La Voix sur IP : Quelles solutions pour l entreprise?

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1 BIBLIOGRAPHIE DESS IIR Option Réseaux La Voix sur IP : Quelles solutions pour l entreprise? Professeur : C. PHAM Etudiants : Laurent HAOND l-haon00 Dominique LAGROST d-lagr00

2 Table des matières I. Aspects Techniques de la VoIP : 1 A. Principe de la VoIP : 1 B. Commutation de circuits / Commutation de paquets : 1 C. La signalisation : 2 D. Paramètres qui conditionnent la qualité: 2 E. Protocoles pour les transferts temps réels: 4 F. Gestion de la QoS : 7 G. Transport et Signalisation: 10 II. Les aspects économiques & réglementaires : 15 A. Les gains de la téléphonie sur IP 15 B. Réduction des coûts : 15 C. Meilleur exploitation des réseaux 15 D. Des réticences aux déploiements : 16 E. Aspects réglementaires 17 III. Les Solutions existantes 19 A. Pour quelles entreprises? 19 B. Les solutions techniques 19 C. Les solutions des équipementiers 20 IV. Evolutions & conclusions : 22 A. Apports possibles d'ip v6 22 B. SIP ou H323 : 22 C. Quelques chiffres: 22 D. Conclusions : 23 Glossaire 24 Références: 25

3 Introduction Le protocole d'internet (IP) s'est imposé au cours des dernières années en raison de sa simplicité et surtout en raison de l'explosion des services liés à l'internet ou à l'intranet. Aujourd'hui, le protocole IP apparaît comme le protocole naturel pour la plupart des flux. Dès lors, intégrer la voix dans les Intranets, mis en place dans la plupart des entreprises, conduit à des réductions importantes des coûts d'exploitation sans remise en cause des architectures en place. Dans un premier temps, nous aborderons les aspects techniques, nous nous intéresserons ensuite aux aspects économiques et réglementaires. Enfin, nous ferons un tour d'horizon des solutions proposées par les différents acteurs du marché. I. Aspects Techniques de la VoIP : A. Principe de la VoIP : De manière générale, le principe de la téléphonie sur IP consiste en : Une numérisation de la voix, éventuellement une compression du signal numérique obtenu (pour diminuer la quantité d'informations à transmettre), un découpage du signal obtenu en datagrammes, et enfin, au transport de ces paquets sur un réseau. A l'arrivée, les paquets transmis sont ré-assemblés, les données ainsi obtenues sont décompressées puis converties en signal analogique pour restitution à l'utilisateur. B. Commutation de circuits / Commutation de paquets : En téléphonie numérique traditionnelle, les opérations de numérisation de la voix et de conversion en signal analogique existent déjà. La technique de compression / décompression est également possible en téléphonie traditionnelle mais n'a été utilisée, jusqu'à présent, que sur des circuits à très grande distance et non entre "abonnés" (sur des liaisons transatlantiques pendant les pics d'utilisation). L'essor de la téléphonie mobile a redonné à ces techniques un développement spectaculaire de manière à permettre une économie maximale sur la ressource rare que constituent les fréquences disponibles. Quant au réseau, la technologie utilisée actuellement est essentiellement celle de la commutation de circuits, c'est-à-dire de l'établissement d'une liaison permanente entre les deux abonnés pendant toute la durée de la conversation. Dans des réseaux basés sur le protocole IP, qui fonctionne en commutation de paquets, les datagrammes peuvent arriver à destination dans un ordre pouvant être différent de celui de l'émission, donc avec des durées de transmission variables, à charge pour l'application réceptrice de remettre en ordre les datagrammes. -1-

4 C. La signalisation : Dans une communication téléphonique, on distingue deux problématiques : le transport de la voix, la gestion de la communication : il faut que l'utilisateur appelant puisse indiquer les coordonnées du correspondant qu'il veut joindre (en téléphonie traditionnelle : il décroche et compose le numéro de ce correspondant), que ce dernier soit prévenu de l'appel (son poste téléphonique sonne), qu'il accepte l'appel (il décroche son combiné téléphonique), que les lignes des deux correspondants soient considérées comme occupées pendant toute la durée de la communication (tout tiers cherchant à appeler l'un des deux correspondants est prévenu par la tonalité d'occupation), enfin que les lignes des deux correspondants soient à nouveau réputées libres, lorsque les correspondants mettent fin à la communication (ils raccrochent). Toutes ces opérations sont rendues possibles en téléphonie traditionnelle par le biais des "signaux de service" que s'échangent les postes téléphoniques et les différents centraux traversés par la communication : c'est ce que l'on appelle la "signalisation". Il va donc falloir intégrer des mécanismes de gestion de la signalisation dans la VoIP. D. Paramètres qui conditionnent la qualité: 1. L'écho: Le problème de l écho se pose dans le contexte de la VoIP de la même façon que dans le réseau téléphonique classique : Si l une au moins des extrémités de la connexion est constituée par une ligne d abonné téléphonique utilisée en basse fréquence, il faudra recourir à un annuleur d écho. Il y a un autre cas où l écho peut se manifester, c'est celui de la téléphonie mains-libres : le couplage a alors lieu de façon acoustique, et le temps de transmission (plus élevé sur réseau IP) rend cet écho particulièrement sensible. Les terminaux de conférence mains-libres doivent donc être dotés d un bon dispositif d annulation d'écho. 2. Le retard : Toute transmission implique un temps de propagation. En téléphonique classique : Ce temps peut atteindre une fraction de seconde (satellites géostationnaires). Il est un peu supérieur à 3 microsecondes par kilomètre pour les transmissions par câble ou fibre optiques. La commutation de circuits classique entraîne un délai de l ordre d un quart ou d une demi milliseconde par commutateur traversé. Tous comptes faits, une connexion n empruntant pas de satellite comportera un délai de quelques millisecondes, augmenté d'environ 8 millisecondes par millier de kilomètres. Le retard introduit une gêne dans le processus de prise de parole. Ce phénomène ne se manifeste pas dans le cas des connexions terrestres nationales en commutation de circuits, car les délais sont suffisamment brefs. Dans le cas de la VoIP : En plus de l'inévitable temps de propagation, ce retard est dû : Au temps de traitement dans la compression / décompression du signal, d autant plus élevé que le débit obtenu est plus bas. Au stockage dans les files d attente des routeurs. Au dispositif de correction ou de "camouflage" des paquets manquants, qui peuvent nécessiter l attente de blocs de correction. -2-

5 Au dispositif de lissage, qui stocke le débit reçu irrégulièrement dans une mémoire tampon, de façon à le restituer de façon continue au décodeur du signal. Ce délai est ajusté au délai maximal susceptible de se produire, sans toutefois l égaler. Le lissage est rendu nécessaire par le fait que le retard introduit par les mémoires tampon du réseau n est pas constant, mais fluctue au gré de la charge des liaisons de transmission. Cette fluctuation du retard (appelée la gigue) est très préjudiciable à la qualité acoustique, d où la nécessité d un lissage. Dans le cas de la commutation de circuit ce retard peut être considéré comme constant, contrairement à la VoIP, où ce délai va fortement dépendre de la charge du réseau. Le retard introduit par Internet (de 50 à plus de 500 ms, selon l'état du réseau) est d un ordre de grandeur nettement plus élevé que celui d un réseau classique. Dans le cadre d'un réseau Lan/Wan privé, il est possible de maîtriser ce retard en adaptant le dimensionnement du réseau et mettrant en œuvre des solutions de gestion de QoS. On fait donc parfois une distinction sémantique entre VoIP et Voix sur Internet. 3. La perte de paquets : La congestion du réseau ou sa mauvaise qualité, peuvent bien évidement entraîner des pertes de paquets. On va mettre en œuvre des mécanismes pour réduire ces pertes. Ils sont de trois sortes : Interpolation des paquets manquants : cette méthode vise à remplacer un paquet perdu par le dernier paquet reçu. Cette solution marche correctement lorsque les pertes sont peu fréquentes. Redondance de données : le principe adopté, est de transmettre dans chaque paquet de voix le paquet précédent et l'actuel. Le problème associé à ce procédé est de doubler la bande passante utilisée. Redondance hybride : le moyen utilisé est similaire au précédent, sauf que le paquet de voix précédent n'est plus brut, mais compressé. Cela réduit un peu la bande passante nécessaire. Tant que la gestion du trafic permet de conserver de façon sûre une perte de paquets inférieure à 10% (sous réserve d utiliser les modes de correction ou de "camouflage" convenables), il est possible d obtenir une qualité vocale acceptable. De plus, la numérisation doit être opérée par un procédé de bonne qualité, donc pas trop économe en débit, mais l'économie forcenée de débit n'est généralement pas considérée comme l'élément déterminant du succès potentiel de la téléphonie sur IP. Pour obtenir cette sécurité dans la perte de paquets, une maîtrise du trafic de données qui partage le réseau avec la téléphonie est indispensable. Cette maîtrise passe par la mise en œuvre de gestion de la QoS. Le retard apparaît comme indissociable de la technique IP. Il peut cependant être limité par les mêmes moyens qui permettent de contrôler les pertes de paquets. Si une même conversation traverse plusieurs réseaux IP, ou plusieurs fois le même réseau IP, les retards s'additionneront. De telles situations peuvent se produire dans le cas de certains services, ou pour des communications empruntant plusieurs réseaux indépendants. -3-

6 E. Protocoles pour les transferts temps réels: 1. Le choix d'udp : Pour assurer l'aspect temps réel de la VoIP c'est le protocole UDP (User Datagram Protocol) qui a été choisi. Il ne renvoie pas les trames perdues en cours de route, afin de privilégier l'enchaînement du son et des images, plutôt que l'intégrité des données. La qualité peut en souffrir si la liaison est mauvaise, mais c'est un mal nécessaire à la diffusion en direct. Comme le fait TCP/IP, le protocole UDP, ou plus précisément UDP/IP, assure le transfert des données entre deux machines, mais sans aucun des nombreux contrôles disponibles avec TCP (Transfer Control Protocol), que ce soit pour assurer l'intégrité des données ou leur acheminement. 2. RTP / RTCP : RTP: (Real time Transport Protocol - RFC1889) Le but de RTP et de fournir un moyen uniforme de transmettre sur IP des données soumises à des contraintes de temps réel (audio, vidéo,... ).Le rôle principal de RTP consiste à mettre en oeuvre des numéros de séquence de paquets IP pour reconstituer les informations de voix ou vidéo même si le réseau sous-jacent change l'ordre des paquets. Plus généralement, RTP permet : d'identifier le type de l'information transportée, d'ajouter des marqueurs temporels et des numéros de séquence à l'information transportée, de contrôler l'arrivée à destination des paquets. RTP offre un service de bout en bout. Il ajoute un en-tête qui fournit les informations de timing nécessaires à la synchronisation de flux temps réel. De plus, RTP peut être véhiculé par des paquets multicast afin d'acheminer des conversations vers des destinataires multiples. Les différents champs de l'en-tête RTP : < bits > V=2 P X CC M Sequence number Timestamp Identifiant de la source de synchronisation (SSRC) Identifiants de la source de contribution (CSRC) Le champ Version V de 2 bits de longueur indique la version du protocole (V=2) Le champ padding P : 1 bit, si P est égal à 1, le paquet contient des octets additionnels de bourrage (padding) pour finir le dernier paquet. Le champ extension X : 1 bit, si X=1 l'en-tête est suivie d'un paquet d'extension Le champ CSRC count CC : 4 bits, contient le nombre de CSRC qui suivent l'entête Le champ marker M: 1 bit, son interprétation est définie par un profil d'application (profile) Le champ payload type PT : 7 bits, ce champ identifie le type du payload (audio, vidéo, image, texte, html, etc.) Le champ séquence number : 16 bits, sa valeur initiale est aléatoire et il s'incrémente de 1 à chaque paquet envoyé, il peut servir à détecter des paquets perdus Le champ timestamp : 32 bits, reflète l'instant où le premier octet du paquet RTP a été échantillonné. Cet instant doit être dérivé d'une horloge qui augmente de façon monotone et linéaire dans le temps pour permettre la synchronisation et le calcul de la gigue à la destination -4-

7 Le champ SSRC : 32 bits, identifie de manière unique la source, sa valeur est choisie de manière aléatoire par l'application. Le champ SSRC identifie la source de synchronisation (ou dit simplement "la source"). Cet identificateur est choisi de manière aléatoire avec l'intérêt qu'il soit unique parmi toutes les sources d'une même session La liste des CSRC identifie les sources (SSRC) qui ont contribué à l'obtention des données contenues dans le paquet qui contient ces identificateurs. Le nombre d'identificateurs est donné dans le champ CC Le champ CSRC : 32 bits, identifie les sources. CRTP: (Compressed Real Time Protocol - RFC2508) Sur des liaisons points à points bas débit, il est intéressant de pouvoir compresser l'entête des paquets. Pour transporter 20ms de voix codée avec le codec G729 (à 8kbit/s - cf norme H323),c'est a dire 20 octets, les headers IP/UDP/RTP occupent 40 octets soit un débit total de 24 kbits/s. Le protocole CRTP va permettre de réduire cet overhead à 4 ou 5 octets, et donc le débit nécessaire à 10kbits/s RTCP: (Realtime Transport Control Protocol - RFC1889) L'objectif de RTCP est de fournir différents types d'informations et un retour quant à la qualité de réception. Ce protocole est basé sur des transmissions périodiques de paquets de contrôle par tous les participants de la session. C'est un protocole de contrôle des flux RTP, permettant de véhiculer des informations basiques sur les participants d'une session, et sur la qualité de service. RTP et son compagnon RTCP permettent respectivement de transporter et de contrôler des flots de données qui ont des propriétés temps réel. RTP et RTCP sont des protocoles qui se situent au niveau de l'application et utilisent les protocoles sous-jacents de transport TCP ou UDP. (l'utilisation de RTP/RTCP se fait généralement au-dessus de UDP).Chacun d'eux utilise un port séparé d'une paire de ports. RTP utilise le port pair et RTCP le port impair immédiatement supérieur. Ce Protocole a les fonctions suivantes : Fournir des informations sur la qualité de la session (information en retour pour une source) et va- permettre à une source de changer de politique. Mettre en évidence des défauts de distribution individuels ou collectifs. Contrôler le débit auquel les participants à une session RTP transmettent leurs paquets RTCP Transmettre des informations de contrôle sur la session (optionnel, permettant par exemple identifier un participant sur les écrans.) Garder une trace de tous les participants à une session avec : o CNAME (Canonical Name) : identifiant unique et permanent pour un participant o SSRC (Synchronisation Source Identifier). Plus il y a de participants, moins la fréquence d'envoie de paquets RTCP par un participant est grande. Il faut garder le trafic RTCP en dessous de 5% du trafic de la session. Ce protocole défini quatre principaux paquets de contrôle : -SR (Sender Report) : ce rapport regroupe des statistiques concernant la transmission (pourcentage de perte, nombre cumulé de paquets perdus,gigue, Ces rapports sont issus d'émetteurs actifs d'une session. -RR (Receiver Report) : ensemble de statistiques portant sur la communication entre les participants. Ces rapports sont issus des récepteurs d'une session. -SDES (Source Description) : carte de visite de la source (nom, , localisation). -BYE : message de fin de participation à une session. -5-

8 L'en-tête RTCP comporte les informations suivantes: < bits > V=2 P RC Packet Type length SSRC ( of RTCP sender) Le champ version (2 bits) Le champ padding (1 bits) indique qu'il y a du bourrage dont la taille est indiquée dans le dernier octet Le champ réception report count (5 bits): nombre de comptes-rendus dans le paquet Le champ packet type (8 bits) 200 pour SR Le champ length (16 bits) longueur du paquet en mots de 32 bits Le champ SSRC (32 bits): identification de la source spécifique à l'émetteur Suivant le type paquet : il pourra contenir : Le champ NTP timestamp (64 bits) Le champ RTP timestamp (32 bits) Le champ sender's packet count (32 bits) Le champ sender's octet count (32 bits) statistiques Le champ SSRC-n (32 bits) numéro de la source dont le flux est analysé Le champ fraction lost (8 bits) Le champ cumulative number of packets lost (24 bits) Le champ extended highest sequence number received (32 bits) Le champ interarrival jitter (32 bits). C'est une estimation de l'intervalle de temps d'un packet de donnés RTP qui est mesuré avec le timestamp et qui est sous forme d'un entier. C'est en fait le temps relatif de transit entre deux paquets de donnés. La formule pour le calculer est : J=J+( D(i-1,i) -J)/16. L'interarrival jitter est calculé à chaque packet de donnée reçu par la source SSRC_n. avec : i --> Premier paquet i-1 --> paquet précédent D --> différence J --> Second paquet Le champ last SR timestamp (32 bits) Le champ delay since last SR (32 bits) En résumé, ces deux protocoles sont adaptés pour la transmission de données temps réel. Cependant, ils fonctionnent en stratégie bout en bout et donc ne peuvent contrôler l'élément principal de la communication : le réseau. Pour le transport de la voix, ils permettent une transmission correcte sur des réseaux bien ciblés. C'est-à-dire, des réseaux qui implémentent une qualité de service adaptée, des réseaux bien dimensionnés (bande passante, déterminisme des couches sous-jacentes, ) style LAN d'entreprise. Il va donc falloir leur adjoindre des mécanismes pour : la réservation de ressources sur le réseau, la fiabilisation des échanges (pas de retransmission automatique, pas de régulation automatique du débit), la garantie dans le délai de livraison (seules les couches de niveau inférieur le peuvent) et dans la continuité du flux temps réel. -6-

9 F. Gestion de la QoS : 1. RSVP : Resource Reservation Protocol RSVP est une méthode pour allouer dynamiquement de la bande passante aux applications orientées réseaux dans des environnements traditionnellement datagramme. Il rend obligatoire la demande de QoS par le récepteur (l'application participante) plutôt que par l'émetteur (l'application source). Le récepteur apprend les spécifications du flux multimédia par un mécanisme hors bande, il peut ainsi faire les réservations qui lui sont appropriées. Cela résout ainsi le problème de l'hétérogénéité des réseaux. Associé à RTP, ce protocole peut en pallier les défauts, à savoir fiabilité et QoS. En effet, RSVP intervient non plus sur les machines émettrices et réceptrices, mais sur le réseau lui-même. Les objectifs qui ont poussé son développement sont les suivants : établissement et maintien d'un chemin unique pour un flot de données, élaboration d'un système d'ordonnancement des paquets, création d'un module de contrôle gérant les ressources des différents nœuds du réseau. Ce sont les équipements d'interconnexions (routeurs) qui répondent aux requêtes RSVP, établissant et maintenant ainsi les connexions. RSVP fait des réservations de ressources pour les applications unicast et multicast et s'adapte dynamiquement aux évolutions (participants, changements de routes). RSVP est utilisé par un host pour le compte d'une application, et demande ainsi une QoS au réseau (bande passante garantie, débit crête, etc.). Il est aussi utilisé par les routeurs pour le contrôle de la QoS, l'établissement et maintient du service demandé. On notera que RSVP passe de façon transparente les routeurs non-rsvp. Principe : RSVP demande des ressources dans une seule direction, il traite l'émetteur et le récepteur de manière différente. RSVP travaille au-dessus de IP (IPv4 ou IPv6), il occupe la place d'un protocole de transport dans la pile des protocoles, mais ne transporte pas de données utilisateurs. RSVP n'est pas un protocole de routage, il travaille avec les protocoles de routage unicast et multicast. RSVP fourni plusieurs modèles de réservations utilisables dans la plupart des situations. -7-

10 Pour assurer un chemin unique au cours d'une communication, il faut que les systèmes terminaux fonctionnent en mode connecté. Cependant, RSVP n'assure pas un mode connecté avec les routeurs et une mise à jour dynamique de la réservation est nécessaire. Les récepteurs sont donc obligés de d'envoyer périodiquement des messages RSVP aux routeurs assurant le chemin. Les requêtes RSVP sont des messages de différentes natures permettant à l'émetteur comme au récepteur d'avoir un chemin dédié de transfert. Sept types de messages sont utilisés : réservation (Resv), route (Path), fin de réservation (Teardown), fin de route (TearPath), confirmation de réservation (ResvConf), erreurs (ResvErr, PathErr). L utilisation de RSVP restera vraisemblablement restreinte aux réseaux LAN. Il est en effet assez compliqué d'avoir sur un réseau mondial des modules adaptés à RSVP. 2. DiffServ : Differentiate Service Les services différenciés proposent une alternative à RSVP, jugé trop complexe pour des réseaux étendus. Ce type de service vise à utiliser les champs de QoS d'ors et déjà disponible avec IPv4 et IPv6. Devant la demande croissante de transmission de flux multimédia, les modules du réseau aujourd'hui intègre les algorithmes permettant le traitement du champ TOS d'ip. Le principe de DiffServ est d'accorder un traitement particulier au paquet le nécessitant. L'émetteur de flux spécialisé, au travers du champ "Type Of Service" d'ipv4 ou "Trafic Class" d'ipv6, spécifie une classe de service qu'il souhaite donner à ses paquets. Au cours de son voyage dans le réseau, ce paquet traverse des modules (routeurs) qui, équipés d'algorithmes (Packet Classifier), lisent le champ TOS. Ensuite un répartiteur de paquet (Packet Scheduler) met en œuvre le traitement différencié en lui affectant une discipline de service adaptée (files d'attente spécialisées).rappelons que les routeurs sont soumis à de grands nombres de demandes qui les obligent à gérer des files d'attente. Bien que plus simple par rapport à RSVP, le service différencié ne peut rivaliser en termes de fiabilité et de garantie de QoS. Cependant, suivant le dimensionnement du réseau et la disponibilité de ressources, il est vraisemblable que les demandes prioritaires le seront effectivement. En fait, DiffServ ne fait qu'aménager les problèmes et gérer la pénurie possible en terme de bande passante. L'utilisation des services différenciés pour le transport de la Voix sur IP est viable pour des réseaux bien dimensionnés. Cette technique, de stratégie réseau, vise à optimiser le routage des paquets dont la QoS est primordiale. 3. QOSPF : QoS Path First Tout comme DiffServ, QOSPF permet d'améliorer la livraison des paquets par prioritisation au niveau des routeurs. Le principe dévolu à QOSPF est d'assurer une qualité de Service au niveau du routage. Ce protocole vient compléter OSPF, qui permet aux routeurs de calculer le chemin le plus court en fonction de la topologie et de l'état des liaisons. La volonté de QOSPF, n'est pas d'avoir toujours le chemin le plus court, mais de garder un chemin déjà dédié à un flux temps réel, ce qui permettra de diminuer la gigue. En effet, ce n'est pas moins la rapidité du chemin mais sa stabilité qui compte. L'algorithme de routage ainsi élaboré ne sera plus autorisé à remplacer un itinéraire existant sous prétexte qu'une "meilleure" route est apparue. C'est la stabilité du chemin qui sera favorisée pour ces paquets. Au fur et à mesure de l'implantation de ce type d'algorithme dans les routeurs, la QoS de VoIP combinée aux protocoles de plus haut niveau en sera améliorée. -8-

11 4. MPLS : Multi-Protocol Label Switching Le mécanisme de commutation de label MPLS est conçu pour séparer le routage de la commutation. Sur un réseau étendu, beaucoup de routeurs sont mis en place. Appartenant à un même réseau, ils sont capables de tirer partie de leur architecture commune au niveau Liaison. Il n'est donc plus nécessaire de faire le long traitement d'une trame IP au niveau réseau. C'est là où intervient MPLS, en affectant un label commun pour tous les paquets d'une même destination. Plus besoin de gérer les adresses sources et destinataires. Donc tous les paquets d'un flux seront traités de manière identique et ainsi routés selon un chemin fixe. MPLS est normalisé par l IETF. Il assure les fonctions suivantes : Il spécifie les mécanismes pour administrer les flux de trafic des plusieurs types, comme les flux entre des matériels différents, des machines différentes ou même entre des applications différentes Il est indépendant des protocoles des couches 2 et 3 et se situe entre ces 2 couches. Il interagit avec des protocoles de routage existant, comme RSVP (ressource reservation protocol) et OSPF (open shortest path first). Il supporte les couches de niveau 2 des réseaux IP, ATM, et Frame Relay. Dans MPLS, la transmission de données se fait sur des label-switched paths (LSP, Chemin à commutation de label). Les LSP sont une séquence de labels (ou étiquettes) à chaque nœud du chemin allant de la source à la destination. Les LSP sont établis en fonction du type de transmission des données (control-driven) ou après détection d un certain type de données (datadriven). Les labels, qui sont des identifiants spécifiques au protocole des couches basses, sont distribués suivant le protocole LDP (Label Distribution Protocol), RSVP ou parfois par les protocoles de routage comme BGP (Border Gateway Protocol) ou OSPF. Chaque paquet de données encapsule et transporte les labels pendant leur acheminement. La commutation haut débit est possible puisque les labels de longueur fixe sont insérés au tout début du paquet ou de la cellule et peuvent être utilisés par le hardware pour commuter plus rapidement. 5. VPN : Virtual Private Network Les réseaux privés virtuels (VPN : Virtual Private Network) permettent à l utilisateur de créer un chemin virtuel sécurisé entre une source et une destination. Avec le développement d Internet, il est intéressant d assurer un processus de transfert de données sécurisé et fiable. Grâce à un principe de tunnel (tunnelling) dont chaque extrémité est identifiée, les données transitent après avoir été chiffrées. Le principe du VPN est basé sur la technique du tunnelling. Cela consiste à construire un chemin virtuel après avoir identifié l émetteur et le destinataire. Ensuite la source chiffre les données et les achemine en empruntant ce chemin virtuel. Ces VPN n ont pas comme seul intérêt l extension des WAN à moindre coût mais aussi l utilisation de services ou fonctions spécifiques assurant la QoS et la sécurité des échanges. Les fonctionnalités de sécurité sont matures mais par contre la réservation de bande passante pour les tunnels est encore un service en développement, limité par le concept même d Internet. Les solutions proposées sur le marché à l heure actuelle ne permettent que des garanties sur des réseaux locaux propriétaires, c est pourquoi peu d ISP proposent à leurs clients des solutions VPN. La sécurité des échanges est assurée à plusieurs niveaux et par différentes fonctions comme le cryptage des données, l authentification des deux extrémités communicantes et le contrôle d accès des utilisateurs aux ressources. Principaux protocoles Il existe sur le marché trois principaux protocoles : PPTP (Point to Point Tunnelling Protocol) L2F (Layer Two Forwarding) de Cisco L2TP (Layer Two Tunnelling Protocol) de l IETF. -9-

12 L'utilisation des VPN en VoIP est est rare, en effet, on retrouve un écueil majeur : le Temps de latence. La transmission VoIP est déjà soumise à des difficultés conséquentes au niveau délais. L'adjonction d'un VPN, ne fait qu'augmenter ce paramètre, ceci à cause du cryptage des données qui induit des temps supplémentaires, nuisibles pour la VoIP. G. Transport et Signalisation: Aux protocoles de transport temps réel, il faut bien sur ajouter une gestion de la signalisation pour pouvoir offrir des solutions de VoIP complète pouvant rivaliser avec les fonctionnalités des PABX traditionnels: 1. la norme H323 La norme H.323 vient de la nécessité d'adopter un ensemble de protocoles communs afin de permettre l'interconnexion entre différents réseaux pour faire passer la voix et la vidéo, en assurant une qualité de service optimum et une simplicité d'emploi. C'est aujourd'hui la norme la plus utilisée pour faire passer la voix et la vidéo sur IP ou sur d'autres réseaux ne garantissant pas une QoS optimale pour l'établissement d'une communication multimédia. Cette norme a été mise en place par l'uit en 1996 (Union Internationale des Télécommunications), elle est reconnue et adoptée par de nombreux fabricants tel que Cisco, IBM, Intel, Microsoft, etc. En janvier 1998 une approbation de l'uit est effectuée pour la version 2 (ajout de fonctions). Ce standard porte sur la signalisation des réseaux locaux à Qualité de Service non garantie (IP est le point de mire). La norme propose des bases pour le transport de la voix, de la vidéo et des données sur des réseaux IP. Elle est issue de la norme H320 (visiophonie sur RNIS), et répond aux problèmes liés à IP. Elle définit plusieurs protocoles et fonctionne en mode sans connexion. L'architecture H.323 fonctionne selon une stratégie bout à bout qui lui confère une transparence vis-à-vis des évolutions du réseau. Ce standard concerne le contrôle des appels, la gestion du multimédia, la gestion de la bande passante pour les conférences point à point ou multipoints. Les fonctions dédiées à H.323 sont les suivantes : Définition des normes de compression des flux audio et vidéo que les équipements doivent nécessairement supporter la voix, la vidéo est en option. Définition des protocoles de signalisation pour l'interopérabilité des équipements (procédure d'appel : requête, établissement et suivi de l'appel) Gestion de la bande passante réservée pour chaque type de communication Gestion des conférences multipoint : modèle de conférence géré par une entité centrale. Indépendance vis-à-vis des applications et systèmes d'exploitation Indépendance vis-à-vis du réseau physique supportant la communication. -10-

13 Le schéma ci-dessous détail le principe de cette norme : H : la transmission par paquets et la synchronisation. Signalisation d'appel, empaquetage, enregistrement au garde-barrière. Q.931 : Gère les appels et le raccrochage H.245 : Gère l utilisation des canaux et leur capacité H.261 et H.263 : les codecs vidéo G.711, G.722, G.723, G.728 et G.729 : les codecs audio. Ce sont des normes d'encodage audio, la différence de ces différents codecs est le débit qui en découle (ex : G.711 donne un débit de 64 Kbps / G.728 donne un débit de 16 Kbps). T.120 : recommandation pour le contrôle des données et des conférences. La série des recommandations T.120 est utilisée pour les applications données de l'utilisateur (used for data application), c'est une série de protocoles de communication multimédia. La prise en charge de la parole est obligatoire, tandis que celle des données et de la vidéo est facultative. Des fonctions optionnelles sont également proposées par les protocoles H.235 (sécurité et authentification) et H.450.x (divers services supplémentaires). Qualité des schémas de compression audio : Algorithme G G.729 / G.729A G.728 G.726 / G.727 G.711 Débit en Kbps Qualité Bonne Bonne Bonne Bonne Bonne Complexité La plus La plus Haute Basse Basse haute basse Chacun des standards de compression est utilisé suivant la bande passante disponible pour transmettre la voix. Pour faire passer la voix sur IP, le schéma de compression le plus souvent utilise et le plus adapte est le G.729 / G.729A. En effet, l'encodage G.729 était au préalable destiné pour le sans fil mais il est applicable pour la voix sur IP. G.729A est une version de l'algorithme moins complexe et adaptée pour les applications de voix. Le G peut également être utilisé pour des réseaux à bande passante moins importante. -11-

14 La norme H.323 définit plusieurs éléments de réseaux : une passerelle ( "gateway" ) pour l interaction avec un réseau téléphonique classique; les contrôleurs multipoints (MCUs - MC, Multipoint Controller, MP - Multipoint Processor).pour la conduite de visioconférences en multi points; Les terminaux de type H.323 peuvent être intégrés dans des ordinateurs personnels ou implantés dans des équipements autonomes tels que des ip-phones où des vidéophones. Le gatekeeper agit comme un moniteur de tout appel H323 dans la partie du LAN qu il gère. Il fournit deux services principaux : la gestion des permissions et la résolution d adresses. La gatekeeper est aussi responsable de la sécurité. Quand un client H323 veut émettre un appel, il doit le faire au travers du gatekeeper. C est alors que celui-ci fournit une résolution d adresse du client de destination. Dans le cas où il y aurait plusieurs gateways sur le réseau, il peut rediriger l appel vers un autre couple gateway/gatekeeper qui essaiera à son tour de router l appel. Pendant la résolution d adresse, le gatekeeper peut aussi attribuer une certaine quantité de bande passante pour l appel. Il peut agir comme un administrateur de la bande passant disponible sur le réseau. Le gatekeeper répond aux aspects suivant de la téléphonie IP : Le routage des appels : le gatekeeper est responsable de la fonction de routage. Non seulement, il doit tester si l appel est permis et faire la résolution d adresse mais il doit aussi rediriger l appel vers le bon client ou la bonne passerelle. Administration de la bande passante : le gatekeeper alloue une certaine quantité de bande passant pour un appel et sélectionne les codecs à utiliser. Il agit en tant que régulateur de la bande passante pour prémunir le réseau contre les goulots d étranglement. Tolérance aux fautes, sécurité : le gatekeeper est aussi responsable de la sécurité dans un réseau de téléphonie IP. Il doit gérer les redondances des passerelles afin de faire aboutir tout appel. Il connaît à tout moment l état de chaque passerelle et route les appels vers les passerelles accessibles et qui ont des ports libres. Gestion des différentes gateways : dans un réseau de téléphonie IP, il peut y avoir beaucoup de gateways. Le gatekeeper, de par ses fonctionnalités de routage et de sécurité, doit gérer ces gateways pour faire en sorte que tout appel atteigne sa destination avec la meilleure qualité de service possible. Ainsi, le gatekeeper peut remplacer le classique PABX. En effet, il est capable de router les appels entrant et de les rediriger vers leur destination ou une autre passerelle. Mais il peut gérer bien d autres fonctions telles que la conférence ou le double appel. Il n existe pas les mêmes -12-

15 contraintes avec un gatekeeper qu avec un PABX. En effet, ce dernier est constitué par du logiciel et l opérateur peut implémenter autant de services qu il le désire. Alors qu avec un PABX, l évolutivité est limitée par le matériel propriétaire de chaque constructeur, avec le gatekeeper, l amélioration des services d un réseau de téléphonie IP n a pas de limites. Le grand bénéfice du développement d un gros gatekeeper est de remplacer le PABX classique. En effet, chaque PABX utilise son propre protocole pour communiquer avec les postes clients, ce qui entraîne un surcoût. Avec le couple gateway/gatekeeper, ce problème n existe pas. Il utilise des infrastructures qui existent, le LAN et des protocoles tel qu IP. 2. SIP: la relève? Dès 1996, H.323 a connu un engouement très fort et a réussi à rallier toute l'industrie, en partie sous l'impulsion de Microsoft (et de son produit NetMeeting). Mais la première version est lourde à gérer, complexe et peu flexible. Et surtout le protocole est lent, l'établissement d'un appel demande une dizaine d'échanges de messages aller-retour entre l'émetteur et le destinataire. D'où l'intérêt de SIP, qui bénéficie de la nouveauté et de la simplicité du monde Internet. Apparu il y a un peu plus d'un an, ce protocole " pur IP " fait l'objet de la RFC 2543 àl'ietf (Internet Engineering Task Force). Le protocole SIP (Session Initiation Protocol) permet d'établir des sessions de gestion d'appel - en particulier les conférences audio à deux ou «appels». SIP utilise le protocole SDP (Session Description Protocol) qui définit les appels avant leur gestion. Sa syntaxe reprend celle de http 1.1, et ses commandes et messages sont codés en mode texte, ce qui permet une intégration facile avec d'autres applications. Reste que SIP arrive un peu trop tard, à un moment où H.323 est déjà assez bien implanté dans le monde des passerelles IP, et où des millions de clients NetMeeting sont compatibles avec cette technologie. SIP propose en théorie de multiples options, autant en pratique, on retrouve le même niveau de maturité que H.323 il y a trois ans dès qu'on s'éloigne un peu du mode standard Car la norme H.323 a fortement évolué depuis La version 2 dite " Fast Connect ", qui date de février 1998, gomme les principaux défauts de la première mouture. L'établissement d'une -13-

16 session, qui ne nécessite plus qu'un aller-retour et demi, présente désormais des performances comparables à celles de SIP. Déjà, une version 3 se profile à l'horizon pour permettre à H.323 d'exploiter le mode de transport UDP en plus de TCP et adapter la norme aux terminaux mobiles. Autant de prérogatives autrefois réservées à SIP. -14-

17 II. Les aspects économiques & réglementaires : A. Les gains de la téléphonie sur IP Cinquante millions d utilisateurs, tel est le seuil de popularité décisif que la radio a atteint en trentehuit ans d existence, la télévision en seize ans, les ordinateurs en treize ans, et Internet en quatre années! Et le protocole IP (Internet Protocol), pièce maîtresse des réseaux Internet, intranet et extranet, est devenu en un temps record le standard champion des réseaux Wan et Lan. Les parts de marché de la voix sur IP : Piano ma sano, la voix sur IP, indique un article d IDGNet, prend peu à peu sa place dans le concert des réseaux téléphoniques. C est encore bien peu de choses, puis que le volume ne dépasse pas encore 6% des appels internationaux estime le cabinet Telegeography. Les lignes les plus IP concernent les contacts USA/Mexique. Ce chiffre ne prend en compte semble-t-il que les véritables liaisons VoIP sur Internet et exclue les exploitations «internes» de cette technologie au sein même des réseaux d opérateurs. B. Réduction des coûts : Pour rester compétitives, les entreprises modifient leurs processus internes et adoptent de nouvelles solutions applicatives basées sur les technologies de l'internet telles que des solutions de centres d'appels intelligents ou l'utilisation de messageries unifiées. Pour intégrer ces solutions et profiter pleinement de leurs fonctionnalités, l'infrastructure réseau doit fournir de nouveaux services : des services de convergence. Le réseau convergent doit notamment permettre d'intégrer la voix, la vidéo et les données sur un réseau IP multiservices. L objectif constant de toutes les entreprises consiste à réduire leurs coûts, que ce soit au niveau du matériel, au niveau de l infrastructure réseau ou à celui de la facture téléphonique. En installant un réseau de téléphonie sur IP par-dessus le réseau informatique, l entreprise voit son abonnement et sa facture téléphonique disparaître puisque tout passe sur le même réseau. Toutefois, malgré un retour sur investissement rapide estimé de six mois à un an, les entreprises hésitent toujours à prendre la décision de migrer. S il n est pas forcément le protocole idéal pour réaliser la convergence de la voix, des données et de la vidéo, IP offre l avantage d une relative facilité d utilisation, mais il dispose surtout d un formidable atout sur tout éventuel concurrent : c est son pouvoir exceptionnel de capillarité. IP est partout, dans toutes les systèmes informatiques et dans toutes les applications. C. Meilleur exploitation des réseaux Indépendamment des aspects liés aux tarifs pratiqués tant dans le domaine de la téléphonie traditionnelle que dans celui de l'utilisation d'internet, il y a quelques raisons objectives pour que les communications sur IP soient en principe moins coûteuses que les communications sur réseau téléphonique commuté classique. La première raison est inhérente à la mise en œuvre de la transmission de la voix par paquets qui, par nature, utilise mieux les liaisons de télécommunications (tout au moins au-delà des liaisons terminales de raccordement de l'utilisateur) que la technique de commutation de circuits qui dédie un circuit de bout en bout à chaque communication téléphonique sans tenir compte des temps morts de la conversation. -15-

18 De plus, en téléphonie sur IP, pour s'accommoder des différents maillons de la chaîne côté utilisateur (rapidité des modems notamment, dans le cas de l'utilisation de micro-ordinateurs), on pratique une compression de l'information numérique qui fait passer la voix numérisée du débit standard de 64 kbit/s à un débit de moins de 10 kbit/s, d'où là encore une meilleure utilisation des liaisons. Ces deux raisons sont à nuancer par le phénomène de baisse constante des coûts de transmission notamment sur fibre optique. Une troisième raison concerne la nature des équipements mis en œuvre : il s'agit, dans le cas de la voix sur IP, d'équipements (serveurs, routeurs, etc.) en synergie avec les équipements du monde de la micro-informatique et qui, de ce fait, bénéficient des mêmes évolutions de coûts que ce domaine. On aboutit ainsi à la mise en œuvre d'équipements moins sophistiqués (un routeur est beaucoup moins rapide qu'un commutateur de circuits) et moins coûteux que les commutateurs (mais aussi avec des fonctionnalités plus rudimentaires) qui interviennent dans les réseaux de télécommunications. Enfin, en corollaire de cette conception différente des équipements, on est conduit dans le cas de la téléphonie sur IP à accepter des fonctionnalités différentes de celles de la téléphonie classique, notamment en termes de qualité de service dans tous les sens du terme. D. Des réticences aux déploiements : 1. La qualité de service n est pas toujours égalé En effet, l idée de passer au "tout IP" doit faire face à des esprits encore marqués par des réticences presque ancestrales vis-à-vis de certains types d architectures. Ainsi, les entreprises sont habituées, en France, à un environnement France Télécom, l un des réseaux numériques les plus fiables au monde. Alors, lorsqu on leur propose un serveur NT pour passer à la voix sur IP, ce n est pas l enthousiasme général. En effet, ce genre d infrastructure est mal perçu par les clients, en raison du doute qui persiste, à tort, quant à la fiabilité de Windows NT. Aujourd hui, il y a effectivement convergence vers IP et évolution pour combiner la voix et les données. Les performances sur le réseau sont là et l équipement est relativement moins onéreux que du matériel traditionnel, quoique encore cher. Mais au début, la coexistence des infrastructures est indispensable. Ce sont donc les petites entreprises qui migreront plus facilement vers le tout-ip. La volonté de transporter de la voix sur un support idéal pour les données est une première étape vers l objectif d avoir un réseau unique permettant l interconnexion de tous les supports et acceptant les contraintes temps réel des données multimédias. Outre la notion de coût de communication associé à ce moyen de transport, c est plutôt l aspect homogénéisation des réseaux qui est à mettre en avant. En effet les opérateurs, voyant la téléphonie sur Internet se développer, ont mis en place des offres plus que concurrentielles ayant l avantage non négligeable d assurer une qualité de service de 99.99% (avec Internet ce n est pas encore le cas). L émergence de nouvelles technologies peut parfois être effrayante pour les entreprises qui ne savent pas toujours déterminer la voie à suivre. Chaque article qui paraît dans les magazines spécialisés nous promet un bel avenir pour la voix sur IP et qu elle aura une place importante sur le marché de la téléphonie d entreprise mais aussi privée. En 2005, 10% du transport de la voix se fera par IP. -16-

19 2. L'obsolescence rapide des réseaux : Bien souvent, elles sont en retard dans l évolution de leurs réseaux ou de leur matériel informatique. Pour tirer profit du développement d Internet pour le grand public, des sociétés ont développé des logiciels de " téléphonie IP ". Avec ces programmes, il est possible de transporter de la voix entre deux ordinateurs et ainsi de communiquer. Bien que cela puisse paraître révolutionnaire, cela est devenu insuffisant. En effet, pour pouvoir être viable, un tel réseau de " téléphonie IP " doit être interconnecté avec le réseau téléphonique commuté. 3. L informatique et la téléphonie : deux cultures différentes : Les spécialistes déclarent que le marché de l intégration de la téléphonie et d Internet est à son âge de pierre. Aujourd hui, des standards sont en train d émerger et des entreprises commencent à satisfaire le marché en fournissant des passerelles faisant le lien entre le monde IP et le monde RTC. Mais interconnecter ces deux mondes n est pas une chose facile, les gens des télécommunications et ceux de l informatique ne s étant jamais mis d accord en matière de protocoles par le passé. En effet, les téléphonistes ont toujours eu un souci de la qualité de service alors que les informaticiens recherchaient un débit maximal. Le but de la téléphonie sur IP est de finaliser la convergence voix/données autour d un protocole unique, IP et de plus est Ipv6 4. Solutions encore trop propriétaire En outre, les deux principaux équipementiers, Alcatel et Nortel Networks, ne poussent pas trop vers le tout IP, car ce serait tuer la poule aux œufs d or. L utilisateur risque de migrer vers des solutions propriétaires. Côté fournisseurs réseaux IP, les concurrents sont plus nombreux. Le standard H.323, qui n est pas suivi à 100 %, oblige à des modifications propriétaires. La tendance pour demain est à la centralisation chez l opérateur, sur une infrastructure appelée IP Centrex. Les opérateurs devront proposer des services à valeur ajoutée, ce qui est impossible avec les PABX actuels. Pour la téléphonie sur IP, le handicap majeur, c est qu il n existe pas de protocole unifié pour les postes IP. Du coup, chaque constructeur dispose, par exemple, de son propre protocole de signalisation. En outre, pour avoir une qualité de service maximale, il faut obligatoirement passer par une approche propriétaire. Les IP Phone ne se conforment pas à la norme H.323. Ce qui, dans un certain sens, est explicable. La norme existant depuis trois ans, chaque équipementier a développé selon ses propres adaptation de cette norme. E. Aspects réglementaires Du point de vue réglementaire, la question essentielle à se poser concerne évidemment les cas où l'on peut considérer qu'un acteur mettant en œuvre de la téléphonie sur IP est assimilable à un opérateur de télécommunications. -17-

20 Si l'offre de services VoIP d'un opérateur : fait l'objet d'une exploitation commerciale est fournie au public intervient au départ et à destination des points de terminaison du réseau public commuté par le réseau téléphonique fixe - comporte le transport direct et la commutation de la voix en temps réel, alors la réglementation en vigueur le considérera comme un opérateur télécom classique (soumis a l'obtention d'une licence L34.1). A la lumière de ce qui a été décrit plus haut, on voit que le premier critère exclut les communications entre internautes utilisant leurs micro-ordinateurs ; le deuxième peut englober les autres formes d'offres de service sauf peut-être les boîtiers d'adaptation ; le troisième critère exclut tous les cas autres que "phone to phone" ; le quatrième critère est le plus sujet à caution dans la mesure où, s'il est vrai que la technique même de transmission de la voix sur IP n'est pas du véritable temps réel, les accroissements de performance conduisent ou conduiront à du pseudo temps réel tout au moins vu de l'utilisateur. La commission européenne a eu tendance pour le moment (cf. communication du 7 mai 1997 parue au Journal Officiel des Communautés Européennes) à considérer qu'au regard de cette directive, les applications actuelles de téléphonie sur Internet ne constituaient pas un service de communication vocale, donc n'étaient pas soumises à licence ni à contribution au service universel. Elle a reconnu néanmoins que le problème devrait être revu ultérieurement, en fonction notamment de l'évolution des technologies ou du droit communautaire. La France, quant à elle, a exprimé son point de vue par une note du 10 juillet 1997 de l'art (Autorité de Régulation des Télécommunications) et par une note de "Commentaires des Autorités françaises" du 3 septembre Dans ces notes, la position de la France est plus tranchée que celle de la Commission européenne : elle considère qu'une offre de service s'adressant à des utilisateurs possédant de simples postes téléphoniques peut être assimilée à une offre d'opérateur téléphonique (cas notamment de la mise en place de passerelles avec le réseau téléphonique commuté). Pour l'aider à progresser sur le sujet, l'art a lancé au début de l'année 1999 une consultation publique sur la téléphonie sur Internet. La position d'autres pays, européens ou extra-européens, peut être consultée sur Internet sur le site de l'union européenne.. La FCC (Federal Communication Commission) aux Etats-Unis était, jusqu'à un passé récent, dans les mêmes dispositions que la Commission de Bruxelles, mais il semble que des pressions fortes venant des opérateurs de téléphonie soient en train de la faire évoluer. Ces pressions sont toutefois contrebalancées par celles de l'industrie de l'internet (cf. l'annonce le 29 septembre 1998 de la formation par 22 leaders de cette industrie d'une "Voice On Net (VON) Coalition" qui plaidera activement pour que la téléphonie sur IP soit aussi libre que possible de toute réglementation étatique)

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