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Voix sur IP - VOIP
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Motivations |
Pourcentage |
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Réduction de coûts |
75 % |
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Nécessité de standardiser l'équipement |
66 % |
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Hausse de la productivité des employés |
65 % |
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Autres bénéfices de productivité |
64 % |
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Hausse du volume d'appels à traiter |
46 % |
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Autres facteurs |
50 % |
La téléphonie sur IP exploite un 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 données, voix, et vidéo sur un réseau unique,
s'accompagne des
avantages liés à la réduction des coûts d'investissement, à la simplification
des procédures
d'assistance et de configuration, et à l'intégration accrue de filiales et de
sites distants aux
installations du réseau d'entreprise.
Les coûts généraux de l'infrastructure de réseau sont réduits. Le déploiement
d'un unique
réseau convergé voix et données sur tous les sites permet de réaliser des
économies sur les
investissements productifs, l'ordre d'idée en 2004-2005 atteint les 50% si l'on
prend on compte les communications inter-site. De plus, comme le téléphone et le PC partagent le
même câble Ethernet,
les frais de câblage sont réduits. Les frais d'administration du réseau sont
également minimisés. Il
est ainsi possible de réaliser des économies à court et à long terme sur de
nombreux postes :
administration d'un seul réseau, fournisseur d'accès unique, unique contrat de
maintenance, câblage
commun, gratuité des communications interurbaines, réduction de la complexité de
l'intégration
d'applications. Enfin, la migration de la solution actuelle vers la Téléphonie
sur IP s'effectue en
douceur. Les solutions de téléphonie sur Ip sont conçues pour dégager une
stratégie de migration à
faible risque à partir de l'infrastructure existante.
Le scénario vers lequel va s'orienter la téléphonie sur Ip dépend beaucoup de
l'évolution du
réseau lui-même. En effet, si Internet reste à peu près dans sa
configuration actuelle où il
est essentiellement dimensionné en fonction d'une qualité de service moyenne
pour la transmission
des données, il est fort probable que la téléphonie sur Ip restera un marché
réservé au réseau de type Frame, Mpls. Les seules
exceptions seraient alors les cas d'interconnexion de PBX d'entreprises,
commerce électronique, applications nouvelles associant la voix pour une
véritable utilisation multimédia d'Internet. En effet, ce qui
ralenti considérablement l'explosion de ce secteur est le fait qu'il y ait
encore trop peu de
déploiements opérationnels en France et même dans le monde. De nombreuses
entreprises
connaissent la téléphonie sur IP, mais toutes en sont au même stade : le test.
De plus, il faut savoir
que la plupart des déploiements opérationnels de téléphonie sur IP ont été
réalisés pour des
universités, or, les universités n'ayant pas les mêmes exigences qu'une
entreprise, ces déploiements
ne sont pas réellement pris en compte.
Les applications et les services Ip intégrés améliorent la productivité et le
soin de la clientèle.
Les bénéfices récurrents seront apportés par les gains de productivité liés à
l'utilisation de nouveaux
services et de nouveaux applicatifs tels que la messagerie unifiée qui
permettent de libérer, selon les
spécificités des métiers, entre 25 et 40 minutes de temps de travail par
collaborateur, les assistants
personnels qui permettent au collaborateur de personnaliser sur l'Intranet
toutes les fonctions avancées
de renvoi d'appel en fonction de son agenda propre ou partagé et les
applications « d'eLearning », qu'il
convient de faire apparaître dans une démarche de démonstration de retour sur
l'investissement à court
et moyen terme. De plus, les fonctions simplifiées de création, de déplacement
et de modification
réduisent le temps nécessaire pour ajouter de nouveaux utilisateurs au réseau.
Le déploiement de
nouveaux services est accéléré. L'utilisation d'une infrastructure IP commune et
d'interfaces standard ouvertes permet de développer et de déployer très
rapidement des applications innovantes. Enfin, les utilisateurs accèdent à tous
les services du réseau partout où ils peuvent s'y connecter notamment à travers
l'extention mobility (substitution de postes).
4 - Les avantages
La VoIP offre de nombreuses nouvelles possibilités aux opérateurs et utilisateurs qui bénéficient d'un réseau basé sur Ip. Les avantages les plus marqués sont les suivants.
4.1 - Réduction des coûts
En déplaçant le trafic voix Rtc vers le
réseau privé WAN/IP les entreprises peuvent réduire sensiblement certains coûts
de communications. Réductions importantes mises en évidence pour des
communications internationales, ces réductions deviennent encore plus
intéressantes dans la mutualisation voix/données du réseau IP inter-sites (WAN).
Dans ce dernier cas, le gain est directement proportionnel au nombre de sites
distants.
4.2 - Standards ouverts et interopérabilité multi-fournisseurs
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.
Contrairement à nos convictions du début, nous savons maintenant que
le monde VoIP ne sera pas uniquement H323, mais un usage multi-protocoles selon
les besoins de services nécessaires. Par exemple, H323 fonctionne en mode "peer
to peer" alors que MGCP fonctionne en mode centralisé. Ces différences de
conception offrent immédiatement une différence dans l'exploitation des
terminaisons considérées.
4.3 - Choix d'un service opéré
Les services opérateurs ouvrent les alternatives VoIP. Non seulement l'entreprise peut opérer son réseau privé VoIP en extension du réseau RTC opérateur, mais l'opérateur lui-même ouvre de nouveaux services de transport VoIP qui simplifient le nombre d'accès locaux à un site et réduit les coûts induits. Le plus souvent les entreprises opérant des réseaux multi-sites louent une liaison privée pour la voix et une pour la donnée, en conservant les connexions RTC d'accès local. Les nouvelles offres VoIP opérateurs permettent outre les accès RTC locaux, de souscrire uniquement le média VoIP inter-sites.
4.4 - Un réseau voix, vidéo et données (triple play)
En positionnant la voix comme une
application supplémentaire du réseau IP, l'entreprise ne va pas uniquement
substituer un transport opérateur RTC à un transport IP, mais simplifier la
gestion des trois réseaux (voix, données et vidéo) par ce seul transport. Une
simplification de gestion, mais également une mutualisation des efforts
financiers vers un seul outil. Concentrer cet effort permet de bénéficier d'un
réseau de meilleure qualité, plus facilement évolutif et plus disponible, pourvu
que la bande passante du réseau concentrant la voix, la vidéo et les données
soit dimensionnée en conséquence.
4.5 - Un service PABX distribué ou centralisé
Les PABX en réseau bénéficient de
services centralisés tel que la messagerie vocale, la taxation, etc... Cette même
centralisation continue à être assurée sur un réseau VoIP sans limitation du
nombre de canaux. A l'inverse, un certain nombre de services sont parfois
souhaités dans un mode de décentralisation. C'est le cas du centre d'appels où
le besoin est une centralisation du numéro d'appel (ex : numéro vert), et une
décentralisation des agents du centre d'appel. Difficile à effectuer en
téléphonie traditionnelle sans l'utilisation d'un réseau IP pour le déport de la
gestion des ACD distants. Il est ainsi très facile de constituer un centre
d'appel ou centre de contacts (multi canaux/multi-médias) virtuel qui possède
une centralisation de supervision et d'informations.
Il convient pour en assurer une bonne utilisation de dimensionner convenablement
le lien réseau. L'utilisation de la VoIP met en commun un média qui peut à la
fois offrir à un moment précis une bande passante maximum à la donnée, et dans
une autre période une bande passante maximum à la voix, garantissant toujours la
priorité à celle-ci.
4.6 - Evolution vers un réseau de téléphonie sur Ip
La téléphonie sur IP repose totalement sur un transport VoIP. La mise en oeuvre de la VoIP offre là une première brique de migration vers la téléphonie sur IP.
4.7 - Intégration des services vidéo
La VoIP intègre une gestion de la voix mais également une gestion de la vidéo. Si nous excluons la configuration des "multicasts" sur les composants du réseau, le réseau VoIP peut accueillir des applications vidéo de type vidéo conférence, vidéo surveillance, e-learning, vidéo on demand,..., pour l'ensemble des utilisateurs à un coût d'infrastructure réseau supplémentaire minime.
5 - L'Architecture Voip
5.1 - Les schémas
Voici le schéma générale de l'utilisation de la Voip en entreprise :
La VoIP étant une nouvelle technologie de communication, elle n'a pas encore de
standard
unique. En effet, chaque constructeur apporte ses normes et ses fonctionnalités
à ses solutions. Il
existe tout de même des références en la matière. Je vais décrire les trois
principales que sont H.323, SIP et MGCP/MEGACO. Tous les acteurs de ce 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 et de visiophonie sur des réseaux IP. Certaines
placent l'intelligence dans le réseau alors que d'autres préfèrent une approche
peer to peer avec
l'intelligence répartie à la
périphérie (terminal de téléphonie IP, passerelle avec le réseau téléphonique
commuté...). Chacune
a ses avantages et ses inconvénients.
Le schéma ci-dessus, décrit de façon générale la topologie d'un réseau de
téléphonie IP. Elle
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 : il s'agit d'une interface entre le réseau commuté et le réseau IP.
Le PABX : C'est le commutateur du réseau téléphonique classique. 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 PC ou des téléphones VoIP.
Pour transmettre les paquets, on utilise RTP, standardisé en 1996. Il 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 (pas d'action sur le réseau de type RSVP, diffserv, Policeur), 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.
5.2 - Gateway et Gatekeeper
Pour commencer je vais parler d'un des éléments clefs d'un réseau VoIP, la
passerelle et
leurs « Gatekeepers » associés. Les passerelles ou gateways en téléphonie IP
sont des ordinateurs
qui fournissent une interface où se fait la convergence entre les réseaux
téléphoniques commutés
(RTC) et les réseaux basés sur la commutation de paquets TCP/IP. C'est une
partie essentielle de
l'architecture du réseau de téléphonie IP. Le gatekeeper est l'élément qui
fournit de l'intelligence à
la passerelle. Comme nous l'avons déjà fait remarqué, nous pouvons séparer les
parties matérielles
et logicielles d'une passerelle. Le gatekeeper est le compagnon logiciel de la
gateway.
Une gateway permet aux terminaux d'opérer en environnements hétérogènes. Ces
environnements peuvent être très différents, utilisant diverses technologies
tels que le Numéris, la
téléphonie commutée ou la téléphonie IP. Les gateways doivent aussi être
compatible avec les
terminaux téléphoniques analogiques. La gateway fournit la possibilité d'établir
une connexion
entre un terminal analogique et un terminal multimédia (un PC en général).
Beaucoup de sociétés
fournissent des passerelles mais cela ne signifie pas qu'elles fournissent le
même service. Les
gateways (partie physique) et les gatekeepers (partie logicielle) font l'objet
de deux sections
séparées pour bien cerner la différence. Certaines sociétés vendent un produit "
gateway ", mais en
réalité, elles incorporent une autre gateway du marché avec leur gatekeeper pour
proposer une
solution commerciale. La plus-value ne se fait pas sur la gateway mais sur le
gatekeeper car c'est
sur celui-ci qu'on peut faire la différence.
Un gatekeeper deux services principaux : la gestion des permission et la
résolution
d'adresses. La 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 client de destination. Dans le cas où il y a 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 : en effet, 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 (bottle-neck).
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 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.
6 - Standards VoIP
6.1 - Protocole H323
6.1.1 - Introduction
Avec le développement du multimédia sur
les réseaux, il est devenu nécessaire de créer des protocoles qui supportent ces
nouvelles fonctionnalités, telles que la visioconférence : l'envoi de son et de
vidéo avec un soucis de données temps réel. Le protocole H.323 est l'un d'eux.
Il permet de faire de la visioconférence sur des réseaux IP.
H.323 est un protocole de communication englobant un ensemble de normes
utilisés pour l'envoi de données audio et vidéo sur Internet. Il existe depuis
1996 et a été initié par l'ITU (International Communication Union), un groupe
international de téléphonie qui développe des standards de communication.
Concrètement, il est utilisé dans des programmes tels que Microsoft Netmeeting,
ou encore dans des équipements tels que les routeurs Cisco. Il existe un projet
OpenH.323 qui développe un client H.323 en logiciel libre afin que les
utilisateurs et les petites entreprises puissent avoir accès à ce protocole sans
avoir à débourser beaucoup d'argent.
6.1.2 - Fonctionnement
Le protocole H.323 est utilisé pour
l'interactivité en temps réel, notamment la visioconférence (signalisation,
enregistrement, contrôle d'admission, transport et encodage). C'est le leader du
marché pour la téléphonie Ip. Il s'inspire du protocole
H.320 qui proposait une solution pour la visioconférence sur un réseau numérique
à intégration de service (Rnis ou Isdn en anglais), comme par exemple le service
numéris proposé par France Telecom. Le protocole H.323 est une adaptation de
H.320 pour les réseaux Ip. A l'heure actuelle, la visioconférence sur liaison
Rnis est toujours la technique la plus déployée. Elle existe depuis 1990. 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 ou de l'image). Aujourd'hui, c'est encore un avantage indiscutable. Par
contre, comme pour le téléphone, la facturation est fonction du débit utilisé,
du temps de communication et de la distance entre les appels.
H.323 définit plusieurs éléments de réseaux :
Les terminaux - Dans un contexte de téléphonie sur IP, deux types de terminaux H.323 sont Aujourd'hui disponibles. Un poste téléphonique IP raccordés directement au réseau Ethernet de l'entreprise. Un PC multimédia sur lequel est installé une application compatible H.323.
Les passerelles (GW: Gateway) - Elles assurent l'interconnexion entre un réseau Ip et le réseau téléphonique, ce dernier pouvant être soit le réseau téléphonique public, soit un Pabx d'entreprise. Elles assurent la correspondance de la signalisation et des signaux de contrôle et la cohésion entre les médias. Pour ce faire, elles implémentent les fonctions suivantes de transcodage audio (compression, décompression), de modulation, démodulation (pour les fax), de suppression d'échos, de suppression des silences et de contrôle d'appels. Les passerelles sont le plus souvent basées sur des serveurs informatiques standards (Windows NT, Linux) équipés d'interfaces particuliers pour la téléphonie (interfaces analogiques, accès de base ou accès primaire RNIS, interface E1, etc.) et d'interfaces réseau, par exemple de type Ethernet. La fonctionnalité de passerelle peut toutefois être intégrée directement dans le routeur ainsi que dans les Pbx eux-mêmes.
Les portiers (GK: Gatekeeper) - Ils sont des éléments optionnels dans une solution H.323. Ils ont pour rôle de réaliser la traduction d'adresse (numéro de téléphone - adresse Ip) et la gestion des autorisations. Cette dernière permet de donner ou non la permission d'effectuer un appel, de limiter la bande passante si besoin et de gérer le trafic sur le Lan. Les "gardes-barrière" permettent également de gérer les téléphones classiques et la signalisation permettant de router les appels afin d'offrir des services supplémentaires. Il peuvent enfin offrir des services d'annuaires.
Les unités de contrôle multipoint (MCU, Multipoint Control Unit) - Référence au protocole T.120 qui permet aux clients de se connecter aux sessions de conférence de données. Les unités de contrôle multipoint peuvent communiquer entre elles pour échanger des informations de conférence.
Dans un contexte de téléphonie sur IP, la signalisation a pour objectif de réaliser les fonctions suivantes :
Recherche et traduction d'adresses - Sur la base du numéro de téléphone du destinataire, il s'agit de trouver son adresse IP (appel téléphone . PC) ou l'adresse IP 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.
Contrôle d'appel - L'équipement terminal
(« endpoint » = 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 le Gatekeeper, ce dernier jouant alors un rôle
similaire à celui d'un PBX.
Services supplémentaires : déviation, transfert d'appel, conférence, etc.
Trois protocoles de signalisation sont spécifiés dans le cadre de H.323 à savoir :
RAS (Registration, Admission and Status) - Ce protocole est utilisé pour communiquer avec un Gatekeeper. Il sert notamment aux équipements terminaux pour découvrir l'existence d'un Gatekeeper et s'enregistrer auprès de ce dernier ainsi que pour les demandes de traduction d'adresses. La signalisation RAS utilise des messages H.225.0 6 transmis sur un protocole de transport non fiable (Udp, par exemple).
Q.931 - H.323 utilise une version simplifiée de la signalisation RNIS Q.931 pour l'établissement et le contrôle d'appels téléphoniques sur Ip. Cette version simplifiée est également spécifiée dans la norme H.225.0.
H.245 : 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.
Une communication H.323 se déroule en cinq phases :
Établissement d'appel
Échange de capacité et réservation éventuelle de la bande passante à travers le protocole RSVP (Ressource reSerVation Protocol)
Établissement de la communication audio-visuelle
Invocation éventuelle de services en phase d'appel (par exemple, transfert d'appel, changement de bande passante, etc.)
Libération de l'appel.
6.1.3 - H323 dans le modèle Osi
Les différents protocoles sont
représentés ci-dessous dans le modèle OSI :
6.1.4 - La visioconférence sur Ip
Tout d'abord, au niveau économique, la
visioconférence sur Ip s'avère moins coûteuse que celle sur liaison RNIS car
d'un côté, l'équipement d'un PC est relativement peu cher : ce système ne
nécessite pas l'installation de prises RNIS spéciales. D'autre part, une liaison
Rnis a un coût calculé selon la longueur de l'appel, le débit, et la distance.
Alors que dans une liaison IP, le prix est forfaitaire selon le débit. En fin de
compte, la visioconférence par Ip s'avère souvent moins onéreuse que par liaison
Rnis.
Ensuite, qualitativement parlant, la visioconférence sur Ip peut utiliser des
débits supérieurs et ainsi avoir une image et un son meilleurs qu'avec une
liaison Rnis. En effet, la visioconférence sur Numeris utilise des débits allant
de 128Kb/s à 384Kb/s, alors qu'en mutualisant certaines liaisons Ip, on peut
obtenir des lignes haut débit allant jusqu'à plusieurs Mb/s. Malheureusement, le
problème majeur de la visioconférence sur Ip est l'absence d'une Qualité de
Service (QoS) sur les réseaux Ip. C'est également ce qui fait l'avantage des
réseaux Rnis. Cependant, avec l'évolution des réseaux Ip, on sait désormais
qu'il est possible qu'on puisse disposer d'une QoS sur ceux-ci tel que Rsvp,
Diffserv, gestion de file d'attente. On pourrait donc avoir des flux avec
priorité sur ces réseaux.
En dehors du protocole H.323, il existe des normes de visioconférence sur Ip
ayant des possibilités analogues à H.323 telles que Ip multicast, qui est
particulièrement adaptés au téléenseignement et à la diffusion de séminaires et
conférences car il permet la connexion de plusieurs dizaines de sites voire
plus. Il existe également le système Vrvs qui est utilisé dans certaines
communautés scientifiques, notamment la physique, en raison de sa convivialité.
Il intègre Ip multicast et H.323.
Pour pouvoir suivre une visioconférence, il faut bien entendu le matériel
adéquat. Ce peut être un matériel dédié contenant tout ce qu'il faut : moniteur,
micro, et caméra vidéo. Ou alors, un ensemble matériel et logiciel sur un poste
de travail normal (PC, etc.). Si la visioconférence ne compte que deux
interlocuteurs, alors la liaison est point à point comme illustré sur le schéma
ci-dessous :
Dans le cas où il y a plus de deux interlocuteurs, la visioconférence nécessite
l'utilisation d'un pont multipoint comme illustré sur le schéma ci-dessous :
Pour se connecter entre eux, les interlocuteurs sont identifiés par un numéro ou
une adresse E.164. Elle est composée de numéros et est structurée comme un
numéro de téléphone. En particulier, un numéro de téléphone est une adresse
E.164. « E.164 » est le nom de la norme qui définit ces adresses.
Pour router un appel H.323 dans le réseau, il est nécessaire d'avoir un «
GateKeeper ». C'est un élément logiciel qui fonctionne dans un PC, ou encore
dans un pont multipoint ou dans un routeur IP (Exemple dans les routeurs Cisco).
En fonction de l'adresse destinataire contenue dans l'appel H.323, les
différents GateKeeper vont établir la communication entre émetteur et
destinateur et mettre en place le routage.
Par ailleurs, le protocole H.323 intègre la norme T.120 qui permet le partage
d'applications. On peut, par exemple, afficher des documents sur les postes de
travail des autres interlocuteurs.
6.1.5 - Avantages et inconvénients
Les réseaux IP sont à commutation de
paquets, les flux de données transitent en commun sur une même liaison. La
visioconférence IP mise sur une disponibilité de ces liaisons. Les débits des
réseaux IP doivent donc être adaptés en fonction du trafic afin d'éviter tout
risque de coupure du son et de la vidéo. Tous les sites n'ont pas le même débit.
Plus le débit sera élevé et plus le risque de coupure sera faible. Par ailleurs,
tant que la Qualité de Service n'existera pas dans les réseaux IP, la fiabilité
des visioconférences sur les lignes à faible débit sera basse.
A l'heure actuelle, la compatibilité entre les différentes normes de
visioconférence est assez faible. La visioconférence H.323 et H.320 sont
compatibles mais elles nécessitent l'emploi de passerelles H.320/H.323.
En ce qui concerne les différentes normes pour la visioconférence sur Ip, H.323
et Ip Multicast ne sont, en règle générale, pas compatibles, sauf dans le cadre
de VRVS qui permet un certain degré d'interopérabilité, mais ne gère pas la
norme T.120.
Voici les principaux bénéfices qu'apporte la norme H.323 sont les suivants :
Codec standards : H.323 établit des standards pour la compression et la décompression des flux audio et vidéo. Ceci assure que des équipements provenant de fabricants différents ont une base commune de dialogue.
Interopérabilité : Les utilisateurs veulent pouvoir dialoguer sans avoir à se soucier de la compatibilité du terminal destinataire. En plus d'assurer que le destinataire est en mesure de décompresser l'information, H.323 établit des méthodes communes d'établissement et de contrôle d'appel.
Indépendance vis à vis du réseau : H.323 est conçu pour fonctionner sur tout type d'architecture réseau. Comme les technologies évoluent et les techniques de gestion de la bande passante s'améliorent, les solutions basées sur H.323 seront capables de bénéficier de ces améliorations futures.
Indépendance vis à vis des plates-formes et des applications : H.323 n'est lié à aucun équipement ou système d'exploitation.
Support multipoint : H.323 supporte des conférences entre trois points terminaux ou plus sans nécessiter la présence d'une unité de contrôle spécialisée.
Gestion de la bande passante : Le trafic audio et vidéo est un grand consommateur de ressources réseau. Afin d'éviter que ces flux ne congestionnent le réseau, H.323 permet une gestion de la bande passante à disposition. En particulier, le gestionnaire du réseau peut limiter le nombre simultané de connexions H.323 sur son réseau ou limiter la largeur de bande à disposition de chaque connexion. De telles limites permettent de garantir que le trafic important ne soit pas interrompu.
Support multicast : H.323 supporte le multicast dans les conférences multipoint. Multicast envoie chaque paquet vers un sous-ensemble des destinataires sans réplication, permettant une utilisation optimale du réseau.
A l'heure actuelle, le standard de fait pour les systèmes de téléphonie sur IP est la norme H.323 de l'UIT. Indispensable pour permettre un minimum d'interopérabilité entre équipements de fournisseurs différents, ce standard présente toutefois les inconvénients suivants :
Protocole complexe, créé initialement pour les conférences multimédia et qui incorpore des mécanismes superflus dans un contexte purement téléphonique. Ceci a notamment des incidences au niveau des terminaux H.323 (téléphones IP, par exemple) qui nécessitent de ce fait une capacité mémoire et de traitement non sans incidence au niveau de leur coût.
Comprend de nombreuses options susceptibles d'être implémentées de façon différentes par les constructeurs et donc de poser des problèmes d'interopérabilité ou de plus petit dénominateur commun (dans le choix du codec, par exemple) ; D'autre part, comme le seul codec obligatoire est le codec G.711 (64 Kps) et que le support des autres codecs plus efficaces est optionnel, l'interopérabilité entre produits provenant de constructeurs différents ne signifie pas qu'ils feront un usage optimal de la bande passante. En effet, dans le cas où les codecs à bas débits sont différents, le transport de la voix se fera à 64 Kbps, ce qui, en terme de bande passante, ne présente guère d'avantages par rapport à un système téléphonique classique.
6.1.6 - Comparaison avec Sip
Sip est un autre protocole pour l'interactivité en temps réel. Il a été développé par l'IETF et s'inspire du protocole Http alors que H.323 s'inspire de la téléphonie. Sip est plus modulaire et peut fonctionner avec d'autres protocoles. Il est donc plus souple que H.323.
6.1.7 - Conclusion
Le protocole H.323 est une des normes envisageables pour la visioconférence sur Ip. Cependant, elle est pour l'instant surtout employé par des programmes propriétaires (Microsoft, etc.). La documentation est difficile d'accès car l'ITU fait payer les droits d'accès aux derniers développements de cette technologie, en dehors des efforts faits par le projet OpenH.323 pour rendre cette technologie accessible à tous. Cet ensemble de normes ne s'avèrent pas toujours compatibles avec d'autres protocoles à cause de son développement inspiré de la téléphonie, ce qui peut rendre son utilisation un peu "rigide".
6.2 - Protocole SIP
6.2.1 - Introduction
Le protocole Sip (Session Initiation Protocole) a été initié par le groupe MMUSIC (Multiparty Multimedia Session Control) et désormais repris et maintenu par le groupe SIP de l'IETF donnant la Rfc 3261 rendant obsolète la Rfc 2543. Sip est un protocole de signalisation appartenant à la couche application du modèle Osi. Son rôle est d'ouvrir, modifier et libérer les sessions. 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 essentiellement. Un utilisateur peut se connecter avec les utilisateurs d'une session déjà ouverte. Pour ouvrir une session, un utilisateur émet une invitation transportant un descripteur de session permettant aux utilisateurs souhaitant communiquer de s'accorder sur la compatibilité de leur média, Sip permet donc de relier des stations mobiles en transmettant ou redirigeant les requêtes vers la position courante de la station appelée. Enfin, 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.
6.2.2 - 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 point à point, en mode diffusif ou dans un mode combinant ceux-ci. Sip permet donc l'ouverture de sessions en mode :
Point-à-point - Communication entre 2 machines, on parle d'unicast.
Diffusif - Plusieurs utilisateurs en multicast, via une unité de contrôle M.C.U (Multipoint Control Unit)
Combinatoire - Plusieurs utilisateurs pleinement interconnectés en multicast via un réseau à maillage complet de connexions.
Voici les différents éléments intervenant dans l'ouverture de session :
Suivant nature des échanges, choix des protocoles les mieux adaptés (Rsvp, Rtp, Rtcp, Sap, Sdp).
Détermination du nombre de sessions, comme par exemple, pour véhiculer de la vidéo, 2 sessions doivent être ouvertes (l'une pour l'image et l'autre pour la vidéo).
Chaque utilisateur et sa machine est identifié par une adresse que l'on nomme Url Sip et qui se présente comme une Url Mailto.
Requête Uri permettant de localiser le proxy server auquel est rattaché 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 réponses contiennent certains champs identiques à ceux des requêtes, tels que : Call-ID, Cseq, To et From.
Les échanges entre un terminal appelant et un terminal appelé se font par l'intermédiaire de requêtes :
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.
Options - Un proxy server en mesure de contacter l'UAS (terminal) appelé, doit répondre à une requête Options en précisant ses capacités à contacter le même terminal.
Bye - Cette requête est utilisée par le terminal de l'appelé à fin de signaler qu'il souhaite mettre un terme à la session.
Cancel - Cette requête est envoyée par un terminal ou un proxy server à fin 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.
Register - cette méthode est utilisée par le client pour enregistrer l'adresse listée dans l'URL TO par le serveur auquel il est relié.
Une réponse à une requête est caractérisée, par un code et un motif, appelés code d'état et raison phrase respectivement. 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, textbased (UTF-8), 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 et les motifs aux programmeurs. 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
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'U.A.C (User Agent Client) - Il représente l'agent de la partie appelante. C'est une application de type client qui initie les requêtes.
Le relais mandataire ou PS (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. (lorsqu'un client appelle un terminal mobile - redirection vers le PS le plus proche - ou en mode multicast - le message émis est redirigé vers toutes les sorties auxquelles sont reliés les destinataires). Notons qu'un Redirect Server est consulté par l'Uac comme un simple serveur et ne peut émettre de requêtes contrairement au Ps.
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.
6.2.3 - Sécurité et Authentification
Les messages Sip peuvent contenir des données confidentielles, en effet le protocole Sip possède 3 mécanismes de cryptage :
Cryptage de bout en bout du Corps du message Sip et de certains champs d'en-tête sensibles aux attaques.
Cryptage au saut par saut (hop by hop) à fin d'empêcher des pirates de savoir qui appelle qui.
Cryptage au saut par saut du champ d'en-tête Via pour dissimuler la route qu'a emprunté la requête.
De plus, à fin d'empêcher à tout intrus
de modifier et retransmettre des requêtes ou réponses Sip, des mécanismes
d'intégrité et d'authentification des messages sont mis en place. Et pour des
messages Sip transmis de bout en bout, des clés publiques et signatures sont
utilisées par Sip et stockées dans les champs d'en-tête Autorisation.
Une autre attaque connue avec Tcp ou Udp est le « deny of service », lorsqu'un
Proxy Server intrus renvoie une réponse de code 6xx au client (signifiant un
échec général, la requête ne peut être traitée). Le client peut ignorer cette
réponse. Si il ne l'ignore pas et émet une requête vers le serveur "régulier"
auquel il était relié avant la réponse du serveur "intrus", la requête aura de
fortes chances d'atteindre le serveur intrus et non son vrai destinataire.
6.2.4 - Comparaison avec H323
Voici les avantages du protocole H.323 :
Il existe de nombreux produits (plus de 30) utilisant ce standard adopté par de grandes entreprises telles Cisco, IBM, Intel, Microsoft, Netscape, etc.
Les cinq principaux logiciels de visioconférence Picturel 550, Proshare 500, Trinicon 500, Smartstation et Cruiser 150 utilisent sur Ip la norme H.323.
Un niveau d'interopérabilité très élevé, ce qui permet à plusieurs utilisateurs d'échanger des données audio et vidéo sans faire attention aux types de média qu'ils utilisent.
Voici les avantages du protocole Sip :
Sip est un protocole plus rapide. La séparation entre ses champs d'en-tête et son corps du message facilite le traitement des messages et diminue leur temps de transition dans le réseau.
Nombre des en-têtes est limité (36 au maximum et en pratique, moins d'une dizaine d'en-têtes sont utilisées simultanément), ce qui allège l'écriture et la lecture des requêtes et réponses.
Sip est un protocole indépendant de la couche transport. Il peut aussi bien s'utiliser avec Tcp que Udp.
De plus, il sépare les flux de données de
ceux la signalisation, ce qui rend plus souple l'évolution "en direct" d'une
communication (arrivée d'un nouveau participant, changement de paramètres...).
|
SIP |
H323 |
|
|
Nombre échanges pour établir la connexion |
1,5 aller-retour |
6 à 7 aller-retour |
|
Maintenance du code protocolaire |
Simple par sa nature textuelle à l'exemple de Http |
Complexe et nécessitant un compilateur |
|
Evolution du protocole |
Protocole ouvert à de nouvelles fonctions |
Ajout d'extensions propriétaires sans concertation entre vendeurs |
|
Fonction de conférence |
Distribuée |
Centralisée par l'unité MC |
|
Fonction de téléservices |
Oui, par défaut |
H.323 v2 + H.450 |
|
Détection d'un appel en boucle |
Oui |
Inexistante sur la version 1 |
|
Signalisation multicast |
Oui, par défaut |
Non |
6.2.5 - Conclusion
La simplicité, la rapidité et la légèreté d'utilisation, tout en étant très complet, du protocole Sip sont autant d'arguments qui pourraient permettre à Sip de convaincre les investisseurs. De plus, ses avancées en matière de sécurité des messages sont un atout important par rapport à ses concurrents.
6.3 - Transport Rtp et Rtcp
6.3.1 - Introduction
Rtp est un protocole qui a été développé
par l'IETF afin de facilité le transport temps réel de bout en bout des flots
données audio et vidéo sur les réseaux Ip, c'est à dire sur les réseaux de
paquets. Rtp est un protocole qui se situe au niveau de l'application et qui
utilise les protocoles sous-jacents de transport Tcp ou Udp. Mais l'utilisation
de Rtp se fait généralement au-dessus de Udp ce qui permet d'atteindre plus
facilement le temps réel. Les applications temps réels comme la parole numérique
ou la visio-conférence constitue un véritable problème pour Internet. Qui dit
application temps réel, dit présence d'une certaine qualité de service (QoS) que
Rtp ne garantie pas du fait qu'il fonctionne au niveau Applicatif. De plus Rtp
est un protocole qui se trouve dans un environnement multipoint, donc on peut
dire que Rtp possède à sa charge, la gestion du temps réel, mais aussi
l'administration de la session multipoint.
Rtp et Rtcp sont définis, depuis juillet 2003, par la
Rfc 3550 rendant obsolète la version précédente
Rfc
1889.
6.3.2 - Les fonctions de Rtp
Le protocole Rtp, Real Time Transport Protocol,
standardisé en 1996, a pour but d'organiser les paquets à l'entrée du réseau et
de les contrôler à la sortie. Ceci de façon à reformer les flux avec ses
caractéristiques de départ. Rtp est géré au niveau de l'application donc ne
nécessite pas l'implémentation d'un Kernel ou de librairies. Comme nous l'avons
dit dans l'introduction, Rtp est un protocole de bout en bout. Rtp est
volontairement incomplet et malléable pour s'adapter aux besoins des
applications. Il sera intégré dans le noyau de l'application. Rtp laisse la
responsabilité du contrôle aux équipements d'extrémité.
Rtp, 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 resynchronisation des flux par le récepteur)
Mettre en place un séquencement des paquets par une numérotation et ce afin de permettre ainsi la détection des paquets perdus. Ceci est un point primordial dans la reconstitution des données. Mais il faut savoir quand même que la perte d'un paquet n'est pas un gros problème si les paquets ne sont pas perdus en trop grands nombre. Cependant il est très important de savoir quel est le paquet qui a été perdu afin de pouvoir pallier à cette perte. Et ce par le remplacement par un paquet qui se compose d'une synthèse des paquets précédent et suivant.
Identifier le contenu des données pour leurs associer un transport sécurisé.
L'identification de la source c'est à dire l'identification de l'expéditeur du paquet. Dans un multicast l'identité de la source doit être connue et déterminée.
Transporter les applications audio et vidéo dans des trames (avec des dimensions qui sont dépendantes des codecs qui effectuent la numérisation). Ces trames sont incluses dans des paquets afin d'être transportées et doivent de ce fait être récupérées facilement au moment de la phase de dépaquétisation afin que l'application soit décodée correctement.
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 (pas d'action sur le réseau, cf. RSVP);
Fiabilité des échanges (pas de retransmission automatique, pas de régulation automatique du débit);
Garantie dans le délai de livraison (seules les couches de niveau inférieur le peuvent) et dans la continuité du flux temps réel.
6.3.3 - Entête Rtp
L'entête d'un paquet Rtp est
obligatoirement constitué de 16 octets. Cette entête précède le "payload" qui
représente les données utiles.
6.3.3.1 - V
Ce champ, codé sur 2 bits, permet d'indiquer la version de Rtp. Actuellement, V=2.
6.3.3.2 - P
Ce bit indique, si il est à 1, que les données possèdent une partie de bourrage.
6.3.3.3 - X
Ce bit spécifie, si il est à 1, que l'entête est suivie d'une entête supplémentaire.
6.3.3.4 - CC
Ce champ, codé sur 4 bits, représente le nombre de CSRC qui suit l'entête.
6.3.3.5 - M
Ce bit, lorsqu'il est à 1, définie que l'interprétation de la Marque est par un profil d'application.
6.3.3.6 - PT
Basé sur 7 bits, ce champ identifie le type du payload (audio, vidéo, image, texte, html, etc.).
6.3.3.7 - Numéro de séquence
Ce champ, d'une taille de 2 octets, représente le numéro d'ordre d'émission des paquets. Sa valeur initiale est aléatoire et il s'incrémente de 1 à chaque paquet envoyé, il peut servir à détecter des paquets perdus.
6.3.3.8 - Timestamp
Ce champ horodatage, de 4 octets, représente l'horloge système ou l'horloge d'échantillonnage de l'émetteur. Elle doit être monotone et linéaire pour assurer la synchronisation des flux.
6.3.3.9 - SSRC
Basé sur 4 octets, ce champ identifie de manière unique la source de synchronisation, sa valeur est choisie de manières aléatoire par l'application.
6.3.3.10 - SSRC
Ce champ, sur 4 octets, identifie les sources de contribution. La liste des participants ayant leur contribution (audio, vidéo) aux donnée du paquet.
6.3.4 - Les fonctions de Rtcp
Le protocole Rtcp est fondé sur la transmission périodique de paquets de contrôle à tous les participants d'une session. C'est le protocole Udp (par exemple) qui permet le multiplexage des paquets de données Rtp et des paquets de contrôle Rtcp. Le protocole Rtp utilise le protocole Rtcp, Real-time Transport Control Protocol, qui transporte les informations supplémentaires suivantes pour la gestion de la session :
Les récepteurs utilisent Rtcp pour renvoyer vers les émetteurs un rapport sur la QoS. Ces rapports comprennent le nombre de paquets perdus, le paramètre indiquant la variance d'une distribution (plus communément appelé la gigue : c'est à dire les paquets qui arrivent régulièrement ou irrégulièrement) et le délai aller-retour. Ces informations permettent à la source de s'adapter, par exemple, de modifier le niveau de compression pour maintenir une QoS.
Une synchronisation supplémentaire entre les médias. Les applications multimédias sont souvent transportées par des flots distincts. Par exemple, la voix, l'image ou même des applications numérisées sur plusieurs niveaux hiérarchiques peuvent voir les flots gérées suivre des chemins différents.
L'identification car en effet, les paquets Rtcp contiennent des informations d'adresses, comme l'adresse d'un message électronique, un numéro de téléphone ou le nom d'un participant à une conférence téléphonique.
Le contrôle de la session, car Rtcp permet aux participants d'indiquer leur départ d'une conférence téléphonique (paquet Bye de Rtcp) ou simplement de fournir une indication sur leur comportement.
Le protocole Rtcp demande aux participants de la session d'envoyer périodiquement les informations citées ci-dessus. La périodicité est calculée en fonction du nombre de participants de l'application. On peut dire que les paquets Rtp ne transportent que les données des utilisateurs. Tandis que les paquets Rtcp ne transportent en temps réel, que de la supervision. On peut détailler les paquets de supervision en 5 types:
200 : rapport de l'émetteur
201 : rapport du récepteur
202 : description de la source
203 : au revoir
204 : application spécifique
Ces différents paquets de supervision fournissent aux noeuds du réseau les instructions nécessaires à un meilleur contrôle des applications temps réel.
6.3.5 - Entête Rtcp
Ce protocole défini cinq paquets de contrôle :
200 - SR (Sender Report) : Ce rapport regroupe des statistiques concernant la transmission (pourcentage de perte, nombre cumulé de paquets perdus, variation de délai (gigue), ...Ces rapports sont issus d'émetteurs actifs d'une session.
201 - RR (Receiver Report) : Ensemble de statistiques portant sur la communication entre les participants. Ces rapports sont issus des récepteurs d'une session.
202 - SDES (Source Description) : Carte de visite de la source (nom, e-mail, localisation).
203 - BYE : Message de fin de participation à une session.
204 - APP : Fonctions spécifiques à une application.
Voici l'en-tête commun à tous les
paquets Rtcp.
6.3.5.1 - V
Ce champ, codé sur 2 bits, permet d'indiquer la version de Rtp, qui est la même que dans les paquets Rtcp. Actuellement, V=2.
6.3.5.2 - P
Ce bit indique, si il est à 1, que les données possèdent une partie de bourrage.
6.3.5.3 - RC
Ce champ, basé sur 5 bits, indique le nombre de blocs de rapport de réception contenus en ce paquet. Une valeur de zéro est valide.
6.3.5.4 - PT
Ce champ, codé sur 1 octet, est fixé à 200 pour identifier ce datagramme Rtcp comme SR.
6.3.5.5 - Longueur
Ce champ de 2 octets, représente la longueur de ce paquet Rtcp incluant l'entête et le bourrage.
6.3.5.6 - SSRC
Basé sur 4 octets, ce champ, représente l'identification de la source pour le créeateur de ce paquet SR.
6.3.6 - Conclusion
Rtp nécessite le protocole de transport Udp, (en-tête 8 octets), qui fournira les
numéros de port source et destination nécessaire à la couche application. Pour
l'instant le protocole Rtp se trouve au dessus de Udp, tandis que dans le futur,
on aura une indépendance vis à vis des couches réseaux.
En résumant, ces deux protocoles sont adaptés pour la transmission de données
temps réel. Cependant, ils fonctionnent en stratégie bout à bout et donc ne
peuvent contrôler l'élément principal de la communication : le réseau.
Ces protocoles sont principalement utilisés en visioconférence où les
participants sont tour à tour émetteurs ou récepteurs. 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, Cos, ...) peuvent aussi se servir de cette
solution.
6.4 - H261
Le protocole H.261 est décrit dans la
RFC 2032, cette norme décrit le transport d'un
flux vidéo sur Rtp. Le format de l'en-tête est le suivant :
SBIT (Start Bit) - Basé sur 3 bits, ce champ représente le nombre de bits de
poids forts à ignorer dans le premier octet de données.
EBIT (End Bit) - Basé sur 3 bits, ce champ représente le nombre de bits de poids
faible à ignorer dans le dernier octet de données.
I (Intra-frame encoded data flag) - Basé sur 1 bit, ce flag doit être mis à 1 si
il contient seulement des intra-frame codé.
V (Motion Vector) - Basé sur 1 bit, ce flag indique si le Motion Vector est
utilisé ou pas.
GOBN (GOB number) - Basé sur 4 bits, ce champ code le nombre de GOB actif au
début du paquet. Placez à 0 si le paquet commence par un en-tête de GOB.
MBAP (Macroblock Address Predictor) - Basé sur 5 bits, ce champ code le
prédicteur d'adresse de Macroblock. Placez à 0 si le paquet commence par un
en-tête de GOB.
QUANT (Quantizer) - Basé sur 5 bits, ce champ représente la valeur actif avant
le début de ce paquet.
HMVD (Horizontal Motion Vector Data) - Basé sur 5 bits, ce champ doit être à 0
si le flag V est à 0 ou si le paquet commence avec une entête Gob.
VMVD (Vertical Motion Vector Data) - Basé sur 5 bits, ce champ doit être à 0 si
le flag V est à 0 ou si le paquet commence avec une entête Gob.
6.5 - Audio
Le transport de la voix sur un réseau IP nécessite au préalable tout ou une partie des étapes suivantes :
Numérisation : dans le cas où les signaux téléphoniques à transmettre sont sous forme analogique, ces derniers doivent d'abord être convertis sous forme numérique suivant le format PCM (Pulse Code Modulation) à 64 Kbps. Si l'interface téléphonique est numérique (accès RNIS, par exemple), cette fonction est omise.
Compression : le signal numérique PCM à 64 Kbps est compressé selon l'un des formats de codec (compression / décompression) (Tableau 3-3) puis inséré dans des paquets IP. La fonction de codec est le plus souvent réalisée par un DSP (Digital Signal Processor). Selon la bande passante à disposition, le signal voix peut également être transporté dans son format originel à 64 Kbps.
Décompression : côté réception, les informations reçues sont décompressées .il est nécessaire pour cela d'utiliser le même codec que pour la compression- puis reconverties dans le format approprié pour le destinataire (analogique, PCM 64Kbps, etc.).
L'objectif d'un codec est d'obtenir une
bonne qualité de voix avec un débit et un délai de compression le plus faibles
possibles. Le coût du DSP est lié à la complexité du codec utilisé. Le Tableau
ci-dessous présente les caractéristiques des principaux codecs standards de l'UIT.
Les codecs les plus souvent mis en oeuvre dans les solutions VoIP sont G.711,
G.729 et G.723.1.
La qualité d'un codec est mesurée de façon subjective en laboratoire par une
population test de personnes. Ces dernières écoutent tout un ensemble de
conversations compressées selon les différents codecs à tester et les évaluent
qualitativement selon la table suivante :
Tableau : Echelle utilisé pour l'évaluation de la qualité de voix
|
Qualité de la parole |
Score |
|
|
|
|
Excellente |
5 |
|
Bonne |
4 |
|
Correcte |
3 |
|
Pauvre |
2 |
|
Insuffisante |
1 |
Sur la base des données numériques des appréciations, une opinion moyenne de la
qualité d'écoute (Mean Opinion Score . MOS) est ensuite calculée pour chaque
codec. Les résultats obtenus pour les principaux codecs sont résumés dans le
tableau ci-dessous :
Tableau : Score MOSdes différents codecs
|
Codec VoIP |
Débit (Kbps) |
Score MOS |
|
|
|
|
|
G.711 (PCM) |
64 |
4.1 |
|
G.726 |
32 |
3.85 |
|
G.729 |
8 |
3.92 |
|
G.723.1 |
6.4 |
3.9 |
|
G.723.1 |
5.3 |
3.65 |
|
GSM |
13 |
3.5 |
|
G.729 x2 |
|
3.27 |
|
G.729 x3 |
|
2.68 |
|
G.729 x GSM |
|
3.17 |
Deux observations principales peuvent être tirées du Tableau 3-5 :
La qualité de la voix obtenue par les codecs G.729 et G.723.1 (à 6.4Kbps) est très proche de celle du service téléphonique actuel, et ce pour des débits entre 8 et 10 fois inférieurs. Ces deux codecs présentent une meilleure qualité que celle des réseaux téléphoniques cellulaires (GSM).
Le cumul, dans une même communication, d'opérations de compression/décompression conduit à une rapide dégradation de la qualité. Les solutions mises en oeuvre doivent éviter des configurations en tandem dans lesquelles un PBX reçoit un appel d'un poste distant à travers une liaison VoIP et le redirige vers une autre liaison semblable.
Offrant une qualité de voix très proche, les codecs G.729 et G.723.1 se distinguent essentiellement par la bande passante qu'ils requièrent et par le retard que chacun introduit dans la transmission. Le choix d'un équipement implémentant l'un ou l'autre de ces codecs devra donc être fait selon la situation, en fonction notamment de la bande passante à disposition et du retard cumulé maximum estimé pour chaque liaison (selon les standards de l'UIT, le retard aller (« one-way delay ») devrait être inférieur à 150 ms). Le facteur du jitter est primordiale pour une bonne écoute de la Voip.
7 - Problème et QoS
7.1 - Latence
La maîtrise du délai de transmission est
un élément essentiel pour bénéficier d'un véritable mode conversationnel et
minimiser la perception d'écho (similaire aux désagréments causés par les
conversations par satellites, désormais largement remplacés par les câbles pour
ce type d'usage).
Or la durée de traversée d'un réseau IP dépend de nombreux facteurs:
Le débit de transmission sur chaque lien
Le nombre d'éléments réseaux traversés
Le temps de traversée de chaque élément, qui est lui même fonction de la puissance et la charge de ce dernier, du temps de mise en file d'attente des paquets, et du temps d'accès en sortie de l'élément
Le délai de propagation de l'information, qui est non négligeable si on communique à l'opposé de la terre. Une transmission par fibre optique, à l'opposé de la terre, dure environ 70 ms.
Noter que le temps de transport de
l'information n'est pas le seul facteur responsable de la durée totale de
traitement de la parole. Le temps de codage et la mise en paquet de la voix
contribuent aussi de manière importante à ce délai.
Il est important de rappeler que sur les réseaux IP actuels (sans mécanismes de
garantie de qualité de service), chaque paquet IP « fait sont chemin »
indépendamment des paquets qui le précèdent ou le suivent: c'est ce qu'on
appelle grossièrement le « Best effort » pour signifier que le réseau ne
contrôle rien. Ce fonctionnement est fondamentalement différent de celui du
réseau téléphonique où un circuit est établi pendant toute la durée de la
communication.
Les chiffres suivants (tirés de la recommandation UIT-T G114) sont donnés à
titre indicatif pour préciser les classes de qualité et d'interactivité en
fonction du retard de transmission dans une conversation téléphonique. Ces
chiffres concernent le délai total de traitement, et pas uniquement le temps de
transmission de l'information sur le réseau.
Classe n° Délai par sens Commentaires
|
Classe n° |
Délai par sens |
Commentaires |
|
|
|
|
|
1 |
0 à 150 ms |
Acceptable pour la plupart des conversations |
|
2 |
150 à 300 ms |
Acceptable pour des communications faiblement interactives |
|
3 |
300 à 700 ms |
Devient pratiquement une communication half duplex |
|
4 |
Au delà de 700 ms |
Inutilisable sans une bonne pratique de la conversation half duplex |
En conclusion, on considère généralement que la limite supérieure "acceptable" , pour une communication téléphonique, se situe entre 150 et 200 ms par sens de transmission (en considérant à la fois le traitement de la voix et le délai d'acheminement).
7.2 - Perte de paquets
Lorsque les buffers des différents
élément réseaux IP sont congestionnés, ils « libèrent » automatiquement de la
bande passante en se débarrassant d'une certaine proportion des paquets entrant,
en fonction de seuils prédéfinis. Cela permet également d'envoyer un signal
implicite aux terminaux TCP qui diminuent d'autant leur débit au vu des
acquittements négatifs émis par le destinataire qui ne reçoit plus les paquets.
Malheureusement, pour les paquets de voix, qui sont véhiculés au dessus d'UDP,
aucun mécanisme de contrôle de flux ou de retransmission des paquets perdus
n'est offert au niveau du transport. D'où l'importance des protocoles RTP et
RTCP qui permettent de déterminer le taux de perte de paquet, et d'agir en
conséquence au niveau applicatif.
Si aucun mécanisme performant de récupération des paquets perdus n'est mis en
place (cas le plus fréquent dans les équipements actuels), alors la perte de
paquet IP se traduit par des ruptures au niveau de la conversation et une
impression de hachure de la parole. Cette dégradation est bien sûr accentuée si
chaque paquet contient un long temps de parole (plusieurs trames de voix de
paquet). Par ailleurs, les codeurs à très faible débit sont généralement plus
sensibles à la perte d'information, et mettent plus de temps à « reconstruire »
un codage fidèle.
Enfin connaître le pourcentage de perte de paquets sur une liaison n'est pas
suffisant pour déterminer la qualité de la voix que l'on peut espérer, mais cela
donne une bonne approximation. En effet, un autre facteur essentiel intervient;
il s'agit du modèle de répartition de cette perte de paquets, qui peut être soit
« régulièrement » répartie, soit répartie de manière corrélée, c'est à dire avec
des pics de perte lors des phases de congestion, suivies de phases moins
dégradées en terme de QoS.
7.3 - Gigue
La gigue est la variance statistique du
délai de transmission. En d'autres termes, elle mesure la variation temporelle
entre le moment où deux paquets auraient dû arriver et le moment de leur arrivée
effective. Cette irrégularité d'arrivée des paquets est due à de multiples
raisons dont: l'encapsulation des paquets IP dans les protocoles supportés, la
charge du réseau à un instant donné, la variation des chemins empruntés dans le
réseau, etc...
Pour compenser la gigue, on utilise généralement des mémoires tampon (buffer de
gigue) qui permettent de lisser l'irrégularité des paquets. Malheureusement ces
paquets présentent l'inconvénient de rallonger d'autant le temps de traversée
global du système. Leur taille doit donc être soigneusement définie, et si
possible adaptée de manière dynamique aux conditions du réseau.
La dégradation de la qualité de service due à la présence de gigue, se traduit
en fait, par une combinaison des deux facteurs cités précédemment: le délai et
la perte de paquets; puisque d'une part on introduit un délai supplémentaire de
traitement (buffer de gigue) lorsque l'on décide d'attendre les paquets qui
arrivent en retard, et que d'autre part on finit tout de même par perdre certains
paquets lorsque ceux-ci ont un retard qui dépasse le délai maximum autorisé par
le buffer.
8 - Etat du marché
On compte une bonne vingtaine de firmes
sur le marché. Les principaux sont Cisco, Clarent,
Avaya, Alcatel, Nortel Network, Siemens, Ténovis, 3COM ... Ce qu'il faut
souligner, c'est le fait
qu'il y ait peu de concurrents car comme je l'ai dit précédemment, la téléphonie
sur Ip est un
marché très jeune et très novateur. D'ailleurs, le fait que la téléphonie sur IP
soit un marché
chevauchant 2 secteurs qui se rapprochent et étaient complètement différent
auparavant, la téléphonie et l'informatique, nous assistons ici à une
concurrence ayant des origines différentes. En
effet, nous retrouvons le géant de l'équipement réseaux Cisco en concurrence
avec des entreprises
de téléphonies tel que Alcatel ou Siemens. Mais Cisco et Clarent arrivent
largement en tête, sur un
marché qui de 259 millions de dollars cette année pourrait atteindre 2,89
milliards en 2006.
La téléphonie sur IP propose 3 types de terminaux différents : Les hardphones
qui sont des
téléphones physiques IP, les softphones qui sont des logiciels permettant de
téléphoner sur IP au
travers d'un PC et les téléphones IP Wi-fi qui sont des téléphones sans-fil IP.
Mais la plupart des
concurrents proposent ces 3 produits qui sont plutôt homogènes. Un softphone
Cisco et un
Softphone Siemens sont quasi-identiques. Seule l'interface graphique les
distingue. Pour le client, le
produit des 2 concurrents est identique dans la mesure où il apporte les mêmes
services.
Voici une documentation complémentaire sur la
téléphonie sur IP en Open
Source.
9 - Conclusion
Actuellement, il est évident que la
téléphonie IP va continuer de se développer dans les prochaines années. Le
marché de la téléphonie IP est très jeune mais se développe à une vitesse
fulgurante. C'est aujourd'hui que les entreprises doivent investir dans la
téléphonie IP si elles veulent y jouer un rôle majeur.
Le fait est que IP est maintenant un protocole très répandu, qui a fait ses
preuves et que beaucoup d'entreprises disposent avantage de la téléphonie IP, car elle demande un investissement
relativement faible pour son déploiement. La téléphonie IP ouvre la voie de la
convergence voix/données et celle de l'explosion de nouveaux services tels que
les CTI.
Maintenant que la normalisation a atteint une certaine maturité, il n'est plus
dangereux de miser sur le standard H323 qui a été accepté par l'ensemble de la
communauté.
La téléphonie IP est une bonne solution en matière d'intégration, de fiabilité,
d'évolutivité et de coût. Elle fera partie intégrante des Intranets
d'entreprises dans les années à venir et apparaîtra aussi dans la téléphonie
publique pour permettre des communications à bas coût.
Enfin, le développement de cette technologie représente-t-il un risque ou une
opportunité pour les opérateurs traditionnels ?
La réponse n'est pas tranchée. D'un coté, une stagnation des communications
classiques; d'un autre coté l'utilisation massive d'Internet va augmenter le
trafic et développer de nouveaux services que pourront développer les
opérateurs. Bientôt nous téléphonerons tous sur IP...
On peut ainsi vraisemblablement penser que le protocole IP deviendra un jour un
standard unique permettant l'interopérabilité des réseaux mondialisés. C'est
pourquoi l'intégration de la voix sur IP n'est qu'une étape vers EoIP :
Everything over IP.
10 - Discussion autour de la documentation
Vous pouvez poser toutes vos questions, vos remarques et vos expériences à propos de la voix sur IP. Pour cela, rendez-vous sur le Forum "Téléphonie".
11 - Suivi du document
Le 15 mars 2009, par _SebF, Mise à jours
des liens
Le 14 novembre 2004, par _SebF, création
du document. Merci à Cattoen François, Greca Thomas,
Clément Le Tétour et Christophe Badot.
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