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2016
La Voix sur IP
OLIVIER DEHECQ
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Table des matières 1 Introduction ............................................................................................................................................ 3
2 La téléphonie .......................................................................................................................................... 4
3 Principe physique de la voix .................................................................................................................. 7
4 La PABX (ou autocommutateur) ............................................................................................................ 8
5 La Voix sur IP .......................................................................................................................................... 9
6 Architecture de base d’un PABX .........................................................................................................11
7 Loi d’Erlang ...........................................................................................................................................12
8 Les IP Phones .......................................................................................................................................14
9 Wifi et DECT ..........................................................................................................................................15
10 La sécurité ........................................................................................................................................16
11 Mise en place d’une infrastructure VoIP ........................................................................................17
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1 Introduction VoIP : C’est le transport de la voix en s’appuyant sur une infrastructure réseau IP
ToIP : Transposer les fonctionnalités du téléphone sur VoIP
1.1 Historique
1876 : Dépôt du brevet du téléphone
1938 : MIC (multiplexage) : sur un fil, on peut faire passer plusieurs communications
1970 : Fin des standardistes. Passage aux commutations automatiques.
1.2 Intérêt de la VoIP
Mutualisation des réseaux : datas ; voix, vidéo …
Réduction des coûts de câblage : 1 seule prise murale ; gain entre 33% et 50%
Coûts opérateurs réduits : offres datas + voix + vidéo …
Mobilité : flexibilité de la mise en place
Externalisation facilitée de l’infrastructure : application sur un ordi pour gérer le PABX
Couplage téléphonie / informatique : clic to call, présentation du n°, messagerie unifiée
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2 La téléphonie Depuis 2000, la téléphonie mobile a été mise en place en Afrique et en Asie. Ce sont de gros
marchés.
Nombre de téléphones par année. Croissance exponentielle actuellement
Principe de base du RTC : chaque abonné dispose d’un numéro personnel
L’autocommutateur est chargé de mettre en relation un abonné avec un autre
Il y a des commutateurs locaux, régionaux … Mais aussi spéciaux (n° courts, n° spéciaux …).
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1876 1879 1890 1900 1914 1946 1980 2007
Mill
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Nombre de téléphones
Nombre de téléphones
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2.1 Raccordement du terminal
Fonctionnement de la téléphonie au décrochage du combiné
Tout est normalisé : Fréquence des tonalités, ton des sonneries, voltages …
Téléphone classique : alimenté par le fil du téléphone
Téléphone IP : alimenté par le secteur
Le flux VoIP prend en compte les fréquences 300Hz à 3400Hz (80% des sons émis)
Communication en full duplex
2.2 Transport des data
Utilisation du réseau cuivre actuel. En plus, utilisation de la fibre optique.
Bande passante utilisée par les différents flux
2.3 Perturbations
Les perturbations sont principalement liées au moyen de transport
Diaphonie : interférences entre fils dans un même câble
Distorsion du signal : distance, points de coupure
Interférence radio : ondes Hertziennes, Wifi ...
Bruit impulsif : bruits générés par des moteurs
Bruit d’écho : longueur en km de la connexion, mauvais blindage à l’interconnexion
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À 40 dB de perte, il faut refaire le signal car celui-ci est trop faible.
Le problème de l’ADSL c’est la distance !
Norme Q23 : utilisation de deux fréquences émises au même moment pour faire la numérotation.
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3 Principe physique de la voix
3.1 Théorème de Shannon
Ce théorème est utilisé pour échantillonner la voix selon le principe que la voix est produite par des
vibrations (Hz).
Il faut échantillonner sur deux fois plus qu’un utilise les fréquences, afin de garder un son assez fidèle
à ce qui est produit. Utilisation de la voix sur les fréquences de 300Hz à 3400Hz donc échantillonnage
sur 6800Hz (3400 x 2).
La norme retenue est de 8000Hz. On utile donc un échantillon pour 125µs soit 8000 échantillons par
seconde.
De plus on utilise 256 tons différents pour le codage de cet échantillon.
Mise en pratique du théorème de Shannon
8000 Hz x 8 bits = 64000 bits/s = 64 kbits/s
La parole est codée sur 64 kbits/s
3.2 Principe du multiplexage MIC
Plusieurs signaux sont transmis en même temps.
En 125µs, à 2Mo par seconde, on peut envoyer 32 x 64 (kbits/s).
On peut envoyer 32 signaux de voix à la fois avec 2Mo/s de bande passante. On parle de MIC32
3.3 Supports de transmission
Paire torsadée, fibre optique, transmission par voie aérienne
C
o
d
a
g
e
(
8
b
i
t
s) Profondeur d'échantillonage (8000Hz)
Echantillonnage de la voix
numérique
analogique
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4 La PABX (ou autocommutateur) PABX (Public Automatic Branch eXchanger)
Fonctions de base : appels internes / externes ; transfert d’appel ; numérotation abrégée ; rappel sur
poste occupé ; sélection directe à l’arrivée ; double appel / conférence à 3 ; renvoi ; messagerie
vocale ; guide vocal
Groupement de postes dynamique : un numéro pointera vers des postes différents selon l’heure
Exemple de PABX
4.1 Protocole QSIG
Protocole d’interconnexion des PABX basé sur RNIS
RNIS : Réseau Numérique à Interconnexion de Services (ISDN en anglais)
Fonctions de base seulement
Modifications / bidouilles propriétaires
4.2 Installation d’un PABX
Question à se poser :
Combien de postes ? Privilèges ? Sécurité ? Options ? Groupes d’appel ?
4.3 Connexion d’un PABX
France Télécom : le RNIS est nommé « Réseaux Numéris »
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5 La Voix sur IP Les deux composantes principales lorsqu’on définit la VoIP sont :
Compression de la voix.
o Utilise des codecs (Exemple : G711 = 64kbit/s ; G729 = 8kbit/s)
o Protocole RTP (transport des données)
Qualités de service (QoS)
o Définir des priorités sur les flux
o Flux voix prioritaire sur les autres flux
5.1 La qualité
Les tolérances suivantes sont admises en VoIP :
Taux de perte de paquets entre 1% et 3%
Délai de latence entre 100ms et 200ms
Gigue entre 40ms et 75ms
5.2 La compression de la voix
Codec (COdeur / DECodeur)
Protocole Débit Type
G711 64 kbit/s (75 kbit/s en WAN) Debit de base
G729 8 kbit/s (20 kbit/s en WAN) Très utilisé
G723.1 6,3 kbit/s Norme GSM
Les codecs les plus utilisés
5.3 La QoS
Réserver du flux pour la voix
Protocole 802.1 p/q (norme de matériels faisant de la QoS)
Faire de la QOS pour tous les sites joignables (impact de l’implémentation de flux / attention
au matériel)
Identification des flux importants (marquage des trames)
C’est la première chose à faire en matière de QoS.
Protocoles de QoS :
PQ : les flux prioritaires sont traités en 1er
WFQ : chaque flux a un % de la bande passante qui lui est alloué
CBWFQ : chaque flux a un % de la bande passante alloué, et dont la priorité augmente avec le
temps
LFI : saucissonnage des gros flux (les gros flux sont coupés en flux plus petits)
cRTP : compression RTP en temps réel. Permet de virer l’emballage (attention : il faut les
mêmes modèles de routeur de chaque côté). Utilisation en masse du protocole G729 dans ce
cas là
Protocoles de transports :
RTP : transport des données
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RTCP : transport des données de contrôles (ex. : tests de QoS)
DIFFSERV permet la différenciation des flux sur le réseau
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6 Architecture de base d’un PABX Attention :
RNIS : réseau de téléphonie, numérique, dont le débit est de 2Mo/s
RTC : réseau historique de téléphonie, analogique, dont le débit est de 64ko/s
La bonne pratique veut qu’on mette les téléphones IP dans un VLAN à part
6.1 Communication
Le poste A veut joindre le poste B
Le PABX envoie à A : « je suis prêt »
A envoie au PABX : « je veux téléphoner à B »
Le PABX fait sonner le poste B
La communication se fait directement entre A et B (le PABX n’est plus sollicité)
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7 Loi d’Erlang La loi de probabilité d’Erlang permet de calculer le nombre de lignes nécessaires pour éviter la
congestion.
Unité de mesure : Erlang (E).
1E correspond à 100% d’occupation
0,5E correspondent à 50% d’occupation
Le taux d’occupation moyen par heure est de 0,16E (égal à 10 minutes par heure) :
0,08E vers l’extérieur
0,08E vers l’intérieur
7.1 Nombre de lignes nécessaires vers l’extérieur
Connaitre :
Le traffic moyen par personne (Exemple : 0.08E)
Le nombre d’usagers (Exemple : 100 personnes)
Traffic moyen par personne X Quantité d’usagers = 0,08 X 100 = 8 Erlang
Puis chercher dans le tableau en fonction de la perte raisonnable d’appels (ex : 0,01 pour 1%)
On trouve le nombre de postes nécessaires, arrondir au supérieur : 15 postes
7.2 Trafic entre les nœuds (flux de voix maximum sur les routeurs)
𝑡𝑟𝑎𝑓𝑓𝑖𝑐 𝑒𝑛𝑡𝑟𝑒 𝑙𝑒𝑠 𝑛𝑜𝑒𝑢𝑑𝑠 =𝑡𝑟𝑎𝑓𝑓𝑖𝑐 𝑖𝑛𝑡𝑒𝑟𝑛𝑒 × 𝑛𝑏𝑟𝑒 𝑢𝑠𝑎𝑔𝑒𝑟𝑠 𝑐𝑜𝑡é 𝐴 × 𝑛𝑏𝑟𝑒 𝑢𝑠𝑎𝑔𝑒𝑟𝑠 𝑐𝑜𝑡é 𝐵
𝑛𝑏𝑟𝑒 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑑′𝑢𝑠𝑎𝑔𝑒𝑟
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7.3 Mise en pratique
Calcul du nombre de lignes nécessaires et calcul des flux VoIP sur les routeurs
Valeurs connues :
Nombre d’usagers (A=100 ; B=10 ; C=50)
Taux d’occupation = 0,8E (int) + 0,08E (ext)
Toléré = 1% d’appels perdus
Codage G729 = 20kbits/s en WAN
Flux max R1 :
Les occupations VoIP sont ([A-B] + [A-C]+[B-extérieur]1) :
o occupation[A-B] = 0,08E x 100 x 10 / 160 = 0,5E
o occupation[A-C] = 0,08E x 100 x 50 / 160 = 2,5E
o occupation[B-ext] = 0,08E x 10 = 0,8E
somme occupations = 0,8 + 2,5 + 0,5 = 3,8E donc on utilise 10 postes
flux max = 10 x 20kbits/s = 200kbits/s
Flux max R2 :
Les occupations VoIP sont ([A-B] + [A-C]+[B-extérieur]) :
o occupation[A-B] = 0,08E x 100 x 10 / 160 = 0,5E
o occupation[B-C] = 0,08E x 10 x 50 / 160 = 0,25E
o occupation[B-ext] = 0,08E x 10 = 0,8E
somme occupations = 0,8 + 0,25 + 0,5 = 1,55E donc on utilise 6 postes
flux max = 6 x 20kbits/s = 120kbits/s
Flux max R3 :
Les occupations VoIP sont ([A-B] + [B-C]) :
o occupation[A-C] = 0,08E x 100 x 50 / 160 = 2,5E
o occupation[B-C] = 0,08E x 10 x 50 / 160 = 0,25E
somme occupations = 0,25 + 2,5 = 2,75E donc on utilise 8 postes
flux max = 8 x 20kbits/s = 160kbits/s
1 Les flux [B-Exterieur] passent par R1 car la media gateway est du côté de A
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8 Les IP Phones
Avantages des IP Phones
8.1 Auto-alimentation : PoE
Mode A : utilise la connexion réseau (à privilégier à cause du câblage minimum parfois mis en place)
Mode B : utilise les autres paires
8.2 Les protocoles de téléphones
Protocole H323 :
G711 vidéo : 256 kbit/s (320 kbit/s nécessaires pour la visioconférence : voix+image)
G711 audio : 64 kbit/s
Protocole SIP :
Mêmes fonctionnalités que H323 mais aussi :
plus simple à programmer
protocole interne pour crypter
plus rapide
multicast natif (pour les conférence)
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9 Wifi et DECT Le WI-FI capte moins mais à davantage de fonctions.
Le DECT est moins cher.
Handover : technologie permettant de changer de borne en cours d’utilisation (pour les
portables)
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10 La sécurité Le PABX existe dorénavant sous forme d’application. Il faut donc faire attention à :
Placer le PABX en DMZ
Limiter les services, limiter les ports ouverts
Attention au piratage du PABX, attention au piratage des postes (téléphones : roaming =
usurpation de configuration du poste)
Crypter les données (le tel. et le PABX doivent le faire tous les 2) ou cryptage avec un boitier
tiers
10.1 VLAN
On met les téléphones dans un VLAN, en fonction de l’adresse MAC
On met la Media Gateway dans un autre VLAN
Isoler le tout du réseau informatique !
10.2 Notion de ToS
ToS : Type of Service = marquage des trames en fonction du service
101 110 : trame de type voix
Permet de définir des priorités sur ces trames par exemple (donc faire de la QoS)
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11 Mise en place d’une infrastructure VoIP
11.1 Installation d’un PABX logiciel
Installer « 3CX Phone System 3 ». C’est un PABX logiciel. L’administration se fait en interface web
(http://localhost)
Se connecter à l’interface d’administration web :
Interface d’administration web de 3CX Phone System 3
Ajouter un numéro de poste, lié à un utilisateur :
interfaceWeb > Extentions > Add
Configurer le numéro du poste et le mot de passe.
Configurer le répondeur (activé ou desactivé)
Pour le reste il suffit de lire et d’agir en conséquence
Configurer un central téléphonique :
interfaceWeb > Digital Receptionnist > Add
Configurer un groupe d’appel :
interfaceWeb > Advanced > Add Ring Group
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11.2 Installation d’un IP-Phone logiciel : V-LITE
V-Lite (http://www.voip-lite.com) est un logiciel d’IP Phone logiciel (aussi appelé soft phone).
Interface de configuration de V-Lite 1000
Même infos que celles renseignées lors de la config du PABX
Domain : renseigner l’adresse IP (et pas 127.0.0.1 !!)
Indiquer proxy = domain !!!
11.3 Installation d’un IP-Phone matériel
Récupérer la configuration IP :
Cliquer sur > Factory Reset > Récupérer l’adresse IP
Configurer l’IP Phone :
Ouvrir un navigateur > http://adresse_ip_du_telephone/ puis le connecter en admin
Interface de configuration d’un IP Phone Linksys
Configuration dans l’onglet ‘Ext1’ puis indiquer :
Le proxy (adresse IP du PABX)
Le mot de passe
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L’userID (identifiant du numéro)
11.4 Configuration d’une ligne extérieure
Liaison de deux PABX selon la configuration ci-dessus
Exemple de configuration du PABX du réseau bleu.
Configurer le poste 5009 :
Ce numéro ne sera utilisé que comme point d’entrée et de sortie VOIP via internet.
interfaceWeb> Extentions > Add
Nom : _lien_externe
Number : 5009
Définir la ligne VoIP :
Cette ligne permet de passer et recevoir des appels via internet.
interfaceWeb > Lines > Add VOIP
Outbound Proxy hostname or IP : adresseIP ou hostname du PABX distant
VOIP External number (or range) : numéro à faire pour sortir
Cliquer sur [Next]
External number : lien d’entrée du PABX distant (doit être configuré sur ce PABX)
Authentication ID : numéro de lien externe
Authentication password : 1234 (par exemple)
Cliquer sur [Finish]