Séance 1 — Introduction à la VOIP

📞Séance 1 · Fondamentaux VOIP

Comprendre les fondamentaux de la téléphonie sur IP

Cette première séance pose les bases : différences entre RTC et VOIP, architecture d'une infrastructure de téléphonie IP, protocoles SIP et RTP, codecs audio, ports réseau et critères de qualité. Vous terminerez par un TP d'observation d'appel sur Cisco Packet Tracer et un quiz d'évaluation.

⏱️ 3h30 📚 Théorie 1h15 🛠️ TP 1h30 ✅ Synthèse 45 min 🎯 6 objectifs

Objectifs Ce que vous saurez faire

🧩 Comprendre

Le fonctionnement global d'une infrastructure VOIP et le rôle de chaque équipement (terminal, IPBX, gateway, trunk SIP).

🔍 Identifier

Les protocoles essentiels (SIP, SDP, RTP, RTCP), leurs rôles respectifs et les ports réseau utilisés.

📊 Évaluer

La qualité d'une communication : latence, gigue, perte de paquets, codecs adaptés au contexte.

Théorie · 1h15 Concepts fondamentaux

📞 RTC vs VOIP : un changement de paradigme

Le RTC (Réseau Téléphonique Commuté) historique repose sur la commutation de circuits : un canal dédié est réservé entre l'appelant et l'appelé pendant toute la durée de l'appel. La VOIP (Voice Over IP) utilise la commutation par paquets : la voix est numérisée, découpée en paquets IP et acheminée sur le réseau de données.

Critère	RTC	VOIP
Type de commutation	Circuits	Paquets
Support physique	Cuivre dédié (paires torsadées)	Réseau IP existant (Ethernet, Wi-Fi, Internet)
Bande passante	Fixe (64 kbit/s par canal)	Variable selon codec (8 → 100 kbit/s)
Coût d'appel	Facturé à la durée et à la distance	Souvent forfaitaire ou gratuit (interne)
Services	Voix uniquement	Voix, vidéo, présence, messagerie unifiée
Fin du service	Arrêt programmé par les opérateurs	Standard du marché

📌 À retenir : en France, le RTC analogique est arrêté progressivement depuis 2018. La VOIP est devenue la norme pour les entreprises.

🏗️ Architecture d'une infrastructure VOIP

Une architecture VOIP type associe plusieurs composants. Cliquez sur chaque élément du schéma pour en découvrir le rôle.

👆 Cliquez sur un composant du schéma pour découvrir son rôle dans l'infrastructure VOIP.

Schéma simplifié d'une architecture VOIP d'entreprise

🔗 Protocoles essentiels : SIP & RTP

Deux protocoles principaux coexistent : SIP (Session Initiation Protocol) pour la signalisation (établir, modifier, terminer l'appel) et RTP (Real-time Transport Protocol) pour le transport audio en temps réel.

SIP — la signalisation

REGISTER : le téléphone s'enregistre sur l'IPBX
INVITE : demande d'établissement d'appel
100 Trying / 180 Ringing : réponses provisoires
200 OK + ACK : appel accepté
BYE : raccrochage
CANCEL : annulation d'une invitation en cours

RTP — l'audio

Transport UDP (rapide, pas de retransmission)
Ports dynamiques (souvent 10000-20000)
Numérotation et horodatage des paquets
RTCP : qualité, pertes, gigue
SRTP : version chiffrée (sécurité)

🎬 Séquence d'un appel SIP simplifiée

👆 Cliquez sur une étape pour comprendre ce qu'il se passe à chaque message SIP.

Diagramme de séquence d'un appel SIP entre deux extensions

🎚️ Les codecs audio

Un codec (coder/decoder) numérise la voix et la compresse pour la transmettre. Le choix dépend du compromis entre qualité audio, bande passante et charge CPU.

Codec	Débit	Qualité	Usage typique
G.711 (PCMA/PCMU)	64 kbit/s	Excellente	LAN, qualité maximale, non compressé
G.729	8 kbit/s	Bonne	Liens WAN, économie de bande passante
G.722 (HD)	64 kbit/s	Excellente (large bande)	Conférences, voix HD
Opus	6 à 510 kbit/s	Excellente, adaptative	WebRTC, mobile, qualité variable

⚠️ Compatibilité : les deux extrémités doivent partager au moins un codec commun, sinon l'appel échoue ou se rabat sur un codec dégradé.

🌐 Ports réseau & qualité de service

Ports utilisés

SIP : 5060/UDP (clair) ou 5060/TCP
SIP-TLS : 5061/TCP (chiffré)
RTP : plage 10000-20000/UDP (variable)
RTCP : port RTP + 1

Firewall : ouvrir la signalisation ne suffit pas, il faut aussi laisser passer la plage RTP, sinon → one-way audio.

Critères de qualité

Latence : < 150 ms acceptable, > 300 ms gênant
Gigue (jitter) : variation de la latence, < 30 ms recommandé
Perte de paquets : < 1 % acceptable, > 3 % audible
QoS / DSCP : marquage EF (46) pour prioriser la voix

TP · 1h30 Observer un appel VOIP avec Cisco Packet Tracer

🎯 Objectif du TP

Construire une maquette VOIP de bout en bout dans Cisco Packet Tracer (routeur Call Manager Express, switch, téléphones IP), passer un appel entre deux postes, puis utiliser le mode Simulation pour observer en direct les paquets de signalisation et le flux audio.

🖥️ Packet Tracer 8.x 📡 Routeur 2811 (CME) 🔀 Switch 2960 📞 IP Phone 7960 (×2) 🎬 Mode Simulation

ℹ️ À savoir : Packet Tracer simule la téléphonie Cisco via SCCP / Skinny (protocole propriétaire Cisco) et RTP. Le rôle de SCCP est équivalent à celui de SIP : enregistrement, établissement et fin d'appel. Les étapes observées sont donc parfaitement transposables à un environnement SIP réel.

Construire la topologie

Dans Packet Tracer, glissez les équipements suivants sur l'espace de travail et reliez-les :

1 routeur Router 2811 (joue le rôle d'IPBX / Call Manager Express)
1 switch Switch 2960-24TT
2 téléphones IP IP Phone 7960
Câblage : Routeur Fa0/0 → Switch Fa0/1, puis Switch Fa0/2 et Fa0/3 → IP Phones

⚡ Alimentation : branchez l'adaptateur secteur de chaque téléphone (onglet Physical du téléphone) — sans cela, ils ne démarrent pas.

Étape réalisée

Configurer le routeur en Call Manager Express

Cliquez sur le routeur → onglet CLI et tapez les commandes ci-dessous. Elles activent l'IP sur l'interface LAN, configurent un serveur DHCP avec l'option 150 (adresse du serveur TFTP que les téléphones interrogent au boot) et lancent le service téléphonique.

! ----- Interface LAN -----
enable
configure terminal
interface FastEthernet0/0
 ip address 192.168.10.1 255.255.255.0
 no shutdown
exit

! ----- DHCP avec option 150 (TFTP = routeur lui-même) -----
ip dhcp pool VOICE
 network 192.168.10.0 255.255.255.0
 default-router 192.168.10.1
 option 150 ip 192.168.10.1
exit

! ----- Service téléphonique (Call Manager Express) -----
telephony-service
 max-ephones 5
 max-dn 5
 ip source-address 192.168.10.1 port 2000
 auto assign 1 to 5
exit

🔌 Port 2000 : port SCCP/Skinny utilisé par les téléphones Cisco pour s'enregistrer auprès du Call Manager (équivalent au port 5060 de SIP).

Étape réalisée

Créer les numéros d'extension (ephone-dn)

Toujours dans le routeur, créez deux numéros : 101 et 102. Chaque ephone-dn représente un numéro de poste (équivalent à une extension SIP).

ephone-dn 1
 number 101
exit

ephone-dn 2
 number 102
exit

Configurez ensuite les ports du switch en mode voice VLAN pour qu'ils acceptent un téléphone IP :

! ----- Sur le switch -----
interface range FastEthernet0/2 - 3
 switchport mode access
 switchport voice vlan 1
exit

⏱️ Attendez : il faut généralement 1 à 2 minutes (en mode Realtime) pour que les téléphones bootent, récupèrent leur IP via DHCP, téléchargent leur configuration TFTP et reçoivent un numéro. Cliquez sur un téléphone : l'écran doit afficher 101 ou 102.

Étape réalisée

Basculer en mode Simulation et filtrer les protocoles

En bas à droite de Packet Tracer, cliquez sur Simulation (icône horloge). Puis :

Cliquez sur Edit Filters et désactivez tout.
Réactivez uniquement : SCCP, RTP, DHCP, TFTP.
Vous pouvez aussi conserver ICMP pour un éventuel ping de contrôle.

👁️ Pourquoi ces filtres : sans filtrage, Packet Tracer affiche tous les protocoles (CDP, STP, ARP…) et la visualisation devient illisible. On garde uniquement les protocoles téléphoniques.

Étape réalisée

Passer l'appel 101 → 102 et observer les paquets

Cliquez sur le téléphone 101 → onglet GUI → décrochez le combiné (icône) et composez 102. Cliquez sur Capture / Forward dans la fenêtre Simulation pour faire avancer les paquets étape par étape.

Vous devez voir circuler entre le téléphone 101, le switch, le routeur (CME) et le téléphone 102 :

Plusieurs paquets SCCP de signalisation (équivalents à INVITE / 180 Ringing / 200 OK / ACK en SIP)
Une fois l'appel décroché, un flux continu de paquets RTP bidirectionnels (l'audio)
Au raccrochage, de nouveaux paquets SCCP ferment la session (équivalent BYE)

Étape réalisée

Inspecter un paquet en détail (PDU Inspector)

Dans la liste d'événements de Simulation, cliquez sur un paquet SCCP : la fenêtre PDU Information s'ouvre. Onglet Inbound PDU Details :

Repérez la couche 4 (UDP) : port source/destination 2000 pour SCCP.
Repérez la couche 7 (SCCP) : message type (StationKeepAlive, StationOffHook, StationStartTone…).

Faites de même sur un paquet RTP : observez les ports UDP dynamiques (souvent dans la plage 16384-32767 chez Cisco) et les numéros de séquence qui s'incrémentent.

Étape réalisée

Vérifier la configuration côté routeur (commandes show)

Revenez sur la CLI du routeur et tapez les commandes de vérification suivantes :

! Voir les téléphones enregistrés
show ephone

! Voir les numéros d'extension
show ephone-dn

! Voir les baux DHCP attribués
show ip dhcp binding

! État du service téléphonique
show telephony-service

💡 Livrables à présenter au formateur :

Le fichier .pkt de votre maquette fonctionnelle.
Une capture d'écran de la liste d'événements en mode Simulation montrant un appel complet.
Une capture d'écran du PDU Inspector pour un paquet SCCP et un paquet RTP.
Le résultat des commandes show ephone et show ephone-dn.

Étape réalisée