La Voix sur IP - Aide informatique n°1aide.informatique1.fr/wp-content/uploads/2013/09/13-_-VOIP_F.pdf · 3 Principe physique de la voix ... C’est le transport de la voix en s’appuyant

2016

La Voix sur IP

OLIVIER DEHECQ

Olivier DEHECQ – http://aide.informatique1.fr Page 2

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


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


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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Nombre de téléphones

Nombre de téléphones


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


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.


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


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 »


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


RTCP : transport des données de contrôles (ex. : tests de QoS)

DIFFSERV permet la différenciation des flux sur le réseau


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)


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


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 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


1 Les flux [B-Exterieur] passent par R1 car la media gateway est du côté de A


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)


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)


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)


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

http://localhost/


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

http://www.voip-lite.com/

http://adresse_ip_du_telephone/


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]

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