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  • 1Problmatiques de la ToIP

    La tlphonie est un des moyens de communication prfrs des tres humains, et lenombre de terminaux tlphoniques vendus dans le monde ne cesse daugmenter.

    La figure 1.1 illustre le nombre de terminaux pouvant servir de terminal tlphonique.On peut noter que le nombre des terminaux mobiles dpasse largement celui des termi-naux fixes. On peut galement noter que le nombre de terminaux fixes continuedaugmenter, quoique nettement moins que celui des mobiles. La figure indique en outrele nombre de terminaux, fixes ou mobiles, intgrant des fonctions multimdias. Toutesces courbes rvlent la croissance globale de la tlphonie.

    Figure 1.1

    Abonns aux rseaux de tlcommunications (source UMTS Forum)

    2 000

    1 800

    1 600

    1 400

    1 200

    1 000

    800

    600

    400

    200

    01995 2000 2005 2100

    Abonns mondiaux (en millions)

    Abonns tlph

    onie fixe

    Abonns

    Internet

    fixeMobiles

    multimdia

    Mobilesordinaires

    Telephone IP FM Livre Page 3 Mardi, 13. mars 2007 8:22 08

  • Tlphonie sur IP4

    La tlphonie a t une vritable poule aux ufs dor pour les oprateurs, qui ont long-temps maintenu leurs tarifs des niveaux assez levs, alors mme que leurs infras-tructures taient largement amorties.

    Aujourdhui, la position de ces oprateurs est rapidement menace par larrive massivede la tlphonie sur IP, dont la tarification tend vers la gratuit. En France, fin 2006, latlphonie sur IP reprsente dj prs de 50 % du march de la tlphonie. Aux envi-rons de 2009, on estime que prs de 100 % du transport de la parole seffectuera parlintermdiaire de paquets IP.

    Nous donnerons au cours des sections qui suivent quelques indications sur les problma-tiques techniques de la tlphonie par paquets. Nous examinerons ensuite les premiresgrandes caractristiques de cette technologie et terminerons en prsentant les diffrentsenvironnements de la tlphonie IP : grand public, oprateurs et entreprises.

    La tlphonie par circuit et par paquetsDans la communication transfert de paquets, toutes les informations transportersont dcoupes en paquets pour tre achemines dune extrmit une autre du rseau.Cette technique est illustre la figure 1.2.

    Lquipement terminal A souhaite envoyer un message B. Le message est dcoup entrois paquets, qui sont mis de lquipement terminal vers le premier nud du rseau,lequel les envoie un deuxime nud, et ainsi de suite, jusqu ce quils arrivent lqui-pement terminal B. Dans lquipement terminal les paquets rassembls reconstituent lemessage de dpart.

    Figure 1.2

    La technique de transfert de paquets

    Rseau

    Nud detransfert

    Ligne decommunication

    quipement terminal A

    Message

    Paquet

    quipement terminal B

    Message

    Telephone IP FM Livre Page 4 Mardi, 13. mars 2007 8:22 08

  • Problmatiques de la ToIPCHAPITRE 1

    5

    Le paquet peut en fait provenir de diffrents mdias. Sur la figure 1.2, nous supposonsque la source est un message compos de donnes, comme une page de texte prpare aumoyen dun traitement de texte. Le terme message est cependant beaucoup plus vaste etrecoupe toutes les formes sous lesquelles de linformation peut se prsenter. Cela vadune page Web un flot de parole tlphonique reprsentant une conversation.

    Dans la parole tlphonique, linformation est regroupe pour tre place dans un paquet,comme illustr la figure 1.3. Le combin tlphonique produit des octets, provenant dela numrisation de la parole, cest--dire le passage dun signal analogique un signalsous forme de 0 et de 1, qui remplissent petit petit le paquet. Ds que celui-ci est plein,il est mis vers le destinataire. Une fois le paquet arriv la station terminale, le proces-sus inverse seffectue, restituant les lments binaires rgulirement partir du paquetpour reconstituer la parole tlphonique.

    Le rseau de transfert est lui-mme compos de nuds, appels nuds de transfert, relisentre eux par des lignes de communication, sur lesquelles sont mis les lments binairesconstituant les paquets. Le travail dun nud de transfert consiste recevoir des paquetset dterminer vers quel nud suivant ces derniers doivent tre achemins.

    Le paquet forme donc lentit de base, transfre de nud en nud jusqu atteindre lercepteur. Suivant les cas, ce paquet peut tre regroup avec dautres paquets pourreconstituer linformation transmise. Laction consistant remplir un paquet avec deslments binaires en gnral regroups par octet sappelle la mise en paquet, ou encore lapaqutisation, et laction inverse, consistant retrouver un flot doctets partir dunpaquet, la dpaqutisation.

    Larchitecture dun rseau est dfinie principalement par la faon dont les paquets sonttransmis dune extrmit du rseau une autre. De nombreuses variantes existent pourcela, comme celle consistant faire passer les paquets toujours par la mme route ou, au

    Figure 1.3

    Un flot de paquets tlphoniques

    Rseau

    Nud detransfert

    Ligne decommunication

    quipement terminal A quipement terminal B

    Octet Remplissage dun paquet

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  • Tlphonie sur IP6

    contraire, les faire transiter par des routes distinctes de faon minimiser les dlais detraverse.

    Pour identifier correctement toutes les composantes ncessaires la bonne marche dunrseau transfert de paquets, un modle de rfrence a t mis au point. Ce modle dfi-nit une partition de larchitecture en sept niveaux, prenant en charge lensemble desfonctions ncessaires au transport et la gestion des paquets. Ces sept couches de proto-coles ne sont pas toutes indispensables, notamment aux rseaux sans vise gnraliste.Chaque niveau, ou couche, offre un service au niveau suprieur et utilise les services duniveau infrieur.

    Pour offrir ces services, les couches disposent de protocoles qui appliquent les algorithmesncessaires la bonne marche des oprations, comme lillustre la figure 1.4.

    Nous supposons ici que larchitecture protocolaire est dcoupe en sept niveaux, ce quiest le cas du modle de rfrence. Nous ne dcrirons que succinctement les couchesbasses qui nous intressent.

    Le niveau 3 reprsente le niveau paquet : il dfinit les algorithmes ncessaires pour queles entits de niveau 3, les paquets, soient achemines correctement de lmetteur aurcepteur. Le niveau 7 correspond au niveau application. Le rle du protocole de niveau 7est de transporter correctement lentit de niveau 7, le message utilisateur, de lquipementmetteur lquipement rcepteur.

    Le niveau 2, ou niveau trame, permet de transfrer le paquet sur une ligne physique. Eneffet, un paquet ne contenant pas de dlimiteur, le rcepteur ne peut en dterminer la finni identifier le commencement du paquet suivant. Pour transporter un paquet, il faut doncle mettre dans une trame, qui, elle, comporte des dlimiteurs. On peut aussi encapsulerun paquet dans un autre paquet, lui-mme encapsul dans une trame.

    Il est important de distinguer les mots paquet et trame de faon bien diffrencier lesentits qui ne sont pas transportables directement, comme le paquet IP, et les entitstransportables directement par la couche physique, comme les trames Ethernet ou ATM.

    Dans la tlphonie sur IP, une suite doctets de tlphonie est encapsule dans un paquetIP de niveau 3, lui-mme encapsul dans une trame vhicule sur le support physique.

    Figure 1.4

    Architecture protocolaire dun rseau sept niveaux

    Support physique

    quipement metteur

    Entit de niveau 1

    Entit de niveau 2

    Entit de niveau 3

    Entit de niveau 4

    Entit de niveau 5

    Entit de niveau 6

    Entit de niveau 7

    quipement rcepteur

    Protocole de niveau 1

    Protocole de niveau 2

    Protocole de niveau 3

    Protocole de niveau 4

    Protocole de niveau 5

    Protocole de niveau 6

    Protocole de niveau 7

    Telephone IP FM Livre Page 6 Mardi, 13. mars 2007 8:22 08

  • Problmatiques de la ToIPCHAPITRE 1

    7

    Cependant, comme la tlphonie est une application temps rel, les paquets ne peuventattendre trop longtemps dans le rseau. Il faut donc introduire des contrles afin depermettre une traverse rapide du rseau. Nous dtaillons ces contrles au chapitre 6.

    La problmatique de base de la tlphonieLa voix sur IP adresse deux types dapplications : celles qui, comme la tlphonie,mettent en jeu une interaction humaine, laquelle implique un temps de transit trscourt, et celles qui transportent des paroles unidirectionnelles, qui nexigent pas detemps rel. Cette dernire catgorie rassemble essentiellement des transferts de fichierscontenant de la parole. Dans ce livre, nous nous intressons uniquement la paroletlphonique.

    La tlphonie transporte par paquets, et plus particulirement par paquet IP, permetdintgrer dans un mme rseau les services de donnes et la tlphonie. Les entreprisessont de plus en plus nombreuses intgrer leur environnement tlphonique dans leurrseau transfert de paquets. Les avantages de cette intgration sont, bien sr, la baissedes frais de communication, mais aussi la simplification de la maintenance de leursrseaux, qui passent de deux (tlphonie et donnes) un seul (donnes).

    La difficult de la tlphonie par paquets rside dans la trs forte contrainte temporelledue linteraction entre individus. Le temps de latence doit tre infrieur 300 ms si lonveut garder une interaction humaine acceptable. Si lon souhaite une bonne qualit de laconversation, la latence ne doit pas dpasser 150 ms.

    Un cas encore plus complexe se produit lorsquil y a un cho, cest--dire un signal quirevient dans loreille de lmetteur. Lcho se produit lorsque le signal rencontre unobstacle, comme larrive sur le combin tlphonique. Lcho qui repart en sens inverseest numris par un codec (codeur-dcodeur) et traverse sans problme un rseau num-riq