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2. La voix sur IP (Voice over IP)

Les points clés de la téléphonie sur Internet sont :

Le développement de la téléphonie a commencé par une recherche de standards.

2.1 H.323

Introduction à H.323

Le standard H.323 fournit depuis son approbation en 1996, un cadre pour les communications audio, vidéo et de données sur les réseaux IP. Il a été développé par l'ITU (International Telecommunications Union) pour les réseaux ne garantissant pas une qualité de service (QoS) : IP et IPX sur Ethernet, Fast Ethernet et Token Ring. Adopté par Cisco, IBM, Intel, Microsoft, Netscape, etc, et déjà présent dans plus de 30 produits, il concerne le contrôle des appels, la gestion du multimédia, la gestion de la bande passante pour les conférences point-à-point et multipoints. H.323 traite également de l'interfaçage entre le LAN et les autres réseaux.

H.323 fait partie de la série H.32x qui traite de la vidéoconférence au travers différents réseaux. Elle inclue H.320 et H.324 liés aux réseaux ISDN (Integrated Service Data Network) et PSTN (Public Switched Telephone Network).

Les points clés du standard H.323

H.323 est prévu pour les LAN (connexion de terminal à terminal avec une bande passante importante) et pour l'Internet (bande passante faible, délais). Il est la base du groupement IMTC (International Multimedia Teleconfering Consortium) "VoIP Internet Telephony" Voice On IP Internet Telephony. Le trafic sur le LAN peut être géré et contrôlé.

Histoire de H.323

Les éléments définis

H.323 définit plusieurs éléments de réseaux : les terminaux (terminals), les gardes-barrières (gatekeepers) et les passerelles (Gateways H.323 vers H.320/H.324/téléphones classiques) et les contrôleurs multipoints (MCUs - MC, Multipoint Controller, MP - Multipoint Processor).

Il existe deux types de terminaux H.323, l'un de haute qualité (pour une utilisation sur LAN), l'autre optimisée pour les bandes passantes faibles (28.8/33.6 kbit/s - G.723.1 et H.263).

Les capacités multipoints sont contenues dans les terminaux pour des conférences à plusieurs et le multicast (multi-unicast) permet à 3 ou 4 personnes de dialoguer directement, sans tiers centralisateur.

Les gardes-barrières ont pour rôle de réaliser la traduction d'adresse et la gestion des autorisations.

La traduction d'adresse n'est pas une translation d'adresse IP classique, mais l'association entre un alias H.323 (identifiant H.323 de l'utilisateur) et une adresse IP issu du référencement du terminal. Les adresses du type "email" sont possibles (Tristan.Debeaupuis@hsc.fr), ainsi que les adresses du type "numéro de téléphone" (33141409700 ou 192.70.106.33).

La gestion des autorisations 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 garde-barrières permettent également de gérer les passerelles H.320, H.324, les téléphones classiques, la signalisation d'appel qui permet de router les appels afin d'offrir des services supplémentaires ou de permettre des fonctionnalités de contrôleur multi-point (MC). Les gardes-barrières permettent également la gestion des appels, la journalisation et la génération d'états (reporting).

Les passerelles H.323 assurent l'interconnexion avec les autres réseaux (H.320, H.324, téléphones classiques, ...). Ils assurent la correspondance de signalisation de Q.931 vers H.225.0, la correspondance des signaux de contrôle (H.242/H.243 vers H.245) et la cohésion entre les médias (multiplexage, correspondance des débits, transcodage audio, conversion T.123).

Le multipoint est géré par les Multipoint Controller (MC) et les Multipoint Processor (MP). Les MC

Architecture

Architecture

Les différents protocoles utilisés dans H.323 sont :

G.711

Cette recommandation concerne l'échantillonnage et les lois de compression à employer pour la modulation par impulsion et codage (MIC) des fréquences vocales.

La bande téléphonique étant limitée à fmax = 3400 Hz, la fréquence d'échantillonnage sera fixé à 8 000 Hz ce qui donne environ Fe = 2,35 fmax (application du théorème de Shannon).

Dans le transport d'une information numérique, la quantification n'est plus sensible aux perturbations qui gênaient la transmission analogique.

L'écart entre la valeur de quantification et la valeur exacte se traduit par un bruit de quantification. Pour une meilleure qualité, il faut définir le rapport signal/bruit.

Le rapport signal/bruit est une fonction linéaire du signal d'entrée jusqu'à saturation dans les niveaux forts. Or, il s'avère qu'une telle fonction pénalise les signaux faibles.

Plus le signal est faible, donc proche du niveau de bruit, plus le rapport signal/bruit est mauvais. On peut arriver à un rapport de 15 dB pour les faibles signaux, ce qui est franchement mauvais :

L'échelle des valeurs en fonction du rapport signal/bruit nous donne :

Pour améliorer la valeur du rapport signal/bruit, il faut soit rajouter des éléments binaires, soit diminuer la taille des échelons lorsque le signal est faible. Pour cela, on a recourt à la compression.

Les lois de compression sont toutes logarithmiques mais on considère que pour les échelons les plus faibles, la loi est linéaire.

On a donc une loi linéaire jusqu'à une certaine valeur, puis une loi logarithmique.

Le taux de compression est la valeur de la pente de l'approximation linéaire. Il existe plusieurs méthodes pour calculer cette valeur. La loi μ et la loi A. Ensuite, on effectue une compression numérique définie par la norme, c'est-à-dire que l'on supprime tous les bits inutiles afin d'obtenir un mot de huit bits.

On va trouver 32 échelons sur la loi linéaire que l'on va comprimer en 16 échelons pour obtenir la loi A. Cela est réalisé en laissant tomber le bit de poids 1 qui permettrait de reconnaître deux échelons consécutifs l'un de l'autre. Il y aura donc la correspondance suivante : à 2 échelles de la loi linéaire à 12 bits correspondra 1 échelon de la loi logarithmique à 8 bits.

Pour le segment de droite suivant, on fera correspondre 4 échelons de la loi linéaire à 12 bits à l'échelon de la loi A, en négligeant les bits de poids 1 et 2. ainsi de suite...

L'information est ensuite codée suivant des tables définies dans la norme et peut être transportée.

Une connexion sur IP

La connexion s'effectue sur l'initiative du client. Il contacte le serveur en TCP ou UDP. Le serveur contacte alors en TCP ou en UDP le client sur des ports non privilégiés.

Ouverture d'une session (1)

Ouverture d'une session (2)

Au niveau sécurité TCP/IP, il est donc nécessaire d'ouvrir un flux vers des ports non privilégiés depuis l'extérieur vers les machines internes, ce qui peut corrompre la sécurité du réseau interne. Par exemple, un serveur de base de données ou un autre applicatif peut fonctionner sur ces ports. Si l'on veut mettre en place un filtrage IP, il faut qu'il soit dynamique, c'est-à-dire qu'il détermine, d'après les informations contenues dans la première connexion du client vers le serveur, sur quels ports se mettent d'accord le client et le serveur pour lancer la connexion du serveur vers le client.

La société Cisco a présenté avant l'été une version de PIX qui permettait cette détection, permettant ainsi de limiter les risques.

Futur

De nombreux travaux sont en cours concernant d'une part l'implémentation des standards et la vérification de la bonne interopérabilité entre les produits d'une part et la rédaction des évolutions des standards d'autre part.

On notera notamment :

Les travaux IETF :

Tous ces travaux doivent se terminer fin 1997.

2.2 La qualité de service,

La qualité de service est un point clé dans le développement de la téléphonie et des services temps réel sur Internet. Les travaux concernent notamment la qualité de service sur PPP.

2.3 La simplicité

La simplicité d'utilisation n'est pas encore satisfaisante. On trouve beaucoup d'interfaces différentes. Parfois, l'installation des logiciels n'est pas aisée. Il semble que les fournisseurs logiciels ont compris cela et les développements futurs vont dans ce sens, sachant que plus le logiciel sera simple d'emploi, plus le public visé sera important, plus les bénéfices seront importants.

2.4 L'espace d'adressage et les annuaires

L'espace d'adressage (numérotation) et les annuaires restent un domaine d'investigation. Pour le moment, les annuaires envisagés sont basés sur le Web.


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© 1997 Tristan Debeaupuis - Hervé Schauer Consultants