Etude et simulation d’une transmission de la voix sur IP(VoIP)

Généralité sur la voix sur IP

Voice over Internet Protocol (VoIP) est une technologie émergente de communication vocale. En fait, la convergence triangulaire (voix, données et vidéo) est l’un des principaux problèmes rencontrés par les opérateurs de télécommunication. Plus récemment l’Internet s’est étendu partiellement dans l’Intranet de chaque organisation, voyant le trafic total basé sur un transport réseau de paquets IP surpasser le trafic traditionnel du réseau voix (réseau à commutation de circuits). Il devenait clair que dans le sillage de cette avancée technologique, les opérateurs, entreprises ou organisations et fournisseurs devaient, pour bénéficier de l’avantage du transport unique IP, introduire de nouveaux services voix et vidéo. 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. Dans ce chapitre, on va présenter quelques notions générales sur la voix sur IP. 

La voix sur IP (VoIP)

C’est un terme qui désigne les protocoles, les logiciels et le matériel qui permettent la transmission de médias temps réel sous la forme de paquets. La voix sur IP, ou VoIP est l’abréviation anglaise de Voice over Internet Protocol. Les fonctions offertes par VoIP ne se limitent pas à la transmission de la voix. Grâce à VoIP, il est possible d’émettre et de recevoir les messages vocaux, les emails, le fax, de créer un répondeur automatique, d’assister à une conférence audio et/ou vidéo, etc. La voix sur IP se réfère à la diffusion du flux de la voix sur les réseaux informatiques, au lieu des réseaux téléphoniques RTC traditionnels. La VoIP est à présent disponible sur tout Smartphone, ordinateur et tablette. La voix sur IP (VoIP) peut faciliter des tâches, et fournir des services qu’il serait difficile ou coûteux de mettre en œuvre en utilisant le réseau RTC traditionnel. 

Telephone over Internet Protocol (ToIP)

La TOIP est une catégorie de communication en voix sur IP, et concerne des échanges de téléphone à téléphone. Les téléphones IP ou les IP-phones, sont alimentés par courant, à la différence des cellulaires, et sont capables de numériser la voix pour la transmettre sur des réseaux IP, et inversement, rassembler les paquets entrants pour interpréter la voix reçue. La ToIP circule surtout sur des réseaux privés (LAN, VPN) ou publics. En bref la ToIP est basé sur la VoIP mais la VoIP offre des services et applications multiples : couplage téléphonie informatique (CTI), visioconférence sur IP, orientation des appels, messagerie vocale unifiée…

Le Réseau téléphonique commuté

Le RTC est tout simplement le réseau téléphonique que nous utilisons dans notre vie de tous les jours et qui nous donne accès à de multiple fonction. En effet outre le fait de pouvoir téléphoner, le RTC nous permet d’utiliser de multiples services tels que la transmission et réception de fax, l’utilisation d’un minitel, accéder à Internet, etc.… Il représente donc l’un des protocoles de discussion utilisés sur la paire de cuivres boucle locale.

Principe du RTC

Le réseau téléphonique public (RTPC, Réseau téléphonique public commuté ou simplement RTC) a essentiellement pour objet le transfert de la voix. Utilisant le principe de la commutation de circuits, il met en relation deux abonnés à travers une liaison dédiée pendant tout l’échange. [1] Figure I.1 : Le réseau téléphonique commuté RTC. 

Principe de fonctionnement 

Le principe de la voix sur IP est de faire circuler sur Internet, grâce au protocole IP, des paquets de données correspondant à des échantillons de voix numérisée.  Lorsqu’un utilisateur veut entrer en communication avec un autre, une connexion est alors établie entre les deux terminaux. L’utilisateur peut alors émettre un son par le biais d’un micro (signal analogique) qui est ensuite numérisé et compressé par la machine (signal par synthèse).

PABX ou PBX et PBX IP 

Le PABX : Un PABX (Private Automatic Branch eXchangeil) il utilisé principalement pour connecter les périphériques téléphoniques de l’entreprise (lignes internes) au réseau téléphonique public (lignes externes). Il permet également la mise en œuvre d’un certain nombre de fonctions, notamment: 1) Permet les appels entre des postes internes sans utiliser le réseau public. 2) Distribue les appels téléphoniques entrants. 3) Permet les appels téléphoniques départs. 4) Fourniture de services d’intégration de téléphonie informatique (CTI). 5) gère les terminaux téléphoniques, qui peuvent être des postes numériques ou analogiques. 6) gère toutes les autres fonctions ou options (par exemple, les taxes). [4]  Type de PABX o Le PBX IP : (PBX IP ou encore IPBX) un système utilisé en entreprise qui assure l’acheminement de la voix en utilisant le protocole internet (IP), en interne sur le réseau local (LAN) ou le réseau étendu (WAN) de l’entreprise. o Les PABX traditionnels : ceux que l’on appelle de génération TDM (Time Division Multiplexing), qui peuvent éventuellement migrer partiellement ou totalement en IP sur certaines gammes seulement

 Le traitement du signal 

Numérisation du signal voix

La voix est un signal analogique. La numérisation de la voix consiste à échantillonner ce signal analogique en capturant certains points (échantillons) à intervalles de temps réguliers, dont la durée est fixée par la fréquence d’échantillonnage. En téléphonie numérique traditionnelle (technologie la plus répandue actuellement), les opérations de numérisation de la voix et de conversion en signal analogique à l’arrivée existent déjà. Ces techniques ne constituent donc pas une nouveauté propre à la Téléphonie sur IP. 

Compression numérique

En complément à la numérisation, le signal numérique est compressé pour diminuer le débit nécessaire. Les techniques de compression / décompression numérique, peu utilisées en téléphonie traditionnelle, ont largement profité de l’essor de la téléphonie mobile et de la nécessité d’économiser des ressources fréquentielles rares. [3]  Principe des codecs : Codec est une abréviation pour Codeur/Décodeur. Un codec est basé sur un algorithme qui permet la compression des données qu’on lui donne. Il s’agit d’un procédé permettant de compresser et de décompresser un signal, de l’audio ou de la vidéo, le plus souvent en temps réel, permet une réduction de la taille du fichier original. Le codec numérise et compresse la voix de l’émetteur, ainsi les données numériques sont encapsulées dans des paquets IP et acheminées vers le destinataire. À l’arrivée au destinataire, ce dernier grâce au même codec décompresse et restitue le son. On distingue des codecs à perte et codecs sans pertes. Un codec à perte distingue les parties moins importantes des informations et les supprime pour gagner en taille. Dans le monde de VoIP, les codecs sont employés pour coder la voix pour la transmission à travers des réseaux IP. Les codecs pour l’usage de VoIP sont désignés également sous le nom des vocodeurs, pour des « encodeurs de voix ». Les Codecs (Compresseur / Décompresseur ou Codeur / Décodeur) utilisés par les différents équipementiers sont présentés ci-dessous avec leurs principales caractéristiques :

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.) .