Ben Slama Sofiene

7/31/2019 Ben Slama Sofiene

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Cycle de formation des ingnieurs en Tlcommunications

Option :

Rseaux et Services Mobiles

Rapport de Pro jet de f in d t udes

Thme :

Intgration des services vocaux auxservices daccs aux donnes

Ralis par :

Ben Slama Sofiene

Encadrants :

M. Choukaier Zied (SUPCOM)M. Bel Habib Najib (NewTech)M. Zouari Mourad (IT.Com)

Travail propos et ralis en collaboration avec

&

Anne universitaire : 2006/2007


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Remerciements

SupCom 2006/2007 ii

CCest avec un grand plaisir que je rserve cette page en signe de gratitude etde profonde reconnaissance tous ceux qui mont aid de prs ou de loin laralisation de ce travail.

e tiens exprimer mes sincres gratitudes et respects mes encadreurs Mr.

, Matre de confrence lcole suprieure des communications de

Tunis, et et , directeurs des socitsNewTech et IT.COM, Pour leurs encouragements et les prcieux conseils quilsnont cesss de me prodiguer tout au long de ce projet.

e nomettrai jamais dexprimer toute ma gratitude tout le staff de lEcole

Suprieure de Communication de Tunis (Supcom) qui de prs ou de loin na pargnaucun effort pour que nos travaux se termine dans les bonnes conditions.

EEnfin mes meilleurs et vifs remerciements sadressent auxmembres du jury pour avoir accept dvaluer ce projet.

Sofiene


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TABLEDES MATIERES

SupCom 2006/2007 iii

Liste des Figures et des Tableaux ......................................................................................... vi

Glossaires .................................................................................................................................. viii

Introduction Gnrale ................................................................................................................1

Chapitre I : Rseau de nouvelle gnration (NGN) et Voix sur IP (VoIP) ..................3I.1. Introduction ...............................................................................................................................4I.2. Les rseaux de nouvelles gnrations........................................................................................5

I.2.1. Dfinition........................................................................................................................... 5I.2.2. Principe gnrale et vue densemble ................................................................................. 6I.2.3. Les entits fonctionnelles du cur de rseau NGN........................................................... 7

I.2.3.1. Le Media Gateway...................................................................................................... 7I.2.3.2. Le serveur dappel ou Media Gateway Controller .....................................................7I.2.3.3. Le Signalling Gateway ............................................................................................... 7

I.2.4. Les protocoles de NGN ..................................................................................................... 7I.2.4.1. Les protocoles de contrle dappel............................................................................. 8I.2.4.2. Les protocoles de commande de Media Gateway ......................................................9I.2.4.3. Les protocoles de signalisation entre les serveurs de contrle ................................. 10

I.3. Exemples des services offerts par les NGNs...........................................................................11I.4. La Voix sur IP..........................................................................................................................12

I.4.1. Dfinition et vue densemble........................................................................................... 12I.4.2. Principaux composants darchitecture VoIP ................................................................... 13I.4.3. Architecture VoIP............................................................................................................ 14I.4.4. Caractristiques de la Voix.............................................................................................. 15

I.4.4.1. Un sens dlicat.......................................................................................................... 15I.4.4.2. La conversation orale : une exigence dinteractivit ................................................15

I.4.5. Les paramtres de la voix sur IP...................................................................................... 15I.4.5.1. Les diffrents chantillonnages ................................................................................ 16I.4.5.2. Le dlai de transit ..................................................................................................... 17I.4.5.3. La gigue de phase ..................................................................................................... 18I.4.5.4. La perte de donnes.................................................................................................. 18

I.4.6. Les dfauts de la communication IP............................................................................... 18I.5. Conclusion...............................................................................................................................19


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TABLE DES MATIERES

SupCom 2006 /2007 iv

Chapitre II : Les protocoles de signalisation de VoIP et le langage VoiceXML ......20II.1. Introduction............................................................................................................................21II.2. Les protocoles de contrle dappel.........................................................................................21

II.2.1. Architecture centralise.................................................................................................. 22

II.2.1.1. MGCP- Media Gateway Control Protocol..............................................................22II.2.1.2. MEGACO/H.248..................................................................................................... 23II.2.1.3. Net2Phone............................................................................................................... 23II.2.1.4. SCCP....................................................................................................................... 23

II.2.2. Architecture distribue................................................................................................... 23II.2.2.1. Le protocole H.323.................................................................................................. 24

II.2.2.1.1. Les diffrents composants de H.323 ................................................................ 25II.2.2.2. Le protocole SIP...................................................................................................... 28

II.2.2.2.1. Topologie de protocole SIP.............................................................................. 28II.2.2.2.2. Les messages SIP ............................................................................................. 30II.2.2.2.2.1. Les requtes de base SIP............................................................................... 30

II.2.2.2.2.2. Les autres requtes SIP ................................................................................. 30II.3. Avantages et Inconvnients H323, SIP et MGCP..................................................................31II.4. VoiceXML et application vocale ...........................................................................................32

II.4.1. Introduction.................................................................................................................... 32II.4.2. Prsentation de VoiceXML............................................................................................ 33II.4.3. Dfinition ....................................................................................................................... 33II.4.4. Concept de base.............................................................................................................. 34II.4.5. Caractristiques.............................................................................................................. 34

II.4.5.1. Modle darchitecture ............................................................................................. 34II.4.5.2. Avantages................................................................................................................ 35II.4.5.3. Inconvnients .......................................................................................................... 35

II.4.6. Systmes de dialogue oral homme-machine.................................................................. 35II.4.6.1. Principes gnraux .................................................................................................. 35II.4.6.2. Architecture gnrale .............................................................................................. 36

II.4.6.2.1. Reconnaissance automatique de la parole ........................................................37II.4.6.2.2 Comprhension smantique .............................................................................. 38II.4.6.2.3 Interprteur pragmatique................................................................................... 38II.4.6.2.4 Contrleur du dialogue...................................................................................... 38II.4.6.2.5 Contrleur de la tche ....................................................................................... 38II.4.6.2.6 Gnrateur textuel ............................................................................................. 39II.4.6.2.7 Synthtiseur de la parole ................................................................................... 39

II.4.6.3. Dfis dun systme de dialogue .............................................................................. 39II.5. Conclusion..............................................................................................................................40

Chapitre III : Conception Objet de lapplication...............................................................41III.1. Introduction...........................................................................................................................42III.2. Cadre gnrale de lapplication ...........................................................................................42

III.2.1. Description.................................................................................................................... 43III.2.2. Exemple de fonctionnement dune application VoiceXML.........................................43

III.3. Etude thorique.....................................................................................................................44III.3.1. Formalisme UML.......................................................................................................... 44

III.3.1.1. Diagramme des cas dutilisation : DCU ................................................................45

III.3.1.2. Diagramme de squence : DES.............................................................................. 45III.3.1.3. Diagramme dactivit : DAC................................................................................. 45


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TABLE DES MATIERES

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III.3.1.4. Diagramme de collaboration : DCO ...................................................................... 45III.3.2. Identification et Reprsentation des cas dutilisation ...................................................45

III.3.2.1. Cas dutilisation dinscription................................................................................ 46III.3.2.2. Cas dutilisation didentification........................................................................... 46III.3.2.3. Choix dquipe....................................................................................................... 46

III.3.2.4. Conception de site.................................................................................................. 47III.3.3. Diagramme de collaboration :....................................................................................... 48III.3.4. Diagramme dactivit.................................................................................................... 49III.3.5. Diagramme de squence ............................................................................................... 50

III.3.5.1. De lappellent jusqu' lappel............................................................................... 50III.3.5.2. Demande dinscription........................................................................................... 52III.3.5.3. Cycle dauthentification......................................................................................... 53III.3.5.4. Droulement de lapplication................................................................................. 53

Chapitre IV : Ralisation .........................................................................................................56IV.1. Introduction...........................................................................................................................57

IV.2. Plate forme Voxeo pour VoiceXML ...................................................................................57IV.2.1. Vue global sur Voxeo................................................................................................... 57IV.2.2. IVR ............................................................................................................................... 58IV.2.3. Ralisation dune application VoiceXML.................................................................... 59

IV.3. Asterisk PBX ........................................................................................................................63IV.3.1. Interprtation dun fichier VXML par lAsterisk .........................................................64IV.3.2. Configuration de service Voice XML sur lAsterisk....................................................64IV.3.3. Droulement dappel au niveau dAsterisk .................................................................. 65

IV.3.3.1. Fichiers de configuration dAsterisk ..................................................................... 65IV.3.3.2. Fichiers de configuration de VoiceXML Browser ................................................67IV.3.3.3. Paramtrage de Soft phone VoIP........................................................................... 67IV.3.3.4. Rponse dAsterisk un appel entrant .................................................................. 69

IV.4. Site Sportif............................................................................................................................70IV.5. Conclusion............................................................................................................................76

Conclusion gnrale et perspectives.....................................................................................77

Bibliographie..............................................................................................................................79

Annexe .........................................................................................................................................80


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Liste des Figures et des Tableaux

SupCom 2006 /2007 vi

Figure I.1 : Principe gnral darchitecture dun rseau NGN........................................................5Figure I.2 : Architecture physique dun rseau NGN......................................................................6Figure I.3 : Principaux composants dune solution de communication IP ....................................13Figure I.4 : Architecture VoIP .......................................................................................................14Figure II.1 : Intelligence uniquement auprs des "matres"...........................................................22Figure II.2 : Intelligence partage entre les serveurs et les clients. ...............................................24Figure II.3 : Topologie d'un rseau VoIP H.323.........................................................................25Figure II.4 : Diagramme fonctionnel dune passerelle ..................................................................26Figure II.5 : Diagramme fonctionnel dun Gatekeeper..................................................................26Figure II.6 : Diagramme fonctionnel dune MCU.........................................................................27Figure II.7 : Topologie d'un rseau VoIP SIP.............................................................................28Figure II.8 : Proxy SIP...................................................................................................................29Figure II.9 : Modle darchitecture de VoiceXML........................................................................34Figure II.10 : Architecture gnrale dun systme de DHM .........................................................36Figure II.11 : Description dun module de reconnaissance de la parole........................................37Figure III.1 : Serveurs vocaux de nouvelle gnration :................................................................42Figure III.2 : Fonctionnement dune application VoiceXML........................................................43

Figure III.3 : Positionnement des neuf diagrammes dUML.........................................................44Figure III.4 : Cas dutilisation dinscription ..................................................................................46Figure III.5 : Cas dutilisation didentification ..............................................................................46Figure III.6: Cas dutilisation de slection dquipe prfr Handballeuse..................................47FigureIII.7 : Cas dutilisation de slection dquipe prfr Footballeuse...................................47Figure III.8 : Cas dutilisation de conception de site.....................................................................48Figure III.9 : Diagramme de collaboration ....................................................................................49Figure III.10 : Diagramme dactivit.............................................................................................49Figure III.11 : Diagramme de squence (appellent appel) ........................................................52Figure III.12 : Diagramme de squence (inscription)....................................................................52Figure III.13 : Diagramme de squence (identification)................................................................53

Figure III.14 : Diagramme de squence (conception de site) ........................................................54Figure IV.1 : Plate forme Voxeo....................................................................................................58Figure IV.2 : Composants des IVRs ..............................................................................................58Figure IV.3 : Directeur d'application de Voxeo.............................................................................59Figure IV.4 : Attribution dun numro de tlphone un fichier VXML .....................................59Figure IV.5 : Attribution de fichier VXML est russi ...................................................................60Figure IV.6 : Les diffrents points d'accs au fichier VXML. ......................................................61Figure IV.7 : Apple dune application VoiceXML par FWD........................................................61Figure IV.8 : Interface de programmation VXML ........................................................................62Figure IV.9 : Exemple dun fichier VXML...................................................................................62Figure IV.10 : Dtection des erreurs pour un fichier VXML. .......................................................63

Figure IV.11 : Interconnexion dAsterisk PBX.............................................................................64Figure IV.12 : Les fichiers de configurations pour Asterisk .........................................................65


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Liste des Figures et des Tableaux

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Figure IV.13 : Extensions.conf......................................................................................................66Figure IV.14 : VoiceXML Configuration......................................................................................66Figure IV.15 : SIP Configuration...................................................................................................67Figure IV.16 : Paramtrage de Softphone......................................................................................68Figure IV.17 : X-Lite (Softphone VoIP)........................................................................................68

Figure IV.18 : Rponse dAsterisk pour lappel 1225...................................................................69Figure IV.19 : Ouverture de site ....................................................................................................70Figure IV.20 : Identification ou inscription...................................................................................70Figure IV.21 : Page dinscription...................................................................................................71Figure IV.22 : Les messages dalertes. ..........................................................................................71Figure IV.23 : Choix de type de service sportif.............................................................................72Figure IV.24 : Page service football : choix dune League disponible..........................................72Figue IV.25 : Choix dquipe : Page de la League anglaise..........................................................73Figure IV.26 : Page dquipe Arsenal............................................................................................73Figure IV.27 : Excution de Skype VoIP ......................................................................................74Figure IV.28 : Dmarrage de Skype ..............................................................................................74

Figure IV.29 : Numrotation de Skype..........................................................................................75Figure IV.30 : Liens de tlchargement des Softphone VoIP .......................................................75

Tableau I.1 : Codecs en fonction de leurs vitesses dchantillonnage...........................................16Tableau I.2 : Bilan de bande passante en fonction du codec .........................................................16Tableau II.1 : Avantages et Inconvnients des protocoles de signalisation de VoIP ....................31Tableau III.1 : Diagramme UML...................................................................................................45


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Glossaires

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A

ATM: Asynchronous Transfer Mode.ASR: Automatic Speech Recognizer.ADSI: Active Directory Service Interfaces.

B

BICC: Bearer Independant Call Control.

C

CPL: Call Processing Language.CGI: Common Gateway Interface.

D

DTMF: Dual-tone multi-frequency.

F

FWD: Free World Dialup.

G

GK: Gatekeeper.

H

HTTP: Hypertext Transfer Protocol.HTML: Hypertext Markup Language.

I

IVR: Interactive Voice Response.IP: Internet Protocol.IETF: Internet Engineering Task Force.


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Glossaires

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L

LAN: Local Area Network.LS: Location Server.

M

MG: Media Gateway.MGC: Media Gateway Controller.MGCP: Media Gateway Control Protocol.MRCP: Media Resource Control Protocol.MCU: Multipoint Controller Unit.MMUSIC: Multiparty Multimedia Session Control.

N

NGN: Next Generation Networks.

O

OSI: Open Systems Interconnection.

P

PSTN: Public Switched Telephone Network.

PPP: Point to Point Protocol.PABX: Private Automatic Branch eXchange.PBX: Private branch exchange.PDA: Personal Digital Assistant.

R

RTC: Rseau tlphonique commut.RTP: Real-time Transfert Protocole.RTCP: Real-time Transfert Control Protocole.RAS: Rseau Associatif et Syndical.

RNIS: Rseau numrique intgration de services.RTSP: Real Time Streaming Protocol.

S

SS7: Signalling System 7.SIP: Session Initiation Protocol.SMTP: Simple Mail Transfer Protocol.SG: Signalling Gateway.SIGTRAN: Signalling Transport, Informational: RFC 2719.SCTP

: Stream Control Transmission Protocol.SCCP: Skinny Client Control Protocol.SDP: Session Description Protocol.


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Glossaires

SupCom 2006 /2007 x

SSML: Speech Synthesis Markup Language.SRGS: Speech Recognition Grammar Specification.SISR: Semantic Interpretation for Speech Recognition.

T

TDM: Time Division Multiplexing.TCP: Transmission Control Protocol.TTS: Text To Speech.

U

UIT: Union Internationale des Tlcommunications.UDP: User Datagram Protocol.UMTS: Universal Mobile Telecommunications System.

UAC: User Agent Client.UAS: User Agent Serveur.URL: Uniform Resource Locator.UML: Unified Modeling Language.

V

VoIP: Voice Over Internet Protocol.VPN: Virtual Private Network.VXML: Voice Extensible Markup Language.

W

WAN: Wide Area Network.W3C: The World Wide Web Consortium.


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Introduction gnrale

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Le second chapitre se focalise davantage sur les protocoles de contrle dappel savoirles protocoles H.323 et SIP. Nous dtaillerons alors leurs architectures ainsi que leurscaractristiques. Et la fin de ce chapitre nous expliquons la notion dapplication vocale ainsique le langage VoiceXML.

La reprsentation et la conception de travail faire seront proposes dans le troisimechapitre qui se divise en deux parties : la premire pour la description de lapplication aussi bienque lintroduction dutilisation de VoiceXML comme un langage de programmation pour ledveloppement des IVRs dans un rseau tout IP, la seconde consacr une tude thorique detravail raliser exprimentalement en dtaillant quelques diagrammes UML qui vont treraliser travers Rational Rose comme logiciel.

Le quatrime chapitre sadresse laspect pratique en prsentant lexprimentation detoutes nos approches thoriques. Nous exposons tout dabord la plate forme Voxeo comme unoutil de dveloppement des IVRs, nous prsentons par la suite lAsterisk PBX, la notion de

VoiceXML Browser ainsi que son utilisation avec lAsterisk pour linterprtation des fichiersVoiceXML. Enfin la ralisation dun petit site web dans le but est de fournir des infos vocalessportives par lutilisation des numros spcifiques travers des Soft phones VoIP bien dfinies.

Le bilan gnral de ce mmoire est prsent dans la conclusion et diverses perspectivessont galement proposes.


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Chapitre I : Rseau de nouvelle gnration (NGN) et voix sur IP (VoIP)

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I.1. Introduction

Depuis linvention du tlphone par Alexander Graham Bell en 1876, de nombreux progrs etrvolutions se sont oprs dans le domaine des tlcommunications. Aujourdhui, d ailleurs,nous vivons dans lre des tlcommunications et il est devenu impensable de se sparer desservices offerts par ce secteur.

Les volutions profonds vcus et le dveloppement de nouvelles gammes de services semblenttres des facteurs favorable lvolution progressive du monde des tlcommunications vers unnouveau modle de rseaux et de services appel NGN (Next Generation Networks).

Cest dans ce contexte que ce premier chapitre est consacr la prsentation des rseaux denouvelles gnrations (NGN Next Generation Network). Dans une premire section nous noussommes intresss larchitecture des rseaux NGNs, aux diffrents lments qui le composentainsi quaux diffrents protocoles en concurrence. La seconde section met laccent sur un servicedirectement li lvolution vers les rseaux NGNs ; savoir le service de la voix sur IP (VoIP).


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I.2. Les rseaux de nouvelles gnrations

I.2.1. DfinitionLes NGNs sont dfinis comme un rseau de transport en mode paquet permettant la convergencedes rseaux Voix/donnes et Fixe/Mobile ; ces rseaux permettront de fournir des servicesmultimdia accessibles depuis diffrents rseaux daccs.Afin de sadapter louverture des nouveaux services, les NGN sont bass sur une volutionprogressive vers le tout IP . Ils sont modliss par une architecture en couches indpendantes(transport, contrle, services et accs) dialoguant via des interfaces ouvertes et normalises [1].

Figure I.1 : Principe gnral darchitecture dun rseau NGN

La couche Accs , qui permet laccs de lutilisateur aux services via des supports detransmission et de collecte divers : cble, cuivre, fibre optique, boucle locale radio,xDSL, rseaux mobiles.

La couche Transport , qui gre lacheminement du trafic vers sa destination. Enbordure du rseau de transport, des Media Gateways et des Signalling Gatewaysgre respectivement la conversion des flux de donnes et de signalisation aux interfacesavec les autres ensembles du rseau ou les rseaux tiers interconnects.

La couche Contrle , qui se compose de serveurs dits Softswitch grant dune partles mcanismes de contrle dappel (pilotage de la couche transport, gestion desadresses), et dautre part laccs aux services (profils dabonns, accs aux plates formesde services valeur ajoute).

La couche Services , qui regroupe les plates-formes dexcution de services et dediffusion de contenus. Elle communique avec la couche contrle du coeur de rseau via

des interfaces ouvertes et normalises, indpendantes de la nature du rseau daccs

Couche Service(oprateur et tiers)

Couche Contrle

Couche Transport(mode paquet)

Rseau daccsmultiple

Terminaux

Interfaces ouvertes etnormalises

Interfaces ouvertes etnormalises

PrimtreNGN

Connexeaux NGN

Cur derseau


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utilis. Les services et contenus eux-mmes sont par ailleurs dvelopps avec deslangages convergents et unifis.

I.2.2. Principe gnrale et vue densemble

Les principales caractristiques des rseaux NGN sont lutilisation dun unique rseau detransport en mode paquet (IP, ATM,) ainsi que la sparation des couches de transport des fluxet de contrle des communications, qui sont implmentes dans un mme quipement pour uncommutateur traditionnel.Ces grands principes se dclinent techniquement comme suit concernant les quipements actifsdu coeur de rseau NGN :

A/Remplacement des commutateurs traditionnels par deux types dquipements distincts :

Des serveurs de contrle dappel dits Softswitch ou Media Gateway Controller(correspondant schmatiquement aux ressources processeur et mmoire descommutateurs voix traditionnels).

. Des quipements de mdiation et de routage dits Media Gateway (correspondant

schmatiquement aux cartes dinterfaces et de signalisation et aux matrices decommutation des commutateurs voix traditionnels), qui sappuient sur le rseau detransport mutualis NGN.

B/ Apparition des nouveaux protocoles de contrle dappel et de signalisation entre cesquipements (de serveur serveur et de serveur Media Gateway).

Figure I.2 : Architecture physique dun rseau NGN.


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I.2.3. Les entits fonctionnelles du cur de rseau NGN

I.2.3.1. Le Media Gateway (MG)

Le Media Gateway est situe au niveau du transport des flux mdia entre le rseau RTC et lerseau en mode paquet, ou entre le coeur de rseau NGN et les rseaux daccs. Il a pour rle :

Le codage et la mise en paquets du flux mdia reu du RTC et vice-versa (conversion dutrafic TDM (Time Division Multiplexing) en trafic IP (Internet Protocol)).

La transmission, selon les instructions du Media Gateway Controller, des flux mdiareus de part et d'autre.

I.2.3.2. Le serveur dappel ou Media Gateway Controller (MGC)

Dans un rseau NGN, le MGC possde de l'intelligence et cest lui qui gre :

Lchange des messages de signalisation transmise de part et d'autre avec les passerellesde signalisation, et linterprtation de cette signalisation.

Le traitement des appels : dialogue avec les terminaux H.323, SIP, communication avecles serveurs dapplication pour la fourniture des services.

Le choix du MG de sortie selon l'adresse du destinataire, le type d'appel, la charge durseau, etc.

La rservation des ressources dans le MG et le contrle des connexions internes au MG(commande des Media Gateways).

I.2.3.3. Le Signalling Gateway (SG)

La fonction Signalling Gateway a pour rle de convertir la signalisation change entre le rseauNGN et le rseau externe interconnect selon un format comprhensible par les quipementschargs de la traiter, mais sans linterprter (ce rle tant dvolu au Media Gateway Controller).Notamment, elle assure ladaptation de la signalisation par rapport au protocole de transportutilis (ex. : adaptation TDM /IP).

Cette fonction est souvent implmente physiquement dans le mme quipement que la MediaGateway, do le fait que ce dernier terme est parfois employ abusivement pour recouvrir lesdeux fonctions MG + SG.

I.2.4. Les protocoles de NGN

La convergence des rseaux voix/donnes ainsi que le fait dutiliser un rseau en mode paquetpour transporter des flux multimdia, ayant des contraintes de temps rel , a ncessitladaptation de la couche Contrle. En effet ces rseaux en mode paquet taient gnralementutiliss comme rseau de transport mais noffraient pas de services permettant la gestion des

appels et des communications multimdia. Cette volution a conduit lapparition de nouveaux


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la signalisation, et un Multipoint Processor (MP), ddi la transmission proprementdite.

H.323 sappuie sur 3 points de normalisation :

Des protocoles de communications : RTP, RTCP, Des protocoles de signalisation : RAS, H.245, Q.931. Des codecs audio : G.711, G723.1, G.728,, et des codecs vido : H.261, H.263.

Le protocole SIP

SIP : Session Initiation Protocol est un protocole de contrle qui peut tablir, modifier etterminer des sessions multimdia, aussi bien des confrences que des appels tlphoniques surdes rseaux en mode paquets. Il est sous forme de texte, tout comme http ou SMTP, et a pourrle dinitier des sessions de communications interactives. Ces sessions peuvent inclure aussibien de la voix, de la vido, des jeux interactifs...

L'architecture de SIP est base sur des relations client/serveur. Les principales composantessont :

Les terminaux : sont des appareils pouvant mettre et recevoir de la signalisation SIP. Le Redirect Server : tablit la correspondance entre ladresse SIP du terminal appel et la

ou les adresses o il pourra effectivement tre joignable. Le Proxy Server : remplit la mme fonction quun Redirect Server. Le Registrar : est essentiel dans tout rseau SIP ou lon veut utiliser les services de

localisation.

I.2.4.2. Les protocoles de commande de Media GatewayDeux protocoles candidats :

Le Media Gateway Control Protocol: MGCP

Ce protocole dfini par lIETF (RFC 2705), a t conu pour des rseaux de tlphonie IPutilisant des passerelles VoIP. Il gre la communication entre les Media Gateway et lesMedia Gateway Controller . Ce protocole traite la signalisation et le contrle des appels,dune part, et les flux mdia dautre part. Les diffrents lments qui utilisent MGCP sont :

Signalling Gateway : Elle ralise linterface entre le rseau de tlphonie (signalisationSS7) et le rseau IP. Elle termine les connexions des couches basses de SS7 et transmetles messages ISUP au MGC.

Media Gateway Controller (MGC) ou Call Agent : Il opre lenregistrement, la gestionet les contrles des ressources des Media Gateway. Elle coordonne ltablissement, lecontrle et la fin des flux mdia qui transitent par le Media Gateway.

Media Gateway (MG) : Il est le point dentres ou de sortie des flux mdia linterfaceavec les rseaux IP et tlphoniques. Elle effectue la conversion des mdias entre le mode

circuit (tlphonique) au mode paquet (IP).


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Le protocole alternatif : MEGACO/H.248

Le groupe de travail MEGACO (Media Protocol Control) a t constitu en 1998 pour complterles travaux sur le protocole MGCP au sein de lIETF.Depuis 1999, lUIT et lIETF travaillent conjointement sur le dveloppement du protocole

MEGACO/H.248 ; cest un standard permettant la communication entre les Media GatewayController (MGC) et les Media Gateway (MG). Il est driv de MGCP et possde desamliorations par rapport celui-ci :

Support de services multimdia et de vidoconfrence. Possibilit dutiliser UDP ou TCP. Utilise le codage en mode texte ou binaire.

Une premire version de H.248 a t adopte en juin 2000 (RFC 3015 de lIETF).Limplmentation de H.248 permet une grande modularit ; en effet, ce protocole est tendu pardes packages rpondant des besoins spcifiques. Ce systme permet de couvrir un nombretrs important dapplications, mais complique aussi grandement linter fonctionnementsdquipements dorigine diffrente. Ainsi un constructeur peut implmenter, suivant ses besoins,tel ou tel package qui ne sera pas obligatoirement choisi par un autre constructeur.

I.2.4.3. Les protocoles de signalisation entre les serveurs de contrle

A/ Au cur de rseau (NGN)BICC (Bearer Independant call control)

Ce protocole a pour objectif la gestion de la communication entre les serveurs de contrle,

indpendamment du type de support, permettant aux oprateurs de raliser une migration deleurs rseaux RTC/RNIS vers des rseaux en mode paquet.

En vue, donc, dune migration des rseaux tlphoniques (SS7) vers une architecture NGN, unerecommandation de lUIT, le protocole BICC, doit tendre le protocole de signalisationactuellement implment sur les rseaux tlphoniques, lISUP. En effet BICC est en grandepartie issu de lISUP ; les recommandations font dailleurs directement rfrence lISUP, quant sa dfinition mais aussi pour linteroprabilit avec H.323.

La premire version de ce protocole, BICC CS1 (BICC Capability Set 1) dfinit le transport designalisation sur un rseau ATM en tant que rseau de transit. La seconde version de ce

protocole, BICC CS2, largit normment son rayon daction et les capacits. Il permet :

Lutilisation dun rseau IP comme rseau de transit. Il sagit de tunnelling demessages de signalisation par le protocole BICC sur un rseau de transport IP, depasserelle passerelle (Signalling Gateway), donc transparent pour les MGC du rseauIP.

Protocole SIP entre Media Gateway Controller: SIP-T

LInternet Draft SIP-T (SIP pour la tlphonie) de lIETF dfinit la gestion de la tlphonie par

le protocole SIP ainsi que linterconnexion avec le RTC : cependant uniquement avec leprotocole SS7 ISUP. SIP-T prconise :


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Lencapsulation des messages ISUP lintrieur de messages SIP, permettant latransmission de faon transparente de la signalisation ISUP dans le cas de transit par unrseau IP.

Le renseignement de len-tte du message SIP par les informations contenues dans lemessage ISUP, permettant dacheminer le message correctement travers le rseau IP et

de terminer les appels sur un terminal SIP.

B/ A linterconnexion avec les rseaux de signalisation SS7SIGTRAN(Signalling Transport, Informational : RFC 2719) dvelopp par un groupe de travailde lIETF. Ce groupe dfinit le protocole de contrle entre :

Les Signalling Gateways, qui reoivent la signalisation SS7 sur TDM, et la convertissenten SS7 sur IP.

Les Media Gateway Controllers, qui interprtent la signalisation SS7 sur IP.

Les Signalling Points du rseau IP (serveurs de contrle dappel).

Ce protocole utilise une nouvelle couche de transport appele Stream Control TransmissionProtocol (SCTP) permettant de pallier les dfauts du protocole TCP pour la gestion des messagesde signalisation.

I.3. Exemples des services offerts par les NGNs

Les NGN offrent les capacits, en termes dinfrastructure, de protocole et de gestion, de crer etde dployer des nouveaux services multimdia sur des rseaux en mode paquet. La grandediversit des services est due aux multiples possibilits offertes par les rseaux NGN en termesde :

Support multimdia (donnes, texte, audio, visuel).

Mode de communication, Unicast (communication point point), Multicast(communication point-multipoint), Broadcast (diffusion).

Mobilit (services disponibles partout et tout le temps). Portabilit sur les diffrents terminaux.

Parmi ces services offerts on cite :

La messagerie instantane La messagerie unifie La diffusion de contenus multimdia La voix sur IP (VoIP) .

On se concentrera dans cette section la prsentation du service de la voix sur IP qui fait uneimportance partie pour llaboration de lobjet de notre projet de fin dtude.


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I.4. La Voix sur IP (VoIP)

I.4.1. Dfinition et vue densemble

VoIP signifie textuellement Voice Over IP, en franais : Voix sur IP. Le principe consiste encapsuler un signal audio numris (en gnral la voix) dans le protocole IP (Internet Protocol).La principale application de ce principe est la tlphonie Internet (tlphonie IP).A la diffrencedes tlphones analogiques filaires (RTC) distribus par les centraux tlphoniques, la VoIPpermet d'tendre la tlphonie sur tout rseau numrique ou analogique acceptant le protocoleTCP/IP (Ethernet, RNIS, PPP, etc.).

La transmission de la voix sur IP Voice Over IP - VoIP consiste essentiellement considrerles chantillons de voix comme des donnes particulires galement susceptibles dtretransportes de faon banalise sur un rseau IP. Lapproche VoIP sapplique donc au transportde la voix sur Internet, sur un Intranet dentreprise ou dans le cadre dun Extranet. La

transmission de la voix par lintermdiaire du protocole IP a dbut avec IBM en 1996 sous laforme dapplications dites de tlphonie sur Internet (Internet Telephony) permettant deuxinternautes de communiquer oralement via leur PC. Ces premires applications taientcaractrises par une qualit de voix trs mauvaise: retards importants souvent suprieurs uneseconde, chos, paroles saccades, qui en rendaient lintrt essentiellement exprimental etludique.

Vu lvolution profonde du secteur de tlcommunication et lintroduction du concept NGN, lavoix sur IP est considr un service directement li ce nouveau paradigme. Cest un service quiest apparue depuis longtemps mais qui na pas encore eu le succs escompt, et cela pourdiffrentes raisons :

La jeunesse des protocoles de signalisation (SIP, H.323, Megaco) de voix sur IP et lagestion de la qualit de service qui commence seulement maintenant tre mature nepermettaient pas de dployer de services tlphoniques sur IP.

Le seul fait de transporter la voix sur IP napporte pas de valeur ajoute pourlutilisateur final, par rapport au service de voix classique. Les services associs la voixsur IP nont pas encore la maturit ncessaire pour pousser lvolution vers ces nouveauxrseaux.

La ncessit dinterconnecter les rseaux IP aux rseaux TDM/SS7 implique des cotslis aux quipements dinterconnexion (passerelles) et le prix des terminaux (IP phones)annihile lavantage financier apport par le transport en IP.

Le cot des terminaux IP reste encore suprieur celui des quipements classiques (pasencore dconomies dchelle suffisantes).

Cependant lvolution de la technologie et des protocoles et lapparition de services associs aumonde IP devraient permettre lmergence de la voix sur IP. De plus, lvolution des terminauxcommunicants multimdia est un argument supplmentaire lvolution des rseauxtlphoniques vers la voix sur IP ; ainsi lUMTS, dans le release 5, gnralise le transport en IPau rseau voix.


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I.4.2. Principaux composants darchitecture VoIP

Les principaux composants fonctionnels dune solution de communication IP sont [4] :

La capacit de commutation n'est plus dvolue la matrice de commutation d'un

PABX et s'appuie sur les quipements de rseau local et tendu. Elle n'est pas ddie la fonction PABX et peut tre issue d'un autre constructeur, elle voluenaturellement en fonction de lvolution du rseau.

Livre blanc : Communications IP La fonction de signalisation, de gestion des abonns et des fonctionnalits

tlphoniques est dvolue un ou plusieurs serveurs hbergeant l'application LANPBX. Il sagit gnralement dun serveur entirement standardis et exploit sousLinux ou Windows 2000. La voix ne transite pas par ce serveur. Cette solution estgnralement complte par des quipements contrleurs de mdia en charge de lacompression, la paquetisation ou le mixage (confrence) des flux voix, vidos etdonnes.

Les clients peuvent tre des tlphones respectant le standard Ethernet (filaire ouwireless) ou par des logiciels installs sur des postes de bureautiques (Softphones),des PDA. Les clients peuvent nanmoins vouloir utiliser leurs combins mobiles, desquipements de visioconfrences, des logiciels de messagerie instantane, etc., pourcommuniquer.

L'accs au rseau, l'intgration d'quipements de tlphonie classique est ralis pardes passerelles intgres dans des quipements ddis, des routeurs, descommutateurs LAN, etc.

Cette infrastructure peut tre complte par des applications (messagerie, serveurvocal interactif, etc.) entirement logicielles et dialoguant sur IP avec le reste de

l'infrastructure de tlphonie.

Figure I.3 : Principaux composants dune solution de communication IP


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I.4.3. Architecture VoIP

Le schma suivant reprsente les diffrents blocs utiliss lors de ltablissement dunecommunication IP

Figure I.4 : Architecture VoIP


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I.4.4. Caractristiques de la VoixLe systme vocal est complexe et bas sur des ondes sonores de frquences diffrentes. Lespectre des frquences perues par loreille humaine stale de 100 Hz 20 KHz. Cettefourchette est, cependant, rduire si lon veut distinguer les frquences utiles des frquencesaudibles. En effet, la quasi-totalit dun message sonore est comprhensible dans la fourchette

330-3400 Hz. Qui est dailleurs utilise par le tlphone standard [3].

I.4.4.1. Un sens dlicatContrairement la vue, louie est plus exigeante. En effet, un film dont le rafrachissement serait25 images/sec, ne troublerait pas une personne habitue 30 images/sec. De mme, la qualitdune image photographique argentique compare celle dun appareil numrique, bien quediffrente pour les puristes, peut tre accepte.

Si lon se concentre sur laspect conversation orale, on remarque, daprs diffrentes tudes, quela marge de manoeuvre est beaucoup plus rduite et une dgradation au-del de 10% pourrait

tre nfaste.

I.4.4.2. La conversation orale : une exigence dinteractivitUne conversation entre deux personnes respecte deux principes : intelligibilit et interactivit.Couper la parole quelquun ne se fait pas, mais cest un gage dinteractivit et de dialogue. Entermes de transmission numrique, cela se traduit par le terme duplex. Une conversation fullduplex assure cette interactivit car chaque locuteur peut parler en mme temps, ce qui arrivequand deux personnes parlent de leur propre exprience sans scouter

I.4.5. Les paramtres de la voix sur IPLes aspects dterminants pour la qualit de la voix sur un rseau sont le traitement de la voix, laclart, le dlai de bout en bout et lcho. Ils dpendent des diffrents composants de la chane detransmission, de leur paramtrage, de larchitecture gnrale de la chane, et dans le cas de laVoIP des flux concurrents. Ces aspects sont les suivants :

Traitement de la voix : lors de l'mission du signal, la voix est traite, c'est--direcode et ventuellement compresse, avant d'tre transmise.

La clart et la mesure de fidlit de la voix reue par rapport la voix mise.

Le dlai de bout en bout est le temps de propagation de la voix travers le rseau de

lmetteur vers le rcepteur.

Lcho est le son mis par lmetteur qui lui revient.

La problmatique de qualit de la voix sur IP est particulire car la voix attend de sontransporteur autre chose que les donnes. La transmission de donnes classique (fichiers,messages, transactions ) ne supporte aucune perte en ligne sous peine de graves consquencespour linterprtation et lutilisation de ces donnes par lquipement rcepteur, mais elle supporteen revanche une drive importante en termes de dure dacheminement. Peu importe quunpaquet arrive avec 100 ms de retard. Le comportement attendu pour la voix est exactementinverse : 1% ou 2% de perte de donnes de voix en ligne ne sont pas trop gnants pour la qualit

du service de VoIP, mais en revanche une variation frquente de 100 ms sur le dlai de transit estcatastrophique et rend le service inutilisable.


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Calcul de bande passante ncessairevolume

dedonne

s de

voixdansRTP

(octets)

Dur dedonne

s de

voixdansRTP(ms)

Nombrede

paquetpar

seconde

Bandepassante

IP/UDP/RTP (kbps)

Bandepassante

Ethernetavec

IP/UDP/RTP (kbps)

Bandepassante

IP/UDP/cRTP (kbps)

Bandepassante

Ethernetavec

IP/UDP/cRTP (kbps)

Bandepassant

e

RTP/IPpour 10canaux(kbps)

Bandepassant

e

RTP/IPpour 32canaux(kbps)

160 20 50 80.0 87.2 65.6 72.8 800 2560

80 20 50 48.0 55.2 33.6 40.8 480 1536

60 20 50 40.0 47.2 25.6 32.8 400 1280

60 30 33 26.7 31.5 17.1 21.9 267 853

20 20 50 24.0 31.2 9.6 16.8 240 768

24 30 33 17.1 21.9 7.5 12.3 171 546

20 30 33 16.0 20.8 6.4 11.2 160 512

Tableau I.2 : Bilan de bande passante en fonction du codec

Le choix du codec G.711 permet de bnficier rseau constant de la meilleure qualit deservice, tandis que les compressions G.726, G.728, G.729 et G.723 apportent avec elles desdiminutions initiales de la QoS.

I.4.5.2. Le dlai de transitLe dlai de transit (ou end-to-end delay dans la dnomination anglo-saxonne) est un desparamtres critiques influenant fortement la QoS dun service de voix sur IP. Cest le temps queva mettre en moyenne un paquet IP contenant un chantillon de voix pour traverser

linfrastructure entre deux interlocuteurs. Ce temps de transit comporte quatre composantes :

Le dlai dchantillonnage.

Le dlai de propagation.

Le dlai de transport.

Le dlai des buffers de gigue.

Le dlai dchantillonnage est la dure de numrisation de la voix lmission puis deconversion en signal voix la rception. Ce temps dpend du type de codec choisi et varie dequelques millisecondes avec le codec G.711 (chantillonnage 64 kbps) plus de 50 ms en G.723(chantillonnage 6,3 ou 5,3 kbps).

Le dlai de propagation est la dure de transmission en ligne des donnes numrises. Cettedure est normalement trs faible par rapport aux autres composantes du dlai de transit, delordre de quelques millisecondes.

Le dlai de transport est la dure passe traverser les routeurs, les commutateurs et les autrescomposants du rseau et de linfrastructure de tlphonie IP. Lordre de grandeur est de plusieurs

dizaines de millisecondes.


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Le dlai des buffers de gigue est le retard introduit la rception en vue de lisser la variation detemps de transit, et donc de rduire la gigue de phase. Lordre de grandeur est de 50 ms. Leslments dinfrastructure, notamment les routeurs, peuvent galement mettre en uvre desbuffers de gigue.

I.4.5.3. La gigue de phaseLa variation de temps de transit, ou gigue de phase, est la consquence du fait que tous lespaquets contenant des chantillons de voix ne vont pas traverser le rseau la mme vitesse.Cela cre une dformation de la voix ou un hachage. La gigue de phase est indpendante du dlaide transit. Le dlai peut tre court et la gigue importante ou inversement. La gigue est uneconsquence de congestions passagres sur le rseau, ce dernier ne pouvant plus transporter lesdonnes de manire constante dans le temps. La valeur de la gigue va de quelques ms quelquesdizaines de ms.

I.4.5.4. La perte de donnes

La transmission de la voix par paquets sappuie sur le protocole RTP (Real-Time TransportProtocol). Ce dernier permet de transmettre sur IP les paquets de voix en reconstituant lesinformations mme si la couche de transport change l'ordre des paquets. Il utilise pour cela desnumros de squence et sappuie sur UDP.

Les contraintes temps rel de dlai de transit voques plus haut rendent inutile la retransmissiondes paquets perdus : mme retransmis un datagramme RTP arriverait bien trop tard pour tredune quelconque utilit dans le processus de reconstitution de la voix. En voix sur IP on neretransmet donc pas les donnes perdues. Ces pertes de donnes VoIP sont dues aux congestionssur le rseau, qui entranent des rejets de paquets tout au long du rseau, ou une gigueexcessive qui va provoquer des rejets de paquet dans les buffers de gigue du rcepteur, ceux-ci

ne pouvant pas accueillir tous les paquets arrivs en retard.

Une perte de donnes rgulire mais faible est moins gnante en voix sur IP que des pics de pertede paquets espacs mais levs. En effet lcoute humaine shabituera une qualit moyennemais constante et en revanche supportera peu de soudaines dgradations de la QoS.

Le taux de perte en VoIP est typiquement de quelques pourcents ou diximes de pourcent.

I.4.6. Les dfauts de la communication IP

Il nest pas facile de transformer un rseau dchange de donnes en une architecture detransmission synchrone, dbit constant, pour les applications critiques telle que la tlphonie.La qualit de service reste donc la question centrale de la voix sur IP.Les principaux dfauts de la transmission IP sont :

Le dlai : le dlai doit rester infrieur 400 ms aller-retour pour satisfaire les critresdinteractivit dune communication tlphonique.

La gigue: cest la variation de dlai, ce dernier pourrait tre constant ce qui prserve lasynchronisation du signal entre lmetteur et le rcepteur ou variable ce qui dtruit labase de temps du signal et oblige le destinateur de maintenir une mmoire tampon de

resynchronisation.


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Les pertes de paquets: elles sont chroniques et font partie de la transmission IP. Ellessont nombreuses au moment de la congestion.

La qualit sonore: le phnomne dcho devient gnant lorsque le temps daller retourdu signal dpasse 40 ou 50 ms.

La fiabilit des quipements : lindustrie des tlcommunications est habitue unefiabilit de cinq chiffres 99,999% tandis que celle du rseau des donnes est 80%.

I.5. Conclusion

Il ressort de notre premire tude quau niveau de la couche Contrle, les principales incertitudesconcernent le choix des protocoles. En effet, pour chaque domaine concern, deux ou plusieursprotocoles sont en gnral en lice, lun plus ancien et plus proche de lhritage tlphonie, etlautre plus rcent et plutt hrit du monde Internet. Cette situation soulve immanquablementla question de linteroprabilit court/moyen terme entre solutions implmentant des protocolesdiffrents.

Quant la VoIP le principal challenge pour un tel service est de satisfaire les besoins desutilisateurs. Ces derniers sont en effet habitus la qualit de service dlivre par les systmestlphoniques traditionnels et accepteraient difficilement une solution, mme conomique,prsentant une dgradation sensible de cette qualit de service.

Dans ce premier chapitre, nous avons prsent les protocoles de signalisation ainsi que la notionde la VoIP dune faon gnral, le chapitre suivant fera lobjet dune description dtaill desdiffrents protocoles de contrle dappel, de leurs architectures et de leurs spcificits, ainsi quela reprsentation de notion dapplication vocale et de principe de langage VoiceXML.


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Chapitre II : Les protocoles de signalisation de VoIP et le langage VoiceXML

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II.1. Introduction

La signalisation est une des plus importantes fonctions dans linfrastructure destlcommunications puisquelle permet aux composants du rseau de communiquer entre euxpour tablir et terminer des appels. La voix sur IP, par exemple, dont le but est dtablir descanaux de communication vocaux entre utilisateurs, requiert alors lutilisation des protocoles designalisation pour initier et terminer les appels.

Nous nous intressons dans une premire section de ce chapitre ltude de diffrents protocolesspcifiant par une architecture centralise et distribues, ainsi quune tude comparative entre cesdiffrents protocoles. La deuxime section fera lobjet de ltude de langage Voice XML et de lanotion dapplication vocale.

II.2. Les protocoles de contrle dappel

Le VoIP utilise plusieurs protocoles de contrle dappel pour ltablissement descommunications IP ainsi pour la transmission de flux de donnes. Il existe : larchitecture

centralise et larchitecture distribue


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II.2.1. Architecture centralise

Ce modle est fort proche de la philosophie des oprateurs de tlcoms traditionnels. Il considreque l'intelligence et les fonctionnalits sont uniquement localises au sein du rseau! Ainsi, lesterminaux utilisateurs (tlphones analogiques, GSM, etc.) sont "ignorants" et offrent peu ou pas

de fonctionnalits propres. Par exemple, si un abonn dsire faire un transfert inconditionneld'appels vers un autre poste, c'est au central tlphonique de l'oprateur (ou le PABX priv)qu'incombe cette tche. Dans ce mode de fonctionnement, il sera par exemple impossible pourl'abonn de savoir qui a tent de le joindre sans faire appel son oprateur

Les caractristiques d'une telle architecture sont les suivantes:

L'intelligence est au sein du rseau. Les terminaux des utilisateurs sont relativement "ignorants". La gestion est centralise. La rservation des ressources et la signalisation des communications sont similaires

celle du PSTN. Peu de possibilits de fonctionnalits sur les terminaux utilisateurs.

Les relations au sein d'une architecture centralise sont souvent qualifies de "matre/esclave".

Figure II.1 : Intelligence uniquement auprs des "matres"

Parmi les protocoles existants pour ce type d'architecture, on retiendra :

II.2.1.1. MGCP- Media Gateway Control ProtocolDfinit des protocoles de commande de passerelles de conversion de flux multimdia, le

protocole MGCP sert lchange de messages de signalisation entre un contrleur de passerellesde mdias et des passerelles rparties dans un rseau IP. Pour l'tablissement et la terminaison


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des sessions, MGCP se sert de signaux et vnements. MGCP met en ouvre un organe central degestion des appels et s'appuie sur des terminaux simplifis l'extrme. La standardisation deMGCP a t stoppe pour faire place MEGACO/H.248 ((Media Gateway Control Protocol).

Exemple:

Transformation dune voie tlphonique (RTC) en une voie tlphonique IP. Cest une approchereposant sur la sparation de la logique de contrle des supports multimdia.

II.2.1.2. MEGACO/H.248Media Gateway Control (Megaco H.248): c'est le fruit d'une collaboration conjointe entre l'ITU-T Study Group16 et l'organisme IETF. L'IETF identifie ce protocole comme "MEGACO" alorsque l'ITU le rfrence comme l'H.248. Ce protocole est considr comme la nouvelle gnration

de MGCP. Cette technologie de signalisation est destine initier les communications entre unMedia Gateway (MG: le terminal sans intelligence) et un Media Gateway Controller (MGC: lecentre nvralgique de l'intelligence) au travers d'un rseau de donnes IP.

II.2.1.3. Net2PhoneNet2Phone: c'est un vtran (1995) et un leader des outils de tlphonie pour PC. Il utilise unetechnologie propritaire qui permet de raliser des appels locaux ou internationaux seulement partir d'un ordinateur connect Internet. En effet, seuls sont possibles les appels de PC PC oud'un PC vers un poste tlphonique traditionnel. Il n'est donc possible de joindre un utilisateurNet2phone qu' partir d'un poste Net2phone. De plus la connexion l'Internet est indispensable.

II.2.1.4. SCCP (Skinny Client Control Protocol)Skinny Client Control Protocol (SCCP): protocole propritaire dvelopp par CISCO. Ceprotocole est utilis pour le CISCO Call Manager et les tlphones IP.

II.2.2. Architecture distribueLe modle est proche de la philosophie utilise au sein de l'Internet. Dans ce modle, lesarchitectures informatiques sont scindes en de multiples entits afin de dlguer les tches accomplir aux systmes les plus adapts leur ralisation: par exemple le DNS pour lalocalisation de services. Dans un mode distribu, les terminaux utilisateurs offrent en outre denombreuses fonctionnalits et services. Ainsi, si un abonn dsire utiliser un service de rejetd'appels slectif, il peut le faire directement via un terminal qui lui est associ, sans interventiond'une tierce partie.

RTC IP

Flux PCM64 Kb/s

Flux RTP

Media GatewayController

Media Gatewa


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Les caractristiques d'une telle architecture sont:

Intelligence distribue entre les terminaux utilisateurs et les quipements designalisation disponibles au sein du rseau.

Les terminaux sont les tlphones IP, les PC ou les passerelles VoIP. Les systmes sont flexibles et il est ais d'ajouter un nouveau service. Les systmes sont plus complexes.

Les relations au sein d'une architecture distribue sont souvent qualifies de "client/serveur".

Figure II.2 : Intelligence partage entre les serveurs et les clients.

Parmi les protocoles existants pour ce type d'architecture, on retiendra :

II.2.2.1. Le protocole H.323

Avec le dveloppement du multimdia sur les rseaux, il est devenu ncessaire de crer desprotocoles qui supportent ces nouvelles fonctionnalits, telles que la visioconfrence : lenvoi deson et de vido avec un souci de donnes temps rel. Le protocole H.323 est lun deux. Ilpermet de faire de la visioconfrence sur des rseaux IP.

Le standard H.323 a t conu par lITU-T. Il fait partie dune srie de recommandations quidcrivent des transmissions multimdia mais sur des rseaux diffrents. Il spcifie lescomposants, protocoles et procdures permettant la mise en place dun service multimdia sur

des rseaux paquets commuts sans garantie de bande passante. Ce standard est valable pour


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VoIP car il permet de transmettre uniquement la voix ou un mlange de voix et de donnes. Il estconstitu par un ensemble de protocoles permettant des communications entre plusieurs entitsdu rseau. Ces entits sont les Gateways, Gatekeeper, les terminaux et les units de contrlemultipoint MCU. La figure suivante montre un rseau dot dquipements bass sur le modleH.323. Nous allons dcrire par la suite le rle de chacun de ces quipements [6], [7].

Figure II.3 : Topologie d'un rseau VoIP H.323

II.2.2.1.1. Les diffrents composants de H.323

H.323 est un protocole de communication englobant un ensemble de normes et composantsutiliss pour lenvoi de donnes audio et vido sur Internet et parmi ces composants onretiendra :

Les terminaux H.323

Les terminaux sont des clients dans un rseau H.323. Ce sont des systmes daudio (TlphoneIP, PC) ou de vido confrence utiliss pour communiquer en temps rel. Le standard H.323requiert que chaque terminal supporte un certain nombre de fonctions (voir Figure II.4) et decodeurs qui ont t dfinis par lITU, tels que H.225, H.245, Q.931, RAS

(Registration/Admission/Status) et RTP/RTCP (Real Time Protocol/Control Protocol).

Les terminaux H.323 peuvent aussi avoir des fonctionnalits supplmentaires, tels que descodeurs audio/vido, le protocole T.120 pour la data-confrence et des fonctionnalits de qualitde service. Cependant, la multiplicit des options rend difficile linteroprabilit des diffrentsterminaux H.323.

Les passerelles (GW : Gateway)

La passerelle ou Gateway gre linterconnexion entre le rseau IP et le rseau tlphoniqueclassique ; elle fournit une traduction entre des formats de transmission aussi bien de

signalisation que de flux multimdia. Le Gateway tablit et termine les appels aussi bien du ctdu rseau IP que du ct du rseau tlphonique. Elle peut aussi effectuer le transcodage entre


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les formats audio, vido ou data. Une passerelle possde les mmes fonctionnalits quunterminal H.323 sur le rseau IP, et aussi celles dun terminal tlphonique sur le rseau detlphonie.

Figure II.4 : Diagramme fonctionnel dune passerelle

Les portiers (GK : Gatekeeper)

Le Gatekeeper, qui est un quipement optionnel dans un systme H.323, fournit un service decontrle dappel pour les terminaux H.323. Plusieurs Gatekeepers peuvent tre prsents sur un

rseau et communiquer les uns avec les autres. Le Gatekeeper est spar des autres terminaux,cependant il peut tre physiquement implment avec un terminal, un Gateway ou un autrelment du rseau non-H323.

Figure II.5 : Diagramme fonctionnel dun Gatekeeper


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Le Gatekeeper fournit les services suivants :

Traduction dadresse : Le Gatekeeper fait la traduction de lalias H.323 en une adresse detransport (adresse IP + port) Cela est effectu grce une table qui est rafrachie par lesmessages denregistrement (Registration message).

Contrle dadmission : Le Gatekeeper autorise laccs au rseau par les messages H.225(ARQ/ACF/ARJ). Ce contrle peut tre bas sur lautorisation dappel, la bande passantedisponible ou dautres critres fixs par ladministrateur.

Gestion de zone : Le Gatekeeper doit garantir tous les services dcrits prcdemmentpour les terminaux enregistrs.

Contrle de bande passante: Le Gatekeeper peut refuser ltablissement dun appel pourcause de limitation de bande passante.

Signalisation de contrle dappel: Le Gatekeeper peut choisir de faire la signalisationdappel avec le terminal par lui-mme ou de rediriger le terminal pour quil tablisse uncanal de signalisation directement avec lautre terminal. De cette faon, cela permetdviter au Gatekeeper de grer les appels H.225.

Autorisation dappel: Par lintermdiaire de la signalisation H.225, le Gatekeeper peutaccepter ou refuser une demande dappel mise par un terminal.

Gestion des appels: Le Gatekeeper peut recenser les appels en cours dans la zone quilgre et connatre ltat dans lequel les diffrents appels se trouvent.

Les units de contrle multipoints (MCU)

Le Multipoint Controller Unit gre les connexions multipoint (ex : appels de confrence). Ilse dcompose en un Multipoint Controller (MC), affect la signalisation, et un MultipointProcessor (MP), ddi la transmission proprement dite.

Figure II.6 : Diagramme fonctionnel dune MCU


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II.2.2.2. Le protocole SIP (Session Initial Protocol)

Le protocole SIP (session initial Protocol) est dvelopp par le groupe MMUSIC (MultipartyMultimedia Session Control) : Ensemble de standards dvelopps pour le support deconfrences Internet multimdia faiblement contrles pour ltablissement et la supervision

de confrences multimdia, peut tre compar un protocole dtablissement dappel, il permetdassocier des supports audio, vido et de donnes une session multimdia.

Le protocole SIP (normalis par lIETF, R.F.C 2543) est un protocole de signalisationappartenant la couche application du modle OSI et il est apparent au protocole HTTP. Sonrle est douvrir, modifier et librer les sessions. Louverture de ces sessions permet de raliserde laudio ou vidoconfrence, de lenseignement distance, de la voix (tlphonie) et de ladiffusion multimdia sur IP essentiellement.

SIP est rapidement apparu comme une alternative H.323. SIP est indpendant du protocole detransport utilis. Il utilise le protocole SDP (Session Description Protocol) pour la description descommunications mdia.

II.2.2.2.1. Topologie de protocole SIP

L'architecture de SIP est base sur des relations client/serveur. Il spcifie plusieurs entits durseau sur lequel il opre. Ces principales entits sont : les terminaux (User Agent), les serveursProxy SIP, les serveurs de redirection, les serveurs denregistrement, les passerelles. Les serveursSIP intermdiaires peuvent se comporter comme Proxy serveur ou serveur de redirection.

Figure II.7 : Topologie d'un rseau VoIP SIP

Serveurdenregistrement

Serveur dere-direction

SIP

ClientsSIP

PasserelleSIP

PSTN/ouMobile

Proxy SIP

Serveur delocalisation


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Les terminaux

Les terminaux sont donc des appareils pouvant mettre et recevoir de la signalisation SIP. Ondistingue essentiellement deux types de terminaux : les tlphones ou les PC quips dunlogiciel adquat, dune carte son, dun microphone, etc. Un terminal SIP doit disposer dun agent

qui devient client lorsquil met des requtes et reoit des rponses (UAC User Agent Client) etpar consquent son partenaire devient serveur (UAS User Agent Serveur) puisquil rpond cesrequtes. Les terminaux peuvent communiquer directement entre eux ou par l'intermdiaired'autres serveurs.

Les serveurs Proxy SIP

Le serveur Proxy joue le rle de serveur dun ct (rception de requte) et de client de lautre(envoi de requte). Un serveur Proxy peut transmettre une requte, sans changement, ladestination finale ou ventuellement modifier certains paramtres. Il renseigne le champ via

chaque fois quune requte passe par lui afin que la rponse puisse prendre le mme chemin auretour ; ce qui ne serait pas possible avec le protocole UDP.

Le Proxy peut aussi dans certains cas tre charg deffectuer dautres tches telles quelauthentification, lautorisation, la gestion des taxes, etc.

Figure II.8 : Proxy SIP

Alors le Proxy SIP reoit une requte SIP, modifie son entte, la transmet au Proxy suivant ou lagent final. Il permet lacheminement des messages SIP. Existe en version stateful et statelesssuivant quil garde ou non des informations au cours des sessions.

Les serveurs de redirection

Un serveur de redirection rpond une requte SIP Invite . Il tablit la correspondance entreladresse SIP du terminal appel et la ou les adresses o il pourra effectivement tre joignable.Le serveur redirection nest pas charg daccepter les appels ni dmettre des requtes. Il ne faitque rpondre aux requtes mises par des terminaux SIP appelants.


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Cest un serveur ralisant une association dadresses vers une ou plusieurs nouvelles adresses.Un Redirect Server est consult par lUAC comme un simple serveur et ne peut mettre derequtes contrairement au Proxy Server.

Les serveurs denregistrement

Un serveur denregistrement ou registrar est un serveur qui traite les requtes Register et peutaussi avoir la fonction de Proxy. Sa fonction est de connatre lendroit o se trouve un usager etde fournir cette information au Proxy et au serveur de redirection. En effet pour pouvoir joindreun usager partir dune adresse SIP, il faut faire une correspondance avec une adresse IP quipeut tre variable (mobilit IP) : cest le rle du registrar.

Les serveurs de localisation (LS)

Il fournit la position courante des utilisateurs dont la communication traverse les RS et PS

auxquels il est rattach : cette fonction est assure par le service de localisation.II.2.2.2.2. Les messages SIP

II.2.2.2.2.1. Les requtes de base SIP

Les requtes de base SIP appels encore mthodes , sont au nombre de six. Ces requtes debase permettent de localiser, dadresser un lment du rseau et lui transmettre les informationsde signalisation :

Invite : Ce message est une demande dtablissement de liaison. Le type de session,

ladresse IP, le port, et le type du codec sont inscrits dans le corps du message. Lenvoidun message invite durant une session existante donne lieu une rinvitation et estutilis pour la modification des paramtres de la session actuelle.

ACK : Termine la demande de liaison (invite) il est uniquement utilis pour ceci. Si lorsde la demande de liaison le corps du message invite ne contient pas les informations surle type mdias, alors le ACK devra les contenir.

Options : Demande un autre agent ces comptabilits, la rponse contiendra la liste desmthodes quil supporte, ces codecs etc. Lagent questionn rpondra ce messagecomme sil sagissait dune invite.

Bye : Termine une communication, lagent stop lenvoi de paquets de type media (RTP). Cancel : Termine une communication en cour dtablissement. Register : Permet un agent de senregistrer ou de mettre jour sa localisation et sont

URL auprs dun serveur denregistrement, celui-ci pourra son tour mettre jour leserveur de localisation, ces donnes seront utilises pour la redirection descommunications.

II.2.2.2.2.2. Les autres requtes SIP

Afin dtendre les possibilits de SIP des nouvelles mthodes ont t ajoute, actuellement onpeut en compter 8 mais il est vraisemblable que cette liste va sagrandir au fil du temps :

Info : Est utilis pour transmettre de la signalisation, exemple signaux en provenance duGateway PSTN.


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Refer : Permet un agent de demander un autre agent dexcuter une requteparticulire.

Prack : Ce message et une confirmation un message de rponse temporaire.

Comet : Est utilis pour annoncer un agent quil doit avertir lutilisateur que certaines

conditions (ex. QoS etc.) ont t runies. Subscribe : Permet de sinscrire de faons tre inform lors de lexcution dun

vnement donn. Unsubscribe : Annule une inscription pralable. Notify : Est utilis pour informer les utilisateurs inscrits que un vnement a eu lieu. Message : Permet lenvoi dun message vers un utilisateur, le message qui peut tre de

type HTML, texte ou autre est transport dans le corps du message.

II.3. Avantages et Inconvnients H323, SIP et MGCP

Avantages Inconvnients

SIP

Simple mettre en uvre, messagescrits en clair

Interoprabilit trs bonne Grce CPL (Call Processing

Language) qui utilise XML, il est trsfacile dajouter des services intelligentsde redirection

Trs bonne possibilit de gestion de la

mobilit Utilis pour la tlphonie 3G (UMTS)

Pas encore de granderfrence

Service supplmentaire detlphonie inexistant

En pleine maturation

H323

Maturit du protocole: Actuellementversion 4 pour la dfinition.

Les premires mises en uvre de V3commencent juste apparatre

Beaucoup de constructeurs utilisentH.323

Peut supporter autre chose que IP, existeaussi sur ATM

Protocole trs complexe,manque dinter-oprabilit

Difficults avec lesFirewall

Support des fonctionsavances de la tlphonie.

Pas dans lesprit Internet

MGCP Permet dutiliser des tlphones

idiots Indpendant des protocoles de

signalisation suprieurs (H.323, SIP) Bien pour les oprateurs voulant faire du

RTC-IP-RTC

Pas encore de granderfrence

Service supplmentaire detlphonie inexistant

En pleine maturation

Tableau II.1 : Avantages et inconvnients des protocoles de signalisations de VoIP [8].


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II.4. VoiceXML et application vocale

La notion d' application vocale couvre une zone plus vaste dans l'ensemble des applicationsinformatiques. Nous dfinissons une application vocale comme une application informatiqueutilisant la parole pour raliser/accomplir certaines tches. Dans ce type d'applications,

l'utilisateur peut dialoguer avec l'application en utilisant seulement les mots cls, une phrasecourte et simple, ou toute la complexit de la langue

Nous prsentons dans cette section, tout dabord, la notion de VoiceXML, ses avantages, ainsique ses inconvnients. Nous donnons, en conclusion, des remarques importantes qui nousmotivent pour faire plus de recherches portant sur le systme de dialogue.

II.4.1. Introduction

VoiceXML est le nom d'une norme de technologie propose initialement par le forum deVoiceXML [9]. Elle est base sur des veilles technologies telles que VoXML de Motorola et de

SpeechML d'IBM, pour crer une nouvelle faon dinteragir avec des applications via uneinterface vocale, en apportant les avantages de dveloppement du WEB aux applicationsinteractives par la parole.

La premire version de VoiceXML a t labore par AT&T, Lucent Technologies, Motorola, etIBM et approuve par le W3C en mars 2000. La deuxime version est galement apparue aveclaide des membres du groupe Voice Browser du W3C [10].

Au point de vue technique, VoiceXML est considr comme un langage qui permet dintgreraisment la tlphonie et lInternet. Il s'agit d'un interprteur (browser) vocal de pages dans uneforme drive du XML. Un interprteur de ce type possde une connexion au rseautlphonique d'un ct, une connexion au rseau Internet de lautre, des ressources

technologiques et un algorithme pour traiter les pages et interagir avec l'utilisateur. Lesressources technologiques couvrent la majorit de technologies vocales, savoir la synthse de laparole, la reconnaissance de la parole et l'annulation d'cho.

Lobjectif principal de VoiceXML est premirement dapporter tous les avantages dedveloppement de services Web des systmes dapplication utilisant la parole pour interagir, etdeuximement de permettre au dveloppeur de programmer et de grer des ressources au hautniveau. De plus, VoiceXML vise satisfaire les besoins suivants :

Minimiser les interactions client/serveur en prcisant plusieurs interactions pardocument.

Sparer le code dinteraction dutilisateur (VoiceXML) de la logique (scripts CGICommon Gateway Interface).

Favoriser la portabilit de service travers des plates-formes dimplmentation.VoiceXML est un langage commun pour les fournisseurs de contenu, lesfournisseurs d'outil, et les fournisseurs de plates-formes.

Etre facile utiliser pour des interactions simples, mais fournir des possibilitspour supporter des dialogues complexes.

Les documents VoiceXML couvrent donc les lments suivants : sortie pour la synthse de laparole TTS (Text To Speech), sortie des fichiers sonores, reconnaissance d'entre parle,reconnaissance d'entre DTMF, enregistrement d'entre parle, contrle de dialogue et

caractristiques de tlphonie tels que le transfert et la dconnexion d'appel.


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II.4.2. Prsentation de VoiceXML

VoiceXML et HTML sont des langages balise (Markup Language). Mais quand un documentHtml est interprt par un "Web Browser" (Internet Explorer, Firefox, ) pour formater lecontenu prsent sur votre ordinateur, VoiceXML est lui interprt par un "Voice Brower" pour

formater le contenu prsent sur votre tlphone.

Lobjectif initial du langage VoiceXML est de permettre aux personnes disposant dun simpletlphone daccder sous forme vocale aux contenus et services du Web ainsi quaux systmesdinformations des entreprises.

VoiceXML est un langage de programmation des interactions vocales homme-machines'appuyant sur l'architecture et les applications du Web. Les principales fonctionnalits de celangage sont :

La diffusion de fichiers audio. La diffusion de parole synthtise (synthse vocale). La dtection de codes DTMF gnrs par les touches du clavier du tlphone. La dtection de mots ou expressions prononcs par l'utilisateur (reconnaissance

vocale). Lenregistrement de la parole de lutilisateur. Le contrle de lappel tlphonique (transfert de lappel, dconnexion de lappel).

II.4.3. Dfinition

VoiceXML est un langage de programmation prenne et portable, normalis par le World WideWeb Consortium (W3C). Il sert dvelopper des services de communication interactifs,convergents avec Internet. Il permet d'laborer un scnario d'accueil de l'appelant en intgrant demultiples possibilits : jeu d'un message prenregistr, reconnaissance des touches tapes sur leclavier tlphonique (DTMF, ou Dual tone multiple frequency) pour conditionner uneinteraction, enregistrement d'un message et transmission par e-mail, emploi de la reconnaissance

et de la synthse vocales, gestion de plusieurs canaux (e-mail, SMS, fax et Web), traitement desappels entrants ou sortants, transfert d'appel, etc.


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II.4.4. Concept de base

La technologie VoiceXML apporte les fonctionnalits suivantes : cration et gestion de dialoguesvocaux utilisant des voix synthtises, des sons numriss, de la reconnaissance de la parole etdes sons DTMF.

La ralisation de cet exploit passe par une plate-forme interface vocale du W3C. Cette plate-forme VoiceXML est compose de plusieurs lments qui sont :

VoiceXML pour les interactions entre une application et un utilisateur. Le langage de synthse vocale (SSML) utilis pour gnrer des annonces vocales

synthtiques. La grammaire de reconnaissance de la parole (SRGS) qui guide la reconnaissance en

utilisant la description des rponses possibles de l'utilisateur. Le contrle d'appel du navigateur vocal (Voice Browser CCXML) qui gre les appels

tlphoniques. L'interprtation smantique pour la reconnaissance de la parole (SISR) qui dfinit la

syntaxe et la smantique des balises.

II.4.5. Caractristiques

II.4.5.1. Modle darchitecture

Le modle darchitecture dune application vocale, dveloppe en se fondant sur la normeVoiceXML, est illustr par la figure II.9 :

Figure II.9 : Modle darchitecture de VoiceXML

Rseaux tlphoniques

Utilisateur

Infrastructure de tlphone

Reconnaissancede la parole

Synthse de laparole

Interprte de VoiceXML

A lication

Plate-forme dimplmentation


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Dans ce modle, la plate-forme dimplmentation a pour but de fournir les primitives ddiesaux vnements concernant les actions la fois dutilisateur et de systme. Elle se compose uneinfrastructure de tlphonie pour capturer et diffuser les appels tlphoniques, un module dereconnaissance automatique de la parole (ASR Automatic Speech Recognizer), et un modulede synthse de la parole (TTS Text To Speech). L'interprte de VoiceXML doit traduire les

vnements spcifiant dans les documents VoiceXML produits par une application en desactions concrtes sur le monde. Linterprte de VoiceXML doit galement assurer lacoordination de ces actions.

II.4.5.2. AvantagesLa norme VoiceXML prsente les avantages suivants :

Rutilisation de qualifications : les dveloppeurs base des technologies de Websaccordent pour dire que VoiceXML est facile apprendre, en raison de sasimilitude avec d'autres langages de Markup tels que HTML. Leurs comptences,par exemple pour la gnration dynamique du contenu, pourront tre rutilises

afin de dvelopper des applications vocales. Facilit de construction : pour une application vocale simple, sa conception ainsi

que son dveloppement peuvent tre facilement effectus en se fondant sur desenvironnements dvelopps de VoiceXML. La raison de cette facilit rside auxobjectifs poss de cette norme.

Portabilit : les applications dveloppes en VoiceXML peuvent fonctionner surune grande varit de plates-formes et peuvent migrer facilement.

II.4.5.3. InconvnientsLes applications base de la norme VoiceXML ne sont appropries que dans les cas o les

utilisateurs savent ce qu'ils veulent. L'information qu'ils coutent est courte et au point, c'est--dire qu'elle est seulement constitue de mots cls ou de phrases simples. Cela est donc un grandinconvnient pour lutilisateur quand il veut exprimer ses demandes par des longues phrases telle application.

De plus, le dialogue, entre lutilisateur et lapplication, nest constitu que par desquestions/rponses, dans lesquelles lapplication garde toujours sa propre initiative.

VoiceXML est conu principalement pour fonctionner avec le tlphone, qui est le dispositif detransmission le plus omniprsent. Nanmoins, les limitations, imposes par le tlphone commeun niveau sonore faible, un t

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