Cahier des charges. Projet : Logiciel de voix sur IP. Master informatique - Projet. Tuteur : Membres du groupe :

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1 Master informatique - Projet 2008/2009 Cahier des charges Projet : Logiciel de voix sur IP Membres du groupe : BELRHITI Zakariae ERRAKHAOUI Jamal KADIRI Othman MEDJAHED Mostefa Tuteur : M. ELAZOUZI Rachid

2 Sommaire I Présentation ) Présentation du projet...4 2) Intérêt du projet...4 II - Etude de l existant ) Interface graphique...5 2) Outils utilisés...5 a) Protocoles...5 b) Codecs...6 c) API JAVA...6 III Ajouts et améliorations ) Intégration de la vidéo La bibliothèque JMF Le protocole RTP Transmission du RTP Réception du RTP...9 2) Visioconférence...9 3) Synchronisation audio/vidéo...9 4) Enrichissement de la base des codecs audio et vidéo ) Qualité de service (QoS) ) Transfert de fichier ) Messagerie instantané...12 VI Organisations des tâches ) Répartition des tâches

3 2) Diagrammes de Gantt...14 Conclusion

4 I Présentation 1) Présentation du projet Ce projet de première année de master est la suite du projet 37 de l année dernière. Dans ce projet, les étudiants ont commencé à réaliser leur propre logiciel téléphonique pour que tous les membres de l IUP puissent l utiliser comme téléphone standard. L objectif du projet est d implémenter un modèle de communication multimédia (voix et vidéo) en temps réel entre deux (et plusieurs) ordinateurs. Et ce, en nous basant sur la modélisation orientée objet du protocole de signalisation SIP. Il s agit de développer une application utilisant une interface graphique homme machine (interface utilisateur). Dès lors, elle permettra un échange de données multimédia (audio, vidéo et messagerie instantanée). 2) Intérêt du projet Ce logiciel devra permettre au membre de l IUP de communiquer en utilisant les technologies IP, entre deux, ou plusieurs personnes en conférence, peut importe leur localisation. Ce projet a été commencé il y a deux ans, et il a plusieurs intérêts. Le logiciel doit être réutilisable, puisque plusieurs personnes auront à travailler dessus, le code doit donc être compréhensible, clair et facile à modifier et réutiliser. Le but final étant que le logiciel soit opérationnel à la fin. De notre part, nous devons reprendre le travail qui a déjà était fait par les anciens étudiants, le comprendre afin de lui apporter des améliorations et lui ajouter de nouvelles fonctionnalités. 4

5 II - Etude de l existant 1) Interface graphique Voici l interface qui a été faite par les étudiants des années précédentes. Après compilation du code source JAVA, nous avons testé le logiciel pour voir quelles sont les fonctionnalités disponibles. Le logiciel existant permet : D ouvrir une session voix et vidéo sip : enregistrement auprès du registrar, interrogation et communication audio avec l interlocuteur. Uniquement la voix a été implémenté, la vidéo ne marche pas encore (une fenêtre s affiche et permet de capturer l image à partir de la caméra). les protocoles RTP, RTCP pour la vidéo ne sont pas encore implémenté. D enregistrer un contact : nom et prénom et adresse SIP ex : D enregistrer l historique des conversations 2) Outils utilisés a) Protocoles Le protocole SIP (Session Initiation Protocol) : bien évidement c est le protocole qui doit être utilisé vu sa simplicité, évolutivité naturelle (par exemple SIP peut fonctionner avec n'importe quel type de codec), sa bonne rationalisation : SIP n'émet qu'une seule requête contenant toutes les informations. Une seule manière simple de prévue pour s'acquitter d'une tâche. SIP exploite les rapports de feedback de RTCP. 5

6 Protocoles RTP (Real-time Transport Protocol) et RTCP (Real-time Transport Protocol) : L'envoi de l'information et la récupération de la qualité de la transmission se font grâce à deux protocoles qui vont de paire. Le premier gère l'envoi de l'information et le second sert à superviser la communication afin de réaliser et d'optimiser la QoS de l'application. Dans l implémentation du projet des années dernières, les paquets RTCP sont reçus mais ne sont pas gérés. b) Codecs Les étudiants qui ont réalisé le projet ont essayé de faire en sorte que la session RTP va échanger les données audio en utilisant des codecs spécifiques (négociés précédemment grâce au protocole sdp implémenté dans le package sip). Ils ont fait l'intégration de quelques codecs, afin de permettre une communication RTP. Cependant, après avoir analysé le travail réalisé dans le projet existant, nous avons trouver qu un seul codec a était implémenté : le codec ilbc. c) API JAVA rtp et rtpsession : Ces deux packages représentent la partie RTP du projet, qui permet de contrôler et d'acheminer la communication audio, ils offrent la possibilité de démarrer une session rtp entre l'appelé et l'appelant. ManagerReception (étendant un thread) : Elle s'applique à la réception du flux. En recevant ce flux, elle recrée ainsi le flux de sortie en utilisant la méthode update du codec servant à avertir d'une arrivée de streams (NewStreamEvent) ManageEnvoi (étendant un thread) : Elle s'applique à l'envoi d'un flux via un RTPManager configuré au préalable après récupération de la capture par les codecs (audio ou vidéo) Le Manuel Java de Sun avait grandement servie correspondant à la partie qui traite RTP : pour la partie JMF du projet. Voici le lien 6

7 III Ajouts et améliorations 1) Intégration de la vidéo 1.1 La bibliothèque JMF JMF est l'acronyme de Java Media Framework (JMF). JMF est une API (Application Programming Interface) permettant de manipuler/traiter des médias temporels dans les applications Java à savoir: Capturer Transmettre Sauvegarder Jouer un son, une vidéo Appliquer un traitement sur un flux 1.2 Le protocole RTP Le but de RTP et de fournir un moyen uniforme de transmettre sur IP des données soumises à des contraintes de temps réel (audio, vidéo,...). Le rôle principal de RTP consiste à mettre en œuvre des numéros de séquence de paquets IP pour reconstituer les informations de voix ou vidéo même si le réseau sous-jacent change l'ordre des paquets. Plus généralement, RTP permet : d'identifier le type de l'information transportée, d'ajouter des marqueurs temporels et des numéros de séquence à l'information transporté de contrôler l'arrivée à destination des paquets Transmission du RTP Configuration de la source. Dans notre cas, on veut utiliser une Webcam et envoyer le flux vidéo sur le réseau. Il faut alors sélectionner le périphérique de capture à l aide du capturedevicemanager. Sa méthode getdevicelist() appelé avec null en argument, celui renvoie la liste complète des périphériques de capture. Une fois, le bon périphérique sélectionné, on crée un Processor à partir de celui-ci. WebcamCessor = Manager.createProcessor (Webcam.getLocator()); Création du Processeur de la Webcam 7

8 Pour permettre de transmettre un flux, et après qu un Processor soit créé, il passe par différentes étapes : a) La configuration du processor. b) Le bon formatage des pistes du Processor c) La réalisation du processor, qui est le stade abouti du Processor. d) Le démarrage du processor. Toutes ces étapes sont réalisées par la classe VideoCapture. La configuration Le moyen, pour configurer un Processor, est simple : il suffit d appeler la méthode configure() du Processor. Néanmoins, cette méthode n est pas bloquante et n attend donc pas que le Processor soit configuré pour continuer, c est à dire que si dans la suite du programme, d autres méthodes font appel à un Processor configuré, on obtiendra une erreur. Il faut donc utiliser la méthode getstate() qui renvoie un nombre «croissant» correspondant à l état actuel de notre Processor pour savoir quand celui ci est configuré. Mettre les différentes pistes du flux dans un format supporté On doit mettre chaque piste du Processor dans un format supporté sinon, le programme ne pourra pas transmettre le flux et générera une erreur. Pour cela, on utilise la méthode getsupportedformats() de la classe TrackControl, pour connaître les différents formats supportés par chaque piste. La Réalisation De même que pour la configuration, il est simple de réaliser un processor, mais on doit là aussi attendre qu il passe au statut «réalisé» par nous même, car la méthode realize(), n est pas bloquante. Le Démarrage du Processor Il suffit d utiliser la méthode start() du Processor, pour le démarrer. Envoi d un flux vidéo Pour envoyer un flux vers quelqu'un d autre, on a le choix d utiliser un DataSink ou un RTPManager. L utilisation du DataSink est moins complexe, mais l utilisation du RTPManager permet plus de choses. Emploi du RTPManager Pour utiliser un RTPManager, il faut d abord obtenir le DataSource à partir du Processor et de la méthode getdataoutput(). Ensuite, il faut créer une nouvelle instance du RTPManager à l aide de la méthode statique newinstance() du RTPManager. On doit alors faire appel à la méthode initialize() du RTPManager, dans laquelle on met une SessionAddress correspondant à l adresse locale. 8

9 Puis, on doit ajouter une destination à l aide de la méthode addtarget() du RTPManager, dans laquelle on entre une SessionAddress correspondant à l adresse de destination. Enfin on crée un envoi de flux à l aide de la méthode createsendstream() et on le démarre. Les différentes étapes par lesquelles passe la création du processeur pour l acquisition du flux vidéo sont réalisées par la classe VideoCapture qui hérite de la classe abstraite AbstractCaptureMedia qui sera utile lors de l utilisation de plusieurs sources d acquisition à la fois tel la capture du son par exemple Réception du RTP Pour la réception du flux vidéo le mieux était de travailler avec le RTP manager qui offre plus d avantages tel l élimination de la restriction de l ordre de lancement des applications. 2) Visioconférence Pour permettre l envoi d'une source de flux unique vers plusieurs destinations deux possibilités se présentent: - le clonage du DataSource - L utilisation d un RTPManager NB : Pour notre cas nous allons utilisés le RTPManager. Donc pour avoir plusieurs destinations à l aide d un RTPManager, la manière est plus simple, il suffit juste d ajouter autant de cible avec la méthode addtarget() que l on a de destinations. Ensuite pour chaque cible, on crée un envoi de flux que l on démarre. 3) Synchronisation audio/vidéo Le protocole SIP permet d ouvrir une session pour chaque flux utilisée. Dans ce cas, on aura donc une session pour l audio et une autre session pour la vidéo ce qui va engendrer des problèmes de synchronisation. Le protocole utiliser pour le transfert des flux est le protocole RTP / RTCP. Sequence number : Permet de rétablir la chronologie des paquets et donc permettra de Synchroniser les flux vidéo et audio Rappel : RTP fournit des fonctions de transport de bout en bout pour les applications temps réel sur des services réseaux multicast ou unicast. Exemple d applications : conférence audio, vidéo interactive. Il permet de: - reconstituer la base de temps des différents flux multimédia (audio, vidéo...); - détecter les pertes de paquets; - identifier le contenu des paquets pour leur transmission sécurisée; La reconstitution de la base de temps se fait au moyen du champ «Sequence number» qui s incrémente de 1 à chaque envoi d un paquet. Ces a partir de cette chronologie que sera reconstituer la synchronisation audio / vidéo a la 9

10 réception. Exemple de trames RTP : Implémentation avec JMF (Java Media Framework) : Méthode permettant de récupérer le Sequence Number : javax.media.buffer ; public long getsequencenumber() >> Retourne la valeur du sequence number de la trame presente dans le buffer Il suffit de lancer les players son et vidéo en même temps. start() ; >>> Permet de lancer une lecture de flux par le Player ; 4) Enrichissement de la base des codecs audio et vidéo L'objectif d'un codec est d'obtenir une bonne qualité de voix avec un débit et un délai de compression le plus faibles possibles. Selon l état du réseau, les codecs permettront d optimiser au mieux la qualité des flux transitant sur le réseau. Le choix du codec dépend de la bande passante disponible sur le réseau car plus un codec est de qualité plus il crée du débit. Dans le projet existant il n a était implémenter qu un seul codec : ilbc. Le but de notre groupe est d enrichir le nombre de codec autant pour l audio que pour la vidéo pour pouvoir exploiter au mieux les disponibilités de la ligne. Un plus grand choix de codec permettra également la communication avec d autre client SIP sous réserve que ce client est au moins 1 codec identique. 10

11 Codec utilisé Codec audio : Codec VoIP Débit (Kbps) G.711 (PCM) 64 G G G G GSM 13 Liste de codec audio du meilleur au moin bon qui sera implémenté dans le programme. Codec video: Codec VoIP Débit (Kbps) H H MPEG-4 AVC/H264 High quality, Debit variable (64 kbit/s >> 192 kbit/s) 5) Qualité de service (QoS) Dans notre application, la QoS consiste a l utilisation de la meilleur paire de codecs (audio et vidéo) selon l état du réseau. La négociation de codecs avec le protocole SIP se fait à l ouverture de la session dans la requête INVITE. Lors de ce choix de codec, les entités non pas conscience de l état du réseau car le choix est fait avant toute communication RTP/RTCP (c est RTCP qui 11

12 permet de récupérer des informations du réseau. Donc jusqu'à maintenant le choix du codec entre les 2 entités était le meilleur codec commun au deux. Or, le problème que pose se mode de fonctionnement c est que si le trafic sur la ligne s intensifie, il risque d y avoir beaucoup de perte. Pour palier à ces problèmes nous proposons 2 solutions : 1 Faire une renégociation de codecs durant la communication en essayant de réaliser une transaction transparente, par exemple en envoyant les requêtes SIP en même temps que la communication en cours. 2 Mettre en place une session de test juste avant le début de la communication pour prendre l état de la ligne et ainsi faire une renégociation si besoin est. La session de test consiste à envoyer une séquence audio ou vidéo selon la session à ouvrir. Selon la requête RTCP récupérer, une sélection du codec judicieux dans la liste des codecs commun aux 2 entités sera effectué. 6) Transfert de fichier On peut transférer des fichiers vers les destinataires en utilisant le protocole FTP (protocole de transfert de fichiers), ce dernier va nous permettre depuis un ordinateur, de copier des fichiers vers un autre ordinateur du réseau. Donc nous allons essayer d utiliser JAVA pour créer l application qui permet de nous connecter à un serveur FTP et d'y lancer les commandes de bases (listage, récupération de la taille d'un fichier, demande de téléchargement, etc.) ainsi de transmettre le fichier au destinataire. 7) Messagerie instantané L implémentation d une solution de messagerie instantanée sera basée sur le protocole SIP/SIMPLE. SIMPLE pour «SIP for Instant Messaging and Présence Leveraging Extensions» est une extension du protocole SIP qui permet l envoi de message instantanée. La principale différence avec une ouverture de session pour la voix par exemple c est que la messagerie est contenu dans les messages de protocole SIP donc aucun autre flux ne transite entre la source et le récepteur hormis les messages de protocoles SIP. Les requêtes contenant les messages sont appeler MSRP. 12

13 Exemple d échange Message avec SIP/SIMPLE : Bibliothèque assurant la gestion de la messagerie instantanée : java.sip.communicator.service.protocol.message; (API jainsip) Exemple d envoi d un message instantané en requête sip : mes = createmessage(to, message); création du msg messagetransaction = jainsipprovider.getnewclienttransaction(mes); messagetransaction.sendrequest(); Envoi du msg 13

14 VI Organisations des tâches 1) Répartition des tâches 2) Diagrammes de Gantt 14

15 Conclusion En conclusion, notre équipe de projet vous remercie de nous avoir fait confiance en acceptant de nous attribuer ce projet et de lire ce document. Nous espérons que les différents points évoqués au cours des précédentes parties répondront de manière exhaustive à vos attentes. 15