Voix sur IP -Votre réseau est-il prêt ?

Service de niveau opérateur

À quand remonte la dernière fois où vous avez appelé votre opérateur de téléphone simplement pour dire : « J’appelle pour vous remercier de la fiabilité de mon service téléphonique » ? Beaucoup considèrent la fiabilité comme un dû. La vérité est que les compagnies de téléphone s’efforcent de maintenir un niveau de disponibilité de 99,999 %. Atteindre cette statistique est le défi que doivent relever les nouveaux services VoIP (voix sur IP) qui arrivent sur le marché. Étant donné que l’IP gagne du terrain, ce support peut-il servir à créer un service de niveau opérateur ?

Qu’est-ce qu’un service de niveau opérateur ? Un véritable service de niveau opérateur intègre les taux de fiabilité, de disponibilité et d’évolutivité dans les statistiques de fonctionnement du réseau. Un taux de disponibilité de 99,999 % signifie que le service n’est indisponible que 6 secondes par semaine. Dans un environnement VoIP, il faut également prendre en compte la sécurité, la simplicité de gestion et l’interopérabilité. Ces facteurs supplémentaires sont nécessaires lorsque des transmissions vocales empruntent les liaisons réseau en plus des services de données. Les services vocaux ne peuvent pas être sporadiques. Une communication vocale doit présenter le même niveau de disponibilité du début à la fin de la conversation.

Quelques définitions

La LATENCE est un retard dû à la transmission en cours. Imaginez que l’on lance une balle. Le temps de latence serait le moment entre l’instant où la balle est lancée et celui où elle est rattrapée par son destinataire. Un temps de latence trop important est inacceptable pour les transmissions de qualité téléphonique. Cela rappellerait les transmissions radio de l’ancien temps, où chaque locuteur devait dire « Terminé » à la fin de chaque phrase pour signaler à l’autre personne que c’est à son tour de parler. Sur les réseaux vocaux, un retard inférieur à 150 ms est acceptable. Ce retard peut être constaté si deux personnes qui utilisent un système VoIP, avec des temps de latence important, peuvent se voir en même temps. Tout leur semble décalé comme dans un film mal doublé. Vous entendrez la personne parler juste après que ses lèvres auront bougé.

La PERTE est un autre facteur inacceptable pour les transmissions vocales. Dans une transmission vocale ordinaire, un CODEC (Codeur-Décodeur) convertit les ondes de la voix en paquets numérisés. Ces paquets

sont mis en forme pour être transmis sur le réseau. Les paquets VoIP acheminent de tout petits échantillons de la conversation, généralement 20 ms. Certaines pertes n’affectent pas l’intelligibilité de la conversation, en revanche, une perte supérieure à 1 % oui. Une perte peut se produire sur des réseaux congestionnés, surchargés ou soumis à des rafales.

La GIGUE nuit à la qualité de voix. Les variations de retard des paquets sont telles que certains sont reçus de façon sporadique ou dans le désordre. En cas d’application VoIP sur réseau congestionné avec un trafic par rafales, la gigue sera plus difficilement compensable au niveau des postes émetteurs et récepteurs. Le trafic vocal est mis en mémoire tampon, côté réception, pour aider à compenser la gigue. La conversation est stockée jusqu’à ce que la portion de transmission en mémoire soit suffisante pour être lue. TCP/IP délivre des paquets sur la base de plusieurs algorithmes de routage. Pour que les applications vocales sur IP fonctionnent correctement, une attention toute particulière doit être apportée aux chemins empruntés par les paquets, mais également à la capacité et à la qualité du réseau. Une gigue excessive rend la conversation indéchiffrable. Les nouveaux commutateurs de couche 3 offrent un certain confort car ils sont capables d’assimiler les priorités définies.

Les ERREURS DE SÉQUENCE se produisent lorsque les paquets arrivent côté récepteur dans un ordre différent de l’ordre d’envoi. Les paquets TCP/IP intègrent des clés pour indiquer leur position dans une séquence. Un poste émetteur, qu’il s’agisse d’un PC ou de tout autre périphérique TCP/IP, partage les paquets en datagrammes pour la transmission. Ces datagrammes se voient attribuer un numéro de séquence. Si les datagrammes empruntent différents chemins sur le réseau en raison d’une congestion ou d’une défaillance matérielle, ou si un problème de câblage provoque plusieurs retransmissions, il se peut que les paquets arrivent dans le désordre. Un grand nombre d’erreurs de séquence entraînera une dégradation perceptible de la conversation.

Connaissant tous ces facteurs, comment planifier un réseau VoIP ? Le trafic se mesure en Erlangs. Cette unité vient de A.K. Erlang, ingénieur danois spécialisé dans la téléphonie et pionnier de la théorie des files d’attente. Un Erlang correspond au nombre d’appels par heure multiplié par la durée des appels, le tout divisé par 60 (minutes dans une heure). Doivent être compris les tentatives d’appel, les temps d’attente et la durée pendant laquelle un numéro est occupé. Les signaux vocaux numériques sont compressés pour permettre au lien de supporter plusieurs lignes de trafic. Pour obtenir les statistiques Erlangs, mieux vaut généralement interroger l’autocommutateur ou la console de gestion des appels. Pour estimer les dimensions d’un réseau, il faut estimer la largeur de bande requise pour traiter le nombre maximum d’appels qui transiteront par le réseau. En étudiant le trafic du réseau, à des fins de chargement, on remarque que le trafic n’est pas constant. La densité du trafic diffère tout au long de la journée. Comment faire pour toucher une cible aussi mobile ?

Débit garanti

Dans un paquet IP classique, transportant uniquement des données, la transmission sur le réseau est relativement simple. Le paquet de données est mis en forme, envoyé et reçu. De légers retards ou des retransmissions sont tolérés. Or, le trafic vocal ne tolère aucune erreur. Les paquets vocaux ont besoin de circuler de façon prioritaire, pour garantir leur transmission. Aujourd’hui, ceci est possible en renseignant la qualité de service (QoS) dans l’en-tête IP. Tous les en-têtes IP ont un octet TOS (Type de Service). Intégré au protocole il y a plusieurs années, cet attribut a récemment été redéfini en tant que domaine DSCP (DiffServe Code Point). La « Qualité de Service » fait référence à l’ensemble des paramètres, à la fois pour les transmissions avec (TCP) et sans connexion (IP), qui définissent la performance, en termes de qualité de la transmission et de disponibilité du service. Elle inclut le retard maximum, le débit et la priorité des paquets qui sont transmis. Les premiers bits de l’octet ToS reprennent les informations relatives à la qualité du service. La syntaxe est spécifiée par la norme H.323 (ITU- Union Internationale des Télécommunications) qui régit la façon dont les communications audio, vidéo et données circulent sur le réseau IP. Il peut s’agir de diffusion télévisée en circuit fermé, de vidéoconférence, VoIP, etc.

De nouvelles normes sont en développement sur la base des protocoles SIP (Session Initiation Protocol), Media Gateway Control Protocol (MGCP) et Magaco/H.248, expliqués plus loin dans ce document. Lors d’une conversation téléphonique sur le réseau téléphonique public commuté, lorsqu’une personne compose un numéro, un circuit est établi entre le téléphone émetteur et le récepteur. Ce circuit est disponible pendant toute la durée de la conversation, jusqu’à ce que le téléphone soit raccroché. Le circuit est maintenu même si la ligne est silencieuse. Dans les transmission IP, il n’y a pas de circuit en tant que tel. Les paquets sont routés sur un réseau à destination du poste de travail récepteur. Si l’appel doit sortir du réseau IP, la conversation est routée jusqu’au point où le PBX ou la passerelle transfère l’appel sur le réseau téléphonique public commuté. La passerelle est généralement accompagnée d’un serveur de priorité qui gère les niveaux de priorité affectés au trafic audio et vidéo, pour garantir la qualité des transmissions jusqu’au récepteur.

La qualité de service ne serait pas un problème sur un réseau qui disposerait d'une largeur de bande illimitée. Des documents, applications, messages électroniques, sauvegardes et une multitude d’autres données sont transmis sur les réseaux actuels. Y ajouter des services vocaux requiert une attention toute particulière. Pour qu’un système dispose de la qualité de service requise, la construction de l’infrastructure est déterminante. Les applications et équipements du réseau doivent pouvoir définir et comprendre le bit QoS, ou reconnaître les autres mécanismes de transfert qui utilisent d'autres normes. Il serait quelque peu inutile de développer la qualité de service d’un système si les terminaux du réseau, tels que les routeurs, ne comprennent ces exigences ou n’y accordent pas les niveaux de priorité voulus.

Plusieurs applications de « régulation de trafic » sont disponibles sur le marché, à l’heure actuelle. Ces applications se comportent un peu comme des « gendarmes » du trafic. Elles ralentissent le trafic « moins important » pour laisser passer les datagrammes à la priorité plus élevée. Ces applications posent toutefois problème en ceci qu’elles créent un point de défaillance unique sur un réseau. Elles peuvent présenter des problèmes d’évolutivité en cas d’évolution du nombre d’équipements connectés au réseau. Les routeurs et les commutateurs de couche 2 d’un réseau qui comprennent ce bit assureront la redondance, ainsi que, dans un futur proche, des fonctions multicast. L’IEEE a développé deux normes (802.1p et 802.1q) pour traiter la qualité de service des commutateurs de couche 2.

Un commutateur de couche 2, conforme à la norme 802.1p, sait grouper les paquets LAN selon leur classe de trafic au niveau de la couche MAC. Les administrateurs réseau affectent aux applications le degré de priorité de leur choix parmi les huit classes définies. Le niveau de priorité sept est le plus fort. Il est généralement réservé aux communications entre deux routeurs et aux informations relatives aux chemins du réseau. Les applications de voix sur IP, de vidéoconférence et autres applications où le facteur temps est très important se voient affecter les degrés de priorité cinq et six. Les valeurs plus faibles sont utilisées pour les autres types de trafic, du contenu multimédia jusqu’au trafic à « perte tolérée ». Ces commutateurs doivent également comprendre le trafic multicast. Le niveau zéro d’une application indique qu’aucune priorité ne lui a été attribuée.

Il incombe aux administrateurs des réseaux LAN de régler ces bits dans leurs applications. Avec les capacités de routage et les nouveaux commutateurs de couche 3, la tâche peut être effectuée dans les tables de routage au niveau adressage, ce qui permet de réduire, voire d’éliminer les régulateurs de trafic et les tables de correspondance compliquées. La norme 802.1q permet aux administrateurs réseau de diviser les plus grands réseaux LAN en plusieurs petits segments ou en réseaux VLAN (Virtual Local Area Networks).

DiffServe, une autre technique de QoS

Autre moyen d’identification de la QoS, le réglage du bit DiffServe (Services différenciés) est par conceptio une meilleure méthode. Les premiers bits de l’octet TOS (type de service) ou le champ DiffServe Code Point (DSCP) dans l’en-tête IP sont réglés à l’aide de l’un des trois mécanismes de comportement par bond. Un bond correspond au mouvement d’un paquet d’un point de transit à un autre (routeur à routeur, routeur à commutateur, etc.). L’avantage de ce bit est qu’il est compris par tous les appareils de niveau 3 sur Internet, y compris les routeurs et les commutateurs de niveau 3. Il permettra au trafic d’emprunter plusieurs chemins pour atteindre sa destination. Ce bit est réglé comme une requête par l’application d’origine. Afin de maintenir le même niveau de qualité de bout en bout, tous les routeurs et commutateurs des chemins sélectionnés doivent se conformer à ce réglage et adresser les paquets en conséquence. Ce bit peut être réinitialisé à chaque domaine, dès l’entrée du paquet dans le domaine.

Cinq catégories de service sont prises en charge par les points DFCP:

L’affectation de priorité relative
L’affectation de service
La commutation d’étiquette
Le protocole intégré de réservation de services/ressources
La classification statique par bond

Autres normes

Le protocole d’ouverture de session SIP (Session Initiation Protocol)

Spécifié par l’IETF (Internet Engineering Task Force) dans le cadre d’une proposition de norme RFC 2543, SIP est un protocole de la couche application destiné à surpasser les limitations de la qualité de service H.323 et de DiffServe, décrites précédemment. H.323 fonctionne en mode sans connexion. Aucune session de bout en bout ou « circuit » n’est créé pour la durée de la conversation. SIP assure la mise en place de sessions et inclut dans la couche 7 (la couche application) du modèle OSI, la localisation de l’utilisateur, la disponibilité, la redirection et les appel de groupe (conférence). De plus, il contribue à l’évolutivité du réseau en autorisant l’interaction des passerelles VoIP, systèmes PBX et autres systèmes de communication. Tout ceci est possible grâce aux protocoles suivants :

RSVP (Protocole de réservation de ressource)
RTP (Protocole de transport en temps réel)
RTSP (Protocole de streaming en temps réel)
SAP (Protocole d’annonce de session)
SDP (Protocole de description de session)

Le protocole de contrôle de la passerelle multimédia MGCP (Media Gateway Control Protocol)

Le protocole SIP réutilise les mêmes informations d’en-tête que HTTP. Il est donc moins complexe. Par ailleurs, comme il est orienté connexion, les conversations multicast, unicast et autres conversations dépendantes de la connexion sont plus fiables que si elles ne dépendaient que de la QoS. La correspondance des noms et la redirection sont intégrées au protocole, ce qui lui permet d’avoir une seule URL (Universal Resource Locator). Il est désormais possible de composer le numéro de téléphone d’une personne en tapant son adresse e-mail.

L’IETF a spécifié cette proposition de norme RFC 2705 pour la convergence des signaux audio transportés sur le réseau téléphonique public commuté et les datagrammes qui circulent sur Internet. Elle gère la communication entre les MGC (contrôleurs de passerelle multimédia) et les passerelles multimédia à l’aide du protocole SGCP (protocole de contrôle de passerelle simple) combiné au protocole IPDC (contrôle de périphérique IP). Il fonctionne en fait en configuration maître/esclave. Cette norme sera bientôt remplacée par la Megaco/H.248.

Megaco/H.248

Cette norme est le fruit des travaux du groupe d’étude ITU-T 16 et d’un sous-ensemble de l’IETF, appelé Megaco. Cette norme définit des protocoles spécifiques pour tous les équipements et divise les fonctions de passerelle en sous composants. Elle permet également aux périphériques de fonctionner avec les équipements « cadencés » du réseau RTC, pour fournir des techniques de commutation d’appel plus abordables.

Voix sur IP - votre réseau est-il prêt ?

Il n’y a pas de réponse immédiate à cette question. À ce niveau, une planification s’impose. Déterminez vos besoins et évaluez la qualité de votre réseau et de son infrastructure, sélectionnez le fournisseur avec lequel vous travaillerez et définissez les priorités des applications sur votre réseau. Migrer en voix sur IP est quelque peu comparable à la construction d’un bâtiment. La bonne conception des plans est primordiale. Et les meilleurs plans échouent parfois si les équipements utilisés ne sont pas compatibles. Ce n’est pas aussi simple que d’installer un système VoIP sur un réseau existant. Vous devrez peut-être remplacer certains équipements actifs installés de longue date. Ce sera le cas si votre réseau utilise des hubs, en raison de leur manque d’intelligence et de leur technologie archaïque. Vous devrez également remplacer les anciens commutateurs de niveau 2 et 3 s’ils ne comprennent pas comment router vos paquets correctemen.

Vous devez également déterminer si vos systèmes sont ouverts, vous autorisant à connecter ultérieurement divers téléphones à votre réseau. La voix sur IP est avantageuse financièrement, en particulier pour les entreprises qui possèdent plusieurs bureaux géographiquement distants. La téléphonie sur IP n’est pas facturée. Les appels sont gratuits. Le retour sur investissement de ces systèmes est donc plutôt intéressant. Appelez votre fournisseur de service téléphonique pour connaître les services VoIP qu’il envisage de proposer dans les mois à venir. Les opérateurs envisagent de plus en plus d’exploiter des centraux urbains Ethernet ou ELEC (Ethernet Local Exchange Carrier), ce qui vous éviterait de devoir fournir la passerelle avec le réseau RTC, car elle serait fournie par la compagnie du téléphone. Si tel est le cas de votre fournisseur, demandez lui à quelle norme il compte se conformer avant de prendre votre décision.

Revisitez votre infrastructure

Il y a quelques années, tout fonctionnait sur un câblage de Catégorie 5 et les téléphones utilisaient au mieux un câblage de Catégorie 3. Une fois installée, on en venait à oublier l’infrastructure du réseau, à moins bien sûr, qu’il ne faille l’étendre ou la dépanner. Les fournisseurs d’actifs exigent une certaine catégorie de câblage cuivre ou fibre optique, mais les gens ont tendance à oublier que toutes les connexions et tous les câbles réseau ne se valent pas. De surcroît, une infrastructure mal adaptée ou mal installée suffit à paralyser un réseau. Voici une analogie qui parle d’elle-même : « Vous pouvez acheter des voitures plus chères et plus rapides, mais si les routes sont mauvaises, elles ne feront pas long feu ». Et elles ne rouleront certainement pas aussi vite qu’elles le peuvent. Il en va de même pour votre réseau.

Les nouvelles installations utilisent généralement un câblage de Cat. 6 et le câblage de Cat. 7 est d’ores et déjà disponible. Le câblage 10G sur cuivre est en cours d’étude, tandis que le 10G sur fibre optique est déjà approuvé. Pour plus d’informations sur ces normes, rendez-vous sur notre site Web et consultez la rubrique consacrée au produit 10G ip™.

Votre réseau est le siège d‘une multitude d’autres applications et leur nombre ne cesse de croître. Les entreprises y voient le moyen de réaliser des économies considérables, ce qui rend ces applications extrêmement populaires. Quelle est la procédure à suivre ? Tout d’abord, demandez à un installateur certifié d’examiner votre réseau câblé. Les raccordements, la pose des câbles et leur étiquetage doivent être conformes à TOUTES les normes appropriées. Un bon analyseur de protocole ou de réseau permet de déceler les éventuels problèmes. Assurez-vous également que votre câblage est conforme aux normes actuelles. Les entreprises qui ont investi dans les toutes dernières normes de câblage dès leur homologation ne disposent pas pour autant d’un câblage conforme aux normes en vigueur.

Ensuite, examinez votre matériel actif et l’état de santé du trafic sur votre réseau. Assurez-vous que votre matériel électronique comprendra les différents mécanismes utilisés par votre système VoIP, notamment la qualité de service (QoS) et les services différenciés (DiffServe). Votre fournisseur devrait pouvoir vous aider à établir cette configuration. Débarrassez-vous des protocoles inutiles qui encombrent votre bande passante. Enfin, et c’est très important, surveillez la qualité du service une fois que tout est en place. Rien ne remplace une bonne planification et administration du réseau. Pour garantir la fluidité des opérations à long terme, choisissez les meilleurs câblages, connecteurs et périphériques disponibles. Cet article peut être consulté en ligne sur www.siemon.com.