Delpoiement d'un systeme de telephonie avec la technologie cisco

b. Présentation de la solution

Avec la banalisation des réseaux haut débit, le nombre d'applications possibles a considérablement augmenté. Les applications de ToIP sont une de nouvelles possibilités offertes.

Le développement de la ToIP a entraîné les concepteurs de plates-formes de programmation à développer des API (Application Programming Interface) spécifiques à la voix sur IP. L'intégration de nouveaux besoins dans une plate-forme de développement permet d'attirer les concepteurs de logiciels qui doivent intégrer des fonctions de voix sur IP dans leurs applications.

Les API de ToIP peuvent être utilisées dans de nombreuses applications, la plus simple étant les téléphones logiciels (soft phones).

· Généralités

D'une manière générale, le principe de la téléphonie sur le réseau de données par paquets consiste à partir d'une numérisation de la voix en téléphonie numérique, c.à.d. Compresser ensuite éventuellement le signal numérique correspondant (pour diminuer son débit, donc la quantité d'informations à transmettre), à découper le signal obtenu en paquets de données, enfin à transmettre ces paquets sur un réseau de données utilisant la même technologie. La transmission de la voix sur les réseaux de donnée se fait comme suit.

Le microphone ou le combiné téléphonique qui capte le son et le transforme en signal électrique à l'arrivée, les paquets transmis sont réassemblés, le signal de données ainsi obtenu est décompressé puis converti en signal analogique pour restitution sonore à l'utilisateur.

· Protocoles 

Deux approches de la voix sur IP doivent être distinguées :

La première, à l'instar d'ATM et du Frame Relay consiste à transporter la voix traditionnelle sur un réseau IP, nous l'appellerons voix sur IP (VoIP. Voice over IP). La seconde utilise le protocole IP de bout en bout, les téléphones (IP phone) sont directement connectés à un LAN IP, c'est la téléphonie sur IP (ToIP. Telephony over IP).

S'appuyant sur une technologie en mode non connecté, la voix sur IP nécessite l'utilisation de protocoles complémentaires pour le transport de données temps réel afin d'assurer la resynchronisation des paquets, de garantir la priorité des flux multimédia et la gestion de la congestion du réseau.

Ces protocoles sont essentiellement :

Ø RTP (Real Time Protocol, RFC 1889 et RFC 1890) qui assure l'horodatage et le contrôle de séquencement des paquets ;

Ø RSVP (Resource réservation Protocol de l'IETF, Q.397 de l'UIT) qui autorise, pour les flux multimédias, une réservation de ressources réseau de bout en bout. Ce protocole permet la cohabitation de flux multimédia et de flux sporadiques non prioritaires ;

Ø MPPP (Multilink PPP. extension de la RFC 1717) qui assure la segmentation des paquets de données longs (jumbogram) en petits paquets et autorise le multiplexage de ces paquets avec des paquets temps réel (Multilink fragmentation and interleaving).

Ø L'ensemble s'intégrant dans un modèle architectural décrit par l'UIT, le modèle H.323. Ce modèle permet l'établissement de communication entre terminaux IP/IP (IP phone) et des terminaux IP/Traditionnel. H.323 détermine les protocoles de signalisation interne au réseau et assure la conversion de signalisation vers les réseaux publics.^8(*)

Plusieurs raisons conduisent à transmettre la voix sur des systèmes à commutation de paquets:

Ø Dans une infrastructure d'interconnexion, les canaux voix ne sont pas utilisés en permanence;

Ø le caractère half-duplex d'une conversation et les temps de silence qui entrecoupent la conversation permettent de récupérer la bande allouée à une communication téléphonique.

Pour cela, on peut garantir aux paquets, un transfert respectant les contraintes temporelles du transfert isochrone, il est alors possible d'utiliser un réseau à commutation de paquets pour transmettre la voix, garantit une utilisation optimale de la bande, une administration unifiée du réseau, une réduction des coûts (la voix étant transportée selon la tarification de la donnée, généralement forfaitaire) et la suppression des coûts de l'infrastructure téléphonique si l'entreprise disposait d'un réseau voix et d'un réseau données séparés. Pour des raisons d'efficacité le protocole UDP (User Data gram Protocol) s'impose pour le transfert des flux multimédia :

Ø pas d'ouverture, ni de fermeture de session ;

Ø pas d'acquittement, ni de reprise sur erreur ;

Ø pas de contrôle de flux et de congestion ;

Faible temps de latence. Le protocole SIP (Session Initiation Protocol) beaucoup simple que H.323 pourrait, à terme, remplacer H.323. Les messages SIP sont au format texte, ce qui confère au protocole une grande évolutivité.

À l'instar d'H.323, SIP s'appuie sur les protocoles temps réel (RTP et RTCP), il peut éventuellement être utilisé pour obtenir une certaine qualité de service sur le réseau. Le protocole SAP (Session Announcement Protocol)^9(*) informe de l'ouverture d'une session multimédia en mode multicast ou non et le protocole SDP (Session Description Protocol) fournit la description des sessions multimédia.

Basé sur le modèle client-serveur, SIP distingue deux types d'agent : les clients et les serveurs. Les clients sont les équipements à l'origine des appels SIP (téléphone IP) ou des passerelles voix. Les passerelles voix SIP ont les mêmes fonctionnalités que les passerelles H323.

Les agents serveurs sont des équipements classiques qui regroupent les services offerts par SIP. Ce sont :

Ø les serveurs d'enregistrement utilisés pour la localisation des utilisateurs (Registar). Les serveurs d'enregistrement contiennent toutes les caractéristiques des agents SIP autres que les passerelles ;

Ø les serveurs de délégation (Proxy Server) qui gèrent les clients SIP, reçoivent et transmettent les requêtes au serveur suivant (next-hop server). Le SIP Proxy' a un rôle similaire au Gatekeeper d'H.323. Un SIP Proxy peut interroger un SIP Registar ou un DNS pour acquérir les informations d'acheminement de la signalisation et des communications ;

Ø les serveurs de redirection (Redirect Server) qui, sur requête, transmettent l'adresse du next-hop server à l'agent client.

Ø Les messages SIP sont de deux types, les requêtes et les réponses. Les primitives de requêtes sont :

Ø REGISTER, ce message est émis par un agent pour informer un serveur SIP Register sur sa localisation;

Ø INVITE, message d'ouverture de session, émis par un client. Ce message peut être transmis directement à l'agent appelé ou à un serveur Proxy pour acheminement ;

Ø BYE, émis par tout agent client pour mettre fin à une session en cours ;

Ø CANCEL annule une session, ne peut être utilisé que pendant la phase d'ouverture ;

Ø OPTIONS, message d'obtention des capacités (caractéristiques) d'un terminal, similaire à H.245.

Les messages de réponse sont aussi au nombre de six, nous avons :

· INFORMATIONAL, simple message de service ;

· SUCCESSFULL, message indiquant que l'action a été menée à bien (succès)...

· REDIRECTION, une autre action doit être conduite pour valider la requête,

· CLIENT FAILURE, message signalant une erreur de syntaxe, la requête ne peut être traitée,

· SERVER FAILURE, message signalant une erreur sur un agent serveur,

· GLOBAL FAILURE, erreur générale, la requête ne peut être traitée par aucun serveur.

Le client appelant envoie une requête INVITE au serveur proxy auquel il est relié. Ce message contient l'adresse connue du destinataire. Le Proxy' Server interroge le Location Server (DNS, ou autre) qui lui fournit la nouvelle adresse, le Proxy' redirige la requête vers la nouvelle adresse de l'appelé (INVITE). Le poste appelé sonne et le poste appelant reçoit un message de retour de sonnerie (SIP 180). L'appelé décroche signifiant ainsi son acceptation de la communication, le système émet alors un message SIP 200 (OK). L'appelant acquitte le message d'acceptation. Les terminaux H.323 sont raccordés directement au LAN IP. Ils ont la capacité d'établir des communications voix, vidéo et/ou données en temps réel avec tout terminal de la zone H.323 ou non en mode point à point, multipoint ou diffusion. L'appel est réalisé selon le protocole Q.931 (protocole D du RNIS). Les protocoles mis en oeuvre par un terminal H.323

Enfin, le MCU (Multipoint Control Unit) gère l'établissement, le mixage et la diffusion des conférences. La voix est transportée en mode datagramme sur UDP tandis que la signalisation est transportée en mode connecté sur TCP. Les spécifications H.323 correspondent aux niveaux session et supérieurs du modèle de référence

Titre Figure 4 : présente la paquetisation de la voix et réseau à commutation des paquets

Source : données internet, www.voip .com,Http://amadousarr.free.fr/cisco/memoirevoip

Pour garantir le transport de la voix, les systèmes d'interconnexion de réseaux voix/données doivent assurer :

Ø Un débit minimal garanti, les flux voix ne devant jamais occuper plus de 50% de la bande passante du support ;

Ø Un transfert dans un délai aussi réduit que possible par priorisation des flux voix ;

Ø La maîtrise de la gigue dans le réseau ;

Ø La reprise sur erreur n'ayant aucun sens pour les flux temps réel et malgré une faible sensibilité de la voix aux erreurs, un transfert correct de la voix nécessite un taux d'erreur relativement faible ;

Ø Pour garantir une utilisation optimale de la bande passante, un système de détection des silences doit être implémenté pour ne pas perturber l'interlocuteur distant, durant la récupération de bande (détection et récupération des temps de silence), il convient, localement, de restituer un bruit de fond. À cet effet, des paquets spécialisés (paquets de silence) seront émis par la source.Afin d'optimiser l'utilisation de la bande passante, les techniques de compression de voix sont implémentées dans tous les systèmes voix/données. Ces techniques apportent une réduction importante de la bande utilisée en contrepartie d'un temps de traitement non négligeable.

La voix analogique est numérisée, les techniques utilisées sont spécifiques, il ne s'agit pas réellement de compression des données voix, mais d'un codage spécifique réducteur de bande. Des techniques plus élaborées s'appuient sur les caractéristiques du spectre de fréquence de la parole. Ces systèmes analysent la voix et réalisent une prédiction linéaire du signal de voix à partir des quatre derniers échantillons (vecteur). Ils comparent le vecteur obtenu à une table de vecteurs pré établie, seul l'index d'entrée dans la table et une information d'amplitude sont envoyés au récepteur. Ce dernier reconstitue le signal d'origine à partir du vecteur et d'une série de filtres modélisant le conduit vocal de l'interlocuteur.

Dans un réseau voix/données, deux modes d'établissement des communications sont envisageables. Le premier, le plus simple consiste à transporter la signalisation de manière transparente. C.à.d. Les informations de signalisation ne sont alors interprétées par les passerelles voix/données et sont acheminées comme de simples données. Cette opération conduit à une décompression et à un ré -compression de la voix. Indépendamment des délais introduits, ce mode d'établissement des communications par les opérations de compression et de décompression altère fortement la qualité de la voix et limite le nombre de bonds dans le réseau. Dans le deuxième mode, dit non transparent, l'acheminement de la communication est réalisé par les passerelles voix/données qui interprètent la signalisation et assurent alors le routage de la communication. Le signal de voix n'a pas à être décompressé et recompressé. L'élongation du réseau n'est alors limitée que par les temps de transfert et de traitement.

* ⁸Guy PUJOLLE, Les Réseaux, Edition Seyroles, Septembre 2006.

* ⁹http://blog.wikimemoires.com/2017/08/23 à 12h35'