Abstract — Dans cet article, nous présentons une plateforme pédagogique permettant de mettre en exergue les différentes architectures de ToIP. Après un rappel de ces architectures, nous détaillons les différents composants intervenant dans chacune de ces architectures, en essayant de proposer des solutions d'implémentation les moins couteuses possibles.

I. INTRODUCTION

La téléphonie sur IP (ToIP) est très certainement l'application de télécommunications qui engendre le plus d'activité dans le monde de l'entreprise aujourd'hui. Elle a comme particularité d'associer à la fois des notions de réseaux (transport sur réseaux IP) et des notions de télécommunications (téléphonie et services associés). Le programme pédagogique des IUT Réseaux & Télécoms traite de la ToIP dans le module T3 (recommandations du groupe de travail Télécoms lors des ACD de juin 2010 à Béthune et février 2010 à Grenoble) et dans le module complémentaire Trc12. Une des principales difficultés pour les enseignants est de trouver une plateforme pédagogique suffisamment générique, pour pouvoir illustrer les concepts fondamentaux et les architectures classiques de la ToIP, sans « tomber » dans une solution propriétaire forcément spécifique.

L'objectif de ce papier est de proposer une plateforme de ce type. Nous détaillons les différents composants, et donnons des exemples de solutions envisageables pour implémenter chacun de ces composants.

II.DESCRIPTIF DE LA PROPOSITION

La plateforme de travaux pratiques que nous proposons est décrite sur le schéma 1. Elle est composée de plusieurs composants, en particulier :

• le composant « entreprise », qui correspond à un réseau téléphonique privé d'entreprise. Notons que dans le cas d'une entreprise multi-site, plusieurs composants « entreprise » peuvent apparaître (sur la

figure 1, il y a deux composants « entreprises », donc 2 sites distants);

• le composant « Voice Gateway », qui permet de passer du monde téléphonique classique au monde IP. Notons que ce composant peut apparaître à la fois dans le réseau téléphonique privé d'entreprise (il est alors inclus dans le composant « entreprise »), et au niveau des réseaux publics (il est alors utilisé par les composants « Provider SIP » et « Opérateur Centrex »)

• le composant « Provider SIP », qui permet aux entreprises d'accéder aux réseaux téléphoniques publics depuis un réseau privé ToIP. Il s'appuie sur le composant « Voice Gateway ».

Figure 1 : Schéma général de la plateforme

• le composant « Opérateur Centrex » qui propose d'héberger le système téléphonique des entreprises dans ses locaux, en ne laissant sur site que les téléphones IP. Il s'appuie sur « Voice Gateway ».

• les composants réseaux publics (téléphoniques / IP)

Dans un premier temps, nous décrivons les différentes architectures de ToIP que nous souhaitons illustrer sur la

Une plateforme pédagogique pour illustrerles différentes architectures de ToIP

Patrick CHARRIN, Laurent GALLON et Angel ABENIAIUT des Pays de l'Adour – dépt R&T

Mont de Marsan

plateforme : architecture Hybride, architecture Full IP, architecture Centrex. Pour chaque architecture, nous donnons des variantes possibles de configuration. Par exemple, en ce qui concerne l'architecture Hybride, on peut simplement mettre en place un lien IP entre sites distants, mais on peut aussi utiliser un provider ToIP pour accéder aux réseaux publics avec un coût moindre.

Nous donnons ensuite un aperçu d'implémentations possibles de chaque composant. Les solutions proposées s'appuieront sur des outils issus du monde du logiciel libre (Asterisk par exemple).

Pour finir, nous donnerons des perspectives d'évolution de la plateforme. Par exemple, on peut remplacer le réseau IP classique par une plateforme DSL, avec mise en œuvre de VPN pour les trunk IP inter-sites (TR3 / Licence ISVD).

III. LES DIFFÉRENTES ARCHITECTURES TOIP

A. Architecture hybride

Le principe d'une architecture hybride est de n'utiliser la ToIP que pour faire communiquer des systèmes « classiques » entre eux. La téléphonie privée d'entreprise n'est pas modifiée (conservée) : on retrouve les PABX traditionnels avec leurs postes associés.

Deux grands types d'architecture hybrides peuvent être définis : le cas où la ToIP est utilisée dans le cadre des liens téléphoniques entre les différents sites d'un même entreprise (multi-site), et le cas où la ToIP sert à accéder aux réseaux téléphoniques publics via un provider TOIP.

1) Multi-sites par liens ToIP

Figure 2 : multi-sites par liens ToIP

Il s’agit du modèle traditionnel. La téléphonie interne est assurée par des liens numériques ou analogiques vers les

postes. Les accès au réseau téléphonique public sont gérés par le

PABX installé .au sein de l’entreprise. Inévitablement le PABX est directement reliée au monde RNIS.

Les liaisons TOIP sont assurées par des liens directs entre les différents sites (« trunks »). Si on souhaite s'assurer d'une certaine confidentialité, on peut crypter les communications soit en utilisant des VPNs entre les différents sites, soit en utilisant une version cryptée de RTP : SRTP. Cette dernière solution n'est que très rarement rencontrée en pratique : on utilise plus facilement des VPNs basés sur IPSec, d'autant que ceux-ci permettent aussi de simuler un réseau local unique sur l'ensemble des sites.

2) Accès aux réseaux téléphoniques publics par l’intermédiaire d’un provider TOIP

Figure 3 : utilisation d'un provider ToIP

Dans ce modèle la téléphonie classique numérique ou analogique est gérée par le PABX de l’entreprise.

Celui-ci est relié au routeur de l’entreprise qui lui donne accès au monde IP.

Un provider TOIP assure le lien avec l’univers RNIS (passage par une Voice Gateway) en gérant les aspects de sécurité et de taxation.

Dans la majorité des cas, les entreprises optent pour cette architecture pour des raisons de coûts (les tarifs obtenus auprès des providers ToIP sont souvent plus avantageux que ceux offerts par un accès direct aux réseaux publics). Néanmoins, le risque de perte de connexion est beaucoup plus important. Aussi, parfois, on préfère garder un accès direct de secours vers le réseau public en cas de rupture du faisceau ToIP.

B. Architecture Full IP

Ici encore l’architecture peut être basée sur deux modèles. Dans le premier cas, la Voice Gateway est située dans l'entreprise, dans le second, elle est à l'extérieur de l'entreprise.

1) Modèle 1 : VoiceGateWay dans l’entreprise :

Figure 4 : Full IP avec Voice Gateway dans l'entreprise

Ici toute la téléphonie est véhiculée sur le réseau informatique de l’entreprise grâce à des IP Phones (hardphones et/ou SoftPhones). Tous les téléphones classiques (analogiques / numériques) ont disparus. En terme d'infrastructure physique, seul le réseau informatique est nécessaire, ce qui permet alors de réduire les coûts de câblage (plus de câblage téléphonique spécifique).

Les communications externes sont assurées par une VoiceGateWay et un Proxy SIP tous deux hébergés dans l’entreprise.

Les liens entre les différents sites de l’entreprise sont aussi assurés par le monde IP via les routeurs des différents sites (de manière similaire à ce que nous avons décrit pour l'architecture hybride).

2) Modèle 2 : Voice GateWay chez un provider :

Dans cette configuration la Voice GateWay est délocalisée chez un Provider TOIP. Celui-ci va assurer le lien avec le monde des réseau téléphoniques publics. Seul le Proxy Sip (ou gatekeeper) reste au sein de l'entreprise. Notez qu'il n'est forcément utile d'avoir un Proxy SIP sur chaque site d'une même entreprise. Un seul Proxy SIP sur un seul site peut suffire pour toute l'entreprise.

Figure 5 : Full IP avec Voice Gateway chez le provider ToIP

C. Architecture Centrex

Ici encore toute la téléphonie est assurée par des téléphones IP reliés au réseau informatique, comme pour l'architecture Full IP. Mais le Proxy Sip et la Voice Gateway n'appartienne plus à l'entreprise, mais à un opérateur externe, appelé opérateur Centrex.

Figure 6 : architecture Centrex

L’entreprise est reliée au monde extérieur IP par l’intermédiaire de son routeur. Toute la gestion téléphonique est confiée à l'opérateur Centrex : création des utilisateurs et des postes, taxation, authentification, présence, ...). Dans la plupart des cas, les téléphones et le routeur de l'entreprise sont loués auprès de l'opérateur Centrex, pour être sûr de la bonne compatibilité des matériels. On se retrouve dons avec

une architecture « clés en mains », où rien n'est géré par l'entreprise.

IV. DESCRIPTIF DES DIFFERENTS COMPOSANTS DE LA PLATEFORME PÉDAGOGIQUE

La plateforme de travaux pratiques que nous proposons est décrite sur la figure 1. Elle est composée de plusieurs composants, que nous décrivons ci-dessous.

A. Le composant Entreprise

Le composant « entreprise » correspond à un réseau téléphonique privé d'entreprise. Notons que dans le cas d'une entreprise multi-site, plusieurs composants « entreprise » peuvent apparaître (sur la figure 1, il y a deux composants « entreprises », donc 2 sites distants).

Figure 7 : entreprise en architecture hybride

Le contenu du composant « Entreprise » dépend du type d'architecture téléphonique dans laquelle on se trouve. Par exemple, dans le cas d'une architecture Hybride, il correspondra à un PABX classique (OxO, AXS, …) connecté au monde IP par un trunk SIP.

Figure 8 : entreprise en architecture Full IP

Dans le cadre d'une architecture Full IP, le PABX sera remplacé par un IPBX. Deux possibilités s'offrent à nous :

utilisation d'un IPBX compact, qui intègre sur la même plateforme le Proxy SIP (ou Gatekeeper dans le monde H323) et la Voice Gateway, soit utilisation d'un IPBX éclaté, où Proxy Sip et Voice Gateway ne sont pas la même machine. Les téléphones IP sont quant à eux directement reliés au réseau local informatique de l'entreprise.

Notez que le Proxy SIP peut être implémenté par un IPBX classique, type OxO ou AXS, sur lequel on ne configurerait que des téléphones IP. On peut aussi utiliser un IPBX Full IP, tel qu'un Asterisk ou un Cisco Call Manager, toujours avec uniquement des téléphones IP connectés à cet IPBX. Nous

Enfin, dans une architecture du type Centrex, on ne trouvera que les postes IP dans le réseau local de l'entreprise. Les composants Proxy Sip et Voice Gateway se trouvent chez l'opérateur.

Figure 9 : entreprise en architecture Centrex

B. Le composant « Voice Gateway »

Le composant « Voice Gateway » permet de passer du monde téléphonique classique au monde IP. Notons que ce composant peut tout aussi bien apparaître dans le réseau téléphonique privé d'entreprise (il est alors inclus dans le composant « entreprise », comme nous venons de le voir précédemment), ou au niveau des réseaux publics (il est alors utilisé par les composants « Provider SIP » et « Opérateur Centrex »).

Dans le cadre des TPs, Il peut être réalisé, par exemple, par un IPBX Asterisk, dans lequel on installe une carte RNIS (Digium B410P par exemple). La configuration de cette carte, et sa prise en charge par Asterisk, sont expliquées dans l'article d'Angel Abénia sur le simulateur de réseau RNIS de ce Workshop. Une fois cette configuration effectuée, il ne reste qu'à indiquer à Asterisk de router tous les appels vers les ports de la carte B410P (là encore, vous pouvez vous référer à l'article d'Angel Abénia pour avoir plus de précision sur la syntaxe des commandes à utiliser dans le fichier extensions.conf).

Notez que l'on peut utiliser aussi un IPBX propriétaire, type OxO par exemple, que l'on connectera au réseau téléphonique public. La liaison avec le composant

« entreprise » pourra se faire par l'utilisation d'un trunk SIP. La configuration à effectuer sur l'OxO est donnée dans l'article d'Angel Abénia et Laurent Gallon « Interconnexion de systèmes ToIP hétérogènes », présentés lors de la première édition de ce Workshop à la Réunion, en 2007.

Figure 10 : détail d'une Voice Gateway

C. Le composant « Réseaux publics téléphoniques »

Le composant « réseaux publics téléphoniques » regroupe les réseaux ISDN, GSM et UMTS. Deux possibilités s'offrent à nous :

• utiliser les « vrais » réseaux, et donc des TNR et passerelles GSM/UMTS. Cette solution est relativement coûteuse, à la fois en termes d'investissement au départ, mais aussi en termes de consommations mensuelles;

• utiliser un simulateur de réseaux publics, sur lequel on positionnera quelques postes qui simuleront des postes téléphoniques « publics » (notamment le 15, le 18, un poste en 08xxxxxxxx, et au moins un poste avec un numéro SDA classique). Ce simulateur pourra être basé sur une solution Asterisk (voir article d'Angel Abénia sur ce sujet), soit sur une solution propriétaire, type Patapsco (le lecteur peut se référerer à [1] pour avoir plus de détails sur les possibilités offertes par cette solution. A Mont de Marsan, nous utilisons un Liberator S 16 BRI pour nos TPs, sur lequel est connecté un petit PABX OXO CE et 4 téléphones, simulant les numéros cités précédemment)

Figure 10 : architecture d'une solution de simulation de réseau téléphonique public

D. Le composant « Provider SIP »

Le composant « Provider SIP » propose aux entreprises clientes d'accéder aux réseaux téléphoniques publics en utilisant ses propres accès. Il peut offrir différents niveaux tarifaires, en fonction de la « fidélité » du client. Il utilise une ou plusieurs Voice Gateway.

Ce composant fait l'objet, au cours de ce workshop, d'une présentation détaillée dans l'article de Laurent Gallon « Simulation d'un provider ToIP basée sur Asterisk et a2billing », et par conséquent, nous ne le détaillerons pas ici.

Figure 11 : détail d'un Provider ToIP

E. Le composant « Opérateur Centrex »

Le composant « Opérateur Centrex » propose d'héberger le système téléphonique des entreprises dans ses locaux, en ne laissant sur site que les téléphones IP. Il intègre donc un Proxy SIP (Gatekeeper dans le monde H323), et au moins une Voice Gateway (à moins de faire appel à un ou plusieurs Providers ToIP). La configuration d'un tel composant n'est pas très différente de celle d'un IPBX classique, donc nous ne développerons pas plus.

F. Le composant « Réseau IP »

Le composant « réseau IP » peut être composé

• soit d'un petit réseau Ethernet (un switch par exemple). L'avantage de cette solution est la facilité de mise en oeuvre, l'inconvénient est la difficulté de mettre en place plusieurs réseaux IP différents, ce qui oblige d'avoir toutes les machines dans le même réseau IP;

• soit d'un ensemble de routeurs interconnectés par un switch. Ici on peut avoir plusieurs réseaux IP, ce qui permet d’avoir une simulation plus réaliste; de plus, des VPNs peuvent être mis en place si l'entreprise est multi-sites;

Figure 12 : détail du composant Réseau IP

• Enfin, on peut complexifier la structure précédente en remplaçant le réseau d'interconnexion des routeurs par une plateforme xDSL, comme par exemple une plateforme constituée de DSLAMs Zyxel. Les routeurs sont alors remplacés par des Boxs. On recoupe ainsi les TPs du module TR3

V. CONCLUSIONS

Dans cet article, nous avons proposé une plateforme ToIP utilisable en salle de travaux pratiques. Nous avons tout d’abord décrit les différentes architectures qui peuvent être mises en exergue par cette plateforme, puis détaillé ses différents composants, en donnant les exemples d’implémentation les moins coûteux possibles.

Sans trop rentrer dans les détails techniques, notre objectif était de préciser les concepts fondamentaux de la téléphonie sur IP, afin qu'ils puissent être illustrés en salle de travaux pratiques.

VI. RÉFÉRENCES

1. Société Patapsco. http://www.patapsco.co.uk/

2. Programme National Pédagogique Réseaux & Télécoms. http://www.iut-rt.net/IMG/pdf/PPN-RT.pdf

3. Open Source Sip Sever Kamailio. http://www.kamailio.org/w/