Carte Mentale de synthèse pour l'ingénierie de la Voix sur IP

1. Transport VoIP
Rappels sur le RTC
1876 : Invention du poste téléphonique les liais ons téléphoniques s'installaient par paires.
1878 : Le premier central téléphonique vit le jour à New Haven.
C ommutation manuelle
C haque ligne d’abonné est
dotée de voyants
Etat Libre
Etat de demande de parler à quelqu’un
Etat en communication
P our téléphoner
L'abonné devait actionner une manivelle
U ne sonnette est actionnée au central
U n employé répondait
le c lient fournit le numéro demandé
L'employé se chargeait de
faire la connexion (la
commutation) manuellement
V ia des câbles appelés circuits
T rop coûteuse
C ommutation automatique
Établissement d'un circuit
Réservation du circuit (64 kbps)
ressources disponibles adaptés au flux temps réel
Gaspillage des ressources
même lorsque il y'a pas
d'échange encours de
communication
1890 : La structure de base du réseau téléphonique était donc en place
Les centraux téléphoniques
Les câbles entre les abonnés et les centraux paires de fils torsadés et isolés
Les câbles de longue distance reliant les centraux
Architecture RTC
Réseaux d’accès Boucle locale C onnecter les clients finaux
Rés eaux de commutation
Établissement de circuits
T ypes
commutateur d'abonnés
C oncentrateur
C ommutateur local
C ommutateur à autonomie d'acheminement
commutateur de transit
U rbain
National
International
Réseaux de transmission T ransporter la voix à grande distance
Réseau de signalisation
P réparer le réseau pour
T ransporter la voix via établissement de circuit
fournir l'accès à des services
T ypes
dans la bande
Les informations de média et de signalis ation utilisent la même infrastructure
hors Bande
Les informations de média et de signalis ation utilisent des infrastructures distinctes
Réseau intelligent
C réer des services à valeur ajoutée (SVA)
donner aux clients RTC un
accès aux SVA
Gestion de réseau
C onfigurer
Surveiller
évaluer performances
Exploiter
Plans techniques
fondamentaux
P lan de numérotage
P lan de transmission
P lan de taxation
P lan de synchronisation
P lan d’acheminement
cas du Maroc
1883 : le téléphone se développe à Tanger
1908 : T anger communique télégraphiquement
utilisation de trois câbles
France
Espagne
A ngleterre
1927 : P remier central
automatique à Rabat
1932 : P remier central R6 à Casablanca
1994 : A rrivée du GSM au Maroc
1995 : Déploiement RNIS
1996 : M aroc est connecté à Internet
2000 : GP RS au Maroc
2003 : A DSL est installée au
M aroc (ATM)
2005 : Réseau de coeur MPLS installé
2009 : T echnologie 3G au Maroc
2014 : premiers tests FTTH
2014 : P remiers tests 4G
Évolutions et migration
Catalyseurs
La T oIP tend à se substituer à la téléphonie
fixe s tandard.
Introduit progressivement sur le marché de la téléphonie sans fil,
WiFI
3G
Wimax
A rrivée de
3G
ADSL amène chez l’utilisateur la connectivité IP constituent la porte d’entrée de la téléphonie IP.
Scénarios de migration
pour les entreprises
V oix et Données séparées
V oix et Données partiellement intégrées
V oix et Données totalement intégrées
Apports de la migration
C onvergence
Q uel que soit le type de
données véhiculées, le réseau
est unique
C oût de transport très faible O ptimisation des ressources
P ossibilité de compresser la voix
56% de silence
22% de composantes
répétitives
22% de composantes
essentielles
P as de réservation des
ressources
Services exclusifs
C ertains services sont propres
aux réseaux IP (IM,
M obilité,…)
P résence
M obilité
Aspects réglementaires
T arification
Identification des utilisateurs
Sécurité
Q ualité de service
Interconnexion
Hype Cycle
Trough of
Disillus ionment
Slopeof
Enlight enment
Plat eauof
Productivit y
Maturity
Technology
Trigger
Peak of
Inflated
Expectations
Pos itive
H ype
BulleInternet
V oIP Multimédia
( nouveauxservices)! !!
Negative
Hype
Travers ée dudesert 2ans) 2003 (SIP, DSP, Soft switch,DSL, 3G ,MPLS)
Do not join injust becauseit is "in"
Do not miss out just because itis "out"
Invention
Lab -98/99
Reaction (VoIP BB , ap pelsInternat ionauxnon gratuit s,
QoS,NAT,FW RTC est complexe, )
Cont re-réaction
Ado ption (sage, VoIP auniveau
accéset non pasBB)
Sour ce :gar tner
Besoins de mise en oeuvre VoIP
Sécurité
A uthentification
C onfidentialité
Intégrité
C ontinuité de service
Ges tion
Q ualité de service
Définition
VoN
T ransport de la voix dans un réseau à commutation de paquets
Ex: IP , A T M , Frame Relay…
VoA = Voice over ATM
T ransport de la voix dans un réseau ATM
VoFR = Voice over FR
T ransport de la voix dans un réseau FR
Voix sur IP (VoIP)
T ransport de la voix dans un réseau IP
Telephony sur IP (ToIP)
T ransport de la voix et des services dans un réseau IP
Service multimédia (voix, vidéo, données temps réel)
S’appuyant sur un réseau IP
d’entreprise
Nécessitant des protocoles de signalisation et de transport adaptés
Intelligence résidant plutôt dans les terminaux
Téléphonie NGN = Next Generation Network
Service multimédia (voix, vidéo, données temps réel)
S’appuyant sur un réseau IP et/ou A TM d’opérateur
Nécessitant des protocoles de signalisation et de transport adaptés
Intelligence résidant plutôt dans le réseau
Multimédia NGN
T éléphonie NGN + T éléphonie IP
Carte élaborée par
Noureddine IDBOUFKER
Professeur à l'ENSA de Marrakech
Université cadi Ayyad - Maroc
n.idboufker@uca.ma
Planification
Objectif
Déterminer
La capacité en nombre d'appels d'une solution VoIP
choisir le codec
déterminer ses carractérisques
Débit
T aille des paquets
Délai de paquétisation
calc uler la taille des paquets à
transmettre
taille des paquets codec
en-tête RT P (12 octets)
en-tête U DP (08 octets)
en-tête IP (20 octets)
en-tête C ouche 2
Débit d'une session VoIP=T aille des paquets/délai de paquétisation
Nombre d'appels = débit réservé au média / débit d'une session VoIP
La distance maximale pouvant séparer deux terminaux VoIP
C alc uler le délai de de-jitter
C alculer le budget de délai
C alculer les délais fixes
Sérialis ation
P ropagation
C odec
P aquétisation
Dépaquétisation
C ommutation
C alc uler le délai variable
Routage
Q oS
Sécurité
....
=150ms - délai variable
Qualité VoIP
Mise en oeuvre
C ouche P résentation
C odec
Rôle
O ptimiser l'utilisation de la
bande passante
Numérotation
C ompression
familles
par Échantillonnage
P C M (P ulse C ode M odulation) = G.71164 Kbps
A DP C M (A daptative PCM) = G.726
32 Kbps = 8 Khz x 4 bits/échantillon
24 Kbps = 8 Khz x 3 bits/échantillon
16 Kbps = 8 Khz x 2 bits/échantillon
par prédiction linéaire
C ELP (C ode-Excited
Linear-P redictive) = G.728Débit constant de 16 Kbit/s
A C ELP (A daptative CELP) = G.729Débit constant de 8 Kbit/s
paramétriques
M odélis ation à c ours terme du signal
Déterminer les coefficients du signal d’excitation d’un filtre
Seul l’indexe d’entrée à la table et l’amplitude sont envoyés au récepteur
Le récepteur reconstitue le
signal d’origine à partir du
vecteur et d’une série de
filtres modélis ant le conduit
vocal de l’interlocuteur
C omparais on du vecteur
obtenu à une table de vecteur
préétablie (algorithme
levinson,…)
Synthèse du signal voix à
partir des quatre derniers
éc hantillons (vecteur)
Normes ACELP
2,4 et 4,8 kbps
avec VADDétection et suppression de silence
paramètres de C hoix du codec
taux de perte tolérable
complexité
Délai de codage
coût
qualité (MOS)
C ouche Session
SIP
H.323
C ouche T ransport
RTP
En-tête
Ne garantit pas de Q oS mais y contribue
Numéro de port pair
SéquencementN°Seq
identification de la charge utilePT
identification de la source
SSRC
C SRC
Nombre de source de contributionC C
Extension d'en-teteX
HorodatageT imestamp
NTP
RTP
Spéc ifique aux applicationsM
Équipements RTP
M ixer
P roduction d'un seul flux RTP avec
M ixage des flux RT P input
M odification SSRC
M odification CC
M odification CSRC
T ranslateur
P roduction du meme nombre de flux RTP
C hangement de codage
C hangement de protocoles
....
RTCP
Feedback sur la qualité de réception des fluxÉmis par le récepteur
Format paquet RTCP
En-tête
V ersion
P adding
RC
PT
Lenght
Informations Émetteur
Horodatage RTP
Horodatage NTP
Nombre de paquets envoyés
Nombre d'octets envoyés
N'existe pas dans le cas de rapport RTCP-RR
Rapports de réception
SSRC
taux de perte
nombre cumulés de paquets perdus
P lus grand numéro de séquence RTP reçus de cette source
Gigue
Horodatage du dernier Sender Report (LSR)
Délai par rapport au dernier Sender Report (LSR)
Messages
SR
Émis par une source (et/ou récepteur) RTP
P T = 201
RR
Émis par un récepteur (uniquement) RTP
P T = 201
SDES
Décrit la source RT P pour les identifier
C name
Email
U RI
P T = 202
Bye
M et fin à l'activité d'une
source dans une session RTP
P T = 203
A pp
Spéc ifique aux applications
P T = 204
C ouche réseau
IntServ
M odèle Basé sur la réservation
des ressources
RSV P P rocessing
P olicy C ontrol
A dmission C ontrol
P acket C lassifier
P acket Scheduler
DiffServ
M odèle bas é s ur le c oncept
des classes de service
O ctet DS
DSC P
2 bit C U
identification classification
évitement de congestion
C ontrôle de trafic
ordonnancement
C ouche liaison de données
cRTP
P rincipeMécanisme de compression d'en-têteEn-tête
C hamps statiques
champs Dynamiques
C hamps variable mais
prévisibles
A pports
Grand Gain en utilisation de la bande passante au niveau WAN
T rès conseillé pour les liens bas débit
Fonctionnement
P hase 01 : Établissement contexte
envoi du full header
négociation
établissement d'un contexte
A ttribution d'un context-id
P hase 02 : T ransfert avec
compression
Envoi du header compressé
Extraction du ctxte-id
identifier contexte
Identification des valeurs des champs
décompression
P has e 0 3 : fiabilisation
envoi du full header
Etablissement d'un nouveau contexte
M ise à jour
LFI
P rincipe
Éviter la s érialis ation d'unités de données de grandes tailles
Fragmenter les paquets de grande taille
A pportsP ermettre aux paquets V oIP d'être sérialisés sans attendre
Fonctionnementfragmenter et Entrelacer les fragments avec les paquets VoIP
T aille = Délai de paquétisation * débit du lien
Les fragments vont occuper le silence inter-paquets VoIPU tilisation d'une couche 2 MLPPP
Facteurs de qualité
Qualité de la VoIP
A uditivitéC ompréhension du flux audio par le récepteurA ffectée par
Délai de bout-en-bout
Gigue
T aux de perte
Interactivité
C ommunication full-duplex mais conversation half-duplex
A ffectée parDélai de bout-en-bout
P rise de parole pendant une période de silence
M ise en oeuvre
réduire le débit occupé par VoIP
Réduire le taux de perte
réduire la gigue
réduire le délai de bout en
bout <150ms
Éliminer l'écho
A ssurer la synchronisation
Évaluation
Subjective
M OS
Simple et définie par la
spécification ITU P800
Faire appel à un ensemble d’« auditeurs » humains
U ne note d’évaluation moyenne peut ainsi être attribuée au réseau
100 essais minimum) sont
réalisés dans des conditions
bien définies
cabines d’essai
bruits
établissement de la connexion et surveillance
La procédure de mesure est également spécifiée :
choix des sujets,
échelle d’appréciation subjective
5excellent
4good
3fair
2poor
1bad
recueil et le traitement des résultats
Limitations
tests sont off-line
tests sont lents
tests sont couteux
Différents labs donnent généralement différents resultats
T ests en général vérifie un seul aspect du système
O bjectiveM esure des métriques
Délai
Gigue
Débit
T aux de perte