cours voip

5/17/2018 Cours VOIP - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/cours-voip-55b0796e26d05 1/136

1

1

Cours VOIP

Pr MOUGHIT [email protected]

2

Objectif du CoursComprendre l’infrastructure

téléphonique et comment latéléphonique TDM fonctionne.

Comprendre comment se faitla Transmission de la voix avec

les donnéesComprendre la signalisation IP

pour l’interconnexiontéléphonique

Comprendre la QOS dans lesréseaux IP



2

3

Plan1 - Introduction

2 - Le Réseau Téléphonique Commuté2.1 - Histoire de la téléphonie2.2 - Principe du Rtc2.3 - Architecture du réseau2.4- Architecture RNIS2.5- Signalisation SS7

3- Codeurs de la voix3-1 Codeur temporel (G711, G722)3-2 Codeur paramétrique3-3 Codeur hybride( G728, G729)

4 - Les enjeux de la téléphonie sur Ip4.1 - Réduction des coûts4.2 - Standards ouverts et interopérabilitémulti-fournisseurs4.3 - Choix d'un service opéré4.4 - Un réseau voix, vidéo et données(triple play)

4.5 - Un service PABX distribué oucentralisé4.6 - Evolution vers un réseau de

téléphonie sur Ip4.7 - Intégration des services vidéo

5- L'Architecture Voip5.1 - Les schémas5.2 - Gateway et Gatekeeper

6-Standards VoIP6.1 - Protocole H3236.1.1 - Introduction6.1.2 - Fonctionnement6.1.3 - H323 dans le modèle Osi6.1.4 - La visioconférence sur Ip6.1.5 - Avantages et

inconvénients6.1.6 - Comparaison avec Sip6.1.7 - Conclusion

6.2 - Protocole Sip6.2.1 - Introduction6.2.2 - Fonctionnement6.2.3 - Sécurité et Authentification6.2.4 - Comparaison avec H3236.2.5 - Conclusion

6.3 - Transport Rtp et Rtcp6.3.1 - Introduction6.3.2 - Les fonctions de Rtp6.3.3 - Entête Rtp6.3.4 - Les fonctions de Rtcp6.3.5 - Entête Rtcp6.3.6 - Conclusion

6.4 - H2616.5 - Audio

7 - Problème et QoS7.1 - Latence7.2 - Perte de paquets7.3 - Gigue

4

Core PacketCore PacketNetworkNetwork

Softswitch

CustomerGateway

DSL orPacketCable

Access

NGN

H 3 2 3 /

S I PIP Phones,

PCs

SCP

Class 5Switch

SS7Signaling

Network

PSTN

M G C P

SS7Gateway

TrunkGatewayVoice Streams

M G C P

I S U P , T C A P

Architecture des Réseaux VOIP



3

5

Réseau IP

Réseau IP

SS7

Links

SP

STP SG

MGC

MG

SS7oIP

MGCP

SS7

V o i c e s t r e a m s

SS7

Links

SP

STPSG

MGC

MG

SS7oIP

MGCP

SS7

V o i c e

s t r e

a m s

SS7oIP

Softswitch Softswitch

La téléphonie globale:

Architecture d’un futur réseau IP

6

Réseau Téléphonique Commuté

Objectif:Transmettre la voix humainesans établissement deliaisons permanente entreinterlocuteursLe réseau RTC a été créépar Alexandre Graham Belldans le but de faire écouterdes pièces de théâtre àdistance.



4

7

Un commutateur (oucentre de commutation)permet d’éviter lesliaisons point à point.

Les liaisons sont assuréspar des câbles coaxiaux,Fibre Optique, Faisceauxhertziens, Satellites….


8

Au début, les communicationsétaient établies par desopérateurs et des opératrices,grâce à un système de cordonssouples munis de fiches et detableaux d'arrivée et de départd'abonnés.

Puis Les communications sontétablies par les systèmes decommutations automatiques. d'abord électromécaniques puis électroniques, puis numériques et

totalement pilotés parinformatique.

Centre de commutationélectromécanique




5

9


Centre de commutation- NumériqueCommutation temporelle


10

Commutation Crossbar

Cette commutationconsiste à créer unchemin physiquegrâce aux matrice deconnexion. Un

exemple de liaisonest indiqué en rouge.



6

11

Commutation temporelle

La commutation temporelleconsiste à commuter dansle temps l’information (voixet données) sous sa formenumérique.

Elle est basé sur lemultiplexage TDM (TimeDivision Multiplexing)

12

Structure du RTC



7

13

Structure du RTC

CAA

CAA

CT

CAA: Centre à Autonomied’AcheminementCT: Centre de TransitCTU:Centre de Transit

UrbainCTN: Centre de TransitNationalCTI: Centre de TransitInternational

14

Étape d’établissement d’un appel téléphonique



8

15

Réseaux Numériques Intégration de Service

RNIS: Réseau numérique à intégration deservices ou ISDN : Integrated services DigitalNetwork

Permet l’échange de voix, données et vidéoFournit des services à faible débit : de 64Kbps à

2Mbps et des services à haut débit : de 10Mbpsà 622Mbps.

ISDN est une technologie d’accès entièrementnumérique

16

Dans un réseau téléphoniqueanalogique, une boucle sur une pairetorsadée de fils de cuivre entre lecommutateur central et l'abonnésupporte un canal de transmission

unique. Ce canal ne traite qu'un seulservice simultanément : la voix ou lesdonnées.

Avec un Réseau Numérique àIntégration de Services, la même pairetorsadée est divisée en plusieurscanaux logiques.

Réseaux Numériques Intégration de Service



9

17

Nouveauté par rapport à RTC

• Nouvelle signalisation avec l'abonné :Protocole D.

• Nouvelle signalisation dans le réseau : CCITTN°7 ou SS7

• Nouvelle transmission entre l'abonné et lecommutateur.

• Réseau unique pour: Téléphonie Télécopie G3, G4

Transmission de données. Son. Images.

18

Les canaux logiques RNIS• Les canaux B

transmettent à un débit de64Kbps en commutation decircuit ou de paquet les

informations utilisateur:voix, données, fax.

Les Accès RNIS



10

19

• Les canaux D

transmettent à un débit de 16Kbps en accèsde base et 64Kbps en accès primaire.Ils supportent les informations designalisation : appels, établissement desconnexions, demandes de services, routagedes données sur les canaux B et enfinlibération des connexions.Cette signalisation hors bande permet destemps d'établissement de connexion rapides(environ 4 secondes) relativement aux

réseaux analogiques (environ 40 secondes).Il est aussi possible de transmettre desdonnées utilisateur à travers les canaux D(protocole X.31b).

20

Une interface d'accès à un réseauRNIS est une association de canauxB et D.Il existe deux interfaces standards

oAccès de base ouoAccès primaire.

Elles correspondent à deux

catégories d'utilisation distinctes :oRésidentielle: utilisationsimultanée des servicestéléphoniques et d'uneconnexion Internet.oProfessionnelle:utilisationd'un commutateurtéléphonique (PABX) et/oud'un routeur d'agence.

Les interfaces standards de RNIS



11

21

L'accès de base ou Basic Rate Interface (BRI)comprend 2 canaux B et un canal D pour lasignalisation : 2B+D.

L'accès primaire ou Primary Rate Interface (PRI)comprend 30 canaux B et un canal D à 64Kbps enEurope: 30B+D (débit de 2.048Mbps). Aux Etats-Uniset au Japon la définition est différente : 23B+D (débitde 1.544Mbps).


22

Les équipements non-RNIS n'ont pasnécessairement des débits compatibles avec ladéfinition du canal B: 64Kbps.

Dans ce cas, les adaptateurs de terminal (TA)réalisent une adaptation en réduisant le débiteffectif du canal B jusqu'à une valeur compatible

avec le dispositif non-RNIS. La bande passante dynamique ou l'allocation decanaux est obtenue par l'agrégation des canauxB.

On obtient ainsi une bande passante maximalede 128Kbps pour l'accès de base (BRI) et de1920Mbps pour l'accès primaire en Europe.




12

23

Dispositif de connexion RNIS

24

Dispositif de connexion RNIS

NT2 NT1

TE1

TE2

TA

TE1

ISDN2 fils

NT : Network Termination

TE: Terminal Equipment

4 fils

U

R

S

S

T



13

25

o La configuration physique vue du côté de l'utilisateur RNIS estdivisée en groupes fonctionnels séparés par des points deréférence.

o Un groupe fonctionnel est une association particulièred'équipements qui assurent un ensemble de fonctions RNIS.

o Les points de référence sont les limites qui séparent lesdifférents groupes fonctionnels.

o A chacun de ces points de référence correspond une interfacestandard à laquelle les fournisseurs d'équipements doivent seconformer.

o Ces interfaces standards ont aussi pour but de permettre àl'utilisateur de choisir son équipement librement.


26

o R, S, T, U : points de références

o TNL-TNR/NT1 : Terminal Numérique de Ligne-Terminal Numérique de Réseau/NetworkTermination 1

oo TNA/NT2TNA/NT2: Terminal Numérique d'abonné/NetworkTermination 2

o Terminal RNIS/TE1 : Terminal Equipment 1

oo Adaptateur/TAAdaptateur/TA : Terminal Adapter

oo TerminalTerminal nonnon--RNISRNIS /TE2 /TE2 : Terminal Equipment 2




14

27

o U : Ce point de référence est placé entre le groupe NT1 et laboucle de transmission de l'opérateur téléphonique qui fournitune liaison bi-directionnelle (full-duplex) entre l'abonné et lecommutateur central sur 2 fils.

o T : Ce point de référence est placé entre le groupe NT2 quipossède des fonctions de niveaux 1 à 3 et le groupe NT1 quine possède que des fonctions de niveau 1.

o C'est le point de connexion minimal entre l'abonné etl'opérateur. Il existe plusieurs appellations suivant les types

d'accès :o -T0 : accès de base (BRI) 2B+D.o - T2 : accès primaire (PRI) 30B+D.


28

o S : Cette interface peut être assimilée à unbus passif pouvant supporter 8 terminaux(TE) en série sur le même câble. Dans cecas, chaque canal B est affecté à unterminal particulier pour la durée d'unappel.

o R : Ce point de référence est la limiteconceptuelle entre le terminal non RNIS etl'adaptateur.




15

29

Réseaux de SignalisationPrésentation SS7

La signalisation concerne tous les échanges d’informationsnécessaires pour la fourniture et la maintenance d’un service detélécommunications.

La signalisation comprend les signaux requis pour la gestiondes connexions: – Etablissement et rupture, – Contrôle et facturation,

– Supervision et maintenance … – Gestion RNIS, RTC, GSM et IN

communicationétablissement rupture

contrôle

30

User NetworkInterface (UNI)

- signalisationabonné (DSS1,V5,DTMF)- signalisation RNIS(D)- signalisation PABX(QSIG)

Network NetworkInterface (NNI)

- signalisation SS7

Types de signalisation



16

31

Caractéristiques de signalisation SS7

o Utilisation de canaux de communication séparés. Onparle de signalisation Out-of-Band signaling ouCommon Channel signaling (CCS) ou RéseauSémaphore

o Sur les accès d’abonnés la signalisation analogiqueemprunte le même canal que les voies de parole.

o Dans RNIS la signalisation va dans des canauxséparés: le canal D. Ceci permet:Un accès permanent aux informations de

signalisation (signalisation en cours d’appel)Performance accrue sur un canal dédié (réduction

des délais, réduction des intrusions par la fraude)

32

Architecture du Réseau sémaphore

Liens de signalisation:Réseau SS7

Liens de communication:Voies de parole/data

Canaux designalisation

COC

Canal D

Canaux B



17

33

Architecture du réseau SémaphoreRéseau de signalisation

Commutateurs et liaisons circuits

CAS

CAS

CAS

CAS

Sw

Sw

Sw

SwTSw TSw

TSw

PTS PTS

PTS PTS

STP = PTS: Signaling Transfer Point

SSP = CAS : Switching Point

TSw : Transit Switch Sw : Local Switch

34

Modes de signalisation SS7

• Signalisation en mode associé – Les canaux de signalisation correspondent point pour

point aux liaisons entre commutateurs circuit véhiculantles voies de parole.

mise en œuvre simple mais multiplication des nœudsde signalisation

– Ceci exigerait des liens dédiés entre tous lescommutateurs….

Signalisation en mode quasi-associé – Ce système permet de minimiser le nombre de nœuds de

signalisation coût optimalisé et meilleure performance en termes de délais de

transmission. – Le mode quasi-associé est celui qui est préféré pour le SS7.



18

35

Modes de signalisation SS7

CAS2

Mode AssociéVoies de parole

Liens SS7

PTS1

PTS2

PTS3

PTS4

CAS1 CAS3

link

linkset

relation

Mode Quasi-Associé

36

Quelques Messages SS7

ResumeRES0E

SuspendSUS0D

ReleaseREL0C

Reserved0B

Reserved0A

AnswerANM09

Forward TransferFOT08

ConnectCON07

Address CompleteACM06

ContinuityCOT05

InformationINF04

Information RequestINR03

Subsequent Address MessageSAM02

Initial Address MessageIAM01



19

37

Simulation d’appel

PTSPTS

PTS

PTS

PS

PS

PS

PS

IAM1

IAM2 IAM3

38

PTSPTS

PTS

PTS

PS

PS

PS

PS

ACM1

ACM2

ACM3




20

39

PTSPTS

PTS

PTS

PS

PS

PS

PS

ANM3

ANM2

ANM1


40

PTSPTS

PTS

PTS

PS

PS

PS

PS

REL1 REL2

REL2




21

41

Simulation d’appel (5)

PTSPTS

PTS

PTS

PS

PS

PS

PS

REL1 REL2

REL2

42

PTSPTS

PTS

PTS

PS

PS

PS

PS

RLC1




22

43

PTSPTS

PTS

PTS

PS

PS

PS

PS

RLC2


44

Simulation d’appel (8)

PTSPTS

PTS

PTS

PS

PS

PS

PS

RLC3



23

45

PTSPTS

PTS

PTS

PS

PS

PS

PS


46

Le système vocal se compose:o d'une soufflerieo du larynxo du conduit vocal

Système phonatoire

Système Phonatoire



24

47

Appareil phonatoire

Système Phonatoire

48

cavitéssupraglottiques

sourcelaryngienne

bruitsd'occlusion

s o ur c e s

a c o u s t i q u e s

Parole

Génération de signal de Parole

onde quasi-périodique



25

49

Les types des sons

o Sons voisés :les cordes vocales vibrent, les cartilages aryténoïdessont rapprochés (80 % du temps de phonation),

o sons non-voisés :les cordes vocales sont écartées, pas de vibration

o Aspiration :courte période non-voisée se produisant pendant etimmédiatement après le relâchement articulatoire dans

les cavités supra-glottiques,

50

o Murmure :

les cordes vocales vibrent écartéeso Chuchotement :

les cordes vocales sont en contact ou assezrapprochées mais le passage entre lesaryténoïdes, entre lesquelles va naître un bruit defriction, reste libre

Les types des sons



26

51

o Occlusion glottale :

les cordes vocales sont maintenues en positionfermée. La phonation commence par unécartement brutal des cordes vocales et le signalsonore débute par une intensité et une fréquenceélevée (Ex. : [p,t,k,b,d,g]).

Les types des sons

52

Tracés d’un signal voisé



27

53

Tracés d’un signal non voisé

54

Le Pitch

Le pitch est la fréquence de vibration des cordesvocales. Il est aussi appelé fréquencefondamentale Cette fréquence varie :o de 80 à 200hz pour une voix masculine.

o de 150 à 450 hz pour une voix féminineo de 200 à 600 hz pour une voix d’enfant

Le Pitch est un paramètre très important pour lasynthèse de la parole. L’oreille est en effet, trèssensible à ses variations.



28

55

Codage numérique de la parole

•Il existe 3 grandes familles de codeurs de laparole

o Codeurs temporelso Codeurs paramétriques (vocodeurs)o Codeurs hybrides (mixtes)

56

• Codeurs temporels

oCodeur MIC à 64 Kbit/soCodeur MICDA (Modulation par Impulsion

et Codage Différentiel Adaptatif) à 32 kbits/S




29

57

• Codeurs MIC à 64kbit/so Il était normalisé par l’UIT (Union

Internationale des Télécommunications) sousla recommandation G711

o Ils cherchent à préserver l’allure temporelledu signal

o Il consiste à filtrer le signal de parole dans labande 300-3400hz, à l’échantillonner à lafréquence 8000 hz et à le quantifier par la loiA (ou µ) sur 8 bits


58


0 1 2 3 4 5 6-0.6

-0.5

-0.4

-0.3

-0.2

-0.1

0

0.1

0.2

0.3

0.4

temps

Signal échantillonné à FS=8000hz, Nbit=16



30

59

• Codeurs MICDAo Le codeur MICDA est normalisé par UIT-T sous la

recommandation G721o Il fait appel à deux techniques de traitement du signal:

la prédiction et la quantification adaptative


60




31

61

Prédiction linéaire

)()()(1

∑=

−+=m

k k

k n xan xne

∑=

−−= p

ii in xan x

1

)()(~

)(~ n xu(n)

x(n)

e(n)

Modèle

Critère d'optimisation

Modélisation d’un signal

MSE (Mean Square Error)

22))(( σ ξ == ne E

62

)(

1

....1

1)(

2

2

1

1 Z B Z a Z a Z a Z H

m

m

=++++

=−−−

o Ce filtre n'a que des pôles et il est appelé filtre autoregressif

(AR).o Les coefficients ak sont appelés coefficients de prédictionlinéaire




32

63

)()()(1

∑=

−+=m

k k k n xan xne


Le transformé en Z de cette équation :

X(Z)

)()()(

0

1

∑

∑

=

−

=

−

=

+=

m

k

k

k

m

k

k

k

Z a

Z Z X a Z X Z E

H(Z)

E(Z) X(Z)

X(Z) est la sortie du filtre H(Z) excité par l’entrée E(Z)

64

Le critère de minimisation implique:Pour que la fonction soit minimale, ses dérivés par rapportaux coefficients ak doivent s’annuler en ces points.

p)k (1 0 ≤≤=k da

d ξ

0)(.2)()(.2

)()(.2)()(2)(

)(.2

00

0

)(

)()()(

=−=−−=

−−=−==

∑∑

∑

==

=

P

ii

P

ii

P

ii

k k

k i Rak n xin x E a

k n xin xa E k n xne E da

ndene E

da

d

xx

ξ




33

65

∑∑∑===

==−=== p

i

i

p

i

i

p

i

i i Ran xne E ain xane E ne E 000

22 )())()(())()(())((σ ξ

} } xe p xxr A

p

R

xx xx xx

xx

xx

xx xx xx

xx xx xx

a

a

R p R p R

p R

R

p R R R

p R R R

=

−

−

−

0

0

1

.

)0(...)1()(

.)1(

..

)0(.

)1()0()1(

)(...)1()0( 2

1

σ 4 4 4 4 4 4 4 4 4 84 4 4 4 4 4 4 4 4 76

ex xx p r R A .1−

=


66

• Codeurs MICDA


0 1 2 3 4 5 6-0.6

-0.5

-0.4

-0.3

-0.2

-0.1

0

0. 1

0. 2

0. 3

0. 4Codeur MICDA FS =8000hz, Nbits=16

temps



34

67

Les Codeurs paramétriques (vocodeurs)

o Les codeurs paramétriques ne cherchent pas àsynthétiser un signal ressemblanttemporellement au signal original

o ils tentent plutôt de produire un signal à partird’un modèle approché de la phonation

o Ils visent à reproduire correctement l’enveloppespectrale

68

Vocodeurs



35

69

0 1 2 3 4 5 6-0.6

-0.4

-0.2

0

0.2

0.4

0 1 2 3 4 5 6-0.4

-0.2

0

0.2

0.4Codeur Paramétrique excité par bruit blanc

Temps


70

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5

x 10

4

0

100

200

300

400

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5

x 104

0

50

100

Spectre des signaux orignal et synthétisé

Codage paramétrique




36

71

Codeurs Hybrides

o Les codeurs mixtes mettent en jeu les techniquestemporelles et paramétriques.

o Ce type de codage consiste à modéliser le conduit vocalsur des tranches de 10 à 30 ms par un filtreautoregressif 1/A(Z).

o Dans une première génération de codeurs hybrides,l’entrée idéale du filtre de synthèse est l’erreur résiduelleobtenue par filtrage du signal de parole original par lefiltre A(Z).

o Du fait qu’une grande partie du signal est concentréedans les coefficients du filtre de synthèse, l’erreurrésiduelle a donc moins d’importance et sera présentépar un nombre réduit de bit.

o Ce système est appelé approche LPC excité par lerésidu (Résiduel Excited Linear Predictor, RELP).

o Le RELP est caractérisé par un débit aux alentours de10 kbits/s.

72

Codeurs CELP (Code Excited Linear Prediction)Dans une nouvelle génération de codeurshybrides, le signal d'excitation optimal estdéterminé par une méthode d'analyse par

synthèse: on cherche dans un ensemble de M formesd'ondes stockées dans un dictionnaire, connu àpriori par l’émetteur et le récepteur, le signald'excitation qui rend minimale l'énergie de ladifférence entre le signal à coder et le signal desynthèse.

Codeurs Hybrides



37

73

CELP

) / (

)()(

λ Z A

Z A Z W =

Signal Original

-+

gainDictionnaired’excitation

PrédicteurLong-terme

(LTP)

Prédicteurcourt-terme

Filtreperceptuel

Sélection de la formed’onde

Schéma de principe du CELP

1)( )(1

0

k Pm

k k Z b Z B

+−−

=

∑−=

Codeurs Hybrides

74

Codeurs Hybrides

Le codeur CELP est basé sur le principede la prédiction linéaire.

Il est formé par trois filtres :un filtre prédicteur à court terme 1/A(Z),un filtre long terme (LTP) 1/B(Z)un filtre perceptuel W(Z)



38

75

Codeurs Hybrides

Analyse LPC Le filtre prédicteur à court terme consiste à

modéliser le conduit vocal par un filtreautoregressif 1/A(z).

Le filtre LPC ne permet pas d’extraire toute laredondance du signal.

si l’on filtre le signal de parole original par le filtreA(Z), l’erreur résiduelle obtenue pour les sonsvoisés présente encore une certaine périodicité

qui correspond à la période de vibration descordes vocales . Pour éliminer cette périodicité on introduit un

filtre LTP dans la structure du CELP

76

Codeurs Hybrides

Analyse LTP

1)( )(1

0

k Pm

k

k Z b Z B+−

−

=

∑−=

P est le PITCH

l’ordre du filtre LTP

Un filtre LTP d’ordre élevé permet une modélisationplus fine de la structure périodique mais augmente ledébit binaire.Généralement, un filtre LTP du premier ordre permetd’obtenir des résultats satisfaisants.



39

77

Codeurs Hybrides

• Le Filtre LTP:

• La réduction de la redondance à long terme seramène à minimiser l’énergie E(b,P) de l’erreurde prédiction à partir de sa valeur provenant dela période précédente.

1)(P

bZ Z B−

−=

∑−

=

−−=1

0

2)]()([),( N

n

pnebne pb E

78

Codeurs Hybrides

• Pour une valeur donnée de p, la valeuroptimale de b est celle pour laquelle la dérivéede l’énergie E(b,p) par rapport à b est nulle.Elle est donnée par l’expression:

))((

)()(

1

0

2

1

0

∑

∑−

=

−

=

−

−

= N

n

N

n

pne

pnene

b



40

79

Codeurs Hybrides

0 2 4 6 8 10 12 14-5

0

5

0 2 4 6 8 10 12 14-5

0

5

0 2 4 6 8 10 12 14-5

0

5

t(ms)

a- lettre 'a' extrait du mot matlabb- erreur résiduellec- blanchissement de l’erreur résiduelle

(a)

(b)

(c)

80

Codeurs Hybrides

• La méthode CPP ( Correlation PeakPicking) consiste à déterminer la valeur P,comprise entre 16 et 160, qui maximisel’expression E(P) telle que:

)()()(1

0

PneneP E N

n

∑−

=

−=



41

81

Codeurs Hybrides

Le filtre perceptuel W(z) permet, lors de la recherche dumeilleur code d’excitation dans le dictionnaire, d’attribuermoins d’importance aux zones fréquentiellesénergétiques.

En effet, la différence entre le signal originale et le signalsynthétique est moins perceptible dans les zonesformantiques où le signal a beaucoup d’énergie.

A la sortie du filtre perceptuel, nous avons un signalrésiduel de nature plus aléatoire et de dynamique plusfaible que le signal original.

Dans le dictionnaire, on cherche la forme la plusressemblante à ce signal résiduel.

Son indice dans le dictionnaire sera transmis avec lescoefficients des filtres de prédiction court terme et longterme au décodeur

82



42

83

84

La Voip:Introduction

• La pratique démontre qu’un réseau IP est théoriquement capable detransporter de la voix. Les délais d'acheminement sont la plupart du temps ramenés dans

des limites compatibles avec le Full Duplex. Les terminaux récepteurscomblent les pertes d'information et restituent numériquement le signald'origine.

Les évolutions techniques, en matière de micro composants, ettechnologiques (fibres optiques, satellites....) nous laissent entrevoir depossibilités futures de bande passante presque infinie.

Un protocole comme RTP (Real-time Transport Protocol ) reconnucomme standard par l'IETF(Internet Engineering Task Force ), possèdetoutes les spécifications requises face aux exigences du temps réel

Le protocole IPV6 contient dans son en-tête un champ de prioritépour traiter les informations de temps réel.



43

85

Schéma global du réseau VOIP

86

VOIP et TOIP

• Téléphonie sur IP : ToIP

La téléphonie sur IP fait référence aux services decommunication: voix, fax et les applications demessages vocaux. Ceux-ci sont transportés par un

réseau IP; ce réseau IP peut être le réseau del’entreprise par exemple pour les appels internes.



44

87

• Voix sur IP : VoIP

La voix sur IP est la technologie permettant detransporter de la voix numérisée en mode paquets auformat TCP/UDP sur une infrastructure IP.La Voix sur IP contrôle la livraison de l’informationvocale en utilisant le protocole IP

VOIP et TOIP

88

Optimisation de la bande passante :- Pour un bon partage de la bande passante, il

faut connaître l'ensemble des flux pouvantavoir une influence importante sur le transportde la voix.

Délai de transmission :- Il comprend:

le codage, le passage en file d'attente d'émission, la propagation dans le réseau, la bufférisation en réception le décodage

Les Contraintes de la ToIP



45

89

Le phénomène d'écho:

C'est le délai entre l'émission du signal et laréception de ce même signal en réverbérationcausée par les composants électroniques desparties analogiques


90

La gigue ou Jitter:Correspond à des écarts de délais detransmission entre des paquetsconsécutifs. Nécessite la mise en placede buffers en réception qui lissent cesécarts pour retrouver le rythme de

l'émission




46

91

o Économiser sur la facture télécomo Simplifier les infrastructureso Faciliter l’administration et la mobilitéo Homogénéiser les services téléphoniques sur un

ensemble de siteso Faciliter l’intégration avec le système

d’informationo Évoluer plus facilement

o Regrouper les équipes et se passer d’unprestataire

Les Avantages de la ToIP

92

VoIP/technique: les protocoles qui enrichissent IP

o RTP: Real-time transport protocol: assure l ’horodatage des paquets

o RTCP: Real-time transport control protocol: garantit l ’acheminement des paquets

o RSVP: Ressource reservation protocol: garantit un délai de transit de bout en bout

o DIFFSERV: gestion des priorités par classes de serviceo MPLS: technique de commutation de label. Avec

l ’habillage des en-têtes un paquet compressé à 8kb/soccupe entre 10 et 16kb/s de bande passante,



47

93

IP: la connexion du réseau commuté et du réseau de données

PASSERELLE

Réseau IP

(réseaux numériques

avec voix paquettisée)

RNIS: accès de

base et accès

primaire

Interfaces

analogiques

Voix sur LS

(G.703)

ETHERNET (LAN)

Frame-

Relay

ATM

Le monde Informatique Le monde Télécoms

réverbération

94

Les passerelles VOIP

• La passerelle réalise les fonctions suivantes: la translation des formats d ’information (par

exemple: d ’un poste H323 sur IP vers un postetéléphonique analogique), la translation des types de compression (par

exemple de G.711 vers G.723) la translation des procédures de signalisation

(H.225, basé sur Q.931 côté réseau local,signalisation d ’usager côté RTC)



48

95

Gateway et Get Keeper• Le Gateway transporte la communication,• Le Get Keeper assure les fonctions:

– analyse du numéro et recherche de l ’adresse IPdistante (gestion de tables),

– analyse du type de flux (voix, fax, data), – choix de l’algorithme de compression et de la taille des

paquets IP, – établissement du circuit virtuel, – éventuellement: facturation et gestion de la bande

passante.

96

Architecture VOIP



49

97

La voix sur le WAN – la voix sur le LAN

La VoIP sur le WAN utilise le réseau IP dùn opérateur pour fairetransiter les communications entre deux sites distants par le biais depasserelles (routeurs IP).La VoIP sur le LAN permet de véhiculer lènsemble des communicationsde lèntreprise sur le réseau de données (IP). Le PCBX IP sert depasserelle avec le réseau téléphonique commuté

98

Architecture PC à PC

Architecture VOIP



50

99

Architecture Téléphone- Ordinateur

Architecture VOIP

100

Architecture Téléphone – Téléphone Via IP

Architecture VOIP



51

101

• Les hardphones: – Prévu pour remplacer les téléphones traditionnels – Disposent d’une connexion LAN

• Les softphones: – Logiciels d’émulation de terminaux téléphoniques sur PC – Numérotation par clicks de souris – L’utilisation est tributaire du PC connecté au réseau IP

• Le Gatekeeper: – Serveur informatique localisé sur le LAN avec les postes IP – Réalise les fonctions H.323 ou SIP

• La Gateway: – Passerelle avec le réseau téléphonique commuté – Contient des cartes d’interface T0, T2 ou analogique

VOIP: Equipement

102

VOIP: Protocole

• H.323 (RFC 2543): – Plus mature et le plus utilisé

• SIP (Session Initiation Protocol, IETF): – Plus récent

– Plus souple – Adapté aux réseaux à très grande échelle

• MGCP (Media Gateway Control Protocol): – Standard commun UIT (MEGACO) et IETF (H.248) – Complémentaire à H.323 et SIP – Passerelle entre les réseaux IP et Télécoms



52

103

• Le réseau IP peut être indifféremment unIntranet, un Extranet ou l ’Internet,

• Les accès clients se font par: – le réseau public RTC analogique ou RNIS (accès

primaire T2 ou accès de base T0, accès G.703/E1 LSnumérique),

– des réseaux privés de PABX – des accès ADSL – des accès sur le câble (modems-câbles)

• Le protocole de signalisation usager est basé surune variante de la Q.931(RNIS)

• Le protocole de signalisation réseau est le SS7

VOIP: Protocole

104

Protocole H323 La recommandation H.323 fournit depuis son approbation

en 1996, un cadre pour les communications audio, vidéoet de données sur les réseaux IP.

Elle a pour objet de définir le mode d'interopérabilité entreP.C. pour partager des séquences audio et vidéo sur desréseaux d'ordinateurs, y compris des intranets (privé) etInternet (public).

Elle a été développée par l'UIT pour des réseaux negarantissant pas une qualité de service (QoS).

La recommandation H.323 est une norme approuvéeinternationalement, elle est adoptée par Cisco, IBM, Intel,Microsoft, Netscape, etc



53

105

Protocole H323

• Les versions H32X définissent latransmission de média sur les différentsréseaux haut débit.

oH320: Multimédia sur RNISoH321: Multimédia sur ATMoH323: Multimédia sur IPoH324: Multimédia sur PSTN

106

Protocole H323



54

107

H323

108

H323: Représentation OSI



55

109

Protocole: H323H.323 définit quatre composants majeurs pour dessystèmes de communications basés sur les réseaux : TerminauxLes terminaux sont les clients finaux sur le LAN qui

fournit des communications temps réels à deux voies. Gateways ou passerelleAssure le lien entre d’autres réseaux (RNIS, ATM,

POTS)Par:

Adaptation de la signalisation: H225<> Q931,… Adaptation du contrôle: H245<> H242, H243,… Adaptation de média: Débit, transcodage…

110

Protocole H323

Fonctions de la Gateway H323



56

111

Protocole H323

Type de Gateway

AGW: Access gatewayTGW: Trunking Gateway

112

H323

GateKeepers ou garde barrièreIls ont pour rôle de réaliser: la traduction d'adresse (numéro de téléphone -

adresse Ip).

la gestion des autorisations.Consiste de donner ou non la permission d'effectuerun appel, de limiter la bande passante si besoin et degérer le trafic sur le Lan.

Gestion des téléphones classiques et la signalisationpermettant de router les appels afin d'offrir desservices supplémentaires.

Discuter la QOSGestion de compression et choix des codecs



57

113

H323

• Implémentation du Gatekeeper Une application logiciel dans un serveur Une carte dans un Pabx Une application dans un DSP

114

Les unités de contrôle multipoint (MCU, Multipoint

Control Unit)

Les unités de contrôle multipoint peuvent communiquerentre elles pour échanger des informations de

conférence.

H323



58

115

RAS (Registration, Admission and Status)Ce protocole est utilisé pour communiquer avec unGatekeeper.Il sert notamment aux équipements terminaux pourdécouvrir l'existence d'un Gatekeeper et s'enregistrerauprès de ce dernier.Il sert pour les demandes de traduction d'adresses.La signalisation RAS utilise des messages H.225transmis sur un protocole de transport non fiable(Udp, par exemple).

Trois protocoles de signalisation sont spécifiésdans le cadre de H.323 à savoir :

Les protocoles utilisés par H323

116

Q.931 - H.323

utilise une version simplifiée de la signalisation

RNIS Q.931 pour l'établissement et le contrôle

d'appels téléphoniques sur Ip

Les protocoles utilisés par H323



59

117

H.245:Ce protocole est utilisé pour l'échange decapacités entre deux équipements terminaux. Parexemple, il est utilisé par ces derniers pours'accorder sur le type de codec à activer. Il peutégalement servir à mesurer le retard aller-retour(Round Trip Delay) d'une communication.

Les protocole utilisés par H323

118

Signalisation par H323



60

119

120



61

121

122



62

123

124



63

125

TCS : Terminal Capability SetMSD : Master Salve DeterminationTCSA : TCS AckMSDA: MSD AckOLC : Open Logical ChannelOLCA : OLC AckOLCC : OLC Confirm

ESC : End Session Command

Message De signalisation du H245

Les protocole utilisés par H323

126

H.323 s ’applique à la téléphonie et à la visioconférence surIP

H.323 négocie les taux de compression et supporte lasignalisation

Les principaux taux de compression sont:

– G.711, PCM à 64kb/s (sans compression) – G.726, ADPCM à 32kb/s – G.728, LD-CELP à 16kb/s – G.729a, CS-ACELP à 8kb/s – G.723.1 à 6.3 ou 5.3kb/s (valeur par défaut H.323)

Il est évident que H.323 est omniprésent dans lacommunication temps réel sur IP, lui offrant une grandeinteropérabilité

H323



64

127

H323: Établissement d’appel

Une communication H.323 se déroule en cinq phases:

Établissement d'appel Échange de capacité et réservation éventuelle de la

bande passante à travers le protocole RSVP(Ressource reSerVation Protocol)

Établissement de la communication audio-visuelle Invocation éventuelle de services en phase d'appel (par

exemple, transfert d'appel, changement de bandepassante, etc.) Libération de l'appel

128

Echange des canaux logiques

Transfert des données utiles

Établissement d’une communication en H323



65

129

H323: appel intra réseau IP

Réseau IP

Réseau IP

Gatekeeper

Gatekeeper

Gateway

Gateway

Téléphone H323 Téléphone H323

Téléphone

S i g

n a l i s a

t i o n

S i g n a l i s a t i o

n

Données/voix

130

H323: appel intra réseau IP

Gatekeeper

Gatekeeper

Gateway

Gateway

Téléphone H323 Téléphone H323

Téléphone

S i g

n a l i s

a t i o

n

S i g n a l i s a t i o n

D o n n é

e s / v o i

x



66

131

Visioconférence sur H323De point de vue économique,• la visioconférence sur Ip s'avère moins coûteuse que

celle sur liaison RNIS

o Une liaison RNIS a un coût calculé selon: la durée d’appel le débit, les lieux des conférenciers

• Dans une liaison IP, le prix est forfaitaire selon le débit.• la visioconférence par Ip s'avère souvent moinsonéreuse que par liaison RNIS

132

• La visioconférence sur Ip peut utiliser des débitssupérieurs

• Une image et un son meilleurs qu'avec une liaisonRNIS ( à cause des débits)

• La visioconférence sur RNIS utilise des débits allant de128Kb/s à 384Kb/s

• Par Mutualisation de certaines liaisons Ip, on peutobtenir des lignes haut débit allant jusqu'à plusieursMb/s.

• le problème majeur de la visioconférence sur Ip estl'absence d'une Qualité de Service (QoS) sur lesréseaux Ip (sauf si on utilise les protocoles Rsvp,Diffserv) .

Visioconférence sur H323



67

133

Visioconférence sur H323Pour pouvoir suivre une visioconférence, il faut unmatériel adéquat.

moniteur, micro, caméra vidéo.

Ou un ensemble matériel et logiciel sur un poste de

travail normal (PC, etc.).

134

Si la visioconférence ne compte que deux interlocuteurs,alors la liaison est point à point comme illustré sur le

schéma ci-dessous :


Topologie déployées Conférence point à point



68

135

Visioconférence sur H323 Conférence multipoint

Dans le cas où il y a plus de deux interlocuteurs, lavisioconférence nécessite l'utilisation d'un pontmultipoint comme illustré sur le schéma ci-dessous :

136

La norme T.120 définit le partage d’applications entreplusieurs postes participant à une conférence H.323.

En utilisant les fonctionnalités de T.120, on peut par

exemple montrer des transparents à distance en hautequalité.




69

137

SIP: Session Initiation Protocol

SIP est un protocole de signalisation point à pointutilisant le modèle client - serveur, il permet d'établirrapidement des liaisons téléphoniques sur un réseauinformatique.

Outre le fait de créer des liaisons, il met aussi àdisposition plusieurs services tel que les mise en attente,les transferts et les déviations.

Il introduit aussi la notion de « personal mobility » soitdifférents terminaux pour une même personne ex. untéléphone fixe et un portable, il se chargera donc dedéterminer l'appareil actuellement utilisé par unutilisateur.

138

SIP: Session Initiation Protocol

SIP se caractérise comme étant un protocole plusrapide.

SIP est un protocole indépendant de la couchetransport : il peut aussi bien s’utiliser avec TCP queUDP.

la description de SIP est beaucoup plus simpleque celle d'H.323

il est plus léger et donc plus facile à mettre enœuvre, sans être moins complet pour autant.



70

139

• User Agent: – usager du réseau SIP

• Registrar (Gatekeeper): – gère les informations relative aux usagers (adresse)

pour un réseau ou segment de réseau

• Proxy: – reçoit, traite et, au besoin, réachemine les messages

de signalisation SIP

• Redirect Server:Serveur qui accepte une requête SIP, change l’adresseenvoyé par le client et la lui faire retourner.

Architecture du SIP

140

Architecture du SIP



71

141

Architecture du SIP

Direct server

142

SIP : Etablissement d’appel

Linda Peter

lts.ncsc.mil telcordia.com

Proxy

Proxy

DNSLocation

server

Media Streams

INVITE

INVITE

Ringing

Ringing

200 OKINVITE

[email protected]

200 OK

ACK



72

143

- Une session est établi avec des requêtes et des réponses (principeHTTP)

- Les requêtes sont définis à travers six méthodes:

REGISTER, INVITE, ACK, CANCEL, BYE, OPTIONS.

- Les réponses peuvent être de plusieurs types:

1xx : Information (requête reçue, en progression…)

2xx : Succès (action reçue, compris et accepté)

3xx : Redirection

4xx : Erreur client (mauvaise syntaxe de la requête)

5xx : Erreur Serveur

180 Ringing486 Busy

- Utilisation du protocole SDP (Session Description Protocol) pourdéfinir le type de média (audio, vidéo) et le transport (RTP)

Le format des messages SIP

144

Établissement d’un appel SIP



73

145

SIPSIP Proxy

SIP Proxy

Gateway

Gateway

Téléphone SIP Téléphone SIP

Téléphone

S i g

n a l i s a

t i o n

S i g n a l i s a t i o n

D o n n é

e s / v o

i x

146

Communication téléphonique simple



74

147

148

Le trafic internationnal sur RTC a diminué de plusque 50%Le marché est dans les entreprises: réseaux

intégrés de voix-données-FAX.Les nouveaux opérateurs se sont lancés dans cemarché, pour casser les prix,Les opérateurshistoriques sont devant un dilemme:cannibaliser leur propre offre ou manquer levirage de la voix sur IP?

VoIP/ les évolutions du marché



75

149

L ’horizon de nouveaux services

la guerre des prix va se déplacer vers une guerre desservices,les combinaisons voix-données-images permettront

d ’imaginer de nouvelles applications.On peut ainsi vraisemblablement penser que le protocole

IP deviendra un jour un standard unique permettant

l'interopérabilité des réseaux mondialisés.C'est pourquoi l'intégration de la voix sur IP n'est qu'une

étape vers EoIP : Everything over IP


150

• Le rève du téléphone gratuit – tous les opérateurs bâtissent des infrastructures

dorsales IP pour supporter la croissance exponentielledu trafic Internet,

– le transport de la voix ne sera plus qu ’une activitéannexe pour l ’opérateur; cela lui permettra de faire desoffres de téléphone gratuit.




76

151

Les principaux risques connus liés à l'utilisation de laVoIP en entreprise sont:

• DoS (Denial of Service)

Attaques entraînant l'indisponibilité d'un service ousystème pour les utilisateurs légitimes.

Interruption de la communication en cours Empêcher l'établissement de la communication Rendre la communication inaudible

Epuisement de ressources

VOIP: Principaux risques

152

Attaque DoS



77

153

Inonder le réseau pardes commandes

Attaque DoS

154

• Écoute clandestine

Attaques permettantd'écouter l'ensemble du traficde signalisation et/ou de données.Obtention d'information surles propriétés de lacommunicationObtention d'information surle contenu de lacommunication

Interception d’appel



78

155

Détournement du trafic Attaques permettant de

détourner le trafic au profitde l'attaquant.Le détournement peutconsister à:rediriger un appel vers

une personne

illégitime ou à inclure unepersonne illégitimedans la conversation.

156

• IdentitéAttaques basées sur la manipulation d'identité




79

157

Vols de servicesAttaques permettant d'utiliser un service sans avoir àrémunérer son fournisseur.


158

Communications non désiréesAttaques permettant à une personne illégitime d'entrer encommunication avec un utilisateur légitime




80

159

Solutions pour la sécurité

Sécurité dans le réseau IP Sécurité propre à la solution de VoIP

160

Sécurité dans le réseau IP

• Liaison Cloisonnement des VLAN Filtrage des adresses MAC par port Protection contre les attaques ARP

• Réseau Contrôle d'accès par filtrage IP Authentification et chiffrement

• Transport Validation du protocole par filtrage Authentification et chiffrement TLS



81

161

H323:Sécurité• Le protocole H323 est associé avec

plusieurs protocole H332: conférences largesH450: Services supplémentairesH246: Interopérabilité avec les services de

commutation de circuitH225: signalisation

H245: gestion du flux médiaH235: sécurité

162

H323:Sécurité

H235 propose trois types d’authentification desutilisateurs.Elle propose deux mécanismes à base de secretpartagé et une troisième à base de signaturenumérique.Les techniques à base de secret partagé sont:-Le chiffrement avec ce secret partagé de certainschamps-Le hachage de certains champs comprenant untimestamp, un nombre aléatoire et le secret partagé.- la signature numérique, chaque entité doit posséderun couple de clés publique/privés. L’entité souhaitants’authentifier chiffre certains champs



82

163

Le protocole SIP possède 3 mécanismes de cryptage :- Cryptage de bout en bout- Cryptage au saut par saut (hop by hop)- Cryptage au saut par saut du champ d'en-tête Via pour dissimulerla route qu'a emprunté la requête.

Sécurité et authentification

164

Cette attaque a pour but de jouer un message préenregistréà la personne décrochant lecombiné.

impact sur l’intégrité desdonnées

Appel spam

Cette attaque a pour butd’effectuer des appels gratuitsen utilisant les informations d’un utilisateur légitime.

impact sur l’intégritéVol de service enutilisant lesaccréditations del’utilisateur légitime

Cette attaque a pour butd’écouter ou d’enregistrer une

conversation en cours.

impact sur laconfidentialité des

données

Ecoute clandestinephysique

Cette attaque permet de couperune communication existanteentre deux terminaux.

impact sur la disponibilitéDoS en utilisant lesmessages de requêteSIP BYE

DescriptionButNom

Exemples d’attaques potentielles



83

165

XXAppel spam

XXXVol de service en utilisantles accréditations del’utilisateur légitime

XXEcoute clandestine physique

XXXDoS en utilisant lesmessages de requête SIPBYE

ChiffrementAuth.Séparationréseaux

DATA/VoIP

Exemples d’attaques - solutions

166

Exemple de terminaux VOIP



84

167

168



85

169

170



86

171

172

Lignes d’entête obligatoire

Via: SIP/2.0/UDP/ station1.iga.fr:5060Max-Forwards: 20From: Mohamed <sip:[email protected]>To: khalid<sip:[email protected]>

Call-id: [email protected]: 1INVITEContact: [email protected]



87

173

(Session Description Protocol)

174



88

175

176



89

177

178



90

179

180



91

181

182



92

183

184



93

185

186



94

187

188



95

189

190



96

191

192



97

193

194



98

195

196



99

197

198



100

199

200



101

201

202



102

203

204



103

205

206



104

207

208



105

209

210



106

211

212



107

213

214



108

215

216



109

217

218



110

219

220



111

221

222



112

223

224



113

225

226



114

227

228



115

229

230



116

231

232



117

233

234NTP: Network time ptotocol



118

235

236



119

237

La VoIP: caractéristiques réseaux et délais• Le temps de latence:

– Correspond au temps de réponse du réseau VoIP – Valeur théorique: ≤ 100ms – Valeur admise: ≤ 200ms

• La gigue: – Correspond à la variation maximale du temps de latence

entre 2 envois consécutifs de paquets par la même source – Valeur théorique: ≤ 40ms – Valeur admise: ≤ 75ms

• Le taux de perte du réseau – Valeur théorique: ≤ 1% – Valeur admise: ≤ 3%

238



120

239

240



121

241

242



122

243

244



123

245

246



124

247

248



125

249

250



126

251

252



127

253

254



128

255

256



129

257

258

Les protocoles de NGN

• MEGACO• BICC et SIP-T• SIGTRAN



130

259

260



131

261

262



132

263

264



133

265

266



134

267

268

Services layer

Control layer

Media layer

Access layer

netw.indep.svcs.

PSTNISDNPLMN

SS7

La VoIP dans les réseaux publics: les NGN

*Next Generation Network



135

269

Le concept de NGN: caractéristiques

• Les NGN se caractérisent par : – une séparation en plusieurs couches de l’accès, du transport, de

la commande et des services – une interopérabilité via des interfaces ouvertes entre ces

différentes couches et les autres réseaux – un contrôle continu des multiples technologies de transport

(ATM, IP, TDM, ...) – une utilisation de composants basés sur des standards

• L’IP demeure le protocole tout-en-un pour les NGN

270

Les NGN: évolution de la commutation fixe

Switching

Call Control

Interfaces

ATM/IP

SoftSwitch

Gateways

Commutateur Composants NGN



271

Media

Control

Application

Access

Call Servers (SoftSwitches)

Application Servers

TGWTDM

Data

AGW

ATM/IPBackbone

End-Users

Les NGN: composants réseaux

272

La téléphonie globale:Architecture d’un futur réseau IP

SG : Signalling gateway Passerelle de signalisation entre le réseau PSTN et le

réseau IP

MGC : Media gateway controller Organe de contrôle et commande des passerelle

données

MG : Media gateway Passerelle de données entre le réseau PSTN et IPPermet la retranscription de l’ensemble des donnéesVoixFax…

cours voip

Documents