· Désactiver les informations de diagnostique pour SIP 

#CLI> SIP nodebug

· Afficher le statut des utilisateurs, pairs et canaux pour SIP 

#CLI> sip show users

#CLI> sip show peers

#CLI> sip show channels

V. CONFIGURATION DU SERVEUR

En guise de configuration de notre serveur nous avons eu a édité deux fichiers de base :

- sip.conf

- extensions.conf

Cependant sip.conf : contient les paramètres relatifs au protocole SIP pour l'accès au serveur Asterisk, les clients doivent y figurer afin de pouvoir recevoir ou effectuer un appel via le serveur.

Le fichier extensions.conf est la loge ou le lieu de stockage du Dialplan (plan de numérotation qui est composé d'un ou plusieurs contexte d'extensions.

VI. LES CAPTURES DU SERVEUR ASTERISK

A. Fichier extensions.conf

B. Fichier sip.conf

DIFFICULTES RENCONTREES

Au cours de notre recherche qui a consisté dans un premier temps à récolter les informations relatives à la nouvelle technologie de communication, nous avons noté des difficultés suivantes :

· Rareté quant à la disponibilité des certains équipements tels que la carte TDM PCI, en local.

· Absence d'ouvrages explicitement dédié au serveur Asterisk dans les bibliothèques de la place.

· Difficultés de recueillir des informations sur le protocole d'inter-connectivité entre Asterisk et un réseau GSM auprès des IT concernés (Zain, Tigo).

SUGGESTIONS

Après étude, nous avons découvert que le réseau GETRAK, regorgeait de l'équipement minimal d'un réseau IP susceptible de permettre l'implémentation de la VoIP. A savoir : switch D-link, Pcs, Lan opérationnel.

C'est ainsi que pour notre travail nous suggérons aux responsables administratifs de l'entreprise GETRAK, de bien vouloir investir dans ce projet qui s'avère par ailleurs très rentable pour pouvoir mettre à profit les atouts qu'offre un réseau IP.

CONCLUSION

Au terme de ce travail, nous n'avons pas prétendu exploiter la panoplie des enjeux rencontrés dans l'implémentation d'une infrastructure de système téléphonique de type VoIP.

Néanmoins nous avons tentés, par des multiples efforts, d'étayer cette étude de mise au point de manière à proposer des réponses à notre problématique.

En effet, il a été possible de matérialisé la fusion d'un réseau informatique et téléphonique en un, favorisant ainsi la réduction de cout de communication et de maintenance.

En ce qui concerne notre champ d'investigation en l'occurrence l'agence GETRAK ; celle-ci pourra se doté d'une infrastructure de communication VoIP en toute aise tant à son siège sociale qu'à ce succursale existante ou futur. Cependant la gestion de ce système pourra favoriser son évolution sociaux économique toute au long de son existence.

BIBLIOGRAPHIE

I. OUVRAGES

1. Jim van M., Jared S., Leif M., Asterisk, the Future of Telephony, O'Reilly 2005;

2. Jerôme D., Comment trouver sa Voix sur IP, édition janvier 2006

3. Tim K., VoIP pour les nuls, Avaya 2005

III. LES COURS

1. KAPULULA, D., Transmission de donnée, l'shi, UPL, Grade II, 2009-2010

2. KATAMBA, S., Intelligence dans le réseau, l'shi, UPL, Grade II, 2009-2010

3. FIAMA, B., Séminaire linux, l'shi, UPL, Grade II, 2009-2010

IV. SITES INTERNET

1. Pour garder un oeil sur l'actualité de la téléphonie émergente : http://www.oreillynet.com/etel/

2. Le site VoIP info est un énorme wiki regorgeant de conseils et d'astuces. Trouver ce dont vous avez besoin peut cependant s'avérer difficile. http://www.voipinfo.org/wikiAsterisk+tips+and+tricks

3. www.remichauchat.fr/projets/VoIP/Bureau%20d'etude%20-%20VoIP.pdf

4. Asterisk est un projet opensource basé sur des idées du projet « Zapata Telephony » http://www.Asteriskdocs.org/modules/tinycontent/index.php?id=10

5. http : //www.espacepourlesespaces.ca/glossaire/hi.htm.

6. www.guill.net/view.php?cat=3&pro=1&tcpip=29

7. http://fr.wikipedia.org/wiki/Voix_sur_r%C3%A9seau_IP

8. http://dictionnaire.phpmyvisites.net/definition-TELEPHONIE-IP-5109.htm

9. www.journaldunet.com/solutions/0501/050119_terminologie_toip.shtml

TABLE DES MATIERES

EPIGRAPHE I

DEDICACE II

IN MEMORIAM III

AVANT PROPOS IV

INTRODUCTION 1

I.1. PRÉSENTATION DU SUJET 1

I.2. CHOIX ET INTÉRÊT DU SUJET 2

I.3. ETAT DE LA QUESTION 3

I.4. PROBLÉMATIQUE ET HYPOTHÈSE 3

I.5. DÉLIMITATION DU SUJET 4

I.6. MÉTHODES ET TECHNIQUES 5

b.1. La technique documentaire 6

b.2. La technique de l'interview 6

I.7. SUBDIVISION DU TRAVAIL 6

CHAPITRE I : GENERALITES SUR LA TELEPHONIE SUR IP 8

I.1. INTRODUCTION 8

SECTION.1. DEFINITIONS DES CONCEPTS 8

1.1. La voix sur IP 8

1.2. La téléphonie classique 9

1.3. La téléphonie sur IP 9

1.4. La ToIP Wi-Fi 10

1.5. VPN ToIP 10

1.6. PSTN 10

1.7. PABX 11

1.8. L'IPBX ou PABX - IP 11

1.9. Passerelles IP 12

SECTION 2 : FONCTIONNEMENT 12

2.1. Principe 12

2.2. Architecture de transmission VoIP 13

2.2.1 Acquisition du signal 13

2.2.2 Numérisation 14

2.2.3 Compression 14

2.2.4 Habillage des en-têtes 14

2.2.5 Emission et transport 15

2.2.6 Réception 15

2.2.7 Conversion numérique analogique 15

2.2.8 Restitution 16

SECTION 3. MODES D'ACCES ET ARCHITECTURE 16

3.1. Les modes d'accès 16

3.1.1. La voix sur IP entre deux ordinateurs 16

3.1.2 La voix sur IP entre un PC et un téléphone 17

3.1.3 La voix sur IP entre deux téléphones 17

SECTION 4 : LES PROTOCOLES DE SIGNALISATION 18

4.1. LE PROTOCOLE H 323 18

4.2. LE PROTOCOLE SIP 19

4.2.1 Les avantages et inconvénients du protocole SIP 21

4.2.2 Etude comparative entre SIP et H3233 22

4.2.3. Déroulement d'un appel téléphonique sous SIP 22

4.3. LE PROTOCOLE IAX 23

SECTION 5 : LES CODECS 24

SECTION 6 : LES CONTRAINTES DE LA TELEPHONIE SUR IP 27

CHAPITRE II : LES SOLUTIONS LOGICIELS LIBRES 31

II.1. DEFINITION 31

II.1.1. Logiciels libres 31

II.1.2. Asterisk 31

II.1.3. Les terminaisons d'Asterisk 34

I. INTRODUCTION 41

II. CHOIX DES EQUIPEMENTS ET LOGICIELS 41

III. PROJET DE CONCEPTION DU RESEAU DE L'AGENCE GETRAK 43

IV. INSTALLATION D'ASTERISK SUR FEDORA 43

V. CONFIGURATION DU SERVEUR 45

VI. LES CAPTURES DU SERVEUR ASTERISK 46

DIFFICULTES RENCONTREES 47

SUGGESTIONS 48

CONCLUSION 49

BIBLIOGRAPHIE 50

TABLE DES MATIERES 51

GLOSSAIRE

· Autocommutateur : Standard téléphonique qui sert à relier les postes téléphoniques d'un établissement (lignes internes) avec le réseau téléphonique public (lignes externes).

· Un ATA : Un ATA est un boîtier électronique qui permet à un téléphone analogique traditionnel de réaliser des appels téléphoniques sur IP sans utiliser un ordinateur.

· Bande passante : Désigne la capacité de transmission d'une liaison de transmission. Elle détermine la quantité d'informations (en bits/s) qui peut être transmise simultanément.

· IP (Internet Protocol) : Protocole de télécommunications utilisé sur les réseaux qui servent de support à Internet et permettant de découper l'information à transmettre en paquets, d'adresser les différents paquets, de les transporter indépendamment les uns des autres et de recomposer le message initial à l'arrivée. Ce protocole utilise ainsi une technique dite de commutation de paquets. Sur Internet, il est associé à un protocole de contrôle de la transmission des données appelé TCP (Transmission Control Protocol) ; on parle ainsi du protocole TCP/IP.

· IP CENTREX : Grâce à la technique de l'IP CENTREX, vous bénéficiez d'un standard virtuel, hébergé chez un fournisseur externe. Vous vous débarrassez en plus de votre abonnement téléphonique auprès de votre opérateur de téléphonie habituel.

· IPBX : Avec l'IPBX, vous remplacez vos téléphones par des téléphones IP relié par le réseau IP interne au central de l'entreprise qui devient alors un IPBX.

· PABX : Un PABX (Private Automatic Branch eXchange) est un commutateur ou standard téléphonique privé. Il sert principalement à relier les postes téléphoniques d'un établissement (lignes internes) avec le réseau téléphonique public (lignes externes).

· PABX-IP : Avec un PABX-IP, vous bénéficiez des avantages de l'IP tout en conservant un PABX physique dans votre entreprise. Il vous suffit pour cela d'ajouter une passerelle IP au niveau de votre PABX.

· PCBX : Il s'agit d'un PC-serveur sur lequel des fonctionnalités logicielles liées à la téléphonie ont été ajoutées, mais qui ne permettent pas de gérer de très gros flux et volumes téléphoniques.

· Passerelle : La passerelle sert essentiellement à interconnecter différents serveurs entre eux, tant au niveau local qu'à une échelle supérieure (par exemple, interconnexion de différents opérateurs à l'échelle nationale ou internationale).

· Protocole : Règles et conventions qui déterminent la façon dont deux ordinateurs dialoguent.

· Quality of Service (QoS) : La Qualité de Service (QoS) est la capacité à véhiculer dans de bonnes conditions un type de trafic donné, en termes de disponibilité, débit, délais de transit, taux de perte de paquets...

Son but est ainsi d'optimiser les ressources du réseau et de garantir de bonnes performances aux applications critiques.

· Routeur : Equipement électronique qui établit la communication entre le serveur et les ordinateurs qui en dépendent. Il permet aussi, d'interconnecter plusieurs réseaux, notamment sur internet.

· RNIS : RNIS de Réseau Numérique à Intégration de Services ou (service) Numéris. En anglais : Integrated Service Digital Network (ISDN) Le RNIS est proposé par France Telecom sous le nom de Numéris.

· RTC : Réseau Téléphonique Commuté, réseau de téléphonie traditionnel. Serveur vocal interactif (IVR) : Un serveur vocal interactif est un système permettant aux utilisateurs d'extraire des données et d'exécuter des tâches spécifiques, ceci à travers un téléphone fixe, mobile ou un softphone.

· SIP : SIP (pour Session Initiation Protocol) est un protocole standard ouvert de télécommunications multimédia (son, image, etc.). Il est en 2006 le plus courant pour la téléphonie par internet (la VoIP) et vise à devenir le standard.

· SOFTWARE TELEPHONE : Un software téléphone est un programme informatique qui permet de réaliser des appels téléphoniques à partir d'un ordinateur ou tout autre appareil informatique, comme un PDA ou un téléphone mobile. Ce logiciel peut le plus souvent être utilisé indépendamment d'un hardphone. En effet, par l'intermédiaire d'un casque avec micro connecté à l'ordinateur par exemple, le logiciel peut entièrement se substituer au téléphone physique.

· Téléphonie IP, TOIP : La téléphonie IP consiste à mettre en place des services téléphoniques sur un réseau IP en utilisant la technique de la voix sur IP. Les communications vocales sont alors transmises via un réseau IP à partir de et à destination de téléphones spéciaux. Les postes particuliers sont baptisés IP-Phone. Qu'est-ce qui les distinguent des téléphones classiques ? Un téléphone IP doit être alimenté par courant. Il est capable de numériser la voix pour la transmettre sur des réseaux IP et peut, à l'inverse, rassembler les paquets entrants pour interpréter la voix reçue. La téléphonie sur IP circule sur des réseaux privés - LAN ou VPN - ou publics.

· UDP : (User Datagram Protocol) protocole de diffusion sans contrôle d'erreurs.

· VoIP ( Voice Over IP ou téléphonie sur Internet) : Le principe consiste à encapsuler un signal audio numérisé (en général, la voix) dans le protocole IP (Internet Protocol). La principale application est la téléphonie internet (téléphonie IP).

* 1Asterisk est un projet opensource basé sur des idées du projet « Zapata Telephony » http://www.Asteriskdocs.org/modules/tinycontent/index.php?id=10 08/03/2010 à 10h03'

* 2 Le petit Larousse 2009

* 3 http : //www.espacepourlesespaces.ca/glossaire/hi.htm.08/03/2010 à 12h03'

* 4 R. PINTO et M. GRAWITZ, méthodes des sciences sociales, Paris, Dalloz, 1971 p.289

* 5 R.PINTO et M. GRAWITZ, op.cit., p.289

* 6 www.guill.net/view.php?cat=3&pro=1&tcpip=29 02/03/2010 à 11h45'

* 7 Idem

* 8 http://fr.wikipedia.org/wiki/Voix_sur_r%C3%A9seau_IP 02/03/2010 à 18h03'

* 9 http://dictionnaire.phpmyvisites.net/definition-TELEPHONIE-IP-5109.htm 20/02/2010 à 8h30'

* 10 www.journaldunet.com/solutions/0501/050119_terminologie_toip.shtml 06/03/2010 18h16

* 11 http://fr.wikipedia.org/wiki/Logiciel_libre#..AB_Logiciel_libre_..BB_et_..AB_open_source_..BB 3/06/2010 à 09h49'

* 12 http://www.voipfr.org/glossaire/byname,Asterisk.php






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"Je ne pense pas qu'un écrivain puisse avoir de profondes assises s'il n'a pas ressenti avec amertume les injustices de la société ou il vit"   Thomas Lanier dit Tennessie Williams