Etude et mise en place d'un serveur pbx permettant la communication dans une entreprise, à partir d'un réseau local. Cas de la RVA/Bukavu

CHAPITRE II: ETUDE DE TECHNOLOGIES VOIP

II.0. INTRODUCTION

La téléphonie IP est devenue importante pour les entreprises. L'enjeu est de réussir à faire converger le réseau de données IP et le réseau téléphonique actuel. Pour ce faire, dans ce chapitre, nous présentons quelques notions générales de téléphonie. D'abord, nous commençons par donner une définition de la voix sur IP. Ensuite nous présentons son fonctionnement ainsi les principaux protocoles VOIP.

II.1 LA VOIX SUR IP II.1.1 Définition

La téléphonie sur IP (VoIP) est la transmission de la voix en utilisant le protocole IP. Le support utilisé peut être le réseau public Internet ou un réseau privé. L'arrivée de la VoIP a été ressentie dans le monde des télécommunications comme un profond changement du même ampleur que le remplacement du téléphone par le télégraphe, la VoIP sera étudié par rapport à la téléphonie classique. La VoIP est basée sur la commutation de paquet avec l'utilisation du réseau IP. La téléphonie classique utilise la commutation de circuit basée sur le réseau RTCP.⁴

II.1.2 Architecture VoIP.

La VoIP est une technologie qui n'a pas encore été standardisé. Vu cet état de fait, chaque constructeur utilise des méthodes et techniques qui lui sont propres. Ceci étant, chacun utilise une méthode qui répond à ses besoins et préoccupations tout en sachant que chaque méthode a des avantages et inconvénients.

Figure 2.1 Architecture VOIP

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La figure 2.1, nous montre de façon générale la topologie d'un réseau de VoIP. Elle est composée des éléments suivant :

> Le routeur : permet d'aiguiller les données et de router des paquets entre deux réseaux. Certains routeurs permettent de simuler un Gatekeeper grâce à l'ajout de cartes spécialisées supportant les protocoles VoIP.

> La passerelle : permet d'interfacer le réseau commuté et le réseau IP.

> Le PABX: est le commutateur du réseau téléphonique classique. Il permet de faire le lien entre la passerelle ou le routeur et le réseau téléphonique commuté (RTC). Toutefois, si tout le réseau devient IP, ce matériel devient obsolète.

> Les Terminaux : sont généralement de type logiciel (softphone) ou matériel (hardphone).

> Le softphone est installé dans le PC de l'utilisateur. L'interface audio peut être un microphone et des haut-parleurs branchés sur la carte son, même si un casque est recommandé. Pour une meilleure clarté, un téléphone USB ou Bluetooth peut être utilisé.

> Le hardphone est un téléphone IP qui utilise la technologie de la Voix sur IP pour permettre des appels téléphoniques sur un réseau IP tel que l'Internet. Les appels peuvent parcourir par le réseau internet comme par un réseau privé. Un terminal utilise des protocoles comme le SIP (Session Initiation Protocol) ou l'un des protocoles propriétaire tel que celui utilisée par Skype.

II.2. PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT DE LA VOIX SUR IP

La VoIP est une technologie de communication dont l'une des principales applications est la téléphonie IP. Le principe fondamental de la VoIP est la transmission de données parlées via un réseau IP. Concrètement, une conversation téléphonique VoIP ne passe plus par des fils de cuivre du réseau téléphonique traditionnel analogique. Elle circule sur un réseau de données numériques en passant les câbles Ethernet à l'arrivée et au départ. Pour dire les choses simplement, une conversation téléphonique VoIP passe par Internet. 5

II.2.1 Mode de fonctionnement

La voix sur IP (Voice over IP) caractérise l'encapsulation d'un signal audio numérique (La voix) au sein du protocole IP. Cette encapsulation permet de transporter la voix sur tout

5 https://www.companeo.com/standard-telephonique/guide/voip-comment-ca-marche

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réseau compatible TCP/IP. Le transport de la voix sur un réseau IP nécessite au préalable sa numérisation. Il convient alors de récapituler les étapes nécessaires à la numérisation de la voix avant d'entrer dans les détails de la VoIP.

Le processus de la numérisation de la voix est schématisé par la figure suivante :

Figure 2.2 Processus de la VoIP

a. Numérisation :

Dans le cas où les signaux téléphoniques à transmettre sont sous forme analogique, ce derniers doivent d'abord être convertis sous forme numérique suivant le format PCM (Pulse Code Modulation) à 64 Kbps. Si l'interface téléphonique est numérique (accès RNIS, par exemple), cette fonction est omise.

b. Compression :

Le signal numérique PCM à 64 Kbps est compressé selon l'un des formats de codec (Compression / décompression) puis inséré dans des paquets IP. La fonction de codec est le plus souvent réalisée par un DSP (Digital Signal Processor). Selon la bande passante à disposition, le signal voix peut également être transporté dans son format originel à 64

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Kbps.

c. Décompression :

Côté réception, les informations reçues sont décompressées- Il est nécessaire pour cela d'utiliser le même codec que pour la compression - puis reconverties dans le format approprié pour le destinataire (analogique, PCM 64Kbps, etc.).

II.2.2 Principaux codecs utilisés:

Le mot codec vient de 'codeur-décodeur' et désigne un procédé capable de compresser ou de décompresser un signal, analogique ou numérique, en un format de données. Les codecs encodent des flux ou des signaux pour la transmission, le stockage ou le cryptage de données. D'un autre côté, ils décodent ces flux ou signaux pour édition ou visionnage. Le but premier des codecs est de pouvoir traiter un maximum de données avec un minimum de ressources. Il existe une multitude de codecs, mais ils peuvent être divisés en deux grandes familles suivant leur manière de compresser les données.

II.3 LES PROTOCOLES UTILISÉS PAR LA VOIP

Un protocole est un langage commun utilisé par l'ensemble des acteurs de la communication pour échanger des données. Dans cette partie on va parler des protocoles de transport de la voix et des protocoles de la signalisation.

II.3.1 Les Protocoles de transport de la voix

Il y a de nombreux protocoles de couches inférieures à celle qui contient l'information voix parmi lesquels TCP (Transmission Control Protocol), UDP (User Datagramme Protocol) et RTP (Real Time Protocol), RTCP (Real Time Control Protocol).

? TCP: Le protocole TCP (Transmission Control Protocol) est un des principaux

protocoles de la couche transport du modèle OSI. Il permet, au niveau des applications,

de gérer les données en provenance de la couche inférieure du modèle (protocole IP). Lorsque les données sont fournies au protocole IP, celui-ci les encapsule dans des datagrammes IP. Le protocole TCP est un protocole orienté connexion, c'est-à-dire qu'il permet à deux machines qui communiquent de contrôler l'état de la transmission. Le protocole TCP permet principalement de:

? Remettre en ordre les datagrammes en provenance du protocole IP ? Vérifier le flux de données afin d'éviter une saturation du réseau

? Formater les données en segments de longueur variable afin de les remettre au protocole IP

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? Permet aussi de multiplexer les données. ? Le protocole UDP

Contrairement aux données où seul le débit global compte, il faut garantir pour la voix un flux le plus régulier possible. Pour ne pas ralentir le trafic, il faudrait utiliser des protocoles de transport simplifié, quitte à ne pas prendre en compte la gestion des erreurs (la voix est peu sensible à quelque erreurs contrairement aux données, mais la qualité perçue est très dépendante des fluctuations de délais dues aux congestions dans le réseau). Ainsi le protocole UDP basé sur la même couche que TCP. Cependant, il présente des performances moyennes par rapport à TCP, car il permet l'envoi de paquets sans contrôle de réception.

? Le protocole RTP

Le protocole RTP est le protocole qui a été dévéloppé par l'IETF, afin de faciliter le transport réel, de bout en bout, des flots de données audio et vidéo sur les réseaux IP. Le protocole RTP n'est pas un protocole réel de transfert, puisque son utilisation se fait généralement sur UDP ce qui permet d'atteindre plus facilement le temps réel.

Les applications temps réel comme la parole numérique ou la visioconférence constitue un véritable problème pour le réseau Internet. Plus généralement RTP permet:

? D'identifier le type d'information transporté ;

? D'ajouter des marqueurs temporels et des numéros de séquence à l'information transportée ;

? De contrôler l'arrivée à destination de paquets.

? Le protocole RTCP

Le protocole RTCP est basé sur des transmissions périodiques de paquets de contrôle par tous les participants dans la session. L'objectif de RTCP est de fournir différents types d'informations et un retour quant à la qualité de réception. Le protocole RTCP est un protocole de contrôle associé à RTP, il mesure les performances, il n'offre pas de garantie par contre.

Pour cela, il faut, employer un protocole de réservation de type RSVP ou bien s'assurer que les liens de communication utilisés sont correctement dimensionnés par rapport à l'utilisation qui en est fait. Trois principales fonctions de RTCP:

? Fournir des informations sur la qualité de session.

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? Contrôler le débit auquel les participants à une session RTP transmettent leurs paquets RTCP.

? Transmettre des informations de contrôle de session.⁶

II.3.2 Les Protocoles de Signalisation

Plusieurs approches sont utilisées aujourd'hui pour assurer les services de la voix sur IP.

? Le protocole H323

Le protocole 11323 est un protocole de signalisation appartenant à la couche transport du modèle OSI et associant un ensemble de protocole de communication de la voix, d'image et de données sur IP. Ce protocole est une adaptation de 11.320 UTILIS2 SUR RNIS pour les réseaux IP.

Le protocole 11323 existe depuis 1996 et a été initié par l'IUT (Union International Télécommunication), un groupe international de téléphonie qui développe des standards de communication. Concrètement, il est utilisé dans des programmes tels que Microsoft NetMeeting, ou encore dans des équipements tels que les routeurs Cisco.

? Fonctionnement

Le protocole 11.323 est utilisé pour l'interactivité en temps réel, notamment la visioconférence (signalisation, enregistrement, contrôle d'admission, transport et encodage). C'est le leader du marché pour la téléphonie IP ( frameip.com/toip/). Il s'inspire du protocole 11.320 qui proposait une solution pour la visioconférence sur un réseau numérique à intégration de service (RNIS ou ISDN en anglais), comme par exemple le service Numéris proposé par France Telecom. Le protocole 11.323 est une adaptation de 11.320 pour les réseaux IP. A l'heure actuelle, la visioconférence sur liaison Rnis est toujours la technique la plus déployée. Elle existe depuis 1990.⁷

? Le protocole SIP

SIP (Session Initiation Protocol) est un protocole de signalisation de voix sur IP normalisé par l'IETF (Internet Engineering Task Force). Tout comme son aîné 11. 323 (ensemble de normes de l'ITU, International Telecommunications Union), initialement conçu pour la visioconférence sur IP dans le réseau local, il gère la signalisation des appels au-dessus de la couche TCP/UDP.

6 https://wikimemoires.net/2011/03/protocole-de-transport-de-voip-codecs/

⁷ https://www.bing.com/search?q=Les+protocoles+de+signalisation&form=PRFXFR&httpsmsn=1&msnews=1&ref ig=d73fcf3fbf7d405e97f45b7e6f03f6f6&sp=-1&pq=les+protocoles+de+signalisation&sc=0-31&qs=n&sk=&cvid=d73fcf3fbf7d405e97f45b7e6f03f6f6

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Et ce avec des mécanismes de routage, de signalisation et de contrôle. Cette signalisation est l'une des briques nécessaires à un dispositif de voix sur IP, parallèlement aux protocoles de transport (RTP, Real-Time Transport Protocol ; RTCP, Real-Time Control Protocol ; ou RTSP, Real-Time Streaming Protocol - tous trois ayant fait l'objet de travaux de l'IETF) et, éventuellement, à des passerelles (MGCP, Media Gateway Control Protocol, pyhrojet IETF) si l'on souhaite relier le système à la téléphonie classique. SIP est beaucoup plus performant que 11.323 en termes de rapidité d'établissement d'une communication, car il est moins " bavard ", nécessitant trois fois moins d'échanges (aller et retour).Contrairement aux premières spécifications de 11.323, SIP est capable de détecter un appel en boucle. Il sait, par ailleurs, gérer les appels en multidiffusion. SIP peut en théorie transmettre également de la vidéo, mais les fonctions disponibles actuellement ne concernent que la voix. Un mode de fonctionnement point à point basé sur une architecture client-serveur

? Lancement de la requête

Le terminal SIP, appelé User Agent (UA), lance la requête (Invite). Il combine des fonctions de client, c'est-à-dire d'appelant, et de serveur - il accepte, redirige ou refuse un appel. Il est capable de communiquer avec un autre UA directement ou par l'intermédiaire de serveurs proxy.

? Relais de la requête par des serveurs

Le serveur SIP fonctionne comme un serveur proxy : il relaye la requête vers un autre serveur, ou UA. La requête est donc éventuellement transmise en plusieurs étapes. Le serveur peut même l'envoyer simultanément à plusieurs localisations (recherche parallèle).

? Redirection éventuelle

Un serveur de redirection SIP, lui, n'émet pas de requêtes et n'accepte pas d'appels ; il indique simplement l'adresse du serveur SIP recherché. Un utilisateur peut enregistrer sa localisation (modification temporaire ou définitive) auprès d'un serveur appelé " registrar ". Celui-ci est typiquement placé avec un proxy ou un serveur de redirection, et il peut inclure des fonctions de localisation.

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> Un protocole texte

SIP est un protocole basé sur du texte. Il ressemble à 11TTP ou à SMTP. > Service de localisation : seule communication " non SIP "

Le serveur de localisation renseigne un serveur proxy ou un serveur de redirection sur les emplacements possibles de l'appelé, mais les informations échangées ne sont pas au format SIP. Il est éventuellement colocalisé avec un serveur SIP.

> Acceptation de la requête par l'appelé

L'établissement de l'appel est validé par l'envoi (au besoin relayé par des serveurs proxy) d'une confirmation, ou accusé de réception par l'appelé (ACK pour " acknowledgement ").

Avantages

> SIP est un protocole moins bavard que 11.323: il nécessite moins d'échanges entre les postes des interlocuteurs pour établir une communication, et est donc plus rapide (même si la version 2 de 11.323 améliore ce point).

> Il comporte plus de fonctions inhérentes, comme la détection d'un appel en boucle, ou la gestion des communications en mode diffusion multiple (multicast).

> La mise en oeuvre de SIP et les développements sont plus souples.

> SIP est plus modulaire que 11.323. Il définit un protocole unique, là où 11.323 doit recourir à différents sous-protocoles, pour l'initialisation des appels et la gestion des conférences, en particulier.

Les inconvénients

> 11.323 se détache en termes d'interopérabilité avec le réseau téléphonique commuté. > SIP est pour le moment, moins répandu que 11.323 dans les offres commerciales.⁸

⁸ https://www.01net.com/actualites/le-protocole-sip-session-initiation-protocol-136814.html

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CHAPITRE III: MODELISATION DU SYSTEME III.0. INTRODUCTION

Après avoir présenté des notions théoriques de la VoIP dans le chapitre deux, ce chapitre met l'accent sur les besoins auxquels notre application VoIP via serveur IP PBX(ELASTIX) doit répondre. Nous allons présenter en premier lieu les besoins fonctionnels et non fonctionnels, puis nous allons présenter la partie conception.

III.1. Les besoins fonctionnels

Les besoins fonctionnels ou besoins métiers représentent les actions que le système doit exécuter, le projet doit couvrir principalement les besoins fonctionnels suivants :

? La gestion des utilisateurs : permet l'ajout, la suppression, la modification des utilisateurs (client SIP) par un administrateur.

? La gestion des appels : permet l'envoie et la réception des appels VoIP.

? La gestion des connexions : permet l'interconnexion entre l'administrateur et les clients SIP aussi entre eux.

? La gestion d'un serveur SIP.

Utilisateur	Opérations
L'administrateur	Authentification (Login et mot de passe) Enregistrer informations client La configuration du serveur Elastix Ajouter, supprimer, modifier des utilisateurs. Vérifier la fiabilité et la connexion
Les clients SIP	Authentification (Login et mot de passe) Recevoir, émettre... des appels Consulter des services téléphoniques

Tableau 3.1: Les besoins fonctionnels globaux

III.2. LES BESOINS NON FONCTIONNELS

Après avoir déterminé les besoins fonctionnels, nous présentons ci-dessous l'ensemble des besoins non fonctionnels qui sont des exigences qui ne concernent pas spécifiquement le comportement du système mais plutôt identifient des contraintes internes et externes à respecter pour garantir la performance du système.

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· La modularité de l'application : L'application doit être claire pour permettre des futures évolutions ou améliorations.

· L'ergonomie: L'application offre une interface conviviale et facile à utiliser.

· La performance: Un logiciel doit être avant tout performant c'est-à-dire à travers ses fonctionnalités, répond à toutes les exigences des usagers d'une manière optimale.

III.3. LA MODÉLISATION DES BESOINS

Pour mieux s'approcher à la réalisation de notre application « VOIP », on doit traduire les besoins fonctionnels et non fonctionnels sous forme de diagrammes qui expliquent mieux l'interaction utilisateur-application ou application-systèmes de vérification. Le but de la conceptualisation est de comprendre et structurer les besoins du client .Il ne faut pas chercher l'exhaustivité, mais clarifier, filtrer et organiser les besoins.

? Étude conceptuelle

Le modèle conceptuel doit permettre une meilleure compréhension du système il doit servir d'interface entre tous les acteurs du projet. Pour implémenter les diagrammes de l'application, on va utiliser la méthodologie de conception UML « Unified Modeling Language, ou Langage de Modélisation Unifié », il offre une démarche simple et claire dans la modélisation d'un tel projet et il se base sur plusieurs diagrammes dont chacun à ses propriétés et ses valeurs ajoutés pour réaliser une meilleure conception du projet, outre les diagrammes de l'UML, nous allons aussi présentés les diagrammes orientés réseau. Parmi ces diagrammes dont on va utiliser durant notre projet, on peut citer :

· Le Diagramme des cas d'utilisation : Ce diagramme permet d'illustrer les cas d'utilisations des utilisateurs du système.

· Le Diagramme de Séquences : Ce diagramme permet de représenter le déroulement de chaque opération tout en synchronisant avec les différents opérateurs et systèmes (internes ou externes).

· diagramme de réseau : Un diagramme de réseau est la représentation visuelle d'un réseau informatique ou de télécommunications.

· Diagrammes de réseau logiques : Un diagramme de réseau logique décrit la façon dont l'information circule dans un réseau. Ce diagramme décrit et montre aussi la logique du comportement des équipements qui sont interconnectés.

· Diagrammes de réseau physiques: Un diagramme de réseau physique représente l'agencement physique réel des éléments qui composent le réseau, y compris les câbles

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et le matériel. Ce diagramme montre la manière dont les équipements du réseau sont placés par rapport à l'emplacement.⁹

III.3.1. Digramme des Cas d'Utilisation

Les diagrammes de cas d'utilisation permettent de structurer les besoins des utilisateurs et les objectifs correspondants d'un système. Ils centrent l'expression des exigences du système sur ses utilisateurs : ils partent du principe que les objectifs du système sont tous motivés.

Figure 3.1. Diagramme de cas d'utilisation globale

La figure ci-dessus présente les différentes fonctionnalités de notre application VoIP et les interactions entre les intervenants qui sont :

· L'administrateur : c'est lui qui gère les trois opérations qui suivent : La gestion des utilisateurs et la gestion du serveur SIP, il joue le rôle du leader.

9 https://www.lucidchart.com/pages/fr/diagramme-de-reseau

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· L'utilisateur : il est le bénéficiaire de cette application peut consulter le service des appels ou la consultation du son compte (c'est le cas « extend »).

On note bien ici que tous les cas d'utilisations nécessitent l'authentification de l'utilisateur (« include »)

Figure 3.2 : Diagramme de cas d'utilisation "Admin Authentification"

La figure ci-dessus présente en détail les taches exécutées par l'administrateur après avoir établir la phase de l'authentification à savoir :

· La gestion des utilisateurs

L'administrateur peut consulter les informations, supprimer et ajouter des utilisateurs

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· La configuration du serveur SIP Elastix Ici, l'administrateur assure la mise en place du serveur SIP qui lui permet de gérer le routage des appels, la liaison entre les différents utilisateurs et la mise en place des boites vocales.

Figure 3.3 Diagramme de cas d'utilisation "Utilisateur"

Comme le montre la figure ci-dessus, après l'authentification l'utilisateur peut consulter son compte pour faire le suivie de son historique, consulter sa boite vocale, consulter son annuaire et gérer ses contacts. L'utilisateur peut également effectuer des appels via la VoIP.

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