Voice over IP

Sur les réseaux de télécommunication, le volume global du trafic de données croît actuellement à un rythme beaucoup plus rapide que le trafic vocal, en raison notamment du succès phénoménal de l’Internet, d’Intranet et d’Extranet. Depuis quelques années déjà, les données ont dépassé la voix et du même coup justifié la conception de réseaux optimisés destinés à la circulation des données (c’est à dire à commutation de paquet), plutôt qu’à la voix (commutation de circuit). Cette tendance débouche sur la nécessité d’exploiter des technologies de transport de la voix sur des réseaux de données, comme le Voice over IP, plutôt que le Voice over Frame Relay ou le Voice over ATM. On ne peut cependant pas nier que l’IP est en passe de s’affirmer comme le protocole unique de référence : ce qui fait de la VoIP la technologie la plus prometteuse et la plus stratégique pour le futur. Un autre aspect à considérer est le contexte compétitif global qui s’est progressivement créée, tant entre fournisseurs de services de circulation de la voix et des données qu’entre les clients. La conséquence est un effort considérable pour la recherche de technologies permettant de réduire les coûts en réalisant, par exemple, une infrastructure de réseau unique pour la fourniture de services de n’importe quel type. La dernière importante motivation de VoIP est technologique : l’amélioration rapide du rapport prix/prestations des technologies électroniques pour le traitement numérique des signaux (les Digital Signal Processors) permet d’utiliser la compression et la Voice Activity Detection à grande échelle, réduisant de beaucoup (théoriquement de huit fois) la bande nécessaire au trafic. En ce qui concerne le marché, on peut constater que VoIP a décroché ses premières applications dans le milieu professionnel, où il était facile de justifier de simples réalisations par une réduction des coûts ; par la suite, les fournisseurs alternatifs de services de données (et en particulier les Internet Service Provider) ont vu en VoIP la possibilité d’offrir des services nouveaux et plus profitables. Enfin les nouveaux fournisseurs de services, dotés de réseaux en fibre optique de grande capacité, voient en VoIP la meilleure technologie pour construire un réseau téléphonique à faible coût sur une infrastructure IP.

Il existe plusieurs organisations opérant dans le développement de standard pour VoIP, mais avant d’en parler, il est utile de rappeler les principes de base de la gestion numérique de la voix en téléphonie. La voix est numérisée à travers un échantillonnage à 8 KHz et un codage (non linéaire) sur 8 bits, qui produit un flux de 64 Kbps standardisé sous le sigle G.711, connu comme Pulse Code Modulation (PCM), et qui est à la base des réseaux téléphoniques numériques. Le flux numérique peut être comprimé en éliminant la corrélation entre les différents échantillons numériques afin de réduire la bande nécessaire pour supporter la session vocale : cette opération respecte elle aussi certains algorythmes standard qui permettent d’obtenir différents taux de compression et donc différents niveaux de qualité de la voix. Les applications les plus sophistiquées permettent d’obtenir des résultats encore meilleurs : il est notamment possible d’activer une fonction dénommée Voice Activity Detection (VAD) qui permet de ne pas transmettre de données pendant les différentes phases de pause généralement présentes dans une conversation et donc d’entraîner un intéressant gain de bande supplémentaire. Certains paramètres essentiels pour l’obtention d’une bonne qualité de transport de la voix sur réseaux IP, auxquels aucune ressource de transmission n’est préalablement allouée, comme dans les réseaux à commutation de circuit, nécessitent une attention particulière en phase de projet. Le plus important est constitué par le retard end-to-end, c’est-à-dire le temps compris entre l’émission du signal vocal et sa réception à l’autre bout de la ligne. Si ce retard est trop élevé, il est alors impossible de converser normalement : la valeur maximum conseillée est de 150 ms. Pour garantir le respect de cette valeur, il est nécessaire que le backbone IP soit conçu de manière appropriée en termes de transmission et que soient mis en œuvre des mécanismes sophistiqués de gestion des congestions, toujours possibles sur un réseau multiservices. La VoIP de haute qualité est donc rendue possible par un réseau IP avec QoS (Quality of Service), c’est à dire en mesure d’offrir des garanties sur les temps maximum de traversée du réseau. L’alternative à la gestion de la QoS, peu applicable, est de disposer d’un backbone largement surdimensionné sur lequel aucune congestion ne peut se vérifier et où les retards de transmission et d’acheminement sont minimes. L’Internet n’appartenant à aucune de ces catégories, il est impossible d’obtenir une qualité très élevée avec Internet, surtout en utilisant des PC en guise de téléphone. Tout change par contre lorsque l’on utilise exclusivement le réseau d’un unique ISP (ou de plusieurs ISP associés), où il est possible d’améliorer la QoS et de maintenir un niveau qualitatif élevé. Utiliser un réseau IP pour transporter la voix présente des criticités mais offre également des avantages substantiels : d’abord la bande est mieux exploitée car elle n’est plus allouée de manière rigide sur les différents circuits ; de plus l’IP est " media independent " et peut donc opérer en end-to-end sur n’importe quelle infrastructure de trasmission, y compris sans fil. Pour réaliser un réseau téléphonique, outre les protocoles de gestion du signal vocal en soi, il est nécessaire de tenir compte également des protocoles de signalisation et de contrôle, qui permettent d’instaurer les connexions. Le standard le plus diffus à l’heure actuelle pour les applications en milieu professionnel est sans conteste le H.323, qui couvre la communication en temps réel sur réseau à paquet et est donc bien plus vaste que le seul transport de la voix. Le standard H.323 regroupe un ensemble de recommandations émanant de la ITU (International Telecommunications Union) et comprend plusieurs composants, parmi lesquels le H.225 (spécifiant les messages pour le call control, en termes de signalisation, d’enregistrement, d’accès et de paquétisation / synchronisation des flux audio et vidéo) et le H.245 (spécifiant les messages pour l’ouverture et la fermeture des canaux de transmission des flux). Le H.323 exploite à son tour un protocole RTP (Real-Time Transport Protocol) défini par la IETF (Internet Engineering Task Force) et permet une interaction entre des produits multivendor car il est supporté par les principales entreprises du secteur.

En milieu professionnel, les applications de VoIP les plus diffuses à l’heure actuelle naissent dans l’objectif de réduire les coûts téléphoniques en acheminant le trafic téléphonique existant entre deux sièges de l’entreprise vers le réseau de données au lieu du réseau de téléphone public. Dans ce contexte, les standards téléphoniques peuvent être reliés directement aux routers exploitant la VoIP par interfaces analogiques ou numériques. L’application est généralement constituée du fameux Network Pabx, où le standard téléphonique traditionnel relié aux téléphones est remplacé par une infrastructure constituée de téléphones VoIP (reliés directement via Ethernet) et/ou par des PC multimédiaux dotés d’application VoIP, par des appareils à connexion LAN et par un serveur doté d’un logiciel supportant toutes les fonctions avancées d’un standard ou d’un call center. L’infrastructure voix/données de l’entreprise est donc entièrement intégrée et les énormes capacités de commutation des switch du réseau local sont exploitées au mieux, assurant ainsi la fonction de call control à travers un logiciel fonctionnant sur un serveur standard.