MINISTERE DE L ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE CONSERVATOIRE NATIONAL DES ARTS ET METIERS CENTRE REGIONAL ASSOCIE DU MANS

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1 MINISTERE DE L ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE CONSERVATOIRE NATIONAL DES ARTS ET METIERS CENTRE REGIONAL ASSOCIE DU MANS MEMOIRE BIBLIOGRAPHIQUE Présenté en vue d obtenir L EXAMEN PROBATOIRE en ELECTRONIQUE Par Gwenaël LE CORRE LA VOIX SUR IP Juillet JURY - Le président : Membres : Monsieur BELLANGER Monsieur VOVARD Monsieur MONTRESOR Monsieur MALANDIN Professeur responsable au CNAM de Paris Professeur responsable de la filière électronique du Mans Professeur d électronique Professeur d électronique

2 Sommaire I - Introduction...3 II - Les réseaux classiques...4 II.1 - Histoire des réseaux de télécommunications....4 II.2 - Principes...4 II.3 - Architectures du réseau voix classique....6 III - Les réseaux de données...7 III.1 - Histoire des réseaux numériques...7 III.2 - Principes...7 III.3 - Architecture du réseau IP...8 IV - Les avantages de la VOIP...9 IV.1 - Comparaison des réseaux voix / données...9 IV.2 - La réduction des coûts...10 IV.3 - L interopérabilité...11 IV.4 - Evolution vers un réseau ToIP...11 V - L architecture VoIP...12 V.1 - Structure...12 V.2 - La passerelle...13 V.3 - La gateway...13 V.4 - Le gatekeeper...13 VI - Les standards...14 VI.1 - Le protocole H VI.2 - Le protocole SIP...17 VI.3 - Comparaison H.323 et SIP...21 VI.4 - Le protocole MGCP...21 VII - La Qualité...23 VII.1 - Les codecs...23 VII.2 - L écho...25 VII.3 - Le délai...26 VII.4 - La perte de paquets...26 VII.5 - La gigue...27 VII.6 - Autres éléments influant sur la qualité...28 VII.7 - La qualité de service...28 VII.8 - Conclusion...29 VIII - Conclusion...30 Bibliographie...31 Acronymes...32 Annexe

3 I - Introduction La voix sur IP (Voice over IP) est une technologie de communication vocale en pleine émergence. Elle fait partie des enjeux principaux des télécommunications d aujourd hui. L interconnexion des réseaux locaux a vu le trafic total basé sur un transport réseau de paquets IP 1 surpasser le trafic traditionnel du réseau voix. Il devenait clair que dans le sillage de cette avancée technologique, les opérateurs réseaux devaient, pour bénéficier de l avantage du transport unique IP, introduire de nouveaux services tels que la voix. La voix sur IP est née en 1996 avec le protocole H323. Issu de l organisation de standardisation européenne ITU-T, sur la base de la signalisation voix RNIS (Q931), ce standard a donné suite à de nombreuses évolutions prenant de nouvelles orientations technologiques. Le principe est le suivant : le signal numérique obtenu par numérisation de la voix est découpé en paquets qui sont transmis sur un réseau IP vers une application qui se chargera de la transformation inverse (des paquets vers la voix). Au lieu de disposer à la fois d'un réseau informatique et d'un réseau téléphonique commuté (RTC), l'entreprise peut donc, grâce à la VoIP, tout fusionner sur un même réseau. Cela part du fait que la voix devient de la «data». Les nouvelles capacités des réseaux à haut débit devraient permettre de transférer de manière fiable des données en temps réel. Ainsi la téléphonie, l audioconférence et la vidéoconférence vont envahir le monde IP qui, jusqu alors, ne pouvait raisonnablement pas supporter ce genre d applications (temps de réponse important, jitter 2, etc..). Comme toute innovation technologique qui se respecte, la VoIP doit non seulement simplifier le travail mais aussi faire économiser de l'argent. Les entreprises dépensent énormément en communications téléphoniques, or le prix des communications en ToIP (Téléphonie sur IP) est dérisoire en comparaison. En particulier, plus les interlocuteurs sont éloignés, plus la différence de prix est intéressante. De plus, la téléphonie sur IP utilise jusqu'à dix fois moins de bande passante que la téléphonie traditionnelle. De plus, faire basculer les différents types de données sur un seul et même réseau permet d en simplifier son administration. 1 IP : "Internet Protocol", protocole Internet. Il représente le protocole réseau le plus répandu. Il permet de découper l information à transmettre en paquets, de les adresser, de les transporter indépendamment les uns des autres et de recomposer le message initial à l arrivée. 2 Jitter: Défaut d'une ligne de transmission caractérisé par des variations de délai et latence. 3

4 II - Les réseaux classiques II.1 - Histoire des réseaux de télécommunications. Du premier télégraphe à la téléphonie cellulaire, en passant par la télévision et le RTC, l histoire des télécommunications a connu de grands moments et de grandes avancées grâce aux progrès technologiques. Nous retiendrons quelques grandes dates telles que : Premier télégraphe de Chappe Premier télégraphe électrique inventé par Samuel Morse Invention du téléphone par Antonio Meucci Almon B. Strowger (USA) invente le premier «sélecteur» automatique et donne ainsi naissance à la commutation téléphonique automatique Marconi réalise la première émission de radio entre la France et l'angleterre Premières émissions régulières de télévision (en Angleterre) Mise en service en France des premiers centraux téléphoniques publics en commutation électronique temporelle Naissance de la téléphonie mobile (AMPS) Naissance du GSM L opérateur norvégien Telenor annonce le déploiement du premier réseau commercial UMTS. II.2 - Principes La radio et la télévision : Le réseau utilisé par la radio et la télévision est unidirectionnel, tous les terminaux reçoivent les mêmes informations (broadcast). Le réseau peut être hertzien mais aussi filaire (câble). 4

5 Il est à noter que les ressources de ce réseau sont très limitées (nombre de canaux dans chacune des bandes) d où l intérêt du passage en numérique car la compression permet de passer plusieurs chaînes (ou stations) dans le même canal. Le réseau téléphonique cellulaire : Les ressources du réseau sont partagées dans l espace (cellules) et dans le temps (time slots). Les terminaux participent à la gestion du réseau (localisation, frequency-hopping et puissance d émission). Les systèmes de première génération, bien que déjà organisés en cellules, ont évolués vers le numérique. Ceci a permis de standardiser le réseau (GSM en Europe, TDMA aux USA et PDC au Japon) et d en augmenter la capacité. 5

6 Le réseau téléphonique commuté : Le réseau téléphonique commuté (ou RTC) est le réseau du téléphone fixe, dans lequel un poste d'abonné est relié à un central téléphonique par une paire de fils. Les centraux sont euxmêmes reliés entre eux par des câbles multi paires. Pour établir une communication point à point, l'abonné doit composer un numéro pour que les commutateurs des centraux relient l'appelant à l'appelé. La commutation réserve un canal de communication pour toute la durée de la communication entre les parties reliées. II.3 - Architectures du réseau voix classique. Il faut distinguer 3 types d architecture : - L architecture à destination des particuliers : RTC - L architecture à destination des entreprises : PABX 3 PABX 3 Lien opérateur RTC Liaison spécialisée PABX - L architecture opérateur : RTC PABX PABX PABX Lien inter commutateurs (trunk) 3 PABX (commutateur) permet d acheminer les communications en fonction de la numérotation. Il permet également d offrir des services téléphoniques enrichis 6

7 III - Les réseaux de données III.1 - Histoire des réseaux numériques. L avènement des réseaux numériques est assez récent, mais leur déploiement est phénoménal et ils tendent à absorber les réseaux classiques Première utilisation de modems pour interconnecter des terminaux (réseau de défense aérienne SAGE) Lancement du minitel en France De nouveaux concepts apparaissent tels que la commutation temporelle asynchrone (ATM) et la hiérarchie numérique synchrone Début de la voix sur IP avec le H323 III.2 - Principes Il existe différents types d architecture réseau : On note que dans la topologie en bus, tous les hôtes sont directement connectés à un seul segment de backbone 4, alors que dans la structure en anneau, les hôtes sont reliés les uns derrière les autres et le dernier au premier. Dans la topologie en étoile, tous les câbles sont raccordés à un point central (un concentrateur ou un commutateur). En étoile étendue, on relie des étoiles individuelles en les connectant sur des hub et/ou switch. Idem dans la structure hiérarchique, mais au lieu de relier les concentrateurs/commutateurs ensemble, le système est relié à un ordinateur qui contrôle le trafic. Le réseau maillé est utilisé lorsqu'il ne faut absolument pas qu'il y ait de rupture de 4 Backbone : «Dorsale» cœur du réseau. 7

8 communication. Chaque hôte possède ses propres connexions à tous les autres hôtes. Cela est aussi caractéristique de la conception du réseau Internet, qui possède de nombreux chemins vers un emplacement. Dans ce dernier type d architecture, l intelligence est répartie sur tout le réseau. Par ailleurs le mode «paquet» permet d éviter la réservation de ressources. Chaque paquet étant traité indépendamment des autres. III.3 - Architecture du réseau IP La caractéristique principale de l IP est le fait que les paquets soient indépendants. C est un service en mode non connecté, c est à dire qu il n y a pas de séquence d appel entre l émetteur et le récepteur. Chaque paquet d un même flux peut prendre un chemin différent, il contient l adresse de la source et celle du destinataire. Ce protocole présente quelques désavantages : S ils manquent de ressources, les nœuds (routeurs ou commutateurs) détruisent les paquets. Le réseau ne sait pas reconstituer les paquets perdus. Et enfin, comme les paquets peuvent prendre différents chemins, il n y a pas de maintien du séquencement des paquets. Situé à la couche 3 du modèle OSI 5, c est-à-dire la couche «réseau», IP gère le transport et le routage des paquets sur le réseau. Concrètement, cela signifie qu au-dessus de cette couche on ne voit que les machines (routeurs, PCs, IP-Phones ) auxquelles on se connecte par le réseau. La plupart des machines du réseau faisant tourner plusieurs applications, on complètera cette adresse d un numéro de port indiquant à laquelle on désire s adresser. IP est fréquemment utilisé avec TCP en couche 4 (TCP/IP) afin d assurer des mécanismes de reprise sur erreur et de contrôle de flux. Pour la voix sur IP, ces mécanismes sont trop lourds et trop complexes et ne permettent pas de prendre en compte le besoin «temps réel». L UDP est donc utilisé en couche 4 mais il distribue les paquets sans garantie d acheminement. Le service «temps réel» sera assuré par la couche 5 :RTP(Real Time Transport Protocol). 5 Le modèle OSI (Open Systems Interconnection, «modèle de référence d'interconnexion de systèmes ouverts») a été créé dans le but d'offrir une base commune à la description de tout réseau informatique. Dans ce modèle, l'ensemble des protocoles d'un réseau est décomposé en 7 parties appelées couches OSI, numérotées de 1 à 7 : 7 - couche application données pures (HTTP, SMTP, FTP, SIP ) 6 - couche présentation format, codage etc couche session gestion et synchronisation du dialogue 4 - couche transport assure l'intégrité (TCP, UDP, RTP ) 3 - couche réseau interconnexion des supports (IP, ARP ) 2 - couche liaison adaptation aux supports (Ethernet, WiFi ) 1 - couche physique chemin physique (RS-232, ) 8

9 IV - Les avantages de la VOIP IV.1 - Comparaison des réseaux voix / données En téléphonie, l intelligence est au cœur du réseau, c est le propriétaire qui le contrôle alors que dans les réseaux de données, l intelligence est aux extrémités et ce sont les utilisateurs qui ont le contrôle. Concernant les évolutions du réseau vers de nouvelles applications, dans le cas des réseaux classiques, c est le propriétaire qui en est l instigateur. Ces nouveaux services ne voient le jour que s ils sont source de revenus supplémentaires pour l opérateur. Par contre dans les réseaux de données, l évolution vient des utilisateurs et n arrive que si ces derniers y trouvent un intérêt. Les réseaux voix réservent les ressources par commutation de circuits et pendant toute la durée de la communication, les réseaux de données, eux, partagent les ressources par commutation de paquets et sans séquence de connexion. Enfin, en téléphonie classique, la facturation est liée au temps de communication, alors qu en données, elle dépend principalement de la bande passante. PABX RTC PABX PABX PABX PABX Dans le cas du RTC la connexion est établie de bout en bout et pendant toute la durée de la communication. 9

10 R2 IP R3 Sur un réseau de données, chaque paquet contient l adresse source et l adresse de destination. Les paquets sont traités indépendamment les uns des autres. En cas de saturation du réseau, il est impossible d établir une nouvelle communication téléphonique. Sur un réseau de données, la saturation provoque la perte de paquets. Dans les transferts «temps réel», ceci a pour effet une dégradation de la qualité de la transmission, dans les autres types de transferts, il y a un allongement du temps de transport. IV.2 - La réduction des coûts La téléphonie sur IP exploite le réseau de données IP pour offrir des communications vocales à l ensemble de l entreprise sur un réseau unique voix et données. Cette convergence des services de communication sur un seul réseau, s accompagne des avantages liés à la réduction des coûts d investissement, à la simplification des procédures d assistance et de configuration. En effet, comme le téléphone et le PC partagent le même câble, les frais de câblage et d'administration sont minimisés. Les coûts de communication se trouvent sensiblement réduits, d une part parce que la durée de communication n a plus d importance (ressources n étant pas réservées) et d autre part parce que la distance entre les correspondants n influe pas sur le coût. Par ailleurs, la productivité des collaborateurs est accrue grâce à l utilisation de nouveaux services et de nouveaux applicatifs qui permettent de libérer du temps de travail en utilisant les fonctions avancées telles que le renvoi d appel actualisé en fonction de l agenda électronique par exemple. 10

11 IV.3 - L interopérabilité Trop souvent par le passé les utilisateurs étaient prisonniers d un choix technologique antérieur. La VoIP a maintenant prouvé tant au niveau des réseaux opérateurs que des réseaux d entreprises que les choix et les évolutions deviennent moins dépendants de l existant. Nous savons maintenant que le monde VoIP ne sera pas limité à un seul protocole. Par exemple, le H323 fonctionne en mode «peer to peer» alors que MGCP fonctionne en mode centralisé. Ces deux conceptions offrent immédiatement différents services. IV.4 - Evolution vers un réseau ToIP Dans le cas de la voix sur IP, la première solution technique consiste à relier deux PABX par une liaison IP. RTC PABX PABX IP Cette solution comporte de nombreux avantages. Elle est transparente pour les deux PABX qui se voient via un lien classique (la liaison est gérée comme un trunk 6 ). Elle permet une optimisation rapide des liaisons longue distance. Elle est peu onéreuse et le retour sur investissement est rapide. La mise en œuvre de la VoIP offre là une première brique de migration vers la téléphonie sur IP. La téléphonie sur IP (ToIP) repose totalement sur un transport VoIP. Cette deuxième solution technique permet le transport de la voix jusqu au terminal. Elle est construite sur la base de plusieurs composantes qui peuvent être optionnelles : - La Gateway (interface entre l IP et le RTC) - L IP-Phone (équipement informatique permettant les communications téléphoniques) - Le soft-phone (logiciel permettant les communications téléphoniques) - Le Gatekeeper (gestionnaire d appels) - Le serveur de messagerie vocale - L IPBX (fonctions ou équipements logiciels permettant d offrir des services téléphoniques enrichis) 6 Trunk: Lien inter-pabx. 11

12 Gatekeeper Routeur IP Soft Phone Serveur de messagerie RTC IP Phone Gateway IPBX Il existe un certain nombre de produits sur le marché (v. annexe). V - L architecture VoIP V.1 - Structure La VoIP étant une nouvelle technologie de communication, elle n a pas de standard unique. En effet, chaque constructeur apporte ses normes et ses fonctionnalités à ses solutions. Il existe tout de même des références comme le H.323, le SIP et le MGCP. Tous les acteurs du marché utilisent comme base pour leur produit une ou plusieurs de ces trois architectures. Il existe donc plusieurs approches pour offrir des services de téléphonie (voire de visiophonie) sur des réseaux IP. Dans l approche peer to peer l intelligence est répartie à la périphérie (terminaux, passerelle avec le réseau téléphonique commuté...). La topologie générale d un réseau de téléphonie IP comprend toujours des terminaux, un serveur de communication et une passerelle vers les autres réseaux. Chaque norme a ensuite ses propres caractéristiques pour garantir une plus ou moins grande qualité de service. L intelligence du réseau est aussi déportée soit sur les terminaux, soit sur les passerelles/gatekeeper (contrôleur de commutation). On retrouve les éléments communs suivants : Le routeur - Il permet d aiguiller les données et le routage des paquets entre deux réseaux. Certains routeurs, comme les Cisco 2600, permettent de simuler un gatekeeper grâce à l ajout de cartes spécialisées supportant les protocoles VoIP. La passerelle (gateway) - Il s agit d une interface entre le réseau commuté et le réseau IP. 12

13 Le PABX - Il permet de faire le lien entre la passerelle ou le routeur et le réseau RTC. Une mise à jour du PABX est aussi nécessaire. Si tout le réseau devient IP, il n y a plus besoin de ce matériel. Les Terminaux - Des soft-phones ou des IP-Phones. Pour transmettre les paquets, on utilise RTP, standardisé en C est un protocole adapté aux applications présentant des propriétés temps réel. Il permet ainsi de reconstituer la base de temps des flux (horodatage des paquets : possibilité de re-synchronisation des flux par le récepteur), de détecter les pertes de paquets et en informer la source, et d identifier le contenu des données pour leurs associer un transport sécurisé. En revanche, ce n'est pas «la solution» qui permettrait d'obtenir des transmissions temps réel sur IP. En effet, il ne procure pas de réservation de ressources sur le réseau, de fiabilisation des échanges (pas de retransmission automatique, pas de régulation automatique du débit) et de garantie dans le délai de livraison (seules les couches de niveau inférieur le peuvent) et dans la continuité du flux temps réel. Bien qu'autonome, RTP peut être complété par RTCP. Ce dernier apporte un retour d'informations sur la transmission et sur les éléments destinataires. Ce protocole de contrôle permet de renvoyer à la source des informations sur les récepteurs et ainsi lui permettre, par exemple, d'adapter un type de codage ou encore de modifier le débit des données. V.2 - La passerelle Il existe beaucoup passerelles sur le marché mais cela ne signifie pas qu elles proposent toutes les même services. Dans une passerelle, il faut distinguer la partie physique (gateway) et la partie logicielle (gatekeeper). Elles font l objet de deux sections séparées pour bien cerner la différence. V.3 - La gateway La gateway permet aux terminaux d opérer en environnements hétérogènes. Ces environnements peuvent être très différents, ils utilisent diverses technologies telles que le Numéris, le RTC ou la voix sur IP. Elle doit aussi être compatible avec les terminaux téléphoniques analogiques et fournir la possibilité d établir une connexion entre un terminal analogique et un terminal multimédia comme un PC par exemple. V.4 - Le gatekeeper Un gatekeeper assure deux services principaux : La gestion des permissions et la résolution d adresses. Le gatekeeper est aussi responsable de la sécurité. Quand un client veut émettre un appel, il doit le faire au travers du gatekeeper. C est alors que celui-ci fournit une résolution d adresse du destinataire. Dans le cas où il y aurait plusieurs gateways sur le réseau, il peut rediriger l appel vers une autre passerelle qui essaiera à son tour de router l appel. Pendant la résolution d adresse, le gatekeeper peut aussi attribuer plus ou moins de ressource pour l appel en agissant comme un administrateur de la bande passante disponible sur le réseau. 13

14 En résumé, le gatekeeper répond aux aspects suivants : Routage des appels - Il doit vérifier 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 : Il alloue une certaine quantité de bande passante pour un appel et sélectionne les codecs à utiliser. Il agit en tant que régulateur pour prémunir le réseau contre les goulots d étranglement (bottle-neck). Sécurité : 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 celles qui sont accessibles et qui ont des ports libres. Gestion des différentes gateways : Le gatekeeper, de par ses fonctionnalités de routage et de sécurité, doit gérer les gateways pour faire en sorte que tout appel atteigne sa destination avec la meilleure qualité de service possible. Ainsi, le gatekeeper peut remplacer un PABX classique. En effet, il est capable de router les appels entrants et de les rediriger vers leur destination ou une autre passerelle. Mais il peut également gérer bien d autres fonctions telles que la conférence ou le double appel. Il n existe pas les mêmes contraintes avec un gatekeeper qu avec un PABX. En effet, le gatekeeper 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 car ce dernier utilise son propre protocole pour communiquer avec les postes clients. Avec le couple gateway/gatekeeper, ce problème n existe pas. VI - Les standards VI.1 - Le protocole H.323 Avec le développement des applications multimédia sur les réseaux informatiques, il est devenu nécessaire de mettre au point des protocoles adaptés aux applications temps réel. Le protocole H.323 est l un d eux. Il englobe un ensemble de normes dédiées à la transmission audio (et vidéo) instantanée. Ce protocole existe depuis 1996 et a été créé par l ITU 7, il est essentiel dans la VoIP. Le protocole H.323 est le plus utilisé en téléphonie sur IP. Il s inspire du protocole H.320 dédié au RNIS 8. Dans le cas du H.320, les réseaux utilisés sont à commutation de circuits. Ils permettent ainsi de garantir une Qualité de Service (QoS) aux utilisateurs (pas de risque de coupure du son). Aujourd'hui, c'est encore un avantage indiscutable. Par contre, comme pour le téléphone classique, la facturation est fonction du temps de communication et de la distance entre les appels. 7 ITU : International Communication Union. Groupe international de téléphonie qui développe des standards de communication (ancien CCITT) 8 RNIS : Réseau Numérique à Intégration de Service (Isdn en anglais). 14

15 H.323 définit plusieurs éléments de réseaux : Les terminaux - Deux types de terminaux H.323 sont disponibles aujourd hui. Les IpPhones (postes téléphonique IP) raccordés directement au réseau Ethernet dans les entreprises. Les PCs multimédias équipés d applications compatibles H.323. Les gateways qui, comme nous l avons vu plus haut, assurent l'interconnexion entre un réseau IP et le réseau téléphonique ; assurent la correspondance de la signalisation et des signaux de contrôle et la cohésion entre les médias (en implémentant les fonctions de compression / décompression audio, de suppression d échos, de suppression des silences, ). Les gateways sont le plus souvent basées sur des serveurs informatiques standards (Windows NT, Linux) équipés d interfaces particulières pour la téléphonie et d interfaces réseau (Ethernet par exemple). La fonctionnalité des gateways peut toutefois être intégrée directement dans le routeur ainsi que dans les PABX eux-mêmes. Les gatekeepers - Ils sont optionnels dans une solution H.323. Ils réalisent la traduction d'adresse et la gestion des autorisations. Ils permettent également de gérer les téléphones classiques et d offrir des services d annuaires. La signalisation Dans un contexte de téléphonie sur IP, la signalisation a pour objectif de réaliser les fonctions suivantes : La recherche et traduction d adresses - Sur la base du numéro de téléphone du destinataire, il s agit de trouver son adresse IP ou celle de la passerelle desservant le destinataire. Cette fonction est prise en charge par le gatekeeper. Elle est effectuée soit localement soit par requête vers un annuaire centralisé. Le contrôle d appel - Le terminal (terminal H.323 ou passerelle) situé à l origine de l appel établit une connexion avec l équipement de destination et échange avec lui les informations nécessaires à l établissement de l appel. Dans le cas d une passerelle, cette fonction implique également de supporter la signalisation propre à l équipement téléphonique à laquelle elle est raccordée (signalisation analogique, Q.931, etc.) et de traduire cette signalisation dans le format défini dans H.323. Le contrôle d appel est pris en charge soit par les équipements terminaux soit par le gatekeeper. Dans ce cas, tous les messages de signalisation sont routés via ce dernier qui joue alors un rôle similaire à celui d un PABX. Trois protocoles de signalisation sont spécifiés dans le cadre de H.323 à savoir : H RAS (Registration, Admission and Status) - Ce protocole est utilisé pour communiquer avec un gatekeeper. Il permet aux équipements terminaux de découvrir l existence d un gatekeeper et de s enregistrer auprès de ce dernier ainsi que pour les demandes de traduction d adresses. La signalisation RAS utilise des messages H transmis sur un protocole de transport non fiable (UDP, par exemple). Q H.323 utilise une version simplifiée de la signalisation RNIS Q.931 pour l établissement et le contrôle d appels téléphoniques sur IP. Q.931 utilise TCP (port 1720). 15

16 H Ce protocole est utilisé pour l échange de capacités entre deux équipements terminaux. Par exemple, il est utilisé par ces derniers pour s accorder sur le type de codec à activer. Il peut également servir à mesurer le retard aller-retour (Round Trip Delay) d une communication. H.245 utilise TCP. Une communication H.323 se déroule en cinq phases : - Identification et enregistrement. - Initialisation de l appel. - Échange de capacité et réservation éventuelle de la bande passante. - Établissement de la communication (ouverture des canaux logiques et acheminement de la voix). - Fin de l appel. NB : En phase d appel, il y a invocation éventuelle de services (par exemple, transfert d appel, changement de bande passante, etc.) Signalisation H.323 sans gatekeeper Etablissement de l appel Q.931 sur TCP Plan de signalisation Echange des capacités Ouverture des canaux logiques Acquittement de l ouverture H.245 sur TCP Plan voix Plan de signalisation Communication Fin de l appel Flux audio sur UDP 16

17 Signalisation H.323 avec gatekeeper Enregistrement Gatekeeper Enregistrement H.225 sur UDP Etablissement de l appel H.225 sur TCP Plan de signalisation Echange des capacités Ouverture des canaux logiques H.245 sur TCP Acquittement de l ouverture Plan voix Plan de signalisation Communication Fin de l appel Flux audio sur UDP VI.2 - Le protocole SIP Initié en 1999 par le groupe MMUSIC (Multiparty Multimedia Session Control), le protocole SIP (Session Initiation Protocole) est désormais maintenu par l IETF (Internet Engineering Task Force). Issu des technologies Internet, il conserve les principes de répartition des fonctions en ouvrant, modifiant et libérant les sessions. SIP possède l avantage de ne pas être attaché à un médium particulier et est sensé être indépendant du protocole de transport des couches basses. 17

18 L ouverture de ces sessions permet de réaliser de l audio ou vidéoconférence, de l enseignement à distance, de la voix (téléphonie) et de la diffusion multimédia sur IP. Un utilisateur peut ouvrir une session ou se connecter à une session déjà ouverte. Pour ouvrir une session, l utilisateur émet une invitation transportant un descripteur de session permettant au(x) correspondant(s) de s accorder sur la compatibilité de leur média. Enfin, SIP n a pas de système de contrôle centralisé, c est un protocole peer to peer. Fonctionnement SIP intervient aux différentes phases de l'appel : Localisation du terminal correspondant, Analyse du profil et des ressources du destinataire, Négociation du type de média (voix, vidéo, données ) et des paramètres de communication, Disponibilité du correspondant, détermine si le poste appelé souhaite communiquer, et autorise l appelant à le contacter. Etablissement et suivi de l'appel, avertit les parties appelant et appelé de la demande d ouverture de session, gestion du transfert et de la fermeture des appels. Gestion de fonctions évoluées : cryptage, retour d'erreurs, Avec SIP, les utilisateurs qui ouvrent une session peuvent communiquer en mode peer to peer (point à point), en mode diffusif ou dans un mode combinant ceux-ci. SIP permet donc l ouverture de sessions en mode : Peer to peer - Communication entre 2 machines, on parle d unicast. Diffusif - Plusieurs utilisateurs en multicast, via une unité de contrôle MCU (Multipoint Control Unit) Combinatoire - Plusieurs utilisateurs pleinement interconnectés en multicast via un réseau à maillage complet de connexions. Une ouverture de session SIP fait appel aux requêtes suivantes : Choix des protocoles les mieux adaptés suivant la nature des échanges, (RSVP, RTP, RTCP, SAP, SDP). Détermination du nombre de sessions : par exemple, pour véhiculer de la vidéo, 2 sessions doivent être ouvertes (l une pour l image et l autre pour la vidéo). Identification des utilisateurs et de leur machine par une adresse que l on nomme Url SIP (sip:nom@provider.com). Requête Uri permettant de localiser le proxy server auquel est rattachée la machine de l appelé. Requête SIP, une fois le client (machine appelante) connecté à un serveur SIP distant, il peut lui adresser une ou plusieurs requêtes SIP et recevoir une ou plusieurs réponses de ce serveur. Les échanges entre correspondants se font par l intermédiaire de requêtes suivantes (primitives) : Invite - Cette requête indique que l application (ou utilisateur) correspondante à l Url SIP spécifié est invité à participer à une session. Le corps du message décrit cette session (par ex : média supportés par l appelant ). En cas de réponse favorable, l invité doit spécifier les médias qu il supporte. Ack - Cette requête permet de confirmer que le terminal appelant a bien reçu une réponse définitive à une requête Invite. 18

19 Bye - Cette requête est utilisée par le terminal de l appelé ou de l appelant afin de signaler qu il souhaite mettre un terme à la session. Cancel - Cette requête est envoyée par un terminal ou un proxy server afin d annuler une requête non validée par une réponse finale comme, par exemple, si une machine ayant été invitée à participer à une session, et ayant accepté l invitation ne reçoit pas de requête Ack, alors elle émet une requête Cancel. Ceci n interromp pas les communications en cours. Options - Fait des demandes spécifiques Register - Enregistre l adresse listée dans le champ «TO» de l url par le serveur. Une réponse à une requête est caractérisée, par un code et un motif, appelés respectivement «code d état» et «raison phrase». Un code d état est un entier codé sur 3 bits indiquant un résultat à l issue de la réception d une requête. Ce résultat est précisé par une phrase, texte ascii, expliquant le motif du refus ou de l acceptation de la requête. Le code d état est donc destiné à l automate gérant l établissement des sessions SIP. Il existe 6 classes de réponses et donc de codes d état, représentées par le premier bit : 1xx = Information - La requête a été reçue et continue à être traitée 2xx = Succès - L action a été reçue avec succès, comprise et acceptée 3xx = Redirection - Une autre action doit être menée afin de valider la requête 4xx = Erreur du client - La requête contient une syntaxe éronnée ou ne peut pas être traitée par ce serveur 5xx = Erreur du serveur - Le serveur n a pas réussi à traiter une requête apparemment correcte 6xx = Echec général - La requête ne peut être traitée par aucun serveur Séquence de connexion SIP SIP UAC SIP UAC Invite 100 Trying 180 Ringing 200 OK ACK Communication Bye 100 Trying 200 OK 19

20 Dans un système SIP on trouve deux types de composantes, les users agents (UAS, UAC) et un réseau de serveurs : L UAS (User Agent Server) - Il représente l agent de la partie appelée. C est une application de type serveur qui contacte l utilisateur lorsqu une requête SIP est reçue. Et elle renvoie une réponse au nom de l utilisateur. L UAC (User Agent Client) - Il représente l agent de la partie appelante. C est une application de type client qui initie les requêtes. Le proxy server, auquel est relié un terminal fixe ou mobile, agit à la fois comme un client et comme un serveur. Un tel serveur peut interpréter et modifier les messages qu il reçoit avant de les retransmettre : Le RS (Redirect Server) - Il réalise simplement une association (mapping) d adresses vers une ou plusieurs nouvelles adresses. Notons qu un Redirect Server est consulté par l'uac comme un simple serveur et ne peut émettre de requêtes contrairement au proxy server. Le LS (Location Server) - Il fournit la position courante des utilisateurs dont la communication traverse les RS et PS auxquels il est rattaché. Cette fonction est assurée par le service de localisation. Le RG (Registrar) - C'est un serveur qui accepte les requêtes Register et offre également un service de localisation comme le LS. Chaque PS ou RS est généralement relié à un Registrar. Séquence de connexion SIP avec proxy server SIP UAC SIP UAC Proxy server Invite 100 Trying 183 Session Progress 200 OK ACK Invite 183 Session Progress 200 OK ACK Communication Bye 200 OK Bye 200 OK 20