Etude et mise en place d’une plateforme open source de VoIP basée sur un Cloud

Le terme générique VoIP (Voice Over Internet Protocole) est souvent utilisé dans son sens le plus général pour désigner toutes les solutions permettant le transport de la parole sur un réseau IP. On peut distinguer :La voix sur IP : transport de la parole sur un réseau IP de type privé(intranet/extranet).La voix sur Internet : le transport de la parole via Internet.La téléphonie sur IP : en plus de la parole, les fonctions téléphoniques (signalisation,fax, multi appel) sur IP de type privé (intranet/extranet).La téléphonie sur Internet : propose les services Téléphoniques de base via Internet.Les subtilités sont telles que nous retiendrons toutefois qu’il existe trois grandes familles de Voix sur IP.

Principe

Le principe de la Voix sur IP est la numérisation de la voix, c’est-à-dire le passage d’un signal analogique à un signal numérique. Celui-ci est compressé en fonction des codecs choisis, cette compression a comme but de réduire la quantité d’information qui est transmise sur le réseau. Le signal obtenu est découpé en paquets, à chaque paquet on ajoute les en têtes propres au réseau (IP, UDP, RTP….) et pour finir il est envoyé sur le réseau.A l’arrivée, les paquets transmis sont réassemblés en supprimant d’abord les entêtes. Le signal de données ainsi obtenu est décompressé puis converti en signal analogique afin que l’utilisateur puisse écouter le message d’origine.

Architecture de transmission VoIP

La technologie de la voix sur IP (VoIP pour Voice over IP) nous présente une architecture découpée en 8 grandes étapes :

 Acquisition du signal

La VoIP suppose la transformation d’un signal continu analogique (la voix) en un signal numérique discret (composé d’une série de chiffres). La première étape consiste naturellement à capter la voix à l’aide d’un micro, qu’il s’agisse de celui d’un téléphone ou d’un micro casque.

 Numérisation

La VoIP passe alors dans un convertisseur analogique numérique qui réalise deux tâches distinctes :l’échantillonnage du signal sonore, c’est-à-dire un prélèvement périodique de ce signal;la quantification, qui consiste à affecter une valeur numérique (en binaire) à chaque échantillon. Plus les échantillons ne sont codés sur un nombre de bits important,meilleure sera la qualité (on parle de «résolution») de la conversion. Généralement, la voix est échantillonnée à 8 kHz et chaque échantillon est codé sur 8 bits, ce qui donne un débit de 64 kbit/s (norme G 711).

Compression

Le signal une fois numérisé peut être traité par un DSP (Digital Signal Processor) qui va le compresser, c’est-à-dire réduire la quantité d’informations (bits) nécessaire pour l’exprimer.Plusieurs normes de compression et décompression (Codecs) sont utilisées pour la voix.L’avantage de la compression est de réduire la bande passante nécessaire pour transmettre le signal.

Habillage des en têtes

Les données brutes qui sortent du DSP doivent encore être enrichies en informations avant d’être converties en paquets de données à expédier sur le réseau. Trois «couches»superposées sont utilisées pour cet habillage :

La couche IP

La couche IP correspond à l’assemblage des données en paquets. Chaque paquet commence par un en-tête indiquant le type de trafic concerné, ici du trafic UDP.

La couche UDP

La deuxième couche, UDP, consiste à formater très simplement les paquets. Si l’on restait à ce stade, leur transmission serait non fiable : UDP ne garantit ni le bon acheminement des paquets,ni leur ordre d’arrivée.La couche RTP (Real Time Protocol) / RTCP (Real Time Control Protocol)Pour pallier l’absence de fiabilité d’UDP, un formatage RTP est appliqué de surcroît aux paquets. Il consiste à ajouter des entêtes d’horodatage et de synchronisation pour s’assurer du réassemblage des paquets dans le bon ordre à la réception. Le RTP est souvent renforcé par le RTCP qui comporte, en plus, des informations sur la qualité de la transmission et l’identité des participants à la conversation.

 Emission et transport

Les paquets sont acheminés depuis le point d’émission pour atteindre le point de réception sans qu’un chemin précis soit réservé pour leur transport. Ils vont transiter sur le réseau (réseau local, réseau étendu voire Internet) en fonction des ressources disponibles et arriver à destination dans un ordre indéterminé.

Réception

Lorsque les paquets arrivent à destination, il est essentiel de les replacer dans le bon ordre et assez rapidement. Faute de quoi une dégradation de la voix se fera sentir. Ce point sera détaillé plus loin.

Conversion numérique analogique

La conversion numérique est l’étape réciproque de l’étape 2, qui permet de transformer les données reçues sous forme de séries discrètes en un signal électrique « continu ».

Restitution

Dès lors, la voix peut être retranscrite par le haut-parleur de casque, du combiné téléphonique ou de l’ordinateur.

Modes d’accès et Architecture

Selon le type de terminal utilisé (un ordinateur ou un téléphone classique), on distingue trois modes d’accès possibles de Voix sur IP.

 De poste informatique à poste informatique

Dans ce scénario, les deux correspondants utilisent un PC rattaché au réseau Internet par l’intermédiaire d’un fournisseur d’accès Internet. Cette technique nécessite pour les participants à la communication, d’avoir un PC muni d’un modem, d’une carte réseau, d’un microphone,d’un haut-parleur et d’un logiciel de téléphonie IP compatible de chaque côté. La voix est comprimée et décomprimée par un logiciel de compression. Ce mode de fonctionnement nécessitait auparavant que les correspondants se fixent un rendez-vous préalable sur Internet ou soient connectés en permanence. De nos jours, comme nous allons l’expliquer dans les prochains chapitres, des protocoles de signalisation ont été élaborés pour pallier à ce genre de problème.Figure 2 : VoIP de PC à PC

De Poste informatique à téléphone (ou vice-versa)

Dans ce scénario, l’un des correspondants utilise un PC rattaché au réseau internet par un fournisseur d’accès, l’autre correspondant utilise un téléphone rattaché au réseau téléphonique commuté. Une passerelle est nécessaire entre les deux réseaux pour rendre possible cette technique et faire la conversion entre réseaux (dans ce cas elle fait la conversion Internet-RTC et vis-versa). Elle se charge également de l’appel du correspondant et de l’ensemble de la signalisation relative à la communication téléphonique du côté du correspondant demandé. Du Côté PC, une signalisation d’appels est nécessaire pour établir une communication et négocier les paramètres de communication multimédia.