cours sur la voix sur ip voip

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Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 1 VOIP Pr MOUGHIT Mohamed [email protected]

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Cours pdf sur La voix sur IP.

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  • Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 1

    VOIP

    Pr MOUGHIT [email protected]

  • Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 2

    Connexion fixe, prdictibleConnexion tablie avant la numrotation

    Centre de commutation

    user

    La Radio est le support (imprdictible)

    La connexion est tablie aprs la numrotation

    MSCHLRVLR

    BSC BTS

    user

  • Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 3

    PDSN

    A1/A2

    Abis

    Fibre Optique/E1

    Microsondes

    BTSBTS

    A3/A7

    OMC

    A10/A11

    MSCVLR

    Satellite

    BSC BSC

    Routeur

    FSU

    BTSinterface Um

    GMSC

    AAA

    HLR

    IP Core

    BTS

    PSTN

  • Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 4

  • Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 5

    VOIP: ObjectifComprendre linfrastructure

    tlphonique et comment la tlphonique TDM fonctionne.

    Comprendre comment se fait la Transmission de la voix avec les donnes

    Comprendre la signalisation IP pour linterconnexion tlphonique

    Comprendre la QOS dans les rseaux IP

  • Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 6

    Plan1 - Introduction2 - Le Rseau Tlphonique Commut

    2.1 - Histoire de la tlphonie2.2 - Principe du Rtc2.3 - Architecture du rseau2.4- Architecture RNIS2.5- Signalisation SS7

    3- Codeurs de la voix3-1 Codeur temporel (G711, G722) 3-2 Codeur paramtrique3-3 Codeur hybride( G728, G729)

    4 - Les enjeux de la tlphonie sur Ip4.1 - Rduction des cots4.2 - Standards ouverts et interoprabilitmulti-fournisseurs4.3 - Choix d'un service opr4.4 - Un rseau voix, vido et donnes (triple play)4.5 - Un service PABX distribu ou centralis4.6 - Evolution vers un rseau de

    tlphonie sur Ip4.7 - Intgration des services vido

    5- L'Architecture Voip5.1 - Les schmas5.2 - Gateway et Gatekeeper

    6-Standards VoIP6.1 - Protocole H3236.1.1 - Introduction6.1.2 - Fonctionnement6.1.3 - H323 dans le modle Osi6.1.4 - La visioconfrence sur Ip6.1.5 - Avantages et

    inconvnients6.1.6 - Comparaison avec Sip6.1.7 - Conclusion

    6.2 - Protocole Sip6.2.1 - Introduction6.2.2 - Fonctionnement6.2.3 - Scurit et Authentification6.2.4 - Comparaison avec H3236.2.5 - Conclusion

    6.3 - Transport Rtp et Rtcp6.3.1 - Introduction6.3.2 - Les fonctions de Rtp6.3.3 - Entte Rtp6.3.4 - Les fonctions de Rtcp6.3.5 - Entte Rtcp6.3.6 - Conclusion

    6.4 - H2616.5 - Audio

    7 - Problme et QoS7.1 - Latence7.2 - Perte de paquets7.3 - Gigue

  • Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 7

    Rseau Tlphonique CommutObjectif:Transmettre la voix humaine sans tablissement de liaisons permanente entre interlocuteursLe rseau RTC a t crpar Alexandre Graham Belldans le but de faire couter des pices de thtre distance.

  • Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 8

    Un commutateur (ou centre de commutation) permet dviter les liaisons point point.

    Les liaisons sont assurs par des cbles coaxiaux, Fibre Optique, Faisceaux hertziens, Satellites.

    Rseau Tlphonique Commut

  • Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 9

    RTC Au dbut, les communications

    taient tablies par des oprateurs et des opratrices, grce un systme de cordons souples munis de fiches et de tableaux d'arrive et de dpart d'abonns.

    Puis Les communications sont tablies par les systmes de commutations automatiques.

    d'abord lectromcaniques puis lectroniques, puis numriques et

    totalement pilots par informatique.

    Centre de commutation lectromcanique

  • Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 10

    Rseau Tlphonique Commut

    Centre de commutation- NumriqueCommutation temporelle

  • Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 11

    Commutation CrossbarCette commutation

    consiste crer un chemin physique grce aux matrice de connexion. Un exemple de liaison est indiqu en rouge.

  • Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 12

    Commutation temporelle La commutation temporelle

    consiste commuter dans le temps linformation (voix et donnes) sous sa forme numrique.

    Elle est bas sur le multiplexage TDM (TimeDivision Multiplexing)

  • Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 13

    Structure du RTC

  • Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 14

    Structure du RTC

    CAA

    CAA

    CT

    CAA: Centre Autonomie dAcheminementCT: Centre de TransitCTU:Centre de Transit UrbainCTN: Centre de Transit NationalCTI: Centre de Transit International

  • Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 15

    tape dtablissement dun appel tlphonique

  • Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 16

    Rseaux Numriques Intgration de Service

    RNIS: Rseau numrique intgration de services ou ISDN : Integrated services Digital Network

    Permet lchange de voix, donnes et vidoFournit des services faible dbit : de 64Kbps

    2Mbps et des services haut dbit : de 10Mbps 622Mbps.

    ISDN est une technologie daccs entirement numrique

  • Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 17

    RNISDans un rseau tlphonique

    analogique, une boucle sur une paire torsade de fils de cuivre entre le commutateur central et l'abonnsupporte un canal de transmission unique. Ce canal ne traite qu'un seul service simultanment : la voix ou les donnes.

    Avec un Rseau Numrique Intgration de Services, la mme paire torsade est divise en plusieurs canaux logiques.

  • Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 18

    Nouveaut par rapport RTC Nouvelle signalisation avec l'abonn :

    Protocole D. Nouvelle signalisation dans le rseau : CCITT

    N7 ou SS7 Nouvelle transmission entre l'abonn et le

    commutateur. Rseau unique pour:

    Tlphonie Tlcopie G3, G4 Transmission de donnes. Son. Images.

  • Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 19

    Les canaux logiques RNIS Les canaux B

    transmettent un dbit de 64Kbps en commutation de circuit ou de paquet les informations utilisateur: voix, donnes, fax.

  • Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 20

    Les canaux Dtransmettent un dbit de 16Kbps en accs de base et 64Kbps en accs primaire. Ils supportent les informations de signalisation : appels, tablissement des connexions, demandes de services, routage des donnes sur les canaux B et enfin libration des connexions. Cette signalisation hors bande permet des temps d'tablissement de connexion rapides(environ 4 secondes) relativement aux rseaux analogiques (environ 40 secondes). Il est aussi possible de transmettre des donnes utilisateur travers les canaux D(protocole X.31b).

  • Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 21

    Les interfaces standards de RNISUne interface d'accs un rseau RNIS est une association de canaux B et D. Il existe deux interfaces standards

    oAccs de base ou oAccs primaire.

    Elles correspondent deux catgories d'utilisation distinctes :

    oRsidentielle: utilisation simultane des services tlphoniques et d'une connexion Internet.oProfessionnelle:utilisation d'un commutateur tlphonique (PABX) et/ou d'un routeur d'agence.

  • Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 22

    Interfaces RNIS

    L'accs de base ou Basic Rate Interface (BRI) comprend 2 canaux B et un canal D pour la signalisation : 2B+D.

    L'accs primaire ou Primary Rate Interface (PRI) comprend 30 canaux B et un canal D 64Kbps en Europe: 30B+D (dbit de 2.048Mbps). Aux Etats-Uniset au Japon la dfinition est diffrente : 23B+D (dbit de 1.544Mbps).

  • Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 23

    Les quipements non-RNIS n'ont pas ncessairement des dbits compatibles avec la dfinition du canal B: 64Kbps.

    Dans ce cas, les adaptateurs de terminal (TA) ralisent une adaptation en rduisant le dbit effectif du canal B jusqu' une valeur compatible avec le dispositif non-RNIS.

    La bande passante dynamique ou l'allocation de canaux est obtenue par l'agrgation des canaux B.

    On obtient ainsi une bande passante maximale de 128Kbps pour l'accs de base (BRI) et de 1920Mbps pour l'accs primaire en Europe.

  • Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 24

    Dispositif de connexion RNIS

  • Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 25

    Dispositif de connexion RNIS

    NT2 NT1

    TE1

    TE2TA

    TE1

    ISDN2 fils

    NT : Network Termination

    TE: Terminal Equipment

    4 filsU

    R

    S

    S

    T

  • Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 26

    La configuration physique vue du ct de l'utilisateur RNIS est divise en groupes fonctionnels spars par des points de rfrence.

    Un groupe fonctionnel est une association particulire d'quipements qui assurent un ensemble de fonctions RNIS.

    Les points de rfrence sont les limites qui sparent les diffrents groupes fonctionnels.

    A chacun de ces points de rfrence correspond une interface standard laquelle les fournisseurs d'quipements doivent se conformer.

    Ces interfaces standards ont aussi pour but de permettre l'utilisateur de choisir son quipement librement.

  • Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 27

    R, S, T, U : points de rfrences

    TNL-TNR/NT1 : Terminal Numrique de Ligne-Terminal Numrique de Rseau/Network Termination 1

    TNA/NT2TNA/NT2: Terminal Numrique d'abonn/Network Termination 2

    Terminal RNIS/TE1 : Terminal Equipment 1

    Adaptateur/TAAdaptateur/TA : Terminal Adapter

    Terminal Terminal nonnon--RNISRNIS/TE2/TE2 : Terminal Equipment 2

  • Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 28

    U : Ce point de rfrence est plac entre le groupe NT1 et la boucle de transmission de l'oprateur tlphonique qui fournit une liaison bi-directionnelle (full-duplex) entre l'abonn et le commutateur central sur 2 fils.

    T : Ce point de rfrence est plac entre le groupe NT2 qui possde des fonctions de niveaux 1 3 et le groupe NT1 qui ne possde que des fonctions de niveau 1.

    C'est le point de connexion minimal entre l'abonn et l'oprateur. Il existe plusieurs appellations suivant les types d'accs :

    -T0 : accs de base (BRI) 2B+D. - T2 : accs primaire (PRI) 30B+D.

  • Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 29

    S : Cette interface peut tre assimile un bus passif pouvant supporter 8 terminaux (TE) en srie sur le mme cble. Dans ce cas, chaque canal B est affect un terminal particulier pour la dure d'un appel.

    R : Ce point de rfrence est la limite conceptuelle entre le terminal non RNIS et l'adaptateur.

  • Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 30

    Rseaux de SignalisationPrsentation SS7

    La signalisation concerne tous les changes dinformations ncessaires pour la fourniture et la maintenance dun service de tlcommunications.

    La signalisation comprend les signaux requis pour la gestion des connexions: Etablissement et rupture, Contrle et facturation, Supervision et maintenance Gestion RNIS, RTC, GSM et IN

    communicationtablissement rupture

    contrle

  • Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 31

    User Network Interface (UNI)

    - signalisation abonn (DSS1,V5, DTMF)- signalisation RNIS (D)- signalisation PABX (QSIG)

    Network Network Interface (NNI)

    - signalisation SS7

    Types de signalisation

  • Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 32

    Caractristiques de signalisation SS7

    o Utilisation de canaux de communication spars. On parle de signalisation Out-of-Band signaling ou Common Channel signaling (CCS) ou Rseau Smaphore

    o Sur les accs dabonns la signalisation analogique emprunte le mme canal que les voies de parole.

    o Dans RNIS la signalisation va dans des canaux spars: le canal D. Ceci permet:Un accs permanent aux informations de

    signalisation (signalisation en cours dappel)Performance accrue sur un canal ddi (rduction

    des dlais, rduction des intrusions par la fraude)

  • Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 33

    Architecture du Rseau smaphore

    Liens de signalisation:Rseau SS7

    Liens de communication:Voies de parole/data

    Canaux de signalisationCOC

    Canal D

    Canaux B

  • Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 34

    Architecture du rseau SmaphoreRseau de signalisation

    Commutateurs et liaisons circuits

    CAS

    CAS

    CAS

    CAS

    Sw

    Sw

    Sw

    SwTSw TSw

    TSw

    PTS PTS

    PTS PTS

    STP = PTS: Signaling Transfer Point SSP = CAS : Switching Point

    TSw : Transit SwitchSw : Local Switch

  • Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 35

    Modes de signalisation SS7 Signalisation en mode associ

    Les canaux de signalisation correspondent point pour point aux liaisons entre commutateurs circuit vhiculant les voies de parole.

    mise en uvre simple mais multiplication des nuds de signalisation

    Ceci exigerait des liens ddis entre tous les commutateurs.

    Signalisation en mode quasi-associ Ce systme permet de minimiser le nombre de nuds de

    signalisation cot optimalis et meilleure performance en termes de dlais de

    transmission. Le mode quasi-associ est celui qui est prfr pour le SS7.

  • Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 36

    Modes de signalisation SS7

    CAS2

    Mode AssociVoies de parole

    Liens SS7

    PTS1

    PTS2

    PTS3

    PTS4

    CAS1 CAS3

    linklinkset

    relation

    Mode Quasi-Associ

  • Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 37

    Quelques Messages SS7

    ResumeRES0ESuspendSUS0DReleaseREL0CReserved0BReserved0AAnswerANM09Forward TransferFOT08ConnectCON07Address CompleteACM06ContinuityCOT05InformationINF04Information RequestINR03Subsequent Address MessageSAM02Initial Address MessageIAM01

  • Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 38

    Simulation dappel (1)

    PTS PTS

    PTS

    PTS

    PSPS

    PS

    PS

    IAM1IAM2

    IAM3

  • Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 39

    Simulation dappel (2)

    PTS PTS

    PTS

    PTS

    PSPS

    PS

    PS

    ACM1

    ACM2ACM3

  • Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 40

    Simulation dappel (3)

    PTS PTS

    PTS

    PTS

    PSPS

    PS

    PS

    ANM3ANM2

    ANM1

  • Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 41

    Simulation dappel (4)

    PTS PTS

    PTS

    PTS

    PSPS

    PS

    PS

    REL1REL2

    REL2

  • Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 42

    Simulation dappel (5)

    PTS PTS

    PTS

    PTS

    PSPS

    PS

    PS

    REL1REL2

    REL2

  • Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 43

    Simulation dappel (6)

    PTS PTS

    PTS

    PTS

    PSPS

    PS

    PS

    RLC1

  • Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 44

    Simulation dappel (7)

    PTS PTS

    PTS

    PTS

    PSPS

    PS

    PS

    RLC2

  • Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 45

    Simulation dappel (8)

    PTS PTS

    PTS

    PTS

    PSPS

    PS

    PS

    RLC3

  • Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 46

    Simulation dappel (9)

    PTS PTS

    PTS

    PTS

    PSPS

    PS

    PS

  • Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 47

    Codeurs de la voixLe systme vocal se compose: d'une soufflerie du larynx du conduit vocal

    Systme phonatoire

  • Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 48Appareil phonatoire

  • Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 49

    cavits supraglottiques

    source laryngienne

    bruits d'occlusion

    sou

    rces aco

    ustiq

    ues

    Parole

    Gnration de signal de Parole

    onde quasi-priodique

  • Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 50

    Les types des sons

    voisement (sons voiss) : les cordes vocales vibrent, les cartilages arytnodes sont rapprochs (80 % du temps de phonation),

    absence de voisement (sons non-voiss) : les cordes vocales sont cartes, pas de vibration

    aspiration : courte priode non-voise se produisant pendant et immdiatement aprs le relchement articulatoire dans les cavits supra-glottiques,

  • Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 51

    Les sons voiss - non-voissmurmure : les cordes vocales vibrent

    cartes chuchotement : les cordes vocales sont en

    contact ou assez rapproches mais le passage entre les arytnodes, entre lesquelles va natre un bruit de friction, reste libre

  • Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 52

    Les sons voiss - non-voissocclusion glottale : les cordes vocales sont

    maintenues en position ferme. La phonation commence par un cartement brutal des cordes vocales et le signal sonore dbute par une intensit et une frquence leve (Ex. : [p,t,k,b,d,g]).

  • Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 53

    Tracs dun signal vois

  • Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 54

    Tracs dun signal non vois

  • Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 55

    PitchLe pitch est la frquence de vibration des cordes

    vocales. Il est aussi appel frquence fondamentale Cette frquence varie : de 80 200hz pour une voix masculine. de 150 450 hz pour une voix fminine de 200 600 hz pour une voix denfant

    Le Pitch est un paramtre trs important pour la synthse de la parole. Loreille est en effet, trs sensible ses variations.

  • Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 56

    Codage numrique de la paroleIl existe 3 grandes familles de codeurs de la parole

    Codeurs temporels Codeurs paramtriques (vocodeurs) Codeurs hybrides (mixtes)

  • Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 57

    Codage numrique de la parole Codeurs temporels

    Codeur MIC 64 Kbit/sCodeur MICDA (Modulation par Impulsion et

    Codage Diffrentiel Adaptatif) 32 kbits/S

  • Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 58

    Codage numrique de la parole

    Codeurs MIC 64kbit/sIl tait normalis par lUIT (Union Internationale

    des Tlcommunications) sous la recommandation G711

    Ils cherchent prserver lallure temporelle du signal

    Il consiste filtrer le signal de parole dans la bande 300-3400hz, lchantillonner la frquence 8000 hz et le quantifier par la loi A (ou ) sur 8 bits

  • Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 59

    Codage numrique de la parole

    Codeurs MICDA Le codeur MICDA est normalis par UIT-T sous la recommandation G721 Il fait appel deux techniques de traitement du signal: la prdiction et la quantification adaptative

  • Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 60

    Prdiction linaire

    )()()(1

    =

    +=m

    kk knxanxne

    =

    =

    p

    ii inxanx

    1)()(~

    )(~ nxu(n)

    x(n)e(n)

    Modle

    Critre d'optimisation

    Identification Paramtrique dun signal

    MSE (Mean Square Error)

    22))(( == neE

  • Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 61

    )(1

    ....11)( 2

    21

    1 ZBZaZaZaZH

    mm

    =

    ++++=

    Ce filtre n'a que des ples et il est appel filtre autoregressif(AR).Les coefficients ak sont appels coefficients de prdiction linaire

    Prdiction linaire

  • Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 62

    Le critre de minimisation implique:Pour que la fonction soit minimale, ses drivs par rapport aux coefficients ak doivent sannuler en ces points.

    p)k(1 0 =kda

    d

    0)(.2)()(.2

    )()(.2)()(2)()(.2

    00

    0

    )(

    )()()(

    ===

    ===

    ==

    =

    P

    ii

    P

    ii

    P

    ii

    kk

    kiRaknxinxEa

    knxinxaEknxneEda

    ndeneE

    dad

    xx

  • Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 63

    ===

    =====

    p

    ii

    p

    ii

    p

    ii iRanxneEainxaneEneE

    000

    22 )())()(())()(())((} }xepxx r

    A

    p

    R

    xxxxxx

    xx

    xx

    xxxxxx

    xxxxxx

    a

    a

    RpRpRpR

    RpRRR

    pRRR

    =

    0

    01

    .

    )0(...)1()(.)1(

    ..

    )0(.)1()0()1(

    )(...)1()0( 21

    444444444 8444444444 76

    exxxp rRA .1

    =

  • Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 64

    Les Vocodeurs prdiction linaires

    Le filtre danalyse par prdiction linaire est Ap(Z) Il est logique de penser quil faut utiliser les coefficients (1 i p) pour rgnrer le signal original

    Malheureusement ces coefficients ne prsentent pas des proprits exploitables pour leurs quantifications cause de leurs sensibilits aux bruits de quantification dautres paramtres ont t introduits

  • Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 65

    Les Vocodeurs prdiction linaires

    Les paramtres les plus utiliss sont:PARCOR (Partiel Correlation) LAR( logarithm Area Ration) LSP (Line Spectrum Pair).

  • Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 66

    Les Vocodeurs prdiction linaires Les PARCOR

    Ils ont les proprits suivantes:

    1. Ils sont compris entre -1 et 1 pour un filtre stable

    2. Les coefficients dordre le plus bas sont les plus importants. Le signal synthtis est plus sensible une variation de k1 qu la mme variation de kp.

    3. Ils sont indpendants de lordre danalyse. Une analyse dordre p fournit les mmes p premiers coefficients de rflexion quune analyse dordre p+1.

  • Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 67

    Les Vocodeurs prdiction linairesLes PARCORIls sont donns par la relation:

    )(

    1

    1

    0,1

    =

    =

    p

    p

    iip

    p E

    ipRaK

    ))(( 22 == neE pp E

  • Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 68

    Les Vocodeurs prdiction linaires

    Les LARIls sont donns par:

    )(11

    log)(j

    jkkjLAR

    +

    =

  • Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 69

    Les Vocodeurs prdiction linaires LSP

    )()()( 1)1( ++= ZAZZAZP ppp)()()( 1)1( += ZAZZAZQ ppp

    Les LSP sont les solutions des polynmes suivants:

    =

    + +=m

    ii ZZwZP

    0

    2112 ))cos(21()(

    =

    +=m

    ii ZZwZZQ

    1

    212

    2 )cos21()1()(

    LSP

  • Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 70

    Les Vocodeurs prdiction linaires LSP Elles saltrent deux deux sur le cercle unit Les LSP sont borns et possdent la proprit dtre ordonns

    Cette relation est la condition ncessaire et suffisante pour la stabilit du filtre de synthse.

    Une erreur dans un seul coefficient LSP ne se propage pas plus loin, son effet spectral est limit dans la rgion troite autour de la frquence correspondant ce coefficient. Cette proprit permet une robustesse intrinsque vis--vis des erreurs de transmission et une vrification simple de stabilit du filtre.

    pi

  • Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 71

    Les Vocodeurs prdiction linairesLSP

  • Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 72

    Les Vocodeurs prdiction linaires

  • Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 73

    )(*)())().(()(

    =

    =

    xx

    txtxER xx

    )(*)())().(()(

    =

    =

    yxtytxER xy

    )().(12

    1)( =

    +=

    N

    Ntxy tytxN

    R

    )().(12

    1)( =

    +=

    N

    Ntxx txtxN

    R

  • Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 74

    Calcul des coefficients de prdiction: Algorithme de LEVINSON Lalgorithme de LEVINSON est une

    procdure itrative Il permet de rsoudre itrativement

    lquation A=r. R-1. Il consiste construire un filtre de prdiction

    dordre p+1 partir du filtre de prdiction dordre p.

    A chaque tape p, le filtre est tabli de manire minimiser lerreur quadratique moyenne.

    )(..).........2()1()()(~)()(,1,1, pnxanxanxanxnxnxne ppppp +++==

  • Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 75

    )().()............).(()(

    ,

    21,

    11,

    ZAZXZaZaZaZXZE

    p

    pppppp

    =

    ++=

    )(..).........2()1()()(~)()(

    ,1,1, nxapnxapnxapnx

    pnxpnxne

    pppp

    Rp

    +++++=

    =

    )().()...........).(()(

    1

    ,

    21,

    11,

    +

    =

    +++=

    ZAZZX

    aZaZaZZXZE

    pp

    pppp

    ppR

    p

    )().()( ZAZXZE RpRp =

    )()( 1 ZAZAZ Rppp =

  • Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 76

    )()(

    ))(()(

    2

    ,

    0,,

    ,

    2

    )((

    .)()(.

    )())(( 2

    ne

    akpnxmpnxa

    mpnxanRpe

    p

    kp

    P

    mkmP

    P

    mmP

    E

    E

    EE

    =

    ++

    +=

    =

    =

    =

    Si R la matrice dautocorrelation dans laquelle nous avons invers la fois lordre des lignes et des colonnes A vecteur des coefficients de prdiction dans lequel on a invers lordre des composantes r le vecteur dintercorrelation dans lequel on a inverslordre des composantes

    On aura:A.R=r

  • Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 77

    Tenons compte que R est une matrice de toeplitz nous aurons:

    [ ] [ ]TpTpR 21-pp,pp, ..001...aa. =A lordre p+1

  • Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 78

    =

    +

    2

    2

    1,,

    2,

    ,1,

    1

    .

    .

    .

    .

    0

    10

    ..

    ..

    .

    01

    pp

    p

    ppp

    p

    ppp

    p

    aa

    a

    aa

    R

    En multipliant chaque membre du systme par le vecteur par [1 kp]T nous obtenons le systme dordre p+1 suivant :

  • Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 79

    11p1,p

    1,1p,,1

    a

    p)i(1pour k +++

    +++

    =

    +=

    p

    ippipip

    kaaa

  • Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 80Algorithme Levinson

  • Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 81

    Les Vocodeurs prdiction linaires

    Les codeurs paramtriques ne cherchent pas synthtiser un signal ressemblant temporellement au signal original

    ils tentent plutt de produire un signal partir dun modle approch de la phonation

    Ils visent reproduire correctement lenveloppe spectrale

  • Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 82

    Les Vocodeurs prdiction linairesUne trame dun vocodeur comprend: 8 12 coefficients de corrlation partielle (ou

    LSP)Lnergie de lerreur de prdiction (analyse LPC)La frquence fondamentaleSi on analyse des trames de 20ms avec Fe=8khz,

    si on codes les 10 coefficients de prdiction sur 4 bits chacun, et lnergie de lerreur de prdiction sur 7 bits et la frquence fondamentale sur 7bits, le dbit est de 2,7kbits/s. Lexcitation est soit un bruit blanc pour les sons non voiss ou un train dimpulsion si le son est vois.

  • Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 83

    Les Vocodeurs prdiction linaires)(nep

    )(neRp

    )(0ne

    )(0 neRZ-1Z-1

    k2 kpK1

    Filtre en treillis

  • Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 84

    Codeurs Hybrides Les codeurs mixtes mettent en jeu les techniques

    temporelles et paramtriques. Ce type de codage consiste modliser le conduit vocal

    sur des tranches de 10 30 ms par un filtre autoregressif 1/A(Z).

    Dans une premire gnration de codeurs hybrides, lentre idale du filtre de synthse est lerreur rsiduelleobtenue par filtrage du signal de parole original par le filtre A(Z).

    Du fait quune grande partie du signal est concentre dans les coefficients du filtre de synthse, lerreur rsiduelle a donc moins dimportance et sera prsentpar un nombre rduit de bit.

    Ce systme est appel approche LPC excit par le rsidu (Rsiduel Excited Linear Predictor, RELP).

    Le RELP est caractris par un dbit aux alentours de 10 kbits/s.

  • Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 85

  • Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 86

    Codeurs HybridesCodeurs CELP (Code Excited Linear Prediction)Dans une nouvelle gnration de codeurs hybrides, le signal d'excitation optimal est dtermin par une mthode d'analyse par synthse: on cherche dans un ensemble de M formes d'ondes stockes dans un dictionnaire, connu priori par lmetteur et le rcepteur, le signal d'excitation qui rend minimale l'nergie de la diffrence entre le signal coder et le signal de synthse.

  • Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 87

    Codeurs Hybrides

    CELP

    )/()()( ZA

    ZAZW =

    Signal Original

    -

    +

    gainDictionnaire dexcitation

    PrdicteurLong-terme

    (LTP)Prdicteur

    court-termeFiltre perceptuel

    Slection de la forme donde

    Schma de principe du CELP

    1)( )(1

    0

    kPm

    kkZbZB

    +

    =

    =

  • Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 88

    Codeurs Hybrides

    Le codeur CELP est bas sur le principe de la prdiction linaire.

    Il est form par trois filtres : un filtre prdicteur court terme 1/A(Z), un filtre long terme (LTP) 1/B(Z) un filtre perceptuel W(Z)

  • Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 89

    Codeurs HybridesAnalyse LPC Le filtre prdicteur court terme consiste

    modliser le conduit vocal par un filtre autoregressif 1/A(z).

    Le filtre LPC ne permet pas dextraire toute la redondance du signal.

    si lon filtre le signal de parole original par le filtre A(Z), lerreur rsiduelle obtenue pour les sons voiss prsente encore une certaine priodicitqui correspond la priode de vibration des cordes vocales .

    Pour liminer cette priodicit on introduit un filtre LTP dans la structure du CELP

  • Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 90

    Codeurs Hybrides

    0 2 4 6 8 10 12 14-5

    0

    5

    0 2 4 6 8 10 12 14-5

    0

    5

    0 2 4 6 8 10 12 14-5

    0

    5

    t(ms)

    a- lettre 'a' extrait du mot matlabb- erreur rsiduellec- blanchissement de lerreur rsiduelle

    (a)

    (b)

    (c)

  • Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 91

    Codeurs HybridesAnalyse LTP

    1)( )(1

    0

    kPm

    kkZbZB

    +

    =

    =

    P est le PITCH

    lordre du filtre LTP

    Un filtre LTP dordre lev permet une modlisation plus fine de la structure priodique mais augmente le dbit binaire. Gnralement, un filtre LTP du premier ordre permet dobtenir des rsultats satisfaisants.

  • Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 92

    Codeurs Hybrides

    Le Filtre LTP:

    La rduction de la redondance long terme se ramne minimiser lnergie E(b,P) de lerreur de prdiction partir de sa valeur provenant de la priode prcdente.

    1)( PbZZB =

    =

    =

    1

    0

    2)]( )( [),(N

    n

    pnebnepbE

  • Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 93

    Codeurs Hybrides

    Pour une valeur donne de p, la valeur optimale de b est celle pour laquelle la drive de lnergie E(b,p) par rapport b est nulle. Elle est donne par lexpression:

    ))((

    )()(1

    0

    2

    1

    0

    =

    =

    = N

    n

    N

    n

    pne

    pneneb

  • Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 94

    Codeurs Hybrides

    La mthode CPP ( Correlation PeakPicking) consiste dterminer la valeur P, comprise entre 16 et 160, qui maximiselexpression E(P) telle que:

    )()()(1

    0PnenePE

    N

    n

    =

    =

  • Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 95

    Codeurs Hybrides Le filtre perceptuel W(z) permet, lors de la recherche du

    meilleur code dexcitation dans le dictionnaire, dattribuer moins dimportance aux zones frquentielles nergtiques.

    En effet, la diffrence entre le signal originale et le signal synthtique est moins perceptible dans les zones formantiques o le signal a beaucoup dnergie.

    A la sortie du filtre perceptuel, nous avons un signal rsiduel de nature plus alatoire et de dynamique plus faible que le signal original.

    Dans le dictionnaire, on cherche la forme la plus ressemblante ce signal rsiduel.

    Son indice dans le dictionnaire sera transmis avec les coefficients des filtres de prdiction court terme et long terme au dcodeur

  • Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 96

  • Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 97

    VOIX SUR IP

    Tlphonie sur IP : ToIPLa tlphonie sur IP fait rfrence aux services de communication: voix, fax et les applications de messages vocaux. Ceux-ci sont transports par un rseau IP; ce rseau IP peut tre le rseau de lentreprise par exemple pour les appels internes.

  • Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 98

    Voix sur IP : VoIPLa voix sur IP est la technologie permettant de transporter de la voix numrise en mode paquets au format TCP/UDP sur une infrastructure IP. La Voix sur IP contrle la livraison de linformation vocale en utilisant le protocole IP

  • Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 99

    Les Contraintes de la ToIP- Optimisation de la bande passante :

    - Pour un bon partage de la bande passante, il faut connatre l'ensemble des flux pouvant avoir une influence importante sur le transport de la voix.

    - Dlai de transmission :- Il comprend le codage, le passage en file

    d'attente d'mission, la propagation dans le rseau, la buffrisation en rception et le dcodage

  • Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 100

    - Le phnomne d'cho:- C'est le dlai entre l'mission du signal et la

    rception de ce mme signal en rverbration cause par les composants lectroniques des parties analogiques

    - La gigue ou Jitter:- Correspond des carts de dlais de transmission

    entre des paquets conscutifs. Ncessite la mise en place de buffers en rception qui lissent ces carts pour retrouver le rythme de l'mission

  • Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 101

    Les Avantages de la ToIP- conomiser sur la facture tlcom- Simplifier les infrastructures- Faciliter ladministration et la mobilit- Homogniser les services tlphoniques sur un

    ensemble de sites- Faciliter lintgration avec le systme dinformation- voluer plus facilement- Regrouper les quipes et se passer dun

    prestataire

  • Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 102

  • Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 103

  • Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 104

    Le temps de latence: Correspond au temps de rponse du rseau VoIP Valeur thorique: 100ms Valeur admise: 200ms

    La gigue: Correspond la variation maximale du temps de latence entre 2

    envois conscutifs de paquets par la mme source Valeur thorique: 40ms Valeur admise: 75ms

    Le taux de perte du rseau Valeur thorique: 1% Valeur admise: 3%

  • Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 105

    Media

    Control

    Application

    Access

    Call Servers (SoftSwitches)

    Application Servers

    TGWTDM

    Data

    AGW

    ATM/IP

    Backbone

    End-Users

  • Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 106

    H.323 (RFC 2543): Plus mature et le plus utilis

    SIP (Session Initiation Protocol, IETF): Plus rcent Plus souple Adapt aux rseaux trs grande chelle

    MGCP (Media Gateway Control Protol): Standard commun UIT (MEGACO) et IETF (H.248) Complmentaire H.323 et SIP Passerelle entre les rseaux IP et Tlcoms

  • Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 107

    Les hardphones: Prvu pour remplacer les tlphones traditionnels Disposent dune connexion LAN

    Les softphones: Logiciels dmulation de terminaux tlphoniques sur PC Numrotation par clicks de souris Lutilisation est tributaire du PC connect au rseau IP

    Le Gatekeeper: Serveur informatique localis sur le LAN avec les postes IP Ralise les fonctions H.323 ou SIP

    La Gateway: Passerelle avec le rseau tlphonique commut Contient des cartes dinterface T0, T2 ou analogique

  • Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 108

    Plateforme de supervision et dadministration du rseau ToIP

    Serveurs de messagerie vocale Standards tlphoniques Serveurs de taxation Serveurs denregistrement Etc.

  • Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 109

  • Cours VOIP Pr MOUGHIT Mohamed 110