La Voix sur IP OLIVIER D.

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1 2013 La Voix sur IP OLIVIER D.

2 Table des matières 1 Introduction La téléphonie Principe physique de la voix La PABX (ou autocommutateur) La Voix sur IP Architecture de base d un PABX Loi d Erlang Les IP Phones Wifi et DECT La sécurité Mise en place d une infrastructure VoIP D. Olivier 2

3 Milliards 1 Introduction VoIP : C est le transport de la voix en s appuyant sur une infrastructure réseau IP ToIP : Transposer les fonctionnalités du téléphone sur VoIP 1.1 Historique 1876 : Dépôt du brevet du téléphone 1938 : MIC (multiplexage) : sur un fil, on peut faire passer plusieurs communications 1970 : Fin des standardistes. Passage aux commutations automatiques. 1.2 Intérêt de la VoIP 2 La téléphonie Mutualisation des réseaux : datas ; voix, vidéo Réduction des coûts de câblage : 1 seule prise murale ; gain entre 33% et 50% Coûts opérateurs réduits : offres datas + voix + vidéo Mobilité : flexibilité de la mise en place Externalisation facilitée de l infrastructure : application sur un ordi pour gérer le PABX Couplage téléphonie / informatique : clic to call, présentation du n, messagerie unifiée Depuis 2000, la téléphonie mobile a été mise en place en Afrique et en Asie. Ce sont de gros marchés. 3 Nombre de téléphones Nombre de téléphones Nombre de téléphones par année. Croissance exponentielle actuellement Principe de base du RTC : chaque abonné dispose d un numéro personnel L autocommutateur est chargé de mettre en relation un abonné avec un autre Il y a des commutateurs locaux, régionaux Mais aussi spéciaux (n courts, n spéciaux ). D. Olivier 3

4 2.1 Raccordement du terminal Fonctionnement de la téléphonie au décrochage du combiné Tout est normalisé : Fréquence des tonalités, ton des sonneries, voltages Téléphone classique : alimenté par le fil du téléphone Téléphone IP : alimenté par le secteur Le flux VoIP prend en compte les fréquences 300Hz à 3400Hz (80% des sons émis) Communication en full duplex 2.2 Transport des data Utilisation du réseau cuivre actuel. En plus, utilisation de la fibre optique. 2.3 Perturbations Bande passante utilisée par les différents flux Les perturbations sont principalement liées au moyen de transport Diaphonie : interférences entre fils dans un même câble Distorsion du signal : distance, points de coupure Interférence radio : ondes Hertziennes, Wifi... Bruit impulsif : bruits générés par des moteurs Bruit d écho : longueur en km de la connexion, mauvais blindage à l interconnexion À 40 db de perte, il faut refaire le signal car celui-ci est trop faible. Le problème de l ADSL c est la distance! Norme Q23 : utilisation de deux fréquences émises au même moment pour faire la numérotation. D. Olivier 4

5 3 Principe physique de la voix 3.1 Théorème de Shannon Ce théorème est utilisé pour échantillonner la voix selon le principe que la voix est produite par des vibrations (Hz). «Il faut échantillonner sur deux fois plus qu un utilise les fréquences, afin de garder un son assez fidèle à ce qui est produit». Utilisation de la voix sur les fréquences de 300Hz à 3400Hz donc échantillonnage sur 6800Hz (3400 x 2). La norme retenue est de 8000Hz. On utile donc un échantillon pour 125µs soit 8000 échantillons par seconde. De plus on utilise 256 tons différents pour le codage de cet échantillon. Echantillonnage de la voix C o d a g e ( 8 numérique analogique b i t s )Profondeur d'échantillonage (8000Hz) 8000 Hz x 8 bits = bits/s = 64 kbits/s La parole est codée sur 64 kbits/s Mise en pratique du théorème de Shannon 3.2 Principe du multiplexage MIC Plusieurs signaux sont transmis en même temps. En 125µs, à 2Mo par seconde, on peut envoyer 32 x 64 (kbits/s). On peut envoyer 32 signaux de voix à la fois avec 2Mo/s de bande passante. On parle de MIC Supports de transmission Paire torsadée, fibre optique, transmission par voie aérienne D. Olivier 5

6 4 La PABX (ou autocommutateur) PABX (Public Automatic Branch exchanger) Fonctions de base : appels internes / externes ; transfert d appel ; numérotation abrégée ; rappel sur poste occupé ; sélection directe à l arrivée ; double appel / conférence à 3 ; renvoi ; messagerie vocale ; guide vocal Groupement de postes dynamique : un numéro pointera vers des postes différents selon l heure 4.1 Protocole QSIG Exemple de PABX Protocole d interconnexion des PABX basé sur RNIS RNIS : Réseau Numérique à Interconnexion de Services (ISDN en anglais) Fonctions de base seulement Modifications / bidouilles propriétaires 4.2 Installation d un PABX Question à se poser : Combien de postes? Privilèges? Sécurité? Options? Groupes d appel? 4.3 Connexion d un PABX France Télécom : le RNIS est nommé «Réseaux Numéris» D. Olivier 6

7 5 La Voix sur IP Les deux composantes principales lorsqu on définit la VoIP sont : Compression de la voix. o Utilise des codecs (Exemple : G711 = 64kbit/s ; G729 = 8kbit/s) o Protocole RTP (transport des données) Qualités de service (QoS) o Définir des priorités sur les flux o Flux voix prioritaire sur les autres flux 5.1 La qualité Les tolérances suivantes sont admises en VoIP : Taux de perte de paquets entre 1% et 3% Délai de latence entre 100ms et 200ms Gigue entre 40ms et 75ms 5.2 La compression de la voix Codec (COdeur / DECodeur) Protocole Débit Type G kbit/s (75 kbit/s en WAN) Debit de base G729 8 kbit/s (20 kbit/s en WAN) Très utilisé 5.3 La QoS G ,3 kbit/s Norme GSM Réserver du flux pour la voix Les codecs les plus utilisés Protocole p/q (norme de matériels faisant de la QoS) Faire de la QOS pour tous les sites joignables (impact de l implémentation de flux / attention au matériel) Identification des flux importants (marquage des trames) C est la première chose à faire en matière de QoS. Protocoles de QoS : PQ : les flux prioritaires sont traités en 1 er WFQ : chaque flux a un % de la bande passante qui lui est alloué CBWFQ : chaque flux a un % de la bande passante alloué, et dont la priorité augmente avec le temps LFI : saucissonnage des gros flux (les gros flux sont coupés en flux plus petits) crtp : compression RTP en temps réel. Permet de virer l emballage (attention : il faut les mêmes modèles de routeur de chaque côté). Utilisation en masse du protocole G729 dans ce cas là Protocoles de transports : RTP : transport des données RTCP : transport des données de contrôles (ex. : tests de QoS) DIFFSERV permet la différenciation des flux sur le réseau D. Olivier 7

8 6 Architecture de base d un PABX Attention : RNIS : réseau de téléphonie, numérique, dont le débit est de 2Mo/s RTC : réseau historique de téléphonie, analogique, dont le débit est de 64ko/s 6.1 Communication La bonne pratique veut qu on mette les téléphones IP dans un VLAN à part Le poste A veut joindre le poste B Le PABX envoie à A : «je suis prêt» A envoie au PABX : «je veux téléphoner à B» Le PABX fait sonner le poste B La communication se fait directement entre A et B (le PABX n est plus sollicité) D. Olivier 8

9 7 Loi d Erlang La loi de probabilité d Erlang permet de calculer le nombre de lignes nécessaires pour éviter la congestion. Unité de mesure : Erlang (E). 1E correspond à 100% d occupation 0,5E correspondent à 50% d occupation Le taux d occupation moyen par heure est de 0,16E (égal à 10 minutes par heure) : 0,08E vers l extérieur 0,08E vers l intérieur 7.1 Nombre de lignes nécessaires vers l extérieur Connaitre : Le traffic moyen par personne (Exemple : 0.08E) Le nombre d usagers (Exemple : 100 personnes) Traffic moyen par personne X Quantité d usagers = 0,08 X 100 = 8 Erlang Puis chercher dans le tableau en fonction de la perte raisonnable d appels (ex : 0,01 pour 1%) On trouve le nombre de postes nécessaires, arrondir au supérieur : 15 postes 7.2 Trafic entre les nœuds (flux de voix maximum sur les routeurs) traffic entre les noeuds = traffic interne nbre usagers coté A nbre usagers coté B nbre total d usager D. Olivier 9

10 7.3 Mise en pratique Valeurs connues : Flux max R1 : Calcul du nombre de lignes nécessaires et calcul des flux VoIP sur les routeurs Nombre d usagers (A=100 ; B=10 ; C=50) Taux d occupation = 0,8E (int) + 0,08E (ext) Toléré = 1% d appels perdus Codage G729 = 20kbits/s en WAN Les occupations VoIP sont ([A-B] + [A-C]+[B-extérieur] 1 ) : o occupation[a-b] = 0,08E x 100 x 10 / 160 = 0,5E o occupation[a-c] = 0,08E x 100 x 50 / 160 = 2,5E o occupation[b-ext] = 0,08E x 10 = 0,8E somme occupations = 0,8 + 2,5 + 0,5 = 3,8E donc on utilise 10 postes flux max = 10 x 20kbits/s = 200kbits/s Flux max R2 : Les occupations VoIP sont ([A-B] + [A-C]+[B-extérieur]) : o occupation[a-b] = 0,08E x 100 x 10 / 160 = 0,5E o occupation[b-c] = 0,08E x 10 x 50 / 160 = 0,25E o occupation[b-ext] = 0,08E x 10 = 0,8E somme occupations = 0,8 + 0,25 + 0,5 = 1,55E donc on utilise 6 postes flux max = 6 x 20kbits/s = 120kbits/s Flux max R3 : Les occupations VoIP sont ([A-B] + [B-C]) : o occupation[a-c] = 0,08E x 100 x 50 / 160 = 2,5E o occupation[b-c] = 0,08E x 10 x 50 / 160 = 0,25E somme occupations = 0,25 + 2,5 = 2,75E donc on utilise 8 postes flux max = 8 x 20kbits/s = 160kbits/s 1 Les flux [B-Exterieur] passent par R1 car la media gateway est du côté de A D. Olivier 10

11 8 Les IP Phones Avantages des IP Phones 8.1 Auto-alimentation : PoE Mode A : utilise la connexion réseau (à privilégier à cause du câblage minimum parfois mis en place) Mode B : utilise les autres paires 8.2 Les protocoles de téléphones Protocole H323 : G711 vidéo : 256 kbit/s (320 kbit/s nécessaires pour la visioconférence : voix+image) G711 audio : Protocole SIP : 9 Wifi et DECT 64 kbit/s Mêmes fonctionnalités que H323 mais aussi : plus simple à programmer protocole interne pour crypter plus rapide multicast natif (pour les conférence) Le WI-FI capte moins mais à davantage de fonctions. Le DECT est moins cher. Handover : technologie permettant de changer de borne en cours d utilisation (pour les portables) D. Olivier 11

12 10 La sécurité 10.1 VLAN Le PABX existe dorénavant sous forme d application. Il faut donc faire attention à : Placer le PABX en DMZ Limiter les services, limiter les ports ouverts Attention au piratage du PABX, attention au piratage des postes (téléphones : roaming = usurpation de configuration du poste) Crypter les données (le tel. et le PABX doivent le faire tous les 2) ou cryptage avec un boitier tiers On met les téléphones dans un VLAN, en fonction de l adresse MAC On met la Media Gateway dans un autre VLAN Isoler le tout du réseau informatique! 10.2 Notion de ToS ToS : Type of Service = marquage des trames en fonction du service : trame de type voix Permet de définir des priorités sur ces trames par exemple (donc faire de la QoS) D. Olivier 12

13 11 Mise en place d une infrastructure VoIP 11.1 Installation d un PABX logiciel Installer «3CX Phone System 3». C est un PABX logiciel. L administration se fait en interface web (http://localhost) Se connecter à l interface d administration web : Interface d administration web de 3CX Phone System 3 Ajouter un numéro de poste, lié à un utilisateur : interfaceweb > Extentions > Add Configurer le numéro du poste et le mot de passe. Configurer le répondeur (activé ou desactivé) Pour le reste il suffit de lire et d agir en conséquence Configurer un central téléphonique : interfaceweb > Digital Receptionnist > Add Configurer un groupe d appel : interfaceweb > Advanced > Add Ring Group D. Olivier 13

14 11.2 Installation d un IP-Phone logiciel : V-LITE V-Lite (http://www.voip-lite.com) est un logiciel d IP Phone logiciel (aussi appelé soft phone). Interface de configuration de V-Lite 1000 Même infos que celles renseignées lors de la config du PABX Domain : renseigner l adresse IP (et pas !!) Indiquer proxy = domain!!! 11.3 Installation d un IP-Phone matériel Récupérer la configuration IP : Cliquer sur > Factory Reset > Récupérer l adresse IP Configurer l IP Phone : Ouvrir un navigateur > puis le connecter en admin Interface de configuration d un IP Phone Linksys Configuration dans l onglet Ext1 puis indiquer : Le proxy (adresse IP du PABX) Le mot de passe L userid (identifiant du numéro) D. Olivier 14

15 11.4 Configuration d une ligne extérieure Exemple de configuration du PABX du réseau bleu. Configurer le poste 5009 : Liaison de deux PABX selon la configuration ci-dessus Ce numéro ne sera utilisé que comme point d entrée et de sortie VOIP via internet. interfaceweb> Extentions > Add Nom : _lien_externe Number : 5009 Définir la ligne VoIP : Cette ligne permet de passer et recevoir des appels via internet. interfaceweb > Lines > Add VOIP Outbound Proxy hostname or IP : adresseip ou hostname du PABX distant VOIP External number (or range) : numéro à faire pour sortir Cliquer sur [Next] External number : lien d entrée du PABX distant (doit être configuré sur ce PABX) Authentication ID : numéro de lien externe Authentication password : 1234 (par exemple) Cliquer sur [Finish] D. Olivier 15

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