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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