Partie 1 VOIP : Voice Over Internet Protocol, transmission de la voix sur protocole Internet. Introduction Pourquoi ce dossier Ce dossier a pour but de présenter le projet de mise en place d un réseau Wireless/VOIP sur la Résidence de l École Centrale par l association VIA - Centrale Réseaux. Ce projet a été débuté l année dernière par l équipe de VIA, en collaboration avec M. Ville, l ancien directeur de la Résidence. Il est maintenant bien avancé, et suite aux tests et aux études réalisées, nous sommes capables de mettre en place une solution de Wireless/VOIP sous peu. Le Wireless et la voix sur IP Le principe d un réseau Wireless (sans fil, en anglais) est de permettre la transmission de données informatiques en l absence de câbles dédiés, en passant par les ondes radio. Il s agit d une technologie récente, évolutive et très prometteuse sur laquelle les entreprises d informatique et de télécommunications concentrent beaucoup d efforts. La VOIP est une technologie qui permet de transmettre des flux vocaux (notamment de la téléphonie) sous forme de données informatiques, quel que soit le réseau utilisé, grâce à la flexibilité des protocoles Internet. Le fait de traiter la voix sous forme de données informatiques permet de plus de développer des services à valeur ajoutée, comme par exemple une messagerie unifiée (répondeur, fax, e-mail, transfert d appel et bien d autres). Or en combinant les deux, il est possible d obtenir une solution de téléphonie mobile technologiquement avancée, c est à dire de permettre d avoir des téléphones sans fils utilisant le réseau informatique Wireless, exploitable par les ordinateurs. Et ceci est précisement le but de ce projet de VIA - Centrale Réseaux. 2
Une technologie déjà implantée auprès des entreprisesf France Télécom croit beaucoup dans la technologie Wireless. Yves Tyrode, directeur marketing mobile data, annonce à ce sujet : «Assurément. Nous considérons que le Wi-Fi est une technologie très prometteuse, et nous préparons des offres pour mi-2003. France Télécom veut être un acteur majeur dans ce domaine.» (source Le journal du Net, http://solutions.journaldunet.com/itws/030129_ft_hotspot.shtml). L opérateur de télécommunications français va favoriser l implantation de hotspots en France, pour permettre au marché de se développer. Il vise particulièrement une clientèle professionnelle, qui se montre très intéressée par le phénomène. Source: Wi-Fi Alliance, In- Stat/MDR 2002 A titre d exemples, la RATP est en train d installer des bornes Wireless sur une ligne de bus, et certaines chaînes d hôtels font des installations pour permettre à leurs clients d aller sur Internet à partir des locaux de l hôtel. L aéroport de Nice a été un précurseur dans le domaine des hotspots, car il a été le premier site à grande échelle mis en place en France. Désormais, tous les passagers ont un accès réseau dans les salles d embarquement et dans les salons VIP. Tous ces exemples montrent bien la dynamique de ce marché actuellement. Source : IDC-Gartner, février 2003 Nous pouvons donc voir que le Wireless est un marché en pleine expansion, et dans lequel beaucoup d entreprises vont investir. Les compagnies de téléphonie mobile (Bouygues Télécom par exemple) étudient avec intérêt les solutions développées autour de la VOIP pour les adapter à la prochaine génération de téléphone portables (l UMTS). Apple a été un précurseur en terme de Wireless haut débit, et tous les ordinateurs portables de la marque en sont aujourd hui équipés. 3
Partie 2 4 Exigences et projets Le Wireless sur la Résidence, ce n est pas un projet, mais plusieurs projets, qui conjointement œuvrent à une amélioration des infrastructures télécom, un plus grand confort des résidents, et sont un atout de choix dans la formation et la sensiblisation aux nouvelles technologies des futurs ingénieurs de l École Centrale Paris. Ces projets ouvrent en outre la voie à l élaboration d un pôle de recherche et de développement florissant, à l image du réseau actuel, dont les performances sont déjà reconnues à l échelle européenne, et qui a permis le developpement de projets à echelle mondiale, comme VideoLAN. Le projet rénovation L infrastructure téléphonique actuelle, mise en place en 1989, est vieillissante, et une rénovation s impose. En effet, le nombre d appels possibles vers l extérieur est trop limité, et les coûts d entretien et d éventuelles réparations en cas de panne sont trop élevés. Dans l optique d un investissement à long terme, la technologie Wireless présente tous les avantages d une solution perenne. Ses spécifications sont issues d un consortium des plus grands constructeurs et spécialistes du domaine des télécommunications. C est une technologie sûre, déjà éprouvée, et qui a été le choix de nombreuses grandes entreprises et universités (Richmond, aéroports de Paris, MIT). Cette technologie est d autant plus appréciée des entreprises et des milieux unversitaires qu elle offre la possibilité d intégrer à la carte de nombreux services inédits. Parmi les plus courants sont les services de messagerie personnalisables, les transferts d appels, les conversations à plusieurs, les visioconférences. Ces services et outils s intègreront donc au quotidien, éveillant chaque élève ingénieur aux nouvelles technologies. D une manière plus générale, la téléphonie actuelle tend à évoluer vers de nouvelles technologies basées sur les principes de fonctionnement d Internet. Le protocole UMTS, qui sera bientôt implanté en France, mais qui est déjà opérationnel au Japon et aux Etats-Unis en particulier, utilise nativement le protocole IP pour la transmission de la voix. Ceci offre de nombreuses possibilités pour la transmission de media par l intermédiaire des téléphones. Le projet pédagogique Eu égard à la réalité de l entreprise, il convient de former les futurs ingénieurs au maniement des nouvelles technologies. Le Wireless y prend une part importante, autant pour le futur spécialiste que pour le simple utilisateur. En effet, il deviendra indispensable à l ingénieur de savoir monter une visioconférence, d animer des réunions avec échange de données Wireless, de maitriser les services ayant trait à la VOIP. Pour cela, il devra intégrer des notions de bases, telle que la portée, la charge maximale admissible par un point d accès, et comprendre la topologie et le vocabulaire de base des réseaux sans fil.
Afin de faciliter cet apprentissage, les acquis issus de l enseignement pourront être mis en pratique sur le réseau de la résidence. VIA possède déjà une cellule de formation et une solide expérience pédagogique dans le domaine de l informatique et des réseaux et le Wireless sera l outil essentiel d une ouverture à la téléphonie, ouvrant la voie à de nouvelles formes d apprentissage telle l e-learning. Dans la pratique, les résultats des tests et des recherches en développement seront l objet d un archivage minutieux, enrichissant l éventail de ses savoir-faire et de ses formations. Le projet recherche-développement Il a pour but d utiliser pleinenement les possibilités des nouvelles infrastructures. L expérience dans le développement à VIA est déjà solide. Le Wireless motive déjà des projets de la même envergure, au rang desquels compte le projet H323. Il d agit de développer un CallManager Open-Source, qui sera compatible avec la norme H323. Ce travail va être réalisé en partenariat avec l entreprise Net-Tone, qui propose la solution de messagerie unifiée, et qui est très intéressée par ce projet. Le projet VideoLAN, mené par VIA, présente de nombreuses possibilités de développement au sujet du Wireless. VideoLAN est une solution de streaming vidéo multi-plateforme, qui est plus performante que les solutions présentes actuellement sur le marché, telle que par exemple Windows Media Player. Un travail a déjà été réalisé en collaboration avec Philips et l université de Eindhoven en Hollande pour l utilisation de VideoLAN sur des plateformes mobiles telles que des PDAs. Ceci a aussi fait l objet d un projet de troisième année dans l option STI. La présence sur la résidence d un réseau implanté de type Wireless ne peut que favoriser l aspect développement sur Wi-Fi de l équipe VideoLAN, notamment pour des tests d exploitation à grande échelle sur des réseaux de ce type. Enfin, une telle infrastructure Wireless rendra possible la conduite de projets de recherche à l échelle européenne sur la téléphonie. L École a répondu à un appel à projets proposé par le RNRT. Le but du projet proposé est d étudier la fluidité de services de types Wireless sur des réseaux hétérogènes, notamment d assurer une continuité de services lors d un changement de bornes ou de type de réseau. Ce projet, s il est accepté, sera mené en collaboration avec France Télécom et Ipracom, une nouvelle société de développement dans ce domaine. Des projets de ce type augmenteront la visibilité de l École auprès des entreprises, et donc auront un effet important en termes d image et de rayonnement de l École Des initiatives telles que celle-ci, s elles se multiplient, vont contribuer à créer un véritable pôle de développement et de recherche en téléphonie, informatique et réseaux tant à l École qu à la Résidence. Un tel pôle est actuellement inexistant, et ceci est considéré comme un manque par beaucoup d élèves, et qui a été signalé par le rapport de la Comité National d Evaluation. Dans cette optique, VIA s efforce de négocier un maximum de partenariat techniques, que cela soit avec les entreprises prestataires de services ou non, les impliquant dans les évolutions futures du réseau et assurant la IP : Grace à la répartition en paquets de données de petite taille, l Internet Protocol permet de transmettre tout type d information sur des réseaux physiques de nature très différente. e-learning : technique d apprentissage assisté par ordinateur. CallManager : Serveur permettant de traiter l acheminement des appels téléphoniques. Open-Source : logiciel libre, ouvert et disponible au public. PDA: Personnal Digital Assistant, assistant électronique ayant de multiples fonctions, comme agenda ou carnet d adresse. 5
RNRT : Réseau National de Recherche en Télécommunications. mise en place d un pôle de développement ambitieux. Récapitulatif des différents projets Le projet rénovation Nécessité du remplacement du réseau téléphonique actuel, qui n est plus adapté aux besoins actuels de la Résidence. Mise en place d une solution de téléphonie de type Wireless et VOIP, qui est une solution évolutive et durable, utilisant une technologie récente et à fort potentiel de développement. Le projet pédagogique Permettre à l élève ingénieur de connaître la technologie Wireless, qui va devenir incontournable sous peu, que ce soit au niveau de la simple utilisation ou au niveau de l installation et de l administration. Développer des compétences sur les réseaux téléphoniques en général et sur la VOIP en particulier. 6 Le projet recherche et développement Ouvrir de nouvelles perspectives de développemment pour des projets comme VideoLAN. Contribuer au projet OpenH323 à l aide de l expérience apportée par le réseau du campus. Participer à des projets à plus gande échelle en collaboration avec l Ecole (Projet LAGUZ).
Partie 3 Les technologies Les composants de l installation Un réseau Wireless, que ce soit pour le transport de voix ou de données, nécessite la mise en place d un certain nombre d équipements : tout d abord les bornes, ou «Access Points». Il s agit des composants servant de relais entre le réseau filaire classique et les équipements sans fil, téléphones ou ordinateurs, et assurant la gestion physique du réseau. Toutes les données échangées sur un réseau Wireless transitent donc par une borne. Ensuite, il faut que les ordinateurs (portables, principalement) soient équipés d une carte réseau Wireless. Celle-ci assure la communication entre l ordinateur et les bornes. Les cartes peuvent être intégrées nativement à un ordinateur, ou rajoutées a posteriori, sous la forme d une carte d extension. Du côté téléphonique, les élements les plus importants sont les téléphones VOIP Wireless, de taille et d aspect comparables à des portables GSM, qui assurent le codage et la transmission de la voix vers la borne (qui va retransmettre les données vers les points de sortie sur le réseau commuté classique France Télécom). L architecture sera organisée autour de trois serveurs, qui gèreront respectivement les communications, la sécurité, et les services avancés, tous les trois administrés directement par VIA. Les bornes, les serveurs et les passerelles de sortie seront reliés grâce au réseau VIA en cuivre et fibre optique. Choix techniques sur la résidence Les différents tests réalisés sur la résidence au cours des deux dernières années nous ont amenés à choisir les solutions techniques détaillées dans ce paragraphe. L ensemble des périphériques Wireless utiliseront dans un premier temps la norme 802.11b pour la transmission des données. Il s agit de la norme aujourd hui la plus répandue dans ce domaine, et permet un débit théorique de 11 Mbps. Une évolution ultérieure vers la norme 802.11g, plus performante (54 Mbps), est envisageable, cette norme étant compatible avec la première. Nous avons choisi des bornes Cisco Aironet 1100 en intérieur, 1200 en extérieur. Le choix de Cisco se justifie par sa position de précurseur dans le domaine du Wireless et de la VOIP, et par les performances et la fiabilité de son matériel et de son support. Différents tests de débit et de portée ont montré que l implantation de deux bornes par étage des bâtiments de la résidence, ainsi qu un certain nombre d entre elles dans les lieux commmuns et en extérieur permettrait de couvrir l ensemble de la résidence de façon plus que satisfaisante. Les cartes réseau Wireless sont de plus en plus souvent intégrées aux ordinateurs portables. VIA envisage tout de même de faire l acquisition d un certain nombre de cartes d extension pour permettre à toute personne le désirant d accéder au réseau sans fil. Les composants : bornes 802.11, cartes Wireless, téléphones VOIP, passerelles de sortie, trois serveurs, réseau filaire Mbps : Megabits par seconde. Unité de mesure de débit pour un réseau informatique. À titre de comparaison, un modem est 1 000 fois moins rapide que le 802.11g. 7
MAC : identifiant physique unique d une carte réseau. EAP/TLS : protocoles avancés d authentification cryptée. Le matériel choisi permet de partager les couches physiques tout en donnant une priorité plus importante au trafic voix. Les téléphones les plus adaptés à la solution envisagée sont des modèles de Spectralink, précurseur de la VOIP sur réseau Wireless. La norme utilisée pour le transport de la voix sera le H323, utilisée actuellement par les principaux acteurs du secteur. Le réseau informatique assurant la communication entre les différents composants du réseau sans fil a été déjà mis en place en 2002. L architecture entièrement redondante et largement dimensionnée du troisième réseau VIA le rendent particulièrement adapté à cet usage, sans que celui-ci n interfère avec son utilisation actuelle. Pour garantir la sécurité du réseau, en termes de limitation d accès et de confidentialité des communications, il faut prévoir plusieurs niveaux de protection, tant au niveau des téléphones que des ordinateurs, afin d éviter l utilisation abusive de notre réseau par des tiers (identification par adresse MAC, protocoles EAP/TLS). Grâce à des algorithmes de cryptage, il est également possible de sécuriser le contenu des communications voix et données. La gestion des appels téléphoniques, comme nous l avons vu dans le paragraphe précédent, doit passer par un serveur dédié. Le serveur le plus adapté aux exigences de puissance et flexibilité du réseau téléphonique envisagé est le Cisco CallManager. Celui-ci combine efficacité, richesse des fonctionnalités et simplicité d administration. Les passerelles vers le RTC France Télécom seront, elles aussi, fournies par Cisco. Elles seront interfacées avec le réseau téléphonique actuel, permettant une période transitoire de coexistence des deux systèmes. Les services de messagerie unifiée peuvent être assurés par une solution fournie par Net-Tone. Celle-ci permet une prise en charge de la messagerie, offrant à chacun une véritable plate-forme de gestion de communications (mails, fax, appels téléphoniques, téléconférences, transferts d appels...). Ces fonctions sont accessibles par interface web, ou directement par l intermédiaire du téléphone. L architecture relativement ouverte de cette solution permet de plus d envisager différents projets de développements pour y ajouter des fonctionnalités. Des tests à échelle reduite ont permis d évaluer la solution complète, qui présente des performances répondant parfaitement à nos attentes en termes de qualité de la communication, temps de latence, et couverture du signal. 8
Partie 5 Le paiement Les appels téléphoniques, comme nous l avons vu, seront payants vers l extérieur de la résidence au tarif France Télécom, comme c est actuellement le cas. Les élèves doivent apporter un chèque à l accueil de la résidence pour créditer leur compte téléphonique. Ce système est fastidieux pour l élève, car il doit attendre que la résidence ait traité son chèque pour pouvoir téléphoner et pour la résidence qui se retrouve avec un nombre important de chèques à gérer. Dans la solution que nous proposons, la mise en place d un portail de paiement sécurisé est prévue. Ceci permettra aux élèves de recharger leur compte téléphonique par Internet, directement de leur chambre. Ce système sera beaucoup plus souple, car il permet un rechargement immédiat du compte grace au traitement électronique, et permet à la résidence de ne plus avoir de nombreux chèques à gérer. Cette partie du projet sera réalisée en partenariat avec le Crédit Lyonnais, qui est la banque partenaire de VIA depuis sa création. De plus, cette interface de paiement ne servira pas uniquement au téléphone. En effet, un projet de plate-forme de paiement unifié est actuellement à l étude entre les trois principales associations de la résidence, l Association Des Résidents, l Union Des Éleves et VIA. L idée est de proposer aux résidents de pouvoir créditer un compte unique par l intermédiaire d une interface Internet, et ensuite de pouvoir règler les achats quotidiens. Ces achats peuvent regrouper des courses à l épicerie de l AdR, des achats de papeterie à l UdE ou encore des impressions à VIA. Ceci apporterait beaucoup d agrément dans la vie quotidienne, car les services proposés par les trois associations ont beaucoup de succès auprès des résidents. Les solutions de paiement en ligne sont de plus en plus utilisées dans le monde professionnel. On peut citer de nombreux exemples comme la SNCF, qui permet de réserver et de payer ses billets de train en ligne. Tous les sites de commerce sur Internet, comme e-bay ou Amazon par exemple, utilisent cette technologie, ainsi que des sites de grands magasins qui se sont mis à la vente en ligne, tels que la Fnac. 9
10 Partie 6 Liens utiles Les réseaux Wireless Un dossier très complet disponible sur le journal du Net http://www.journaldunet.com/dossiers/wifi/index.shtm Un dossier proposé par France Télécom sur les réseaux sans fil en général http://www.rd.francetelecom.com/fr/technologies/ddm200207/index1.php Site de référnce sur tout ce qui regarde le Wireless http://www.wireless.com (en anglais) Un site sur le Wireless et le monde du libre http://www.wireless-info.org Les protocoles Une RFC (Request For Comments) en anglais sur le protocole SIP. http://www.cis.ohio-state.edu/cgi-bin/rfc/rfc2543.html Le site de l IEEE, présentant les différentes normes Wireless (en anglais) http://standards.ieee.org/wireless Un site technique présentant le protocole H323 (en anglais) http://www.protocols.com/pbook/h323.htm Une présentation de la voix sur IP (VOIP) par Intel http://www.intel.com/network/csp/resources/white_papers/4070web.htm Les partenaires Le site de Spectralink, l entreprise fournisant les téléphones http://www.spectralink.com/products/netlink.html Le site de Cisco, présentant les bornes Wireless http://www.cisco.com/en/us/products/hw/wireless/ps430/index.html Une présentation du call manager http://www.cisco.com/en/us/products/sw/voicesw/ps556/index.html Le site de Net-Tone, l entrepise proposant la messagerie unifiée http://www.net-tone.com VIA et VideoLAN http://www.via.ecp.fr http://www.videolan.org