Réseau et service mobile

Projet de fin d’étude i

Cycle de formation des ingénieurs en Télécommunications

Option :

Réseaux et Services Mobiles (RSM)

Rapport de Projet de fin d’études

Thème :

Stratégie d’introduction du concept IMSdans un réseau de télécommunication

Etude de cas Tunisie Télécom

Réalisé par :

Naouel Ghanmi

Encadré par:

M. Jamel Sakka

M. Rached Hamza

Travail proposé et réalisé en collaboration avec

Année universitaire : 2005/2006

i

Dédicace

A ma chère grand-mère

A mon père Abbès et ma mère Chéfia

A mon frère Rami et ma s ur Nouha

A toute ma famille

A toi Amor

A mes amies Sameh, Raja et Refka

A tous ceux qui nous sont chers

Que vous trouvez dans ce modeste travail l'expression de ma

reconnaissance, mon amour, mon amitié et mon estime

Naouel

ii

Avant propos

Ce travail a été réalisé dans le cadre de notre projet de fin d’études à l’école

supérieure des communications de Tunis, en collaboration avec l’opérateur Tunisie

Télécom, pour l’obtention du diplôme d’ingénieur en télécommunication option Réseaux et

Services Mobiles.

Ce stage étant parvenu à terme, je m’aperçois que le temps a vite passé,

heureusement que les connaissances, les bons souvenirs font toujours durer la réjouissance.

Et c’est en aveu du succès de ce stage que mes fervents mercis se vouent, à Mr

Rached Hamza, maître assistant à SUP’COM, pour sa serviabilité et ses hautes qualités

morales, pour son soutien et ses conseils avisés.

Je tiens également à présenter mes sincères remerciements et ma profonde gratitude

à Mr Jamel Sakka, chef division à Tunisie Télécom, pour sa disponibilité, sa collaboration,

sa modestie et sa sympathie, pour ses compétences, sa pédagogie et ses directives fructueux

qu’ils n’a cessé de me prodiguer tout au long de ce projet, qu’il soit avisé ici de mes sincères

mercis.

J’adresse aussi ma plus vive reconnaissance à tous mes enseignants de SUP’COM

pour la formation qu’ils m’ont donné ainsi qu'aux membres de jury qui ont accepté de juger

mon travail.

Finalement, je remercie tous ceux qui n'ont épargné aucun effort, de près ou de loin,

pour me permettre d'accomplir mon travail et j'espère que ça sera le bon départ pour des

travaux ultérieurs.

iii

Résumé

Mots clés : IMS, NGN, réseau c ur, convergence fixe/mobile, voix/data, stratégie

de migration, modèle de trafic, dimensionnement, MGW, MGCF, CSCF.

Face à l’évolution des réseaux de télécommunication vers un concept tout

IMS, les opérateurs sont confrontés, aujourd’hui, à une mutation majeure : le coeur

de leur réseau doit évoluer pour acheminer des trafics variés et être compatible avec

des offres de services régulièrement renouvelées dans un contexte IMS.

Les travaux menés dans le cadre de ce projet ont cerné l'étude des concepts

NGN et IMS, les stratégies de migrations vers ces concepts et les règles de

planification et de dimensionnement des réseaux IMS. Les résultats de cette étude

ont permis le développement d'un outil informatique d'aide au dimensionnement

des réseaux IMS.

En particulier, nous avons arrêté une stratégie optimale pour l’introduction

de ce concept dans le réseau de Tunisie Télécom. Ensuite nous avons appliqué notre

outil de dimensionnement au futur réseau IMS de notre opérateur historique, et on a

fini par la proposition d’une liste de recommandations à prendre en compte lors

d’une migration vers IMS.

iv

Table des matières

Introduction générale ........................................................................................................ 1

Chapitre I: Etude des concepts NGN et IMS .............................................. 3

Introduction ..................................................................................................................... 3

1. Le contexte et les enjeux des réseaux et des services de nouvelle génération ............ 3

1.1. Les évolutions profondes du secteur des télécommunications .................................. 3

1.2. Le développement de nouvelles gammes de services ............................................... 4

1.3. Progressions technologiques d’envergure dans le domaine des réseaux de données . 4

2. Etude du concept NGN................................................................................................ 5

2.1. Approche générale du concept NGN ....................................................................... 5

2.2. Modèle d’architecture en couche ............................................................................. 7

2.3. Evolution des entités et des protocoles du c ur de réseau NGN .............................. 8

2.3.1. Principe général et vue d’ensemble................................................................... 8

2.3.2. Les entités principales du c ur de réseau NGN ................................................ 9

2.3.3. Les familles de protocoles d’un réseau NGN ...................................................11

3. Les réseaux NGN dans le contexte d une autre évolution technologique majeure :

Etude du concept IMS ....................................................................................................13

3.1. Brève définition de l’IMS.......................................................................................13

3.2. NGN/IMS et convergence fixe/mobile ...................................................................14

3.3. Impacts de l’IMS pour les utilisateurs d’un réseau NGN ........................................14

3.4. Architecture IMS ...................................................................................................15

3.4.1. Structuration en couche de l’architecture IMS .................................................15

3.4.2. IMS et SIP.......................................................................................................16

3.4.3. Les principales entités du réseau IMS..............................................................17

Conclusion.......................................................................................................................20

v

Chapitre II: Scénarios de migration vers IMS.......................................... 21

Introduction ....................................................................................................................21

1. Approches de migration: Etat de l art .......................................................................21

1.1. Concept de migration .............................................................................................21

1.2. Principaux scénarios de migration vers les réseaux de nouvelles générations..........22

2. Scénarios de migration vers NGN ..............................................................................23

2.1. Migration des réseaux PSTNs ................................................................................23

2.1.1. Etat actuel du réseau PSTN .............................................................................23

2.1.2. Typologie des scénarios de migration d’un réseau PSTN.................................25

2.1.3. Scénarios de migration du c ur du réseau PSTN/ISDN vers NGN ..................26

2.2. Migration des réseaux mobiles ...............................................................................30

2.2.1. Du GSM 2G vers GPRS 2.5G..........................................................................30

2.2.2. Du GPRS 2.5G vers l’UMTS...........................................................................31

2.2.3. Nouvelle architecture du réseau mobile dans une approche NGN ....................33

2.3. Migration des réseaux à commutation de paquets ...................................................34

2.3.1. Situation actuelle .............................................................................................34

2.3.2. Migration à IPv6 .............................................................................................35

2.3.3. Exigence d’un mécanisme de garantie de qualité de service.............................36

3. Scénarios de migration vers IMS ...............................................................................36

3.1. Etape 1 : Convergence des services fixe et mobile..................................................36

3.2. Etape 2 : Convergence des bases de données des réseaux fixe et mobile .................37

3.3. Etape 3 : Migration vers le tout IMS.......................................................................38

3.3.1. Scénario 1 : à partir du réseau mobile ..............................................................38

3.3.2. Scénario 2 : à partir du réseau fixe ...................................................................39

Conclusion.......................................................................................................................40

vi

Chapitre III: Dimensionnement et stratégie de migration vers IMS - Etude

de cas : Tunisie Télécom............................................................................. 42

Introduction ....................................................................................................................42

1. Développement d une stratégie de migration vers IMS : Etude de cas de Tunisie

Télécom ...........................................................................................................................42

1.1. Topologie du réseau existant ..................................................................................42

1.1.1. Le Réseau IP ................................................................................................43

1.1.2. Le réseau téléphonique classique ...............................................................43

1.1.3. Le réseau mobile GSM................................................................................44

1.2. Règles principales pour une migration optimale .....................................................46

1.3. Migration du réseau de Tunisie Télécom vers IMS.................................................47

1.3.1. Migration vers NGN....................................................................................47

1.3.2. Migration vers IMS .....................................................................................52

2. Evaluation du trafic niveau accès...............................................................................54

2.1. Les classes de service .............................................................................................55

2.1.1. Services de type conversationnel ...............................................................56

2.1.2. Services à flux continu................................................................................56

2.1.3. Services Interactifs ......................................................................................56

2.1.4. Services en mode téléchargement ou background ....................................57

2.2. Modélisation du trafic ............................................................................................57

2.2.1. Modèle de trafic pour le service conversationnel.....................................57

2.2.2. Modèle de trafic pour le service à flux continu ........................................58

2.2.3. Modèle de trafic pour le service interactif ................................................58

2.2.4. Modèle de trafic pour les services d’arrière plan .....................................59

2.3. Scénarios retenus ...................................................................................................59

2.4. Calcul du trafic du réseau d’accès...........................................................................60

2.4.1. Détermination du nombre d’abonnés par technologie..............................60

2.4.2. Détermination du trafic acheminé au niveau accès ..................................62

3. dimensionnement de quelques entités du réseau IMS...............................................65

vii

3.1. Généralité sur le dimensionnement.........................................................................65

3.2. Processus de dimensionnement ..............................................................................65

3.2.1. Dimensionnement des MGWs ....................................................................65

3.2.2. Dimensionnement de MGCF ......................................................................67

3.2.3. Dimensionnement de CSCF........................................................................68

Conclusion.......................................................................................................................68

Chapitre IV: Développement d un outil de dimensionnement du c ur de

réseau IMS et son application au réseau de Tunisie Télécom .................. 69

Introduction ....................................................................................................................69

1. Spécifications de l outil ...............................................................................................69

1.1. Données de dimensionnement ................................................................................69

1.1.1 Données d’entrée ..........................................................................................70

1.1.2 Résultats de sortie.........................................................................................70

1.2. Synoptique de l’interface utilisateur de l’outil ........................................................70

1.3. Outil de développement..........................................................................................72

2. Réalisation de l outil ...................................................................................................72

2.1 Au démarrage..........................................................................................................72

2.2. Spécifications des paramètres généraux..................................................................73

2.3. Configuration du réseau .........................................................................................73

2.3.1. Spécification du modèle de trafic data ......................................................74

2.3.2. Configuration des différentes zones du réseau .........................................75

2.3.3. Spécification des paramètres du codeur audio..........................................76

2.4. Affichage des résultats du dimensionnement ..........................................................77

3. Etude de cas : dimensionnement du réseau IMS de Tunisie Télécom ......................78

3.1. Les paramètres généraux de dimensionnement .......................................................78

3.2. Répartition des abonnés par zone ...........................................................................78

3.3. Spécification des paramètres de la voix classique ...................................................79

viii

3.4. Modèle de trafic data..............................................................................................80

3.5. Résultats et analyse du dimensionnement ...............................................................82

4. Listes de recommandations ........................................................................................84

Conclusion.......................................................................................................................85

Conclusion générale ......................................................................................................... 86

Annexe A: Calcul du débit d accès................................................................................... 88

Bibliographie ................................................................................................................... 91

Glossaire...........................................................................................................................93

ix

Liste des figures

Figure I-1 : Vue globale d’un réseau NGN...........................................................................6

Figure I-2 : Architecture en couche d’un réseau NGN..........................................................8

Figure I-3 : Architecture simplifiée d’un réseau NGN..........................................................9

Figure I-4 : L’architecture de Réseau et de Service IMS.....................................................15

Figure II-1 : Description d’un réseau RTC .........................................................................24

Figure II-2: Scénario 1 .......................................................................................................28

Figure II-3 : Scénario 2 ......................................................................................................29

Figure II-4: Scénario 3 .......................................................................................................30

Figure II-5: Migration du réseau GSM vers GPRS .............................................................31

Figure II-6 Migration vers UMTS release 99......................................................................32

Figure II-7 : Migration vers UMTS release 5 ....................................................................32

Figure II-8 : Convergence des services fixe et mobile ........................................................37

Figure II-9 : Mise en uvre d’un SHLR dans le réseau PSTN............................................37

Figure II-10 : Interfonctionnement entre réseau fixe et réseau mobile ................................38

Figure II-11 : introduction de l’IMS dans le réseau mobile.................................................39

Figure II-12 : migration vers un réseau tout IMS................................................................39

Figure II-13 : Migration du réseau fixe vers IMS ...............................................................40

Figure II-14 : Propagation de l’IMS vers le réseau mobile..................................................40

Figure III-1 : Backbone IP/MPLS de Tunisie Télécom.......................................................43

Figure III-2 : CTNs du réseau fixe de Tunisie Télécom......................................................44

Figure III-3 : Réseau mobile de Tunisie Télécom et interconnexion avec le réseau fixe......45

x

Figure III-4 : Backbone IP/MPLS de Tunisie Télécom dans un concept NGN....................47

Figure III-5 : Interconnexion des MGWs au réseau IP/MPLS.............................................48

Figure III-6 : Premier scénario de migration du réseau de Tunisie Télécom vers NGN.......49

Figure III-7 : Deuxième scénario de migration du réseau de Tunisie Télécom vers NGN ...50

Figure III-8 : Optimisation de la migration du réseau de Tunisie Télécom vers NGN .........51

Figure III-9 : Le réseau c ur de Tunisie Télécom dans une approche NGN .......................53

Figure III-10 : Evolution du softswitch vers IMS ...............................................................54

Figure III.11 : processus de calcul du nombre d’abonnés par technologie...........................61

Figure III.-12 : Calcul du trafic total niveau accès ..............................................................62

Figure III.13 : Dimensionnement de MGW........................................................................66

Figure IV-1 : Synoptique de l’interface utilisateur..............................................................71

Figure IV-2 : Ecran de démarrage ......................................................................................72

Figure IV-3 : Identification de l’administrateur ..................................................................72

Figure IV-4 : Spécification des paramètres généraux du dimensionnement ........................73

Figure IV-5 : Configuration du réseau à dimensionner .......................................................74

Figure IV-6 : Spécification du modèle de trafic data ..........................................................74

Figure IV-7 : Configuration du réseau par zone..................................................................75

Figure IV-8 : Spécification des paramètres des réseaux GSM et POTS par zone ................75

Figure IV-9 : Spécification des paramètres des réseaux ADSL, EDGE et UMTS par zone .76

Figure IV-10 : Paquétisation du flux audio mode circuit ....................................................76

Figure IV-11 : Fenêtre d’affichage des résultats du processus du dimensionnement ...........77

Figure IV-12 : Résultats de dimensionnement du réseau c ur de TT .................................82

xi

Liste des tableaux

Tableau III-1 : Les différentes classes de service................................................................55

Tableau III-2 : Modélisation du trafic.................................................................................59

Tableau III-3 : Répartition des abonnés par service ............................................................60

Tableau III-4 : Services utilisés par chaque technologie .....................................................61

Tableau IV-1 : Répartition des abonnés par zone ...............................................................79

Tableau IV-2 : Modèle de trafic des réseaux en mode circuit .............................................80

Tableau IV-3 : Modèle de trafic des services data ..............................................................81

Tableau IV-4 : Taux d’activité des services par zone..........................................................81

Tableau IV-5 : Résultat de dimensionnement par zone.......................................................83

Projet de fin d études - N. Ghanmi - © Juin 2006 1

Introduction générale

Les télécommunications font partie des technologies qui ont révolutionné notre

mode de vie au vingtième siècle. Du télégraphe à l’Internet, de la téléphonie sans fil au

téléphone cellulaire, les progrès établis en la matière sont spectaculaires. Les informations

transmises étaient tout d’abord codées en morse, puis des techniques de modulation et de

codages analogiques ont permis de transmettre du son, puis des images. Ensuite la venue

des techniques numériques a considérablement augmenté le débit et la qualité des

informations à transmettre d’un point à un autre.

Les réseaux de télécommunications évoluent aujourd'hui vers des nouvelles

générations de réseaux (NGN). Ces derniers ont comme objectifs de faire converger les

services voix, multimédia et données en utilisant un réseau de transport IP ou ATM et

d'offrir des nouveaux services liés à la mobilité des personnes.

De plus, on est face, aujourd’hui, à une palette de services de plus en plus diversifiés.

En effet, le haut débit a bouleversé irrémédiablement l’univers des services en accélérant la

convergence des télécoms avec l’informatique. La connectivité IP généralisée ouvre un

univers toujours plus large de services indépendants de l’opérateur d’accès. La substitution

fixe mobile reste d’actualité et la convergence fixe mobile s’annonce comme une proche

réalité. Dans ce cadre est apparu un nouveau concept : IMS (IP Multimedia Subsystem).

Ce concept est conçu pour répondre à toutes ces exigences en offrant aux utilisateurs

la possibilité d’établir des sessions multimédia et en utilisant tout accès haut débit et une

commutation de paquets IP.

Les opérateurs historiques sont ainsi confrontés à une mutation majeure : le coeur de

leur réseau doit évoluer pour acheminer des trafics variés et être compatible avec des offres

de services régulièrement renouvelées dans un contexte concurrentiel de plus en plus rude.


L'objectif de ce projet de fin d’étude est d’étudier le concept IMS et de proposer des

scénarios de migration vers ce nouveau concept pour les opérateurs. En particulier, nous

allons arrêter une stratégie optimale pour l’introduction de ce concept dans le réseau de

Tunisie Télécom. Ensuite nous proposons un processus de dimensionnement qui sera

automatisé dans un outil informatique qu’on va appliquer au cas de notre opérateur

historique.

Le présent rapport est organisé en quatre chapitres :

Le premier chapitre présente une vue panoramique sur les concepts NGN et IMS,

leurs principes, leurs architectures de base et l’ensemble des protocoles mis en uvre.

Le deuxième chapitre traite la problématique de la migration des réseaux de

télécommunication vers les réseaux de nouvelles générations. D’abord, on a tracé les

différentes approches d’une telle migration, ensuite, on a proposé des scénarios de migration

vers les NGNs, puis des scénarios de migration vers un concept tout IMS.

Le troisième chapitre sera consacré à l’étude de cas de l’opérateur Tunisie Télécom

D’abord, on va exploiter notre savoir faire pour arrêter une stratégie de migration optimale

vers IMS pour cet opérateur historique. Ensuite, on va passer à dimensionner un réseau de

télécommunication basé sur un concept IMS. De ce fait, on va établir un processus de

dimensionnement basé sur l’évaluation du trafic niveau accès et de la charge des

équipements du réseau coeur.

Finalement, dans le quatrième chapitre, on va présenter les étapes de conception et

d’utilisation d’un outil qui permet l’automatisation du processus de dimensionnement.

Ensuite, on va appliquer cet outil au cas de Tunisie télécom. Et on va finir par

l’interprétation des résultats obtenus et par la proposition de quelques recommandations à

prendre en compte lors de toute migration vers IMS.

Chapitre I


Chapitre I

Etude des concepts NGN et IMS

IntroductionL’évolution progressive du monde des télécommunications vers des réseaux et des

services de nouvelle génération est aujourd’hui une tendance forte qui suscite l’intérêt d’une

majorité d’acteurs. Elle résulte de la conjonction d’un ensemble de facteurs qui ont

fortement excité la migration vers NGN (Next Generation Network) et puis vers IMS (IP

Multimedia Subsystem).

Dans ce premier chapitre, on va commencer par illustrer les différents enjeux et

motivations qui ont poussé à cette migration. Ensuite, on va passer à donner une idée

générale sur les concepts NGN et IMS, leurs principes, leurs architectures de base et

l’ensemble des protocoles mis en uvre. Et on va finir par illustrer les nouveautés apportées

par un réseau IMS et l’importance de son déploiement dans un réseau de

télécommunication.

1. Le contexte et les enjeux des réseaux et des services denouvelle génération

1.1. Les évolutions profondes du secteur destélécommunications

Le secteur des télécommunications a vécu des évolutions importantes aucours de ces

dernières années. Ces évolutions se manifestent par :

• La dérégulation des marchés (du transport longue distance à la boucle locale) : Le

cadre réglementaire actuel tend à encourager la compétition et a permis à un certain nombre

d’opérateurs alternatifs de se positionner par rapport à l’opérateur historique et de le

concurrencer sur les marchés des données, de la voix, des services Internet et plus

récemment sur la boucle locale [1].

Chapitre I


• La recherche d’économies d’échelle est une notion présente dans plusieurs concepts

télécoms qui font aujourd’hui l’actualité : l’évolution de la téléphonie vers l’IP, la

convergence voix/données, la flexibilité réseau, les opérateurs virtuels et le partage

d’infrastructure ou encore les nouvelles générations de réseaux mobiles économes en

ressources spectrales [1].

• L’émergence de nouveaux acteurs et de nouveaux modèles économiques afin de

développer de manière viable et optimisée les services et les contenus : développement du

marché des « purs » fournisseurs de services, partenariats entre les opérateurs de transport /

accès et les fournisseurs de services. Cette tendance est favorisée par les nouveaux standards

(ex. : interfaces OSA – Open Service Architecture – en UMTS, et travaux du groupe Parlay)

[1].

1.2. Le développement de nouvelles gammes de services

L’évolution massive des services constatée ces dernières années est loin d’être

terminée. En effet, le marché des systèmes de communications électroniques s’apprête à

vivre encore de nouvelles révolutions et des évolutions fortes en terme de services proposés:

• L’accentuation du succès mondial d’Internet et l’explosion du volume de données

gérées, stockées et transférées.

• Le besoin toujours plus fort des utilisateurs d’une accessibilité totale aux données et

aux services (Internet mobile, UMTS, WLAN, mobilité entre réseaux d’accès ou terminaux

de technologies différentes, …) potentiellement couplée à des services à haute valeur

ajoutée utilisant la géolocalisation.

• Le développement de contenus et services multimédia, de plus en plus interactifs et

temps réel. Ils nécessitent techniquement d’assurer différents modes d’accès, et de

développer de nouveaux terminaux hybrides et multi-fonctions.

• Le développement inévitable du commerce électronique, qui pose des problèmes

techniques liés aux transactions temps réel, au paiement sécurisé, au développement de

solutions de porte-monnaie virtuel [1].

1.3. Progressions technologiques d envergure dans le

domaine des réseaux de données

• L’évolution des réseaux de transport, et notamment des couches optiques, vers le

très haut débit (commutation optique, multiplexage en longueur d’onde WDM).

Chapitre I


• La généralisation du protocole IP et l’émergence de la nouvelle version de ce

protocole, IPv6, qui permettra notamment d’en améliorer les capacités d’adressage et de

gestion et de la sécurité.

• L’arrivée à maturité de technologies nouvelles comme le MPLS, qui permet de

véhiculer de manière différenciée des flux IP avec une meilleure gestion de la qualité de

service.

• Ces évolutions permettent d’envisager de manière souple la diffusion sur IP de

contenus temps réel avec des contraintes de qualité de service fortes [1].

Il résulte de ce contexte le besoin et la faisabilité technique d’une évolution vers un

nouveau modèle de réseaux et de services appelé NGN (Next Generation Networks).

2. Etude du concept NGN2.1. Approche générale du concept NGN

L’ETSI a présenté les réseaux de nouvelle génération comme un concept permettant

de définir et déployer des réseaux évolutifs et favorisant pour les fournisseurs de services et

les opérateurs la création et la gestion de services innovants. Ils reposent sur une

architecture en couches indépendantes (transport, contrôle, services) communiquant via des

interfaces ouvertes et normalisées. Les services doivent être évolutifs et accessibles

indépendamment du réseau d’accès utilisé [2].

Cependant, on constate des variantes suivant l’activité et le positionnement des

acteurs (constructeurs, opérateurs, fournisseurs de service). Notamment, au-delà de la

séparation entre domaine d’origine « télécoms » ou « données », on peut tout naturellement

distinguer des thèmes et des centres d’intérêt privilégiés selon que l’acteur est positionné

principalement sur les couches basses (transport), moyennes (contrôle) ou supérieures

(services, et particulièrement le domaine logiciel). Ces différentes visions ne s’opposent pas

mais se complètent. Pour cela, le concept des NGN s’articule autour de tendances

globalement admises par tous ces acteurs.

Au regard des réponses apportées, l'ensemble des acteurs s'accorde globalement pour

définir les NGN comme un système offrant des services multimédia en s’appuyant sur un

réseau support mutualisé et caractérisé par plusieurs éléments essentiels:

Chapitre I


• Un c ur de réseau unique et mutualisé pour les différents types d’accès et de

services.

• Une architecture de c ur de réseau en 3 couches : Transport, Contrôle et Services.

• Une évolution du transport en mode paquet (IP, ou ATM à court terme avec une

convergence progressive vers IP) permettant la convergence des réseaux

Voix/données et Fixe/Mobile.

• Des interfaces ouvertes et normalisées entre chaque couche, et notamment au niveau

des couches contrôle et services afin de permettre la réalisation de services

indépendants du réseau.

• Le support d’applications multiples, multimédia, temps réel, en mobilité totale,

adaptables à l’utilisateur et aux capacités des réseaux d’accès et des terminaux.

Figure I-1 : Vue globale d un réseau NGN

Il existe trois types de réseau NGN : NGN class 4, NGN Class 5 et NGN

Multimédia. Les NGN class 4 et class 5 sont des architectures de réseau offrant uniquement

les services de téléphonie. Il s’agit donc de NGN téléphonie. Dans le RTC, un commutateur

class 4 est un centre de transit. Un commutateur class 5 est un commutateur d’accès aussi

appelé centre à autonomie d’acheminement. Le NGN class 4 (respectivement NGN class 5)

émule donc le réseau téléphonique au niveau transit (respectivement au niveau accès) en

transportant la voix sur un mode paquet.

Le NGN multimédia est une architecture offrant les services multimédia (exemple :

messagerie vocale/vidéo, conférence audio/vidéo, Ring-back tone voix/vidéo) puisque

l'usager a un terminal IP multimédia. Cette solution est plus intéressante que les précédentes

Chapitre I


puisqu’elle permet à l’opérateur d’innover en termes de services par rapport à une solution

NGN téléphonie qui se cantonne à offrir des services de téléphonie [3].

2.2. Modèle d architecture en couche

Afin de s’adapter aux grandes tendances qui sont la recherche de souplesse

d’évolution de réseau, la distribution de l’intelligence dans le réseau, et l’ouverture à des

services tiers, les NGNs sont basés sur une évolution progressive vers le « tout IP » et sont

modélisés en couches indépendantes dialoguant via des interfaces ouvertes et normalisées :

• La couche « Accès » : regroupe les fonctions et équipements permettant de gérer

l’accès des équipements utilisateurs au réseau, selon la technologie d’accès (câble,

cuivre, fibre optique, boucle locale radio, xDSL, téléphonie commutée réseaux

mobiles). Cette couche inclut par exemple les équipements DSLAM fournissant

l’accès DSL.

• La couche « Transport » : gère l’acheminement du trafic, voix ou données, dans le

ur de réseau vers sa destination. En bordure du réseau de transport, des « media

gateways » et des « signaling gateways » gèrent respectivement la conversion des

flux de données et de signalisation aux interfaces avec les autres ensembles réseau

ou les réseaux tiers interconnectés.

• La couche « contrôle » : gère l’ensemble des fonctions de contrôle des services en

général, et de contrôle d’appel en particulier pour le service voix. L’équipement

important à ce niveau dans une architecture NGN est le serveur d’appel, plus

communément appelé «softswitch », qui gère d’une part les mécanismes de contrôle

d’appel (pilotage de la couche transport, gestion des adresses), et d’autre part l’accès

aux services (profils d’abonnés, accès aux plates-formes de services à valeur

ajoutée).

• La couche « Services » : regroupe les plates-formes d’exécution de services et de

diffusion de contenus. Elle communique avec la couche contrôle du c ur de réseau

via des interfaces ouvertes et normalisées, indépendantes de la nature du réseau

d’accès utilisé. Les services et contenus eux-mêmes sont par ailleurs développés

avec des langages convergents et unifiés.

Chapitre I


Figure I-2 : Architecture en couche d un réseau NGN

Ces couches sont indépendantes et communiquent entre elles via des interfaces

ouvertes. Cette structure en couches est sensée garantir une meilleure flexibilité et une

implémentation de nouveaux services plus efficace. La mise en place d’interfaces ouvertes

facilite l’intégration de nouveaux services développés sur un réseau d’opérateur mais peut

aussi s’avérer essentielle pour assurer l’interconnexion d’un réseau NGN avec d’autres

réseaux qu’ils soient NGN ou traditionnels [1].

2.3. Evolution des entités et des protocoles du c ur de

réseau NGN2.3.1. Principe général et vue d ensemble

On rappelle que les principales caractéristiques des réseaux NGN sont l’utilisation

d’un unique réseau de transport en mode paquet (IP, ATM,…) ainsi que la séparation des

couches de transport des flux et de contrôle des communications, qui sont implémentées

dans un même équipement pour un commutateur traditionnel.

Concernant les équipements actifs du c ur de réseau NGN, ces grands principes se

déclinent techniquement comme suit:

Chapitre I


• Remplacement des commutateurs traditionnels par deux types d’équipements

distincts : D’une part des serveurs de contrôle d’appel dits Softswitch ou Media

Gateway Controller (correspondant schématiquement aux ressources processeur et

mémoire des commutateurs voix traditionnels). Et d’autre part des équipements de

médiation et de routage dits Media Gateway (correspondant schématiquement aux

cartes d’interfaces et de signalisation et aux matrices de commutation des

commutateurs voix traditionnels), qui s’appuient sur le réseau de transport mutualisé

NGN.

• Apparition de nouveaux protocoles de contrôle d’appel et de signalisation entre ces

équipements (de serveur à serveur, et de serveur à Media Gateway).

Le schéma suivant présente le principe d’architecture physique d’un réseau NGN.

Figure I-3 : Architecture simplifiée d un réseau NGN

2.3.2. Les entités principales du c ur de réseau NGN

a) Media Gateway (MG)

Un media gateway constitue un élément essentiel déployé dans un réseau NGN. Il

peut par exemple se positionner entre le réseau de commutation circuit et le réseau de

commutation de paquets. Dans ce cas, les media gateways transforment le trafic circuit

TDM en paquets, la plupart du temps IP ou ATM, pour que ce trafic puisse ensuite être géré

par le réseau NGN. En conséquence, plusieurs types de media gateway sont disponibles sur

le marché, en fonction du type de solution voix choisie par l’opérateur et du rôle de ce

media gateway :

Chapitre I


• Les passerelles VoIP pour convertir des lignes d’accès TDM en flux IP,

• Les passerelles VoATM pour convertir des lignes d’accès TDM en flux ATM,

• Les passerelles VoBB (DSL, câble, …) pour transformer des flux IP en signaux voix

sur un réseau haut-débit câble ou DSL.

D’une manière générale, une passerelle de média a pour rôle :

• Le codage et la mise en paquets du flux média reçu du RTC et vice-versa

(conversion du trafic TDM/IP).

• La transmission, suivant les instructions du Media Gateway Controller, des flux

média reçus de part et d'autre.

b) Signaling Gateway (SG)

La fonction Signaling Gateway a pour rôle de convertir la signalisation échangée

entre le réseau NGN et le réseau externe interconnecté selon un format compréhensible par

les équipements chargés de la traiter, mais sans l’interpréter (ce rôle étant réservé au Media

Gateway Controller). Notamment, elle assure l’adaptation de la signalisation par rapport au

protocole de transport utilisé (ex. : adaptation TDM / IP).

Cette fonction est souvent implémentée physiquement dans le même équipement que

la Media Gateway, d’où le fait que ce dernier terme est parfois employé abusivement pour

recouvrir les deux fonctions MG + SG.

Les Gateways ont un rôle essentiel : elles assurent non seulement l’acheminement du

trafic, mais aussi l’interfonctionnement avec les réseaux externes et avec les divers réseaux

d’accès en réalisant :

• La conversion du trafic (entité fonctionnelle Media Gateway),

• La conversion de la signalisation associée (entité fonctionnelle Signalling Gateway).

c) Le serveur d appel ou Media Gateway Controller (MGC)

Dans l’architecture des réseaux NGN, le serveur d’appel, aussi appelé softswitch ou

Media Gateway Controller (MGC) est le n ud central qui supporte l’intelligence de

communication. Il s’agit d'un serveur informatique, doté d'un logiciel de traitement des

appels vocaux. Il permet de gérer :

• L’échange des messages de signalisation transmise de part et d'autre avec les

passerelles de signalisation, et l’interprétation de cette signalisation.

Chapitre I


• Le traitement des appels : dialogue avec les terminaux H.323, SIP voire MGCP,

communication avec les serveurs d’application pour la fourniture des services.

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

du réseau, etc.

• La réservation des ressources dans le MG et le contrôle des connexions internes au

MG (commande des Media Gateways).

Physiquement, un softswitch peut être implanté sur un serveur dédié ou bien être

installé directement sur un équipement différent comme un media gateway ou même un

commutateur traditionnel TDM. Dans ce cas, on parlera d’architecture complètement

distribuée [1].

2.3.3. Les familles de protocoles d un réseau NGN

Le fait d’utiliser un réseau paquet pour transporter des flux multimédia, ayant des

contraintes «temps réel », a nécessité l’adaptation de la couche Contrôle. Il faut noter que

ces réseaux en mode paquet étaient généralement utilisés comme réseaux de transport

uniquement, en ce sens, ils n’offraient pas de services permettant la gestion des appels et des

communications multimédia.

Cette évolution a logiquement générée de nouveaux protocoles, principalement

concernant la gestion des flux multimédia, au sein de la couche Contrôle. Nous les

classerons en trois grandes familles : les protocoles de contrôle d’appels qui regroupent

essentiellement H.323 et SIP, les protocoles de commande de Media Gateway constitués par

MEGACO et MGCP et les protocoles de signalisation entre MGC : BICC, SIP-T,

SIGTRAN.

a) Les protocoles de contrôle d appel

Ils permettent l’établissement, d’une communication entre deux terminaux ou entre

un terminal et un serveur ; les deux principaux protocoles concurrents sont H.323, norme de

l’UIT, et SIP, standard développé à l’IETF:

• La recommandation H.323 décrit les procédures pour les communications audio et

vidéo sur des réseaux en mode paquet sans garantie de service. Les principales entités

nécessaires à la réalisation d’un service de communication multimédia sur des réseaux de

données sont :

Chapitre I


o Les terminaux H.323 qui sont des systèmes multimédia (téléphone, PC)

permettant de communiquer en « temps réel » ;

o Le getkeeper qui gère les terminaux H.323 (identification et traduction

d’adresses) et les établissements d’appels ;

o La passerelle H.323 ou Gateway H.323 qui permet d’interfacer le réseau IP avec

le réseau téléphonique classique ;

o L’unité de contrôle MCU (Multipoint Controller Unit) qui gère les connexions

multipoint (exemple : appels de conférence). Il se décompose en un Multipoint

Controller (MC), affecté à la signalisation, et un Multipoint Processor (MP),

dédié à la transmission proprement dite.

• Le protocole SIP (Session Initiation Protocol) de l’IETF, est un protocole de

signalisation pour l’établissement d’appels et de conférences temps réel sur des réseaux IP.

L'architecture de SIP est basée sur des relations client/serveur. Les principales composantes

sont le terminal (User Equipement), le Proxy Server, le Redirect Server et le Registrar. Les

terminaux sont considérés comme clients lorsqu'ils effectuent une requête, et comme des

serveurs lorsqu'ils y répondent. Les terminaux peuvent communiquer directement entre eux

ou par l'intermédiaire d'autres serveurs. Les serveurs SIP intermédiaires peuvent se

comporter comme Proxy Serveur ou Redirect Server.

b) Les protocoles de commande de Media Gateway

Ces protocoles ont été engendrés par la séparation des couches transport et contrôle

et permettent au softswitch de gérer les Media Gateway. MGCP (Media Gateway Control

Protocol) de l’IETF et MEGACO (MEdia GAteway COntroller) ou H.248, développé

conjointement par l’UIT et l’IETF, prédominent actuellement. Ces protocoles sont le canal

de communication utilisé pour coordonner le plan Contrôle et le plan Transport. Les

principales fonctions de ce canal sont :

• La réservation des ressources de la MG par le MGC nécessaire pour satisfaire les

demandes reçues par les messages de signalisation ;

• Le traitement des connexions dans la MG par le MGC ;

• La remontée par la MG des réponses aux actions demandées par le MGC ;

• La notification par le MG d’événements survenus au niveau média (détection DTMF

par exemple) ;

Chapitre I


• Le contrôle du lien MG-MGC (sécurité du lien, basculement vers un autre MGC ou

MG) ;

c) Les protocoles de signalisation entre les Softswitchs

L’interconnexion des réseaux de données avec les réseaux existants TDM utilisant la

signalisation SS7, a nécessité le développement de protocoles dédiés à l’interconnexion des

réseaux et au transport de la signalisation SS7 sur des réseaux en mode paquet. Ces

protocoles permettent la gestion du plan contrôle. Ce sont essentiellement :

• BICC (Bearer Independant Call Control), SIP-T (SIP pour la Téléphonie) et H.323,

au niveau du c ur de réseau ;

• SIGTRAN (SIGnalling TRANsport), à l’interconnexion avec les réseaux de

signalisation SS7, généralement via des passerelles de signalisation ou Signaling.

3. Les réseaux NGN dans le contexte d une autre

évolution technologique majeure : Etude du concept IMS3.1. Brève définition de l IMS

Définie dans la spécification 3GPP Release 5 de l'UMTS, l’architecture IMS (IP

Multimedia Subsystem) constitue une couche logique intermédiaire entre, d'un côté, les

terminaux mobiles et les réseaux de transport orientés IP et, de l'autre, les services

applicatifs télécoms gérés par des serveurs opérés par l’opérateur ou des fournisseurs tiers.

L’IMS fournit un réseau IP multi-service, multi-accès, sécurisé et fiable :

• Multi-services : tout type de services délivrés par un réseau c ur supportant

différents niveaux de QoS pourra être offerts à l’usager,

• Multi-accès: Tout réseau d’accès large bande, fixe et mobile pourra s’interfacer à

l’IMS.

L’IMS n’est pas un unique réseau, mais différents réseaux qui interopèrent grâce à

des accords de roaming IMS fixe-fixe, fixe-mobile, mobile-mobile.

L’IMS est un « enabler » pour les fournisseurs de service afin d’offrir :

• Des services de communication non temps réel, pseudo temps réel et temps réel

suivant une configuration client-server ou entre entités paires.

Chapitre I


• La mobilité des services / Mobilité de l’usager (Nomadisme).

• Plusieurs sessions et services simultanément sur la même connexion réseau.

3.2. NGN/IMS et convergence fixe/mobile

Le 3GPP avait intégré dans le plan d’évolution de ses spécifications techniques la

capacité pour IMS de fonctionner également avec la technologie d’accès WLAN (3GPP

Release 6) puis avec tout type d’accès fixe ou mobile (3GPP Release 7). Le lien avec le fixe

s’est encore accentué avec la collaboration entre le 3GPP et le groupe TISPAN de l’ETSI,

afin de permettre l’intégration d’IMS au sein du travail de standardisation des réseaux NGN

fixes de l’ETSI.

Pour les opérateurs historiques, la convergence fixe/mobile constitue une opportunité

de lutter efficacement contre le phénomène de substitution fixe/mobile et un moyen de

proposer des services à forte différentiation par rapport aux opérateurs alternatifs fixes. Pour

un opérateur ne disposant pas d’activités mobiles, les technologies IP sans-fil comme WiFi

ou WiMAX peuvent être une alternative. D’ailleurs certains opérateurs ont toujours

considéré WiFi comme une technologie clé dans son approche de convergence fixe/mobile

3.3. Impacts de l IMS pour les utilisateurs d un réseau

NGN

Le principal avantage que doit amener IMS aux opérateurs réside dans sa capacité de

facilitation d’implémentation et de lancement de nouveaux services. Sans IMS, la mise en

oeuvre d’un nouveau service implique de lourdes contraintes pour un opérateur sur son

système IT et son réseau : développement et intégration de nouvelles interfaces réseaux, de

nouvelles applications, de nouvelles interfaces de facturation, … Autant d’écueils que

devrait permettre d’éviter IMS grâce à son architecture et l’utilisation d’interfaces ouvertes

standardisées.

A cela s’ajoute les nouvelles capacités liées à l’usage du protocole SIP permettant à

l’opérateur de proposer toute une gamme de services innovants. Au cours des sessions SIP

initiées par IMS, toutes sortes de contenus (voix, images, vidéo et texte) peuvent se coupler

et être échangés entre deux personnes ou avec un groupe d'interlocuteurs.

Aujourd’hui, les premiers services IMS se limitent principalement à la téléphonie sur

IP dans le fixe et à push-to-talk ou video sharing dans le mobile. Voici une liste non

exhaustive de services génériques IMS pouvant être proposés :

Chapitre I


• Services de messagerie instantanée.

• Services d’échanges de contenus (messages, audio, vidéo).

• Services de vidéo téléphonie.

• Jeux multi-joueurs.

• Services Push-To-X (push-to-talk, push-to-view, push-to-video …).

• Services de conférence audio ou vidéo, supportant le partage de fichiers en temps

réel.

3.4. Architecture IMS

L’introduction de l’IMS (IP Multimedia Subsystem) dans les réseaux fixe et mobile

représente un changement fondamental dans les réseaux de télécommunication de type voix.

Les nouvelles capacités des réseaux et des terminaux, l’association entre l ’Internet et la

voix, le contenu et la mobilité donnent naissance à des nouveaux modèles de réseaux et

surtout offrent un formidable potentiel pour développer de nouveaux services. Dans cet

objectif, l’IMS est conçu pour offrir aux utilisateurs la possibilité d’établir des sessions

multimédia en utilisant tout accès haut débit et une commutation de paquets IP [4].

3.4.1. Structuration en couche de l architecture IMS

A la manière de l’approche NGN, l’architecture IMS reprend une approche en

couches représentée par le schéma suivant :

Figure I-4 : L architecture de Réseau et de Service IMS

Chapitre I


Quatre couches importantes sont identifiées :

• La couche « accès » peut représenter tout accès haut débit tel que : UTRAN (UMTS

Terrestrial Radio Access Network), CDMA2000 (technologie d’accès large bande

utilisée dans les réseaux mobiles aux Etats-Unis), xDSL, réseau câble, Wireless IP,

WiFi, etc.

• La couche « transport » représente un réseau IP. Ce réseau IP pourra intégrer des

mécanismes de QoS avec MPLS, Diffserv, RSVP, etc. La couche transport consiste

donc en des routeurs (edge router à l’accès et en core router en transit) reliés par un

réseau de transmission. Différentes piles de transmission peuvent être considérées

pour le réseau IP: IP/ATM/SDH, IP/Ethernet, IP/SDH, etc.

• La couche « contrôle » consiste en des contrôleurs de session responsables du

routage de la signalisation entre usagers et de l’invocation des services. Ces n uds

s’appellent des CSCF (Call State Control Function). IMS Introduit donc un

environnement de contrôle de session sur le domaine paquet.

• La couche « application » introduit les applications (services à valeur ajoutée)

proposées aux usagers. L’opérateur peut se positionner grâce à sa couche contôle en

tant qu’agrégateur de services offerts par l’opérateur lui-même ou par des tiers. La

couche application consiste en des serveurs d’application (AS, Application Server)

et des MRF (Multimedia resource function) que les fournisseurs appellent serveurs

de média IP (IP MS, IP Media Server).

3.4.2. IMS et SIP

SIP est un protocole de signalisation défini par l’IETF (Internet Engineering Task

Force) permettant l’établissement, la libération et la modification de sessions multimédias.

SIP est utilisé dans l’IMS comme protocole de signalisation pour le contrôle de sessions et

le contrôle de service. Il remplace donc à la fois les protocoles ISUP (ISDN User Part) et

INAP (Intelligent Network Application Part) du monde de la téléphonie en apportant la

capacité multimédia. Il hérite de certaines fonctionnalités des protocoles HTTP (Hyper Text

Transport Protocol) utilisé pour naviguer sur le WEB, et SMTP (Simple Mail Transport

Protocol) utilisé pour transmettre des messages électroniques (E-mails). SIP s’appuie sur un

modèle transactionnel client/serveur comme HTTP. L’adressage utilise le concept d’URL

SIP (Uniform Resource Locator) qui ressemble à une adresse E-mail. Chaque participant

dans un réseau SIP est donc adressable par une URL SIP. Par ailleurs, les requêtes SIP sont

acquittées par des réponses identifiées par un code numérique. D’ailleurs, la plupart des

Chapitre I


codes de réponses SIP ont été empruntés au protocole HTTP. Par exemple, lorsque le

destinataire n’est pas localisé, un code de réponse « 404 Not Found » est retourné. Une

requête SIP est constituée de headers comme une commande SMTP. Enfin SIP comme

SMTP est un protocole textuel.

3.4.3. Les principales entités du réseau IMS

a) Terminal IMS

Il s’agit d’une application sur un équipement de l’usager qui émet et reçoit des

requêtes SIP. Il se matérialise par un logiciel installé sur un PC, sur un téléphone IP ou sur

une station mobile UMTS (UE, User Equipment).

b) Home Subscriber Server (HSS)

L’entité HSS (Home Subscriber Server) est la principale base de stockage des

données des usagers et des services auxquels ils ont souscrit. Les principales données

stockées sont les identités de l’usager, les informations d’enregistrement, les paramètres

d’accès et les informations permettant l’invocation des services de l’usager. L’entité HSS

interagit avec les entités du réseau à travers le protocole Diameter.

c) Call State Control Function (CSCF)

Le contrôle d'appel initié par un terminal IMS doit être pris en charge dans le réseau

nominal (réseau auquel l’usager a souscrit à ses services IMS) car l'usager correspondant

peut souscrire à un grand nombre de services et certains d'entre eux peuvent ne pas être

disponibles ou peuvent fonctionner différemment dans un réseau visité, notamment suite à

des problèmes d’interaction de service. Cela a induit la définition de trois entités CSCF : P-

CSCF (Proxy CSCF), I-CSCF (Interrogating CSCF) et S-CSCF (Serving-CSCF).

Le Proxy-CSCF (P-CSCF) est le premier point de contact dans le domaine IMS. Son

adresse est découverte par le terminal lors de l'activation d'un contexte PDP pour l’échange

de messages de signalisation SIP. Le P-CSCF se comporte comme un Proxy Server SIP

lorsqu'il relaye les messages SIP vers le destinataire approprié et comme un User Agent SIP

lorsqu'il termine l'appel (e.g, suite à une erreur dans le message SIP reçu). Les fonctions

réalisées par l'entité P-CSCF comprennent :

• L'acheminement de la méthode SIP REGISTER émise par le terminal à l'entité I-

CSCF à partir du nom du domaine nominal.

Chapitre I


• L'acheminement des méthodes SIP émises par le terminal au S-CSCF dont le nom a

été obtenu dans la réponse à la procédure d'enregistrement.

• Le routage des méthodes SIP ou réponses SIP au terminal.

• La génération de CDRs (Call Detailed Record).

• La compression / décompression des messages SIP.

L'Interrogating-CSCF (I-CSCF) est le point de contact au sein d'un réseau

d'opérateur pour toutes les sessions destinées à un utilisateur de cet opérateur. Il peut exister

plusieurs I-CSCF au sein d'un réseau. Les fonctions réalisées par l'entité I-CSCF

comprennent :

• L'assignation d'un S-CSCF à un utilisateur s'enregistrant.

• L'acheminement des méthodes SIP reçues depuis un autre réseau, au S-CSCF.

• L'obtention de l'adresse du S-CSCF auprès du HSS.

• La génération de CDRs.

Le Serving-CSCF (S-CSCF) prend en charge le contrôle de la session. Il maintient

un état de session afin de pouvoir invoquer des services. Dans un réseau d'opérateur,

différents S-CSCF peuvent présenter des fonctionnalités différentes. Les fonctions réalisées

par le S-CSCF pendant une session comprennent :

• L'émulation de la fonction Registrar puisqu'il accepte les méthodes SIP

d'enregistrement et met à jour le HSS.

• L'émulation de la fonction Proxy Server puisqu'il accepte les méthodes SIP et les

achemine.

• L'émulation de la fonction User Agent puisqu'il peut terminer des méthodes SIP par

exemple lorsqu'il exécute des services complémentaires.

• L'interaction avec des serveurs d'application après avoir analysé les critères de

déclenchement des services correspondants.

• La génération de CDRs

Avant de pouvoir utiliser les services du domaine IMS, tels qu'établir une session

multimédia ou recevoir une demande de session, un usager doit s'enregistrer au réseau. Que

l'usager soit dans son réseau nominal ou dans un réseau visité, cette procédure fait intervenir

un P-CSCF. Par ailleurs, tous les messages de signalisation émis par le terminal ou à

Chapitre I


destination du terminal sont relayés par le P-CSCF ; le terminal n'a jamais la connaissance

des adresses des autres CSCFs (i.e., I-CSCF et S-CSCF) [4].

d) MGCF, IMS-MGW et T-SGW : Interfonctionnement avec le RTC

Le domaine IMS doit interfonctionner avec le RTCP afin de permettre aux

utilisateurs IMS d'établir des appels avec le RTCP. L'architecture d'interfonctionnement

présente un plan de contrôle (signalisation) et un plan d'usager (transport). Dans le plan

usager, des passerelles (IMS-MGW, IMS-Media Gateway) sont requises afin de convertir

des flux RTP en flux TDM. Ces passerelles ne traitent que le média. Des entités sont

responsables de créer, maintenir et libérer des connexions dans ces passerelles; il s'agit de

contrôleurs de passerelles (MGCF, Media Gateway Control Function). Par ailleurs, ce

même MGC termine la signalisation ISUP du côté RTC qu'il convertit en signalisation SIP

qui est délivrée au domaine IMS. Les messages ISUP provenant du RTC sont d'abord

acheminés sur SS7 à une passerelle de signalisation (T-SGW, Trunking Signaling Gateway)

qui les relaye au MGC sur un transport SIGTRAN.

L'interfonctionnement entre le domaine IMS et le RTCP est donc assuré par trois

entités : L'IMS-MGW (IP Multimedia Subsystem Media Gateway Function), MGCF (Media

Gateway Control Function) et T-SGW (Trunking Signaling Gateway Function).

• L'IMS-MGW :

o Reçoit un trafic de parole du RTCP et l'achemine sur un réseau IP. Le trafic

audio est transporté sur RTP/UDP/IP.

o Supporte généralement des fonctions de conversion du média et de traitement du

média (annulation d'écho, pont de conférence).

o Est contrôlé par le MGCF à travers le protocole MEGACO/H.248.

• Le MGCF

o Comme les entités CSCF, n'appartient qu'au plan de contrôle et non au plan

média.

o Contrôle l'IMS-MGW afin d'établir, maintenir et libérer des connexions dans

l'IMS-MGW. Une connexion correspond par exemple à une association entre une

terminaison TDM (terminaison du côté RTC) et une terminaison RTP/UDP/IP.

Un transcodage de la parole doit aussi avoir lieu au niveau de l'lMS-MGW pour

convertir la parole reçue et qui est encodée à l'aide du codec G.711, en parole

Chapitre I


encodée en utilisant le codec AMR (UMTS) si le terminal IMS est un mobile

UMTS.

o Assure la conversion des messages ISUP (Signalisation RTC) en des messages

SIP (Signalisation IMS).

o Sélectionne le CSCF approprié afin de remettre la signalisation SIP qu'il génère,

au sous-système IMS.

• Le T-SGW

o Assure la conversion du transport pour l'acheminement de la signalisation ISUP

entre le commutateur téléphonique et le MGCF. La signalisation ISUP est

échangée sur SS7 entre le commutateur et le T-SGW et sur SIGTRAN entre le T-

SGW et le MGCF

o Par contre, n'analyse pas les messages d'application ISUP.

ConclusionGrâce à l’IMS, les réseaux fixes et mobiles ne se contentent plus d’être un réseau

téléphonique classique. L’IMS permet d’établir des communications entre multiples

terminaux / utilisateurs, et il permet d’intégrer des services temps-réel et non temps-réel

dans une même session. De plus, il est possible de créer de nouveaux usages en utilisant des

interactions entre ces services.

L’IMS offre ainsi des solutions pour résoudre les problèmes des réseaux de

télécommunication traditionnels. De ce fait, une migration vers un réseau IMS est devenue

une nécessité pour certains opérateurs. Par ailleurs, l’IMS peut être déployé par un opérateur

mobile pour offrir des services avancés et multimédia à ses usagers GPRS/EDGE/UMTS,

par un opérateur d’accès filaire (xDSL, câble) ou par un opérateur virtuel qui déploie l’IMS

en s’appuyant sur les réseaux d’accès d’opérateurs tiers.

Ces opérateurs peuvent déployer leurs propres services IMS et ouvrir leur

architecture à des ASP qui interfacent alors leur propre serveur d’application. Cependant, la

migration vers IMS doit être progressive et elle varie d’un opérateur à un autre suivant la

stratégie adoptée par l’opérateur. Dans notre étude on va surtout nous intéresser au cas de

Tunisie Télécom et on va essayer dans ce qui suit d’élaborer une stratégie de migration la

plus adaptée à cet opérateur historique.

Chapitre II


Chapitre II

Scénarios de migration vers IMS

IntroductionLes réseaux IMS, avec leur architecture répartie, exploitent pleinement des

technologies de pointe pour offrir de nouveaux services sophistiqués et augmenter les

recettes des opérateurs tout en réduisant leurs dépenses d'investissement et leurs coûts

d'exploitation.

L'évolution d'un réseau existant vers cette nouvelle structure nécessite une stratégie

de migration progressive visant à réduire au minimum les dépenses d'investissement

pendant la phase de transition, tout en tirant parti très tôt des avantages qu'elle présente.

De plus, une migration directe vers IMS est un peu risquée car IMS est un standard

non pas encore mature par rapport à la technologie NGN. D’autre part, une architecture

NGN basée sur des softswitchs peut être facilement améliorée vers IMS. C’est ainsi que le

passage par une phase NGN basée sur des softswitchs est fortement conseillée lors de la

migration vers IMS.

Dans ce chapitre, on va tout d’abord présenter les différentes approches d’une telle

migration. Ensuite, on va présenter quelques scénarios de migration vers les réseaux NGN

en abordant les différentes étapes de migration des réseaux à commutation de circuit, des

réseaux à commutation de paquets et des réseaux mobiles. Et on va finir par proposer un

scénario de migration vers le tout IMS.

1. Approches de migration: Etat de l art1.1. Concept de migration

La migration vers les NGN apparaît comme un processus inévitable du fait de la

double convergence voix/données et fixe/mobile. Elle est déjà enclenchée par un certain

nombre d’acteurs en France, en Europe et sur d’autres continents, et ses impacts doivent

Chapitre II


donc être analysés et anticipés. Cependant elle s’annonce longue (une échelle de temps de

10 à 20 ans semble raisonnable), incomplète (cohabitation inévitable avec les architectures

dites traditionnelles) et difficile à court terme du fait de l’existence de solutions

concurrentes ayant des niveaux de fonctionnalités et de maturité différents, et des

problématiques d’interopérabilité de bout en bout.

La pertinence des solutions NGN est variable selon les types d’acteurs :

• Les opérateurs et fournisseurs de services pour lesquels les solutions NGN semblent

les plus pertinentes sont les futurs nouveaux acteurs (non encore établis), les acteurs

du monde des données souhaitant diversifier leurs activités (notamment les ISP), les

opérateurs anticipant une forte croissance et/ou une diversification rapide de leurs

activités (ex. : opérateurs BLR ou xDSL), les opérateurs prévoyant une forte baisse

de leur trafic voix au profit du trafic données, et les opérateurs mobiles.

• Les acteurs qui semblent les plus en retrait par rapport aux solutions NGN sont ceux

ayant investi fortement et récemment dans des infrastructures de commutation voix

traditionnelle TDM, et les opérateurs ayant déjà un accès boucle locale bas débit et

des commutateurs d’accès.

A noter aussi qu’il n’existe pas d’architecture standard pour un NGN, ni même

d’architecture, qui, de fait, s’impose à tous. Dans la pratique, chaque opérateur adopte une

stratégie NGN en fonction des caractéristiques de son marché fixe, de son positionnement

dans le mobile, du niveau de concurrence et de la vétusté de son réseau.

1.2. Principaux scénarios de migration vers les réseaux de

nouvelles générations

Les gains d’OPEX dépendent du scénario de migration vers les réseaux de nouvelles

générations choisi par l’opérateur. En effet, les coûts de transition varient selon l’approche

retenue. Dans ce cadre, on peut distinguer deux approches :

• Les stratégies d'overlay, consistant à déployer un réseau NGN en parallèle du

réseau commuté existant, sont très coûteuses pour les opérateurs qui les déploient,

même si les gains d’OPEX à terme sont importants. L’opérateur doit faire face à une

augmentation de ses coûts pendant la phase de migration, où le réseau NGN est

déployé et le réseau TDM existant est maintenu. Les gains d’OPEX arrivent ensuite,

lorsque l’opérateur commence à gérer son trafic vocal sur le réseau overlay qu’il a

Chapitre II


construit, tout en diminuant le volume de trafic supporté par son réseau traditionnel,

sur lequel il n’investit presque plus.

• Les stratégies de remplacement, consistant à remplacer progressivement les

commutateurs traditionnels en fin de vie par des softswitchs NGN, présentent un

bénéfice plus immédiat pour les opérateurs qui les retiendront.

La plupart des opérateurs ayant concrètement envisagé de déployer des solutions de

type NGN ont quasiment tous retenu la deuxième approche de migration. C’est ainsi qu’on

va s’intéresser dans ce qui suit des approches basées sur des stratégies de remplacement.

2. Scénarios de migration vers NGNTous les scénarios de migration vers NGN se basent sur la séparation des

fonctionnalités de transport, de contrôle, de service et de gestion. Ces scénarios d’évolution

suggèrent une ou plusieurs étapes dépendant de l’importance et du degré des séparations

implémentées.

Chaque opérateur de réseau, voulant migrer vers le NGN, choisira potentiellement

un chemin de migration différent suivant ses ressources actuelles. Ainsi, suivant les

catégories des opérateurs, on définit différents types de migration :

• Migration des réseaux à commutation de circuit utilisés pour les services de

téléphonie.

• Migration des réseaux mobiles.

• Migration des réseaux à commutation de paquet utilisé pour les services data.

Dans le cas de Tunisie Télécoms, on dispose d’un réseau data, un réseau fixe et un

réseau mobile. Il est donc nécessaire de prendre en considération ces différents types de

migration.

2.1. Migration des réseaux PSTNs

2.1.1. Etat actuel du réseau PSTNLe réseau téléphonique traditionnel utilise la commutation de circuits d’où son nom

de « Réseau Téléphonique Commuté (RTC) » (PSTN en anglais pour Public Switched

Telephone Network).

Aujourd’hui, les réseaux PSTNs peuvent être caractérisés comme suit :

Chapitre II


• TDM et SS7 : Dans ce réseau, le trafic de la voix est transporté sur TDM et contrôlé

par une hiérarchie de commutateurs locaux (LE ou classe 5) et de transit (TE ou

classe 4). La signalisation d’appel (ISUP ou INAP) est supportée par le réseau de

signalisation SS7.

• Services du réseau intelligent : On fournit les services à valeur ajoutée par le biais

du réseau intelligent. Ce dernier propose une gamme très variée de services à savoir

le prépayer et le transfert d’appel.

• accès Internet : Avec l’expansion du nombre des utilisateurs d’Internet, les

opérateurs proposent la connectivité aux fournisseurs d’accès Internet ou ISP

(Internet service provider) soit par le biais des services « dialup » bande étroite

(RTC ou RNIS) soit par l'introduction de services à bande large ADSL (avec voix

détachée comme un service séparé).

On remarque qu’une telle architecture de réseau est similaire à celle du réseau

téléphonique commuté de Tunisie Télécom, ce qui va nous aider énormément lors de

l’élaboration d’une stratégie de migration pour cet opérateur.

Généralement, dans les réseaux à commutation de circuits, les commutateurs sont

reliés entre eux par des circuits et aux abonnés par des lignes d’abonnés. Les commutateurs

sont hiérarchisés. Selon la terminologie de quelques opérateurs, et d’après la figure II-1 le

réseau RTC est ainsi divisé en plusieurs sous-ensembles :

• Les commutateurs de classe 3 qui désignent les centres de transit international.

• Les commutateurs de classe 4 qui désignent les centres de transit régional et

national.

• Les commutateurs de classe 5 qui désignent les commutateurs locaux (LE Local

Exchange).

Figure II-1 : Description d un réseau RTC

Chapitre II


2.1.2. Typologie des scénarios de migration d un réseau PSTNLa mise en place d’architectures NGN dans un réseau PSTN peut se faire avec une

plus ou moins grande ampleur, selon que l’utilisation des technologies NGN s’approche ou

non au plus près de l’utilisateur final. Le choix de déploiement à retenir conditionne en

grande partie les bénéfices à attendre de la mise en place d’un réseau NGN du point de vue

de l’économie de coût. Troix grands scénarios peuvent ainsi être dégagés :

• Scénario 1 : Mise en place de solutions NGN en transit.

• Scénario 2 : Mise en place de solutions NGN jusqu’au classe 5.

• Scénario 3 : Mise en place de solutions tout IP en overlay.

a) Scénario 1 : Mise en place de solutions NGN en transit

Dans ce scénario, l’opérateur applique le concept NGN au niveau de la couche

transport de son réseau, mais dès que l’on s’approche des commutateurs de classe 5, le trafic

continue à être supporté par le réseau traditionnel. Cette démarche est mise en place par un

grand nombre d’opérateurs mondiaux, précisément sur ses fonctions de transit que ce soit au

niveau régional, national ou international. Il s’agit de la première étape de la migration d’un

réseau traditionnel vers un réseau NGN pour nombre d’entre eux.

Concrètement, il s’agit d’installer des passerelles media (Media Gateway) assurant

l’interface entre le réseau IP de transport de données avec le réseau téléphonique TDM

traditionnel. Les passerelles sont alors administrées à distance par un softswitch dans le

cadre d’une architecture centralisée en utilisant en général les protocoles MGCP/H.248.

b) Scénario 2:Mise en place de solutions NGN jusqu au commutateur de classe

5

L’opérateur choisit de mettre en place une architecture NGN qui a vocation

également à agréger le trafic local. Ce scénario constitue une prolongation naturelle du

premier. D’un point de vue architectural, il s’agit de la même solution que pour le scénario

précédent à un niveau différent du réseau plus proche de l’abonné. En effet un commutateur

de classe 5 ne diffère d’un commutateur de classe 4 ou de niveau hiérarchique supérieur

uniquement par sa capacité de traitement de données. Il n’intègre aucune intelligence

réseau.

Les commutateurs de classe 5 constituent le point de raccordement avec l’abonné

pour la fourniture des services voix basiques. Les opérateurs historiques possèdent plusieurs

Chapitre II


milliers de ces commutateurs et de part leur position stratégique dans leur réseau ont été peu

enclins jusqu’à présent à les remplacer par une solution NGN. Toutefois, compte tenu de la

forte progression de la pénétration des services haut débit et du déclin de la demande en

services de téléphonie traditionnelle, les opérateurs considèrent de plus en plus l’opportunité

de faire converger leur infrastructure d’accès vers une plate-forme IP commune.

Dans le cadre d’une migration de classe 5, l’opérateur réalise une migration

complète en remplaçant ses commutateurs locaux TDM par des softswitchs de classe 5.

Ainsi, tout le trafic transitant dans le réseau sera supporté par une architecture NGN. Cette

approche permet la fourniture de bout en bout de services VoIP à condition que l’utilisateur

final utilise un équipement IP.

En conclusion, une migration de classe 5 s’avère être un véritable « big bang » au

niveau du réseau de l’opérateur et cela est d’autant plus coûteux et complexe que le réseau

est important.

c) Scénario 3 : Mise en place de solutions tout IP en overlay

Dans ce cas, l’opérateur déploie une architecture entièrement basée sur IP, qui n’a

pas besoin de se connecter au réseau de commutation existant, ceci en parallèle du réseau

traditionnel, qui continue à vivre sa vie indépendamment. Ce type de solution est

particulièrement adapté aux opérateurs historiques qui sont confrontés à une forte chute des

revenus de téléphonie classique et qui, pour protéger leur base de clientèle, doivent lancer

des solutions innovantes basés sur des technologies alternatives (DSL, FTTH, câble, …).

Le réseau paquet en overlay fournit les services à valeur ajoutée tandis que le réseau

TDM traditionnel continue d’assurer le support des services téléphoniques de base. Les

deux réseaux s’interconnectent via le déploiement de passerelles afin de garantir une

terminaison d’appel sur un téléphone classique alors que l’appelant utilise un téléphone IP et

inversement. Les réseaux VoIP et PSTN restent clairement séparés, au niveau du transport

du trafic et de la signalisation.

2.1.3. Scénarios de migration du c ur du réseau PSTN/ISDN

vers NGN

Pour simplifier notre étude, on va donner une représentation simplifiée du réseau

PSTN/ISDN, celle de la figure II-2, où le c ur de réseau est constitué par un ensemble de

Chapitre II


commutateurs locaux (LEs) et de transit (TEs) auxquels peuvent accéder l’ensemble des

éléments suivants : UAM, PABX et AN

Il n’y a pas une stratégie unique pour la migration de ce réseau vers NGN. Suivant

le choix de l’opérateur, un scénario particulier peut être adopté. Dans ce cadre, trois

scénarios de migration ont été proposés :

a) Scénario 1

Ce scénario, décrit dans la figure II-2, suppose une coexistence entre PSTN/ISDN et

PSN (Paquet Switched Network) durant la période de transition. Cette approche comprend

deux étapes:

Etape 1 :

• Certains commutateurs locaux LEs sont remplacés par des passerelles d’accès AGs

(Access Gateways).

• Quelques éléments d’accès comme les UAMs, les RUAMs, et les PABXs, qui sont

originalement connectés aux LEs supprimés, deviennent directement connectés aux

AGs.

• Des AGs supplémentaires peuvent être déployés pour supporter de nouveaux

abonnés.

• Des TGs et des SGs sont aussi déployés pour assurer l’interconnexion entre le PSN

et les TEs d’autres réseaux PSTNs/ISDNs.

• Les passerelles d’accès et de transit (AGs et TGs) sont tous les deux contrôlées par

le softswitch.

Etape 2:

• Les LEs restants sont remplacés par des AGs.

• les TEs sont enlevés et leurs fonctions de contrôle sont assurées par le softswitch.

• Les passerelles d’accès et de transit (AGs et TGs) sont toutes les deux contrôlées par

le softswitch.

Chapitre II


Figure II-2: Scénario 1

b) Scénario 2

Ce scénario consiste en deux étapes comme illustré sur la figure II-3 :

Etape 1 :

• Le réseau PSTN/ISDN est remplacé par un réseau PSN et les fonctions des TEs sont

assurées par les TGs et les SGs sous le contrôle du softswitch

• Les LEs sont connectés au PSN à travers des passerelles de transit TGs et des

passerelles de signalisation SGs.

• Des TGs et des SGs sont déployés pour assurer l’interconnexion entre PSN et les

PSTN/ISDN d’autres opérateurs.

Chapitre II


Etape 2 :

• les LEs et certains des éléments d’accès comme les UAMs et les RUAM sont

enlevés et leurs fonctions sont assurées par les passerelles d’accès AGs et le

softswitch.

• Les réseaux d’accès (ANs) sont soient remplacés par des passerelles d’accès AGs

soient connectés aux passerelles d’accès AGs.

• Les passerelles de transit et de signalisation (TG et SG) sont déployées pour assurer

l’interconnexion entre PSN et d’autres PSN/ISDN.

• Les passerelles d’accès et de transit (AGs et TGs) sont toutes les deux contrôlées par

le softswitch.

Figure II-3 : Scénario 2

c) Scénario 3

Dans ce scénario, le PSN/ISDN est remplacé par un réseau à commutation de paquet

PSN en une seule étape comme le montre la figure 11-4. Les LEs sont remplacés par des

AGs et leurs fonctions sont divisées entre les AGs et le softswitch. Spécifiquement, les

Chapitre II


fonctions de contrôle d’appel sont toutes transférées au softswitch. Tous les éléments

d’accès comme les UAMs, les RUAMs et les PABXs sont connectées aux passerelles

d’accès AGs. Les réseaux d’accès ANs sont soient remplacés par des AGs soient connectés

à un réseau basé sur paquets à travers des AGs. Les passerelles de transit TGs, sous le

contrôle du softswitch et des passerelles de signalisation SGs, sont déployées pour

remplacer les fonctions de TE et assurer l’interconnexion entre PSN et d’autres

PSTNs/ISDNs.

Figure II-4: Scénario 3

2.2. Migration des réseaux mobiles

2.2.1. Du GSM 2G vers GPRS 2.5G

Comme le réseau PSTN, GSM est un réseau à commutation de circuit,

principalement destiné à fournir des services de téléphonie avec l’ajout de fonctionnalités

d’accès radio et de mobilité. Comme dans le cas des réseaux PSTNs, des sessions de

données ont été rendues possibles, mais avec des contraintes de commutation de circuit

(utilisation faible de la bande passante et bas débits).

Chapitre II


La migration vers GPRS a mené au lancement de plusieurs services GPRS qui

permettent de supporter un trafic de données de manière plus efficace. Comme illustré dans

la figure ci-dessous, l'innovation de GPRS est d’introduire un réseau à commutation de

paquets dans le réseau de l'opérateur mobile, permettant l’activation des sessions de

données basées sur la commutation de paquets [6].

Figure II-5: Migration du réseau GSM vers GPRS

2.2.2. Du GPRS 2.5G vers l UMTSA l'heure actuelle, l'UMTS est phasée en différentes versions ou "releases"

dénommées R3 (ou R99), R4, R5 et R6.

L’architecture UMTS est constituée d’une partie accès (UTRAN) qui repose sur les

principes de l'ATM (Asynchronous Transfer Mode), et d’une partie réseau de base appelée

CN (Core Network). Les trois releases de l’architecture UMTS (R3, R4, R5) considèrent

une même partie accès. Par contre, la partie réseau de base (CN) est différente d’une release

à l’autre [5].

La Release 3 (Aussi appelée Release 99) des spécifications de l’UMTS élaborée

dans le cadre du projet de partenariat de 3ème génération (3GPP, 3rd Generation

Partnership Project) a défini deux domaines pour la partie CN :

• Le domaine de commutation de circuits (CS, Circuit Switched),

• Le domaine de commutation de paquets (PS, Packet Switched).

Le réseau de base UMTS R3 s'appuie sur celui du GSM/GPRS.

Chapitre II


Figure II-6 Migration vers UMTS release 99

L'UMTS R4 concerne l'évolution du domaine CS sur la base du NGN (Next

Generation Network). La R4 présente des avantages pour le réseau de base en termes de

flexibilité et d'évolution. En effet, la R4 peut réutiliser le backbone IP du domaine PS pour

le transport de la voix. Par ailleurs, la R4 dissocie les plans de contrôle et de transport, leur

permettant d’évoluer séparément à la différence des commutateurs voix qui sont des

structures monolithiques. Enfin, la R4 permet l'évolution vers un réseau tout IP où la voix

est directement paquétisée sur la station mobile de l'usager et transportée de bout en bout sur

IP. Avec la R4, la voix est transportée sur IP dans le réseau de base uniquement. Le tout IP

est l'objectif des releases R5 et R6.

Figure II-7 : Migration vers UMTS release 5

Chapitre II


Les Releases 5 et 6 permettent l'établissement de sessions multimédia, un transport

de tout type de média de bout en bout sur IP, et une offre de nouveaux services. Ces

capacités sont prises en charge par un nouveau domaine appelé IMS (IP Multimedia

Subsystem) qui se rajoute aux domaines CS et PS. Le domaine IMS qui se superpose au

domaine PS, s'appuie sur le protocole SIP (Session Initiation Protocol) pour le contrôle de

sessions multimédia. SIP permet aussi l'accès aux plates-formes de services. Ce protocole

est incontournable en raison de sa capacité à s'intégrer aux réseaux mobiles à un coût

minimal.

2.2.3. Nouvelle architecture du réseau mobile dans une

approche NGN

Dans la Release R4, une approche NGN (Next Generation Network) est proposée

pour le domaine CS. Les noeuds MSC et GMSC sont décomposés en deux entités pouvant

être déployées de manière distribuée. Le MSC est décomposé en un MSC Server et un

Circuit Switched Media Gateway (CS-MGW). Le GMSC est décomposé en un GMSC

Server et un CS-MGW.

L'échange de signalisation relatif aux appels téléphoniques a lieu entre le BSC ou

RNC et le MSC Server. La parole est transportée entre le BSC ou RNC et le CS-MGW.

a) MSC Server

Le MSC Server prend en charge les fonctions de contrôle d'appel et de contrôle de la

mobilité du MSC. Il est associé à un VLR afin de prendre en compte les données des

usagers mobiles. Le MSC Server termine la signalisation usager-réseau (BSSAP ou

RANAP) et la convertit en signalisation réseau-réseau correspondante. Par contre, il ne

réside pas sur le chemin du média. Par ailleurs il contrôle le CS-MGW afin d'établir,

maintenir et libérer des connexions dans le CS-MGW. Une connexion représente une

association entre une terminaison en entrée et une terminaison en sortie du CS-MGW. Par

exemple, la terminaison en entrée peut correspondre à une terminaison d’un circuit de

parole (Interface A) alors que la terminaison en sortie peut être assimilée à un port de

communication RTP/UDP/IP ou AAL2/ATM.

b) CS-MGW

Le CS-MGW reçoit un trafic de parole du BSC ou du RNC et le route sur un réseau

IP ou ATM. L'interface Iu-CS (Interface entre RNC et MSC) ou l'interface A (Interface

Chapitre II


entre BSC et MSC) se connecte dorénavant sur l'entité CS-MGW afin que le trafic audio

puisse être transporté sur RTP/UDP/IP ou AAL2/ATM. Le transport sera typiquement

assuré par RTP/UDP/IP afin de réutiliser le backbone IP du réseau GPRS et ainsi minimiser

les coûts.

c) GMSC Server

Pour les appels téléphoniques entrants provenant du RTC, une entité GMSC est

nécessaire, mise en oeuvre dans la R4 par un GMSC Server et un CS-MGW. Le GMSC

Server prend en charge les fonctions de contrôle d'appel et de contrôle de la mobilité du

GMSC. Le GMSC Server termine la signalisation du RTC, i.e., ISUP.

Le GMSC Server interroge le HLR afin d'obtenir un numéro de MSRN et de pouvoir

ainsi acheminer l'appel. Par ailleurs, le GMSC-Server contrôle le CS-MGW afin d'établir,

maintenir et libérer des connexions dans le CS-MGW. Une connexion correspond à une

association entre une terminaison TDM (terminaison du côté RTC) et une terminaison

RTP/UDP/IP ou AAL2/ATM. Un transcodage de la parole doit aussi avoir lieu au niveau du

CS-MGW pour convertir la parole reçue et qui est encodée à l'aide du codec G.711 en

parole encodée en utilisant le codec AMR (UMTS) ou à l'aide du codec GSM, avant de

router le trafic audio à l'autre CS-MGW qui interface les noeuds BSC et RNC.

Le protocole de contrôle (contrôle du média) entre le MSC-Server ou le GMSC-

Server et le CS-MGW est MEGACO/H.248 (Media Gateway Control Protocol) défini

conjointement par l’ITU-T et l’IETF.

Le protocole de signalisation (contrôle d'appel) entre le MSC Server et le GMSC-

Server peut être n'importe quel protocole de contrôle d'appel. Le 3GPP suggère l'utilisation

du protocole BICC (Bearer Independent Call Control) défini par l'ITU-T. Le protocole

BICC est une extension du protocole ISUP pour permettre la commande d'appel et de

services téléphoniques sur un réseau de transport IP ou ATM. L'autre protocole de

signalisation possible est SIP-T (Session Initiation Protocol for Telephones) proposé par

l'IETF.

2.3. Migration des réseaux à commutation de paquets

2.3.1. Situation actuelle

Les réseaux de données à commutation de paquets se basent sur plusieurs

technologies et un certain nombre de piles de protocole sont employés selon le service

Chapitre II


fourni et la fonctionnalité offerte par chaque protocole, par exemple “IP over SDH over

DWDM”, ou “IP over ATM over SDH over DWDM”, ou “IP over Ethernet over SDH over

DWDM”.

La migration vers NGN pour ces types de réseaux signifie une simplification du

réseau et plus de flexibilité. Établir un réseau NGN signifie également que le réseau doit

soutenir des services convergés comme la voix ou les applications temps réel.

La migration des réseaux à commutation de paquets vers NGN peut suivre plusieurs

stratégies qui peuvent être combinées. Une migration a pu également impliquer une

évolution vers la prochaine version du protocole IP, IPv6.

2.3.2. Migration à IPv6

IPv6 est la version améliorée de la version courante IPv4. Il a déjà été entièrement

spécifié par l'IETF, mais n'a pas encore été largement implémenté. Les conducteurs

principaux vers IPv6 sont l'espace adresse fourni et les dispositifs de mobilité implémentés à

IPv6.

Dans un concept IMS, le client doit disposer de la connectivité IP pour accéder aux

services IMS. Par ailleurs, le protocole IPv6 est requis. La raison fondamentale qui justifie

l'usage d'Ipv6 est l'insuffisance d'adresse IPv4 pour permettre à chaque mobile (si l’on

considère l’application de l’IMS aux réseaux mobiles) de disposer d'une adresse IP avec un

mode "accès permanent". Des solutions comme la traduction d’adresse réseau (NAT,

Network Address Translation) ne peuvent être que temporaires. De nouveaux services

comme l’accès permanent, le téléchargement systématique, l’auto configuration, les

applications en temps réel (téléphonie), la sécurité, etc. dépasseront bientôt les possibilités

de la technologie NAT.

• Avec IPv6, les champs d'adresse ont une longueur de 16 octets à la différence des

adresses Ipv4 sur 4 octets. L’IPv6 fournit donc un espace d’adressage élargi

permettant d’attribuer une adresse unique à chaque équipement Internet mobile (une

nécessité pour les équipements «toujours connectés »),

• L’IPv6 permet de configurer automatiquement l’adresse IP de la machine hôte [sans

avoir recours au protocole de configuration dynamique de la machine hôte (DHCP

Dynamic Host Configuration Protocol)], ce qui est intéressant pour les équipements

mobiles,

Chapitre II


• L’IPv6 gère la sécurité de bout en bout.

• Le réseau mobile peut être considéré comme un réseau fermé dont l’inter

fonctionnement avec le réseau antécédent IPv4 peut être assuré à la périphérie du

réseau (avec des routeurs passerelles exécutant des empilages IP doubles avec des

tunnels IPv6-IPv4, etc.).

2.3.3. Exigence d un mécanisme de garantie de qualité de

service

Sur Internet, le type de QoS fourni est best effort. Cela ne sera pas le cas avec l’IMS. Les

réseaux d’accès et de transport de l’IMS fournissent la QoS de bout-en-bout. A travers l’IMS, le

terminal négocie ses capacités et exprime ses exigences de QoS durant la phase d’établissement de

la session avec le protocole SIP. En parallèle le terminal réserve les ressources nécessaires dans le

réseau d’accès en utilisant un protocole de réservation de ressources (RSVP, SM/GTP, etc).

3. Scénarios de migration vers IMSEtant donné un réseau NGN, sa migration vers IMS est basée sur un ensemble

d’étapes qui ont pour objectifs:

• Convergence complète des services fixe et mobile,

• Convergence des bases de données fixe et mobile vers une seule base de données

HSS,

• Introduction des fonctionnalités de l’IMS et amélioration du Softswitch comme un

module du concept IMS.

3.1. Etape 1 : Convergence des services fixe et mobile

On a vu dans les paragraphes précédents quelques scénarios pour la migration des

réseaux PSTNs/ISDNs, et d’autres pour la migration des réseaux mobiles. On n’a pas parlé

de la couche service. Mais, il est nécessaire de noter qu’une convergence des services fixe et

mobile est essentielle pour la migration vers un réseau tout IMS. La figure II-8 illustre cette

convergence.

Chapitre II


Figure II-8 : Convergence des services fixe et mobile

Ainsi, dans une première étape, le réseau de service mobile et le réseau de service

fixe convergent vers un seul réseau de service.

3.2. Etape 2 : Convergence des bases de données des

réseaux fixe et mobile

Les données des utilisateurs du réseau mobile sont enregistrées dans la base de

données nominale HLR. Pour les abonnés du réseau PSTN, on va introduire une nouvelle

base de données (SHLR) qui enregistre leurs données. Ce SHLR va être lié au softswitch via

l’interface MAP (DIAMETER).

Figure II-9 : Mise en uvre d un SHLR dans le réseau PSTN

Chapitre II


Ensuite, on va combiner cette nouvelle base de données avec le HLR du réseau

mobile de façon à intégrer les données utilisateur fixe et mobile dans un seul HLR en

assurant l’interfonctionnement entre le réseau fixe et le réseau mobile.

Figure II-10 : Interfonctionnement entre réseau fixe et réseau mobile

3.3. Etape 3 : Migration vers le tout IMS

La migration vers un réseau tout IMS nécessite l’introduction des fonctionnalités de

l’IMS et l’amélioration du Softswitch comme un module du concept IMS.

Pour atteindre cet objectif, deux scénarios peuvent avoir lieu : le premier consiste à

introduire l’IMS dans le réseau fixe dans une première étape, et le propager vers le réseau

mobile par la suite. Quant au deuxième scénario, il consiste d’abord à introduire les

fonctionnalités de l’IMS dans le réseau mobile puis les propager vers le réseau fixe.

3.3.1. Scénario 1 : à partir du réseau mobile

Ce scénario renferme un ensemble d’étapes :

• Introduction de l'IMS du côté du réseau mobile par l’ajout des fonctionnalités S-

CSCF, I-CSCF, P-CSCF et MGCF.

• Migration du HLR vers HSS (Le HSS peut contenir les données fixes

d'utilisateur).

Chapitre II


Figure II-11 : introduction de l IMS dans le réseau mobile

• Propagation de l’IMS vers le réseau fixe par l’évolution du software du softswitch et

l’apparition des entités CSCF de l’IMS.

Figure II-12 : migration vers un réseau tout IMS

3.3.2. Scénario 2 : à partir du réseau fixeDans ce deuxième scénario, on va suivre les mêmes étapes que le premier scénario

sauf qu’on va commencer par introduire l’IMS dans le réseau fixe, puis le propager vers le

réseau mobile en suivant les étapes suivantes :

• Introduction de l'IMS du côté du réseau fixe par l’amélioration du software du

softswitch.

• Evolution du HLR vers HSS.

Chapitre II


• Interfonctionnement des deux réseaux fixe et mobile.

Figure II-13 : Amélioration du software du softswitch et migration du réseau fixe vers

IMS

Une fois le IMS est déployé dans le réseau fixe, on va le propager vers le réseau

mobile pour obtenir une architecture tout IMS.

Figure II-14 : Propagation de l IMS vers le réseau mobile

ConclusionLa nouvelle architecture IMS ne remplace pas les réseaux existants, mais permet

d’étendre progressivement leurs capacités pour générer de nouveaux revenus grâce à la

convergence voix/données et fixe/mobile. Un scénario de migration vers l’IMS pour un

Chapitre II


opérateur établi vise à aider ce dernier à capitaliser sur son existant, étendre ses capacités de

commutation et amplifier sa vitesse de transmission.

Les opérateurs qui entrent dans le nouveau monde des télécoms ont des origines, des

inquiétudes et des besoins différents. Vu cette diversification, des feuilles de route (Road

Map) doivent être proposées à ces acteurs pour réaliser la meilleure migration vers les

réseaux de nouvelle génération. Tunisie Télécom est l’un de ces opérateurs qui cherchent à

migrer vers ces réseaux de nouvelles générations. La question est alors de trouver une

stratégie qui permet à cet opérateur de migrer vers IMS de façon la plus optimale possible.

Chapitre III


Chapitre III

Dimensionnement et stratégie demigration vers IMS - Etude de cas :

Tunisie Télécom

IntroductionDepuis sa création, TUNISIE TELECOM s'est orienté vers l'exploitation de

son savoir faire pour le suivi des évolutions technologiques et ce, par le

développement des services de télécommunication vers les nouvelles architectures

avec différentes technologies opportunes pour elle en tant qu’opérateur historique.

Dans ce chapitre, nous allons décrire le réseau existant de Tunisie Télécom,

puis nous allons proposer une stratégie de migration de celui-ci vers un concept

IMS. Une fois, nous avons fixé une stratégie, nous allons passer au

dimensionnement de quelques entités du nouveau réseau en évaluant le trafic au

niveau du réseau d’accès.

1. Développement d une stratégie de migration vers IMS :

Etude de cas de Tunisie TélécomAvant de proposer une stratégie de migration vers IMS du réseau de Tunisie

Télécom, il est nécessaire de bien étudier le réseau existant de cet opérateur

historique.

1.1. Topologie du réseau existant

Tunisie Télécom dispose actuellement d’un réseau de télécommunication

formé de :

Chapitre III


• Un réseau de transmission de données mode connecté (ATM, FR ; etc) dont on ne va

pas trop s’intéresser du fait qu’on a choisi de mettre en uvre une solution basée sur

IP.

• Deux plates formes de la nouvelle génération pour le service voix. On ne va tenir

compte de ces plates formes qu’au niveau de leur interconnexion avec la nouvelle

architecture de réseaux qu’on va déployer.

• Un réseau IP.

• Un réseau téléphonique classique.

• Un réseau mobile GSM.

Dans ce qui suit, on va s’intéresser seulement de ces trois derniers points qui nous

servira lors de la migration vers les réseaux NGN puis IMS.

1.1.1. Le Réseau IP

Le réseau IP de Tunisie Télécom est essentiellement un réseau IP/MPLS. En effet,

l’implémentation de MPLS dans un réseau de télécommunication d’un opérateur présente

des intérêts majeurs, à savoir la mise en place d’une certaine qualité de service (QoS)

moyennant une puissance de commutation et une flexibilité de routage.

Le réseau IP de Tunisie Télécom se compose essentiellement d’un ensemble de

routeurs Edge et périphériques et de 6 Giga Routeurs formant le niveau Core du réseau dont

l’architecture se présente dans la figure III-11.

Figure III-1 : Backbone IP/MPLS de Tunisie Télécom

1.1.2. Le réseau téléphonique classique

Essentiellement TDM, le réseau téléphonique de Tunisie Télécom est

hiérarchisé en quatre niveaux:

• Le niveau 4 correspond aux centres locaux (centres avec autonomie

d’acheminement).

Chapitre III


• Le niveau 3 correspond aux centres nodaux (centres combinés). Ils sont

placés à la tête de chaque zone urbaine.

• Le niveau 2 correspond aux centres de transit régional et national. Ils sont

placés à la tête d’une ou de plusieurs zones urbaines.

• Le niveau 1 correspond aux centres de transit international.

Vu que l’objectif de notre projet vise, dans une première étape de migration, à

introduire le concept NGN C4 (Classe 4) dans notre réseau de télécommunication, on va

s’intéresser, uniquement, aux centres de transit national CTNs.

En effet, Tunisie Télécom dispose de 16 CTNs qui se trouvent à Hached III,

Ouerdia, Ben Arous, Bardo, Menzeh, Bizerte, Nabeul, Sousse, Moknine, Sfax-nord,

Sfax-centre, Gabès, Médenine, Gafsa, Kairouan et Béja. Ces CTNs sont

interconnectés avec une architecture maillée:

Figure III-2 : CTNs du réseau fixe de Tunisie Télécom

1.1.3. Le réseau mobile GSM

Comme on a mentionné plus haut, étant donné que l’objectif de notre projet

est d’introduire le concept NGN C4 dans notre réseau de télécommunication, dans

toute la suite de ce paragraphe on va s’intéresser seulement au niveau du réseau de

commutation du réseau GSM.

En effet, la couche commutation du réseau mobile GSM de Tunisie Télécom

est constituée de 25 MSCs situés à Hached 1, Hached 2, Ouerdia, Kasbah, Ben

Arous, Marsa, Menzah, Bardo, Bizerte, Béja 1, Béja 2, Nabeul 1, Nabeul 2,

HachedOuerdiaBardoBen Arous

Sousse

Nabeul

Sfax-centre

Sfax-nord

Moknine

Gabès

MedenineGafsa

Kairouan

Béja

Menzeh

Bizerte

Chapitre III


Sousse1, Sousse 2, Moknine 1, Moknine 2, Kairouan, Sfax 1, Sfax 2, Gabès, Gafsa,

Sidi Bouzid, Médenine1 et Médenine2.

Chaque MSC est raccordé à un ou plusieurs MSCs et à un ou plusieurs

centres de transit du réseau RTCP.

Figure III-3 : Le réseau mobile de Tunisie Télécom et son interconnexion avec le

réseau fixe

Ce schéma illustre une partie du réseau existant de Tunisie Télécom, on remarque

bel et bien une certaine complexité de la topologie qui augmente exponentiellement si on

tient compte de tout le réseau de Tunisie télécom. La migration vers IMS va nous permettre

donc de réduire cette complexité.

Ainsi, disposant chacun d’une infrastructure indépendante, la coexistence du réseau

fixe, du réseau mobile et du réseau de transmission de données devient de plus en plus

complexe surtout avec le développement des usages autour des données, le besoin de créer

de nouveaux services et applications et la nécessité de réduire les coûts (CAPEX/OPEX).

Chapitre III


Dans ce cadre, une migration vers IMS permettra de résoudre l’ensemble de ces

problèmes en assurant une convergence fixe/mobile et voix/data.

1.2. Règles principales pour une migration optimaleCertes, la stratégie adoptée par un opérateur dans l’évolution de son réseau vers des

architectures de la nouvelle génération dépend étroitement de plusieurs éléments,

essentiellement, l’architecture du réseau existant et les services à offrir. Dans ce cadre, on a

établi un ensemble de règles qui tiennent compte de ces éléments et qu’on va essayer de

suivre dans notre stratégie de migration vers IMS:

(1) On doit tenir compte des réseaux existants. Essentiellement, il est nécessaire

d’exploiter le backbone IP /MPLS existant qui représente la couche connectivité du

réseau de la nouvelle génération.

(2) On doit déployer une architecture basée sur des softswitchs qui facilitera le passage à

une architecture toute IMS. Pour des raisons de sécurité, on va déployer au minimum

deux softswitchs.

(3) Il est nécessaire de ne plus investir dans la commutation TDM de niveau 2 (CTN). En

effet, une fois on a commencé la migration vers IMS, toute extension du réseau

classique doit faire partie du réseau IMS.

(4) Pour les nouvelles créations de classe 5, au lieu de déployer des commutateurs locaux,

on fera recours à des MSANs qui peuvent supporter tous les types de services

proposés par les commutateurs traditionnels locaux et servir tous les types de

terminaux. Par exemple, les nouveaux abonnés DSL devraient être raccordés à cette

nouvelle plate-forme pour les services vocaux et données.

(5) Dans une approche NGN, les MSANs et les DSLAMs sont connectés au réseau IP

directement ou via une MGW.

(6) La Migration doit être progressive :

a. Phase 1 : Coexistence des réseaux existants avec le réseau NGN.

b. Phase 2 : Intégration des réseaux vers un seul réseau NGN offrant la multitude

des services (voix, données, vidéo, etc.).

c. Phase 3 : Migration vers IMS.

Chapitre III


(7) La stratégie qu’on doit déployer doit être optimale. En effet, on doit acheminer le

maximum de trafic en utilisant un nombre minimum de média gateways. Pour cela on

va fixer un seuil de 25 ans qui représente l’âge maximal d’un commutateur.

a. Remplacer les commutateurs très âgés (leur âge est supérieur à 25 ans)

b. Pour un commutateur assez récent (son âge est inférieur à 25 ans):

i. S’il supporte une extension, on le fait évoluer vers un MGW

ii. Sinon, on le garde et on le rattache à un MGW

1.3. Migration du réseau de Tunisie Télécom vers IMSLa migration du réseau de Tunisie Télécom doit être progressive : migration vers

NGN dans une première étape, puis vers IMS.

1.3.1. Migration vers NGNL’opérateur historique Tunisien, voulant introduire le NGN, cherche la rentabilité de

ce projet. Par ailleurs, une architecture qui offre plus de flexibilité et d’efficacité (qui assure

la migration vers tout IP) est la cible de cet opérateur.

Nous avons choisit une solution futuriste qui se base, d’une part, sur la séparation

entre les couches transport et contrôle conformément au concept NGN et d’autre part, sur la

convergence des réseaux fixe et mobile premièrement sur la couche transport et puis sur la

couche contrôle.

a) Extension du réseau IP/MPLS

Figure III-4 : Backbone IP/MPLS de Tunisie Télécom dans un concept NGN

Chapitre III


Puisque Tunisie Télécom dispose déjà d’un réseau IP/MPLS national couvrant tout

le pays, il sera plus facile d’orienter le nouveau réseau NGN vers ce backbone (règle (1)).

Ainsi, on va exploiter le réseau existant et on va gagner au niveau du coût d’investissement

dans ce domaine. Cependant, le réseau IP/MPLS existant ne peut pas supporter tout le trafic

du réseau d’accès. Une extension du backbone IP est donc nécessaire. Elle consiste à ajouter

à la fois des routeurs Core et des routeurs Edge. Les ingénieurs de Tunisie Télécom ont déjà

commencé la conception du nouveau réseau IP/MPLS illustré par la figure III-4.

Le nouvel nuage MPLS est composé de dix-huit routeurs MPLS ou LSRs : neuf se

trouvent dans le grand Tunis et plus précisément à Hached, Menzeh, Marsa, Belvédère,

Ouardia, Badro, Ben Arous, Ariana et à El Kasbah. Les neufs autres sont à Nabeul, Bizerte,

Béja, Moknine, Kairouan, Gafsa, Gabès, Sousse et à Sfax.

Dans ce qui suit, on va s’intéresser à la migration du réseau existant de Tunisie

Télécom au niveau transit et au niveau accès. Ces deux types de migration peuvent se faire

simultanément ou successivement selon le cas.

b) Migration niveau transit et convergence des réseaux fixe et mobile sur le

plan usager

Figure III-5 : Interconnexion des MGWs au réseau IP/MPLS

Ouardi

SfaxSouss

Hache

Kasba

Beleved

Beja Kairouan Gabes

Kasbah

Sfax

Nabeul

Bélévdere

Marsa

Ariana

Béja

Kairouan

GabésGafsaMoknine

Sousse

Bizerte

Ben arous

Ouerdia

BardoHached Menzah

Hached

Ben Arous

Menzeh

Bizerte

Bardo

Sousse

Nabeul

Sfax-centre

Sfax-nord

Moknine

Gabès

MedenineGafsa

Kairouan

Béja

Ouerdia

Sfax1

Sfax2

Gafsa

mednine1Moknine1

Nabeul1

Béja1

Béja2

Nabeul2

Bizerte

Hached2

Ouerdia

BardoMenzahHached

1

Ben arous

Marsa

Kasba

Sidi Bouzid

Gabès

Moknine2 Kairouan

Sousse1Sousse2 mednine2

Chapitre III


Dans notre stratégie de migration du réseau de Tunisie Télécom, on a choisi de

mettre en place une solution NGN de classe 4. Ce choix est dû à la facilité de son

déploiement surtout lors d’une première phase de migration. Il consiste à utiliser des

technologies NGN pour le coeur de réseau, mais dès que l’on s’approche des commutateurs

de classe 5, le trafic continue à être supporté par le réseau traditionnel.

Il s’agit d’installer des passerelles media (Media Gateway) assurant l’interface entre

le réseau IP de transport des données avec le réseau téléphonique TDM traditionnel (GSM

et PSTN) et le réseau data (ADSL), comme c’est illustré dans la figure III-5.

Ainsi, le backbone IP/MPLS va assurer une convergence des réseaux fixe et mobile

au niveau transport pour les services voix fixe, voix mobile et data. Les MGWs permettent

l’accès à ce backbone en convertissant les flux TDM en IP et inversement. De ce fait, à

chaque routeur Edge on va associer un ou plusieurs MGWs.

On distingue plusieurs scénarios pour l’emplacement des MGWs et leur

interconnexion avec les commutateurs de classe 4 du réseau classique :

Scénario 1 :

Figure III-6 : Premier scénario de migration du réseau de Tunisie Télécom vers NGN

Dans ce scénario, on va prendre en compte deux aspects :

Ouardia

SfaxSousse

Hached

Kasbah

Belevedr

Beja Kairouan Gabes

Kasbah

Sfax

Nabeul

Bélévdere

Marsa

Ariana

Béja

Kairouan

GabésGafsaMoknine

Sousse

Bizerte

Ben arous

Ouerdia

BardoHached Menzah

Hached

Bevédaire

Ben Arous

Menzeh

Bizerte

Bardo

Sousse

Nabeul

Sfax-centreSfax-nord

Moknine

Gabès

Medenine

GafsaKairouan

Béja

Sfax1

Sfax2

Gafsa

mednine1

Moknine1

Nabeul1

Béja1Béja2

Bizerte

Hached2

Ouerdia

Bardo

Hached1

Ben arous

Marsa

Kasba

SidiBouzid

Gabès

Moknine2KairouanSousse1

Sousse2mednine2

Ouerdia

Menzah

Chapitre III


• Lors de la migration du réseau mobile vers NGN, le MSC s’éclate en deux

entités : un MSC Server et un MGW.

• Lors d’une migration de classe 4 du réseau fixe, chaque CTN va être remplacé

par un MGW et ses fonctionnalités de contrôle vont être assurées par le

softswitch.

Etant donné un réseau mobile contenant 25 MSCs et un réseau fixe contenant 16

CTNs, leur migration vers NGN va nécessiter 41 MGWscomme c’est illustré dans la figure

III-6.

Le nombre des MGWs peut se réduire en tenant compte de la règle (7) où un MGW

peut être soit ajouté à un ancien commutateur, soit une simple évolution de celui ci. Dans

tous les cas, cette solution s’avère coûteuse et n’est pas optimale car un MGW peut

supporter plus qu’un MSC ou un CTN.

Scénario 2 :

Dans ce scénario, on va utiliser 16 MGWs, chacun est lié à un routeur Edge, comme

c’est illustré²dans la figure III-7. De plus, chacun des MSCs et des CTNs va être connecté

au MGW le plus proche en tenant compte de la topologie du réseau de transmission.

Figure III-7 : Deuxième scénario de migration du réseau de Tunisie Télécom vers NGN

Ouardia

SfaxSousse

Hached

Kasbah

Belevedr

Beja Kairouan Gabes

Kasbah

Sfax

Nabeul

Bélévdere

Marsa

Ariana

Béja

Kairouan

GabésGafsaMoknine

Sousse

Bizerte

Ben arous

Ouerdia

BardoHached Menzah

Hached

Bevédaire

Ben Arous

Menzeh

Bizerte

Bardo

Sousse

Nabeul

Sfax-centre

Sfax-nord

Moknine

Gabès

MedenineGafsa

Kairouan

Béja

Ouerdia

Sfax1

Sfax2

Gafsa

mednine1

Moknine1

Nabeul1

Béja1

Béja2

Nabeul2

Bizerte

Hached2

Ouerdia

BardoMenzahHached1

Ben arous

Marsa

Kasba

Sidi Bouzid

Gabès

Moknine2Kairouan

Sousse1Sousse2

mednine2

Chapitre III


Cette solution peut être encore améliorée en faisant évoluer quelques CTNs en des

MGWs (règle (7)). Dans ce cas, on obtient le schéma de la figure III-8.

Dans une première analyse, cette solution parait beaucoup plus importante de point

de vue topologie. En effet, elle permet de réduire l’encombrement du réseau (moins

d’équipements). Cependant, le coût d’une évolution est assez important et comparable au

coût d’un nouveau MGW. C’est pour cela qu’on a choisi dans notre stratégie d’investir dans

des nouveaux MGWs.

Figure III-8 : Optimisation de la migration du réseau de Tunisie Télécom vers NGN

Dans le cadre d’une architecture centralisée, ces passerelles vont être administrées à

distance par un softswitch en utilisant en général les protocoles MGCP/H.248 (règle (2)).

c) Migration niveau accès et convergence des réseaux fixe et mobile sur les

plans usager et contrôle

Lors de la migration du réseau de Tunisie Télécom vers NGN, notre objectif est de

garantir la continuité des services TDM actuels de cet opérateur historique, et encourager les

services haut débit tout en tirant parti des solutions de softswitch IP.

Dans notre stratégie, on va utiliser des MSANs (Multiservice Access Node) qui

savent gérer aussi bien des lignes haut débit que des accès RNIS ou analogiques. Ces

équipements se connectent au réseau IP de l'opérateur et offrent le service téléphonique sous

Ouardi

SfaxSousse

Hached

Kasbah

Belevedr

Beja Kairouan Gabes

Kasbah

Sfax

Nabeul

Bélévdere

Marsa

Ariana

Béja

Kairouan

GabésGafsaMoknine

Sousse

Bizerte

Ben arous

Ouerdia

BardoHached Menzah

HachedBevédaire

Ben Arous

Menzeh

Bizerte

Bardo

Sousse

Nabeul

Sfax-centre

Sfax-nord

Moknine

Gabès

MedenineGafsaKairouan

BéjaSfax1

Sfax2

Gafsa

mednine1Moknine1

Nabeul1

Béja1

Béja2

Nabeul2

Bizerte

Hached2

Ouerdia

BardoMenzahHached1

Ben arous

Marsa

Kasba

SidiBouzid

Gabès

Moknine2 Kairouan

Sousse1Sousse2 mednine2

Ouerdia

Chapitre III


le contrôle du softswitch de classe 5. De plus, les nouveaux abonnés DSL devraient être

raccordés à cette nouvelle plate-forme pour les services vocaux et données. C’est ainsi que

ces équipements assurent la convergence des services voix fixe et data aussi bien sur le plan

transport que le plan contrôle.

d) Introduction des services hauts débits dans le réseau mobile

Actuellement, Tunisie Télécom dispose d’un réseau mobile GSM qui n’offre que le

service de la voix classique. L’offre des services mobiles à haut débit nécessite la migration

du réseau GSM vers GPRS ou EDGE ou bien l’introduction de l’UMTS. Dans notre

stratégie, on a combiné ces deux approches.

D’abord, pour réduire le coût d’installation du réseau, on va introduire le réseau

UMTS dans les zones à fort trafic (hot spot et les grandes villes). A ce stade, on va

s’intéresser aux releases 4 et 5 de l’UMTS qui permettent d’offrir un réseau tout IP. Il suffit

d’installer un réseau d’accès (UTRAN) qui s’interconnecte au réseau IP via un ou plusieurs

MGWs sans avoir besoin d’installer des SGSNs et des GGSNs.

Ensuite, pour les zones non couvertes par l’UMTS, on va bénéficier du réseau GSM

pour déployer l’EDGE afin d’offrir des services multimédia à des débits acceptables. Pour

ce faire, une mise à jour du sous-système radio du réseau GSM est nécessaire.

e) Interconnexion avec les plateformes NGNs existantes

Une fois le réseau de Tunisie Télécom est migré vers NGN, on doit lui permettre

d’interfonctionner avec l’ensemble des plateformes NGNs déjà existantes. Dans ce cadre il

suffit d’interconnecter les softswitchs des différents réseaux NGN moyennant les protocoles

BICC, SIP-T et H323.

1.3.2. Migration vers IMS

Dans le chapitre précédent, on a discuté deux scénarios de migration d’un réseau

NGN vers un concept IMS :

• Scénario 1 : on commence à introduire IMS dans le réseau mobile, puis on le

propage vers le réseau fixe.

• Scénario 2 : on commence à introduire IMS dans le réseau fixe, puis on le

propage vers le réseau mobile.

Dans le cas de Tunisie Télécom, les deux scénarios sont techniquement applicables.

Cependant, de point de vu marketing, le premier scénario est plus adéquat que le deuxième.

Chapitre III


En effet, Tunisie Télécom, le seul opérateur de la téléphonie fixe en Tunisie, est soumis à

une forte concurrence au niveau du réseau et des services mobiles.

C’est ainsi que Tunisie Télécom cherche souvent à innover dans le secteur mobile

pour s’opposer à la concurrence en offrant une gamme complète de services de voix et de

données aux clients résidentiels et professionnels. Alors que toute innovation dans le réseau

fixe ne peut être que supplémentaire.

Dans notre stratégie, on a mis en uvre une solution basée sur des softswitchs pour

l’ensemble des réseaux fixe et mobile. En effet, les fonctionnalités du MSC Server

supportant le contrôle du réseau mobile va être incluse dans le softswitch. De ce fait, un

softswitch assure à la fois le contrôle du réseau fixe et celui du réseau mobile. La migration

vers IMS va être donc simultanée aussi bien pour le réseau fixe que le réseau mobile.

Le réseau c ur de Tunisie Télécom, dans une approche NGN basée sur des

softsitchs, est présenté dans la figure III-9. Il repose sur 16 MGWs au niveau transport,

chacune est liée au réseau IP via un routeur EDGE. Au niveau contrôle, on a mis en uvre

deux softswitchs. Ces derniers assure le contrôle des MGWs, le contrôle des commutateurs

de classe 4 du réseaux traditionnel ainsi que le contrôle des nouveaux MSANs qu’on a

déployé dans le réseau.

Figure III-9 : Le réseau c ur de Tunisie Télécom dans une approche NGN

Chapitre III


La migration de ce réseau vers IMS intéresse surtout la couche contrôle. Ceci se

manifeste par l’évolution du software du softswitch pour supporter les modules de l’IMS, et

par l’introduction de nouveaux éléments pour supporter les nouveaux services et

fonctionnalités de ce concept. Dans ce cadre, on introduit une base de données HSS qui

enregistre les informations sur les abonnés et qui interagit avec les entités du réseau à

travers le protocole Diameter. On introduit aussi le CSCF qui permet de gérer les services

broadband du réseau et le MGCF qui permet l’interconnexion du réseau RTC avec le réseau

IMS.

Sur le plan service, on peut intégrer de nouveaux serveurs d’application SIP qui

permettent de fournir de nouveaux services multimédia à valeur ajoutée.

Le principe de cette migration est illustré par la figure III-10.

Figure III-10 : Evolution du softswitch vers IMS

Par la migration vers un concept IMS, on a terminé notre stratégie de migration. On

doit donc passer à l’étape suivante qui consiste à :

• Déterminer le trafic niveau accès

• Dimensionner les différentes entités du réseau

Dans ce qui suit, on va essayer de détailler chacun de ces points.

2. Evaluation du trafic niveau accèsPour étudier et évaluer le trafic du réseau d’accès, il faut tout d’abord définir un

ensemble de classes de services, ensuite les modéliser.

Chapitre III


2.1. Les classes de service

La croissance exponentielle des services mobiles a été alimentée par plusieurs

facteurs, en particulier les grandes évolutions technologiques dans le domaine des

télécommunications : de ce fait, on touche de nos jours une diversité au niveau des services

mobiles.

Selon les spécifications 3GPP, on distingue quatre classes de services en se basant

sur la qualité offerte :

• La classe de trafic conversationnel (Conversational class),

• La classe de trafic à flux continu (Streaming class),

• La classe de trafic interactif (Interactive class),

• La classe de trafic en mode téléchargement (Background Class).

Le tableau III-1 résume les caractéristiques de ces différentes classes de services :

Classe de traficClasse

conversationnelle

Classe

streaming

Classe

interactive

Classe

background

Caractéristiques

essentielles

- Conversation en

temps réel

- Préserve le

séquencement

entre les entités

d’information

dans le flot

- Délai non

perceptible

- Diffusion en

temps réel

- Préserve le

séquencement

entre les entités

d’information

dans le flot

- Mode

interactif au

mieux

- Motif de

requête/réponse

- Préserve le

contenu

- Pas de

contraintes

sur le temps

d’arrivée

- Préserve le

contenu

Applications

- Voix

- Visiophonie

- Vidéo en

diffusion

continue en

temps réel

- Navigation

sur le web

- Chargement

de message

électronique

Tableau III-1 : Les différentes classes de service

Le critère de classification le plus prépondérant est la sensibilité au délai de

transmission. Les deux premières classes sont prévues pour les services du type temps réel

alors que les deux autres classes concernent les applications non temps réel, ces dernières se

Chapitre III


caractérisent par une tolérance aux délais de transmission. L’autre contrainte à respecter

essentiellement pour les deux dernières classes de service est le seuil du BER (Bit Error

Rate).

2.1.1. Services de type conversationnel

C’est l’ensemble des applications permettant la conversation directe entre plusieurs

utilisateurs (voix, vidéoconférences,…). Cette classe de services est caractérisée par :

• Faible délai de transmission,

• Taux de distorsion du signal limité,

• Conversion des relations temporelles du flux multimédia.

Pour ce type de service, la qualité de service est spécifiée par référence à la

perception de l’utilisateur qui permet de dégager des seuils d’appréciation du service tels

que la distorsion maximale tolérée du signal audio/vidéo reçu et le retard maximal à la

réception.

2.1.2. Services à flux continu

C’est l’ensemble des applications temps-réel caractérisées par un flux de données

quasiment continu dans le temps, de grandes contraintes de QoS relatives à la sensibilité aux

erreurs et synchronisation entre les entités. Les applications relatives à cette classe de

service sont en général du type multimédia en mode diffusion. Parmi les exemples typiques

de telles applications figurent les séquences vidéo : clips, extraits de film…, et audio :

extraits de morceaux musicaux…

2.1.3. Services Interactifs

Il s’agit de l’ensemble des applications interactives classées non temps réel, c’est à

dire qui ne présentent pas des contraintes temporelles sévères ou qui sont insensibles aux

délais de transmissions et aux contraintes de synchronisation. Dans cette classe de services,

on trouve toutes les applications faisant intervenir la transmission de données en mode

interactif telles que les consultations de bases de données distantes, navigation sur

Internet…

Pour ce genre d’applications, la contrainte prépondérante est la reconstitution sans

erreurs du message global à partir du flux de données transmises. Pour un taux d’erreurs

binaire déterminé à l’avance, il est impératif de mettre en oeuvre toutes les procédures de

protection contre les erreurs, en particulier les procédures de retransmission.

Chapitre III


2.1.4. Services en mode téléchargement ou background

Cette classe de services inclut l’ensemble des applications non temps réel et qui ne

sont pas interactives. Cela signifie que la transmission a lieu dans un seul sens de

transmission et donc elle se caractérise par un flux très asymétrique (Mode téléchargement).

Au niveau de la qualité de service, la seule contrainte à respecter est de pouvoir

reconstituer à la réception, le message transmis sans erreurs (en respectant un BLER seuil).

Et à l’inverse des applications interactives, aucune contrainte temporelle n’est imposée.

Dans cette classe on trouve des applications comme le courrier électronique, le transfert de

fichiers, transfert de mesures etc…

2.2. Modélisation du trafic

L’évaluation du volume de trafic total dans le réseau coeur nécessite une étude

préalable des modèles de trafic de chacune de ces classes de services. Dans ce paragraphe,

nous allons donner un bref aperçu sur les lois qui régissent ces classes de services pour

pouvoir retenir un scénario pour chaque classe et calculer par la suite la charge de trafic

dans le réseau c ur.

La modélisation classique des services par des processus de poisson n’est pas valide

dès qu’il s’agit de la transmission des données. Cette modélisation a été longtemps adoptée

pour le calcul de la charge des réseaux téléphoniques, et qui reste toujours valable pour les

communications de type voix.

Pour les autres classes de services, d’autres modélisations sont définies spécifiques

aux caractéristiques de l’application. Par conséquent, l’évaluation de la charge du réseau

nécessite la connaissance des différentes statistiques décrivant l’activité de chaque type

d’application pour ne pas s’écarter de la réalité.

2.2.1. Modèle de trafic pour le service conversationnel

Un exemple typique d’un service conversationnel est la communication

téléphonique. Les communications téléphoniques constituent le service le plus classique

dont le comportement statistique a été maîtrisé. Le comportement d’un utilisateur exploitant

ce service au cours du temps est modélisé par un processus markovien du type ON-OFF.

Les caractéristiques de ce modèle sont [14] :

• L’occurrence des appels téléphoniques est un processus de poisson caractérisé par un

taux moyen d’appel de valeur typique 0.8 appels par heure.

Chapitre III


• La durée d’un appel suit un processus exponentiel de moyenne typique α telle que

1/α =150 s [14].

• La durée de l’appel est une alternance de périodes d’activité et de périodes de

silence. Ces périodes suivent chacune une distribution exponentielle. La valeur

typique pour le taux d’activité des sources est 0.5.

2.2.2. Modèle de trafic pour le service à flux continu

Un exemple typique d’un service à flux continu est le téléchargement d’une

séquence vidéo. Le flux des séquences vidéo correspond à une série de trames de données

de même durée à raison de 25 trames par secondes. Il existe neuf types différents de trames.

L’occurrence de ces différents types de trames est gérée par un processus de Markov à neuf

états. La distribution de la durée de chaque classe de contenu suit une loi Gamma d’ordre 2.

Nous avons retenu pour ce modèle les caractéristiques suivantes [14] :

• L’occurrence des sessions 0.17 appels/ heure.

• La durée d’une session 120 s.

• Le taux d’activité de la source est de 0.58.

2.2.3. Modèle de trafic pour le service interactif

L’exemple typique de ce service est la consultation des pages Web. Le flux de

données, selon ce modèle, peut être décomposé en plusieurs sessions de consultation du

Web.

Pendant chaque session, l’utilisateur consulte un ensemble de sites Web se ramenant

à un appel des pages HTML correspondantes. Le téléchargement de ces pages HTML est

matérialisé par la transmission de plusieurs datagrammes de tailles variables. Un temps de

lecture est nécessaire avant d’amorcer la consultation d’une autre page Web.

Les caractéristiques statistiques de ce modèle sont les suivantes [14] :

• L’occurrence de sessions est un processus de poisson de valeur typique 0.17

appels/heure.

• Pour chacune des sessions :

o Le nombre d’appels de pages HTML suit une distribution géométrique de

moyenne typique 5 appels/session.

o Le temps de lecture suit une distribution exponentielle de moyenne α et de

valeur typique 1/α = 4 à 12 s.

Chapitre III


o Le nombre de datagrammes par appel suit une distribution géométrique de

moyenne typique 10 datagrammes/appel.

o La durée d’inter-arrivée de datagrammes suit une distribution exponentielle

dont la moyenne est en fonction du débit.

o La taille des datagrammes suit une distribution de Pareto.

2.2.4. Modèle de trafic pour les services d arrière plan

Les services d’arrière plan sont caractérisés par un taux d’erreurs binaires sévère,

d’autre part, ils sont insensibles au délai de transmission. Les modèles précédents ne

peuvent pas être appliqués sur ce genre d’applications. Lors de l’évaluation du volume de

trafic au niveau de réseau coeur, leur contribution en terme de trafic peut être ignorée car ils

sont des services BE (Best Effort). Le réseau coeur transmettra ces charges de trafic lors des

périodes d’inactivités enregistrées dans les autres services. D’une autre manière, ses services

ne contribuent pas à la charge du réseau.

2.3. Scénarios retenus

Les modèles de trafic, décrits dans le paragraphe précédent, correspondent aux

services typiques de Tunisie télécom.

Pour la vidéo téléphonie, qui appartient à la classe conversationnelle, nous allons

prendre le modèle de trafic du service vidéo en tenant compte du taux d’activité dans les

deux sens, montant et descendant.

Nous allons récapituler, ces différents modèles de trafic dans le tableau suivant :

Service voix Service vidéo Service web

Description du

modèle

Un appel correspond

à une

communication

téléphonique

Un appel correspond

à une séquence

vidéo complète

Un appel

correspond au

téléchargement

d’une page web

Taux d appel par

utilisateur0.8 appels/heure 0.17 appels/heure 0.85 appels/heure

Durée moyenne

un appel150s 120s Dépend du débit

allant de 1 à 5sTaux d activité de la

source0.5 0.58 0.48

Tableau III-2 : Modélisation du trafic

Chapitre III


La spécification des modèles de trafic pour chaque service nous a permis de retenir

un profile utilisateur pour chaque service. Ce profile constituerait des valeurs typiques que

nous allons prendre pour déterminer la contribution de chaque service dans la charge total

du trafic dans le réseau coeur.

2.4. Calcul du trafic du réseau d accès

2.4.1. Détermination du nombre d abonnés par

technologie

On dispose des données suivantes :

Paramètre Désignation

Nombre d abonnés dans le réseau mobile ( )abonnésNb Mobile

Pourcentage des abonnés GSM par rapport aux abonnés

mobiles

( / )abonnésP GSM Mobile

Pourcentage des abonnés EDGE par rapport aux abonnés

mobiles( / )abonnésP EDGE Mobile

Pourcentage des abonnés UMTS par rapport aux abonnés

mobiles( / )abonnésP UMTS Mobile

Nombre d abonnés dans le réseau PSTN ( )abonnésNb PSTN

Pourcentage des abonnés MSAN par rapport aux abonnés

PSTN( / )abonnésP MSAN PSTN

Pourcentage des abonnés POTS par rapport aux abonnés

PSTN

( / )abonnésP POTS PSTN

Pourcentage des abonnés POTS par rapport aux abonnés

MSAN( / )abonnésP POTS MSAN

Nombre d abonnés haut débit ( )abonnésNb ADSL

Pourcentage des abonnés ADSL par rapport aux abonnés

MSAN( / )abonnésP ADSL MSAN

Nombre d’abonnés ADSL 1( )abonnésNb ADSL

Tableau III-3 : Répartition des abonnés par service

Chapitre III


L’utilisation des services varie selon la nature du service (conversationnel, interactif,

streaming) d’une part et selon la technologie utilisée d’une autre part (GSM, EDGE,

UMTS, POTS, ADSL). Ils sont répartis suivant le tableau suivant :

ServicesTechnologies Conversationnel Streaming Interactif

GSM ü

EDGE ü üMobileUMTS ü ü ü

ADSL ü ü üFixePOTS ü

Tableau III-4 : Services utilisés par chaque technologie

La première étape consiste à déterminer le nombre d’abonnés par

technologie comme suit:

Figure III.11 : processus de calcul du nombre d abonnés par technologie

• ( ) ( ) ( / )abonnés abonnés abonnésNb GSM Nb Mobile P GSM Mobile= × (III.1)

• ( ) ( ) ( / )abonnés abonnés abonnésNb EDGE Nb Mobile P EDGE Mobile= × (III.2)

• ( ) ( ) ( / )abonnés abonnés abonnésNb UMTS Nb Mobile P UMTS Mobile= × (III.3)

• 1 2( ) ( ) ( )abonnés abonnés abonnésNb POTS Nb POTS Nb POTS= + (III.4)

o 1( ) ( ) ( / )abonnés abonnés abonnésNb POTS Nb PSTN P POTS PSTN= × (III.5)

o 2 ( ) ( ) ( / )abonnés abonnés abonnésNb POTS Nb MSAN P POTS MSAN= × (III.6)

o ( ) ( ) ( / )abonnés abonnés abonnésNb MSAN Nb PSTN P MSAN PSTN= × (III.7)

Chapitre III


• 1 2( ) ( ) ( )abonnés abonnés abonnésNb ADSL Nb ADSL Nb ADSL= + (III.8)

o 2 ( ) ( ) ( / )abonnés abonnés abonnésNb ADSL Nb PSTN P ADSL MSAN= × (III.9)

2.4.2. Détermination du trafic acheminé au niveau accès

Figure III.-12 : Calcul du trafic total niveau accès

Modèle detrafic du serviceconversationnel

Modèle de traficdu servicestreaming

Modèle detrafic du service

interactif

Paramètres des abonnés par technologie

Trafic généré par leservice conversationnel

de la technologie I

Trafic généré par leservice interactif de la

technologie I

Trafic généré par leservice streaming de la

technologie I

Paquétisation

Trafic total acheminéniveau accès

Trafic total acheminéniveau core

POTS

ADSL

UMTS

GSM

EDGE

ADSL

UMTS

EDGE

ADSL

UMTS

TraficUMTS

TraficADSL

TraficEDGE

TraficPOTS

TraficGSM

RE (GSM)RE (POTS) RE (ADSL) RE (EDGE) RE (UMTS)

Chapitre III


Le diagramme de la figure III-12 montre les différentes étapes à suivre pour

déterminer le trafic acheminé au niveau accès qui va servir pour le dimensionnement des

différentes entités du réseau:

D’abord, on détermine le trafic généré par chaque service et chaque technologie en

appliquant un modèle de trafic adéquat pour chacun :

• Pour le POTS et le GSM, on n’a que le service de téléphonie classique (en mode

circuit). Leur trafic, exprimé en erlang, est déterminé par l’équation suivante :

/( ) ( ) ( )généré abonnés moyen abonnéTrafic I Nb I Trafic I= × (III.10)

Avec

o I : désigne GSM ou POTS

o / ( )moyen abonnéTrafic I désigne le trafic moyen par abonné de la technologie I

(POTS ou GSM).

• Pour les technologies ADSL et UMTS on dispose des services conversationnel,

streaming et interactif. Alors que pour EDGE, on ne dispose que des services

conversationnel et interactif. On doit tout d’abord déterminer le nombre des abonnés

actifs par service et par technologie. Le nombre d’abonnés actifs est donné par

l’équation (III.11) :

( , ) ( ) ( , )abonnés abonnés activitéNb I J Nb I J Iτ= × (III.11)

Avec

o I désigne EDGE, UMTS ou ADSL.

o J désigne le service Conversationnel, Interactif ou Streaming.

o ( , )activité J Iτ désigne le taux d’activité du service J de la technologie I.

o ( , )abonnésNb I J désigne le nombre d’abonnés I actifs du service J.

Dans ces conditions, le trafic généré par le service J dans une technologie I est

généralement modélisé par l’équation suivante :

max _( , ) ( , ) ( , ) ( , ) ( , ) ( , )généré abonnés appel appel activité sTrafic J I Nb I J J I T J I D J I J Iτ τ= × × × × (III.12)

Avec

o( , )généréTrafic J I désigne le volume de trafic généré par le service J du réseau

I (exprimé en Kb/s)

Chapitre III


o ( , )appel J Iτ est le taux d’appel/heure/abonné du service J pour la technologie I

(en appel/heure).

o ( , )appelT J I est la durée d’appel du service J pour la technologie I (en

s/appel).

o max ( , )D J I est le débit max du service J pour la technologie I (en Kb/s).

o _ ( , )activité s J Iτ est le taux d’activité de la source du service J de la technologie

I.

Généralement, on calcule le trafic du service généré en utilisant les paramètres

correspondants à la technologie utilisée.

Ensuite, on calcule le trafic généré par chaque technologie (POTS, GSM, ADSL,

EDGE, UMTS) :

{ }( ) ( , )généré généré

J conversationnel,interactif,streaming

Trafic I Trafic J I∈

= ∑ (III.13)

On suppose toujours que :

o généré généréTrafic (interactif,GSM)= Trafic (streaming,GSM)= 0

o généré généréTrafic (interactif,POTS)= Trafic (streaming,POTS)= 0

Enfin, et après avoir exprimer l’ensemble des valeurs des trafics générés par chaque

technologie en Kb/s, il suffit d’effectuer leur somme pour déterminer la charge totale du

réseau d’accès (en Kb/s).

{ }_

, , , ,

( )total généré généréI POTS GSM ADSL EDGE UMTS

Trafic Trafic I∈

= ∑ (III.14)

Cependant, pour le dimensionnement des entités du réseau on va s’intéresser

seulement au trafic sortant. En effet, ce n’est pas tout le trafic qui va être acheminé à travers

le Media Gateway. Ainsi, si on dispose du coefficient de routage externe pour chaque

technologie I ( )REC I , le trafic acheminé par chacune est déterminé par l’équation suivante :

( ) ( ) ( )acheminé généré RETrafic I Trafic I C I= × (III.15)

Ainsi, le trafic total acheminé est la somme des trafics acheminé par chaque

technologie.

Chapitre III


{ }total_acheminé acheminé

I Î POTS,GSM,ADSL,EDGE,UMTS

Trafic = Trafic (I)∑ (III.16)

3. dimensionnement de quelques entités du réseau IMS3.1. Généralité sur le dimensionnement

Le but du dimensionnement est de déterminer la qualité exacte de Hardware et la

capacité nécessaire des interfaces qui satisferont la qualité de service requise. Le

surdimensionnement est une perte pour l’opérateur car il aboutit à une utilisation inefficace

des équipements. Aussi, le sous-dimensionnement cause la congestion, engendre les délais

et détériore les performances des services. Les entrées pour le dimensionnement sont les

données concernant les abonnés, y incluent le modèle de trafic ; les informations sur le

réseau, la qualité de service (QoS) requise, et les informations sur les performances et les

limites des équipements. Il est donc essentiel d’avoir un modèle de trafic le plus réaliste

possible, se fixer une architecture exacte et avoir des connaissances sur les produits offerts

par le fournisseur d’équipement : configurations possibles, paquetages disponibles,

performances et limites ainsi que connaître les différentes versions software et hardware.

La complexité du dimensionnement est fortement liée a l’irrégularité au niveau des

caractéristiques du trafic de données (taux d’arrivées, débits,…). C’est ainsi que le

dimensionnement du trafic multimédia est plus complexe que le dimensionnement du trafic

de parole. Le trafic de données est traité en mode paquet : les informations sont envoyées en

datagrammes. La taille de ces datagrammes est variable en fonction du volume des données,

débit, etc…

L’étape de dimensionnement est une étape très importante puisqu’elle nous permet

d’évaluer le coût de l’infrastructure à déployer. Cette partie va être consacrée au processus

de dimensionnement des différentes entités d’un réseau c ur IMS.

3.2. Processus de dimensionnement3.2.1. Dimensionnement des MGWs

Le dimensionnement d’un MGW consiste à déterminer sa capacité de

commutation ce qui revient à déterminer la capacité de ses interfaces niveau accès et niveau

core. La capacité de l’interface niveau accès est égale au trafic total acheminé à travers ce

MGW, déterminé par l’équation (III.16).

Chapitre III


Figure III.13 : Dimensionnement de MGW

Le trafic mode paquet passe directement à travers le MGW alors que le trafic mode

circuit doit être paquetisé au niveau du MGW. Selon le débit généré par le codec audio et en

tenant compte des différentes possibilités des périodes de paquétisation, on peut obtenir la

taille des données audio. Ces données audio vont subir des encapsulations au niveau des

différentes couches commençant par la couche transport jusqu’à arriver à la couche liaison

de données (Annexe A).

Ainsi, la formule qui permet de calculer le débit par appel est la suivante :

/ /( ) /appel codec p RTP UDP IP liaison liaison pD Débit T entête entête enqueue T= × + + + (III.16)

Avec

o appelD : débit par appel en Kbit/s

o codecDébit : débit généré par le codec en Kbit/s

o pT : la période de paquétisation en ms

o / /RTP UDP IPentête : la taille l’entête RTP/UDP/IP à ajouter en bits

o liaisonentête : la taille de l’entête du protocole de couche liaison en bits

o liaisonenqueue : la taille de l’enqueue du protocole de couche liaison en bits

Appliquons cette formule au trafic mode circuit (GSM et POTS), leur somme va être

additionnée avec l’ensemble des trafics mode paquet. On obtient ainsi la capacité de

l’interface du MGW niveau core.

acheminéTrafic (EDGE)

acheminéTrafic (UMTS)

acheminéTrafic (GSM)

acheminéTrafic (POTS)

acheminéTrafic (ADSL)

MGW

pTPériode de paquetisation ( )

Capacitéde commutation

Chapitre III


On peut aussi déterminer la capacité d’un MGW en terme de nombre de châssis. En

effet si on dispose de la capacité du châssis, le nombre de gateways sera déterminé comme

suit :

MGWMGW

châssis

CapacitéNbCapacité

= (III.17)

3.2.2. Dimensionnement de MGCF

Le MGCF est une passerelle (Gateway) qui assure les communications entre l’IMS

et les usagers du domaine circuit (CS). Tout le trafic de signalisation (contrôle d’appels ou

session) généré par les utilisateurs du domaine circuit vers l’IMS passe par le MGCF. Ce

dernier assure la conversion entre protocoles ISDN User Part (ISUP) et Bearer Independent

Call Control (BICC) vers le protocole SIP.

Le dimensionnement de cet équipement se traduit en terme de capacité de traitement

de son processeur. Il suffit donc de déterminer le nombre d’appels à véhiculer exprimé en

cps (call per second) ou en BHCA (Busy Hour Call Set up) tel que :

charge(en BHCA)=charge (en cps)×3600 (III.18)

Généralement, un MGCF fonctionne dans les deux cas suivant :

o L’appel est initié par le mode circuit.

o L’appel est initié par le mode paquet et destiné vers le mode circuit. Ce type

d’appel ne peut être que du conversationnel.

D’où la formule suivante :

{ , }

arg [ ( ) ( )]MGCF abonné appelI GSM POTS

Ch e Nb I Iτ∈

= ×∑

_{ , }

[ ( , ) ( , ) ( )]abonné appel RE circuit

I ADSL UMTSNb I conversationnel I conversationnel Iτ τ

∈

+ × ×∑ (III.19)

Avec

o ( , )abonnéNb I conversationnel désigne le nombre d’abonnés du réseau I activant

le service conversationnel.

o ( , )appel conversationnel Iτ désigne le taux d’appel du service conversationnel

dans la technologie I.

o _RE circuitτ est le taux de routage externe vers le mode circuit.

Chapitre III


Certains de ces paramètres sont généralement donnés, les autres peuvent être déduits

à partir d’autres. Par exemple, le taux d’appels par abonné est déterminé en fonction de la

durée moyenne d’un appel et le trafic moyen par abonné par la formule suivante :

/moyen abonnéappel

appel

TraficDurée

τ = (III.19)

3.2.3. Dimensionnement de CSCF

Comme le MGCF, le dimensionnement d’un CSCF se traduit par la capacité de

traitement de son processeur qui s’exprime en cps. La seule différence est que le MGCF

traite des services narrow band (mode circuit), alors que le CSCF traite des services broad

band (large bande). C’est pour cela qu’on ne va s’intéresser qu’aux technologies EDGE,

UMTS et ADSL qui offrent des services data voir même multimédia. Ainsi la charge d’un

CSCF s’exprime comme suit :

{ , , }

arg [ ( ) ( )]CSCF abonné appelI EDGE ADSL UMTS

Ch e Nb I Iτ∈

= ×∑ (III.18)

Avec ( )abonnéNb I est le nombre d’abonnés simultanés utilisant la technologie I

ConclusionLe dimensionnement est une étape importante dans le déploiement du réseau IMS.

Elle intervient dans le cadre de l’aide à la décision pour l’introduction du concept IMS. Pour

atteindre notre objectif, nous avons mené un travail de dimensionnement de ce réseau en

tenant compte de son aspect multi-services. Cette tâche consiste à évaluer le volume de

trafic véhiculé au niveau du réseau coeur ainsi que la détermination de la capacité nécessaire

des différentes entités du réseau pour supporter ce trafic.

Notre objectif est la migration du réseau de Tunisie Télécom vers IMS et l’évaluation de son

impact. On a déjà proposé une stratégie de migration dans ce chapitre, la réalisation d’un

outil de dimensionnement et son application au réseau de Tunisie Télécom sera l’objectif du

chapitre suivant.

.

Chapitre VI


Chapitre IV :

Développement d’un outil dedimensionnement du c ur de réseau IMS

et son application au réseau de TunisieTélécom

IntroductionNotre objectif une fois on a détaillé le processus de dimensionnement du réseau c ur

IMS, est la conception et la réalisation d’un outil qui implémente les différentes phases du

processus. En effet, le dimensionnement est une tache assez complexe et un tel outil peut

simplifier et automatiser cette tache aux administrateurs de réseau.

Dans ce dernier chapitre, nous allons tout d’abord spécifier l’outil de

dimensionnement qu’on a développé en décrivant ses fonctionnalités, son approche

conceptuelle, et la méthodologie de son utilisation. Ensuite, on va utiliser cet outil pour

dimensionner le réseau c ur de Tunisie Télécom dans un concept IMS. On va définir les

différents paramètres du processus de dimensionnement, et on va finir par l’interprétation

des résultats obtenus et la proposition d’une liste de recommandations qui serviront lors du

déploiement du concept IMS.

1. Spécifications de l outil1.1. Données de dimensionnementNotre outil « TunTel » applique les règles d’ingénierie de dimensionnement sur les

données d’entrée de l’outil, afin d’évaluer la capacité des équipements au niveau du c ur du

réseau et établir l’architecture finale du réseau dimensionné.

Chapitre VI


1.1.1 Données d entrée

L’outil « TunTel » a pour entrées les données suivantes :

• Le nombre d’abonnés fixe et mobile dans le réseau à dimensionner.

• Le nombre de zones dans le réseau à dimensionner

• Caractérisation des différents modèles du trafic data

• Description des différentes zones du réseau : Les technologies supportées par chaque

zone et les caractéristiques de chacune.

1.1.2 Résultats de sortie

L’outil « TunTel» a pour sorties :

• Les équipements nécessaires pour la migration vers un concept IMS.

• Le trafic total acheminé par technologie et par classe de service.

• L’architecture finale du réseau IMS dans la zone dimensionnée.

1.2. Synoptique de l interface utilisateur de l outil

L’outil « TunTel » fournit une interface utilisateur simple pour l’aide au

dimensionnement des réseaux IMS. L’utilisateur de l’outil doit suivre une démarche

hiérarchique pour le dimensionnement de tout son réseau. Il doit tout d’abord définir les

caractéristiques de son réseau : le nombre d’abonnés (fixe et mobile) et le nombre de zones

à desservir. Pour chaque zone, l’utilisateur de l’outil doit préciser les différentes

technologies utilisées et le profil des abonnés dans cette zone. Enfin, il passe à la

caractérisation de quelques données relatives à la politique de l’opérateur (codeurs audio

utilisés, période de paquétisation…) afin de déterminer la capacité de commutation des

MGWs, le débit total à écouler et la capacité des équipements niveau contrôle (MGCF et

CSCF).

Cet outil permet à un opérateur de fixer la plus part des paramètres de

dimensionnement qui traduisent sa situation et sa politique d’offre de services. De même,

cet opérateur bénéficie de la liberté de choix du modèle du trafic du réseau d’accès selon ses

études et ses estimations. Cet outil permet aussi une grande précision au niveau du

dimensionnement : En effet, le réseau est découpé en domaines, où chaque domaine

représente, généralement, une zone géographique ayant des caractéristiques bien précises.

Les paramètres du réseau sont détaillés donc par domaine.

Chapitre VI


Figure IV-1 : Synoptique de l interface utilisateur

Chapitre VI


1.3. Outil de développementNous avons choisi de travailler avec le langage Java. Les compilateurs les plus

célébrés de ce langage sont le J2SDK, le Jbuilder et le NetBeans. Nous avons éliminé le

J2SDK de la liste de nos choix parce qu’il est un compilateur très simple, il n’intègre pas un

éditeur propre à lui, il convient juste pour le développement des applications simples, par

contre le NetBeans est plus qu’un compilateur, c’est tout un environnement de

développement. En fait, NetBeans assure le support de l’intégrité des langages pour le

développement en Java.

2. Réalisation de l outil2.1 Au démarrage

Lors du lancement de l’outil «TunTel» l’administrateur se trouvera devant un écran

de démarrage, présentant l’application développée.

Figure IV-2 : Ecran de démarrage

Après le démarrage de l’outil, l’administrateur est face à une interface d’accès à

l’application, il doit s’authentifier à l’aide d’un identifiant et d’un mot de passe.

Figure IV-3 : Identification de l administrateur

Chapitre VI


Le programme vérifie l’identité tapée par l’administrateur, si l’un des champs est

incorrect alors un message d’erreur apparaît pour que l’administrateur vérifie ses

identifiants, sinon il accède à l’interface de la première fenêtre de l’outil. Cette interface est

celle présentée sur la figure VI-4.

2.2. Spécifications des paramètres généraux

Figure IV-4 : Spécification des paramètres généraux du dimensionnement

Face à cette interface, l’utilisateur est invité à saisir les paramètres généraux du

dimensionnement à savoir le nombre d’abonnés du réseau mobile, le nombre d’abonnés du

réseau fixe et le nombre de zones dans le réseau à dimensionner. Les valeurs des deux

premiers paramètres sont estimées et prévues par des statistiques (nombre d’abonnés futur et

actuel). Le troisième paramètre, désignant le nombre de zones dans le réseau, est déduit lors

de l’établissement de la stratégie de migration. En effet, on désigne par zone un ensemble de

sous réseaux de différents technologies (POTS, GSM, EDGE, UMTS, ADSL) qui sont gérés

par un MGW.

Dans notre cas, on a adopté une stratégie de migration qui se base sur 16 MGWs et

donc on va diviser le réseau en 16 zones dont on doit définir les caractéristiques de chacune.

Une fois l’utilisateur a fixé ces trois paramètres, il appuie sur le bouton « suivant »

pour passer à la fenêtre suivante où il est invité à configurer son réseau.

2.3. Configuration du réseau

Dans la phase de configuration du réseau, l’utilisateur doit spécifier :

• Le modèle de trafic data du réseau d’accès.

• Les caractéristiques des différentes zones.

• Les caractéristiques du codeur audio utilisé dans le mode circuit.

Chapitre VI


Figure IV-5 : Configuration du réseau à dimensionner

2.3.1. Spécification du modèle de trafic data

A travers cette interface, l’utilisateur est amené à fixer les paramètres du modèle de

trafic data du réseau d’accès. Chaque type de service a ses propres paramètres en terme de

taux d’appel/abonné, durée d’un appel et taux d’activité de la source. De plus, pour un

même service, la valeur d’un même paramètre peut changer d’une technologie à une autre

(EDGE, UMTS et ADSL).

Figure IV-6 : Spécification du modèle de trafic data

Ce modèle de trafic est commun pour l’ensemble des zones du réseau et va nous

servir pour le calcul du trafic data au niveau accès de chacune de ces zones.

Chapitre VI


2.3.2. Configuration des différentes zones du réseau

Pour chaque zone, l’utilisateur est amené à lui assigner un nom, fixer le nombre

d’abonnés mobile et le nombre d’abonné fixe. Il fixe aussi les taux d’activités des services

conversationnel, streaming et interactif pour cette zone.

Figure IV-7 : Configuration du réseau par zone

Ensuite, l’utilisateur de l’outil passe à déterminer l’ensemble des technologies

actives dans cette zone en cochant les cases correspondantes. Puis, il passe à la

configuration de chacune de ces technologies en appuyant sur le bouton correspondant.

Figure IV-8 : Spécification des paramètres des réseaux GSM et POTS par zone

Vu que les technologies GSM et POTS sont en mode circuit, elles vont être traitées

de la même manière, et de ce fait, elles nécessitent les mêmes paramètres. Ainsi, pour

Chapitre VI


chaque technologie, l’utilisateur de l’outil est invité à fixer le pourcentage en nombre

d’abonnés, le trafic moyen par abonné et le taux de routage externe.

Figure IV-9 : Spécification des paramètres des réseaux ADSL, EDGE et UMTS par

zone

En ce qui concerne la configuration des technologies ADSL, EDGE et UMTS,

l’utilisateur de l’outil est invité à fixer le pourcentage en nombre d’abonné pour chaque

technologie, le taux de routage externe et les différents débits disponibles ainsi que leurs

caractéristiques.

Ainsi, l’utilisateur fixe les paramètres de chaque technologie l’une après l’autre et il

les valide en appuyant sur le bouton « valider ». Une fois tous les paramètres de la zone sont

fixés, l’utilisateur passe à la zone suivante en appuyant sur le bouton « suivant ».

Une fois toutes les zones sont spécifiées, l’utilisateur valide ses données et revient à

la fenêtre principale (celle présentée dans la figure IV-5). Il passe ensuite à la fixation des

paramètres du codeur audio.

2.3.3. Spécification des paramètres du codeur audio

Figure IV-10 : Paquétisation du flux audio mode circuit

Chapitre VI


Face à cette interface, l’utilisateur de l’outil est invité à fixer le type du codeur audio

utilisé dans le mode circuit (G.711, G.723 ou G.729). Le flux TDM audio va être traduit en

un flux RTP/UDP/IP, il est ainsi paquetisé et encapsulé niveau liaison (Annexe A). A

travers cet outil, on laisse à l’utilisateur le choix du protocole utilisé niveau liaison et de la

période de paquétisation.

Pour le cas d’étude, on utilise généralement un codeur G.711 qui offre un débit de 64

Kb/s. Et on va choisir l’Ethernet comme protocole du niveau liaison.

2.4. Affichage des résultats du dimensionnement

Après la fixation de tous les paramètres de dimensionnement, on appelle le module

de calcul de manière transparente tout en effectuant les différentes étapes nécessaires du

processus de dimensionnement.

Une fois tout le calcul est fait, il ne reste qu’afficher les résultats obtenus du

processus de dimensionnement. Ils sont présentés dans la fenêtre de la figure IV-11.

Figure IV-11 : Fenêtre d affichage des résultats du processus du dimensionnement

Pour valider notre outil de dimensionnement, une étude de cas permettant le

déploiement du concept IMS dans le réseau de Tunisie Télécom fera l’objet de la partie

suivante.

Chapitre VI


3. Etude de cas : dimensionnement du réseau IMS de

Tunisie TélécomL’étape de dimensionnement des réseaux est généralement précédée par une étape de

définition de la stratégie à déployer. En effet, celle-ci est très importante pour la

spécification de la topologie du nouveau réseau, ce qui facilite la tache de dimensionnement.

Dans le cas de Tunisie Télécom, on a déjà proposé une stratégie de migration. Celle-

ci est basée sur un c ur de réseau unifié IP/MPLS, composé de 9 routeurs Core et 16

routeurs Edge. A chacun de ces routeurs est connecté un MGW qui assure la convergence

niveau transport des réseaux fixe et mobile en interconnectant les centres de transit régional

du réseau fixe et les MSCs du réseau mobile.

Ce MGW achemine aussi le trafic data haut débit provenant des MSANs et des

DSLAMs du réseau ADSL. On a aussi envisagé de déployer un réseau UMTS dans les

grandes villes pour bénéficier des services haut débit mobile.

3.1. Les paramètres généraux de dimensionnement

Vue que Tunisie Télécom a tendance à étendre ses réseaux fixe et mobile, on a fixé

le nombre d’abonnes mobiles à 5 000 000 et le nombre d’abonnés fixes à 3 000 000 bien

que le nombre actuel est déjà inférieur.

En effet, le nombre d’abonnés mobiles inclut les abonnés GSM actuels et les

abonnés EDGE et UMTS futurs. Alors que le nombre d’abonnés fixes inclut les abonnés

POTS et ADSL actuels et estimés dans le futur.

Du fait que le déploiement de l’IMS n’est pas homogène dans tout le réseau, on va

adopter une approche par zone. De plus, en se basant sur notre stratégie de migration, le

territoire tunisien est décomposé en 16 zones : Hached, Menzah, Kasba, Marsa, Sfax,

Gabès, Gafsa, Kairouan, Moknine, Sousse, Béja, Bizerte, Nabeul, Ben Arous, Ouerdia et

Bardo. Chacune est gérée par un MGW. Vue que chaque zone a ses propres caractéristiques

(répartition des abonnés, taux d’activité des services, répartition de trafic, etc. . .),

l’approche par zone parait très intéressante.

3.2. Répartition des abonnés par zone

Le nombre d’abonnés fixe et mobile diffère d’une zone à une autre suivant sa nature

(urbaine, rurale, hotspot…). Les valeurs de ces paramètres sont approximées par l’opérateur

Chapitre VI


Tunisie Télécom et sont exprimées en pourcentage par rapport au nombre total d’abonnés

fixes et mobiles pour le futur réseau IMS de cet opérateur.

Réseau Mobile Réseau FixeZone

% Mobile % GSM % EDGE % UMTS % Fixe % POTS % ADSL

1 Hached 16,40% 75% 40% 25% 7% 60% 40%2 Menzah 2,60% 83% 30% 17% 6% 80% 20%3 Ouardia 6,87% 85% 30% 15% 4% 87% 13%4 Kasbah 9,40% 88% 30% 12% 4% 73% 27%5 Ben Arous 4,15% 85% 25% 15% 6% 80% 20%6 Marsa 4,15% 83% 48% 17% 4% 65% 35%7 Bardo 2,60% 100% 18% - 7% 73% 27%8 Bizerte 1,81% 100% 25% - 4% 87% 13%9 Béja 4,64% 100% 12% - 6% 77% 23%10 Nabeul 8,36% 92% 20% 8% 7% 77% 23%11 Sousse 8,50% 80% 20% 20% 8% 73% 27%12 Moknine 4,75% 100% 12% - 5% 73% 27%13 Kairouan 1,81% 100% 13% - 5% 83% 17%14 Sfax 10,51% 77% 40% 23% 12% 60% 40%15 Gabès 8,25% 82% 32% 18% 11% 60% 40%16 Gafsa 5,20% 100% 23% - 4% 83% 17%

Tableau IV-1 : Répartition des abonnés par zone

De plus, la répartition des abonnés par technologie diffère suivant la zone. Par

exemple, dans notre stratégie, on a choisi de déployer l’UMTS uniquement dans les zones à

haut trafic : Hached, Menzah, Ouardia, Ben Arous, Marsa, Nabeul, Sousse, Sfax et Gabès.

Ainsi, pour chaque zone, une étude approximative nous donne le pourcentage en

nombre d’abonnés GSM, EDGE et UMTS par rapport au nombre d’abonnés mobiles dans

cette zone, et le pourcentage en nombre d’abonnés POTS et ADSL par rapport au nombre

d’abonnés fixe.

A partir des pourcentages inscrits dans le tableau IV-1, on calcule le nombre

d’abonnés par zone et par technologie.

3.3. Spécification des paramètres de la voix classique

Le service de la voix classique est un service de base pour toutes les zones du réseau.

Il représente essentiellement le service de la téléphonie mobile GSM et le service

téléphonique analogique traditionnel POTS (Plain Old Telephone Service). Le

dimensionnement du trafic généré par ce service nécessite la connaissance de certains

Chapitre VI


paramètres à savoir, le trafic moyen par abonné (en erlang), la durée moyenne d’un appel

(en seconde) et le taux de routage externe de ce trafic.

• Le trafic moyen par abonnés varie entre 0.09 et 0.12 Erlang/abonné pour le réseau

fixe et entre 0.02 et 0.04 pour le réseau mobile.

• La durée moyenne d’un appel est généralement égale à 150s.

• Plus de 60% du trafic dans chaque zone est destiné vers l’extérieur.

Le tableau de la figure IV-2 illustre les valeurs de chacune des zones avec plus de

précision.

Tableau IV-2 : Modèle de trafic des réseaux en mode circuit

3.4. Modèle de trafic data

Le trafic du réseau d’accès est modélisé par type de service (conversationnel,

streaming et intéractif) et par technologie ( EDGE, UMTS et ADSL). Cette différentiation

est très importante du fait qu’elle permet le calcul du trafic avec une haute précision. Ainsi,

les paramètres de chaque modèle sont indiqués dans le tableau IV-3.

POTS GSMZone Trafic

moyen/abonné (Erg)

Duréemoyenne d'un

appel(s)

Taux deroutageexterne

Traficmoyen/

abonné (Erg)

Duréemoyenne d'un

appel(s)

Taux deroutageexterne

1 Hached 0,12 150 0,7 0,035 150 0,752 Menzah 0,12 150 0,8 0,04 150 0,83 Ouardia 0,12 150 0,6 0,03 150 0,74 Kasbah 0.11 150 0,56 0,025 150 0,625 Ben Arous 0,11 150 0,65 0,02 150 0,76 Marsa 0.12 150 0,8 0,027 150 0,87 Bardo 0,12 150 0,7 0,025 150 0,758 Bizerte 0,11 150 0,65 0,025 150 0,659 Béja 0,09 150 0,7 0,028 150 0,7610 Nabeul 0,11 150 0,68 0,029 150 0,7311 Sousse 0,12 150 0,58 0,03 150 0,6712 Moknine 0,11 150 0,67 0,027 150 0,7213 Kairouan 0,09 150 0,81 0,025 150 0,6814 Sfax 0,11 150 0,62 0,032 150 0,7815 Gabès 0,11 150 0,72 0,026 150 0,7516 Gafsa 0,09 150 0,66 0,028 150 0,7

Chapitre VI


EDGE UMTS ADSLConv Stream Interac Conv Stream Interac Conv Stream Interac

Taux d'appel/H 0,7 - 0,75 0,8 0,2 0,75 0,6 0,3 0,8Durée appel (s) 150 - 6 150 120 6 180 125 5Activité source 0,5 - 0,48 0,5 0,58 0,48 0,5 0,58 0,48

Tableau IV-3 : Modèle de trafic des services data

Pour faciliter la tache de dimensionnement, on va appliquer ces modèles pour toutes

les zones du réseau. On va juste différencier ces zones par le taux d’usage de chacun de ces

services. En effet, chaque zone dispose de ses propres taux d’activité des services puisque le

comportement des abonnés envers les services diffère d’une zone à une autre. Dans notre

étude, on va utiliser les taux du tableau IV-4.

Taux d'activité des services (%)Zone

Conversationnel Streaming Interactif

1 Hached 35% 15% 38%2 Menzah 50% 16% 40%3 Ouardia 30% 8% 35%4 Kasbah 35% 15% 26%5 Ben Arous 25% 12% 23%6 Marsa 45% 23% 35%7 Bardo 15% 12% 16%8 Bizerte 8% 10% 10%9 Béja 10% 7% 20%10 Nabeul 27% 13% 36%11 Sousse 40% 18% 43%12 Moknine 15% 9% 21%13 Kairouan 10% 5% 12%14 Sfax 45% 16% 43%15 Gabès 14% 8% 38%16 Gafsa 11% 3% 20%

Tableau IV-4 : Taux d activité des services par zone

On note aussi que chaque flux en mode paquet peut être généré avec des différents

débits. Généralement, les débits des services EDGE ne dépassent pas 256 kb/s. Les services

de l’UMTS peuvent atteindre un débit de de 2 Mb/s et ceux de l’ADSL peuvent atteindre un

débit de 4 Mb/s.

Chapitre VI


Chaque groupe d’abonnés, dans une zone, utilisant le même débit dans une

technologie bien déterminée (EDGE, UMTS, ADSL) est caractérisé par un taux de

pénétration par rapport au nombre total d’abonnés utilisant la même technologie dans la

zone considérée et un taux de simultanéité. La valeur de ces deux derniers paramètres peut

varier d’une zone à une autre. Par exemple, on a plus tendance à utiliser des débits élevés

dans une zone industrielle que dans une zone rurale où les services conversationnels

suffisent pour répondre aux besoins des abonnés.

3.5. Résultats et analyse du dimensionnement

Figure IV-12 : Résultats de dimensionnement du réseau c ur de Tunisie Télécom dans

un concept IMS

Les résultats généraux de dimensionnement sont donnés par la fenêtre de la figure

IV-12. En effet, les abonnés fixes (POTS et ADSL) et mobiles (GSM, EDGE et UMTS)

génèrent un trafic total de l’ordre de 272186501 Kb/s au niveau accès. Il est réparti entre les

trois services de la manière suivante :

Chapitre VI


• Le service conversationnel : 236729687 Kb/s

• Le service streaming : 26826796 Kb/s

• Le service interactif : 8630016 Kb/s

Au niveau Core, ce trafic augmente pour atteindre une valeur de 307764296 Kb/s.

Cette augmentation est due à la paquétisation du trafic conversationnel en mode circuit,

celui de GSM et POTS (Annexe A).

Concernant la répartition par technologie des abonnés, on a 1447255 abonnés

EDGE, 4285019 abonnés GSM, 714978 abonnés UMTS, 2164797 abonnés POTS et

835200 abonnés ADSL. Cette répartition donne une idée sur la politique de l’opérateur qui

consiste à augmenter les services data tout en gardant les services de la voix classique.

Les résultats spécifiques pour chaque zone sont présentés dans le tableau IV-5 :

Tableau IV-5 : Résultat de dimensionnement par zone

A priori on connaît le nombre de MGWs dans le réseau (16 MGWs). Ce nombre est

déterminé pendant la phase de l’élaboration de la stratégie de migration.

Nombre d abonnés TraficZone

GSM EDGE

UMTS

POTS ADSL Total GSM EDGE UMTS POTS ADSL Total

AccèsTotalCore

1 Hached 615000 328000 205000 126000 84000 1030000 1422038 7779332 23243748 9988951647742949921444 53246446

2 Menzah 107900 39000 22100 144000 36000 310000 285134 1306533 36555741141594 9639383 16028220 17987743

3 Ouardia 291974 103050 51525 104400 15600 463500 578673 2101609 4817004 827656 2487953 10812897 12744404

4 Kasbah 413600 141000 56400 87600 32400 590000 683107 3299008 6388977 636597 6291613 17299303 19111835

5 Ben Arous 176375 51875 31124 144000 36000 387500 233042 873081 26267021046461 5105837 9885126 11642446

6 Marsa 172225 99600 35275 78000 42000 327500 307204 3000358 5355583 6183631078762320069134 21340345

7 Bardo 130000 23400 0 153299 56700 340000 214709 237673 1492541215314 5352773 7169726 9133775

8 Bizerte 90500 22625 0 104400 15600 210500 149470 123446 25665 758684 893882 1951150 3198446

9 Béja 232000 27840 0 138600 41400 412000 429155 195448 136224 824088 2591995 4176913 5898165

10 Nabeul 384560 83600 33440 161699 48300 628000 736767 1544490 31768281175082 7490642 14123811 16749617

11 Sousse 340000 85000 85000 175200 64800 665000 673858 2303011 1127271013889401462598830264508 33097633

12 Moknine 237500 28500 0 109500 40500 387500 423638 293277 139926 795747 3630281 5282871 6957622

13 Kairouan 90500 11765 0 124499 25500 240500 149470 80083 50343 740246 1467906 2488051 3710023

14 Sfax 404635 210200 120865 216000 144000 885500 855424 6376960 1797494215696923529702462074045 45404792

15 Gabès 338250 132000 74249 198000 132000 742500 581004 1332602 421584714388851134441418912753 21686945

16 Gafsa 260000 59800 0 99600 20400 380000 480949 458611 671251250204 1219529 3476421 5854053

Chapitre VI


Le dimensionnement permet d’évaluer la capacité de commutation de chaque MGW,

présentée dans les deux dernières colonnes du tableau IV-5. On remarque, ainsi, une

concentration de trafic dans la zone de Hached. De plus cette zone renferme le plus grand

nombre d’abonnés. On peut donc envisager d’installer les serveurs de la couche contrôle

dans cette zone.

En ce qui concerne le MGCF et le CSCF, ils présentent respectivement une capacité

de traitement de 8947657 BHCA et 8553235 BHCA. En cps (call per second), ces capacités

sont de l’ordre de 2485.46 cps pour le MGCF et de 2375.8 cps pour le CSCF.

L’importance des capacités de ces entités permet une concentration de trafic de tout

le réseau. En effet, ces composants seront en commun entre les divers services offerts par

l’opérateur, ce qui nous permet de réduire le nombre d’équipements à déployer dans le

réseau et donc réduire le coût de l’infrastructure à installer.

Certainement, Les résultats obtenus ne sont pas définitifs notamment on a négligé

pas mal d’aspects dans le processus du dimensionnement et dans le fonctionnement du

réseau (Interconnexion avec le réseau intelligent, la mobilité des abonnés, la charge de

signalisation, etc. . .).

4. Listes de recommandationsSuivant les résultats obtenus lors de l’étape du dimensionnement, et en tenant

compte des hypothèses faites, notre opérateur historique pourra aisément migrer vers un

concept IMS en suivant plusieurs recommandations :

• Commencer par l’élaboration d’une stratégie de migration la plus optimale possible

en partageant le réseau en différentes zones.

• Faire une étude statistique bien détaillée sur l’ensemble de ces zones ce qui permet

de dimensionner le réseau avec plus de précision.

• Equiper chaque zone par un MGW qui permet la convergence des réseaux fixe et

mobile niveau transport. Les équiper aussi par des MSANs qui permettent tout type

d’accès (POTS, ADSL, RNIS).

• Pour réduire les coûts de transmissions, placer les MGWs le plus près possible du

point de concentration de réseau d’accès (RNC, BSC).

Chapitre VI


• On peut mettre en commun certains MGWs entre deux ou trois zones pour des

raisons de sécurité en cas de la surcharge du réseau.

• Installer les serveurs d’applications et le HSS de l’IMS dans la zone la plus dense en

terme de trafic. Dans notre cas, c’est la zone de Hached qui va supporter ces

serveurs.

• Encourager les services multimédia par le déploiement de l‘UMTS dans les zones à

haut trafic.

• Evoluer le réseau GSM existant pour qu’il supporte le EDGE.

• La téléphonie classique doit aussi migrer vers la téléphonie sur IP.

• Utiliser la technologie Wimax pour les zones peuplées et à forts trafics. Cette

solution assure des débits plus importants, une meilleure qualité et une capacité plus

importante que la couverture UMTS. Wimax est pleinement compatible avec le

réseau UMTS à travers l’indépendance du concept IMS de la technologie d’accès.

ConclusionLe dimensionnement des réseaux IMS est une tâche délicate et complexe, surtout

que cette technologie n’est pas très adoptée dans le réseau Tunisien. L’opérateur doit donner

une grande importance à la tâche de dimensionnement de son réseau. Il doit faire les

prévisions exactes pour satisfaire les besoins de ses abonnés en terme de débit et de QoS à

long terme.

L’outil « TunTel », présenté dans ce chapitre, a pour rôle d’automatiser la tâche de

dimensionnement du c ur de réseau IMS d’un opérateur, et précisément il permet d’évaluer

la capacité des équipements à déployer.

A l’aide de notre outil « TunTel » on a pu dimensionner le c ur de réseau de Tunisie

Télécom dans le cadre de sa migration vers un concept tout IMS. L’analyse des résultats de

dimensionnement obtenus nous a permis de dégager une liste de recommandations à prendre

en considération lors de l’implémentation de l’IMS.

Ainsi, cette étude de cas simple et réelle nous a permis d’une part de valider notre

outil de dimensionnement, et d’autre part d’évaluer l’impact d’introduction de l’IMS dans le

réseau de Tunisie télécom.


Conclusion générale

Dans le cadre du besoin de plus en plus urgent des services multimédia, plusieurs

opérateurs dans le monde ont testé ou commencé à déployer des architectures IMS qui

permettent de satisfaire les besoins de leurs abonnés. C’est dans ce cadre que s’intitule notre

projet de fin d’études, dans lequel, on a proposé une stratégie d’introduction du concept

IMS dans le réseau de télécommunication de Tunisie Télécom.

Nous avons commencé dans le premier chapitre par étudier les concepts NGN et

IMS, leurs principes, leurs architectures de bases et les protocoles mis en uvre. Ensuite,

nous avons proposé des scénarios de migrations vers ces deux concepts

Par la suite, nous avons proposé une stratégie de migration du réseau de l’opérateur

Tunisie Télécom en fonction des caractéristiques de son marché fixe et de son

positionnement dans le mobile tout en exploitant au maximum son réseau existant. Cette

stratégie est basée sur une migration en douceur du réseau actuel vers NGN, puis vers IMS.

La migration vers NGN est basée sur la séparation des couches transport et contrôle.

En effet, la couche contrôle est gérée par deux softswitchs pour des raisons de sécurité. En

ce qui concerne la couche transport elle se base sur un c ur de réseau IP/MPLS unifié qui

constitue une extension du réseau IP existant de Tunisie Télécom. De plus, on a adopté dans

notre stratégie une solution basée sur 16 MGWs assurant la convergence des réseaux fixe et

mobile. Elle est basée aussi sur le déploiement des MSANs, permettant tout type d’accès du

réseau fixe, et sur l’introduction de l’UMTS dans les zones à haut trafic et l’introduction de

l’EDGE dans le réseau GSM existant pour bénéficier des services haut débit de ces deux

technologies.

Pour la migration de notre réseau vers IMS, on a envisagé l’évolution du software

des softwitchs déployés et l’introduction de nouveaux équipements pour supporter de

nouveaux services multimédia.


Et pour évaluer notre stratégie, nous avons passé au dimensionnement du futur

réseau IMS de cet opérateur historique. En effet, nous avons commencé par la modélisation

du réseau d’accès en mode paquet, qui représente une étape indispensable pour le

dimensionnement. Puis nous avons réalisé un outil de dimensionnement et on l’a appliqué

dans le cas de Tunisie Télécom en se basant sur la connaissance de la répartition spatiale du

trafic fixe et mobile et la répartition géographique des abonnés.

A travers les résultats obtenus, nous avons dégagé les gains de la migration vers IMS

en termes de performance et d’optimisation des coûts.

C’est ainsi qu’on insiste sur l’importance du concept IMS et la nécessité de son

déploiement aux seins du c ur de réseau de tout opérateur dans le cadre d’une convergence

fixe/mobile et voix/data et pour faciliter le déploiement de nouveaux services.


Annexe A: Calcul du débit d accès

On peut calculer le débit d’accès à un site en suivant les étapes suivantes :

• Calculer le débit par appel

• Calculer le nombre de circuits

1. Débit par appel

Le débit d’accès peut être calculé en tenant compte des éléments suivant :

• Les codecs audio utilisés au niveau de la couche application

• Les différentes encapsulations aux niveaux des différentes couches (transport,

réseau)

• Les protocoles au niveau de la couche liaison.

1.1. Les codecs audioLes codecs les plus utilisés pour la compression/décompression de la voix sur IP

sont :

• G.711 offrant un débit de 64 Kbit/s

• G.723 offrant un débit de 6.3 et 5.3 Kbit/s

• G.729 offrant un débit de 8 Kbit/s

Selon le débit généré par le codec et en tenant compte des différentes possibilités des

périodes de paquétisation, on peut obtenir la taille des données audio. Ces données audio

vont subir des encapsulations au niveau des différentes couches commençant par la couche

transport jusqu’à arriver à la couche liaison de données.

1.2. Les encapsulations au niveau transport et réseauLes données audio de la couche application sont affectées au niveau de la couche

transport d’une entête RTP ayant une taille minimale de 12 octets, puis d’une entête UDP

avec 8 octets enfin la mise en paquet au niveau de la couche réseau ajoute 20 octets pour

l’entête IP. La figure suivante illustre le principe de la mise en paquet.


Figure A-1 : Encapsulation RTP /UDP/ IP

Les 20 octets du protocole IP qu’on a considéré ne tiennent pas compte des champs

Options et Padding.

1.3. Les protocoles utilisés au niveau de la couche liaisonL’encapsulation doit tenir compte des différents protocoles en niveau de la couche liaison.

• Ethernet

La technologie Ethernet est la technologie la plus répondue dans les réseaux

d’entreprises (LAN). La structure de la trame Ethernet est donnée par la figure suivante :

Figure A-2 : Format de trame Ethernet

La signification des différents champs n’est pas aussi importante que la taille des

données qu’ajoute chaque protocole. Le débit généré sur le support physique varie avec la

variation des différents paramètres cités ci-dessus.

Pour chaque site, on suppose qu’on a un choix uniforme entre les différents

utilisateurs des différents paramètres : codec, période de paquétisation, protocole de couche

liaison.

La formule qui permet de calculer le débit par appel est la suivante :

/ /( ) /appel codec p RTP UDP IP liaison liaison pD Débit T entête entête enqueue T= × + + + (A.1)

Avec

o appelD : débit par appel en Kbit/s

IP UDP RTP Payload

20B 12B8B 20B40B


o codecDébit : débit généré par le codec en Kbit/s

o pT : la période de paquétisation en ms

o / /RTP UDP IPentête : la taille l’entête RTP/UDP/IP à ajouter en bits

o liaisonentête : la taille de l’entête du protocole de couche liaison en bits

o liaisonenqueue : la taille de l’enqueue du protocole de couche liaison en bits

2. Calcul du nombre de circuits

L’algorithme de la formule d’Erlang inverse permet de déterminer le nombre de

circuits à mettre en oeuvre pour supporter un trafic donné avec une probabilité de blocage

fixe [17].

On peut calculer la bande passante nécessaire à partir du nombre de circuits et le

débit par appel.

appel circuitBande Débit nb= × (A.2)


Bibliographie

[ 1 ] Cabinet Arcome « Etude technique, économique et réglementaire de l’évolution vers

les réseaux de nouvelle génération (NGN, Next Generation Networks) », ART,

septembre 2002.

[ 2 ] Rapport de l’ETSI-NGN Starter Groupe, « compte-rendu de l assemblée GA38 »,

20-21/11/01.

[ 3 ] Simon ZNATY et Jean-Louis DAUPHIN, « Architecture NGN : Du NGN

Téléphonie au NGN Multimédia », EFORT.

[ 4 ] Simon ZNATY et Jean-Louis DAUPHIN, « IP Multimedia Subsystem : Principes et

Architecture », EFORT.

[ 5 ] Simon ZNATY, « Next Generation Network (NGN) dans les réseaux mobiles »,

EFORT.

[ 6 ] Deuoteam Siticom, « Regulatory implications of the introduction of next generation

networks and other new developments in electronic communications», 16th May

2003

[ 7 ] J.Rosenberg, H.Schulzrinne, « SIP: Session Initiation Protocol », Request for

Comments: 3261, June 2002

[ 8 ] S.tabbane, « Les Réseaux mobiles », Edition Hermes, Paris, 1997.

[ 9 ] Toni Jawenski, « Traffic Analysis and design of wireless IP networks », Artech,

2003.

[ 10 ] 3GPP TS 22.800, « IMS Subscription and access scenarios », Release 6, 03-2004.

[ 11 ] 3GPP TS 23.228. « IP Multimedia Subsystem (IMS) », Stage 2. Release 6, 2004-06.

[ 12 ] Jean-François Pillou, « Technologies Internet-ADSL », 1998.

[ 13 ] ALCATEL, « 5020 Media Gateway Controller », Release 2.0, 06/01/2005

[ 14 ] S. Mazlout, « Caractérisation de l accès en mode paquet dans les réseaux mobiles

de troisième génération », Mémoire de DEA à l’ENIT, Février 2003.

[ 15 ] Haruno Akimaru and Konosoukuke Kawashima, « Teletraffic : Theory and

Applications », Germany 1993.

[ 16 ] Study group 13, « NGN FG Proceedings Part II », ITU-T 2005

[ 17 ] B.Baynat « Théorie des files d attente », HERMES Sciences, 2000


[ 18 ] Cabinet Ovum, « L'évolution du coeur de réseau des opérateurs fixes », Janvier

2006.

[ 19 ] E. Burger et. al., « Basic Network Media Services », draftburger- sipping-netann-

11.txt, work in Progress, IETF.


Glossaire

A

ATM Adaptation Layer2

ADSL Asynchronous Digital

Subscriber Line

AS Application Server

ASP Application Service

Provider

ATM Asynchronous Transfer

Mode

B

BCP Basic Call Process

BICC Bearer Independant Call

Control

BSC Base Station Controller

BTS Base Transciever Station

C

CAMEL Customized Applications

for Mobile network Enhanced Logic

CAP Camel Application Part

CCAF Call Control Agent

Function

CDRs Call Detailed Record

COPS Common Open Policy

Service

CS Capability Set

CS Circuit Switched

CSCF Call Session Control

Function

D

DHCP Dynamic Host

Configuration Protocol

DSLAM DSL Access Multiplexer

E

ETSI European

Telecommunications Standards Institute

F

FR Frame Relay

G

GGSN Gateway GPRS Support

Node

HLR Home Location Register

GPRS General Packet Radio

Service

GSM Global System for Mobile

Communications

HSS Home Subscriber Server

H


HSS Home Subscriber Server

I

IETF Internet Engineering Task

Force

IMS IP Multimedia Subsystem

IN Intelligent Network

INAP Intelligent Network

Application Protocol

IP Internet Protocol

IP MS IP Media Server

ISC IMS Service Control

M

MAP Mobile Application Part

MC Multipoint Controller

MCU Multipoint Controller Unit

MEGACO MEdia GAteway COntrol

MG Media Gateway

MGC Media Gateway Controller

MGCF Media Gateway Control

Function

MGCP Media Gateway Control

Protocol

MIC Modulation par Impulsion

Codage

MPLS Multi Protocol Label

Switching

MRF Multimedia resource

function

MRFC Multimedia Resource

Function Controller

MRFP Multimedia Resource

Function Processor

MSC Mobile Switching Center

N

NAT Network Address

Translation

NGN Next Generation Protocol

O

OSA/Parlay Open Service Architecture

P

PSTN Public Switched Telephon

Network

PS Packet Switched

R

RADIUS Remote Access Dial In

User Service

RI Réseau Intelligent

RNC Radio Network Controller

RNIS Réseau Numérique à

Intégration de Services

RTC Réseau Téléphonique

Public

S

SCP Service Control Point

SDH Synchronous Digital

Hierarchy

SG Signalling Gateway

SGSN Serving GPRS Support

Node


SIB Service Independent

Building Block

SIGTRAN SIGnalling TRANsport

SIP Session Initiation Protocol

SIP-T SIP-Telephony

SS7 Signalling System N°7

SSP Service Switching Point

T

TDM Time Division

Multiplexing

U

UE User Equipment

UIT Union International des

Télécommunications

UMTS Universal Mobile

Telecommunication System

UTRAN UMTS Terrestrail Radio

Access Network

V

VLR Visitor Location Register

VoIP Voice over IP

VoP Voice over Packet

VPN Virtual Private Network

W

WDM Wavelenght Division

Multiplex

X

XML eXtensible Markup

Langage

Réseau et service mobile

Documents

Transcript of Réseau et service mobile