Réublique Algérienne Démocrtique et Poulire Ministère de l Enseignement Suérieur et de l Recherche Scientifique Université D Orn - Es-Seni - Fculté des Sciences Dértement d Informtique Mémoire En vue de l obtention du dilôme de Mgistère Sécilité : Informtique Otion : CAO Intitulé Codge rmétrique de l role en vue de s trnsmission sur Internet Présenté r Mr LACHACHI Nour-Eddine Encdreur : M r BENHAMAMOUCH Djillli (M.C, Es-Seni) Co-Encdreur : Mr AMRAOUI Ae (M.C, ITO) Soutenu devnt le jury : Président : Mr RAHMOUNI M.K (Prof, Es-Seni) Exminteur : M r BENYETTOU Ae (Prof, USTO) Exminteur : M r TEMMAR Ae (M.C, ITO) Exminteur : M r OUALI Mohmed Frid (M.C, Es-Seni) Octobre 26
Résumé Le codge de l role exige l descrition ertinente et l'extrction récise d'informtions du signl. Cel ne eut se fire qu'vec l'ide de théories et de techniques uissntes déveloées en tritement du signl dont l mîtrise requiert des connissnces très sécilisées. Pr illeurs, l grnde comlexité de l role nécessite des tritements rticuliers liés à s roduction et à s ercetion. Le signl de role étnt orteur d'une informtion sécifique our l communiction entre le locuteur et l'uditeur, le mécnisme de celle-ci ne doit s être ignoré lors de l réduction de débit. Le but rincil de notre étude ne devit s rincilement déveloer des nouvelles techniques de codge, mis lutôt ggner l comréhension théorique dns les vntges et les inconvénients des techniques de codge et de trouver un motivtion our une roche ermettnt l obtention d une meilleure comréhension des étes sérées d'un codeur de role. Les sons de role sont roduits soit r les vibrtions des cordes vocles (source de voisement), soit r l'écoulement turbulent de l'ir dns le conduit vocl, où soit lors du relâchement d'une occlusion de ce conduit (source de bruit). On modélise un conduit vocl r une succession de tubes coustiques de sections diverses qui euvent être rerésenté r un filtre linéire à rmètre vrible dns le tems. Le signl vocl est numérisé à l ide d un convertisseur nlogique/numérique. Comme l voix humine est constituée d une multitude de sons, souvent réétitifs, le signl eut être comressé our réduire le tems de trnsmission, insi on rle de système de codge. Un système de codge de l role comrend deux rties, un codeur et un décodeur. Le codeur nlyse le signl our en extrire un nombre réduit de rmètres ertinents qui sont rerésentés r un nombre restreint de bits our rchivge ou trnsmission. Le décodeur utilise ces rmètres our reconstruire un signl de role synthétique.
Remerciement J exrime m reconnissnce à Monsieur RAHMOUNI Kmel, Professeur à l Université d Orn dértement informtique, d voir cceté de résider le jury de thèse. Mes lus sincères remerciements sont dressés à Monsieur TEMAR Abdelder, Mître de conférence à l Institut de Télécommuniction d Orn, Monsieur BENYETTOU Abdelder, Professeur à l Université des Sciences et de l Technologie, et à Monsieur OUALI, Mître de conférence à l Université d Orn dértement informtique, our voir cceté d être exminteur de cette thèse et dont je tiens à voir de leurs rt des critiques constructives. Merci à Messieurs BENHAMAMOUCHE Djillli, Mître de conférence à l Université d Orn dértement informtique, et AMRAOUI Abdelder, Mître de conférence à l Institut de Télécommuniction d Orn, our leur encdrement, leurs nombreux conseils et suggestions qu ils m ont donnés tout u long de mes trvux. Mes remerciements vont églement à l ensemble des ersonnes qui m ont ccomgnée, de rès ou de loin, et qui ont contribué, directement ou non, à l boutissement de ce trvil. i
Glossire de termes et d cronymes Les termes les lus courmment utilisés dns cette thèse et dns le tritement de l role en générl sont : A A-Lw ACELP ACR ADM ADPCM ADSP ADxyM APC APCM A/N ASIC ASPEC ASSP ATC Stndrd Euroéen PCM de l téléhonie Algebric Code Excited Liner Prediction Absolute Ctegory Rting Adtive Delt Modultion Adtive Differentil Pulse Code Modultion Anlogicl/Digitl Signl Processor Adtive Delt X Y Modultion Adtive Predictive Coding Adtive Pulse Code Modultion Anlogique / Numérique Aliction Secific Integrted Circuit Formt Allemnd de codge Acoustics Seech nd Signl Processing Adtive Trnsform Coding B Bndwidth bs BCELP Lrgeur de bnde bits er seconde Binry Codeboo Excited Liner Prediction C CAN CCITT CCR CIF CMOS CELP Cestre CNA Codge CODEC Codeboo COMPAND Comression CS-ACELP Convertisseur Anlogique Numérique Comité Consulttive Interntionl de l Téléhonie et l Télégrhie Comrison Ctegory Rting Common Intermedite Formt Comrison Men Oinion Score Code-boo Excited Liner Prediction SPECtre inverse (logrithmique) Convertisseur Numérique Anlogique Processus de mettre certins vleurs univoquement dns utres CODer / DECoder device Tbleu our trouver les corresondnce entre codes et vleurs, ou dictionnire COMPress / expand Processus de codge our réduire le débit de stocge ou trnsmission Conjugte Structure - Algebric Code Excited Liner Prediction ii
D db DCT Débit DFT DLL DOLBY DPCM DSP DTW decibelles Discrete Cosine Trnsform Tux d informtion r unité de tems Discrete Fourier Trnsform Dynmic Lin Librry Système Réducteur de bruits Differentil Pulse Code Modultion Digitl Signl Processor Dynmic Time Wring E e-mil EsyWin ERASMUS Electronic Mil (courir électronique) Alictions simlifiées our WINDOWS Progrmme d interchnges d étblissement euroéens F FAQ FFT FIR Full-dulex Frequently Ased Questions Fst Fourier Trnsform Finite Imulse Resonse (Filtres RIF) Communiction synchrone bidirectionnelle H HIDM Huffmn hz High Informtion Delt Modultion Code our comrimer de données rofitnt des redondnces Hertz I idft ifft IIR ISO ITU-T Inverse DFT Inverse FFT Infinite Imulse Resonse (Filtres RII) Interntionl Stndrds Orgniztion Interntionl Telecommunictions Union Telecom Sector K bs Khz Kbit Koctets ilo-bits r second ilo-hertz Kilo-bit Kilo-octet iii
L LD-CELP LogPCM Lossy LP LPC LSP LSI LSB LVQ LVQ LZ77 LZ78 LZW Low Dely CELP Logrithmic Pulse Code Modultion Avec erte Liner Prediction Liner Predictive Coding Liner Sectrum Pirs Low Scle Integrtion Lest Significnt Bit Lerned Vector Quntistion Liner Vector Quntiztion Lemel & Ziv 977 Comression Lemel & Ziv 978 Comression Lemel Ziv & Welch Comression M Mhz MIPS Modultion MOS MP-MLQ MSB Meg-Hertz Millions d Instructions Pr Seconde Processus de modifiction de l dimension où l informtion est trnsmise. Men Oinion Score MultiPulse - Mximum Lielihood Quntiztion Most Significnt Bit N N/A NR ns Numéristion Numérique / Anlogique Noise Reduction Nno-Seconds Processus de convertir à un formt discret O Object Windows Libririe de Borlnd orienté objets our WINDOWS P PCM Pitch PSI-CELP PSVQ Pulse Code Modultion Fréquence du fondmentl, courmment connu comme timbre de l role Pitch Synchronous Innovtion - Code Excited Liner Prediction Predictive Slit Vector Quntizer iv
Q QCELP Qulcomm Code Excited Liner Prediction QCIF Qurter Common Intermedite Formt Quntifiction Processus de rocher une vleur continue à un nombre réduit de bits R RIFF RPE-LTP RT Formt Multimédi de Microsoft Regulr Pulse Excittion - Long Term Prediction Rel Time S SBC SNR SNRq SNRseg Songrmme Sectre SubBnd Coding Signl to Noise Rtio SNR equivlent SNR SEGmentl Rerésenttion du sectre resecte du tems Rerésenttion de l mlitude selon les fréquence T TDHS TFR Time Domin Hrmonic Scling Trnsformée de Fourier Ride V VCELP VoIP VQ VOCODER Vector Code Excited Liner Prediction Voice over IP Vector Quntiztion VOice CODER W WAV WAVE WHT Extension du formt de son de Microsoft Formt de son de Microsoft Wlsh-Hdmrd Trnsform Z ZIP µ-lw Formt de comression très utilisé our les ordinteurs Stndrd Euroéen PCM de l téléhonie v
SOMMAIRE Introduction...... Chitre Trnsmission de l voix sur Internet. Générlités sur l téléhonies IP........ 3.. Techniques de trnsmissions.... 3.2 Princie de fonctionnement....... 5.2. Architecture IP... 5.2.2 Protocoles de signlistions.... 7.3 SIP Session Initition Protocol...... 7.3. Architecture de SIP... 7.3.. Agents utilisteurs (User Agent)... 8.3..2 Serveur SIP..... 8.4 Protocoles ssociés.......4. Protocoles RTP et RTCP.......4.2 Protocoles TCP et UDP.... 2.4.3 Protocole IP....3.5 Conclusion........ 4 Chitre 2 Numéristion des signux de role 2. Introduction... 5 2.2 L conversion nlogique / numérique (A/N)....... 5 2.2. Princie de l échntillonnge....6 2.3 L quntifiction d un signl échntillonné...8 2.3. L quntifiction uniforme........ 8 2.3.2 L quntifiction non uniforme....... 2 2.4. Le codge PCM...... 22 2.4. Le codge PCM uniforme.... 22 2.4.2 Le codge PCM logrithmique... 22 2.5 Conversion Numérique/Anlogique..... 25 2.6 Conclusion....... 25 vi
Chitre 3 L roduction de l role et son tritement numérique 3. Introduction... 26 3.2 L roduction des sons de l role humine... 26 3.2. Le hontion... 28 3.2.2 Les formnts... 28 3.3 Le son vue comme vrition de l ression tmoshérique...... 29 3.3. Les sons urs et les sons comlexes.... 3 3.4 Modes de rerésenttion grhique du son... 3 3.4. Le domine temorel... 3 3.4.2 Le domine fréquentiel 3 3.5 L nlyse du signl vocl...... 32 3.6 L udition et l ercetion..... 33 3.7 Modélistion coustique de l role.... 34 3.8 Conclusion........ 36 Chitre 4 Anlyse rmétrique du signl de role 4. Introduction. 37 4.2 Les fondements en tritement numérique du signl...... 37 4.2. Les systèmes numériques....... 37 4.2.2 Systèmes récursifs Systèmes non récursifs..... 38 4.2.2. Réonse imulsionnelle.... 39 4.2.3 Modèle utorégressifs.. 4 4.2.4 Algorithme de Levinson... 4 4.2.5 Algorithme de Schur-Cohn...... 43 4.2.6 Filtre en treillis...... 44 4.2.7 Equivlence des lgorithmes de Levinson et de Schur Cohn... 45 4.3 Aliction de l rédiction linéire à l role.... 46 4.3. Les rincies de bses.. 46 4.3.2 Détermintion des coefficients LP..... 48 4.3.2. L méthode d Autocorreltion.. 48 4.3.2.2 L méthode de Covrince....... 5 4.3.3 Les différentes formes de rmètres LP..... 52 4.3.3. Prmètres Cestrux... 53 4.3.3.2 Prmètres LAR ( Log Arry Rtio ).... 53 vii
4.3.3.4 Pires de Ries Sectrles (LSP).... 54 4.4 Conclusion.. 55 Chitre 5 Quntifiction des signux de role 5. Introduction et rincie..... 56 5.2 Notion de bse......... 57 5.2. Critère d otimlité 57 5.3 L quntifiction sclire....... 57 5.3. L quntifiction uniforme... 58 5.3.2 L quntifiction non uniforme. 58 5.3.3 Princie de l quntifiction sclire. 59 5.3.4 Méthodes de l quntifiction sclire..... 6 5.4 L quntifiction vectorielle...... 6 5.4. Princies de l quntifiction vectorielle.. 6 5.4.2 Descrition d'un quntificteur vectoriel.. 62 5.4.2. Le codeur.... 62 5.4.2.2 Le décodeur.... 62 5.4.3 Elbortion du dictionnire... 63 5.4.3. Les lgorithmes de construction d un quntificteur.... 63 5.5 Conclusion... 67 Chitre 6 Codge de l role 6. Introduction.... 69 6.2 Techniques de codge.... 7 6.2. Les codeurs temorels... 7 6.2.2 Les codeurs rmétriques 7 6.2.3 Les codeurs hybrides. 7 6.3 Segmenttion du signl de role.. 72 6.4 Le codge rédictif et nlyse r synthèse.. 73 6.5 Le codge rédictif linéire bs débit..... 74 6.5.. Princie de l rédiction à court terme 75 6.5.2. Princie de l rédiction à long terme. 8 6.5.3. Estimtion des rmètres rédicteurs 82 viii
6.6 Signl d excittion..... 84 6.7 Pondértion ercetive...... 86 6.8 Le codeur CELP.... 87 6.9 Modélistion du signl d excittion.. 89 6.9.. Dictionnire dttif... 9 6.9.. Anlyse en boucle ouverte.. 92 6.9..2 Anlyse en boucle fermé...... 93 6.9..3 Recherche du itch frctionnire... 93 6.9.2. Dictionnire stochstique.... 94 6. Conclusion.......... 95 Chitre 7 Imlnttions A Imlnttion du codeur CELP Bsé sur le stndrd FS6 7. L structure du codeur CELP bsé FS6....... 96 7.2 Anlyse r rédiction à court terme..... 97 7.3 Recherche du itch dns le dictionnire dttif..... 99 7.3. Le retrd frctionnire.... 7.4 Recherche dns le dictionnire fixe ou stochstique....... 2 7.4. Exlortion du dictionnire stochstique....... 2 7.5 Le codeur CELP Bsé FS6........ 3 B- Imlnttion du Codeur/Décodeur LD-CELP 7.6 Structure du Codeur/Décodeur LD-CELP.... 5 7.7 Le codeur LD-CELP... 6 7.8 Le décodeur LD-CELP.... 8 Conclusion Annexe A Distnce et mesure de distnce... 2 Bibliogrhies.... 5 ix
Liste des figures Chitre Trnsmission de l voix sur Internet Fig.. Princie de l trnsmission de l voix r quets. 4 Fig..2 Réseu Internet..... 6 Fig..3 Exemle d cheminements de quets... 6 Fig..4 Étblissement et terminison d une session SIP entre deux gents utilisteurs... 8 Fig..5 Étblissement d une session SIP vec l utilistion d un serveur roxy SIP. 8 Fig..6 Étblissement d une session SIP vec l utilistion d un serveur de redirection SIP. 9 Fig..7 Enregistrement de l loclistion d un usger urès d un serveur de redirection SIP... 9 Fig..8 Oértion SIP Fig..9 Mise en quet de l informtion Fig.. Architecture RTP..... Chitre 2 Numéristion des signux de role Fig. 2. Enregistrement numérique d un signl de role.... 6 Fig. 2.2 Exemle d échntillonnge d un signl.. 7 Fig. 2.3 Elbortion d'un signl vocl.. 7 Fig. 2.4 L quntifiction. 8 Fig. 2.5 Illustrtion de l quntifiction uniforme.... 9 Fig. 2.6 Résultts de l quntifiction d un signl sur différent niveux. 9 Fig. 2.7 Trcé de l loi de comression.... 2 Fig. 2.8 Trcé des deux lois de quntifiction logrithmique (A et µ). 23 Fig. 2.9 Courbe crctéristique à 3 segments. 24 Fig. 2. Codifiction d un échntillon... 25 Chitre 3 L roduction de l role et son tritement numérique Fig. 3. Areil hontoire 26 Fig. 3.2 Les segments non voisé et voisé d un signl de role.. 27 Fig. 3.3 Sectres de l role 27 x
Fig. 3.4 Pics formntiques de différentes voyelles 29 Fig. 3.5 Son = Vrition de l ression de l ir dns le tems.. 3 Fig. 3.6 Rerésenttion grhique de deux signux... 3 Fig. 3.7 Rerésenttion sectrle tri-dimensionnelle.. 32 Fig. 3.8 Sectre obtenu r Trnsformée Ride de Fourier (FFT)... 32 Fig. 3.9 Sectre lissé obtenu r rédiction linéire (LPC)... 33 Fig. 3. Emreinte d un signl de role... 33 Fig. 3. Modélistion de l role.35 Fig. 3.2 Synthèse de l role à 2 étts d excittion... 35 Fig. 3.3 Synthèse d un signl de role r rédiction linéire 36 Chitre 4 Anlyse rmétrique du signl de role Fig. 4. Système numérique... 37 Fig. 4.2 Système numérique linéire et invrint... 38 Fig. 4.3 Exemle de structure d un filtre numérique récursif... 39 Fig. 4.4 Réonse imulsionnelle... 39 Fig. 4.5 Structure du filtre non récursif en treillis.. 44 Fig. 4.6 Structure du filtre récursif en treillis... 45 Fig. 4.7 digrmme d un modèle simlifié our l roduction de l role.. 47 Chitre 5 Quntifiction des signux de role Fig. 5. Quntificteur Sclire.... 58 Fig. 5.2 Prtition uniforme d un intervlle... 58 Fig. 5.3 Quntificteur sclire non uniforme.. 59 Fig. 5.4 Quntifiction sclire..... 59 Fig. 5.5 Codes vecteur dns un esce 2-dimensionnel... 6 Fig. 5.6 L trnsmission d'un signl r quntifiction vectorielle... 62 Chitre 6 Codge de l role Fig. 6. Performnces des codeurs temorels, rmétriques et hybrides. 72 Fig. 6.2 Digrmme du codeur LPAS.... 74 xi
Fig. 6.3 Modélistion de roduction de l role... 75 Fig. 6.4 Anlyse et synthèse LP. 77 Fig. 6.5 Gin en fonction de l ordre de rédiction. 78 Fig. 6.6 Modélistion LPC d une voix..... 78 Fig. 6.7 Signl source et signl résiduel rès rédiction à court terme 79 Fig. 6.8 Signl non-sttionnire : région de trnsition... 8 Fig. 6.9 Model d nlyse our estimtion de rmètres rédicteurs à court et à long terme... 82 Fig. 6. Excittion simle du filtre de synthèse... 85 Fig. 6. Distribution des mlitudes du signl d erreur... 85 Fig. 6.2 Codeur LPAS vec ondértion ercetive 87 Fig. 6.3 Le codeur CELP.. 87 Fig. 6.4 Synthèse de codeur CELP vec dictionnires fixe et dttif... 89 Fig. 6.5 Dictionnire dttif vnt sélection de l excittion. 9 Fig. 6.6 Procédure de mise à jour du dictionnire dttif. 9 Fig. 6.7 Sélection de l excittion our T > L 93 Fig. 6.8 Sélection de l excittion our T < L 93 Chitre 7 Imlnttions Fig. 7. L structure du codeur CELP bsé FS-6..... 96 Fig. 7.2 Interoltion des LSPs selon l norme FS6 98 Fig. 7.3 Structure du codeur LD-CELP 5 Fig. 7.4 Structure du décodeur LD-CELP 6 xii
Introduction Le déveloement de l Internet et l utilistion croissnte des réseux fondés sur le rotocole Internet (Internet Protocol : IP) our les services de communictions, y comris our des lictions telle que l téléhonie, sont devenus des domines imortnts our l industrie des télécommunictions. L ossibilité d cheminer du trfic vocl sur des réseux IP et les vntges offerts, notmment u niveu de l intégrtion voix et données constituent un oint de convergence entre deux technologies : l commuttion de circuits telle que utilisée ctuellement dns les réseux clssiques de téléhonie et l commuttion de quets our l trnsmission de données (fichiers, imges ). Ceendnt, mlgré toutes les vncées technologiques our l rdiodiffusion de médis, l converstion téléhonique n'est s toujours déloyée vec succès dns le réseu Internet. Ceci est dû ux fits que l informtion à trnsmettre doit être rélisée en tems réel. Pr l Internet on eut trnsférer des fichiers de tille imortnte de quelques gig octets, mis le roblème réside dns le cs d un trnsfert en tems réel. Notre trvil un lien vec ce roblème, cr on veut trnsmettre de l role à trvers Internet de telle sorte que deux locuteurs uissent communiquer confortblement. Deux locuteurs euvent être en des oint différent dns le monde, et on sit que r Internet l trnsmission se fit r quets, où ces derniers euvent rendre lusieurs chemins à trvers les routeurs du réseu, et à l rrivée il fut que ces quets soit ordonnées selon l ordre de leurs émission. Il fut surtout ne s négliger l contrinte de ercetion uditive chez l être humin qui ne doit s désser les 2 ms, sinon le locuteur erçoit des sons eu confortbles vec retour d écho. Or comme nous llons le voir u chitre 3, l tille universelle utilisée en stndrd téléhonique est de 64 octets r seconde, donc our trnsférer un messge rlé de 2 ms u lus, il fut trnsférer 28 octet (2.5 Ko) en moins de 2 ms en tennt comte ussi du tems de trnsfert et des octets joutés ux quets. On voit que les volumes nécessires à une trnscrition numérique de qulité d'un signl sonore rendent son trnsort difficile sur Internet, ce qui à une contrinte drstique de réduction de débit. L lrgeur de bnde citée ci-dessus (64 octets) ne serit s roriée our un utilisteur lié à l'internet. Pour des utilisteurs de lrgeur de bnde à flot udio si bs exigerient une réduction du nombre de bits udio, insi on utilise l comression our diminuer le nombre de bits nécessires à l quntifiction de l'informtion. Ainsi il fut élborer des systèmes de codge de hute qulité vec un débit de lus en lus fible : un véritble défi été lncé ux chercheurs u début des nnées 8. Le codge de l role exige l descrition ertinente et l'extrction récise d'informtions du signl. Cel ne eut se fire qu'vec l'ide de théories et de techniques uissntes déveloées en tritement numérique du signl dont l mîtrise requiert des connissnces très sécilisées. Pr
illeurs, l grnde comlexité de l role nécessite des tritements rticuliers liés à s roduction et à s ercetion. En effet, le signl de role étnt orteur d'une informtion sécifique our l communiction entre le locuteur et l'uditeur, le mécnisme de celle-ci ne doit s être ignoré lors de l réduction de débit. Le but rincil de notre étude n s our objectif rincil de déveloer des nouvelles techniques de codge, mis lutôt d cquérir l comréhension théorique dns les vntges et les inconvénients de techniques existntes et de trouver une motivtion our une roche ermettnt l obtention d une meilleure comréhension des étes sérées d'un codeur de role. Cette thèse est orgnisée comme suit. Dns le remier chitre, on définit les bses de l trnsmission de l voix à trvers Internet, et de là on comrend l nécessité du codge de l role our ouvoir ssurer une fluidité d une converstion téléhonique sur IP. Le chitre 2 résente comment l role est roduite r le système hontoire de l être humin, et on montre que le signl de role est comlexe, cr s structure résulte de l interction entre l roduction des sons et leur ercetion r l oreille, vec comme objectif l trnsmission d un messge. Le chitre 3 résente de mnière rofondie les crctéristiques du signl de role et l élbortion de tritements déquts, en liqunt les théories et les techniques du tritement numérique du signl. Au chitre 4 on étudie en détil l techniques de codge de l voix r l rédiction linéire de l role. Dns cette technique, l'échntillon de role cournt est rédit r les échntillons de roles ssés dns une trnche donnée d une durée moyenne de 2 msec. Les techniques de tritement du signl mises en œuvre se différencient suivnt l qulité de l role trnsmise souhitée. Pour une forte réduction de débit et une qulité téléhonique stndrd, le codge fit lrgement el ux outils de modélistion et ux techniques de quntifiction qui sont résenté dns le chitre 5 ssociées ux méthodes d nlyse r synthèse et u codge de l role our l téléhonie utilisnt un réseu IP dont il font l objet du chitre 6. Le chitre 7 résente l imlnttion de deux codeurs rerésentnt le codge CELP (Code Excited Liner Predictive), le remier est le codeur CELP FS6 à 4,8 Kbs et le deuxième Le Codeur LD-CELP (Low Dely Code Excited Prediction) à 6 Kbs, corresondnt à des techniques de codge hybrides utilisnt des méthodes de codge de l forme d'onde et rennt en comte certines roriétés de l role ou de l ercetion uditive. 2
Chitre Trnsmission de l voix sur Internet Les communictions téléhoniques vi le réseu Internet rerésentent à l évidence un hénomène en forte croissnce dns le domine des nouveux moyens de communiction. Plus récemment, il est ru que l trnsmission de l voix sur Internet ouvit se déveloer à grnde échelle. Avec l ugmenttion continue de l vitesse des microrocesseurs et le déveloement des techniques de tritement du signl, il est devenu réliste de fire trnsiter de l voix, u même titre que des données informtiques, sur le réseu Internet. L volonté de trnsorter de l voix été une remière éte vers l objectif d voir un réseu unique ermettnt l interconnexion de tous les suorts et ccetnt les contrintes tems réel du multimédi. De là, de nombreux cteurs se sont enggés sur des lictions de téléhonie I P (Internet Protocol), qui disosent d un otentiel imortnt de nouvelles fonctionnlités. L téléhonie sur Internet rît donc comme une des évolutions mjeures dns le domine des télécommunictions.. Générlités sur l téléhonie IP Tout d bord, il convient de réciser que le terme téléhonie sur Internet ou téléhonie I P corresond à l téléhonie utilisnt l communiction r quets et les technologies liées à l Internet, que le réseu soit Internet, Intrnet ou Extrnet. Indéendmment des sects liés ux trifs rtiqués dns les domines de l téléhonie trditionnelle et d Internet, quelques risons objectives existent our que les communictions sur I P soient moins coûteuses que les communictions sur réseu téléhonique commuté clssique. L rincile rison est inhérente à l mise en oeuvre de l trnsmission de l voix r quets qui utilise mieux les liisons de télécommunictions que l technique de commuttion de circuits qui dédie un circuit de bout en bout à chque communiction téléhonique sns tenir comte des tems morts de l converstion. Une des contrintes en téléhonie sur IP est l comression de l informtion numérique, qui fit sser l voix numérisée d un débit stndrd de 64 bits/s à un débit de moins de bits/s en générl, fin de réduire l occution sectrle du réseu. Des constructeurs et des oérteurs ont mis en lce des sserelles entre Internet et le réseu téléhonique clssique et offrent une téléhonie sur Internet concurrente du service hbituel. Ceendnt, l téléhonie sur Internet est encore loin de stisfire ux exigences de qulité de service ttendue. En effet, l voix sur I P, qui ne se résume s à l ccité à étblir une connexion vocle entre deux téléhones, eut offrir beucou de ossibilités en joutnt de nouveux services à ceux hbituellement fournis r le réseu téléhonique clssique. L idée est d unifier le trnsort des informtions, voix et/ou données, utour du rotocole I P. Etnt donné l engouement ctuel our Internet et les investissements des oérteurs et des fournisseurs d ccès, l téléhonie I P rît bien comme une lterntive ux réseux téléhoniques clssiques... Techniques de trnsmissions En téléhonie clssique, l trnsmission ose eu de roblèmes grâce à l commuttion de 3
circuit. Un cnl est réservé ux deux locuteurs et l qulité du signl est constnte. Sur Internet, rien de tel, l réservtion de ressources n existe s. C est un réseu à commuttion de quets, dit synchrone et fonctionnnt en best-effort, sur lequel tous les trfics ont l même riorité. En rence, toutes ces contrintes ne sont s vriment comtibles vec l téléhonie. Pour qu un bon flux soit envisgeble, il fut élborer des lgorithmes de comression cbles d dter l informtion u cnl de trnsmission restreint et cricieux qu est Internet. Pour trnsmettre de l voix sur réseu téléhonique commuté, le signl nlogique est numérisé r un codge PCM (Pulse Code Modultion), 8 échntillons r seconde quntifiés sur 8 bits, conforme à l recommndtion G.7 de l Union Interntionle des Télécommunictions (UIT). Pr conséquent, le signl en téléhonie sur réseu commuté corresond à un débit de 64 bits/s. Les délis de codge et de trnsit nécessires à ces oértions étnt eu ercetibles r les utilisteurs, les converstions demeurent fluides et sns interrution. L trnsmission de l voix sur réseu Internet ne eut s s effectuer r l même rocédure cr les crctéristiques d une trnsmission r quets sont totlement différentes de celles du réseu commuté. Internet mutulise les rtères de communiction entre tous les utilisteurs sns ucune hiérrchistion. Ainsi, il est imossible de gérer les délis de trnsmission et donc l fluidité du trfic. Il existe seulement quelques mécnismes our décongestionner un noeud du réseu sturé ce qui n offre ucune grntie de débit. Envisger de fire de l téléhonie, qui nécessite des trnsmissions en tems réel, est donc en théorie difficile. Fig.. Princie de l trnsmission de l voix r quets Le rincie de bse de l trnsmission de l voix sur les réseux Internet consiste en : - L voix à trnsmettre est échntillonnée et numérisée r un convertisseur nlogique numérique. 2 - Le signl numérique obtenu est comrimé et encodé grâce à des lgorithmes de comression sécifiques fin de diminuer le débit nécessire et économiser des ressources fréquentielles rres. 3 - Le signl est découé en quets. 4 - Les quets sont trnsmis à trvers le réseu Internet 4
À l récetion, les quets sont réssemblés, le signl de données insi obtenu est décomrimé uis converti en signl nlogique sonore. Pour une communiction en VoIP, le signl vocl doit être comressé à l ide d lgorithmes beucou lus élborés qu en téléhonie clssique. Ensuite, l informtion à trnsmettre est découée r une rocédure de quetistion, à rison de 2 à 3 millisecondes de role r quet, vnt l envoi sur le réseu IP. Les quets d informtions, qui circulent sur Internet, emruntent des chemins différents et rrivent fréquemment dns le désordre. Les quets sont lors stocés dns des mémoires tmons, ou buffer, our être re-séquencés et ermettre l décomression de l informtion et s trnsformtion en signl sonore..2 Princie de fonctionnement De mnière générle, le rincie de l téléhonie sur réseu r quets consiste, à rtir d une numéristion de l voix, à comrimer le signl, à le découer en quets de données et à les trnsmettre sur le réseu. A l rrivée, les quets trnsmis sont réssemblés, le signl de données obtenu est décomressé uis converti en signl nlogique our restituer le signl sonore à l utilisteur. En téléhonie trditionnelle, les oértions de numéristion de l voix et de conversion en signl nlogique existent déjà. L technique de comression/décomression est églement disonible mis n est utilisée, jusqu à résent, que sur des communictions à grnde distnce. L technologie du réseu utilisée ctuellement est essentiellement celle de l commuttion de circuits, qui imlique l étblissement d une liison entre deux bonnés endnt toute l durée de l communiction. Dns un système de téléhonie sur réseu de données r quets, deux tyes de connexion euvent être distingués : l remière consiste à mettre en oeuvre un réseu de trnsmission r quets à liison ermnente de tye ATM (Asynchronous Trnsfer Mode), qui ermet de grntir l récetion de l intégrlité des quets et ceci dns l ordre d émission. l deuxième utilise un réseu de tye Internet, bsé sur le rotocole I P, sur lequel les quets d informtions sont cheminés r les noeuds du réseu constitués de routeurs. Les quets rrivent lors à destintion dns un ordre ouvnt être différent de celui de l émission. A l récetion, les durées de trnsmission vribles devront être comensées our reconstituer le signl numérique. C est le rincie même de l trnsmission de l voix vi le réseu Internet (VoIP). L téléhonie sur I P, qui est l objet de notre étude, utilise un système de trnsmission de ce tye..2. Architecture IP Comme nous l vons déjà dit, les réseux téléhoniques clssiques font el ux techniques de commuttion de circuits. L rrivée des remières solutions de téléhonie sur I P considérblement modifié l éventil de solutions et de services mis à disosition des systèmes de communiction, rincilement dns le cdre de l interconnexion vec le système d informtion. 5
Fig..2 Réseu Internet Le réseu Internet globl est formé en fit de réseux d interconnexion et d ccès rtennt à des oérteurs ublics ou rivés et de réseux I P d utilisteurs. Ces réseux, qui euvent être de tyes différents (réseu I P ou Public Switched Telehone Networ) ou doter des rotocoles de communictions distincts, sont interconnectés r des routeurs ou sserelles (figure.2). L sserelle ccomlit en effet l trduction des rotocoles our l étblissement des els ou des connexions multimédis, en gérnt les différents formts rencontrés et en trnsortnt l informtion entre les différents réseux qui lui sont connectés. Outre le trnscodge, diverses fonctions sont ssurées u niveu des routeurs, notmment l mise en quets des données, le codge/décodge de l voix ou l nnultion d échos. Précisons ici que seul le système de codge/décodge qui doit être intégré dns l sserelle fit l objet de notre étude. Comte tenu de l rchitecture du réseu Internet lusieurs routes euvent être utilisées our relier deux réseux source/destintion. Le trfic tteindr lors s destintion rès voir trversé lusieurs réseux intermédiires (figure.3). Le rôle décisif que joue le routge et l interconnexion des réseux font de l concetion des rotocoles de routge un défi mjeur. Ceendnt, l rtie réseu ne fit s l objet de notre étude. Notons juste, our informtion, qu il convient d étblir une distinction entre le routge rorement dit et les rotocoles de routge qui lui sont ssociés. Fig..3 Exemle d cheminements de quets En effet, tous les systèmes cheminnt des données n exécutent s forcément des rotocoles de routge. Ces rotocoles créent des tbles qui définissent le trjet otiml vers le réceteur, grâce à l nlyse des entêtes de quets I P, en considérnt lusieurs fcteurs tels que l durée moyenne de trnsmission, l chrge du réseu ou l longueur totle du messge. Le routge consiste 6
seulement à trnsférer les quets I P, elés ussi dtgrmmes, en fonction des informtions contenues dns l tble de routge..2.2 Protocoles de signlistions Les services multimédi sur I P sont gérés r des rotocoles de signlistion ssurnt l étblissement, le contrôle et l ruture d une connexion tems réel. Cette signlistion doit définir des rocédures communes entre les différents fournisseurs de roduits. Mlheureusement, comme souvent, il n est s sûr que tous les systèmes uissent interfonctionner. En effet, lusieurs roches de normlistion existent ctuellement, our fixer une qulité de service de téléhonie sur I P et ermettre l inter-oérbilité des lictions et des équiements, telles que le stndrd H.323 doté r l UIT en 996 qui est issu de l norme H.32 sur l visiohonie sur réseu numérique, le Session Initition Protocol (SIP) de l IETF (Internet Engineering Ts Force) ou encore le rotocole GLP (Gtewy Loction Protocol) qui détermine ussi les sserelles les lus roches d un corresondnt. Ceendnt, l convergence semble se fire ctuellement sur le rotocole SIP qui est réuté être lus soule et lus fcile à réhender et que nous llons détiller r l suite..3 SIP - Session Initition Protocol (SIP) est un rotocole stndrd qui ermet l étblissement, l terminison et le chngement de session u niveu oste à oste et client/serveur. Il est résentement l u n des rotocoles les lus rometteurs fin d offrir les nouveux services en émergence r son mécnisme de loclistion des utilisteurs et son extensibilité. SIP ermet de locliser des utilisteurs u sein d u n réseu étnt donné que son fonctionnement est bsé sur l enregistrement d u n usger urès d un serveur SIP qui est en mesure de locliser l usger. Pr exemle, un usger (croline@gel.usherb.c) s enregistre à un serveur SIP en effectunt une requête. Celui-ci v être en mesure de déterminer l dresse du oste où l utilisteur se situe (oste.gel.usherb.c). L loclistion de l usger étnt connue (croline@oste.gel.usherb.c), différentes sessions offrnt divers services ourront être ouvertes vec cet usger. En effet, SIP ermet à un usger (croline@gel.usherb.c), indéendmment de s loclistion d être ccessible (dns ce cs, à l dresse croline@oste.gel.usherb.c) dns un réseu. SIP est un rotocole qui l crctéristique d être extensible. Cette extensibilité lui ermet de trnsorter une chrge utile rbitrire. En effet, SIP eut être combiné à d utres rotocoles de communiction, codecs ou encore formts de fichiers fin d o f f r i r des nouveux services u trvers de sessions SIP. Pr exemle, deux usgers euvent bvrder our ensuite décider d ouvrir une session téléhonique IP f i n de converser ensemble. Lors de cette converstion, des fichiers ou des hotos euvent être échngés en tems réel. En conséquence, SIP, r son rchitecture extensible, ermet une interction intégrée de lusieurs médis entre usgers distnts..3. Architecture de SIP L rchitecture de SIP comorte deux entités rinciles : les gents SIP et les 7
serveurs SIP. Ces entités intergissent entres elles f i n de locliser un usger u sein d u n réseu et ermettre des services qui sont dénis dns les extensions de SIP..3.. Agents utilisteurs (User gents) I l existe lusieurs tyes d gents utilisteurs. Ceux-ci euvent être des érihériques ou encore des logiciels intergissnt ensemble f i n de fournir des services tels que l vidéoconférence, l téléhonie IP, les jeux interctifs ou encore les échnges de fichiers. Ces gents utilisteurs (User Agents (UA)) sont dénommés UA client ou UA serveur selon qu ils effectuent ou qu ils reçoivent une requête d ouverture de session. Lors d une ouverture d une session, une requête est effectuée du UA client u UA serveur (voir figure.4). Une session oste à oste eut donc être ouverte entre deux utilisteurs utilisnt SIP. Fig..4 Étblissement et terminison d une session SIP entre deux gents utilisteurs..3..2 Serveur SIP I l existe quelques tyes de serveur SIP : Serveur Proxy SIP, serveur de redirection SIP et serveur d enregistrement. Ces trois tyes de serveur effectuent diverses tâches u sein d un réseu. Fig..5 Étblissement d une session SIP vec l utilistion d un serveur roxy SIP. 8
Serveur Proxy SIP est un élément qui trnsfère les requêtes SIP à un gent utilisteur serveur et les réonses SIP à un gent utilisteur client (Fig.5). Une requête eut trverser quelques serveurs Proxy SIP fin d être cheminé vers un client. Chcun de ces serveurs v liquer les règles de routge et effectuer les modifictions nécessires ux diverses requêtes vnt de le trnsférer u rochin élément. Les réonses vont être récheminer u trvers des divers éléments suivnt le chemin inverse de l requête. Fig..6 Étblissement d une session SIP vec l utilistion d un serveur de redirection SIP. Serveur de redirection SIP est un serveur qui trnsfère vers le client l informtion concernnt le routge de l requête (Fig..6) fin que celui-ci effectue les requêtes sns sser r le serveur. En fisnt de sorte, le serveur n est lus imliqué dns les échnges futur de messges entre un gent utilisteur client et serveur. Serveur d enregistrement est un serveur qui trite les requêtes d enregistrement (REGISTRER) fin de mettre à jour l loclistion de l usger dns l bse de données, grâce ux informtions fournies lors de l requête (Fig.7). Fig..7 Enregistrement de l loclistion d un usger urès d un serveur de redirection SIP. 9
L figure suivnte nous montre l rocédure de connexion d un client à un utre de fçon générle..4 Protocoles ssociés Fig..8 Oértion SIP SIP Client (User Agent Server) Le trnsfert de données sur Internet s effectue r quets de données. Cette structure reose sur l utilistion de rotocoles TCP/IP (Trnsort Control Protocol/ Internet Protocol). Chque document, qu il s gisse de texte, imge ou voix, est numérisé uis rérti en quets. Chcun de ces quets est lors envoyé sur Internet indéendmment des utres et essie de rendre le chemin le lus ride our rvenir à s destintion. Ceci est rélisé en fonction de l encombrement d une rtie ou de l utre du réseu u moment où le quet est exédié. L segmenttion de l informtion ermet une lus grnde flexibilité dns l utilistion des ressources uisque l communiction ne monoolise s une ligne donnée. Fig..9 Mise en quet de l informtion
Pour ssurer une communiction Internet, chque équiement d interconnexion imliqué devr osséder le module TCP/IP. Le Protocole Internet, chrgé de l cheminement de données, encsule les quets TCP ou UDP (User Dtgrm Protocol). A l rrivée dns un routeur, le quet I P trnsmis est décsulé et nlysé. Ses informtions sont exminées our svoir vers quel réseu le quet doit être cheminé et un nouveu quet I P est constitué selon le réseu désigné uis trnsmis. Le module d rrivée extrit le dtgrmme de niveu suérieur et sse à l couche TCP qui indique les rmètres de service tels que l riorité du quet ou le codge de sécurité du quet..4. Protocoles RTP et RTCP Le rotocole de trnsort en tems réel RTP été déveloé en 993 r IETF et stndrdisé en 996, dont le but est de trnsmettre sur Internet des données qui ont des roriétés tems réel (udio, vidéo ). C est un rotocole de l couche liction du modèle OSI et utilise les rotocoles de trnsort TCP ou UDP, mis, générlement, il utilise UDP qui est mieux rorié à ce genre de trnsmission. Environnement et Aliction Multimédi Tems-Réel RTCP RTP UDP IP AAL5 ATM Other rotocols Fig.. Architecture RTP Le rôle rincil de RTP consiste à mettre en œuvre des numéros de séquences de quets IP et des mécnismes d horodtges (timestm) our ermettre de reconstituer les informtions de voix ou vidéo. Plus générlement, RTP ermet - D identifier le tye de l informtion trnsortée; - D jouter des indicteurs de tems (horodter) et des numéros de séquence à l informtion trnsortée; Ce stndrd inclut en effet un horodteur (Timestm) des quets ermettnt u destintire d utiliser l numérottion des séquences our reconstituer l ordre originl des quets et de détecter les quets erdus. - De contrôler l rrivée à destintion des quets. RTCP (Rel Time Control Protocol,) est un rotocole de contrôle utilisé conjointement vec RTP our contrôler les flux de données et l gestion de l bnde ssnte. RTCP ermet de contrôler le flux RTP, et de véhiculer ériodiquement des informtions de bout en bout our renseigner sur l qulité de service de l session de chque rticint à l session. Il est le rotocole sous -jcent (UDP r exemle) qui ermet grâce à des numéros de orts différents et consécutifs le multilexge des quets de données RTP et des quets de contrôle RTCP. Le rotocole RTCP remlit trois fonctions :
- L informtion sur l qulité de service : RTCP fournit, en rétroction des informtions sur l qulité de récetion des données trnsmises dns les quets RTP. Cette informtion est utilisée r l source émettrice our dter le tye de codge u niveu des ressources disonibles. - L identifiction ermnente : RTCP trnsorte un identificteur originl de l source RTP c est à dire l rovennce du flux, elé CNAME (Cnonicl nme). Cet identificteur ermet une identifiction ermnente de chcun des flux multimédi entrnts. - Le clibrge de l fréquence d émission : L récetion des feed-bc et l connissnce du nom ermnent servent à juster l fréquence d envoi des quets à l bnde ssnte mise à l disosition de l utilisteur situé à l utre extrémité. Le rotocole RTP est dté ux lictions résentnt des roriétés tems réel. Il ermet insi de reconstituer l bse de tems des flux (horodtge des quets et ossibilité de resynchronistion des flux r le réceteur), de détecter les ertes de quets et d en informer l source ou encore d identifier le contenu des données our leur ssocier un trnsort sécurisé. Bien qu utonome, le RTP eut être comlété r le RTCP. Ce dernier orte à l source un retour d informtions sur l trnsmission et sur les éléments destintires. Pr exemle, un rort eut regrouer des sttistiques concernnt l trnsmission telles que le ourcentge de erte, le nombre cumulé de quets erdus ou l vrition de déli de trnsmission, elée gigue. Ces deux rotocoles sont dtés our l trnsmission de données tems réel. Pour le trnsort de l voix, ils ermettent une trnsmission correcte sur des réseux bien ciblés tels que les réseux ATM qui fournissent une qulité de service dtée. Des réseux bien dimensionnés, comme un Intrnet, ourront ussi être déquts. En revnche, les rotocoles RTP et RTCP ne ermettent s d obtenir des trnsmissions tems réel d ssez bonne qulité our l VoIP. En effet, RTP ne rocure s de réservtion de ressources sur le réseu, de fibilistion des échnges (s de retrnsmission utomtique et de régultion utomtique du débit) ou de grntie dns le déli de livrison (seules les couches de niveu inférieur le euvent) et de continuité du flux tems réel..4.2 Protocoles TCP et UDP Le rotocole TCP est un rotocole de contrôle de trnsmission, qui ssure un circuit virtuel entre les lictions utilisteurs. Le rotocole TCP étblit un mécnisme d cquittement et de re-émission de quets mnqunts. Ainsi, lorsqu un quet se erd et ne rvient s u destintire, TCP ermet de révenir l exéditeur et lui réclme de renvoyer les informtions non rvenues. Il ssure d utre rt un contrôle de flux en gérnt une fenêtre de congestion qui module le débit d émission des quets. Il ermet donc de grntir une certine fibilité des trnsmissions. TCP ssure un service fible et est orienté connexion, ceendnt il ne convient s à des lictions tems réel à cuse des longs délis engendrés r le mécnisme d cquittement et de retrnsmission Le rotocole UDP est le rotocole de trnsort sns confirmtion, qui ermet ux lictions d échnger des dtgrmmes sns ccusé de récetion ni remise grntie. Le tritement des erreurs et l retrnsmission doivent être effectués r d utres rotocoles. UDP n utilise ni fenêtrge, ni ccusés de récetion, il ne reséquence s les messges, et ne met en lce ucun contrôle de flux. Pr conséquent, l fibilité doit être ssurée r les rotocoles de 2
couche liction. Les messges UDP euvent être erdus, duliqués, remis hors séquence ou rriver tro tôt our être triter lors de leurs récetion. UDP est un rotocole rticulièrement simle conçu our des lictions qui n ont s à ssembler des séquences de segments. Son vntge est un tems d exécution court qui ermet de tenir comte des contrintes de tems réel ou de limittion d esce mémoire sur un rocesseur, contrintes qui ne ermettent s l imlnttion de rotocoles beucou lus lourds comme TCP. Dns des lictions temsréel, UDP est le lus rorié, ceendnt il résente des fiblesses dues u mnque de fibilité. Les rotocoles Trnsort Control Protocol (TCP) et User Dtgrm Protocol (UDP) doivent ouvoir suorter l trnsmission de données sur une lrge gmme de réseux, deuis les liisons filires câblées jusqu ux réseux commutés. Ils s intègrent dns une rchitecture multicouche de rotocoles, suortnt le fonctionnement de réseux hétérogènes et suosent que les couches inférieures de communiction, sur lesquelles ils s uient, leur rocurent un service de trnsmission r quet. Ces rotocoles s interfcent donc juste u dessus du rotocole I P et fournissent un service de trnsfert de segments de données ou de voix, encsulés dns un quet Internet. Les lictions nécessitnt une trnsmission fibilisée et ordonnée d un flux de données utiliseront de référence le rotocole TCP. Lorsque deux rocessus désirent communiquer, leurs TCP resectifs négocient et étblissent l connexion. Le rotocole met ensuite en forme les données à trnsmettre fin de les trnsférer u rotocole I P, qui les cheminer vers le TCP distnt. Ce rotocole doit bien sûr inclure les informtions nécessires à l reconstruction des données originles. Pour cel le TCP effectue un contrôle d erreurs et trite les cs de données erdues, erronées, duliquées ou rrivées dns le désordre à l utre bout de l liison Internet. Il fournit ussi u destintire un moyen de contrôler le flux de données envoyé r l émetteur. Dns le cs d une trnsmission de l voix, le rotocole TCP ser remlcé r le User Dtgrm Protocol (UDP), beucou lus simle à gérer étnt donné qu il ne fournit s de contrôle d erreurs. En effet, le rotocole UDP n oère s de contrôle de trnsmission des données, contrirement u TCP, lors d une communiction étblie entre deux mchines. Il s git d un mode dns lequel l mchine émettrice envoie des données sns révenir l mchine récetrice, qui reçoit les données sns envoyer d vis de récetion à l remière. Ce rotocole, lus dté u trnsort tems réel et donc à l VoIP, ne grntit lors ni l délivrnce du messge ni son éventuelle réémission. L lus grnde ridité de restitution de l informtion se fer u détriment de l qulité de trnsmission..4.3 Protocole IP Le rotocole IP est u centre du fonctionnement de l Internet. Il fit rtie de l couche Internet de l suite de rotocoles TCP/IP. Il ssure sns connexion un service non fible de délivrnce de quets IP. Le service est non fible cr il n existe ucune grntie our que les quets IP rrivent à destintion. Certins quets euvent être erdus, duliqués ou remis en désordre. On rle de remise u mieux. Le rotocole IP ermet ux quets de se délcer sur le réseu Internet, indéendmment les uns des utres, sns liison dédiée. Chcun d entre eux, envoyé sur le réseu, se voit ttribuer une dresse IP. Cette dernière est un en-tête ccolé à chque quet et contennt certines informtions, notmment, l dresse destintire, s durée de 3
vie, le tye de service désiré, etc. Le rotocole IP ctuellement utilisé en est à l version 4 et l nouvelle version Iv6 est déjà rête à rendre le relis. Le rotocole I P (Internet Protocol) été conçu our ermettre les communictions entre systèmes informtiques. S rincile fonction est d cheminer les quets I P à trvers l ensemble des réseux interconnectés, selon l interréttion d une dresse identifint les équiements. Il v ssurer le tritement individuel et l trnsmission des quets I P entre deux modules Internet, en fournissnt un entête rore à chque dtgrmme, considéré lors comme une entité indéendnte. Cet entête contiendr l ensemble des informtions nécessires à leur trnsfert, et disoser de mécnismes ermettnt l dressge des services TCP/UDP quelle que soit leur osition dns le réseu. En lus de l dressge et de l cheminement en best effort des quets, l couche I P rélise le multilexge de rotocoles insi que l destruction des dtgrmmes ynt trnsité tro longtems sur le réseu. Ceendnt, le rotocole I P ne grntit s l réussite de l cheminement, le contrôle d erreur et de flux, insi que le séquencement des données..5 Conclusion L voix sur IP rocure des vntges certins ux entrerises et ux utilisteurs. Un seul réseu est utilisé our l voix, l vidéo et les données, ce qui our conséquence de réduire les fris d exloittions. D utre rt, les utilisteurs euvent éviter les fris dus ux els interurbins et yer uniquement les fris de connexions locles. D utres lictions de l voix et l vidéo sur IP ermettent l tenue de réunions et de conférences multimédi. Dns ce chitre, nous vons résenté le rincie de l téléhonie sur IP et nous vons étudié les rotocoles qui ermettent ce genre d lictions. Prmi ces rotocoles, nous vons résenté les rotocoles de trnsorts et de contrôles en tems réel RTP et RTCP qui utilisent le rotocole UDP our le trnsort de l voix et de l vidéo. L trnsmission de l voix sur réseu Internet doit être fluide our ermettre une converstion sns interrution. Notre trvil s est orté sur le codge de l role, our élborer des lgorithmes de comression de roles en tennt comte des délis de codge fin d dter l informtion u cnl de trnsmission restreint et cricieux qu est Internet 4
2. Introduction Chitre 2 Numéristion des signux de role L role est l mnière nturelle et, en conséquence, l forme l lus commune de communiction humine. À l différence d utres moyens électroniques de communiction, les systèmes utilisnt l role offrent à l utilisteur non entrîné un ccès simle et nturel. Il semble imrobble que, dns l venir, même l imct de l technologie des ordinteurs et de réseux numériques (fx, e-mil et utres) ne uisse chnger l référence des gens our l role comme moyen fondmentl de communiction entre eux. Les trvux sur le tritement de l role ont une histoire de lus de cinqunte ns : en 939, our l remière fois, un chercheur des lbortoires Bell ux Étts- Unis, M. Dudley, roos un reil nommé Vocoder («Voice Coder» ou «codeur de voix») visnt à coder électriquement le signl vocl selon des rmètres limités, uis à le trnsmettre vec un débit d informtions réduit et à le reroduire enfin dns un système de synthèse effectunt l oértion réciroque du Vocoder. Plus trd, le même chercheur rélis un utre système de synthèse électrique de l role, ctionné r un clvier. Enfin rut, en 947, le songrhe, remier nlyseur de l comosition du signe vocl en fréquence et en mlitude. Deuis lors, un dénombrement de tous les événements et déveloements de roduits serient fstidieux uisque des vnces ont été très imortntes deuis cette dte, fondmentlement, dns le domine des télécommunictions. Le tritement de l role suose toujours en remier lieu une nlyse du signl vocl coustique converti u rélble en signl électrique r un microhone. Puisque les ordinteurs ne euvent s mniuler des sources nlogiques, on doit convertir les signux u formt numérique vec un convertisseur nlogique/numérique (conv. A/N ou ADC our Anlog Digitl Converter). Le rocessus inverse ser fit r le convertisseur numérique/nlogique (conv. N/A). Le déveloement ride des ordinteurs et des circuits intégrés en conjonction vec l croissnce des communictions numériques encourgé l liction des techniques numériques u tritement du signl. 2.2 L conversion nlogique / numérique (A/N) L conversion nlogique numérique imlique d bord un échntillonnge qui consiste à rerésenter un signl continûment vrible r une séquence discrète de vleurs, suivie d'une oértion de quntifiction qui consiste à remlcer l vleur excte nlogique de l'échntillon r l lus roche vleur roximtive extrite d un ensemble fini de vleurs discrètes. Cette vleur est comrise entre deux vleurs limites qui fixent l lge de conversion. Chque nombre x, rerésente un ensemble de vleurs nlogiques contenues dns une intervlle de lrgeur D elé s de quntifiction. Lorsque l lge de conversion est subdivisée en s 5