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Faisceau IAX et optimisation de bande passante

Le transport de la voix nécessite toujours de trouver un équilibre entre l’aspect temps réel de la téléphonie et la consommation de bande passante sur le réseau. Lorsque l’on interconnecte deux PABX (généralement appelé faisceau) dans le but d’écouler plusieurs appels simultanés, il peut être intéressant de limiter la bande passante utilisée en transportant plusieurs échantillon de voix au sein de la même trame IP. Asterisk sait faire ceci via son protocole d’interconnexion de PABX qu’est IAX¹ et les gains peuvent s’avérer importants.

En règle générale, un codec génère des échantillons de 20 ms. Cette valeur s’avère un bon compromis entre la quantité d’information transportée, le risque en cas de perte de trame, la gigue et le délai lors du transit sur le réseau de transport. En fonction du codec utilisé cet échantillon de 20 ms occupera plus ou moins de place, sachant que le transport usuel de la voix sur IP utilise UDP et RTP. Transporter plusieurs échantillons de 20 ms au sein de la même trame IP peut donc limiter l’impact de la taille de l’en-tête et permettre de réaliser des économies.

Le codec G.711² utilisant 64 Kbps de bande passante génère des échantillons de 160 octets toutes les 20 ms. En ce qui concerne l’encapsulation on parle de 40 octets pour IP+UDP+RTP utilisé dans le transport standard de la VoIP et également de 40 octets pour ce qui est de l’IAX. La perte entre les informations en provenance du codec et la trame qui les transporte s’élève donc à 20% (160 octets par rapport à 200), cette valeur peut être considérée comme importante, surtout sur un flux générant 50 trames par seconde.

Au plus on peut transporter d’échantillon dans la même trame, au plus ce ratio va diminuer, ainsi on aura 11% pour 2 échantillons, 6% pour 4 et 5% pour 5 échantillons. En revanche, augmenter le nombre d’échantillon dans la même trame de transport peut impacter la qualité de la communication en augmentant le delai et potentiellement la gigue³.

Dans IAX, utilisé principalement pour interconnecter des Asterisk entre eux, l’approche est spécifique: chaque trame IP est émise à intervalle régulier et la quantité d’information transportée dépend de ce que le codec a fourni pendant ce délai. Sur notre plate-forme de test, avec un codec positionné à G.711 loi A sur le faisceau, nous avons une trame émise toute les 100 ms et sa taille varie entre 870 et 1034 octets. Avec un codec GSM sur le faisceau, les trames sont toujours envoyées toutes les 100 ms mais leur taille est de 230 ou 270 octets. Le faisceau IAX transporte donc plusieurs échantillons dans chaque trame IP, limitant ainsi la bande passante utilisée entre les deux Asterisk, le ratio constaté est de l’ordre des 5% cités précédemment.

Mais le principal avantage de l’implémentation d’IAX est que les trames IP d’un faisceau donné peuvent transporter des échantillons en provenance de plusieurs communications téléphoniques. Aussi, les trames transportent plus d’information tout en étant émises toutes les 100 ms. Par exemple, en G.711 sur notre faisceau de test, avec deux communications téléphoniques simultanées la taille des trames IP dépasse la MTU de notre réseau Ethernet. Les trames IP sont donc fragmentées, ce qui peut représenter un handicap lors du passage par certains réseaux qui n’acceptent pas ce genre de trafic⁴. En revanche, le taux de perte lié à l’en-tête est tombée à 3%, même avec la fragmentation au niveau IP.

IAX est donc le choix à privilégier lors de l’interconnexion de deux PABX Asterisk, il utilise moins de bande passante en étant plus efficace sur l’encapsulation, limite le délai de transit et passe très bien au travers des pare-feux. Alors pourquoi ne pas plus l’utiliser pour les réseaux multi-sites ? La seule vrai contrainte réside dans le fait qu’une horloge est absolument nécessaire pour réaliser ce multiplexage, il sera donc indispensable d’avoir soit une carte voix ou de paramétrer le ztdummy dans le pire des cas, mais tout ceci n’est rien comparé aux gains de cette approche.