VOIP. Pr MOUGHIT Mohamed m.moughit@gmail.com. Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 1

VOIP Pr MOUGHIT Mohamed m.moughit@gmail.com Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 1

Connexion fixe, rédictible Connexion établie avant la numérotation user Centre de commutation La Radio est le suort imrédictible La connexion est établie arès la numérotation MSC HLR VLR BSC BTS user Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 2

PSTN GMSC OMC HLR MSC VLR A1/A2 AAA Routeur IP Core A3/A7 A10/A11 PDSN BSC BSC Fibre Otique/E1 FSU Satellite Microsondes Abis BTS BTS BTS BTS interface Um Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 3

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VOIP: Objectif Comrendre l infrastructure téléhonique et comment la téléhonique TDM fonctionne. Comrendre comment se fait la Transmission de la voix avec les données Comrendre la signalisation IP our l interconnexion téléhonique Comrendre la QOS dans les réseaux IP Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 5

Plan 1 - Introduction 2 - Le Réseau Téléhonique Commuté 6-Standards VoIP 2.1 - Histoire de la téléhonie 6.1 - Protocole H323 2.2 - Princie du Rtc 6.1.1 - Introduction 2.3 - Architecture du réseau 6.1.2 - Fonctionnement 2.4- Architecture RNIS 6.1.3 - H323 dans le modèle Osi 2.5- Signalisation SS7 6.1.4 - La visioconférence sur I 3- Codeurs de la voix 6.1.5 - Avantages et 3-1 Codeur temorel G711, G722 inconvénients 6.1.6 - Comaraison avec Si 3-2 Codeur aramétrique 6.1.7 - Conclusion 3-3 Codeur hybride G728, G729 6.2 - Protocole Si 4 - Les enjeux de la téléhonie sur I 6.2.1 - Introduction 4.1 - Réduction des coûts 6.2.2 - Fonctionnement 4.2 - Standards ouverts et interoérabilité 6.2.3 - Sécurité et Authentification multi-fournisseurs 6.2.4 - Comaraison avec H323 4.3 - Choix d'un service oéré 6.2.5 - Conclusion 4.4 - Un réseau voix, vidéo et données 6.3 - Transort Rt et Rtc 6.3.1 - Introduction trile lay 6.3.2 - Les fonctions de Rt 4.5 - Un service PABX distribué ou 6.3.3 - Entête Rt centralisé 6.3.4 - Les fonctions de Rtc 4.6 - Evolution vers un réseau de 6.3.5 - Entête Rtc téléhonie sur I 6.3.6 - Conclusion 4.7 - Intégration des services vidéo 6.4 - H261 5- L'Architecture Voi 6.5 - Audio 5.1 - Les schémas 7 - Problème et QoS 5.2 - Gateway et Gatekeeer 7.1 - Latence 7.2 - Perte de aquets Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 6 7.3 - Gigue

Réseau Téléhonique Commuté Objectif: Transmettre la voix humaine sans établissement de liaisons ermanente entre interlocuteurs Le réseau RTC a été créé ar Alexandre Graham Bell dans le but de faire écouter des ièces de théâtre à distance. Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 7

Réseau Téléhonique Commuté Un commutateur ou centre de commutation ermet d éviter les liaisons oint à oint. Les liaisons sont assurés ar des câbles coaxiaux, Fibre Otique, Faisceaux hertziens, Satellites. Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 8

RTC Au début, les communications étaient établies ar des oérateurs et des oératrices, grâce à un système de cordons soules munis de fiches et de tableaux d'arrivée et de déart d'abonnés. Puis Les communications sont établies ar les systèmes de commutations automatiques. d'abord électromécaniques uis électroniques, uis numériques et totalement ilotés ar informatique. Centre de commutation électromécanique Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 9

Réseau Téléhonique Commuté Centre de commutation- Numérique Commutation temorelle Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 10

Commutation Crossbar Cette commutation consiste à créer un chemin hysique grâce aux matrice de connexion. Un exemle de liaison est indiqué en rouge. Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 11

Commutation temorelle La commutation temorelle consiste à commuter dans le tems l information voix et données sous sa forme numérique. Elle est basé sur le multilexage TDM Time Division Multilexing Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 12

Structure du RTC Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 13

Structure du RTC CAA CAA: Centre à Autonomie d Acheminement CT: Centre de Transit CTU:Centre de Transit Urbain CTN: Centre de Transit National CTI: Centre de Transit International CT CAA Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 14

Étae d établissement d un ael téléhonique Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 15

Réseaux Numériques Intégration de Service RNIS: Réseau numérique à intégration de services ou ISDN : Integrated services Digital Network Permet l échange de voix, données et vidéo Fournit des services à faible débit : de 64Kbs à 2Mbs et des services à haut débit : de 10Mbs à 622Mbs. ISDN est une technologie d accès entièrement numérique Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 16

RNIS Dans un réseau téléhonique analogique, une boucle sur une aire torsadée de fils de cuivre entre le commutateur central et l'abonné suorte un canal de transmission unique. Ce canal ne traite qu'un seul service simultanément : la voix ou les données. Avec un Réseau Numérique à Intégration de Services, la même aire torsadée est divisée en lusieurs canaux logiques. Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 17

Nouveauté ar raort à RTC Nouvelle signalisation avec l'abonné : Protocole D. Nouvelle signalisation dans le réseau : CCITT N 7 ou SS7 Nouvelle transmission entre l'abonné et le commutateur. Réseau unique our: Téléhonie Télécoie G3, G4 Transmission de données. Son. Images. Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 18

Les canaux logiques RNIS Les canaux B transmettent à un débit de 64Kbs en commutation de circuit ou de aquet les informations utilisateur: voix, données, fax. Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 19

Les canaux D transmettent à un débit de 16Kbs en accès de base et 64Kbs en accès rimaire. Ils suortent les informations de signalisation : aels, établissement des connexions, demandes de services, routage des données sur les canaux B et enfin libération des connexions. Cette signalisation hors bande ermet des tems d'établissement de connexion raides environ 4 secondes relativement aux réseaux analogiques environ 40 secondes. Il est aussi ossible de transmettre des données utilisateur à travers les canaux D rotocole X.31b. Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 20

Les interfaces standards de RNIS Une interface d'accès à un réseau RNIS est une association de canaux B et D. Il existe deux interfaces standards oaccès de base ou oaccès rimaire. Elles corresondent à deux catégories d'utilisation distinctes : orésidentielle: utilisation simultanée des services téléhoniques et d'une connexion Internet. oprofessionnelle:utilisation d'un commutateur téléhonique PABX et/ou d'un routeur d'agence. Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 21

Interfaces RNIS L'accès de base ou Basic Rate Interface BRI comrend 2 canaux B et un canal D our la signalisation : 2B+D. L'accès rimaire ou Primary Rate Interface PRI comrend 30 canaux B et un canal D à 64Kbs en Euroe: 30B+D débit de 2.048Mbs. Aux Etats-Unis et au Jaon la définition est différente : 23B+D débit de 1.544Mbs. Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 22

Les équiements non-rnis n'ont as nécessairement des débits comatibles avec la définition du canal B: 64Kbs. Dans ce cas, les adatateurs de terminal TA réalisent une adatation en réduisant le débit effectif du canal B jusqu'à une valeur comatible avec le disositif non-rnis. La bande assante dynamique ou l'allocation de canaux est obtenue ar l'agrégation des canaux B. On obtient ainsi une bande assante maximale de 128Kbs our l'accès de base BRI et de 1920Mbs our l'accès rimaire en Euroe. Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 23

Disositif de connexion RNIS Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 24

Disositif de connexion RNIS TE1 S NT2 4 fils T NT1 2 fils U ISDN S NT : Network Termination TE1 TE: Terminal Equiment TE2 R TA Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 25

La configuration hysique vue du côté de l'utilisateur RNIS est divisée en groues fonctionnels séarés ar des oints de référence. Un groue fonctionnel est une association articulière d'équiements qui assurent un ensemble de fonctions RNIS. Les oints de référence sont les limites qui séarent les différents groues fonctionnels. A chacun de ces oints de référence corresond une interface standard à laquelle les fournisseurs d'équiements doivent se conformer. Ces interfaces standards ont aussi our but de ermettre à l'utilisateur de choisir son équiement librement. Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 26

R, S, T, U : oints de références TNL-TNR/NT1 : Terminal Numérique de Ligne- Terminal Numérique de Réseau/Network Termination 1 TNA/NT2: Terminal Numérique d'abonné/network Termination 2 Terminal RNIS/TE1 : Terminal Equiment 1 Adatateur/TA : Terminal Adater Terminal non-rnis RNIS/TE2 : Terminal Equiment 2 Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 27

U : Ce oint de référence est lacé entre le groue NT1 et la boucle de transmission de l'oérateur téléhonique qui fournit une liaison bi-directionnelle full-dulex entre l'abonné et le commutateur central sur 2 fils. T : Ce oint de référence est lacé entre le groue NT2 qui ossède des fonctions de niveaux 1 à 3 et le groue NT1 qui ne ossède que des fonctions de niveau 1. C'est le oint de connexion minimal entre l'abonné et l'oérateur. Il existe lusieurs aellations suivant les tyes d'accès : -T0 : accès de base BRI 2B+D. - T2 : accès rimaire PRI 30B+D. Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 28

S : Cette interface eut être assimilée à un bus assif ouvant suorter 8 terminaux TE en série sur le même câble. Dans ce cas, chaque canal B est affecté à un terminal articulier our la durée d'un ael. R : Ce oint de référence est la limite concetuelle entre le terminal non RNIS et l'adatateur. Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 29

Réseaux de Signalisation Présentation SS7 La signalisation concerne tous les échanges d informations nécessaires our la fourniture et la maintenance d un service de télécommunications. La signalisation comrend les signaux requis our la gestion des connexions: Etablissement et ruture, Contrôle et facturation, Suervision et maintenance Gestion RNIS, RTC, GSM et IN établissement communication ruture contrôle Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 30

Tyes de signalisation Network Network Interface NNI - signalisation SS7 User Network Interface UNI - signalisation abonné DSS1,V5, DTMF - signalisation RNIS D - signalisation PABX QSIG Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 31

Caractéristiques de signalisation SS7 o Utilisation de canaux de communication séarés. On arle de signalisation Out-of-Band signaling ou Common Channel signaling CCS ou Réseau Sémahore o Sur les accès d abonnés la signalisation analogique emrunte le même canal que les voies de arole. o Dans RNIS la signalisation va dans des canaux séarés: le canal D. Ceci ermet: Un accès ermanent aux informations de signalisation signalisation en cours d ael Performance accrue sur un canal dédié réduction des délais, réduction des intrusions ar la fraude Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 32

Architecture du Réseau sémahore Canal D Liens de signalisation: Réseau SS7 Canaux de signalisation COC Canaux B Liens de communication: Voies de arole/data Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 33

Architecture du réseau Sémahore Réseau de signalisation CAS CAS PTS PTS PTS PTS CA S CAS Sw TSw TSw Sw Sw TSw Sw Commutateurs et liaisons circuits Sw : Local Switch TSw : Transit Switch STP = PTS: Signaling Transfer Point SSP = CAS : Switching Point Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 34

Modes de signalisation SS7 Signalisation en mode associé Les canaux de signalisation corresondent oint our oint aux liaisons entre commutateurs circuit véhiculant les voies de arole. mise en œuvre simle mais multilication des nœuds de signalisation Ceci exigerait des liens dédiés entre tous les commutateurs. Signalisation en mode quasi-associé Ce système ermet de minimiser le nombre de nœuds de signalisation coût otimalisé et meilleure erformance en termes de délais de transmission. Le mode quasi-associé est celui qui est référé our le SS7. Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 35

Modes de signalisation SS7 CAS1 Mode Quasi-Associé CAS3 PTS 1 PTS 2 PTS 3 PTS 4 link relation linkset CAS2 Mode Associé Voies de arole Liens SS7 Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 36

Quelques Messages SS7 01 02 03 04 05 06 07 08 09 0A 0B 0C 0D 0E IAM SAM INR INF COT ACM CON FOT ANM REL SUS RES Initial Address Message Subsequent Address Message Information Request Information Continuity Address Comlete Connect Forward Transfer Answer Reserved Reserved Release Susend Resume Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 37

Simulation d ael 1 PTS PTS PTS PTS IAM1 IAM2 IAM3 PS PS PS PS Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 38

Simulation d ael 2 PTS PTS PTS PTS ACM1 ACM3 PS ACM2 PS PS PS Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 39

Simulation d ael 3 PTS PTS PTS ANM2 PTS ANM1 ANM3 PS PS PS PS Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 40

Simulation d ael 4 PTS PTS PTS PTS REL1 REL2 REL2 PS PS PS PS Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 41

Simulation d ael 5 PTS PTS PTS PTS REL1 REL2 REL2 PS PS PS PS Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 42

Simulation d ael 6 PTS PTS PTS PTS RLC1 PS PS PS PS Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 43

Simulation d ael 9 PTS PTS PTS PTS PS PS PS PS Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 46

Codeurs de la voix Le système vocal se comose: d'une soufflerie du larynx du conduit vocal Système honatoire Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 47

Aareil honatoire Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 48

Génération de signal de Parole sources acoustiques source laryngienne bruits d'occlusion onde quasi-ériodique cavités suraglottiques Parole Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 49

Les tyes des sons voisement sons voisés : les cordes vocales vibrent, les cartilages aryténoïdes sont rarochés 80 % du tems de honation, absence de voisement sons non-voisés : les cordes vocales sont écartées, as de vibration asiration : courte ériode non-voisée se roduisant endant et immédiatement arès le relâchement articulatoire dans les cavités suraglottiques, Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 50

Les sons voisés - non-voisés murmure : les cordes vocales vibrent écartées chuchotement : les cordes vocales sont en contact ou assez rarochées mais le assage entre les aryténoïdes, entre lesquelles va naître un bruit de friction, reste libre Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 51

Les sons voisés - non-voisés occlusion glottale : les cordes vocales sont maintenues en osition fermée. La honation commence ar un écartement brutal des cordes vocales et le signal sonore débute ar une intensité et une fréquence élevée Ex. : [,t,k,b,d,g]. Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 52

Tracés d un signal voisé Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 53

Tracés d un signal non voisé Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 54

Pitch Le itch est la fréquence de vibration des cordes vocales. Il est aussi aelé fréquence fondamentale Cette fréquence varie : de 80 à 200hz our une voix masculine. de 150 à 450 hz our une voix féminine de 200 à 600 hz our une voix d enfant Le Pitch est un aramètre très imortant our la synthèse de la arole. L oreille est en effet, très sensible à ses variations. Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 55

Codage numérique de la arole Il existe 3 grandes familles de codeurs de la arole Codeurs temorels Codeurs aramétriques vocodeurs Codeurs hybrides mixtes Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 56

Codage numérique de la arole Codeurs temorels Codeur MIC à 64 Kbit/s Codeur MICDA Modulation ar Imulsion et Codage Différentiel Adatatif à 32 kbits/s Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 57

Codage numérique de la arole Codeurs MIC à 64kbit/s Il était normalisé ar l UIT Union Internationale des Télécommunications sous la recommandation G711 Ils cherchent à réserver l allure temorelle du signal Il consiste à filtrer le signal de arole dans la bande 300-3400hz, à l échantillonner à la fréquence 8000 hz et à le quantifier ar la loi A ou µ sur 8 bits Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 58

Codage numérique de la arole Codeurs MICDA Le codeur MICDA est normalisé ar UIT-T sous la recommandation G721 Il fait ael à deux techniques de traitement du signal: la rédiction et la quantification adatative Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 59

xn Prédiction linéaire en un Modèle ~ x n MSE Mean Square Error e n = x n + ~ x n = a m k= 1 a k x n i x n k Critère d'otimisation ξ = n = 2 E e 2 σ Identification Paramétrique d un signal i Cours VOIP i= 1 Pr MOUGHIT Mohamed 60

Prédiction linéaire 1 1 H Z = = 1+ az 1 2 1 + a2z +... + a Z m m B Z Ce filtre n'a que des ôles et il est aelé filtre autoregressif AR. Les coefficients ak sont aelés coefficients de rédiction linéaire Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 61

Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 62 Le critère de minimisation imlique: Pour que la fonction soit minimale, ses dérivés ar raort aux coefficients ak doivent s annuler en ces oints. k 1 0 = da k dξ 0 2. 2. 2. 2 2. 0 0 0 = = = = = = = = = P i i P i i P i i k k k i a R k n x i n x a E k n x i n x a E k n x n e E da n de n e E da d xx ξ

2 ξ = σ = E e n 2 = E e n i= 0 ax n i i = i= 0 ae e n x n = i i= 0 ar i i Rxx 6444444444 7 xx xx A r } }xe 2 xx 0 Rxx1... Rxx σ R Rxx1.. Rxx 1 Rxx R R 0 1 444444444 8 1 R a xx 1 1 0 Rxx0. =..... R a xx0 0 1 xx A = R. r ex Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 63

Les Vocodeurs à rédiction linéaires Le filtre d analyse ar rédiction linéaire est AZ Il est logique de enser qu il faut utiliser les coefficients 1 i our régénérer le signal original Malheureusement ces coefficients ne résentent as des roriétés exloitables our leurs quantifications à cause de leurs sensibilités aux bruits de quantification d autres aramètres ont été introduits Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 64

Les Vocodeurs à rédiction linéaires Les aramètres les lus utilisés sont: PARCOR Partiel Correlation LAR logarithm Area Ration LSP Line Sectrum Pair. Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 65

Les Vocodeurs à rédiction linéaires Les PARCOR Ils ont les roriétés suivantes: 1. Ils sont comris entre -1 et 1 our un filtre stable 2. Les coefficients d ordre le lus bas sont les lus imortants. Le signal synthétisé est lus sensible à une variation de k1 qu à la même variation de k. 3. Ils sont indéendants de l ordre d analyse. Une analyse d ordre fournit les mêmes remiers coefficients de réflexion qu une analyse d ordre +1. Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 66

Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 67 Les Vocodeurs à rédiction linéaires Les PARCOR Ils sont donnés ar la relation: 1 1 0 1, = = i i E i R a K 2 2 σ = = n e E E

Les Vocodeurs à rédiction linéaires Les LAR Ils sont donnés ar: LAR j = 1 log 1 k j + k j Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 68

Les Vocodeurs à rédiction linéaires LSP Les LSP sont les solutions des olynômes suivants: + 1 1 P Z = A Z + Z A Z + 1 Q Z = A Z Z A Z P Z Q Z = m i= 0 = 1 Z 1 Z 1 + i+ 1 2 1 2cos w Z 2 2 m i= 1 1 2cosw 2i Z 1 + Z 2 LSP Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 69

Les Vocodeurs à rédiction linéaires LSP Elles s altèrent deux à deux sur le cercle unité Les LSP sont bornés et ossèdent la roriété d être ordonnés 0 2 < w < w <... w 1 <π Cette relation est la condition nécessaire et suffisante our la stabilité du filtre de synthèse. Une erreur dans un seul coefficient LSP ne se roage as lus loin, son effet sectral est limité dans la région étroite autour de la fréquence corresondant à ce coefficient. Cette roriété ermet une robustesse intrinsèque vis-à-vis des erreurs de transmission et une vérification simle de stabilité du filtre. Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 70

Les Vocodeurs à rédiction linéaires LSP Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 71

Les Vocodeurs à rédiction linéaires Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 72

Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 73 *. τ τ τ τ = = x x t x t x E R xx *. τ τ τ τ = = y x t y t x E R xy. 1 2 1 = + = N N t xy t y t x N R τ τ. 1 2 1 = + = N N t xx t x t x N R τ τ

Calcul des coefficients de rédiction: Algorithme de LEVINSON L algorithme de LEVINSON est une rocédure itérative Il ermet de résoudre itérativement l équation A=r. R -1. Il consiste à construire un filtre de rédiction d ordre +1 à artir du filtre de rédiction d ordre. A chaque étae, le filtre est établi de manière à minimiser l erreur quadratique moyenne. e n = x n ~ x n = x n + a x n 1 + a x n 2... + a x n, 1,1, Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 74

Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 75......., 2,1 1,1 Z A Z X Z a Z a Z a Z X Z E = + + =.. 2... 1 ~,,1 1, n x a x n a x n a x n n x x n n e R + + + + + = =..... 1, 2,1 1,1 + = + + + = Z A Z Z X a Z a Z a Z Z X Z E R. Z A Z X Z E R R = 1 Z A Z A Z R =

Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 76 2, 0,,, 2.. 2 n e a k n m x n x a m n x a n R e k P m k P m P à m P m E E E E = + + + = = = = Si R la matrice d autocorrelation dans laquelle nous avons inversé à la fois l ordre des lignes et des colonnes A vecteur des coefficients de rédiction dans lequel on a inversé l ordre des comosantes r le vecteur d intercorrelation dans lequel on a inversé l ordre des comosantes On aura: A.R =r

Tenons comte que R est une matrice de toelitz nous aurons: R [ ] T [ 2 a a... 1 = 0 0. ] T. σ,,-1. A l ordre +1 Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 77

Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 78 = + 2 2,1, 2,,,1 1.... 0 1 0..... 0 1 a a a a a R σ α α σ En multiliant chaque membre du système ar le vecteur ar [1 k ] T nous obtenons le système d ordre +1 suivant :

a + 1, i = a, i + k + 1 a, + 1 i our 1 i a + 1,+ 1 = k + 1 Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 79

Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed Algorithme Levinson 80

Les Vocodeurs à rédiction linéaires Les codeurs aramétriques ne cherchent as à synthétiser un signal ressemblant temorellement au signal original ils tentent lutôt de roduire un signal à artir d un modèle aroché de la honation Ils visent à reroduire correctement l enveloe sectrale Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 81

Les Vocodeurs à rédiction linéaires Une trame d un vocodeur comrend: 8 à 12 coefficients de corrélation artielle ou LSP L énergie de l erreur de rédiction analyse LPC La fréquence fondamentale Si on analyse des trames de 20ms avec Fe=8khz, si on codes les 10 coefficients de rédiction sur 4 bits chacun, et l énergie de l erreur de rédiction sur 7 bits et la fréquence fondamentale sur 7bits, le débit est de 2,7kbits/s. L excitation est soit un bruit blanc our les sons non voisés ou un train d imulsion si le son est voisé. Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 82

Les Vocodeurs à rédiction linéaires e 0 n e n K 1 k 2 k Z -1 e R 0 n Z -1 Filtre en treillis e R n Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 83

Codeurs Hybrides Les codeurs mixtes mettent en jeu les techniques temorelles et aramétriques. Ce tye de codage consiste à modéliser le conduit vocal sur des tranches de 10 à 30 ms ar un filtre autoregressif 1/AZ. Dans une remière génération de codeurs hybrides, l entrée idéale du filtre de synthèse est l erreur résiduelle obtenue ar filtrage du signal de arole original ar le filtre AZ. Du fait qu une grande artie du signal est concentrée dans les coefficients du filtre de synthèse, l erreur résiduelle a donc moins d imortance et sera résenté ar un nombre réduit de bit. Ce système est aelé aroche LPC excité ar le résidu Résiduel Excited Linear Predictor, RELP. Le RELP est caractérisé ar un débit aux alentours de 10 kbits/s. Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 84

Codeurs Hybrides Codeurs CELP Code Excited Linear Prediction Dans une nouvelle génération de codeurs hybrides, le signal d'excitation otimal est déterminé ar une méthode d'analyse ar synthèse: on cherche dans un ensemble de M formes d'ondes stockées dans un dictionnaire, connu à riori ar l émetteur et le réceteur, le signal d'excitation qui rend minimale l'énergie de la différence entre le signal à coder et le signal de synthèse. Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 86

Codeurs Hybrides CELP Signal Original Dictionnaire d excitation B Z 1 bz + = k gain m 1 k= 0 Prédicteur Long-terme LTP P k Prédicteur court-terme + - W Z = Filtre ercetue l A Z A Z / λ Sélection de la forme d onde Schéma de rincie du CELP Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 87

Codeurs Hybrides Le codeur CELP est basé sur le rincie de la rédiction linéaire. Il est formé ar trois filtres : un filtre rédicteur à court terme 1/AZ, un filtre long terme LTP 1/BZ un filtre ercetuel WZ Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 88

Codeurs Hybrides Analyse LPC Le filtre rédicteur à court terme consiste à modéliser le conduit vocal ar un filtre autoregressif 1/Az. Le filtre LPC ne ermet as d extraire toute la redondance du signal. si l on filtre le signal de arole original ar le filtre AZ, l erreur résiduelle obtenue our les sons voisés résente encore une certaine ériodicité qui corresond à la ériode de vibration des cordes vocales. Pour éliminer cette ériodicité on introduit un filtre LTP dans la structure du CELP Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 89

5 Codeurs Hybrides 0 a -5 0 2 4 6 8 10 12 14 5 0 b -5 0 2 4 6 8 10 12 14 5 0 c -5 0 2 4 6 8 10 12 14 tms a- lettre 'a' extrait du mot matlab b- erreur résiduelle c- blanchissement de l erreur résiduelle Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 90

Codeurs Hybrides Analyse LTP m 1 B Z = 1 b P k Z + k= 0 k l ordre du filtre LTP P est le PITCH Un filtre LTP d ordre élevé ermet une modélisation lus fine de la structure ériodique mais augmente le débit binaire. Généralement, un filtre LTP du remier ordre ermet d obtenir des résultats satisfaisants. Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 91

Codeurs Hybrides Le Filtre LTP: B Z = 1 bz P La réduction de la redondance à long terme se ramène à minimiser l énergie Eb,P de l erreur de rédiction à artir de sa valeur rovenant de la ériode récédente. E b, = N 1 n= 0 [ e n b e n Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 92 ] 2

Codeurs Hybrides Pour une valeur donnée de, la valeur otimale de b est celle our laquelle la dérivée de l énergie Eb, ar raort à b est nulle. Elle est donnée ar l exression: b N 1 n = 0 = N 1 n = e 0 n e e n n 2 Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 93

Codeurs Hybrides La méthode CPP Correlation Peak Picking consiste à déterminer la valeur P, comrise entre 16 et 160, qui maximise l exression EP telle que: N 1 E P = e n e n P n = 0 Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 94

Codeurs Hybrides Le filtre ercetuel Wz ermet, lors de la recherche du meilleur code d excitation dans le dictionnaire, d attribuer moins d imortance aux zones fréquentielles énergétiques. En effet, la différence entre le signal originale et le signal synthétique est moins ercetible dans les zones formantiques où le signal a beaucou d énergie. A la sortie du filtre ercetuel, nous avons un signal résiduel de nature lus aléatoire et de dynamique lus faible que le signal original. Dans le dictionnaire, on cherche la forme la lus ressemblante à ce signal résiduel. Son indice dans le dictionnaire sera transmis avec les coefficients des filtres de rédiction court terme et long terme au décodeur Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 95

VOIX SUR IP Téléhonie sur IP : ToIP La téléhonie sur IP fait référence aux services de communication: voix, fax et les alications de messages vocaux. Ceux-ci sont transortés ar un réseau IP; ce réseau IP eut être le réseau de l entrerise ar exemle our les aels internes. Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 97

Voix sur IP : VoIP La voix sur IP est la technologie ermettant de transorter de la voix numérisée en mode aquets au format TCP/UDP sur une infrastructure IP. La Voix sur IP contrôle la livraison de l information vocale en utilisant le rotocole IP Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 98

Les Contraintes de la ToIP - Otimisation de la bande assante : - Pour un bon artage de la bande assante, il faut connaître l'ensemble des flux ouvant avoir une influence imortante sur le transort de la voix. - Délai de transmission : - Il comrend le codage, le assage en file d'attente d'émission, la roagation dans le réseau, la bufférisation en récetion et le décodage Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 99

- Le hénomène d'écho: - C'est le délai entre l'émission du signal et la récetion de ce même signal en réverbération causée ar les comosants électroniques des arties analogiques - La gigue ou Jitter: - Corresond à des écarts de délais de transmission entre des aquets consécutifs. Nécessite la mise en lace de buffers en récetion qui lissent ces écarts our retrouver le rythme de l'émission Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 100

Les Avantages de la ToIP - Économiser sur la facture télécom - Simlifier les infrastructures - Faciliter l administration et la mobilité - Homogénéiser les services téléhoniques sur un ensemble de sites - Faciliter l intégration avec le système d information - Évoluer lus facilement - Regrouer les équies et se asser d un restataire Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 101

Le tems de latence: Corresond au tems de réonse du réseau VoIP Valeur théorique: 100ms Valeur admise: 200ms La gigue: Corresond à la variation maximale du tems de latence entre 2 envois consécutifs de aquets ar la même source Valeur théorique: 40ms Valeur admise: 75ms Le taux de erte du réseau Valeur théorique: 1% Valeur admise: 3% Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 104

Alication Servers Alication Call Servers SoftSwitches Control Media Data ATM/IP Backbone TGW TDM Access AGW End-Users Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 105

H.323 RFC 2543: Plus mature et le lus utilisé SIP Session Initiation Protocol, IETF: Plus récent Plus soule Adaté aux réseaux à très grande échelle MGCP Media Gateway Control Protol: Standard commun UIT MEGACO et IETF H.248 Comlémentaire à H.323 et SIP Passerelle entre les réseaux IP et Télécoms Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 106

Les hardhones: Prévu our remlacer les téléhones traditionnels Disosent d une connexion LAN Les softhones: Logiciels d émulation de terminaux téléhoniques sur PC Numérotation ar clicks de souris L utilisation est tributaire du PC connecté au réseau IP Le Gatekeeer: Serveur informatique localisé sur le LAN avec les ostes IP Réalise les fonctions H.323 ou SIP La Gateway: Passerelle avec le réseau téléhonique commuté Contient des cartes d interface T0, T2 ou analogique Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 107

Plateforme de suervision et d administration du réseau ToIP Serveurs de messagerie vocale Standards téléhoniques Serveurs de taxation Serveurs d enregistrement Etc. Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 108