La voix sur IP : Les architecture et les équipements
I. Les différents types d'offres, les architectures et leurs caractéristiques
Il existe plusieurs types d'offres de transfert de voix sur IP :
- La téléphonie et le fax sur Internet ;
- La téléphonie et le fax sur un réseau IP d'opérateur ;
- La téléphonie et le fax sur Intranet ;
- Les centres d'appels Internet.
La téléphonie et le fax sur Internet
Les premières applications de voix sur IP ont été des communications entre micro-ordinateurs. Dans ce mode de fonctionnement, les deux correspondants utilisent leurs micro-ordinateurs pour communiquer à travers l'Internet. L'ordinateur multimédia, est équipé d'un micro, d'un haut-parleur, d'une carte son (full-duplex pour garantir une conversation simultanée), d'un logiciel de téléphonie sur IP. L'ordinateur numérise, compresse et encapsule les échantillons de voix dans les paquets IP avant de les envoyer sur l'Internet. L'accès au réseau Internet peut se faire via :
- Le RTC ;
- Le RNIS ;
- Les réseaux mobiles ;
- Les réseaux câblés ;
- Les boucles locales radio ;
- L'ADSL.
Dans le cas où le réseau d'accès serait le RNIS, l'ordinateur doit posséder une carte RNIS. Dans les autres cas, il faut un modem entre l'ordinateur et le réseau considéré. L'accès à Internet se fait en souscrivant un abonnement auprès d'un fournisseur d'accès à Internet (IAP : Internet Access Provider). Dans le modèle PC à PC sur Internet, la voix sur IP se réduit à une application logicielle installée sur les ordinateurs.
Architecture PC à PC sur Internet
Cette offre s'adresse aux internautes souhaitant communiquer entre eux, en profitant des équipements qu'ils ont mis en place pour accéder à Internet.
Les deux modes de connexion :
- "Connexion directe" en composant l'adresse IP du correspondant. Il faut fixer à l'avance un rendez-vous au correspondant pour qu'il se connecte au réseau.
- "Connexion serveur" en sélectionnant le correspondant sur une liste d'usagers présents en ligne. Lorsque l'usager du logiciel de téléphonie sur Internet se connecte au réseau, ses coordonnées, (adresse électronique, adresse IP, etc.) sont automatiquement inscrites dans l'annuaire en ligne.
Pour faire bénéficier de ce service des personnes n'ayant pas d'ordinateur, certaines sociétés proposent des boîtiers sur lesquels on peut brancher un téléphone classique. Le demandeur lance sa communication comme d'habitude sur le RTC. Ensuite, les boîtiers s'échangent des informations et établissent une communication à travers Internet. La communication (longue distance) sur le RTC est alors rompue et les correspondants ne payent que le prix d'une communication locale pendant le reste de leur conversation.
Architecture Téléphone à Téléphone sur Internet
La téléphonie et le fax sur un réseau d'opérateur
Un opérateur peut démarrer un service de voix sur IP avec des investissements moins importants que pour un service de téléphonie traditionnel. Les équipements matériels sont construits sur une base informatique et coûtent beaucoup moins chers. L'opérateur peut démarrer avec un petit réseau, et ajouter des nœuds de communication et des ports au fur et à mesure de la montée en charge de son service. L'opérateur du service constitue un réseau dont les passerelles forment des points de présence locaux. Depuis l'apparition des passerelles, plusieurs opérateurs de revente de capacité se lancent dans des services de téléphonie IP en déployant des points de présence à l'international dans les grandes villes.
L'utilisateur appelle une passerelle, puis entre en contact avec un serveur vocal qui l'authentifie grâce à un code secret et vérifie ses droits. L'utilisateur compose ensuite le numéro téléphonique de son correspondant qui permet au réseau de déterminer la passerelle la plus proche de la personne appelée, puis établit une communication téléphonique normale entre cette passerelle et le correspondant.
Architecture Téléphone à Téléphone sur réseau d'opérateur
La téléphonie et le fax sur Intranet
Les offres de voix sur IP en entreprise proposent dans la plupart des cas de relier les PABX de deux ou plusieurs sites distants, en utilisant un réseau de données WAN en lieu et place d'une liaison spécialisée inter-PABX traditionnelle. La communication téléphonique entre les sites emprunte le réseau de données, mais les communications avec l'extérieur continuent à se faire par le RTC.
Voix sur IP sur un LAN avec une passerelle vers le RTC
Voix sur IP sur LAN avec un PABX IP
Il existe cependant d'autres architectures qui permettent de bénéficier pleinement des avantages offerts par la convergence voix/donnée, en installant directement des PABX fonctionnant en mode IP dans le réseau local.
Les centres d'appel Internet
De nombreux services à valeur ajoutée ont fait leur apparition sur Internet. Parmi eux, on peut citer les centres d'appel "Web". Le centre d'appel Web combine les meilleures fonctionnalités d'un centre d'appel classique et d'Internet. Ce service permet aux utilisateurs du Web d'accéder aux centres d'appels téléphoniques. Un message invite l'internaute à cliquer sur un bouton de la page Web pour entrer en contact téléphonique avec un agent (qui peut être un télé-vendeur, par exemple). En activant ce bouton, l'utilisateur génère un appel téléphonique entre son ordinateur multimédia et le centre d'appel Téléphonique. Pendant la conversation téléphonique, l'agent et l'utilisateur peuvent se synchroniser sur la même page Web.
Web call center
II. Les équipements
Les passerelles (Gateway)
C'est un équipement de type Passerelle qui permet l'interconnexion entre le réseau IP et le RTC. Elle assure diverses fonctions, notamment le codage ou le décodage de la voix, la mise en paquet de la voix, le traitement des télécopies, l'annulation d'écho etc. Le codage et la compression de la voix requièrent une puissance de calcul telle que ce traitement est aujourd'hui assuré par des processeurs spécialisés DSP (Digital Signal Processing). Les passerelles disposent d'un raccordement téléphonique via des interfaces analogiques ou numériques comme des E1 ou T1 qui supportent plusieurs ports, et d'un raccordement au réseau IP généralement via des cartes Ethernet ou Fast Ethernet. Il existe plusieurs gammes de passerelles sur le marché : des passerelles pour les entreprises et des passerelles pour les opérateurs.
Les portiers (Gatekeeper)
La structure initiale des réseaux voix sur IP était très simple, chaque nœud assurant, sans aucune spécialisation, toutes les fonctions : authentification /autorisation des appels, enregistrement des informations de facturation, codage, traitement et mise sous paquets de la voix, etc. Dans cette structure, le traitement était local.
La maturité atteinte par le marché aujourd’hui appelle des solutions moins sommaires. La nouvelle structure s'inspire à la fois des architectures des services distribués Internet (annuaire, messagerie, etc.) et des travaux effectués sur les réseaux intelligents. Ainsi l'introduction de nœuds de contrôle de service apparaît aujourd'hui avec les portiers.
Cette mutation des architectures des réseaux voix sur IP permet de délocaliser les fonctions des différents nœuds, facilitant considérablement l'évolution des services. Les fonctions de routage d'appels, contrôle des appels, collecte des informations de facturation sont centralisées dans les portiers. On évoque alors comme dans les réseaux intelligents, la notion "d'intelligence répartie". Cette transformation a été retenue par l'UIT-T dans la norme H.323. Grâce à cette intelligence répartie, il est plus aisé de développer des interfaces avec d'autres systèmes comme les plates formes de facturation, et d'implémenter de nouveaux services.
Principales fonctions du portier :
- Translation d'adresse : le portier effectue la conversion d'adresse téléphonique (adressage selon la norme E.164 de l'UIT-T) en adresse IP ;
- Gestion de la bande passante : Le portier peut limiter le nombre de connexions simultanées afin de ne pas monopoliser les ressources du réseau. C'est lui qui décide d'accepter ou non une nouvelle connexion à l'aide des messages RAS H.225.0 (norme H.323) ;
- Il peut relayer ou effectuer lui-même la signalisation des appels, à l'aide de la signalisation H.225/Q.931 ;
- Il peut accepter ou rejeter des appels pour des raisons autres que la limitation de la bande passante (origine de l'appelant, etc.) ;
- Il peut effectuer une gestion plus complexe des appels, notamment en gérant les listes de terminaux en ligne ou un état de la bande passante utilisée, etc.
L'ensemble des équipements contrôlés par un portier est appelé une "zone". Le portier n'est pas obligatoire dans un réseau de voix sur IP mais lorsqu'il existe, tous les équipements de la zone doivent dialoguer avec lui pour établir des communications. Pour les petits réseaux (une dizaine d’équipements), il est possible d’intégrer les fonctions de Passerelle et de Portier dans le même équipement. Au delà, seule une architecture de type H.323 avec des portiers permet une montée en charge du réseau.
Les systèmes de facturation
Un aspect très important d'une offre de téléphonie sur IP concerne la facturation. Une fois le client authentifié, le système collecte des CDR (Call Detail Records) qu'il transmet à la station d'administration. Les CDR contiennent des informations telles que les adresses IP des terminaux, les numéros de téléphone appelant et appelé, les heures et durée de communication, etc. A partir des informations contenues dans les CDRs, le portier détermine le centre qui se chargera de la facturation et lui envoie les CDRs en temps réel. Les CDR peuvent être filtrés et reformatés avant l'envoi au système de facturation. Une copie de ces informations est conservée par le portier.
Les terminaux téléphoniques traditionnels et les nouvelles générations de terminaux
Les terminaux classiques
Tous les services de téléphonie sur Internet n'exigent pas une nouvelle génération de terminaux téléphoniques, ou d'équipements adaptateurs.
Les principales offres de service sont basées sur les terminaux existants (téléphones et fax raccordés à travers les PABX ou le RTC). Pour certaines offres, des terminaux dédiés pourraient permettre d'exploiter pleinement les nouveaux services nés de la convergence voix/données.
Le micro-ordinateur multimédia
Le micro-ordinateur multimédia, doit être équipé au moins d'un microphone, d'un haut-parleur, d'une carte son (full duplex pour permettre une conversation simultanée).
Il existe de nombreux logiciels de téléphonie IP :
On voit apparaître sur le marché des téléphones dédiés, qu'on peut brancher directement sur le réseau local Ethernet de l'entreprise (" Web Phone ". D'autres téléphones peuvent être branchés directement sur la prise série de l'ordinateur.
On rencontre aussi des équipements adaptateurs permettant de brancher des téléphones classiques sur un réseau Ethernet. Exemple le " Packet Phone Adaptor" (PPA) de Lucent Technologies qui peut se brancher sur un réseau local Ethernet 10 base T ou sur la prise Ethernet d’un modem câble par exemple.
Les exigences en termes d'interopérabilité, de qualité de service, de raccordement, d'accessibilité avec le réseau téléphonique commuté
Pour communiquer, les terminaux doivent utiliser le même codage s'il n'y a pas de passerelle. La norme H.323 définit les types de codages : G.711, G.723, G.729 etc. Pour les communications entre deux interlocuteurs dont l'un est sur le RTC et l'autre sur un LAN, c'est la passerelle qui permet l'interopérabilité des terminaux. La passerelle se charge de faire la conversion de protocole entre le réseau IP et le RTC.
III. Les réseaux
Les différents types de réseaux
Les réseaux transportant la voix sur IP s'appuient sur plusieurs types de réseaux dorsaux (" backbones ") IP, à relais de trames ou ATM. Dans les deux derniers cas, les routeurs doivent posséder des up-link ATM ou Frame Relay.
L’exploitation des réseaux pour la téléphonie sur IP
Pour les offres de service de téléphonie sur IP, les réseaux commutés fixes et mobiles existants servent aujourd'hui comme réseau d'accès. Pour les offres résidentielles, le RTC est pratiquement incontournable. Même pour les communications de PC à PC sur Internet, l'utilisateur doit s'équiper d'un modem pour se connecter à son fournisseur d'accès. Les internautes qui peuvent contourner ces contraintes aujourd'hui sont ceux qui se connectent par le câble. Pour les communications faisant intervenir un téléphone, on passe presque toujours par une passerelle entre le RTC et le réseau IP. Les entreprises ayant un réseau de données peuvent l'utiliser pour faire passer de la voix entre les sites, mais pour les communications avec l'extérieur, c'est toujours par le RTC que les communications sont acheminées.
Les éléments de réseaux nécessaires pour une offre de téléphonie sur IP pour les entreprises
La différence entre les offres grand public et entreprise réside dans les terminaux et/ou les moyens d’accès au réseau voix sur IP :
- Les résidentiels utilisent des terminaux classiques raccordés au RTC, ou des PC multimédia (et plus tard des Web Phones) reliés classiquement à un accès Internet (via le RTC, le câble, ou autre),
- Les entreprises ont un choix plus vaste : terminaux classiques reliés au PABX, le PABX lui-même étant interfacé avec le réseau IP soit par une passerelle, soit par une carte d’interface intégrée; PC multimédia reliés à l’Intranet de l’entreprise ; Web Phone reliés à un PABX logiciel (tournant sur un serveur du réseau local) ou terminaux classiques reliés au même PABX IP via un boîtier d’adaptation; dans un futur proche, des offres totalement intégrées seront disponibles pour les petites entreprises (boîtier intégrant réseau local, routeur, modem et conversion voix sur IP).
Côté réseau, si l'opérateur veut proposer ses services au grand public, ou des offres groupées voix/données aux entreprises, il doit ajouter les éléments suivants à son réseau de données :
- des passerelles avec le réseau commuté,
- des portiers,
- un système de facturation,
- un système d'administration
