Table des matie`res

Introduction generale 1

1 Presentation du projet 3

1.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

1.2 SOTRAPIL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

1.2.1 Presentation de lentreprise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

1.2.2 Missions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

1.2.3 Partenaires . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

1.2.4 Architecture du reseau de SOTRAPIL . . . . . . . . . . . . . . . . 4

1.3 Cadre de projet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

1.3.1 Cahier de charge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

1.3.2 Objectifs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

1.3.3 Demarche adoptee . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

1.3.4 Calendrier de travail . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

1.4 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

2 La VoIP 7

2.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

2.2 La VoIP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

2.2.1 Definition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

2.2.2 Principe de fonctionnement de VoIP . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

2.2.3 Architecture de VoIP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

2.2.4 Protocoles de VoIP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

2.2.5 Standards de VoIP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

2.2.6 Avantages de VoIP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

2.2.7 Domaines dutilisation de VoIP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

2.3 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

1

TABLE DES MATIE`RES

3 Modelisation du voIP 13

3.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

3.2 Les codecs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

3.2.1 Definition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

3.2.2 Cas dutilisation dun codec . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

3.2.3 Modes de fonctionnement dun codec . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

3.2.4 Les principaux codecs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

3.2.5 Qualite du codec audio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

3.3 Bande passante . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

3.3.1 Codec . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

3.3.2 Entete IP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

3.3.3 Support de transmission . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

3.3.4 Suppression de silence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

3.4 Calcul de la bande passante . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

3.5 Mode`le E et calcul de facteur devaluation . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

3.6 Theorie de trafic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

3.6.1 Definition de trafic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

3.6.2 Mode`le dErlang . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

3.7 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

4 Analyse et specification des besoins 20

4.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

4.2 Etude dexistant . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

4.3 Critique dexistant . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

4.4 Solution proposee . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

4.5 Analyse des besoins . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

4.5.1 Besoins fonctionnels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

4.5.2 Besoins non fonctionnels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

4.6 Diagramme de Cas dutilisation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

4.7 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

5 Conception de lapplication 23

5.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

5.2 Diagramme de classe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

5.3 Diagramme dactivites . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

5.4 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

2

TABLE DES MATIE`RES

6 Realisation 27

6.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

6.2 Environnement de travail . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

6.2.1 Environnement logiciel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

6.2.2 Outil de developpement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

6.3 Mode de fonctionnement des interfaces realisees . . . . . . . . . . . . . . . 28

6.4 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

Conclusion generale 32

Bibliographie 33

i

Table des figures

1.1 Architecture du reseau de SOTRAPIL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

2.1 Principe de fonctionnement de VoIP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

2.2 Architecture de voIP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

2.3 Principe de fonctionnement de TCP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

3.1 La place de codec pour une videoconference sur le web . . . . . . . . . . . . . 14

3.2 Mode`le Erlang B . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

3.3 Mode`le Erlang C . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

4.1 Diagramme de cas dutilisation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

5.1 Diagramme de classe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

5.2 Diagramme dactivite de calcul de la bande passante . . . . . . . . . . . . . . 25

5.3 Diagramme dactivite de dimensionnement du trafic . . . . . . . . . . . . . . 26

6.1 Interface daccueil . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

6.2 Interface dauthentification . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

6.3 Interface principale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

6.4 Interface didentification des parame`tres . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

6.5 Interface de representation des caracteristiques . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

6.6 Resultats obtenues . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

6.7 Dimensionnement du trafic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

ii

Liste des tableaux

1.1 Calendrier de travail . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

3.1 Types de codecs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

3.2 Qualite du codec audio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

iii

Remerciements

Avant tout developpement sur cette etude approfondie, il apparat opportun de com-mencer ce rapport par des remerciements a` ceux qui nous ont beaucoup appris au coursde ce stage.

En hommage a` leur sympathie, nous tenons a` remercier vivement tous les membres dema famille et les membres de SOTRAPIL, de leur sincerite, patience et de leur multitudedaides avec une grande gratitude.

Nous tenons aussi a` remercier en particulier mon encadreur M.Mounir kthiri, pourson traitement, sa confiance a` mon egard et son aide tout au long de ce stage.

Introduction generale

De nos jours, le monde des telecommunications se dirige de plus en plus vers la stan-dardisation de techniques utilisees pour mieux gerer lheterogeneite des types de traficssupportes et des terminaux utilises au sein de reseaux.En effet, levolution de nouveaux standards, laugmentation du nombre dabonnees, lacroissance de quantite de donnees vehiculees, ainsi, lobligation de garantir leurs qualitespousse ce monde de trouver de meilleurs solutions pour assurer le transport de differentstypes de trafics et garantir la qualite de service requise qui traduit en terme de gigue ( lagigue est la variation des ecarts de delais de transmission entre deux paquets successifs ), deprobabilite de perte des paquets et de la bande passante. Dans cette optique, lutilisationde la technologie IP 1 offre un benefice indeniable non seulement pour garantir ces defismais aussi reduire les couts de maintenance et de deploiement de ces services.

Le plateforme IP represente une infrastructure pour plusieurs technologiques comme laToIP 2 qui permet le transmission du voix sur les reseaux IP et offre des services moinscouteuses que celles offerts par la telephonie classique a` travers des techniques distinctsutilisees pour la mise en place de services telephoniques et la VoIP presente une de cestechniques qui sert a` transmettre la voix sur des reseaux cur IP.Dans ce cadre, nous sommes interesses au developpement dun outil simple et convivialequi permet la dimensionnement du reseau VoIP 3 afin de garantir une meilleur qualite deservice. Mon travail durant ce stage consiste a` etudier, modeliser et developper un outilen langage Visual basic.NET pour dimensionner le reseau VoIP.Les chapitres vont etre repartis comme suit :Le premier chapitre est une presentation de lentreprise au sein de laquelle jai realise monstage, puis, on detaillera le cadre du projet, ses objectifs, la demarche metrologique et lecalendrier du travail.Dans le deuxie`me chapitre, on definira une etude bibliographique portant sur le reseauVoIP. On definira ce reseau ainsi que son principe de fonctionnement, ses avantages, sesapplications et ses protocoles.Le troisie`me chapitre comportera une presentation detaillee de differents parame`tres utilespour dimensionner un reseau. On definira le codec ainsi que ses types, puis, on introduira

1. Internet Protocol2. Telephony Over Internet Protocol3. Voice Over Internet Protocol

lexpression de la bande passante et le trafic circulant dans ce reseau.Dans le quatrie`me chapitre, on definira une etude et critique dexistant. On analysera lesbesoins fonctionnels et non fonctionnels de notre outil et on decrira son diagramme de casdutilisation.Le cinquie`me chapitre comportera une presentation detaillee de la conception de notreapplication a` travers une determination des diagrammes de classe et dactivites.

Le dernier chapitre comportera une presentation de environnement utilise pour limplementationde ce outil, les differents interfaces realises ainsi que les resultats de simulation obtenues.

2

Chapitre 1

Presentation du projet

1.1 Introduction

Dans le cadre de ce chapitre, on va presenter la societe SOTRAPIL, decrire leur archi-tecture reseau et on ache`ve la premier chapitre par la description de cahier de charge et deobjectifs du stage.

1.2 SOTRAPIL

1.2.1 Presentation de lentreprise

La SOTRAPIL, est une societe anonyme au capital de 16.359.200 dinars dont le butprincipal est le transport des hydrocarbures par pipelines. SOTRAPIL a ete cree le 26Septembre 1979, a commence des operations dexploitation en Fevrier 1984 et a ete classepar la loi 89-9 parmi les societes publiques en Fevrier 1989. Le 13 Decembre 2000, lAs-semblee Generale Extraordinaire a decide douvrir le capital de la societe au public et delintroduire a` la Bourse de Tunis.

1.2.2 Missions

Avec une excellence integrite, SOTRAPIL tend a` : Ameliorer qualitativement letude, la construction, lexploitation des pipelines, de

reservoirs, depots et annexes pour le transport, le stockage et la livraison dhydro-carbures sur tout le territoire de la republique.

Perfectionner la construction, linstallation, lamenagement de tous moyens industrielsnecessaires a` la realisation de ces objets.

Favoriser la prise de participation dans toute societe et plus generalement touteoperation industrielle, commerciale, financie`re, mobilie`re et immobilie`re se rattachant

3

Presentation du projet

directement a` lobjet social et de nature a` favoriser son developpement. Accrotre lachat, la vente, la location dequipement et de materiel ainsi que toute

operation mobilie`re jugee necessaire a` lachat, lexploitation de tout bre`ve et de procedenecessaires a` la realisation de cet objet.

1.2.3 Partenaires

SOTRAPIL fait une partenariat avec des notoires et des principaux cele`bres dans lingenieriefinancie`re tels que : Smart Finance, Bourse de Tunis...

1.2.4 Architecture du reseau de SOTRAPIL

La topologie du reseau de la societe est forme par les equipements suivantes : Quatre serveurs qui sont un serveur proxy, un serveur antivirus, un serveur application

et un serveur de messagerie. Ces derniers sont des dispositifs informatiques logiciel quioffrent plusieurs services (le partage de fichiers, le stockage en base de donnees ...).

Des equipements materiels ( les ordinateurs, les imprimantes...) et logiciels ( syste`me degestion de base de donnees ...) qui sont effectues au differents stations de travail(Rades,Bizerte et Tunis) selon la nature de traitements effectues par ces zones.

Des equipements dinterconnexions reseau qui sont principalement routeurs, hubs,Switch, Commutateur et les cables RJ45. Linterconnexion entre les differents stationsde travail se fait a` travers ces equipements.

Larchitecture de reseau pour SOTRAPIL est donnee par la figure 1.1

Figure 1.1 Architecture du reseau de SOTRAPIL

4

Presentation du projet

1.3 Cadre de projet

1.3.1 Cahier de charge

Notre projet sintitule Dimensionnement de reseau voIP , realise au sein de SOTRA-PIL dans le cadre de stage ingenieur a` lecole national des ingenieurs de Tunis pour lannee2014/2015.La realisation de ce projet necessite limplementation dun outil simple et convivial pourdimensionner le reseau VoIP.

1.3.2 Objectifs

Lobjective de ce projet est delaborer un outil simple pour dimensionner les reseauxsupportant des services de voix en mode paquets IP et faire implementer une applicationavec le langage Visual basic.NET.

1.3.3 Demarche adoptee

Elaborer une etude bibliographique sur la VoIP Preparer une etude sur la bande passante et identifier quelques parame`tres utiles pour

estimer sa valeur Elaborer une etude theorique pour dimensionner le trafic Preparer le code en Visual basic.NET de ce outil Preparer linterface graphique pour lapplication a` realiser Implementer le code et tester lapplication

1.3.4 Calendrier de travail

Le stage sest deroule dans une duree de six semaines allant du 11 juillet 2014 au 27 aout2014, au sein de SOTRAPIL. Voici le calendrier previsionnel des etapes de stage.

Etapes principalesSemaine

n 1Semaine

n 2Semaine

n 3Semaine

n 4Semaine

n 5Semaine

n 6

Documentation

Etude de theorie de trafic et bande passante

Implementation du lapplication

Test et verification

Redaction du rapport

Table 1.1 Calendrier de travail

5

Presentation du projet

1.4 Conclusion

Dans ce chapitre, on a tente de presenter lentreprise et leur architecture reseau et onache`ve ce chapitre par une presentation de projet et dobjective . Ainsi, on peut maintenantparcourir le deuxie`me chapitre de presentation de reseau VoIP.

6

Chapitre 2

La VoIP

2.1 Introduction

Dans le cadre de ce chapitre, on definira la technologie de VoIP, son principe de fonction-nement, son architecture. Ensuite, on identifie ses differents protocoles et ses standards eton ache`ve le deuxie`me chapitre par presenter les domaines dutilisation de cette technologie.

2.2 La VoIP

2.2.1 Definition

La VoIP est une technologie qui permet dintegrer la voix aux donnees transmises parpaquets et la transporter sur lensemble de reseau qui accepte le protocole IP comme lereseau dentreprise, linternet publique... Elle est une technique de communication qui nouspermet via une connexion haute debit de faire des appels telephoniques plutot quutiliserde lignes telephoniques analogiques classiques.

2.2.2 Principe de fonctionnement de VoIP

Le principe de fonctionnement de VoIP consiste a` transmettre un signal sous forme desdonnees numeriques a` une destination eloignee en parcourant des concepts bien determinees.

Figure 2.1 Principe de fonctionnement de VoIP

7

La VoIP

Acquisition du signal : consiste a` capter la voix a` laide dun micro dun telephone oudun micro casque.

Numerisation : le signal passe a` un convertisseur analogique numerique(CAN) et ilsuit a` deux taches distincts qui sont :Echantillonnage : consiste a` prelever periodiquement le signal et denregistrer sa valeurdans des intervalles rapproches afin de disposer dun enregistrement proche et optimalde la valeur reelle de ce signal.Quantification : consiste a` affecter une valeur binaire a` chaque echantillon.

Compression : consiste a` reduire la quantite dinformations en utilisant un DSP 1 quipermet de traiter ce signal numerise afin de reduire la bande passante utile pourtransmettre le signal.

Habillages des entetes : consiste a` enrichies les donnees en informations avant lesconvertir en paquets de donnees a` transmettre sur le reseau.

Emission et transport : consiste a` acheminer les paquets sur un chemin bien preciset reserve pour leur transport de le point demission jusqua atteindre le point dereception

Reception : Des quils arrivent a` destination, les paquets doivent etre remplacer dansle bon ordre et assez rapidement.

Conversion analogique numerique : consiste a` une reconversion des paquets numeriquesen voix a` laide dun convertisseur numerique analogique.

Restitution : La voix sera retranscrite par le haute parleur de lordinateur, du casque...

2.2.3 Architecture de VoIP

La topologie de reseau voIP comprend plusieurs equipements comme indique la figure2.2 qui sont principalement :

Routeur : un equipement dinterconnexion dans la couche reseau, il permet lachemi-nement des donnees vers un destinataire connu par son adresse.

Passerelle : elle sagit dune interface entre reseau commute et reseau IP PABX : cest le commutateur du reseau telephonique classique, qui fait le lien entre le

reseau RTC et le routeur ou la passerelle. En cas ou` le reseau devient IP, il nya plusbesoin de ce equipement.

Gateway (passerelle applicative) : cest un syste`me materiel qui fournit une interfacepour la liaison entre deux reseaux.

Gatekeeper : Il est responsable de la translation entre une adresse IP et un numero detelephone.

Les terminaux : ce sont des PC ou des telephones VoIP

A fin de savoir un bon fonctionnement de differents composants de cette architecture,plusieurs protocoles interviennent tels que les protocoles de transport et les protocoles de

1. Digital Signal Processor

8

La VoIP

Figure 2.2 Architecture de voIP[4]

signalisation.

2.2.4 Protocoles de VoIP

Il existe deux types de protocoles necessaires pour savoir le bon fonctionnement deVoIP qui sont les protocoles de transport et les protocoles de controle, ces deux protocolesfonctionnent au dessus de la couche transport. RTP et RTCP sont utilises en conjonctionavec les protocoles de signalisation, ce qui en fait la base technique de la voix sur IP.

Protocole Internet IP

IP est un protocole de couche reseau qui est responsable de la livraison des paquets.Il est sans connexion, cest a` dire quil est incapable detablir une connexion virtuelleavant de commencer la transmission et lenvoi et la reception de paquets se fait sansgarantie. IP permet de rendre le reseau transparent aux couches superieures impliquesdans la transmission de voix a` travers un reseau IP.

Protocoles de Transmission (TCP/UDP)

A fin de transmettre linformation a` travers un reseau IP, deux protocoles de la couchetransport interviennent qui sont TCP 2 et UDP 3. Chaque protocole est associe a` un numerode port unique ( par exemple HTTP est generalement associe a` la port 80).

2. Transmission Control Protocol3. User Datagram Protocol

9

La VoIP

UDP : est un protocole oriente non connexion qui permet a` une machine A denvoyerdes paquets a` une machine B mais ce flux est unidirectionnel. Ce protocole assure unservice de transmission de datagrammes ( datagramme est une paquet compose dunpetit entete et des donnees utilisateurs )

TCP : est un protocole oriente connexion qui permet a` deux hotes (ordinateurs)detablir une connexion de donnees et dechanger le flux, ainsi, il offre un servicede transmission de donnees fiable avec une detection et une correction des erreurs quiapparaissent lors de la transmission.

Figure 2.3 Principe de fonctionnement de TCP[5]

La hote A etablit la connexion et elle envoie un segment contenant une sequence debits SYN numero de sequence de synchronisation. Ce segment informe la machine Bque A souhaite etablir une connexion dont le numero dinitialisation de transmissionde segments est SYN. La hote B renvoie un segment a` la hote A contenant les bitsSYN et laccuse de reception (ACK ), Ainsi, A transmet les premie`res donnees .

Protocoles de Transport (RTP/RTCP)

A fin de reduire les effets de la variation de temps de retard que connaissent les paquetsformant le flux de donnees, il faut un moyen de detecter les retards de reseau et les donneesdoivent etre mises en memoire tampon a` la reception afin quelles peuvent etre lus a` unevitesse constante. Cest RTP et RTCP qui soutiennent ces exigences.

RTP : Cest un protocole de transport qui a pour but doffrir un moyen uniforme pour

10

La VoIP

transmettre de flux de donnees soumises a` des contraintes de temps reel sur un reseauIP ( exemple : les flux audio ou video). RTP est adapte aux applications presentantdes proprietes temps reel, il sert a` organiser les paquets a` lentree du reseau et a` lescontroler a` la sortie. Ce protocole se repose sur le protocole UDP afin de mettre enuvre ses services de controle derreurs et de multiplexage. Bien que RTP soit bienutilise pour maintenir une gestion des flux multimedias (video, voix ...), il peut etreaussi exploite pour le stockage des donnees continues, les applications de controle demesures...

RTCP : Cest un protocole de controle associe a` RTP qui permet de fournir desinformations sur la qualite de la transmission de donnees aux parties participantsdans la session . Il est base sur la transmission periodique de paquets de controle afinde rassembler des statistiques sur le trafic et de fournir des informations sur la pertede paquet, le delai de latence et la gigue, mais il noffre pas de garantie.

2.2.5 Standards de VoIP

Il existe quelques piles de protocoles de voIP qui sont issus de differents organismes etfournisseurs comme H.323 et SIP 4.

H.323

Cest un norme de UIT 5 qui fournit des services pour le transfert de la video, de laudioou des flux de donnees a` travers des reseaux IP. H.323 est un protocole de signalisation quiest forme principalement par :

Terminal : Il represente lextremite dune connexion. Gatekeeper (le portier) : Il est responsable de la translation entre une adresse IP et

un numero de telephone. Passerelle : Cest un equipement qui permet de faire une interface entre differents

reseaux. MCU : Cest une station de reseau qui permet aux trois terminaux au plus de participer

a` une conference multipoints.

SIP

Cest un protocole de signalisation defini en 1999 par lIETF qui permet detablir etde modifier de sessions multimedias ( video, voix, donnees) et de supporter de nombreuxservices tels que le transfert dappel et la messagerie instantanee.

4. Session Initiation Protocol5. International Communication Union

11

La VoIP

2.2.6 Avantages de VoIP

La VoIP fournie de nombreux avantages dans le domaine des telecommunications. Parmices privilegies, on cite :

Reduction de couts : La voIP permet de realiser des economies de cablage au sein delentreprise et daugmenter le frais de maintenance lies a` ce dernier. En plus, lutilisa-tion de la telephonie sur IP reduire et rentabiliser des couts dabonnement puisquilpermet doptimiser lutilisation de la connexion internet.

Diminution de la bande passante consommee : La VoIP permet de reduire la consom-mation de la bande passante a` 10 fois moins que celui utilisee pour des communicationsRTC, ce qui permet daccrotre le nombre de canaux de communication.

Integration des services video : La voIP ninte`gre pas seulement une gestion de voixmais aussi une gestion de video. Ce reseau (voIP) peut accueillir des applications videosi on exclut la configuration des multicast pour les composantes du reseau.

2.2.7 Domaines dutilisation de VoIP

La VoIP posse`de dinnombrables applications. On etudiera quelques applications realiseesdans le domaine de telecommunication par la VoIP :

La telephonie sur IP : La ToIP consiste a` transmettre en plus de voix, des services detelephonie comme les messageries, lutilisation de combines telephoniques, transfertdappel...

La telephonie mobile sur IP : Lutilisation de telephonie dans un lieu public (laeroport...)ou dans un endroit ferme (usine, universite ...)

La conference IP : La realisation de conference video ou audio Lunification des applications : Les messages vocaux, les telecopies, les courriers electroniques

2.3 Conclusion

Dans ce chapitre, on a tente dexpliquer le plus simple possible la technologie VoIP, leurscaracteristiques et leurs applications. Ainsi, on va parcourir la troisie`me chapitre.

12

Chapitre 3

Modelisation du voIP

3.1 Introduction

Dans le but de concevoir un outil pour la dimensionnement du reseau voIP, on a intereta` definir les codecs et de modeliser theoriquement la bande passante et le trafic circulantdans ce reseau.

3.2 Les codecs

3.2.1 Definition

Un codec est une unite de traitement qui a une entree et une sortie, cette unite recoit unbuffer a` lentree, effectue certains traitements et met le resultat dans un buffer de sortie. Cedispositif capable de decompresser ou de compresser de donnees de format normalise (signalnumerique) et il encode ces signaux pour le stockage, la transmission ou le chiffrement dedonnees dun cote, Dautre cote, il decode ces signaux pour la restitution ou ledition.Le terme codec vient de la contraction de terme decodeur et codeur .

3.2.2 Cas dutilisation dun codec

Lutilisation de cette unite de traitement est transparente pour lutilisateur, elle peut etreintegree directement dans des architectures de visionnage comme Real Player 7 , WindowsMedia Player ou Quick Time 4.0 ,ainsi, elle peut etre sous la forme de plug-in additionnels.Ce dispositif contient un algorithme destructif qui abme limage video et diminue leurplace a` lenregistrement. Cet algorithme part dune image entie`re et pleine, il enregistrequelque chose qui prend beaucoup moins de place que limage originale, a` la lecture, limagesera reconstituee et emettre sur internet. Les deux participants doivent posseder les memescodecs ou des codecs compatibles.

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Modelisation du voIP

La place du ce dispositif pour une videoconference sur le web est illustree par la figure 3.1

Figure 3.1 La place de codec pour une videoconference sur le web[7]

La video est encodee avec un certain codec. Pour visionner le fichier resultant qui eststocke localement il faut utiliser un logiciel qui inte`gre le meme codec ou un codec compa-tible a` celui utilise, de meme, les utilisateurs distants doivent disposer du meme codec oudun codec compatible a` celui utilise dans la compression.

3.2.3 Modes de fonctionnement dun codec

Le codec fonctionne dans deux modes distincts qui sont :

Mode paquet

On injecte a` lentree dun codec une image et la convertit en une image de sortie. Lecodec doit dans ce mode vider le buffer dentree pour generer le buffer de sortie. Ce modeest utile lorsque le codec recoit des donnees de taille variable comme le codec de gain quiapplique un coefficient multiplicateur aux echantillons recoivent a` lentree, ou bien, lorsquele codec ne peut traiter que les donnees de taille fixe et que le buffer de lentree fournitde paquets de la taille de limage comme le decodeur audio GSM qui accepte des paquetsdun RTP et les decode puis il les met dans le buffer de sortie.

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Modelisation du voIP

Mode flux

Le codec recoit a` lentree des morceaux de donnees et gene`re des morceaux de donnees a`la sortie. Ce dispositif ne consomme quune partie du buffer dentree et peut ne pas genererde buffer de sortie. Ce mode consiste a` recevoir un flux doctets et le divise en paquets desortie qui sont par la suite traites par un autre processus. Ce mode est utilise aussi pourmixer de flux de paquets de tailles differents.

3.2.4 Les principaux codecs

Les evolutions dans le domaine de codecs sont tre`s rapides et la liste de ces dispositifsactuellement disponibles est longue.

Codec DebitAlgorithmede codage

Dureedechantillon

Nombre desechantillons/trame

Longueur detrame

Delai algo-rithmique

G711 64Kbit/s PCM 0.125 8 1 ms 1 ms

G72248, 56 et64Kbit/s

ADPCM 0.0625 16 1 ms 2.5 ms

G723.15.3 et

6.4Kbit/sACELP 0.125 240 30 ms 37.5 ms

G72616, 24, 32 ou

40Kbit/sADPCM 0.125 80 10 ms 10 ms

G728 16Kbit/s LD-CELP 0.125 20 2.5 ms 2.5 ms

G729 8Kbit/s CS-ACELP 0.125 80 10 ms 10 ms

GSM6.1 13Kbit/s RPE-LTP 0.125 160 20 ms 20 ms

GSM6.2 5.6Kbit/s VSELP 0.125 160 20 ms 24.4 ms

GSM6.6 12.2Kbit/s CD-ACELP 0.125 160 20 ms 20 ms

Table 3.1 Types de codecs

3.2.5 Qualite du codec audio

La choix de codec est depend de qualite de voix offerte par ce dispositif. MOS MeanOpinion Score est une note donnee par ce dispositif compris entre 1 et 5 afin de determinerla qualite de parole. Le calcul de ce parame`tre consiste a` ecouter un signal et son equivalentcode-decode, apre`s chaque ecoute, on note la valeur de la qualite. la moyenne de ces valeursconstitue le MOS qui determine la qualite de voix comme indique le tableau suivant.

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Modelisation du voIP

Qualite de voix MOS

Excellente 5Bonne 4Correcte 3Pauvre 2Insuffisante 1

Table 3.2 Qualite du codec audio

3.3 Bande passante

La bande passante est un parame`tre essentiel pour tout syste`me de communication,elle caracte`rise sa capacite de transmission dinformations. Le calcul et lestimation de ceparame`tre est necessaire au transport de voix sur IP et il depend essentiellement de :

Codec Entete IP Support de transmission Suppression de silence

3.3.1 Codec

Le codec permet de determiner la quantite de la bande passante necessaire au transportde la voix, le nombre de bits generes par seconde, ainsi, la periode dechantillonnage quipar la suite determine la frequence denvoi dun echantillon.

3.3.2 Entete IP

Lentete IP est une entite ajoutee au paquet pour designer des donnees relatives auxprotocoles RTP, UDP, IP. Le codec gene`re la trame qui par la suite sera enveloppee pardes couches successives pour atteindre sa destination finale. Les protocoles RTP, UDP etIP ajoutent a` lentete de la trame voix au total 40 octets, en effet, RTP ajoute son entetede 12 octets, ensuite, UDP ajoute son entete de 8 octets et enfin IP additionne son entetede 20 octets.

3.3.3 Support de transmission

Lors du son transit par la couche physique, le paquet est renveloppe dans un support detransmission qui est pour un paquet de voix sur IP, le reseau Ethernet qui ajoute 38 octetsau paquet et cette valeur change suivant le moyen de transmission utilise.

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Modelisation du voIP

3.3.4 Suppression de silence

Certains codecs soutiennent la suppression de silence. Durant les periodes de silence,la VAD Voice Activity Detection arrete la transmission de paquets ce qui reduit laconsommation de la bande passante.

3.4 Calcul de la bande passante

La bande passante est definie comme etant le taux de transfert de donnees, sa valeur estdeterminee par lequation 3.1

bande passante = Taille totale du paquet PPS (3.1)

avecPPS : Paquet Par Seconde , ce parame`tre est calcule de la manie`re suivante

PPS =De`bit binaire du codec

voice payload size(3.2)

ou` voice payload size est la taille de la charge utile du voix, qui est definie les donneestransmises en eliminant les informations envoyees avec elles ( les entetes ), Ce parame`treest exprime en bytes ( 1 bytes = 8 bits ).Taille totale du paquet = entete couche 2 + entete IP/RTP/UDP + taille du charge utile(en bytes)

entete IP/RTP/UDP : Ce parame`tre presente les entetes ajoutes par les protocoles IP,RTP et UTP et sa valeur au total est egale a` 40 octets.entete couche 2 : Cest lentete du support de transmission utilise, il est exprime en octets.

3.5 Mode`le E et calcul de facteur devaluation

Le mode`le E est un mode`le de calcul utile pour la planification de transmission. Cemode`le permet destimer les opinions des usagers sur la qualite de transmission par lecalcul de facteur devaluation R qui combine les differents parame`tres de transmission quiintroduisent dans la connexion. Ce facteur secrit sous la forme :

R = R0 Is Id Ie,eff + A (3.3)

avecR0 est le rapport signal/bruit de base incluant leffet des sources de bruit (comme bruit decircuit, bruit de salle...)

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Modelisation du voIP

Is est la combinaison de toutes les degradations qui apparaissent simultanement avec lesignal vocal.Id est la combinaison de toutes les degradations provoquees par le temps de propagation.Ie,eff est la combinaison de toutes les degradations provoquees par des codecs a` faible debitet la degradation causee par les pertes de paquet.A est le facteur davantage qui compense les facteurs de degradation si lacce`s au servicede telephonie represente des benefices pour lusager.Le calcul de ce facteur permet de determiner la MOS par la resolution de lequation 3.4

MOS = 1 siR < 0

MOS = 1 + 0.035R + (R (R 60)) (100R) 7 106 siR < 100MOS = 4.5 siR > 100

(3.4)

3.6 Theorie de trafic

3.6.1 Definition de trafic

Le trafic, dans un reseau IP est defini comme etant le nombre de messages circulantdurant une periode de temps bien definie. Lanalyse du trafic permet de determiner laquantite de bande passante necessaire dans les circuits du reseau pour fournir tous lesappels voix.Dans la theorie du trafic, la charge de trafic est definie comme etant le ratio entre lenombre darrivee dappels durant une certaine periode de temps et la moyenne de tempspris pour servir chaque appel durant cette periode. Elle est donnee par lequation suivante :

trafic =AHT nombre dappels

3600(exprime` en erlang) (3.5)

un erlang est defini comme 3600 secondes dappels sur le meme circuit.avec AHT : Average Hold Time est defini comme etant le temps total de tous les appelsdurant une certaine periode divise par le nombre dappels sur cette periode.

3.6.2 Mode`le dErlang

Le mode`le derlang est un mode`le mathematique utilise pour identifier le trafic. Cemode`le existe en plusieurs versions qui sont Erlang B, Erlang C, etc. Chacun a ses proprescaracteristiques.

Erlang B

Ce mode`le est defini par un nombre infini de serveurs, la loi de service est une loiexponentielle, la loi darrivee est une loi poisson et lappel sera rejete sil ne trouve pas de

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Modelisation du voIP

serveur.

Figure 3.2 Mode`le Erlang B[6]

Ce mode`le est caracterise par une probabilite de blocage definie par :

Pn =( )n n!( )n n! (3.6)

avec est le taux moyen darrivee des clients : cest le nombre de clients par unite detemps est le taux moyen de service et Pn est la probabilite de blocage a` letat n

Erlang C

Ce mode`le est defini par un nombre fini de serveurs. Cest un syste`me avec attente et lenombre de clients peut etre infini.

Figure 3.3 Mode`le Erlang C[6]

3.7 Conclusion

Dans ce chapitre, on a presente les differents parame`tres utiles pour dimensionner lereseau VoIP. Ainsi, on va parcourir le quatrie`me chapitre danalyse des besoins fonctionnelset non fonctionnels de lapplication.

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Chapitre 4

Analyse et specification des besoins

4.1 Introduction

Dans le cadre de ce chapitre, on presentera une etude de lexistant, une critique de lexis-tant et la solution proposee. Ensuite, on traitera les besoins fonctionnels et non fonctionnelsde lapplication et on ache`ve le quatrie`me chapitre par la description de diagramme de casdutilisation.

4.2 Etude dexistant

Le calcul manuel et le remplissage des formulaires est le moyen le plus traditionnel quiest adopte par toutes les societes. En effet, le dimensionnement du reseau (bande passante,trafic) presente un handicap pour les ingenieurs commerciaux car ils demandent daide desautres ingenieurs reseaux pour faire le dimensionnement de leurs equipements pour leursclients vu leur manque de connaissance reseau.

4.3 Critique dexistant

Il est bien evident que les outils existants ne presentent pas tant davantages. En effet,ces outils ne cessent de poser des proble`mes aux ingenieurs reseaux ainsi quaux ingenieurscommerciaux ce qui engendre la perte du temps, dargents et deffort physique.

4.4 Solution proposee

Vu que la dimensionnement dun reseau VOIP est une operation importante, elle doitetre organisee par un syste`me dorientation qui se charge de realiser cette operation dunemanie`re fiable et objective tout en minimisant les couts, le temps et les efforts. Notre

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Analyse et specification des besoins

solution proposee se manifeste dans la realisation dun outil de dimensionnement du reseaude VoIP au sein de la Societe de Transport des Hydrocarbures par Pipelines.

4.5 Analyse des besoins

La phase danalyse des besoins est une phase primordiale dans le developpement dechaque application. elle consiste a` enumerer les fonctionnalites attendues de la part denotre application.

4.5.1 Besoins fonctionnels

Lapplication doit permettre :

Le calcul de la bande passante au niveau de couches 2 et 3 Le calcul de trafic Laffichage de caracteristiques dun codec Le calcul du nombre de circuits dans un trafic entre le calcul de performance (MOS)

4.5.2 Besoins non fonctionnels

Ils representent les exigences implicites auxquelles lapplication doit repondre La gestion des erreurs : laffichage des messages derreurs qui permettent le guidage

de lutilisateur afin de les eviter et les corriger (affichage de message derreur dans lecas dune saisie incorrect de lun de parame`tre ).

La presentation dune interface ergonomique et conviviale.

4.6 Diagramme de Cas dutilisation

Un cas dutilisation specifie une sequence dactions realisee par le syste`me en interactionavec les acteurs (humain ou machine). Il sagit dune description des interactions qui vontpermettre a` lacteur datteindre son objectif en utilisant le syste`me. Un diagramme de casdutilisation permet de :

Identifier les acteurs et leurs interactions avec le syste`me. Definir les besoins des utilisateurs et leurs objectives que le syste`me doit accomplir. Clarifier, filtrer et organiser les besoins.La figure 4.1 illustre le diagramme de cas dutilisation general de notre syste`me :

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Analyse et specification des besoins

Figure 4.1 Diagramme de cas dutilisation

4.7 Conclusion

Dans ce chapitre, on a detaille les besoins fonctionnels et non fonctionnels auxquelslapplication doit repondre. On a identifie les differents acteurs et leurs interactions avec lesyste`me a` travers le diagramme de cas dutilisations. Ainsi, on va parcourir le cinquie`mechapitre de conception dun outil informatique permettant de dimensionner le reseau VoIP.

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Chapitre 5

Conception de lapplication

5.1 Introduction

Apre`s letude de lexistant, lanalyse des besoins et letude des cas dutilisations, nousallons entamer dans ce chapitre la phase de conception de notre application dans laquelleon va presenter la description detaillee de differents classes et les diagrammes dactivites.

5.2 Diagramme de classe

Ce diagramme ge`re plusieurs fonctions dans la phase de conception de notre applicationqui sont principalement :

Determiner les donnees qui seront manipulees par le syste`me. Ces donnees sont orga-nisees en classes.

Decrire la structure interne de chacune des classes. Representer les relations statiques existant entre les differentes donnees du syste`me.

La figure 5.1 illustre le diagramme de classe de notre application :

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Conception de lapplication

Figure 5.1 Diagramme de classe

Notre diagramme de classes est regi par les re`gles de gestion suivantes :

Chaque bande passante est caracterisee par un codec. Chaque bande passante depend des protocoles definis dans la couche 2 et la couche 3. Chaque trafic est specifie par un codec bien precis.

5.3 Diagramme dactivites

Un diagramme dactivites assure la modelisation dun processus interactif, global ou par-tiel pour un syste`me donne (logiciel, syste`me dinformation). Il est recommandable pourexprimer une dimension temporelle sur une partie du mode`le, a` partir de diagrammes declasses ou de cas dutilisation, par exemple.Dans ce qui suit, nous presentons les diagrammes dactivites pour quelques cas dutilisationdans notre syste`me.

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Conception de lapplication

Figure 5.2 Diagramme dactivite de calcul de la bande passante

Lutilisateur doit tout dabord choisir le codec utilise ce qui conduit a` la definition descaracteristiques de celui la` puis il passe au choix de periode dechantillonnage ce qui donnele Payoad. Ensuite, lutilisateur passe a` la definition des protocoles des couches 2 et 3utilises afin de trouver les entetes ajoutees. Enfin, il passe a` la determination de la valeurde VAD, sil existe, afin de determiner la bande passante au niveau de la couche 2 et lacouche 3.

Le diagramme suivant detaille lhierarchie indispensable pour la dimensionnement dutrafic

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Conception de lapplication

Figure 5.3 Diagramme dactivite de dimensionnement du trafic

Afin de dimensionner le trafic, lutilisateur doit choisir le nombre dappels voulus etla duree moyenne dappel. Avec ces deux parame`tres, on calcule le trafic, le nombre detrame/appel, le nombre de paquet/appel et le nombre total de paquet/heure. Puis, lutili-sateur a le choix de calculer le nombre de circuits necessaires en fonction de trafic trouveet la probabilite de blocage donnee, ou bien, de calculer la probabilite de blocage.

5.4 Conclusion

Dans ce chapitre,on a defini une conception detaillee du projet via les diagrammes declasse et dactivites. Cette etude conceptuelle me`ne le travail a` un stade avance pour passera` la phase dimplementation qui sera decrite dans le chapitre suivant.

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Chapitre 6

Realisation

6.1 Introduction

Dans ce chapitre, on va presenter une description detaillee de notre application. Oncommence par decrire les outils necessaires utilises pour implementer notre application.Puis, on detaillera les etapes de simulation et dexecution.

6.2 Environnement de travail

6.2.1 Environnement logiciel

Pour realiser notre projet, on a choisi de travailler avec : Astah : utilise dans la phase de conception Microsoft Visual studio 2010 : permet de creer lapplication

Microsoft Visual studio 2010

Visual studio est un environnement de developpement qui regroupe une variete doutilsde developpement. Ces derniers permettent de creer des interfaces graphiques, des applica-tions consoles, des services XML, de sites web et des applications Visual basic. NET, ainsi,des applications developpes par dautres outils tels que Visual C Sharp et Visual C++ .

Astah

Astah est un logiciel qui modelise les traitements informatiques et les bases de donnees.Ce logiciel presente un outil de travail pour les concepteurs puisquil facilite le partage dedonnees entre les membres de lequipe.

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Realisation

6.2.2 Outil de developpement

La langage de programmation utilisee dans notre projet est Visual basic. NET. Elle estune langage de programmation cree par Microsoft assurant la creation des applicationset des sites web .Elle est favorisee dans lenvironnement de developpement grace a` sacompatibilite avec les autres langages de script tel que Java Script.

6.3 Mode de fonctionnement des interfaces realisees

Interface daccueil

Il sagit de la page commue a` tous les utilisateurs, a` partir de laquelle, ils peuvent accedera` leurs comptes.

Figure 6.1 Interface daccueil

Interface dauthentification

A` partir de cette interface, les acteurs sauthentifient pour pouvoir acceder a` lapplication

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Realisation

Figure 6.2 Interface dauthentification

Interface principale

Apre`s lacce`s a` lapplication, une fenetre souvre en presentant les differents parame`treset resultats. Cette interface regroupe 4 sections

Figure 6.3 Interface principale

La premie`re section correspond a` la saisie de differents parame`tres commencant paridentifier le codec utilise, determiner la periode dechantillonnage et definir les protocolesde couche 2 et 3. A` partir de ces parame`tres, on a determine les valeurs de Payload, PPS,lentete TCP/IP et lentete de la couche 2

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Realisation

Figure 6.4 Interface didentification des parame`tres

La deuxie`me section represente les caracteristiques du codec choisi dans la premie`re sec-tion.

Figure 6.5 Interface de representation des caracteristiques

La troisie`me section determine les valeurs de la bande passante avec et sans VAD, ainsi,la valeur de qualite de voix MOS.

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Realisation

Figure 6.6 Resultats obtenues

La dernie`re section determine la valeur de trafic, la probabilite de blocage et le nombrede circuits.

Figure 6.7 Dimensionnement du trafic

6.4 Conclusion

Dans ce chapitre, on a decrit les outils materiels et logiciels utilises pour realiser notresolution. Ainsi, on a detaille la conception de cette application et on ache`ve ce chapitrepar decrire le mode de fonctionnement des differents interfaces realisees.

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Conclusion generale

La VoIP est un nouveau paradigme qui a connu une revolution importante au cours deces dernie`res annees. Cest une technologie cle qui permet de transmettre la voix a` traversle reseau IP a` moindre cout pour les prestataires de services, les utilisateurs residentiels etles utilisateurs professionnels. Cette reduction de cout seffectue par la dimensionnementdu reseau.

Alors, lobjectif de ce stage est de developper une application pour dimensionner le reseauavec le langage Visual basic.NET. Limportance de cette application se reside dans le faitquelle pourrait etre utilisee comme un outil simple disponible pour tous les utilisateurs,qui peut dimensionner le reseau afin de minimiser le couts de services offerts.

La tache qui nous a ete confie est de faire une recherche bibliographique sur la technologieVoIP, modeliser theoriquement les differents parame`tres du reseau VoIP et de developperun outil informatique facile a` executer pour dimensionner ce reseau.

Cette experience est enrichissante sur plusieurs plans. Elle ma permis, dune part, dacquerirdes nouvelles connaissances dans le monde de telephonie sur IP : la VoIP, ses differentsprotocoles, ainsi que la theorie de trafic et la bande passante. Dautre part, Elle ma permisdenrichir considerablement mes connaissances en matie`re de developpement avec Visualbasic.NET.

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