L’architecture réseau pour les services multimédias

Les réseaux multiservices

Dossier : TélécommunicationsMagazine N°604 Avril 2005
Par Patrice COLLET (65)
Par Jean GRAVEUR

De nouvelles offres multiservices intégrées se construisent à partir d'équipements chez le client et dans les réseaux : une nouvelle génération de plates-formes de services apparaît

Le réseau s'étend chez le client et lui donne accès au multiservice

De nouvelles offres multiservices intégrées se construisent à partir d'équipements chez le client et dans les réseaux : une nouvelle génération de plates-formes de services apparaît

Le réseau s'étend chez le client et lui donne accès au multiservice

Traditionnellement le réseau s'arrêtait à la porte des clients et se matérialisait par la célèbre prise conjoncteur. Aujourd'hui, le réseau se prolonge à l'intérieur du domicile du client au travers de passerelles domestiques dont la Livebox de France Télécom est un exemple.

Cette passerelle, véritable réseau local, joue le rôle d'articulation entre l'installation domestique et les moyens de télécommunication mis en œuvre par l'opérateur. Elle combine les fonctions de modem et de routeur. Elle permet, dans certains cas, au moyen de technologies telles que Wi-Fi, Bluetooth ou CPL (courant porteur en ligne) de s'affranchir du câblage. Elle peut également servir d'adaptateur pour utiliser en VOIP1 des postes téléphoniques classiques. Un autre rôle possible est de faire communiquer entre eux des dispositifs installés dans la maison. En effet, avec la montée en débit et la diversification des services, le réseau interne au domicile du client se complexifie.

La passerelle domestique peut fournir des fonctions spécifiques à un service de communication. Par exemple dans le cadre d'un service de voix sur IP, la passerelle domestique dialogue avec les plates-formes de commande de la VOIP placées dans le réseau. À ce titre, elle devient, pour une partie de ses fonctions, partie intégrante du réseau ; elle contribue aussi à la gestion de la qualité du service offert au client. En effet, c'est elle qui, avec le réseau, assure que les débits alloués aux différents services sur l'accès d'un client respectent un certain nombre de règles comme celle qui consiste à donner priorité aux données de voix, sensibles aux variations de temps de transport, par rapport aux données d'accès à Internet.

Ces passerelles constitueront à l'avenir le support d'un certain nombre d'offres de services, permettant aux opérateurs de différencier leurs services au-delà de la seule couche de transport. Gérer la passerelle résidentielle est donc un enjeu très important pour les opérateurs de réseau qui jouent alors un rôle de médiateur entre les fournisseurs de services multimédias et les clients : l'exemple du marché français de l'accès haut-débit le confirme complètement.

Les plates-formes de services

Afin de fournir rapidement des services évolutifs aux clients, il est devenu nécessaire de concentrer la logique de service sur des plates-formes dédiées. Cette approche permet de constituer des blocs de service réutilisables dans l'ensemble du groupe.

Ce concept est l'aboutissement des travaux engagés, il y a quelques années, avec ce que l'on appelait alors le réseau intelligent qui, déjà, concentrait la logique du service et les données associées. Cela permettait de donner accès rapidement à de nouveaux services comme le numéro vert, les services de réseau privé virtuel, le paiement des communications par carte… La centralisation de la logique de service permettait de gagner sur le temps de déploiement, car il n'était plus nécessaire de mettre à jour des centaines de commutateurs pour offrir les services.

Aujourd'hui le mouvement s'est amplifié avec la pénétration de la connectivité IP : l'absence de distinction entre les flux de commande et les flux de transport rend beaucoup plus général le concept de plate-forme de services par rapport à ce qu'il était dans le cadre du réseau intelligent. Situées à l'intersection des réseaux et du monde informatique, les plates-formes de service permettent d'offrir rapidement des services avancés indépendamment de l'accès (fixe, mobile, Internet). Cette démarche optimise les coûts et le " time to market ".

Les derniers développements des technologies du type OSA Parlay (Open System Architecture du Consortium Parlay) offrent la possibilité d'ouvrir les plates-formes de service à des développeurs tiers permettant d'envisager des modèles économiques similaires à celui du Minitel.

Que ce soit dans les passerelles résidentielles, les terminaux ou les plates-formes de services, on voit bien qu'il est capital, pour un opérateur de réseau, de maîtriser les éléments de la mise en relation (identité, présence, localisation, annuaire, profil client) afin de jouer le rôle d'agrégateur et de médiateur entre clients et fournisseurs de services.

Les technologies du NGN apportent la révolution dans les réseaux support des services conversationnels :

les derniers moments des réseaux téléphoniques à commutation de circuits

Les techniques, que l'on peut qualifier de NGN (Next Generation Network) imaginées par BellCore à la fin des années quatre-vingt-dix, consistent à séparer très clairement les couches de commande et de transport dans les réseaux de services conversationnels et à faire porter l'ensemble des flux de services par un réseau dorsal unique, un réseau IP par exemple. Couplées à une mise en paquets de tous les flux conversationnels on aboutit ainsi à une nouvelle architecture de réseau qu'on peut qualifier de réseau conversationnel multimédia.

La mise en place d'infrastructure de réseau multimédia conçue selon des schémas complètement nouveaux

Les premiers travaux sur les architectures multimédias se sont largement développés dans le contexte des réseaux mobiles. Les instances de normalisation ont développé les spécifications d'une architecture de commande de réseau multimédia reprenant les principes du NGN et capable de commander des flux de données tels qu'ils sont transportés dans les réseaux GPRS et UMTS. Les protocoles de commande sont fondés sur le protocole SIP (Session Initiation Protocol) défini par l'IETF (Internet Engineering Task Force) et adapté aux besoins de réseaux d'opérateurs mobiles. Ce système de commande est connu sous le nom d'IMS. Parallèlement, les premiers déploiements de services conversationnels sur IP en Europe (voix et visiophonie sur IP) ont été conduits en utilisant des architectures fondées sur le protocole H.323 car les seuls équipements disponibles sur le marché étaient fondés sur celui-ci. Il est apparu, assez vite, que l'architecture de commande IMS pouvait être utilisée dans le contexte des réseaux fixes pour établir des sessions de voix et de visiophonie. Cette approche offre une perspective de convergence entre les mondes des réseaux fixes et mobiles. Les bases de la normalisation de l'IMS ont été reprises par l'ETSI (European Telecommunications Standards Institute) pour définir un système de commande adapté aux réseaux fixes multimédias.

Les avantages d'une telle orientation sont nombreux : mise en commun des développements techniques entre les deux types de réseau, introduction de fonctions de nomadisme dans les réseaux fixes (possibilité de retrouver ses services à partir d'un accès au réseau fixe qui n'est pas celui que j'utilise en temps normal), et à plus long terme possibilité de commander divers types de réseaux d'accès fixe ou mobile avec un même système de commande. L'ensemble de l'industrie travaille maintenant dans cette direction. Les premières spécifications de l'ETSI pour les réseaux fixes devraient apparaître à la mi-2005, permettant d'envisager la disponibilité de produits industriels conformes au cours de l'année 2006.

Les protocoles SIP et H.323 que l'on vient d'évoquer constituent une nouvelle génération de protocoles de signalisation. Ils permettent de mettre en place et de libérer le lien logique ou physique qui permettra le transfert d'informations entre un point d'entrée et un point de sortie de réseau. Ils transportent des informations relatives aux droits et conditions de l'établissement de la communication. Dans le contexte du réseau téléphonique actuel, la signalisation est transportée dans un réseau de données par paquets spécifiques hautement sécurisé et indépendant du réseau de transport de la voix et des réseaux de données commerciaux qu'on appelle le réseau sémaphore : il relie tous les nœuds susceptibles d'intervenir dans l'établissement des communications téléphoniques. Cette méthode de signalisation connue sous le nom de signalisation n° 7 a permis la mise en place du RNIS, du réseau intelligent et surtout des mécanismes de localisation et d'itinérance dans les réseaux mobiles de 2e génération de type GSM. Aujourd'hui, cette signalisation évolue. Son transport par les réseaux IP est rendu possible car la nécessité d'avoir un réseau de technologie paquet séparé de la technologie circuit a disparu.

L'évolution des réseaux de voix

Si le trafic de voix véhiculé par les réseaux a tendance à augmenter (+ 7,2 % d'octobre 2003 à septembre 2004) cela dissimule une situation contrastée entre le réseau téléphonique commuté fixe (RTC) dont le trafic a baissé (- 0,3 % sur la période) et les réseaux mobiles (+ 19 % sur la période)2.

Outre le transfert de trafic des réseaux fixes RTC vers les réseaux mobiles, un autre phénomène est apparu, celui de la maturité et du déploiement des offres de VOIP. France Télécom par exemple déploie une infrastructure de VOIP tant pour le marché résidentiel que pour le marché professionnel et entreprises. Le déploiement rapide de l'ADSL accélère la migration vers la VOIP dans le domaine résidentiel. Il accélère également la baisse du trafic d'accès Internet à bas débit via le RTC dont le trafic a diminué de 22 % d'octobre 2003 à septembre 2004. Le réseau de voix traditionnel (le RTC) se contracte pour s'adapter aux volumes de trafic qu'il a à transporter, d'où la réduction du nombre de commutateurs de transit voire de commutateurs d'abonnés.

C'est dans ce contexte que nombre d'opérateurs historiques se posent la question du remplacement progressif de leur réseau RTC, fondé en grande partie sur des technologies datant de la fin des années soixante-dix. Environ, la moitié des commutateurs temporels de 2e génération en France sont âgés de vingt ans ou plus. Plus de 10 millions d'équipements d'abonnés localisés sur des milliers d'Unités de raccordement d'abonnés (URA) ont été installés au début des années quatre-vingt. Compte tenu des volumes d'équipements en cause et des travaux de réaménagement que leur remplacement nécessitera, il faudra plusieurs années pour remplacer un tel parc. C'est pourquoi, même si ces équipements donnent aujourd'hui un service de très bonne qualité, il convient de se préoccuper de leur remplacement. Comme on l'a vu plus haut, le trafic de voix va dans les années qui viennent migrer au moins partiellement vers de la VoIP ou vers des services mobiles. À quelle vitesse et en quelle proportion ? Il est évidemment impossible de le dire. La solution de remplacement choisie devra tenir compte de la migration progressive du trafic vers la VOIP et vers les mobiles. Elle devra être robuste, redimensionnable et économique.

Une première orientation est claire, le trafic de VOIP va croître avec le développement de la couverture ADSL : les DSLAM qui sont les équipements permettant de raccorder les clients en ADSL vont devenir pour les clients de la VOIP le support de l'offre de voix. Par ailleurs, les fournisseurs de DSLAM développent sur ceux-ci des cartes et des fonctions permettant le raccordement de lignes téléphoniques classiques et la transformation du signal téléphonique en VOIP. Ce faisant, un même cœur de réseau pourrait traiter à terme toute la voix sous la forme de VOIP, qu'elle provienne de clients ayant souscrit des offres de VOIP ou bien de clients de lignes téléphoniques classiques. Le cœur de réseau devient ainsi indépendant du niveau de migration des services de voix vers la VOIP. De même, pour le réseau d'accès le DSLAM reste le même quel que soit le choix du client, service traditionnel ou service de VOIP : ce qui change c'est seulement la carte de raccordement du client : l'effet de l'incertitude se trouve ainsi très fortement limité.

Avec une orientation de ce type on simplifie également le réseau d'accès. Le DSLAM remplit des fonctions qui sont assurées par deux familles de machines les DSLAM et les URA, ce qui devrait être de nature à réduire les coûts d'exploitation.

Le système de commande des nouveaux services multimédias qu'on a décrit plus haut est un bon candidat pour traiter également les offres de voix. Son utilisation doit permettre de faciliter la transition des offres de voix traditionnelles vers des services plus sophistiqués et également de préparer la convergence technique et fonctionnelle des réseaux mobiles et fixes.

Compte tenu de l'ampleur des travaux que représentera la migration des services de voix vers la nouvelle architecture que nous venons d'esquisser, France Télécom se prépare afin de pouvoir commencer les premiers travaux à l'horizon 2006-2007. Ils concrétiseront le début d'une nouvelle période celle de la disparition de la commutation de circuits qui a vu le jour avec le début du téléphone automatique à la fin du XIXe siècle.

Conclusion

Nouvelles ouvertures, nouvelles contraintes pour les opérateurs de réseaux

Les réseaux sont aujourd'hui devenus plus ouverts que par le passé. Si cette ouverture autorise une meilleure interaction avec les installations clients, et donc plus de possibilités au niveau des services, elle permet également de pénétrer au cœur des réseaux plus facilement que du temps des réseaux téléphoniques. Cela pose des problèmes nouveaux dont l'un, et non des moindres, a trait à la sécurité, qu'elle concerne les accès, le réseau ou les logiciels des plates-formes de services y compris la passerelle résidentielle. Les préoccupations de sécurité résident bien entendu aussi dans tout ce qui tourne autour des identités (création, transport, utilisation) générant des besoins accrus de certification, de prévention d'usurpation. Elles touchent enfin à la sécurité de fonctionnement des équipements du réseau eux-mêmes où il s'agit de se prémunir contre les attaques, les dénis de service…

La vision du réseau du futur

Si l'on ajoute :
1) que les réseaux sont désormais en perpétuelle modification pour être à même d'offrir au plus tôt les nouveaux services aux clients dans un contexte de concurrence accrue où la prime à la nouveauté et à la qualité est de mise,
2) que les contraintes réglementaires imposent :

  • aux opérateurs dominants, et à eux seuls, des mécanismes supplémentaires d'interconnexion avec les opérateurs concurrents,
  • des mécanismes nouveaux de portabilité des numéros fixes et mobiles (on change d'opérateur mais on conserve son numéro) ce qui a nécessité de revoir la logique d'établissement d'appel par la mise en place de la consultation systématique de bases de données en temps réel de localisation pour acheminer les appels correctement,
  • des mécanismes de dégroupage partiel (seule une partie de la bande est louée par l'opérateur concurrent) et total (la totalité de la largeur de bande est louée par l'opérateur concurrent),

 
on comprend aisément que les causes potentielles de déstabilisation des réseaux ne manquent pas.

Ce qui est donc en jeu pour les opérateurs de réseau confrontés à ces mutations et obligations nouvelles, c'est bien de garder la maîtrise des évolutions et de continuer d'assurer une qualité de service irréprochable tout en optimisant le " time to market " et en faisant bénéficier le client, au plus vite, des dernières innovations. Cela passe par la complète maîtrise de la chaîne de conception, intégration et déploiement des réseaux. Il s'agit donc de garder sous contrôle :

1) la définition des architectures et la spécification des fonctions et des interactions,
2) le suivi des développements industriels et leur validation en termes de bon fonctionnement intrinsèque et de non-perturbation de leur environnement,
3) la réduction des risques avant déploiement à grande échelle par des opérations de vérification sur centres " captifs " représentatifs le plus possible du réseau réel.

Même si c'est dans la nature même des grands réseaux de télécommunications d'avoir à interconnecter les équipements d'aujourd'hui avec ceux d'hier, à l'intérieur de leur espace géographique ou avec d'autres réseaux du monde entier, jamais la complexité n'aura été aussi grande, jamais n'auront été si rapides les bouleversements qui les affectent. Faire interfonctionner tous ces équipements est un vrai métier.

Une véritable course de vitesse sans fin est donc engagée, entre d'une part la volonté de simplifier l'architecture des réseaux de demain, et d'autre part l'augmentation naturelle de l'entropie par suite d'accroissement de la diversification technique, de la multiplication des services et de leurs interactions, et de la complexification des cadres réglementaires. Maîtriser les transitions qui sont l'apanage des grands réseaux de télécommunications, et savoir répondre à la demande croissante de qualité et de sécurité pour les services, est un exercice très compliqué ; rares seront les opérateurs qui sauront le faire de façon pérenne.

Un nouveau défi apparaît alors, celui de disposer à tout moment, aujourd'hui comme demain, des compétences adéquates (en qualification et en effectif) dans tous les secteurs de la chaîne évoquée plus haut. Le facteur humain et organisationnel est bien au cœur des problématiques à résoudre par les opérateurs qui voudront garder la maîtrise des mutations à l'œuvre au sein des réseaux de télécommunications.

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1. Voice over Internet protocol.
2. Source ART observatoire des marchés.

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