POTS (Plain Old Telephony Systems)

Ce chapitre reprend un historique des télécoms et des problématiques propres aux réseaux de télécommunications :

• Téléphonie analogique
• Le PSTN opérateur
• L’arrivée du numérique (RNIS, BRI, PRI)
• L’adressage des points de terminaison sur les réseaux téléphoniques
• Les solutions “classiques” pour les entreprises
• Les PABX
• Les tie-trunks
• La fiabilité des réseaux PSTN (RTC ou RNIS)

1. POTS

POTS est un sigle anglais qui signifie Plain Old Telephone System que l’on peut traduire en français par “le bon vieux téléphone”. Dans certains pays on parle de réseau fixe ou de téléphone fixe. Il s’agit en fait des services rendus par une ligne téléphonique analogique avant l’avènement des technologies ISDN, téléphone mobile, ADSL et VoIP.

Le service POTS existe depuis l’introduction du téléphone à la fin du XIXe siècle, sous une forme pratiquement inchangée pour l’utilisateur lambda malgré l’introduction de la numérotation par tonalité ou de la fibre optique en remplacement des fils de cuivre qui composaient les lignes. Outre la communication de la voix à travers le réseau RTC, on peut citer ces services communs comme :

1. Voicemail, service de boîte vocale
2. Caller ID, service d’identification de l’appelant
3. Call waiting, service de mise en attente
4. Speed dialing, composition rapide
5. Conference call (three-way calling), chambres de conférences
6. Enhanced 911, services d’urgences améliorés
7. Centrex, central téléphonique
8. Fac-simile (FAX), télécopie
9. Communications numériques

Le réseau RTC/PSTN utilise des technologies, des supports et des protocoles différents de ceux qui supportent TCP/IP.

Les principaux concepts utiles à retenir sont :

1. Communications numériques mais à commutation de circuit
2. Architecture : Boucle locale/Trunks
3. Compostion Pulse Dialing/DTMF
4. Trunks
5. Numérotation standard E.164
6. Signalisation SS7

Ils permettent de mieux comprendre les architectures de connexions d’accès aux téléphones des entreprises et des particuliers sur lignes fixes et mobiles. Des interfaces et des protocoles permettent de connecter les deux mondes RTC et VoIP.

2. Commutation de circuit

La commutation de circuit est un mode d’établissement d’une liaison de télécommunication pour laquelle :

• un chemin physique ou logique est établi entre deux équipements

et

• est bloqué pour toute la durée de la communication.

L’établissement de circuit est aujourd’hui exécutée de manière électronique.

Dans la commutation par circuit, il y a un risque de sous-utilisation du support en cas de “silence” pendant la communication.

RNIS (ISDN) est un exemple de technologie à commutation de circuit qui numérise (en format binaire par encodage) la voix en tant que service.

Le temps passé est facturé.

En téléchargeant les livres du Guide SIP vous encouragez son auteur !

3. Commutation de paquet

La commutation de circuits s’oppose au principe de la commutation de paquets qui optimise le canal de transmission laissant le soin à des commutateurs intermédiaires d’acheminer les paquets (Ethernet, Wi-Fi, IP) ou en établissant des Circuits Virtuels (ATM, Frame-Relay).

Ces technologies sont facturées par quantité de données échangées.

Le protocole MPLS permet de construire des réseaux IP cohérents sur ces architectures préexistantes avec une forme de confidentialité et de la gestion de qualité de service.

4. Boucle locale

Le réseau téléphonique commuté (RTC ou PSTN) peut transporter la voix mais aussi des données. Il utilise le principe de la commutation de circuit qui est celui de l’établissement d’un circuit dédié pour une communication.

Les téléphones sont connectés à des commutateurs téléphoniques (manuels, automatiques, électroniques) qui constitue des points d’échange téléphonique.

Ils sont situés chez l’opérateur au central office (CO) ou dans l’entreprise (en tant que Private Branch Exchange, PBX).

Ces commutateurs s’interconnectent entre eux via des Trunks numériques ou analogiques.

Si le nuage opérateur fonctionne entièrement en technologies numériques, du client à l’opérateur il reste souvent une connexion analogique avec des fréquences audibles pour transmettre la voix et la signalisation (Dial Tone Multi Frequency, DTMF). Cette zone est appelée boucle locale du CO de l’opérateur au bâtiment du client par une paire (téléphonique) de fils en cuivre.

5. Trunk

Un trunk est une liaison spéciale vers le réseau PSTN. Les opérateurs proposent des services numériques sur la boucle locale analogique et parmi ceux-ci le transport de la voix :

• sur ISDN
• mais ausssi sur TCP/IP supporté par des technologies d’accès plus intéressantes telles que xDSL, DOCSIS (câble/Fibre), Metro Ethernet, etc.

Chaque communication vocale numérisée prend 64 Kbps de bande passante.

Sur une technologie à commutation de circuits comme ISDN cette bande passante est monopolisée (même le silence est codé).

Sur une technologie à commutation de paquets, comme TCP/IP cette bande passante est optimisée en fonction de l’occupation.

6. Signalisation dual-tone multi-frequency signaling (DTMF)

La signalisation Dual-tone multi-frequency signaling (DTMF) est celle qui est utilisée “in band”, c’est-à-dire dans le canal de communication, pour établir les destinations des appels auprès d’un central téléphonie privé ou public. DTMF est utilisé sur les claviers alphanumériques téléphoniques qui ont peu à peu remplacé les cadran à disque. Chaque touche correspond à deux fréquences audibles qui sont jouées simultanément.

Fréquences de touches DTMF :

Certaines fréquences audibles sont réservées, en Belgique :

7. FXO/FXS

En téléphonie, un Foreign eXchange Station ou FXS est une interface téléphonique qui fournit la tonalité, le courant de charge et la tension électrique nécessaire pour faire fonctionner la sonnerie.

Un périphérique qui connecte un FXS est une interface FXO qu’elle soit un téléphone analogique ou l’interface d’un PBX pour recevoir des appels. L’interface Foreign eXchange Office est le port qui reçoit la ligne analogique.

En téléchargeant les livres du Guide SIP vous encouragez son auteur !

8. ISDN/RNIS

8.1. Définition

ISDN (Integrated Services Digital Network), RNIS en français, est une technologie qui utilise la boucle locale pour fournir divers services de transmission numériques de la voix, de la vidéo et des sonnées. ISDN permet de se connecter au réseau PSTN, à Internet, à des sites distants.

ISDN fournit plusieurs type de canaux numériques :

1. Canaux B de 64 Kbps pour la voix et les données (1 canal B = un canal voix)
2. Canal D de 16 Kbps pour la signalisation.

8.2. Accès de base BRI

L’accès de base ou Basic Rate Interface (BRI ou T0) comprend deux canaux B et un canal D. Soit un total de deux canaux voix simultanés ou 128 Kbps de bande passante.

Source : Cisco Systems

8.3. Accès primaire PRI

L’accès primaire (PRA) ou Primary Rate Interface (PRI ou T2) propose trente canaux B et un canal D. Soit un total de 30 canaux voix simultanés ou 2 Mbps de bande passante. Ce type de ligne à 2 Mbps se vend aussi comme ligne dite E1.

9. Numérotation standard E.164

E.164 est une recommandation ITU-T qui définit le plan de numérotation international utilisé dans le réseau PSTN. Il définit aussi le format des numéros de téléphone de maximum 15 chiffres et habituellement écrits avec un sigle + en préfixe.

10. Signalisation SS7

Signaling System #7 (SS7) ou système de signalisation #7 est un ensemble de protocoles de signalisation téléphonique qui sont utilisés dans la grande majorité des réseaux téléphoniques mondiaux. SS7 fournit, dans le réseau téléphonique, une structure universelle pour :

1. la signalisation,
2. l’envoi de messages,
3. l’interconnexion et la maintenance réseau.

Il gère

1. l’établissement d’appels,
2. l’échange d’informations utilisateur,
3. le routage d’appels, la facturation et
4. supporte les services du réseau intelligent (en anglais Intelligent Network (IN))

L’utilisation principale de SS7 est de délivrer un appel téléphonique à travers le RTC. L’appel peut avoir à traverser plusieurs réseaux de différents opérateurs téléphoniques. (Par exemple sur un appel international ou s’il y a plusieurs opérateurs nationaux…). À chaque étape sur le chemin de l’appel les commutateurs téléphoniques ont besoin de savoir d’où vient l’appel (quelle ligne téléphonique, quel canal ou quel circuit) et vers où il va. Cela nécessite beaucoup de coordination. ISUP (ou ISDN User Part signaling) est un type de communication SS7 qui s’occupe de l’établissement d’un appel tout au long de ces différents liens. Les messages ISUP sont passés de commutateur en commutateur et à chaque point du circuit l’appel est étendu un peu plus jusqu’à l’aboutissement de l’appel (établissement de bout en bout).

Remarque : En VoIP, à l’échelle des communications globales, le protocole IETF SIP a l’ambition de remplacer SS7.

11. DSP : Digital Signal Processor

Les DSP (Digital Signal Processor) sont des puces optimisées dans le traitement numérique du signal notamment sonore et vidéo.

On retrouve ces puces dans des matériels divers et notamment les téléphones IP, les smartphones, etc.

Les interfaces qui connectent le monde IP aux technologies externes utilisent ces puces pour traiter le trafic VoIP. Ce matériel pourrait être utile dans la traduction de codec ou dans des oeuvres de transcodage.

12. Cartes et passerelles vocales

Pour interconnecter le réseau PSTN, des technologies numériques ou transcoder de la voix, on utilisera une passerelle vocale ou des cartes spéciales à insérer dans une passerelle. On citera le matériel fourni par :

• Digium : https://www.digium.com/products/telephony-cards
• Beronet : http://www.beronet.com/products/voip-gateways/
• Patton : https://www.patton.com/voip-gateway/
• Cisco Systems