visioconference usages

7/22/2019 Visioconference Usages

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La visioconfrence : usages et techniquesGilbert Sol, [email protected] Paris 7 - Denis Diderot

Ds que lhomme sest mis parcourir de nombreuses contres sur la terre et a connu dautressemblables, il a voulu communiquer distance. Ce ne fut pendant plusieurs sicles que par lintermdiaire demessages crits lexception de quelques cas isols comme les signaux de fume chez les Indiens dAmriqueou le tam-tam en Afrique. On est encore loin de la transmission en temps rel. Il faudra attendre le tlgraphequi nest dailleurs que de la communication par lcrit. Ce nest quen 1873, que linvention du tlphone,officiellement par Alexander Graham Bell1 ouvre la voie aux tlcommunications2 en autorisant la transmissionde la parole en temps rel.

Mais, dans une complte communication distance, le besoin dajouter sa propre image sestrapidement impos. Dj en 1892, moins de 20 ans aprs linvention du tlphone, Jules Verne, dans leChteau des Carpates crivait : Deux personnes spares par des milliers de lieues, causaient entre ellescomme si elles eussent t assises en face lune de lautre. Elles pouvaient mme se voir dans des glacesrelies par des fils grce linvention du tlphone. Cette description nous donne dj une trs bonnedfinition de la visioconfrence ou plutt de la visiophonie puisquelle suppose la transmission du son et delimage anime sur le rseau de tlcommunication de lpoque, le tlphone.

Cependant, il faudra attendre presque un sicle pour concrtiser cette vision, puisque ce nest quen

1972 que le CNET3 tablit une premire liaison visiophonique sur des liens haut dbit entre Paris et Lannion. Lapremire application grand public verra le jour en 1984, lors de lexprimentation Fibres optiques de Biarritz.

La dmocratisation et le dmarrage de la visioconfrence suivra linstallation du RNIS 4 dontlouverture dans les Ctes dArmor interviendra le 21 dcembre 1987 et sa commercialisation sur le territoirefranais sous lappellation commerciale NUMERIS dbutera en 1990. Son extension progressive presquetous les pays et le respect, par les constructeurs de matriel dune norme commune, a contribu grandement lessor de cette technologie en terme dusages et de techniques, cest ce que nous nous attacherons montrer.

Avant daborder les usages, nous ferons le point sur quelques dfinitions en nous rfrant auxrecommandations de lUIT-T5 qui font figure de normes dans ce domaine. Cest partir dexemples pris sur lesactions de lUniversit Paris 7 - Denis Diderot que nous montrerons comment la visioconfrence apporte unsoutien efficace en situation denseignement ou de Recherche.

Or pour tirer un maximum de profit de cette technologie, le matriel doit tre adapt aux fonctionsquon veut lui faire remplir et intgrer efficacement et en complmentarit les techniques de laudiovisuel, de

codage et de transmission. A cet effet, une prsentation rapide de la plate-forme de lUniversit Paris 7 - DenisDiderot fournira un bon exemple dintgration des divers mdias, des diffrents types de codage et desrseaux.Aprs quelques expriences sur des liaisons spcialises haut-dbit, la visioconfrence sest rellementdveloppe avec la gnralisation du RNIS partir des annes 90. Elle a rellement atteint sa maturit sur cerseau et les derniers codecs6 fournissent une qualit convenable mais des cots qui ont certes biendiminu, mais qui restent cependant non ngligeables puisque 384 kbit/s (6 canaux B)7, la facturationcorrespond 6 communications tlphoniques simultanes. Le cot trs faible de lInternet et soninternationalisation sont des atouts indniables, face au rseau RNIS. Cependant, les techniques detransmission sur lInternet, bases sur le protocole IP (Internet Protocol), se prtent mal la transmission entemps rel. Dans une dernire partie, aprs un rappel gnral sur les normes de visioconfrence, nousmontrerons comment les lacunes du protocole IP ont t combles en rajoutant une couche protocolaire ddie la transmission du son et dimages animes, en temps rel.

59 Visio-confrence sur ip etvido le demande

1A trs peu dintervalle, Elisha Gray dposa aussi un brevet. Aprs plusieurs procs, cest Alexander Graham Bell qui eutgain de cause. Elisha Gray nen continua pas moins ses travaux et on lui doit en 1888 linvention du tlautographepour la transmission de textes manuscrits, invention qui neut malheureusement pas de suite.

2 Le prfixe tl qui induit la distance sous-entend, dans la majorit des cas, laction en temps rel.3 CNET : Centre National dEtude des Tlcommunications actuellement renomm France Tlcom R & D.

4 RNIS : Rseau Numrique avec Intgration des Services dont laccs de base fournit jusque chez lusager, sur une lignetlphonique (2 fils), une liaison numrique avec un dbit de 128 kbit/s.

5 UIT-T : Union Internationale des Tlcommunications, secteur de la normalisation des Tlcommunications, organisme denormalisation dans le domaine des tlcommunications dont le sige est Genve.

6 Codec : systme matriel ou logiciel pour le codage et le dcodage des images et du son pour leurretransmission sur un rseau numrique.

7 Ces dbits sont obtenus en groupant plusieurs accs RNIS.


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1 - Vocabulaire

LUIT-T dite dans la srie F des recommandations sur la qualit des services fournir et donne doncles caractristiques minimales. Nous retiendrons donc quelques lments qui pourront nous servir dedfinitions.

Tlconfrence (F 710) :Service de tlconfrence: Service qui fournit les prestations ncessaires la conduite dune confrence en

temps rel entre des personnes ou des groupes de personnes se trouvant deux endroits diffrents ou plus, laide de rseaux de tlcommunication.

Visiophonie (F 720)Le service visiophonique est un tlservice audiovisuel conversationnel assurant le transfert symtrique dansles deux sens, en temps rel, du son et de limage anime en couleur entre deux points (de personne personne) par lintermdiaire de rseaux. Il faut au moins que dans les conditions normales, la qualit delimage transmise soit suffisante pour bien reproduire les mouvements fluides dune personne cadre tte etpaules

Visioconfrence (F 730)Le service de visioconfrence est un service de tlconfrence audiovisuel en mode dialogue assurant letransfert bidirectionnel, en temps rel, du son et de limage anime en couleur entre des groupesdusagers situs en deux ou plusieurs emplacements distincts. Il faut au moins que, dans les conditionsnormales, la qualit de limage transmise soit suffisante pour bien reproduire les mouvements fluides de deuxou plusieurs personnes se trouvant dans une situation typique de runion

La caractristique commune de ces trois techniques est la transmission en temps rel. Dans le cas dela visiophonie, on rajoute un transfert bidirectionnel, autrement dit, de linteractivit, et une image anime encouleur. La diffrence entre la visiophonie et la visioconfrence rside dans la qualit de la transmission desmouvements. Trs souvent et surtout sur lInternet, la qualit tient plutt de la visiophonie que de lavisioconfrence bien que les progrs en matire de compression laissent prsager une nette amlioration.Cependant, seul le rseau ATM8, grce son dbit lev et sa qualit de service est actuellement le seul assurer une trs bonne fluidit et une bonne qualit de limage.

Nous donnons ci-dessous la liste de lensemble des recommandations traitant de visiophonie ou devisioconfrence. Le dates indiques correspondent aux dernires modifications. Le terme de visioconfrenceencore prsent en 1992 dans la recommandation G 730 est ensuite remplac, partir de 1996 parconfrence multimdia pour bien monter quon peut rajouter au son et limage tout autre type de mdia.

SERIE F: SERVICES DE TLCOMMUNICATION NON TLPHONIQUESService audiovisuel

F 700 : Recommandation cadre sur les services audiovisuels multimdias. (11/2000)

F 701 : Directives pour lidentification des spcifications des services multimdias (11/2000)

F 702 : Services de confrence multimdia (07/96)F 703 : Services conversationnels multimdias (11/2000)

F 710 : Principes gnraux applicables aux services de confrence audiographique (03/91)F 711 : Tlservice de confrence audiographique pour le RNIS (08/93)

F 720 : Considrations gnrales sur les services visiophoniques (08/92)F 721 : Tlservice visiophonique pour le RNIS (08/92)F 723 : Service visiophonique dans le rseau tlphonique public commut (07/96)

F 730 : Considrations gnrales sur le service de visioconfrence (08/92)F 731 : Services de confrence multimdia sur le RNIS (07/97)F 732 : Services de confrence multimdia sur le RNIS large bande (10/96)

F 740 : Services audiovisuels interactifs - Considrations gnrales (08/93)

Remarque : lUIT-T dconseille lutilisation du terme vidoconfrence traduction directe de langlaisvideoconference, le prfixe vido sous-entend une qualit tlvisuelle rarement atteinte sauf dans desliaisons ATM.


8ATM : (Asynchronous Transfer Mode) rseau de Tlcommunications large bande commutation de cellules offrant unetrs bonne qualit de services en particulier dans le domaine du temps rel.


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2 - Usages

La visioconfrence intgre dans sa dfinition, la transmission en temps rel et linteractivit. Or, lessignaux audio et vido restent disponibles pour des utilisations complmentaires comme la diffusion en strea-ming video9 et lenregistrement pour stockage dans une base de donnes vidos consultable la demande.Toutes ces possibilits sont disponibles sur le systme de visioconfrence de lUniversit Paris 7 - Denis Diderotet systmatiquement mises en uvre.

Trs efficace pour une conversation distance entre deux personnes, voire un petit nombre de per-

sonnes, la visioconfrence facilite les changes pour les prparations de runions, de cours, de confrences,de colloques, pour la mise en commun de rsultats de recherches... Elle vite des dplacements longs etcoteux un membre de jury de thse ou un chercheur devant prsenter ses travaux en vue dunrecrutement dans un laboratoire tranger. Elle est aussi trs apprciable dans des actes denseignement et derecherche comme le montrent quelques exemples dutilisation, raliss lUniversit Paris 7 - Denis Diderot.

2.1 - Avec lENST (Ecole Nationale Suprieure des Tlcommunications) Paris.

Depuis 1999, nos tudiants du DESS Applications des Rseaux et de la Tlmatique peuventassister Jussieu, dans des conditions idales de qualit audiovisuelle et dinteractivit, grce lavisioconfrence via un lien ATM mis en place lors du projet EFRA, un cours de 30 heures, le lundi matin de8h30 12h45, de janvier mars, donn lENST des lves ingnieurs de dernire anne, sur les rseauxhaut dbit. Le responsable de ce cours, Daniel Kofman, est un expert des rseaux ATM. Ses comptences lontamen avoir un emploi du temps trs charg et ses interventions lUniversit Paris 7 - Denis Diderot selimitaient quelques heures, rparties sur une seule journe. Actuellement, nos tudiants bnficient dun coursde trs haut niveau. Cependant, les travaux dirigs et lvaluation sont assurs indpendamment par chaqueinstitution.

2.2 - Avec lUniversit de Montclair

LUniversit de Montclair (Montclair State University) dans le New Jersey aux Etats-Unis propose sestudiants un module de civilisation franaise (french perspective). Depuis 1999, nous organisons une fois parmois, le mercredi aprs-midi de 15h 17h, des rencontres par visioconfrence sur RNIS en H 320 10, entre lestudiants de lUniversit de Montclair et ceux de la matrise de Sociologie de lUniversit Paris 7 - Denis Diderot.Il sagit de discussions interactives sur des thmes choisis par messagerie lectronique et prpars par chaqueenseignant. Du ct amricain, lapport en apprentissage du franais et en connaissance du pays est trsapprciable ; la conversation prpare et soutenue avec des Franais joue un rle de catalyseur. Du ctfranais, la prise de conscience de la mentalit amricaine et dune opinion diffrente, formule et discute endirect sur des sujets dactualit, enrichit la rflexion sociologique. Devant le succs de cette opration,

lUniversit de Salt Lake City (Utah) a demand de participer, pour cette anne 2001-2002. Si techniquement,notre systme autorise les liaisons multipoints, et donc la possibilit dassurer des sances communes, nousavons prfr les dissocier car le but est que les tudiants sexpriment. Les liaisons avec lUniversit de SaltLake City seffectueront donc un autre mercredi du mois.

2.3 - Avec lUniversit Claude Bernard de Lyon 1

Pendant deux ans, le professeur Laurence Viennot est intervenu, le jeudi matin, doctobre dcembre,dans des cours de Didactique de la Physique, assurs simultanment lUniversit Paris 7 - Denis Diderot et lUniversit Claude Bernard - Lyon 1 qui mettait en place un diplme de troisime cycle dans cette matire.Dans ce cas particulier, la visioconfrence a permis de consolider un DEA, de fixer en province un certainnombre dtudiants et, aussi, de contribuer la cration dun poste de professeur en Didactique lUniversitClaude Bernard - Lyon 1. Des pourparlers sont en cours pour renouveler lopration avec lUniversit du Littoral- Cte dOpale, dailleurs trs bien quipe en matriel de visioconfrence.

2.4 - Avec lENS (Ecole Normale Suprieure) Lettres de Lyon

LENS Lettres a de nombreux contacts avec lUniversit Paris 7 - Denis Diderot et lorganisation encommun de cours et de sminaires de troisime cycle, depuis la dlocalisation de lENS Lyon, reste possiblegrce la visioconfrence. Tous les lundis, de 17h 19h, partir du mois de novembre, de 20 30 tudiantset chercheurs de Paris, se retrouveront avec une vingtaine de collgues de Lyon, pour des exposs et desdiscussions. La technique de visioconfrence par RNIS en H 320, donne toute satisfaction. Cependant, pourdiminuer les cots de communication, nous envisageons, au cours de cette anne universitaire, de tester lesliaisons en H 32311 et MBone12 via lInternet.


9 Streaming Video : technique utilise sur lInternet pour visualiser une vido pratiquement en temps rel. Elle ncessite unserveur qui adapte la qualit au dbit du rseau.

10 H 320 : norme de visioconfrence sur rseau RNIS dite par lUIT-T.11 H 323 : norme de visioconfrence dite par lUIT-T pour les rseaux commutation de paquets comme lInternet.12 Mbone : (Multicast Back Bone) sous rseau de lInternet permettant grce des logiciels spcifiques

de faire de la visioconfrence entre plusieurs sites simultanment.


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2.5 - Pour lAgrgation de Lettres Modernes

Dans le concours de lAgrgation, les tudiants des universits sont en concurrence avec ceux desEcoles Normales et tout particulirement dans la prparation de loral. Les universits ont parfois desdifficults maintenir ces prparations. Grce la visioconfrence multipoint, plusieurs universits dont Paris3, Montpellier et Paris 7 - Denis Diderot se sont regroupes pour assurer le vendredi matin une prparation loral de lAgrgation de Lettres Modernes. Des professeurs de chaque universit, membres du jury, vontprodiguer leurs conseils et leurs critiques. Les tudiants pourront sentraner, prsenter leurs leons doral etdiscuter avec les autres enseignants et collgues sur la qualit de leur prestation. Dans un premier temps, latechnique du pont multipoint sur RNIS sera mise en uvre, mais paralllement, nous testerons aussi, lesliaisons multipoints sur lInternet.

2.6 - Avec lUniversit de Limoges

Nous participons aux enseignements de la licence et de la matrise TIC13 de la facult des Sciences delUniversit de Limoges. Les premiers cours sont dispenss en prsentiel Limoges ce qui permet unpremier contact. Ensuite, les interventions sont faites depuis Paris par visioconfrence. Les tudiants, dontcertains sont en emploi jeune dans des tablissements ruraux quips de rception satellite, peuvent encomplment, suivre les cours du DESS Applications des Rseaux et de la Tlmatique en streaming video ouselon la technique SAT & CLIC par satellite dans le cadre de lexprimentation du Ministre de lEducation etde la Recherche (les cours sont transmis de Jussieu jusqu Vlizy par liaison terrestre la socitMatra-Grollier qui les retransmet vers le satellite HOT-BIRD de TPS ; la rception seffectue au format IP, grce une carte sur un micro-ordinateur).

2.7 - Association Carrefours Tlmatiques

Lassociation Carrefours Tlmatiques14 runit des chercheurs en Sociologie, Communication etInformatique sintressant aux impacts, sur la socit, des Nouvelles Technologies. Elle compte parmi sesmembres des Canadiens, des Marocains et des Algriens. Des sminaires ont lieu tous les mois, le mercredi(pour lanne universitaire 2001-2002) de 18 h 20h30 ; afin datteindre un maximum de membres et depersonnes intresses, ils sont retransmis en temps rel sur lInternet, aussi bien en streaming video, quenmode interactif (MBone et H 323). Leur consultation peut aussi se faire en diffr ladressehttp://www.artemis.jussieu.fr/ct.

2.8 - Association Aristote

Lassociation Aristote15 regroupe de grands organismes ou entreprises franais intresss commeacteurs ou comme utilisateurs lvolution des tlcommunications de transmissions de donnes. Elleorganise en particulier, une fois par mois, le jeudi, un sminaire sur les techniques des tlcommunications. Cessminaires ont lieu lEcole Polytechnique et sont diffuss sur le MBone. Le dbit daccs lInternetnautorise pas dautres types de diffusion. Nous assurons donc grce la plate-forme de VisioP7, la fonctionde passerelle. Le sminaire, extrait du MBone, converti en analogique, est renumris en temps rel pour treretransmis en streaming video sur lInternet vers les internautes nayant pas accs au MBone, et en H 320 surRNIS vers lESMT (Ecole Suprieure Multinationale des Tlcommunications) de Dakar.

2.9 - Projet DIM (Diplme dIngnierie Multimdia)

Aprs plusieurs essais concluants de cours en commun par visioconfrence entre lUniversit deValenciennes, lUniversit dEvry, lINT (Institut National des Tlcommunications) et lUniversit Paris 7 - DenisDiderot, nous avons labor un projet de cration dun diplme de type DESS, en mettant en commun nosressources pdagogiques. En effet, nos quatre tablissements accueillent des tudiants dans des DESS (DESSTechnologies Nouvelles des Systmes dInformation lUniversit de Valenciennes, DESS IngnierieDocumentaire Multimdia lUniversit dEvry, DESS Applications des Rseaux et de la Tlmatique lUniversit Paris 7 - Denis Diderot), comportant dans les programmes certaines similitudes. Le projet consistedonc runir nos ressources tant en enseignants quen experts de haut niveau afin damliorer la qualit denos formations. Un premier pas a t fait dans ce sens puisque ds le mois doctobre, tous les mardisaprs-midi, les tudiants de ces quatre formations suivront le mme cours dispens tour de rle par lesenseignants de chacun des tablissements. Les tudiants pourront ainsi bnficier des prestations des plusgrands spcialistes. Les moyens techniques utiliss seront essentiellement bass sur les techniquesde visioconfrence sur lInternet sans toutefois ngliger le support du RNIS, en cas de dfaillance du rseauinformatique.


13 TIC : Technologies de lInformation et de la Communication.14http://www.artemis.jussieu.fr/ct15http://www.aristote.asso.fr


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2.10 Avec lUniversit dOttawa au Canada

LUniversit Paris 7 - Denis Diderot a tabli une convention avec lUniversit dOttawa au Canada dansle domaine des formations la Communication. Des changes denseignants et dtudiants ont eu lieu.Quelques difficults, sont apparues tant du ct enseignant qutudiant. En effet, les mthodes denseignementet les modes de vie entre les deux pays sont diffrents. Cependant, ces diffrences sont aussi un facteurdenrichissement. Pour conserver ces relations, nous avons fait appel la visioconfrence. Une fois par mois,le mercredi, un cours de Communication est dispens simultanment dans les deux universits, tantt par

lenseignant canadien Patrick Brunet, tantt par lenseignante de lUniversit Paris 7 - Denis Diderot,Marie-Claude Vettraino-Soulard. Les enseignants et les tudiants peuvent ainsi bnficier de comptencesvaries tout en restant dans leur milieu culturel.

2.11 - Avec lESMT (Ecole Suprieure Multinationale des Tlcommunications) de Dakar et lUCAD(Universit Cheick Anta Diop) de Dakar

LESMT (Ecole Suprieure Multinationale des Tlcommunications) de Dakar forme des technicienssuprieurs et des ingnieurs en tlinformatique, rseaux et tlcommunications. Cette cole a t cre et estgre par plusieurs pays africains : Bnin, Burkina Faso, Guine, Mali, Mauritanie, Niger, Sngal et Togo. Nousavons dj partag plusieurs colloques et envisageons ds la rentre, en liaison avec lAssociation Aristote,deffectuer en commun des cours sur les rseaux et les tlcommunications. Le vecteur actuel est lavisioconfrence sur RNIS en H 320. Luniversit Cheick Anta Diop dsire aussi sassocier ce projet.

Lassociation Aristote a dj test avec succs une liaison 2 Mbit/s via RENATER (Rseau National deTlcommunications pour la Technologie, lEnseignement et la Recherche) qui prfigure un lien Internet etpourrait constituer un premier nud Dakar pour assurer des visioconfrences sur IP.

2.12 - Math en jeans

Une fois par mois, le mercredi de 13h 17h, depuis deux ans, nous accueillons des lycens deCamille Se (Paris 15) avec leur professeur pour des travaux en mathmatiques en liaison avec leurs homo-logues du lyce Doucet de Cluzes (Haute Savoie). Chaque classe prpare un sujet de mathmatiques et vientensuite le prsenter par visioconfrence. La discussion stablit trs rapidement et les changes sont trs fruc-tueux et motivants. Dailleurs, ces visioconfrences ont tabli des liens qui ont permis aux parisiens de passerles vacances de printemps la neige et au contraire, aux lycens de Cluze, de venir visiter Paris Pques.

2.13 - Dans des confrences ou des manifestations culturelles

En collaboration avec le Ministre de lEducation et dela Recherche et lassociation Aristote, nous avonsorganis Jussieu, une journe sur XML, le formatdchange du XXIme sicle ; les formatsdchange et standards ouverts : HTML, XML, RDF, le29 mai 2000. Les exposs taient prsents danslamphithtre 24 de lUniversit Paris 7 - DenisDiderot, contenant 200 personnes ; une rgie mobileassurait le traitement des images issues de 4 camras.Les images et le son transitaient par la plate-formemulti-rseaux - multitechniques, (dcrite en 3) grce une liaison ATM haut dbit (155 Mbit/s). Les images etle son taient ensuite redistribus dans la salle 104 ose situait la plate-forme, vers une autre salle de Jussieuvia une liaison RNIS Interne en H 320, vers lENS deCachan et lENST de Paris en ATM, vers Strasbourg,Rennes, Grenoble et lEcole Polytechnique en H 320via un pont Multipoint RNIS situ Nancy, sur lInternet

en streaming video et sur le MBone, et via le satellite selon la technique de SAT & CLIC. Cette action nous apermis de dfinir les lments mettre en uvre pour une rgie fixe. Cette rgie intgrant son et vido vientdtre concrtise. Lamphithtre 24 (accueillant plus de 200 personnes) est donc, depuis mai 2001, quippour retransmettre toute manifestation aussi bien culturelle que scientifique. Grce des codecs ATM et uneliaison haut dbit en fibre optique, il peut bnficier de toutes les technologies de compression de la plate-forme. Cest ainsi que, les 3 et 4 mai 2001, nous avons retransmis un spectacle de danse16 prsent par legroupe chorgraphique La peau, la pulpe et le noyau et les tudiants de la filire CMOPC (Conception et Miseen Oeuvre de Projets Culturels) de lUniversit Paris 7 - Denis Diderot. La dernire soire se faisaitsimultanment sur Paris et Strasbourg sur un principe dimprovisation, par une liaison RNIS en H 320 depuisla plate-forme. Les danseurs de Strasbourg, par cran interposs, voluaient avec ceux de lamphithtre deJussieu.


16 Consultable dans son intgralit ladresse : http://www.artemis.jussieu.fr/danse


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2.14 - Le visio-labo

De nombreux laboratoires ne peuvent recevoir des tudiants, soit pour des mesures de scurit(manipulation de produits nocifs, chimiques, radioactifs,...), soit cause de perturbation de lenvironnement(salle blanche pour les tests de pollution atmosphrique, bloc opratoire, ) soit tout simplement, parce quilest impossible dinstaller un grand nombre dtudiants devant un cran dappareil de mesure ou demicroscope lectronique. Dautre part, certains types dexpriences ne sont raliss que dans des laboratoiresspcialiss, souvent externe au campus universitaire, do lintrt dinclure la dimension de transmission

distance.La solution actuellement mise en uvre est la ralisation de films sur chaque type dexprience.Les magntoscopes se sont gnraliss et de nombreuses salles de cours en sont quipes. Lenseignant peutdonc sappuyer sur ces cassettes vido pour argumenter son cours. Il est cependant li la dmarche linairede lauteur et les tudiants ne peuvent intervenir qu la fin sous forme danalyse critique, avec laide delenseignant. Lexprience ne peut tre reprise en concertation avec les tudiants. Elle peut mme tre djdpasse dans sa conception. En effet, lvolution rapide, dans certains domaines, rend vite dsuet lesrsultats acquis une poque donne. Le temps de ralisation et de montage dun film peut mme tre, danscertains cas, rdhibitoire. Lavantage de Visio-labo est dintgrer les deux dimensions : le temps rel etlinteractivit.

Le temps rel supprime tout ce qui peut paratre artificiel consquence du montage. Lexprience a lieu linstant mme o elle est montre. Ltudiant participe sa prparation, sa mise en uvre, sondroulement et lacquisition des rsultats, sans fioritures, avec tous les impondrables auxquels se heurte lechercheur. Il pourra assister aux expriences les plus rcentes et pertinentes dans tel ou tel domaine. Ltudiant

en mdecine ou chirurgie assistera lintervention rendue dlicate par une complication de dernire minute, ...Toutes ces expriences seront dactualit.Un autre aspect, et non des moindres, est linteractivit. Grce la visioconfrence, ltudiant, malgr

la distance, sera acteur de lexprience. Il pourra intervenir tout moment, demander des prcisions sur telleou telle manipulation, remettre en cause certains rsultats ; il sera mis en situation de chercheur et non despectateur.

Plusieurs interventions de ce type ont eu lieu, en particulier avec lENS (Ecole Normale Suprieure) deCachan dans le cadre du projet EFRA17 pour la retransmission de sances dutilisation de microscopelectronique18 et lors de la semaine de la science pour une exprience au laboratoire LBHP (Laboratoire deBiorhologie et dHydrodynamique Physico-chimique)19.

3 - Systme de visio-enseignement visio-recherche20 de lUniversit Paris 7 - Denis Diderot

3.1 - Historique

La mise en place du systme devisio-enseignement visio-recherche commencefin 1996, par lacquisition dun meuble devisioconfrence SONY TRINICOM 5000correspondant, lpoque, la meilleureadquation entre cot et usages enenvironnement de formation (bonneergonomie, qualit daffichage, codec 384kbit/s, possibilit de recevoir simultanmenttrois autres sites 128 kbit/s chacun, sansavoir besoin de faire appel un pontexterne...). Nous lui avons adjoint unensemble dauxiliaires pdagogiques : camra

document (banc-titre), micro-ordinateur avecconvertisseur professionnel SVGA21/PAL22

(pour une bonne qualit du rendu de lcrandu micro-ordinateur), magntoscope, lecteur de CDI23, lecteur de vidodisques, moniteur de contrle le toutregroup sur un chariot mobile. Ce matriel nous a permis deffectuer les premiers cours, doctobre dcembre1998, raison de 3 heures par semaine, en didactique de la physique, entre lUniversit Paris 7 - Denis Diderotet lUniversit Claude Bernard - Lyon 1. Ce systme est encore utilis dans le cadre de visio-runions ou dansun acte denseignement lorsque le professeur exerce depuis Paris destination dtudiants distants(en particulier dans le cadre des enseignements de la Matrise TIC de lUniversit de Limoges).

Fin 1997, nous participons au projet EFRA dans le cadre de la visioconfrence sur ATM. Le projet EFRAnous a permis de poser les fondements de notre conception actuelle de la visioconfrence puisque nous avonsmis en place une rgie minimale (sur un seul chariot) intgrant la gestion de la vido avec table deffets (pour,par exemple, afficher deux sources), deux camras, deux tlviseurs (un pour afficher simultanment 4 sources


20 Mis en place grce laide financire du Conseil Rgional dIle de France.21 SVGA : (Super Video Graphics Array) standard daffichage de la micro-informatique.22 PAL : (Phase Alternative Line) standard europen de tlvision couleur 625 lignes pour 25 images la seconde.


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grce un multiplexeur appel QUAD, lautre comme contrle), une matrice decommutation vido (8 x 8), un magntoscope, deux microphones sans fil, lescodecs et le commutateur ATM. Ce dispositif nous permettra dexprimenteravec lENS (Ecole Normale Suprieure) de Cachan le visio-labo et deffectuerles premiers cours en commun avec lENST (Ecole Nationale Suprieure desTlcommunications) de Paris partir de janvier 1999, un module de 30 heuressur les rseaux Haut dbit renouvel depuis, chaque anne, et valid lUniversit Paris 7 - Denis Diderot, dans le cadre du DESS Applications des

Rseaux et de la Tlmatique.De juin septembre 1999, nous avons mis en place un serveur deStreaming video, activ la rception MBone, test NetMeeting et conu laplate-forme multirseaux-multitechniques qui nous permet de passer dunrseau lautre indpendamment du dbit et du type de compression. Cestainsi quen novembre 1999, nous avons transmis sur le Salon de lEducation,Porte de Versailles, une exprience faisant intervenir le microscope lectroniquede lENS de Cachan. Le son et les images sont envoys en temps rel notreplate-forme, en ATM du ct de lENS de Cachan 10 Mbit/s en MJPEG 24, parNUMERIS 512 kbit/s en H 320 du ct du Salon. Simultanment, lesinternautes ont pu assister lexprience en RealVideo25 depuis leurmicro-ordinateur. Cette dmonstration est toujours visible sur lInternet ladresse : http://www.artemis.jussieu.fr/salon.

Fin 1999, la premire version de la plate-forme quipe la salle 104

couloir 46-0. Double dune rgie audio-vido, architecture autour dunenouvelle matrice de commutation vido 16 x 16 double pour la distribution vers les codecs par lanciennematrice 8 x 8 et dune table de mixage son 16 entres et 10 sorties, cette plate-forme, capable daccueillir plusde 8 sites simultanment (indpendamment des techniques et rseaux) assurera le partage et la diffusion descours ou autres interventions. Cest ainsi que tous les mardis, les cours du DESS Applications des Rseaux etde la Tlmatique seront diffuss en temps rel sur le Mbone, en streaming video et partir de mars 2000par satellite dans le cadre de lexprimentation SAT & CLIC. Cest ainsi que des tudiants de licence etmatrise TIC de Limoges, en contrat emploi jeune dans des tablissements scolaires quips, de lAcadmiede Limoges peuvent assister ces cours. Les cours du DESS sont aussi enregistrs sur un serveur vido et lestudiants peuvent les consulter depuis leur poste de travail, lorsquils le dsirent pour prparer, en particulier,leurs examens. Tout au long de lanne 2000, les nombreuses expriences ralises vont nous entraner amliorer et consolider cette plate-forme en particulier dans le domaine de la visioconfrence sur lInternet.Paralllement, la salle de cours est, elle aussi, adapte, avec 4 camras, banc-titre, tableau lectronique, cranssupplmentaires pour le professeur et les tudiants... Le nombre de sources traites simultanment oususceptible dtre traites, tant en continuelle augmentation, lacquisition dune matrice de commutation vidode 32 x 32 sest avre indispensable (la matrice 16 x 16 est dvolue la distribution des codecs enremplacement de la matrice 8 x 8 qui sera utilise pour lamphithtre) ainsi quune deuxime table de mixage son.

On peut voir ci-avant ltat de la plate-forme fin 1999 et fin 2000.Le vendredi 21 avril 2000, nous avons ralis la premire

visioconfrence de bonne qualit en H 323 sur lInternet entrenotre salle et lUniversit de Berkeley. Un tudiant dulaboratoire de Physique Nuclaire et Hautes Energies de lIN2P3(Institut National de Physique Nuclaire et de Physique desParticules) prsentait son futur jury de chercheurs delUniversit de Berkeley, ltat davancement de sa Thse.

Fin fvrier 2001, nous avons d dmnager la sallede cours et la plate-forme pour

linstaller dans la barre 65-66 rha-bilite et dpourvue de toute trace

damiante. Nous en avons profit pour rorganiser la salle et la plate-forme. Partantdu principe que lenseignant ne doit avoir aucune contrainte (pour que tousacceptent dtre films et ventuellement intervenir sur plusieurs sites) laplate-forme, intgre la rgie est contigu la salle de cours. Lenseignant aperoitla personne charge de la rgie et peut tout moment faire appel lui en cas debesoin. De plus, afin daugmenter les possibilits de multipoint, nous avons install unautocommutateur RNIS de 32 accs 128 kbit/s reli au commutateur gnralde Jussieu par deux MIC26.


24 MJPEG : Motion JPEG (Joint Photographic Experts Group) norme de compression dimages animesconsidrant chaque image successive comme indpendante ; simple et rapide, elle prsente cependant

linconvnient dengendrer des dbits levs.25 RealVideo : technique de streaming video mise au point par la socit Real Networks.26 MIC : (Modulation par Impulsion et Codage) liaison sur 4 fils autorisant 30 communications simultanes.


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3.2 - Description Technique

Nous avons conu entirement notre systme de visio-enseignement visio-recherche pour ladapter aumieux nos besoins. Son architecture parfaitement modulaire autorise son volution tant en ce qui concernelajout de nouvelles technologies ou ladaptation un besoin spcifique que la capacit daccueil. Lors de laconception, nous avons toujours gard lesprit nos objectifs : utilisation ergonomique pour des cours dansdiffrentes matires en librant au maximum lenseignant et utilisation dans le cadre de formations lavisioconfrence ou lapprentissage des nouveaux outils de communication.

Notre systme est architectur autour dune rgie intgrant la plate-forme qui est lorgane central etoprationnel. Une salle de cours interactive est contigu, conue dans un souci didactique, cest la picematresse de nos actions. Une deuxime rgie, simplifie, vient dtre installe dans lamphithtre 24 de plusde 200 places. Cet amphithtre est reli la plate-forme par un lien ATM et peut donc ainsi bnficier de toutesles liaisons et codages disponibles. La salle de visio-runion quipe avec un codec H 320 sur RNIS, deuxmicro-ordinateurs avec carte H323/H320 et dauxiliaires pdagogiques comme la camra document,un micro-ordinateur portable et un convertisseur PAL/VGA, accde la plate-forme par le rseau tlphoniquenumrique interne ou le rseau Internet. Un ensemble mobile constitu dun codec H320 intgrant camra etsystme de saisie du son et dun codec H 323 connectable un micro-ordinateur portable par le port USBcomplte lensemble, pour assurer la retransmission dexpriences de laboratoire.

3.2.1 - Plate-forme

La plate-forme a t conue en fonction de la spcificit des actions

de la visioconfrence qui fait intervenir plusieurs mdias et plusieurs corpsde mtier (laudiovisuel, la tlphonie, linformatique et la pdagogie).Chaque mdia a t trait sparment. Nous avons rutilis les chariots quipermettent ainsi de dplacer tout le matriel pour vrifier ou modifier lecblage en fonction des amliorations. La plate-forme dont on peut voir laphoto ci-contre, nest pas encore compltement finalise et un mobiliermieux adapt sera conu ds que les amnagements seront stabiliss.Nous allons dcrire chaque module.

3.2.1.1 - La vido

La plupart des codecs de visioconfrence fonctionne au format vidoPAL (Phase Alternating Line) qui est le standard de tlvision analogiqueeuropen. La qualit est suffisante pour la visioconfrence puisque la plupartdes codecs dgradent encore limage dans lopration de compression.Nous avons donc choisi ce format pour le traitement de limage.

On peut distinguer sur la photo ci-contre les divers matrielsintervenant dans la fonction de traitement de la vido : sous la table deffet,en bas gauche, on distingue les deux multiplexeurs dcrans dsigns parQuad 1 et Quad 2.

Le Quad 1 permet la visualisation sur un seul cran, des 4 sourcesqui seront traites et slectionnes par la tabledeffets (cran gauche prs de la table deffet). LeQuad 2 affiche sur un seul cran (cran suprieurgauche) 8 sources vidos. La slection dune de ces sources se fait par appui sur lebouton correspondant du Quad. Cest pour cette raison que les quads ont tplacs sous la table deffets pour plus daccessibilit. Les autres crans sont descrans de contrle directement relis la matrice de commutation vido ce quiautorise toutes les combinaisons possibles.

Les deux matrices de commutations ont t installes dans une armoire mais,pour plus de commodits, toutes les connexions ont t ramenes sur lavant. Nousavons dissoci les fonctions de commutation pour le traitement des sources, quellessoient locales ou distantes, fonctions assures par une matrice de commutation vidode 32 entres et 32 sorties entirement pilote par micro-ordinateur, de la fonctionde distribution vers les codecs, assure par une matrice 16 x 16. En effet, nous avonsidentifi essentiellement trois types de flux dicts par deux situations diffrentesdutilisations de la visioconfrence. Dans un premier cas, lorsque lenseignant est distance, il suffit de lui retransmettre les ractions des tudiants prsents sur lesdivers sites. Un seul flux suffit. Lorsque lenseignant est dans la salle de cours Jussieu, il peut utiliser des auxiliaires pdagogiques comme des fichiers surmicro-ordinateur. Les crans informatiques peuvent tre convertis en vido au format

PAL et mixs grce la table deffets. Cependant, les rseaux actuels, comme lInternet, et des logicielsapplicatifs, permettent le transfert et la manipulation distance dimages. Deux types de flux peuvent donc



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simultanment tre transports : lun quon pourrait dnommer Elve mix va transmettre simultanmentlimage du professeur et limage de son cran informatique, pour les sites nayant leur disposition quuneconnexion simple par exemple sur RNIS ; lautre, identifie par Elve simple, slectionn directement partirdu Quad 1, ne transmettra quune image vido, la copie de lcran informatique tant visualise via lInternet.

3.2.1.1.1 - Sources locales

Les principales sources proviennent de camras. Nous avons choisi des camras SONY EVI D31pilotes par logiciel et possdant un zoom de 12. Quatre dentre elles, quipent la salle decours, deux orientes vers lenseignant deux autres vers les tudiants. Ces deux derniresseront asservies aux microphones. Lune delle se positionnera automatiquement sur ltu-diant ayant actionn le bouton poussoir du microphone pour poser une question. Ce syst-

me est en cours dinstallation. Une autre camra est situe dans la rgie,trs utile lors dessais ou lors de prsentations ou de dmonstrationspour montrer les divers matriels de la rgie. La camra du codecPolyspan est aussi utilise cet effet. Lensemble de ces camras estactuellement command par un logiciel sur micro-ordinateur. Malgrson ergonomie, les dplacements et les modifications de zoom la sou-ris manquent un peu de prcision. Cest pour cela que nous mettons au

point un systme de pilotage bas sur un cran tactile pour choisir la camra et les fonctionsassocies, et sur deux Joy-sticks pour les commandes de positionnement et de zoom.

Trois magntoscopes (deux VHS et un numrique au format DV CAM) sont disponibles, aussi bien enlecture quen enregistrement. Les magntoscopes VHS savent visualiser aussi bien des cassettes au standardPAL que SECAM. Or, il existe encore des cassettes au format SECAM. Notre rgie base sur le seul format PAL,restitue ces films en noir et blanc. Nous sommes donc obligs dintgrer un transcodeur PAL/SECAM pourrpondre la demande.

Le professeur a, sa disposition, une camra document, couramment dnomm banc-titre, enremplacement du rtroprojecteur. En effet, le banc-titre autorise la visualisation des transparents. Le professeurpeut donc utiliser, sans inconvnient ses anciens supports de cours. Cependant, il ralise rapidement(de lui-mme), lavantage quil peut tirer de cet appareil. En effet, il peut montrer des objets opaques, tels quedes feuilles simplement sorties de limprimante, des extraits de livres et mmes des objets trs petits ou lcrandun appareil de test, en tirant profit du zoom trs puissant quipant la camra du banc-titre. De plus, limageobtenue est directement intgrable la rgie et peut donc tre transmise sans difficult distance.Lautre outil, disposition de lenseignant, est lassistant de confrence digital qui tient lieu de tableaulectronique. Il est constitu dune barre de capture fixe, par ventouses, sur lextrmit gauche du tableaublanc. Elle retransmet les mouvements des feutres un micro-ordinateur qui retrace en temps rel tout cequcrit lenseignant. Lcran de lordinateur est reconverti en PAL, grce un convertisseur, et peut ainsi tretrait par la rgie comme toute autre source vido. La position et la couleur des feutres qui sont insrs dansun tui actif, sont repres par lmission dultrasons. Un effaceur fonctionne sur le mme principe.Lenseignant doit donc assurer sur les feutres une pression rgulire pour que le trait retransmis soit biencontinu. Cest pour cela que nous avons positionn dans la salle, prs du tableau, un tlviseur qui va servirdcran de contrle pour le professeur. Les habitudes ne sont donc que trs lgrement modifies.

Lenseignant peut aussi faire appel, pour illustrer ses cours, aux missions de tlvision par satellite,puisque nous avons un abonnement TPS.

3.2.1.1.2 - Sources distantes

Les sources distantes proviennent des diffrents rseaux via les codecs appropris (codecs ATM ;codecs RNIS). Les interconnexions via lInternet sont analyses dans le paragraphe suivant.

3.2.1.1.3 - Sources informatiques

Les sources informatiques proviennent de micro-ordinateurs qui peuvent servirdauxiliaires pdagogiques locaux ou supporter des codecs matriels ou logicielstransmettant des images et des sons distants. Dix micro-ordinateurs en rgie, separtagent les diffrentes tches, sans compter celui qui est rserv au tableaulectronique. Comme il tait difficile de visualiser tous les crans, nous avons choisidafficher, en permanence, ceux qui taient destins une fonction interactive avec dessites distants et, par un systme de diffuseurs et de slecteurs, les autres sont activs la demande. Notre souci, a t de pouvoir afficher simultanment deux sourcesquelconques pour pouvoir les utiliser dans un acte de formation ou de dmonstration surles outils et les usages de la visioconfrence. Lensemble de ces micro-ordinateurs est accessible parseulement deux claviers et deux souris voire mme par un seul clavier grce un systme de slecteurs.



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Un deuxime niveau de slecteurs assure le choix des deux units centrales dont les cransdoivent tre dirigs vers les convertisseurs. Une matrice de commutation VGA assure la rediffusion des sourcesvers les convertisseurs et/ou vers les deux vidoprojecteurs de la salle de cours. En effet, un affichage directen VGA est bien plus net quaprs passage par un convertisseur. Deux entres de la matrice de commutationVGA correspondent aux sources issues du bureau professeur. Chaque micro-ordinateur a une fonctionprincipale (MBone, H 323, RM). Cependant, tous sont polyvalents et peuvent devenir oprationnels sur MBone,en visioconfrence NetMeeting ou comme codeurs de streaming. Seules les fonctions de pilotage de codecsATM sont rserves deux micro-ordinateurs quips de cartes ATM ainsi que la rception dInternet par

satellite dont la station nous permet de contrler la qualit de la rception voire de faire une dmonstration. Lepont multipoint H 320, hberg sur une base micro-ordinateur, est aussi command travers ce systme.

3.2.1.1.4 - Auxiliaire

Une entre et une sortie de la matrice de commutation sont notes auxiliaire. Elles sont facilementaccessibles sur le panneau de brassage et sont rserves lajout occasionnel dappareils soit en test (commepar exemple des codecs MPEG 2 sur IP), soit en complment pour des oprations ponctuelles. Leurscorrespondants existent aussi pour le son.

3.2.1.2 - Le son

Le son est la partie la plus dlicate dans une visioconfrence surtout lorsquon utilise des rseaux etdes codecs techniquement trs diffrents. Ltre humain sadaptera une image un peu floue ou saccade

alors quil se fatiguera trs vite si le son est hach, trsrestreint en frquence ou variable en volume. De plus,pour viter les effets de Larsen ou dcho, enmultipoint, chaque source doit tre envoye vers lesautres mais surtout pas vers elle-mme. Nous avonsdonc prospect pour trouver une table de mixage rpon-dant ces critres et autorisant le rglage des volumesaussi bien en entre quen sortie. Celle que nous avonschoisie possde 16 voies en entre et, en sortie, 4 voiesauxiliaires indpendantes, 4 autres voies commutables en deux et une voie de sortie principale. Cette table demixage quipant la premire version de la plate-forme sest rapidement rvle insuffisante. Nous lavons doncdouble par une matrice de commutation intgre sur la mme base que la matrice de commutation vido 32x 32 et une autre table de mixage identique, lachat dune table de mixage avec beaucoup plus dentres et desorties stant avr trs onreux.Sur la premire table de mixage, on retrouve les sources locales (le son du PC du professeur qui peut vouloirfaire une dmonstration utilisant le son provenant de lInternet ou mme dun disque DVD, le son des troismicrophones sans fil dont deux cravates, le son issu de la salle de cours), les sources distantes les plusutilises (liaison ATM provenant de lamphithtre, le MBone et celles des codecs RNIS Polyspan et Tandberg)ainsi que les sources auxiliaires comme TPS, un magntoscope ou la sortie dun des ordinateurs de la rgie,slectionns via la matrice de commutation. La deuxime table de mixage traite les autres sources distantes.

3.2.1.3 - Les rseaux

Nous avons identifi pour la visioconfrence, trois types de rseaux (ATM, RNIS et Internet) et nousavons expriment chacun de ces rseaux.

3.2.1.3.1 - LATM

Les premires exprimentations ont eu lieu dans le cadre du projet EFRA avec lENST et lENS deCachan. Le systme est constitu de deux micro-ordinateurs (ATM1 et, ATM2 en secours) grant lensemble dumatriel compos de codeurs appels AVA et de dcodeurs nomms ATV. Le codage utilis est du MJPEGfournissant une excellente qualit avec des temps de compression trs brefs des dbits certes levs, 15Mbit/s, mais tout fait compatibles avec les liens actuels (34 Mbit/s avec lENST, 155 Mbit/s aveclamphithtre 24). Un des avantages de lATM est la diffusion vers plusieurs points sans lintervention delogiciels ou de matriels supplmentaires. Cest ainsi, quun cours effectu lENST peut tre retransmis dansune autre salle de lENST, vers lENS de Cachan, vers lamphithtre 24 et vers la salle de cours 004.La gestion des questions est gre au niveau de la plate-forme de VisioP7. De plus, lensemble des liaisons etle paramtrage de tous les matriels (codeurs et dcodeurs) est assur depuis un seul point. Actuellement,nous possdons 5 codeurs et 5 dcodeurs. La liaison vers lextrieur seffectue via un codeur et un dcodeur.Les autres lments sont destins la liaison avec lamphithtre. En effet, un de nos objectifs est de pouvoirpiloter tous les auxiliaires vidos depuis la plate-forme. De la salle abritant la plate-forme, un codeur transmet



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un dcodeur limage slectionne dun site distant qui saffichera sur lcrande lamphithtre. Les sources vidos de lamphithtre sont au nombre desix (3 camras, un magntoscope, un banc-titre et un convertisseur dcrande micro-ordinateur). Chaque codeur peut recevoir six sources dont la slec-tion se fait distance depuis le micro-ordinateur de gestion. Il suffit doncdinstaller dans lamphithtre un multiplexeur dcran (Quad 8) reli uncodeur pour avoir depuis la plate-forme, une vision gnrale de toutes lessources. Chaque source tant duplique sur deux autres codeurs, il sera pos-

sible den slectionner deux quelconque pour les traiter avec la table deffetset retransmettre le rsultat sur tous les rseaux disponibles. De plus, lescodeurs, quips dune liaison srie, autorisent le pilotage distance dunematrice vido ou de tout autre auxiliaire vido pour assurer laffichage slectifdans lamphithtre. Ce dispositif met la disposition de toute manifestationscientifique ou culturelle de lamphithtre, la puissance de la plate-forme enlimitant de nombre dintervenants.

3.2.1.3.2 - Le RNIS

Le RNIS (Rseau Numrique avec Intgration des Services) distribu par France Tlcom sous le nomde Numris, est encore trs utilis pour la visioconfrence et la norme H 320 est universellement reconnue.Cest pour cela, que la plate-forme fait une part importante cette technique. En effet, un autocommutateurddi assure 32 accs relays vers lextrieur par deux MIC assurant 60 liaisons 64 kbit/s. Les fonctions de

codage et dcodage sont assures par un codec Polyspan (512 kbit/s et norme H 323 pour les rseaux IP), uncodec Tandberg (384 kbit/s), un codec AETA (128 kbit/s) et une carte Vcon sur PC (128 kbit/s et norme H 323).Le tout est complt par un pont H 320 5 accs simultans 384 kbit/s. La capacit de ce pont correspond la majorit de nos interventions. En cas de demandes supplmentaires nous faisons appel un prestataireexterne.

3.2.1.3.3 - LInternet

Au niveau de lInternet, plusieurs technologies se superposent. Tout dabord, les terminaux ou logicielscompatibles H 323 : le principe est le mme que pour les liaisons sur RNIS en H 320. Essentiellement en point point, la visioconfrence plusieurs ncessite un pont multipoint. Nous hbergeons actuellement en test, auprofit de RENATER, un pont multipoint H 323 8 accs simultans. Une passerelle associe permet le passa-ge du monde RNIS au monde H 323. Sur la plate-forme, les codecs Polyspan et Vcon intgrent la compatibili-t H 323. De plus, tous les micro-ordinateurs, grce au logiciel NetMeeting peuvent muler un terminal H 323.

La deuxime technologie, idale pour lconomie de bande passante, est le MBone (Multicast BackBone). Cest celle mise en uvre dans les milieux universitaires. Le flux audiovisuel nest dupliqu quaux extr-mits. Cependant, plus complexe, elle nest pas disponible partout.

Cest pour cela que nous avons mis en place la diffusion par streaming video. La capacit de laplate-forme autorise au moins le codage simultan sur trois micro-ordinateurs. En effet, actuellement, troisstandards se partagent le march : RealVideo de la socit RealNetworks, Windows Media de Microsoft etQuick Time dApple. Le flux cod est transmis au serveur qui peut alors desservir en temps rel les personnesconnectes. Lenregistrement peut se faire simultanment. Nous avons choisi de le faire sur la machineassurant le codage. Le transfert est fait sur le serveur aprs ventuellement un recadrage. Cest ainsi que nousavons mis disposition des tudiants du DESS Applications des Rseaux et de la Tlmatique, tous les coursthoriques du mardi ainsi que les colloques, les sminaires et les interventions dans les laboratoires. Ilspeuvent ainsi facilement rviser leurs examens.

3.2.2 - La salle de cours

La salle de cours a t conue de faon ne pas modifier les habitudes de lenseignant. Lors despremiers cours enregistrs, lenseignant ntait averti qu la dernire minute. Tous, sans exception, ontaccept lexprimentation. Lanne suivante, certains professeurs, renseigns par leurs collgues, sont mmevenus deux-mmes, demander faire un cours avec enregistrement. Outre les outils traditionnels comme letableau (amlior par la barre de capture) et le banc-titre, lenseignant a, sa disposition, tous les outilsmodernes. Nous avons dessin un bureau intgrant toutes les connexions qui nous ont paru ncessaires. Unmicro-ordinateur avec carte de numrisation vido, lecteur de DVD et connexion rseau est disponible enpermanence. Des prises lectriques, ainsi quun HUB USB, un HUB Ethernet 10/100 Mbit/s, et trois connexionscran-souris-clavier autorisent lajout de trois autres micro-ordinateurs, ventuellement portables, avec leursauxiliaires pour dventuelles dmonstrations. Un slecteur quatre ports permet de choisir le ou les microordinateurs qui pourront safficher sur lcran dordinateur intgr au bureau et sur les deux autres crans deprojection de la salle, via deux vidoprojecteurs.



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Laffichage peut donc se faire via deux vidoprojecteurs. Lun est pratiquement oprationnel enpermanence. Il autorise la visualisation de lcran du micro-ordinateur de lenseignant ou des fichiers transmis distance. Utilisable en prsence de lenseignant, la forme du bureau interdit lenseignant de montrerdirectement lcran avec ses mains, geste non visible pour les sites distants, lorsque lon retransmet le conte-nu des transparents ou de lcran du micro-ordinateur. Cest aussi pour cette raison que le banc-titre t plac loppos. Lorsque lenseignant se trouve sur un site distant, un cran vient cacher le tableau blanc et laprojection de son image se fait face aux tudiants, grce au deuxime vidoprojecteur ; le deuxime cran esttoujours disponible pour la visualisation ventuelle dun fichier image. Les habitudes des tudiants sont donc,

elles aussi, peu modifies. Le systme de commutation, aussi bien en mode VGA quen mode vido autorisepratiquement toutes les combinaisons et peuvent sadapter toutes les situations de cours ou dedmonstration.

Lenseignant bnficie de deux crans de contrle ; les flux provenant de la rgie permet d treadapts la situation. En gnral lcran prs du tableau, sert un contrle de lcriture alors que celui, au fondde la salle, visualise le ou les sites distants.

Quant au son, un microphone cravate sans fil laisse toute latitude de mouvement lenseignant. Deuxautres microphones sans fil sont disponibles. Ils sont utiliss par exemple lorsque lenseignant demande untudiant, voire deux, de venir prsenter un rapport ou corriger un exercice au tableau. De leur place, lestudiants dsirant poser une question, manipulent un microphone fixe. Laction sur un bouton poussoir,dtect par logiciel, positionne automatiquement lune des deux camras. Lapparition en gros plan dun tu-diant sur lcran du professeur distant prsage limminence dune question.

4 - La normalisation

Nous ne donnerons quun aperu rapide de la normalisation. Cest essentiellement lUIT-T qui sestcharg du domaine de la visioconfrence. Dans une opration de visioconf-rence interviennent plusieurs mdias. La compression de chacun de cesmdias est trait dans des recommandation de lUIT-T spcifiques.

Les codecs se comportent comme des botes noires appliquant lesrecommandations de lUIT-T. Du point de vue de lutilisateur, elles comportentdes entres-sorties pour chacun des mdias ainsi quune prise de connexionau rseau.

Le son est trait dans les recommandations commenant par G 7..alors que celles correspondant la numrisation et la compression vidodbutent par H 26. La gestion du rseau (dbut de communication, fin, ...)donne dans les sries I et Q est complte par des commandes propres la visioconfrence (H 23x ou H 24x. ainsi que H 281 pour le pilotage distance des camras dont les codes sont encapsuls dans des trames detype HDLC27 dcrites dans H 224 pour la protection contre les erreurs). Latransmission de donnes (transfert de fichiers, annotation de documents distance, partage dapplications ...)intervient comme complment, en mode optionnel, et est rgie par la srie T 12x. Les recommandations H 22xdcrivent les procdures de multiplexage de ces diffrents mdias. Toutes ces diffrentes recommandationssont regroupes en fonction des caractristiques des rseaux et forment les normes gnriques H 3xx dfinis-sant les codecs. Les tableaux ci-aprs en donne la liste. Les dates correspondent aux diffrentes modifications.

Les rseaux

Le son


27 HDLC : (High Data Level Link Control) protocole de transmission charg de la protection contre les erreurs base destransmissions X 25 de Transpac (rseau franais) commutation de paquets.


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La vido

Le multiplexage vido et le son



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Les modes de transmission des donnes sur RNIS et sur lInternet sont fondamentalement diffrents.Sur RNIS, pour augmenter le dbit, il faudra utiliser plusieurs canaux B. On obtiendra alors un dbit constantet un temps de propagation fixe et trs faible sensiblement proportionnel la distance. La manire dagrgerles canaux et de multiplexer les mdias est fournie par la recommandation H 221, qui nest pas toujoursrespecte par les constructeurs de codecs qui souvent prfrent le Bonding (ISO 13 871) plus simple et plusrpandue car utilis en tlinformatique pour des transferts de donnes, trs souvent en secours sur RNIS, deliaisons spcialises. Par contre, aucun protocole de protection contre les erreurs nest disponibles dans lescanaux B. Ce sera donc aux protocoles des couches suprieures a sen charger. Cest ainsi que dans H 261

(Compression de la vido prvue initialement pour le RNIS), est dfini un tramage qui associe la protectioncontre les erreurs et le remplissage de trames par des bits de bourrage pour assurer la synchronisation, du faitdu dbit constant.

Dans le cas de la transmission sur lInternet, du fait de lutilisation du protocole IP, les donnes sontmises en paquet et le dbit ntant pas garanti, dans le cas de transmission de donnes gres par H 261, letramage devient inefficace et donc inutile. Les applications de visioconfrences supprimeront donc cette tape.

5 - La transmission temps rel sur lInternet

Pour mieux comprendre les contraintes pesant sur la transmission en temps rel travers lINTERNET,nous allons dabord prsenter succinctement les protocoles utiliss sur ce rseau.

5. 1 - Le protocole de routage IP

Le protocole IP est un protocole sans connexion. Les paquets sont indpendants les uns des autres etsuivent des chemins qui peuvent tous tre distincts les uns des autres. Chaque paquet, appel datagramme,inclut ladresse de lmetteur et ladresse du rcepteur. La rgulation du flux par les routeurs en est facilitepuisque les datagrammes vont tre aiguills vers les liens les moins chargs. Cependant, la station rceptrice

devra pouvoir stocker les datagrammes afin de les rordonner puisque le temps de propagation va dpendredu chemin emprunt. Il nest absolument pas garanti. Le protocole IP, pour cette raison, fournit un service sansconnexion. Le service est aussi dit non fiable. En effet, non seulement le dlai, mais aussi la remise dundatagramme ne sont pas garantis. En effet, pour diverses raisons, erreurs dans len-tte, liaisons satures,dure de vie coule, ..., un routeur peut dtruire un datagramme.

5.2 - TCP (Transport Control Protocol) / UDP (User Datagram Protocol)

Dans le cadre de la recommandation X25 de lUIT-T, utilise par TRANSPAC, la transmission des paquetsdans lordre et sans erreur est assure par le rseau. Ce nest pas le cas pour le protocole IP. Lesstations doivent donc assurer ce service. Elles le font selon le protocole TCP (Transport Control Protocol)correspondant la couche transport de classe 4 de lISO. Ce protocole dfinit la structure des paquets,appels segments, et les rgles de gestion de dtection et de retransmission des segments perdus ou en erreur.



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Il se charge aussi de la remise en ordre des informations pour quelles puissent tre traites sans difficult parles applications telles TELNET ou FTP (Files Transfert Protocol).

Cependant, ce type de protocole est mal adapt au temps rel et particulirement la transmission dela voix, puisque les demandes de retransmission cassent le rythme de restitution des informations et lesrendent rapidement inintelligibles. Le protocole qui lui est donc prfr est UDP (User Datagram Protocol).

Comme son nom lindique, UDP est base de datagrammes comme IP. Il assure ainsi un service nonfiable, en mode sans connexion, mais trs simple mettre en oeuvre puisquil nutilise aucun acquittement etnintervient pas dans le squencement des donnes ni mme dans un quelconque contrle de flux.

5.3 - Protocoles Temps rel

Le service assur par UDP se rduit un routage dapplication application. Il nest pas suffisant pourassurer un transfert fiable. Il doit donc tre suppl par dautres couches de protocoles qui assurent enparticulier la remise en ordre des informations. Un de ces protocoles est RTP (Real-time Transport Protocol),repris dans la recommandation H 225-0, spcialement cr pour la transmission de donnes Temps Rel comme la voix ou la vido.

5.3.1 - Exemples dutilisation de RTPLes exemples qui suivent, dcrivent quelques aspects dutilisation de RTP au-dessus dUDP ; ils ne

sont bien sr pas limitatifs.

5.3.1.2 - Tlphonie et audioconfrence

Au niveau dUDP, deux numros de port (au-dessus de 5 000) seront spcifis, un pour la transmissiondes donnes sonores via RTP (numro de port pair), lautre pour les mcanismes de contrles engendrs parRTCP (Real-time Transport Control Protocol) de numro impair suivant immdiatement celui de RTP associ.Les donnes peuvent aussi tre chiffres pour assurer la confidentialit des changes, mais le cryptage sort dela porte de RTP.

Les donnes audio sont en gnral dcoupes en intervalles de temps de 20 ms (G 723-1 droge cette rgle puisque les donnes ne sont compresses quaprs 30 ms), numrises, codes, puis prcdesdun en-tte RTP et incluses dans un datagramme utilisateur UDP. Len-tte RTP indique la nature du codagede la source audio (G 711, G 728, G 723-1, ...). Chaque paquet RTP contient cette information. Elle permet eneffet la modification dynamique du codage pour sadapter ventuellement un nouvel arrivant utilisant unsupport bande troite ou tout simplement, diminuer le dbit pour ragir une indication de congestion durseau. Ces adaptations sont cependant laisses linstigation des applications. RTP assure simplement letransport de ces informations.

Pour permettre lapplication de prendre note de la perte de paquets ou de rorganiser les

informations risquant de parvenir dans le dsordre, len-tte RTP fournit des champs contenant uneinformation de temps (timing) et un numro de squence afin de maintenir la synchronisation.

Des paquets de contrle, RTCP, sont mis priodiquement pour connatre chaque instant le nombredes participants laudioconfrence, leurs ressources propres et la qualit des liaisons.

5.3.1.2 - Visioconfrence

Lorsque laudio et la vido sont simultanment utiliss dans la confrence, ils sont transmis dans dessessions spares de RTP et RTCP utilisant des numros de port distincts pour UDP et des adresses dediffusion diffrentes. Ainsi, certains utilisateurs ne possdant pas les ressources vido ncessaires pourrontsuivre la confrence en audio. Dans le cas dutilisation des deux mdias, RTCP participe la synchronisationdes sources.

5.3.2 - Mlangeurs (mixers) et Traducteurs (translators)

Dans les exemples prcdents, nous avons suppos que tous les sites recevaient le mme format de donnes.En supposant quun certain nombre de participants soient connect des rseaux bas dbits comme, parexemple, le rseau tlphonique ordinaire, il parat inconcevable de pnaliser tous ceux qui bnficient dundbit important. Aussi, des relais appels mlangeurs (mixers), peuvent tre placs aux accs bas dbits. Ilsrcuprent en entre, les paquets issus des diffrentes sources, les resynchronisent et, ventuellement,effectuent un transcodage diminuant le dbit, pour reconstituer un seul flux. Le dbit est ainsiconsidrablement diminu. Les indications de provenance des sources seront incluses dans len-tte RTP.Dans le cas o les participants se situent sur des rseaux protgs par des gardes-barrires (firewalls), dessystmes, appels traducteurs (translators), sont placs de part et dautre, et assurent le transcodage desen-ttes IP de faon franchir le garde-barrire. Des traducteurs peuvent aussi assurer le passage du modediffusion de groupe au mode simple utilisateur ou encore assurer une adaptation des protocoles de bas niveaupour relier deux rseaux diffrents.



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Conclusion

Jusqu prsent la visioconfrence a surtout emprunt, comme rseau de tlcommunications, le RNISqui offre une bonne qualit pour la transmission en temps rel. LInternet, bas sur le protocole IP est aucontraire trs sensible ce type de donnes et en particulier dans le domaine de la voix. Les protocoles RTPet RTCP assurent certes, la synchronisation mais ne sont pas en mesure dassurer la garantie de transmissiondes paquets dans des dlais compatibles avec le temps rel. Laugmentation des dbits nest pas non plusentirement satisfaisant ; il faut agir directement sur les routeurs pour quils traitent en priorit les datagrammes

transportant des donnes sensibles au temps rel. Cest ce que nous exprimentons avec RENATER, dansle cadre du projet DIM prsent dans une autre confrence de JRES 2001.


visioconference usages

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