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La Téléphonie IP

� Réseaux et Télécommunications

© Ahmed Amou, ISCAE, 2012 1

� Réseaux et Télécommunications� Institut Supérieur de comptabilité et d’Administration d’Entreprises

Évolution des réseaux detransport de la voix

� Brève histoire de la téléphonie classique� Comprendre les bases du réseau

téléphoniquetéléphonique� Comprendre les éléments de la téléphonie� Taxonomie des réseaux de télécom� De la téléphonie classique à la téléphonie IP


Brève histoire de la téléphonie

� Le téléphone a été inventé par Bell à la suite d’une série d’incidents. Le 10 mars 1876, Bell essayait de transmettre du son en laboratoire. Son assistant Thomas Watson était dans une autre chambre et s’occupait à mettre sur pied un récepteur. Bell avait renversé de l’acide sur lui et avait appelé "Watson, come here. I want you.” Watson a entendu l’appel sur le récepteur. Ceci avait été la Watson a entendu l’appel sur le récepteur. Ceci avait été la première communication téléphonique.

� En 1877, la Bell Telephone Company avait été établie. Ce nouveau service devient populaire. En 1899, il y avait plus de 1.5 million d’abonnés téléphoniques aux États Unis.


Comprendre les bases du réseau téléphonique� La voix humaine, la musique ou tout autre

son peuvent être décrits par les caractéristiques suivantes :� Fréquence,� Fréquence,� Amplitude,� Intensité, affectée par la distance,� Qualité du son (ou timbre).


Tip and Ring

� À l’origine, la connexion entre deux téléphones était faite avec un cordon de raccordement inséré dans un jacks sur un panneau. Le cordon de raccordement était composé de tip and ring représentant la paire de fil. L’intervention d’un opérateur était requise.

� Aujourd’hui, le terme "tip and ring" est utilisé pour indiquer la polarité des signaux téléphoniques.


PBX

� Avant même de prendre en considération la téléphonie IP, il est nécessaire de comprendre le fonctionnement de la téléphonie conventionnelle et ce qui est requis pour la transmission de la voix.

� L’autocommutateur privé ou Private branch exchanges (PBX) effectue la commutation au sein d’une organisation. Un PBX est un effectue la commutation au sein d’une organisation. Un PBX est un petit commutateur téléphonique qui appartient à l’organisation. Il offre une économie substantielle en permettant la communication totale et gratuite à l’intérieur de l’entreprise et en ne payant que pour quelques lignes pour les communications extérieures. Ces lignes extérieures représentent près de 10% des lignes existantes dans l’entreprises puisque, statistiquement, seulement ce nombre effectueront des appels extérieurs en même temps. Sans le PBX, chaque téléphone aurait besoin d’une ligne extérieure.


Centrale téléphonique

� Une centrale téléphonique ou Central Office (CO) est un commutateur appartenant à la compagnie de téléphone et peut interconnecter 100,000 lignes. Le CO est normalement à une distance de près d’un kilomètre du téléphone de l’abonné.

� La paire de fil qui connecte le téléphone au CO ou PBX est une � La paire de fil qui connecte le téléphone au CO ou PBX est une boucle ou loop. Un téléphone décroché permet au courant de passer de la boucle au CO. Un téléphone raccroché coupe la ligne et interrompe donc le contact. Le terme boucle locale ou Local loop est utilisé pour identifier la ligne allant du téléphone de l’abonné au CO de la compagnie de téléphone.


Boucle (LOOP)

� Local loop est actuellement analogique.� RNIS (IDSN) numérise le local loop.


Lignes

� Lignes : Une connexion entre le téléphone et le commutateur (CO ou PBX) peut ne pas être directe. La ligne indique la connexion logique. Lorsque la ligne est dédiée, elle est connue sous le nom de ligne louée ou leased line. Une ligne louée privée est une ligne privée ou tie line. Elle est utilisée pour relier par exemple des PBXs.

� Lignes réseau ou Trunks : Les commutateurs peuvent être reliés par des lignes réseau représentant des canaux partagés transportant des appels téléphoniques. Lorsqu’un appel est établi, une ligne réseau est assignée pour créer la connexion.


Types et utilisation de différents conduits de transmission


Types de signalisation téléphonique

� Il existe deux types fondamentaux de signalisations :� Signalisation intra-bande (in-band)� Signalisation hors-bande (out-of-band)

� Un signal intra-band est transmis sur la même ligne qui transporte l’information ou charge utile.

� Un signal hors-bande utilise un différent canal ou réseau pour � Un signal hors-bande utilise un différent canal ou réseau pour transporter l’information de signalisation. Ce canal est connu sous le nom de canal sémaphore.

� L’accès utilisateur au réseau est normalement fait par la signalisation intra-bande sauf dans le cas de RNIS. Les réseaux téléphoniques (PSTN) utilisent la signalisation hors-bande(normalement la signalisation CCS7).


Arrangement de numérotation

� Chacun des abonnés au service doit avoir son propre numéro. Ceci est le cas aussi bien pour le réseau téléphonique que pour le réseau de données. Le plan de numérotation nord américain ou North American Numbering Plan (NANP) est utilisé au USA et Canada; il est composé :� d’un code régional de 3 chiffres,� d’un code de centrale téléphonique de 3 chiffres,� et 4 chiffres identifiant le code de station.

� Le code régional est assigné géographiquement, le code de centrale téléphonique est assigné à un commutateur spécifique se trouvant dans la région, et le code de station identifie un port un commutateur spécifique se trouvant dans la région, et le code de station identifie un port spécifique du commutateur.

� En Mauritanie…

� Le format utilisé est 1Nxx-NXX-XXXX, ou N = 2 – 9 et X = 0 – 9. Lorsqu’un appel est composé, avant que cet appel soit connecté à sa destination finale, le réseau téléphonique utilise la signalisation pour retrouver l’adresse de destination. Ces plans de numérotation se conforment à la recommandation de UIT, la E.164, qui couvre le plan international de composition.


Comprendre la téléphonie

� Pour compléter un appel téléphonique, plusieurs formes de signalisations ont lieu :

� Signalisation d’accès� Signalisation d’accès� Signalisation de boucle de station� Signalisation d’adresse


Signalisation d’accès

� La signalisation d’accès détermine si la ligne est décrochée (off-hook) ou raccrochée (on-hook). Lorsqu’un téléphone est raccroché, les deux fils ne sont pas en contact, et le circuit (boucle) est ouvert ne laissant pas passer le courant. Lorsque le téléphone est décroché les fils se touchent fermant ainsi la boucle et permettant le courant de passer par les deux conducteurs qui connectent le courant de passer par les deux conducteurs qui connectent le téléphone au réseau. Un signal "off-hook" est alors transmis au commutateur.

� Pour placer un appel, le téléphone doit être off hook. Pour recevoir un appel, il doit être on hook.

� Il existe deux méthodes qui permettent la signalisation d’accès:� Loop start� Ground start


Loop start

� C’est la technique la plus commune pour accéder le PSTN. Les téléphones résidentiels sont principalement analogiques, utilisent le loop-start, et sont basés sur le concept de la boucle locale (local loop). L’un des deux fils de la boucle est utilisé pour transmettre des signaux voix et l’autre pour les recevoir.

� Le circuit à deux fils est encore appelé tip and ring, le tip étant rattaché à la masse et le ring connecté au pôle négatif de la batterie (-48vdc). En décrochant le téléphone, le circuit se ferme et le courant de la batterie du commutateur est utilisé. Le commutateur détecte cet état et transmet une tonalité. Un appel entrant est signalé par un signal on/off continue, activant la sonnerie.


Loop start

� Le combiné est décroché et ferme le circuit, établissant une boucle entre le PBX et le téléphone.


Signalisation de boucle de station

� Lorsque le PBX reçoit le signal off-hook, il répond avec un signal de tonalité.

� Cet échange bilatéral entre le PBX et le poste � Cet échange bilatéral entre le PBX et le poste téléphonique est connu sous le nom de signalisation de boucle de station.


DTMF Tone Pairs – paire de tonalités

� Il existe un autre type de signalisation nommé signalisation multifréquence (multifrequency signaling (MF)), utilisé principalement par les téléphones publiques.


Indicateurs de progression d’appels(Amérique du nord)� Certains signaux audibles sont utilisés pour donner une indication

de l’état de l’appel tout au long de son chemin. Par exemple, la tonalité d’invitation à numéroter (the dial tone), le signal d’occupation (a busy signal), la tonalité tous circuits occupés (fast busy), et la sonnerie du téléphone de l’appelé. Ces signaux se nomment indicateurs de progression d’appels ou call progress nomment indicateurs de progression d’appels ou call progress indicators.


Taxonomie des réseaux de télécom


Réseaux à commutation de circuits

� Cas des signaux analogiques:� Modulation des signaux électriques sur le câble pour

transporter la parole (persiste actuellement sur les boucles locales).

� Avantages:� Avantages:� Simple, faible délai de bout en bout (le signal se

propage quasiment à la vitesse de la lumière).� Désavantages:

� Nécessité d’une paire de câble par appel: donc coûteux et non pratique.

� Solution: multiplexage en fréquence FDM.


Multiplexage fréquentiel (FDM)

� Peut être utilisé avec des signaux analogiques.

� Plusieurs signaux transportés simultanément, sur un même médium en allouant une bande de sur un même médium en allouant une bande de fréquence différente pour chaque signal.

� Un modulateur est nécessaire pour amener le signal en bande de base dans la bande de fréquence allouée.


Multiplexage fréquentiel (FDM)

� Découper la largeur de bande du canal en plusieurs sous-bandes.� Chaque sous-bande est affectée à un canal de transmission.


FDM ex: Groupe primaire

� 12 voies téléphoniques, chacune de 4 kHz, transportées sur porteuse de bande de fréquence allant de 60 à 108 kHz


FDM ex: Groupe secondaire

� Cinq groupes primaires sont transportés par une porteuse dans la bande comprise entre 312 et 552 kHz. Un groupe secondaire comprend 60 voies téléphoniques.comprend 60 voies téléphoniques.


FDM ex: Plan de multiplexage analogique


La commutation de circuits (analogique)


Réseaux à commutation de circuits

� Désavantages des signaux analogiques� Très sensibles face aux sources de bruit et de parasites.

� Donc la solution est de numériser les signaux� Technologie digitale au coeur du réseau téléphonique.� Parfois jusqu’à l’abonné (cas de RNIS).� Parfois jusqu’à l’abonné (cas de RNIS).� La numérisation peut se faire par la première centrale.� La parole est transformée en données de 64 kbps ou 56 kbps, selon les

pays (voir la hiérarchie PDH).� Avantages:

� La qualité de la voix devient indépendantes du bruit (le bit 0 ou 1 peut être reconnu même en présence d’un bruit important).

� Flexibilité du multiplexage temporel TDM.


Multiplexage à répartition dans le temps (TDM)� Plusieurs signaux transportés sur un même médium en

utilisant un entrelacement temporel.

� L’entrelacement peut se faire au niveau des bits, au niveau des octets ou à une quantité d’informations plus niveau des octets ou à une quantité d’informations plus grande.

� Le signal voix de base, le DS0, correspond à un signal téléphonique numérique. Vitesse : 8000 échantillons/sec et 8 bits par échantillon. Donc 8000 x 8 = 64 kbps.


Première étape vers le multiplexage temporelNumériser le signal de la parole � PCM

� Par échantillonnage : ce qui permet de prendre un échantillon chaque 125 microsec.

� Par quantification : ce qui permet de représenter cet échantillon sur 8 bits �codage � 8000 échantillons par seconde � 8000 * 8 = 64000 bits par seconde.

� DS0 est le signal numérique de base de 64 000 bits/sec qui correspond à un signal téléphonique .


Multiplexage hiérarchique PDH


DS1 (T1) et la commutation de circuits


Vue interne d’une centrale actuelle


Désavantages de PDH

� Les interfaces DS1, DS2, DS3 et DS4 sont différentes.� Le multiplexage de signaux DS0 en un signal DS1 est complètement différent du

multiplexage de signaux DS1 en un signal DS2 et ainsi de suite…� Pour retirer un circuit DS1 d’un signal DS4, toutes les étapes de démultiplexage

doivent être faites, chaque étape utilisant un équipement différent.


Solution: SONET (cours Optique)

� Conçu spécifiquement pour prendre avantages des possibilités de transmission à haute vitesse de la fibre optique.

� Horloge centrale � synchronisation parfaite� Conçu pour éviter le démultiplexage complet des signaux de débits supérieurs.� SONET permet un meilleur Operations, Administration, Maintenance and

Provisioning (OAM&P) où 4 % de la bande passante est réservée pour OAM&P. Par contre, dans un système T1, seulement un bit sur 193 bits servait pour OAM&P.


De la commutation circuit à la commutation paquet� Dans la commutation circuit: les ressources sont réservées pendant toute la

durée de la communication (Ex. réseau PSTN).� Bande passante� Capacité des switchs� Les ressources dédiées ne sont pas partagées� La performance est "garantie“� La performance est "garantie“� Une signalisation est requise

� Dans la commutation paquets : les messages envoyés utilisent les ressources à la demande (Ex. Réseau Internet).� Les ressources sont partagées et non dédiées� Les ressources sont utilisées à la demande� Chaque paquet utilise la pleine capacité du lien ou bande passante.


Les réseaux à commutation par paquet

� La transmission est asynchrone (versus synchrone en commutation circuit).

� Le multiplexage est statistique (versus statique en commutation circuit).

� Possibilité de mettre beaucoup plus d’appels sur la même ligne.

� Pas de gaspillage de bande passante et meilleure utilisation des ressources.

� Mais, introduction des délais variables de bout en bout (gigue) à cause du buffering.


Récaptiluation

� Récaptiluation du cours…

� Conseils: Pour approfondir vos connaissances au sujet de toutes les � Conseils: Pour approfondir vos connaissances au sujet de toutes les nouvelles technologies, je vous conseille fortement de faire beaucoup de lecture sur les sujets traitant les technologies PDH, SONET, WDM, ATM, FR, MPLS, Metro Ethernet, Carrier Ethernet (PBB, PBT), IPv6 et mobilité IP, LTE (Long Term Evolution).


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