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Quoi de neuf dans la voix sur IP ? SOMMAIRE INTRODUCTION I. Généralités................................................... 3 A. Qu'appelle t'on voix sur IP ?...............................3 a. De poste informatique à poste informatique :...............3 b. De Poste informatique à téléphone (ou vice-versa):.........3 c. De téléphone à téléphone :.................................3 B. Comparaison IP/X25..........................................4 C. Une donnée particulière : la voix...........................4 D. Les enjeux.................................................. 6 a. Réduction des coûts d’appel................................6 b. Mutualisation des réseaux, simplification de l'architecture 6 c. Prépondérance de la téléphonie et convergence voix-données. 6 E. Un cas concret : INES.......................................6 a. Prise de décision..........................................7 b. Ce que leur apportera la téléphonie IP.....................7 II. Etat de l'art................................................. 9 A. Le protocole H323........................................... 9 a. Présentation générale:.....................................9 b. H.320 et H.323 :...........................................9 c. Les principaux apports de H.323 :..........................9 d. Les fonctions :...........................................10 e. Le gatekeeper :...........................................12 B. Protocole SIP (RFC 2543)..................................15 a. Architecture de SIP.......................................16 b. Etablissement d’une communication en mode client serveur. .17 c. Les messages SIP..........................................18 d. LES EN-TETES SIP..........................................19 e. Exemple de transaction....................................20 III. Perspectives............................................... 23 A. Le challenge de la VoIP :..................................23 B. Les difficultés de VoIP :..................................23 C. VoIP chez les exploitants de réseau :......................24 D. Développements prévisibles :...............................24 CONCLUSION BIBLIOGRAPHIE -Page 1-

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Introduction

Quoi de neuf dans la voix sur IP?

SOMMAIRE

INTRODUCTION3I.Gnralits

3A.Qu'appelle t'on voix sur IP?

3a.De poste informatique poste informatique :

3b.De Poste informatique tlphone (ou vice-versa):

3c.De tlphone tlphone :

4B.Comparaison IP/X25

4C.Une donne particulire: la voix

6D.Les enjeux

6a.Rduction des cots dappel

6b.Mutualisation des rseaux, simplification de l'architecture

6c.Prpondrance de la tlphonie et convergence voix-donnes

6E.Un cas concret: INES

7a.Prise de dcision

7b.Ce que leur apportera la tlphonie IP

9II.Etat de l'art

9A.Le protocole H323

9a.Prsentation gnrale:

9b.H.320 et H.323:

9c.Les principaux apports de H.323:

10d.Les fonctions:

12e.Le gatekeeper:

15B.Protocole SIP (RFC 2543)

16a.Architecture de SIP

17b.Etablissement dune communication en mode client serveur

18c.Les messages SIP

19d.LES EN-TETES SIP

20e.Exemple de transaction

23III.Perspectives

23A.Le challenge de la VoIP:

23B.Les difficults de VoIP:

24C.VoIP chez les exploitants de rseau:

24D.Dveloppements prvisibles:

CONCLUSION BIBLIOGRAPHIE

IntroductionSuite l'explosion de la bande passante sur les rseaux IP et l'avnement du haut dbit chez les particuliers, de nouvelles techniques de communications sont apparues ces dernires annes. L'une les plus en vogue actuellement, est ce que l'on appelle Voix sur IP.

L'expression Voix sur IP a tellement t galvaude que donner une dfinition prcise relve du parcours du combattant.

Le dveloppement de la voix sur IP est parti dun constat simple: Comment faire en sorte dutiliser les potentialits extraordinaires du rseau des rseaux Internet afin de tlphoner moins cher voir gratuitement?

Aprs des balbutiements anarchiques o les diverses solutions proposes (NetMeeting de Microsoft et CoolTalk de Netscape par exemple) taient compltement incompatibles entre elles, la norme H323 a fait son apparition et a permit ainsi linteroprabilit des diffrents systmes sappuyant sur cette technologie. Mais ce protocole issu des grands oprateurs nationaux est beaucoup moins flexible que lemonde IP et beaucoup trop proche de la tlphonie classique pour une convergence globale des flux transports. Ainsi est apparu quelques annes plus tard le protocole SIP, issu cette fois ci des grands oprateurs Rseaux. Il est souple, volutif et il a un grand avenir devant lui. Mais il souffre du fait de limplantation majoritaire des solution base de H323.

La quelle de ses deux solutions protocolaire supplantera lautre, tous le monde se lance dans les pronostiques les plus fous. Mais, il y a fort parier quune fois encore les critres Economiques lemporterons sur les critres Technologiques.

I. Gnralits

A. Qu'appelle t'on voix sur IP?

Le terme gnrique VOIP (Voice Over Internet Protocole) est souvent utilis dans son sens le plus gnral pour dsigner toutes les solutions permettant le transport de la parole sur un rseau IP. On peut distinguer en vrac:

la voix sur IP : transport de la parole sur un rseau IP de type priv (intranet/extranet).

la voix sur Internet : le transport de la parole via Internet.

la tlphonie sur IP : en plus de la parole, les fonctions tlphoniques (signalisation, fax, multi appel) sur IP de type priv (intranet/extranet).

la tlphonie sur Internet : propose les services tlphoniques de base via Internet.

Les subtilits sont telles que nous retiendrons toutefois qu'il existe Trois grandes familles de Voix sur IP.

a. De poste informatique poste informatique :

Cela ncessite que les deux interlocuteur soient quips informatiquement et dialoguent en utilisant de simple applications genre NetMeeting ou Skype utilisant pour cela un simple micro et des hauts parleurs. Ce genre de communication est gratuite exception faite du cot du logiciel.

b. De Poste informatique tlphone (ou vice-versa):

Cela ncessite la mise en oeuvre d'une passerelle soit au dpart de l'appel soit a l'arrive afin de faire transiter la communication d'un rseau IP un rseau tlphonique. L'appel est tax uniquement pour la traverse du rseau tlphonique. Ainsi, pour les appels internationaux, plus la proportion du segment IP est grande, plus l'conomie ralise sera importante.

c. De tlphone tlphone :

Lorsque l'appelant et l'appel sont tous les deux sur tlphone, le rseau de transport devient transparent, cela ncessite la mise en oeuvre de plusieurs passerelle. La tarification dpend de l'oprateur, s'il s'agit d'un rseau priv, c'est gratuit. Mais c'est la solution qui permet le plus l'intgration voix donnes.

Le fait de mettre en uvre des postes tlphoniques IP a engendr le terme TOIP (Telefony Over IP) qui est une sous branche de la voix sur IP mais qui est plus largement utilise. Ainsi parler de tlphonie ou de voix sur IP bien que lun soit plus spcifique que lautre revient dans le langage courant au mme.

B. Comparaison IP/X25

C. Une donne particulire: la voix

La qualit de la voix compare celle de la vido est plus exige par les utilisateurs. Tout service doit alors garantir une intelligibilit et une interactivit acceptable. Pour arriver ce niveau de qualit, il est ncessaire d'analyser les problmes rencontrs sur le rseau de transport (IP dans notre cas) et sur les quipements terminaux.

Le rseau IP la base, n'tait pas conu pour les applications temps rels. Transporter la voix sur ces rseaux engendre alors des dfauts de transmission que sont principalement le dlai, la gigue, les pertes de paquets et l'cho.

Le dlai ou latence:Cest le temps que met la voix entre le moment ou elle est mise par les cordes vocales et le moment ou le tympan du destinataire se met vibrer lautre bout de la ligne. Afin de garantir une communication active, il ne doit pas dpasser les 150 ms. Ce temps comprend le dlai rseau (retard engendr par la propagation sur le support, la commutation et le sjour dans les files d'attente des routeurs, au sjour dans les tampons de compensation de gigue etc.) et des terminaux (temps de numrisation, de codage, de compression, de mise en paquet, de transmission, de dcompression, de conversion numrique analogique, etc.)

La gigue:

Cest la variation de la latence. Dans une transmission par paquet, les routes utilises ne sont pas les mmes en fonction des paquets. Les routages se font de manire dynamique. Il nest pas rare que des paquets prennent des routes diffrentes et que certains arrivent avant dautre. Cet cart ne doit pas dpasser les 100ms. La perte des paquets:

Afin de pouvoir assurer un temps de latence minimal, il est ncessaire que lon ne perde pas de temps rmettre des paquets perdus. Le protocole TCP a donc t cart au profil du protocole UDP qui ne gre pas les demandes dacquittement et de retransmission de paquets perdus ou errons. Cest ce quon appelle un protocole sans correction derreur. Mais dans un soucis de qualit, il est tout de mme prfrable que le taux de perte nexcde pas les 20%. Lcho:

Il rsulte du passage dune transmission dans un tronon analogique (le reste tant numrique). Il est caus par un changement dimpdance. Il sagit dun phnomne lectrique que les passerelles doivent tant bien que mal grer et qui ne doit pas dpasser les 50 ms La bande passante:

La voix ncessite un dbit de 64kb/s. En la compressant, on peut rduire ce dbit 5kb/s. Cela saccompagne dun abaissement de la qualit et dune augmentation du temps de latence d au rajout de la compression/dcompression.Illustration des diffrents problmes relatifs IP

D. Les enjeux

Avec tant de problmes technologiques, pourquoi donc sescrimer vouloir tout prix utiliser le protocole IP afin de transporter la voix. Alors que les rseaux tlphoniques le font trs bien et pour des cot en constante diminution?

d. Rduction des cots dappel

Dans le cas dune communication via IP, il nest factur en terme de tlphonie que la transition sur les rseaux tlphoniques classiques. Ainsi que vous appeliez votre voisin ou bien un client lautre bout du monde, il ne vous en cotera que le prix dune communication locale. Ces solutions savrent donc beaucoup plus avantageuses si vos appels tlphoniques se font sur longue distance.

e. Mutualisation des rseaux, simplification de l'architecture

Le rseau tlphonique dune entreprise qui a choisi la Voix sur IP est dornavant gr comme un rseau informatique. Il nexiste plus un rseau tlphonique et un rseau informatique mais belle et bien, un systme dinformation dans sa globalit qui savre bien plus facile grer. Il ny a plus besoin que dune quipe informatique qui gre lensemble. Cela permet galement dallger les cots dinfrastructure en terme de rseau capillaire (le cblage).

f. Prpondrance de la tlphonie et convergence voix-donnes

Quelques soient les poques, le dialogue de vive voix a toujours t le mode de communication prfr des Hommes. Lorsque vous essayer de rsoudre un problme distance avec votre interlocuteur via des solution de messagerie instantane par exemple, vous avez toujours plus ou moins envie de prendre le tlphone et dappeler votre correspondant, meilleur interactivit, meilleur moyen de sexprimer, rapidit galement. Les tlphones peuvent maintenant appeler les Ordinateur et les ordinateurs appeler des tlphones. La communication sen trouve ainsi encore facilite. De plus, le nouveau cap franchir est la convergence globale voix donnes. Beaucoup dapplication son base autour de la communication tlphonique. Votre messagerie ne comportera plus que des emails, mais galement des messages enregistrs. La vido confrence se gnralisera galement.

E. Un cas concret: INES

Ines Internet Evolutive Solution est une socit dont lactivit principale est ldition de logiciels. Leur principal produit est la suite INES-FullWeb. Cette socit est actuellement en pleine.

Ayant eu connaissance de leur volont de migrer leur tlphonie sur IP, nous avons dcid de les rencontrer afin de connatre leur vision de la voix sur IP et de savoir quelles sont leurs attentes en la matire.

g. Prise de dcision

Lors dun voyage daffaire en Uruguay, Max Patissier, prsident dIns a pu rester en contact gratuitement avec ses collaborateurs rests en France. Il a utilis pour cela Skype, une nouvelle application gratuite de voix sur IP Poste Poste.

Mais cette solution a montre vite ces limites: comment appeler un client ou un future qui na pas forcment les logiciels dinstalls.

Afin que cela soit transparent pour les appelants et les appels, la solution Tlphonie IP sest impose delle-mme.

h. Ce que leur apportera la tlphonie IP

Dans le cadre de son volution, Ines va dmnager dans de nouveaux locaux tout en gardant les anciens. Une succursale est galement en place en Uruguay. Les solutions VoIP leurs sont fournies par leurs oprateurs: LDCOM et COLT en collaboration avec leur fournisseur daccs AIC.

Chaque site possdera une double connexion ADSL, lune pour Internet et lautre ddie la Voix sur IP afin de garantir un dbit suffisant. Les communications inter sites se feront uniquement via un rseau intranet.

De plus un numro spcial a t mis leur disposition(0825 ### ###) qui permettra un routage automatique des appels entrants. En effet, ou que soient les clients dans le monde, ils appelleront un unique numro qui selon la source aboutira soit en France, soit en Uruguay.

Ils attendent en outre de pouvoir, en fonction du numro de lappelant, voir apparatre directement leur fiche client sur leur cran avant mme de dcrocher. Ainsi que dautres fonctionnalits qui restent pour linstant confidentielles.

II. Etat de l'art

Trois protocoles se partagent actuellement le march de la voix sur IP. Il sagit des protocoles MGCP/MEGACO, H323 et SIP. H323 et SIP ont chacun leurs avantages et leurs inconvnients. Il est impossible lheure actuelle de prdire qui sera le grand vainqueur final de la guerre acharne que leurs promoteurs se livrent. MEGACO est quand lui un peu a part se contentant uniquement de grer les passerelles Monde IP / Monde Tel. Cest pourquoi nous nen parlerons pas ici.

F. Le protocole H323

i. Prsentation gnrale:

H.323 est un protocole de communication englobant un ensemble de normes utilises pour lenvoi de donnes audio et vido sur Internet. Il existe depuis 1996 et a t initi par lITU (International Communication Union), un groupe international de tlphonie qui dveloppe des standards de communication. Concrtement, il est utilis dans des programmes tels que Microsoft Netmeeting ou encore dans des quipements tels que les routeurs Cisco.

Il existe un projet OpenH.323 qui dveloppe un client H.323 en logiciel libre pour que les utilisateurs et les petites entreprises puissent avoir accs ce protocole sans avoir dbourser beaucoup dargent.

j. H.320 et H.323:

Le protocole H.323 est utilis pour linteractivit en temps rel, notamment la visioconfrence (signalisation, enregistrement, contrle dadmission, transport et encodage). Cest le leader du march pour la tlphonie IP. Il sinspire du protocole H.320 qui proposait une solution pour la visioconfrence sur un rseau numrique intgration de service (RNIS ou ISDN en anglais), comme le service Numris propos par France Telecom.

Le protocole H.323 est une adaptation de H.320 pour les rseaux IP. A lheure actuelle, la visioconfrence sur liaison RNIS est toujours la technique la plus dploye. Elle existe depuis 1990. Les rseaux utiliss sont commutation de circuits. Ils permettent ainsi de garantir une Qualit 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 tlphone, la facturation est fonction du dbit utilis, du temps de communication et de la distance entre les appels.

k. Les principaux apports de H.323:

Dfinition des normes de compression des flux audio et vido que les quipements doivent ncessairement supporter.

Dfinition des protocoles de signalisation pour l'interoprabilit des quipements.

Limitation de la bande passante rserve pour chaque type de communication.

Indpendance vis--vis des applications et systmes d'exploitation.

Indpendance vis--vis du rseau physique supportant la communication.

l. Les fonctions:

L'architecture H.323 fonctionne selon une stratgie bout en bout qui lui confre une transparence vis--vis des volutions du rseau. Elle sappuie sur des protocoles de communications (RTP, RTCP, ), mais galement sur des codecs audio (G.711 obligatoire,G723.1, G.728,) et des codecs vido (H.261 et H.263).

Les fonctions ddies H.323 sont les suivantes :

Contrle de la procdure d'appel : requte, tablissement et suivi de l'appel.

Gestion des flux multimdias : liste de codecs recommands ou obligatoires.

Gestion des confrences multipoint : modle de confrence gr par une entit centrale.

Gestion de la bande passante : le gatekeeper devient un centre de contrle et a les moyens de limiter les connexions et d'allouer la bande passante disponible.

Interconnexion d'autres rseaux : ATM, RNIS, RTC.

H.323 dfinit quatre composants majeurs qui interagissent dans un rseau de paquets:

les "endpoints", qui initient un appel audio, vido ou visioconfrence.

une passerelle ( "gateway" ) pour linteraction avec un rseau tlphonique commut

un lment optionnel ( "gatekeeper" ) qui permet la connectivit entre des quipements ISDN externes qui appellent dans le rseau de paquets pour atteindre un lment H.323.

les MCUs ( " Multipoint Control Units " ) pour la conduite de visioconfrences en multipoints.

Les diffrents protocoles sont reprsents ci-dessous par rapport larchitecture H323 puis par rapport au modle OSI :

La signalisation se fait avec les protocoles suivants :

RAS : Gre ladmission et ltat des communications.

Q.931 : Gre les appels et le raccrochage.

H.245 : Gre lutilisation des canaux et leur capacit.

Des fonctions optionnelles sont galement proposes par les protocoles H.235 (scurit et authentification) et H.450.x (divers services supplmentaires).

m. Le gatekeeper:

Un gatekeeper agit comme un moniteur de tout appel H323 dans la partie du LAN quil gre. Il fournit deux services principaux :

la gestion des permissions,

la rsolution dadresses.

Le gatekeeper est aussi responsable de la scurit. Quand un client H323 veut mettre un appel, il doit le faire au travers du gatekeeper. Cest alors que celui-ci fournit une rsolution dadresse du client de destination.

Dans le cas o il y aurait plusieurs gateways sur le rseau, il peut rediriger lappel vers un autre couple gateway/gatekeeper qui essaiera son tour de router lappel.

Pendant la rsolution dadresse, le gatekeeper peut aussi attribuer une certaine quantit de bande passante pour lappel et slectionne les codecs utiliser. Il peut agir comme un administrateur de la bande passante disponible sur le rseau.

Le gatekeeper, de par ses fonctionnalits de routage et de scurit, doit grer ces gateways pour faire en sorte que tout appel atteigne sa destination avec la meilleure qualit de service possible.

Ainsi, le gatekeeper peut remplacer le classique PABX. Il est capable de router les appels entrant et de les rediriger vers leur destination ou une autre passerelle. Mais, il peut grer bien dautres fonctions telles que la confrence ou le double appel. Il nexiste pas les mmes contraintes avec un gatekeeper quavec un PABX.

En effet, ce premier est administr de faon logiciel et loprateur peut implmenter autant de services quil le dsire. Alors quavec un PABX, lvolutivit est limite par le matriel propritaire de chaque constructeur.

Avec un gatekeeper, lamlioration des services dun rseau de tlphonie IP na pas de limites. Ci dessous, nous prsentons le diagramme dun tablissement de connexion point point avec H323. Le schma ne sappuie que sur les groupes de messages importants et ne dtaille pas la ngociation des codecs par exemple. Pourtant la ngociation des codecs existe et le flux de donnes peut tre contrl sur tout le rseau.

Dans cet exemple, Endpoint1 essaye dappeler Endpoint2.

Commenons par comprendre les bases dun appel point point.

Ltablissement dappel se fait 3 niveaux diffrents. Endpoint1 commence par tablir une connexion TCP sur le port classique pour H323 (1720). Endpoint2 et Endpoint1 senvoient alors des paquets Q931 sur cette connexion.

Durant cet change, Endpoint2 et Endpoint1 envoient aussi un numro de port temporaire et suprieur 1024 qui servira pour les changes H245. Si lon respecte le standard, ds que la connexion H245 est tablie, la connexion Q931 sachve (sans envoi de message particulier), sans affecter le reste de la connexion H323. En pratique, la connexion Q931 est simplement laisse de cot.

La connexion H245 est tablie par lappelant sur le port temporaire ngoci lors de la connexion Q931. H245 transmet tous les paramtres utiliser lors de lappel et ngocie donc lusage de tels ou tels codecs par exemple. H245 permet aussi dtablir la connexion UDP qui servira la transmission de la voix (et de la vido).

En fait, une fois que les codecs et les autres paramtres de lappel ont t ngocis, la session H245 excute une squence doprations visant ouvrir un canal de transmission en UDP (Open Logical Channel). Cette squence permet de dterminer les adresses RTP et RTCP de lenvoyeur et du receveur ainsi que le port sur lequel se fera la transmission du flux de donnes (audio ou vido). On notera quavec H323, chaque canal logique est considr comme une voie.

Cest dire, que pour que deux personnes changent de la parole, il faut ouvrir 2 canaux logiques : lun pour aller de Endpoint2 vers Endpoint1 et lautre pour aller de Endpoint1 vers Endpoint2. Aussi, le protocole RTP require 2 connections UDP adjacentes. Lune des connexions est utilise pour RTP (transport du flux de donnes), lautre pour RTCP (contrle des donnes) et qui est bidirectionnelle. Les ports utiliss par RTP et RTCP doivent tre deux ports distincts, on choisit souvent n+1 comme port RTCP si le port RTP est n.

Comme nous pouvons le voir, ltablissement dun appel na rien de trivial si lon n'est pas familier avec les bases de la tlphonie classique. Mais ce type de protocoles assure une grande efficacit et une bonne qualit de service puisquils utilisent les principes de la tlphonie classique. Ceci est une rvolution dans le monde de linformatique. Le problme est que cela complexifie le dveloppement dune plate-forme de tlphonie IP.

L'origine tlcom de H.323 fait que son adaptation IP est complexe et lourde grer ce qui la rend incompatible avec la simplicit du monde IP. C'est pourquoi, des recherches ont t effectues sur des normes de signalisation mieux adaptes la philosophie IP.

G. Protocole SIP (RFC 2543)

Le SIP (Session Initiation Protocol) est la nouvelle norme de communication IP. On le retrouve principalement dans la tlphonie IP, mais il sert galement pour la vidoconfrence, lindication de disponibilit, et la messagerie instantane.

Lide de dpart du SIP tait de dvelopper un protocole englobant toutes les fonctions de traitement des appels actuellement offertes par le rseau tlphonique public commut. Ainsi, le SIP gre les fonctions standard de signalisation tlphonique telles que la composition du numro, la sonnerie, le signal dappel et la tonalit qui indique lorsque la ligne est occupe.

Ce protocole a par ailleurs t conu pour fournir de nombreuses fonctionnalits SS7 (Signalling System 7) de gestion des appels incluant les services de traduction de numros, mais aussi des options beaucoup plus complexes telles que lidentification de lappelant. De plus, puisque le SIP fonctionne avec un grand nombre de protocoles de transmission multimdia, il permet dinitier, de grer et de terminer un large ventail de services multimdia.

Le protocole SIP permet de localiser les utilisateurs dInternet et dtablir des sessions entre eux. Une session peut tre un appel tlphonique bas sur IP, du chat via la messagerie instantane, un partage de pages et de documents Web, voire une importante vidoconfrence runissant des centaines de participants. Tandis que la plupart des protocoles utiliss sur Internet fonctionnent grce la connexion tablie entre un client et un serveur distant, le SIP permet aux clients de communiquer entre eux. Ainsi, un utilisateur quip dun ordinateur, portable ou non, ou mme dun PDA reli au rseau, peut tablir une session multimdia directement avec un autre utilisateur.

Le SIP permet une interaction multimdia en temps rel, intgrant en toute transparence la voix, les donnes et la vido en une session spcifique. Par exemple, vous pouvez inclure dans une mme session SIP, une vido confrence avec un groupe de collgues, la distribution de documents lectroniques et lenvoi dun message confidentiel instantan lun deux. Tout cela grce une connexion unique ddie.

Chaque utilisateur SIP se voit attribuer une identit unique comparable une adresse e-mail. Elle est utilise par le serveur SIP pour lidentifier quel que soit le moyen de connexion au rseau utilis. En pratique, cela se traduit par un accs des services multimdia personnaliss et homognes depuis quasiment nimporte o.

n. Architecture de SIP

Pour tablir et terminer des communications multimdia, SIP utilise les 5 fonctions suivantes:

User location: permet de localiser le poste terminal utilis pour communiquer

User capabilities: dtermine quels mdia vont tre changs(voix, vido, donnes) ainsi que les paramtres associs;

User availability: dtermine si le poste appel souhaite communiquer et autorise lappelant la contacter;

Call setupou "ringing": avertit les parties appelant et appel de la demande douverture de session (sonnerie ou message de rception dappel) et mise en place des paramtres dappel.

Call handling: gre le transfert et la fermeture des appels.

SIP permet louverture de sessions entre:

2 utilisateurs unicast: communication entre 2 stations.

plusieurs utilisateurs en multicast: via une unit de contrle M.C.U.(Multipoint Control Unit).

plusieurs utilisateurs pleinement interconnectsen multicast via un rseau maillage complet de connexions.

Notons que les utilisateurs relis au Rseau Tlphonique Commut Public (P.S.T.N. pour Public Switched Telephone Network) peuvent utiliser SIP car le PSTN est interconnect au rseau des rseaux grce des passerelles (gateways).

Larchitecture en couches de SIP, telle que la prsente le modle OSI, fait apparatre une palette de nombreux protocoles:

APPLICATIONS MULTIMEDIA

AUDIO VIDEO DONNEES SIP

RSVP RTP RTCP SAP SDPUDP TCP IP

SIP peut tre galement utilis sur ATM(AAL5), X25 et frame relay.

A chacune des couches de larchitecture SIP sont associs des protocoles tels que:

RSVP est un protocole utilis pour rserver les ressources rseaux sur IP avec une excellente qualit de service (QoS).

R.T.P.(Real-time Transport Protocol) pour transporter des informations en temps rel avec une excellente qualit de services.

R.T.C.P.(Real-Time streaming Control Protocol) pour assurer le contrle de flux des donnes multimdia.

S.A.P.(Session Announcement Protocol) pour prciser si les sessions multimdia ouvertes le sont en multicast.

S.D.P.(Session Description Protocol) est un protocole de description des sessions multimdia.

o. Etablissement dune communication en mode client serveur

Pour tablir une communication, lappelant, que lon dsignera par client, adressera sa requte un serveur SIP, qui lui donnera les moyens de communiquer. Seulement il existe 5 types de serveurs:

lU.A.S.(User Agent Server): c'est l'application du terminal d'abonn qui reoit les requtes et l'U.A.C.(User Agent Client) est l'application de ce mme terminal qui met les requtes.

le relais mandataire ou P.S. (Proxy Server): auquel est reli un terminal fixe ou mobile (lors de son dplacement, le terminal est reli au PS le plus proche et change constamment de PS) agit la fois comme client et serveur. Un tel serveur peut interprter et modifier les messages quil reoit avant de les retransmettre.

le R.S.(Redirect Server): ralise simplement une association (mapping) dadresses vers une ou plusieurs nouvelles adresses ( lorsquun client appelle un terminal mobile - redirection vers le PS le plus proche - ou en mode multicast - le message mis est redirig vers toutes les sorties auxquelles sont relis les destinataires - ). Notons quun Redirect Server est consult par l'UAC comme un simple serveur et ne peut mettre de requtes contrairement au PS.

le L.S.(Location Server)fournit la position courante des utilisateurs dont la communication traverse les RS et PS auxquels il est rattach: cette fonction est assure par le service de localisation.

le RG(Registrar) est un serveur qui accepte les requtes REGISTER et offre galement un service de localisation comme le LS. Chaque PS ou RS est gnralement reli un Registrar.

Louverture dune session laide du protocole SIP peut seffectuer de faon directe entre deux User Agents jouant le rle du client et du serveur ou de faon indirecte au travers dun serveur proxy. Dans ce dernier cas, le serveur en charge la localisation du serveur B (Exemple II.2.1) dont ladresse est pass dans le message INVITE. Dans le cas de changement de localisation , le serveur proxy est renseign sur ladresse de lutilisateur laide du serveur de localisation. Et le serveur proxy adresse un message 302 MOVE TEMPORARILY avec les nouvelles coordonnes de localisation.

p. Les messages SIP

Un message SIP peut tre la fois une requte dun client vers un serveur ou une rponse dun serveur vers un client. Ces deux types de messages SIP utilisent le format suivant:

Ligne de requte ou ligne dtat

Entte de requte ou de rponse

CRLF: Balise indiquant le dbut de corps du message

Corps du message

Les requtes: Les mthodes utilises par les requtes SIP sont les suivantes:

INVITE: indique que lapplication ou utilisateur est invit participer une session. Le Corps du message contient la description de la session (mdia supports par lappelant entre autres).

ACK: confirme que le client a reu ue rponse dfinitive une requte INVITE.

OPTIONS: un PS en mesure de contacter lUAS appel, doit rpondre une requte OPTIONS en prcisant ses capacits contacter lUAS.

BYE: est utilise par lUAS de l'appel pour signaler au PS local quil ne souhaite plus participer la session.

CANCEL: la requte CANCEL permet dannuler une requte non valide par une rponse finale dtat.

REGISTER: cette mthode est utilise par le client pour enregistrer ladresse liste dans lURL TO par le serveur auquel il est reli. Les rponses: Chaque rponse aux requtes reues est caractrise par ce quon appelle un code et un motif , appels respectivement Code dtat et Reason Phrase. Le motif tant la dfinition en clair du code dtat. Il existe 6 classes de rponses.

1xx = Information: la requte a t reue et continue tre traite;

2xx = Succs: laction a t reue avec succs, comprise et accepte;

3xx = Redirection: une autre action doit tre mene afin de valider la requte;

4xx = Erreur du client: la requte contient une syntaxe errone ou ne peut pas tre traite par ce serveur;

5xx = Erreur du serveur: le serveur na pas russi traiter une requte apparemment correcte;

6xx = Echec gnral: la requte ne peut tre traite par aucun serveur.

q. LES EN-TETES SIP

Les diffrents champs d'en-tte qu'utilise SIP ne ncessitent pas d'ordre particulier sauf dans le cas de l'en-tte gnral Via o l'ordre des champs d'en-tte importe. En particulier, l'on distingue les champs d'en-ttes des message transmis saut par saut (c'est--dire qui sont interprts et peuvent tre modifis ou ajouts par tous les serveurs qu'ils traversent) des en-ttes des messages transmis de bout en bout (interprts par les metteurs et destinataires uniquement et non modifiables par les serveurs traverss). Les champs d'en-tte saut par saut doivent apparatre avant les champs d'en-tte de bout en bout. Les PS ne doivent pas rordonner les champs d'en-tte mais peuvent ajouter ventuellement des champs Via ou autres champs de type "saut par saut".

Chaque mthode (ACK, BYE, CANCEL, INVITE, OPTIONS, REGISTER) require, ne supporte pas ou supporte de faon optionnelle certains champs d'en-tte. Par exemple, les champs d'en-tte CALL-ID, Cseq, FROM, TO et Via sont requis par toutes les mthodes (dans le cas de la mthode OPTIONS, il faut ajouter en plus le champ d'en-tte Allow ). Ces champs d'en-tte sont de type "de bout en bout".

Il existe 4 types de champs d'en-tte:

En-tte gnral sapplique la fois aux messages de requte et de rponse: Accept ou Accept-Encoding ou Accept-Language ou CALL-ID ou Contact ou Cseq ou Date ou Encryption ou Expires ou From ou Record-Route ou Timestamp ou To ou Via

En-tte dentit dfinit le type d'informations contenues dans le Corps du message ou la ressource identifie par la requte en l'absence du Corps du message: Content-Encoding ou Content-Lenght ou Content-Type

En-tte de requte Le champ d'en-tte de requte autorise le client ajouter des informations concernant sa requte et lui mme destination du serveur: Authorization ou Contact ou Hide ou Max-Forwards ou Organization ou Priority ou Proxy-Authorization ou Proxy-Require ou Route ou Require ou Response-Key ou Subject ou User-Agent

En-tte de rponse Le champ d'en-tte de rponse autorise le serveur ajouter des informations concernant sa rponse, qui ne peuvent pas tre places dans la ligne d'tat, sur lui mme et sur l'accs la ressource identifie par la requte URI: Allow ou Proxy-Authorization ou Retry-After ou Server ou Unsupported ou Warning ou WWW-Authenticate.

Contrairement aux protocoles standards tels que IP ou TCP, o le format des paquets ou segments est bien dtermin, le format des messages SIP nest pas standard. Les champs den-tte sont choisis " la carte" selon un panelle de champs. Lorsque les messages SIP sont transports par UDP, avec authentification et une description de session complexe, il arrive que la taille du message SIP de requte ou rponse dpasse la MTU.

Pour rsoudre ce problme, un format compact a t dfini utilisant des abrviations pour certains champs.

r. Exemple de transaction

Pour faire appel SIP, lapplication de lUAC appelant envoie une requte INVITE au Proxy Server (PS) auquel il est reli. Ce serveur, via d'autres PS, transmet cette requte l'UAS auquel est reli lappel. Cette requte demande lappel sil veut rejoindre un forum de discussion, assister une visioconfrence ou tablir simplement une communication prive avec lappelant. Si lappel est daccord, il renvoie une rponse OK (code 200) lappelant qui confirme alors quil a bien reu la rponse de lappelant. Pour cela, il envoie une requte ACK, acquittement (acknowledgement) lappel. De la mme manire, si lutilisateur souhaite se dconnecter, lapplication de lutilisateur met une requte BYE au lieu de ACK.

La requte INVITE contient la description de la session ouverte qui stipule quels sont les mdias et formats des messages SIP utiliss (protocole SDP). Pour une communication unicast, la requte INVITE prcise les types de mdia et formats que lappelant utilisera et vers o il souhaite que les donnes soient envoyes. Si lappel est daccord avec cette description, sa rponse contiendra les mmes paramtres(toutes les requtes et leur rponses ont le mme Call-ID) . En multicast, lappel rpondra que si sa description est diffrente.

Exemple de fonctionnement dune requte INVITE en mode Proxy Server(PS)

1) Le client appelant (UAC) envoie au PS une requte INVITE avec ladresse SIP du destinataire [email protected]

2) Le PS contacte le Location Serveur et lui fournit toute ou une partie de ladresse SIP du destinataire: henning;

3) Le PS obtient alors une adresse plus prcise hgs@play.

4) Le PS envoie une requte INVITE au serveur destinataire dont ladresse lui a t fournie par le service de localisation du Location Server : play;

5) LUAS du destinataire avertit l'appel;

6) Et retourne au PS de l'appelant laccord du destinataire pour communiquer par une rponse OK (code 200);

7) Ce PS retourne alors au client appelant laccord du destinataire.

8) La rception de laccord du destinataire est acquitte par le client appelant par une requte ACK.9) Cet acquittement est transmis directement lappel;

10) Communication tablie.

Exemple de fonctionnement dune requte INVITE en mode Redirect Server

1) Le client appelant (UAC) envoie une requte INVITE au redirect serveur(RS) avec ladresse destinataire.

2) et 3) Le RS contacte le Location Server qui lui fournit ladresse du serveur destinataire : columbia.edu.

4) Le RS renvoie au client appelant la nouvelle adresse par une rponse Moved (code 302) signalant que le terminal destinataire a chang de PS.

5) Le client appelant envoie une requte ACK au RS pour aquitter.

6) Puis ce client envoie une requte INVITE au serveur du destinataire. Cette requte possde le mme Call-ID que la premire mais son numro de squence Cseq est plus lev.

7) Le PS du destinataire avertit l'UAS de lappel, qui retourne au PS son accord pour communiquerpar une rponse OK (code 200).Le PS retourne au client appelant laccord du destinataire.9) La rception de laccord du destinataire est acquitte par le client appelant par une requte ACK, Cet acquittement est transmis directement lappel.Nous venons de voir, travers ces 2 exemples que si certains paramtres de la session doivent tre changs, un nouveau INVITE est mis tout en conservant le Call-ID mais un Cseq plus grand doit tre utilis. Pour localiser un utilisateur SIP, notons dabord quun terminal utilisateur peut constamment se dplacer. Sa position doit tre enregistre dynamiquement par un location server. Un tel serveur enregistre plusieurs positions pour un mme terminal, qui est reli plusieurs PS la fois lorsquil se dplace (les PS les plus proches). Lorsqu'un serveur SIP interroge son location server, il tablit une liste des postions possibles de lutilisateur partir des rsultats reus. Cette liste contient 0 position ou plus. Pour communiquer sa nouvelle position au serveur SIP, le terminal de lutilisateur lui envoie une requte REGISTER.

III. Perspectives

H. Le challenge de la VoIP:

L'application "voix sur IP" peut s'intgrer aux offres de rseaux privs virtuels des entreprises, ou bien elle peut tre ouverte tout utilisateur de poste tlphonique ordinaire, ou d'ordinateur connect un rseau public. Cette multiplicit de choix explique la confusion des jugements de valeur qui sont mis aujourd'hui encore en faveur ou contre l'usage de la tlphonie sur Internet.

Il est certain que l'volution des rseaux conduit un changement des usages. Nous passons trs progressivement du rgne des classiques rseaux publics en commutation de circuits l'mergence de la technologie des rseaux en mode paquets, dont l'volution est encore loin d'tre acheve et dont les performances devraient progressivement s'amliorer. La tlphonie sur Internet ouvre donc des applications nouvelles qui vont conduire l'volution des rseaux IP.

De plus, la communication de type vocal tant l'une des applications de communications les plus exigeantes en qualit de service, les rseaux de paquets en IP doivent voluer (techniquement et conomiquement) pour rendre cette application acceptable en toute circonstance et en tout lieu, quel que soit le rseau et la chane de connexion utiliss. Des classes de service de VoIP sont en cours d'tude, offrant des dlais de transmission varis. LUnion Internationale des Tlcommunications (UIT-T G114) a fix la limite entre service tlphonique et transport de la voix 150ms.

NomLatenceUtilisation recommande

Class 10 150 msCommunications normales

Class 2150 300 msBidirectionnel peu interactif

Class 3300 700 msHalf Duplex

Class 4700 + msRadio Amateur et militaires.

Aujourd'hui, vu sous l'aspect global, le march semble s'orienter vers l'interconnexion permanente de tous les systmes possibles au cot le plus faible, de faon faciliter le transfert d'informations en tout lieu vers toute personne qui le souhaite, ouvrant ainsi les possibilits d'achats et de ventes de marchandises ou de biens au meilleur prix. La connectivit permanente haut dbit (suprieur 200 ou 400 kbit/s selon les auteurs) devrait permettre des applications voix, donnes et images propices au tltravail, la tlmdecine (e-health), au tlenseignement (e-education), l'aide de la gestion des collectivits (e-gouvernment), etc.

La premire tape qui prcde ces projets grandioses concerne l'adaptation de chacun des rseaux d'accs rgionaux aux techniques de haut dbit les plus appropries, compte tenu de la densit d'usage en hauts dbits (Gbit/s / km2) et de la rpartition des populations vises.

Ensuite, vient le choix des protocoles de communications adapts aux applications slectionnes, opration qui s'effectuera progressivement dans le temps, aprs plusieurs volutions, probablement.

I. Les difficults de VoIP:

Plusieurs problmes subsistent pour le dveloppement de VoIP. La VoIP demande l'emploi de terminaux spciaux qui sont encore coteux. La numrotation des terminaux VoIP doit tre gre par un bureau unique et en gnral, un prfixe commun (le 050, au Japon par exemple) leur est allou, encore titre provisoire.

Dernier inconvnient majeur connu, les services d'urgence demeurent seulement joignables par le rseau classique. Les abonns sont astreints conserver le terminal classique pour la rception des appels non-VoIP. Le statut d'exploitant de service vocal sur IP ne peut donc pas couvrir un service qui est attach des obligations de service public. Pas question galement de parler de "service universel" ! VoIP demeure encore considr juridiquement comme un service d'information de donnes sur liaison haut dbit. La question aujourd'hui est de savoir si VoIP doit recevoir un statut particulier, avec des contraintes inhrentes, ou bien, s'il est prfrable de ne pas imposer de rglementation sur cette application. La rglementation pourrait simplement accepter que le paiement ne se fasse plus la dure, mais sur la base d'une contribution fixe mensuelle attache la valeur d'un dbit permanent dlivr.

Comment doit-on considrer un fournisseur d'accs Internet qui proposerait des accs de tlphonie en VoIP ? Aux Etats-Unis, cette rglementation se dcide au niveau de chacun des Etats, de sorte que des opinions contradictoires sur VoIP ont t mises. Ce dsordre n'est pas favorable l'extension internationale de VoIP, car il tend soutenir la position des exploitants historiques qualifis de "dinosaures" par les partisans de VoIP. Pourtant, parmi cela, ils y en a qui offrent dj des applications VoIP car ils ont compris que l'objectif d'un exploitant dynamique est de crer de la valeur ajoute !

L'Europe semble avoir une attitude plus souple cet gard que les Etats-Unis. Bruxelles se montre plus svre pour les exploitants qui ont pris une position dominante (les exploitants dits "puissants") que pour ceux qui s'essaient au dveloppement de nouveaux services. VoIP devrait logiquement trouver un terrain favorable en Europe, pouss par l'essor des rseaux d'accs numriques.

Malheureusement, il y a loin de la thorie la pratique et pendant que certains traitent de l'volution possible des notions juridiques du service universel au XXIme sicle, considr comme un obstacle majeur, les spcialistes en normalisation ont abandonn leurs tudes sur le VCoDSL (Voice Channelization on DSL), juges commercialement "lourdes et inopportunes " !

J. VoIP chez les exploitants de rseau:

Chacun peut imaginer qu'un exploitant historique ne tournera pas le dos une innovation qui, concurrence ou pas, peut lui rapporter beaucoup d'argent. La plupart des exploitants historiques ont construit leurs rseaux pilote en IP et depuis plusieurs annes, les industriels ont t sollicits pour rsoudre les problmes identifis. Cisco, par ses nouveaux quipements, a t l'origine de la nouvelle attitude des exploitants. Il est d'ailleurs plus facile et plus rentable se propos de se servir d'un rseau fdrateur en IP, qui est capable de tout avaler, la voix, les donnes, les images, etc. que d'utiliser des morceaux de rseau disparates. Les investissements sont en gnral modrs, car les exploitants historiques disposent en gnral de forte disponibilit en capacit de transport. Le protocole SIP (Session Initiation Protocol) fait le travail ncessaire. Et l'avenir apportera de nouvelles opportunits.

MCI, qui utilise un rseau fdrateur en protocole IP, lexploite dj pour 10 % de ses appels vocaux et vise les 25 % d'ici la fin de l'anne 2004, et entend progresser davantage les annes suivantes. De mme, Verizon construit un rseau fdrateur en IP avec le mme objectif. Et bien d'autres, pourtant cots en Bourse, ne claironnent pas leurs efforts dans ce sens.

K. Dveloppements prvisibles:

Beaucoup de dveloppements techniques se sont produits dans un pass rcent et il a toujours t difficile de formuler des prvisions sur ce qu'il est susceptible de se produire dans le domaine des communications. Mais VoIP est sans doute l'un des fleurons des applications de la technologie numrique qui devrait engendrer, ds 2004, de nombreux dveloppements dans les rseaux et dans notre socit.

Il y a deux types de statistiques rapprocher. D'abord, on estime que le nombre d'utilisateurs de VoIP sur des connexions haut dbit devrait atteindre les 200 000 dans le monde et 20 000 en Europe. Le Japon est plus optimiste et estime que son parc actuel de 2,3 millions de terminaux IP en usage la fin de 2002 parviendra au chiffre de 23 millions ds 2007.

Malgr l'incohrence du rapprochement de ces chiffres, on remarque que la croissance de l'usage de VoIP semble tre corrle la croissance du parc d'ordinateurs et des terminaux mobiles de troisime gnration. Ceci ne fait pas encore de VoIP un outil rellement efficace pour rduire la fracture numrique ou pour largir l'audience d'Internet.

Il y a donc (et fort heureusement !) encore de nombreux problmes rsoudre ! Au travail !

CONCLUSIONJusqu trs rcemment, les entreprises ou organisations qui migraient leur tlphonie classique en tlphonie sur IP taient plus ou moins considre comme des avant-gardistes, des pionniers, voire des fous. Mais maintenant, la Voix sur IP est une ralit.

Le terme voix sur IP a t utilis de faon abusive par beaucoup de monde. Nous avons vu les trois familles de Voix sur IP.

De plus en plus nombreuses sont les socits qui optent pour cette alternative. En grande majorit pour des rductions de cots. Mais galement pour amliorer leurs systmes dinformation en englobant dautres fonctionnalits que la simple voix. Cest la cas notamment de la socit INES.

Nous sommes un tournant majeur de la technologie Voix sur IP et il semble que la guerre qui couve entre les Pro H323 et Pro SIP (le monde tlphonique et le monde IP) risque de faire des dgts. Entre le plus rpandu et le plus prometteur en terme dvolution, bien fou celui qui se risquera mettre le moindre pronostique.

Mais ce qui est sr, cest que la Voix sur IP va prendre dans les annes avenir une proportion norme par rapport au rseau classique tlphonique!

BIBLIOGRAPHIE Actes du JRESS 2003 ( Tlphonie et Visio)

http://perso.club-internet.fr/f_bailly/interface/inter_voip.htm www.guill.net http://reseaucitoyen.be/index.php?VoiceOverIp cc-visio.in2p3.fr/videoday/h323.php?s=1 http://www.urec.cnrs.fr/telip/telip-presentation/sld016.htm http://cric.grenoble.cnrs.fr/utilisateurs/visio/h323/h323.html www.chez.com/jaaayyy/html/ProjetSIP/SommaireSIP.html www.01net.com

01 Informatique n1745

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