Réseaux Multiservices - snight.free.frsnight.free.fr/r%E9visions%20bastien/R%E9seaux/R%E... ·...

Réseaux MultiServices A. MEDDAHI 1

Réseaux Multiservices

Ahmed MEDDAHI


Cohabitation des protocoles « IP »

UDP TCP

IP, IP Mcast ,WFQ, Ip Precedence...

Cuivre /Fibre Optique….

Transport

Réseau

Liaison

Physique

I.M

RTP TCAP

JMF

INAPSIP

JAIN

Appli.

Services (Applications)

ISUP

SDH/WDM/DWDM

MPLS

ATMEthernet HDLC/PPP

GMPLS

Flux (Audio/Video) Flux (Signalisation)

Call Control

RTCP


Réseaux MultiServices

• Introduction

• Rappels

• Concepts:– Connexité numérique– Connexité de signalisation

• Qualité de service (IP)

• Création de services réseaux

• Conclusion


Introduction


RéseauTéléphonique

Commuté

Frame RelayX.25..

Introduction

LiaisonSpécialisée

PABXPABX


RNIS L.B/B.E(ATM,

Numéris, Internet « multimédia »…)

télécopieur

Introduction


Introduction

« Multi-Services »

TéléphonieFax temps réel (G3/G4)Fax store & ForwardTransmission donnéesvisiophonie"Video On demand""Streaming »« Messagerie Instantanée »….


"La caractéristique principale d'un RNIS estd'assurer, au sein d'un même réseau, unelarge gamme de possibilités d'applicationstéléphoniques et non téléphoniques. Unélément clé de l'intégration des services dansun RNIS est la fourniture d'une série deservices à l'aide d'un ensemble limité de typesde connexions et d'arrangements d'interfacesusagers-réseau polyvalentes." (Extrait de la recommandation I.120)

"Définition"


Rappels


Commutation de messages#Commutation de paquets

• Commutation de messages pas de segmentation parla source.

Ex: message de 7,5Mb2 commutateurs de paquets3 liens à 1.5 Mb/s

Message

Message

Message

S D

Tps (sec)

-0

Message

-5-10-15


Commutation de messages#commutation de paquets

S D

Tps (msec)

-0-1

-2-3

-5002

5000... 3 2 1

5000

5000

11

1

122

5000

123...

123..

3

paquets de 1.5 Kb

# Si perte d’un paquet, uniquement le paquet perdu est envoyé etnon le message complet


Service orienté connexion

• Échange de messages de Signalisation entrel ’émetteur, le récepteur et le réseau avant l ’échange duflux de donnée.

• service fournissant :acquittement , contrôle de flux,contrôle de congestion.

• dans l ’Internet,TCP offre un service orienté connexion.


• l ’émetteur envoie simplement le paquet d ’informationdans le réseau

• pas de contrôle de flux• pas de prototocole type « poignée de main » (hand shaking)• pas d ’acquittement• Pas de contrôle de congestion

UDP (téléphonie/Ip, Audio/Vidéo à la demande,vidéoconférence…)

Service sans connexion


• Multiplexage– Temporelle Synchrone (circuit) # Asynchrone (paquet)

• Commutation– temporelle Synchrone (circuit) #Asynchrone (paquet)

• Acheminement dans le réseau• circuit (RTC,RNIS..)• circuit virtuel (F.R, X25, ATM,…)

–permanent ou commuté• datagramme (IP,..)• Auto-acheminement (802.5 "source routing",..)

• RQs:– commutation: technique "Hard State"

• nécessite une signalisation de mise en place et destruction• modification du path "lourd"

– Routage: technique "Soft State"• premier paquet établit la route• rafraîchissement obligatoire• modification du path simple

Multiplexage # Commutation # Acheminement


Transmission

A/DA/D

MUXMUX

D/AD/A

MUXMUX

Transport Transport NetworkNetwork

TransmissionTransmissionPDH / SDH/WDM...PDH / SDH/WDM...

Conversion A/NOptimisation des liens de transmission MULTIPLEXEURS


8 eb

Multiplexage temporel Synchrone # Asynchrone

MUXB B B C B A C B Aligne multiplex

8 eb

125 µs

Rqs: -multiplex de sortie partagé dans le temps entre les différentes voies incidentes

-en asynchrone:-motif de début/fin de trame ou debut/longueur de trame nécessaire-débits multiples et quelconques possibles-meilleur optimisation du lien-perte de synchro. (flux temps réel)


Hiérarchie Numérique Plésiochrone (PDH)

TN1TN1TN1TN1

voie n°1

voie n°30

30 voies303030

120 voies120120120TN1TN1TN1TN2

TN1TN1TN1TN3

480 voies480480480 TN4

1920voies

voie n°1 à n°30 8 bits toutes les 125 µs

1920 voies 139,264 Mb/s


Multiplex primaire Européen (TN1 ou T1)

Débit : 2048 kb/s = 32 x 64 kb/s

30 voies de communication IT1 à 15

IT17 à 31

1 voie de verrouillage trame ( IT0 )

1 voie de signalisation ( IT16 )


• PDH

– complexe :nécessite un grand nombred’équipements (mux et dmux)

• conséquence = coût élevé– pas ou peu de synchronisation entre les

équipements de transmissions• conséquence =erreurs de transmission

E1E1 E1E1E2E2 E2E2

E3 E3E4 E4

MUXMUX DEMUXDEMUX


MUXMUX MUXMUX MUXMUX

• SDH– coût moindre– les données peuvent être “facilement” insérées ou

extraites

Multiplexeurs “ADD and DROP”Multiplexeurs “ADD and DROP”


MUXMUX

Data “utilisateur”Data “utilisateur”

SDH

• la voix est transportée dans un canalfaisant partie d’un conteneur (période125 micro. Sec.)

FrameFrame

Over Over head head (sur-débit de gestion et exploitation)(sur-débit de gestion et exploitation)

FrameFrame

Ex: STM 1: 155 Mbs (trame de 270 colonnes/octets sur 9)


Multiplexage statistique (asynchrone)

• "économique"

• ex:un lien 1Mb/Sec. Débit de chaque utilisateur -> 100 Kb/s

profil du débit « Bursty » (on/off) chaque utilisateur n ’envoie des data que pendant 10% du tps.

• Multiplexeur statique: chaque utilisateur a 100 kb/s. 10 utilisateurs maxi.

• Multiplexeur statistique ou de paquet: 35 utilisateurs. Probabilité d ’avoir 10 appels simultanément <0,0004. On peut supporter beaucoup plus d ’utilisateurs avec une probabilité de « collision » faible.


Commutateur Temporel

CommutateurTemporel

C B A

D

E

E A

B

D C

Réseau


Connexité Numérique


Connexité numérique

• Le réseau doit être capable de fournir un« débit » numérique en tout point du réseau:

– jusque l ’usager -> connexité numérique de bout en bout

– « avant » l ’usager ->connexité numérique partielle

• Synchronisation du réseau numérique (liaisonset commutateurs) nécessaire


Connexité numérique

Class 5Class 5(CAA)(CAA)

Class 4Class 4(CTS)(CTS)

Class 3Class 3(CTP)(CTP)

URAURA URAURARéseau d’accèsRéseau d’accès

• Artères de transmission numériques (Multiplexeur, liaisons detransmission)

– PDH, SDH, WDM, DWDM, Ethernet "étendu" (802.17 RPR)

• Nœuds de commutation numériques (commutateurs, routeurs,Gigarouteurs…)

– ATM, Ethernet, Frame Relay, Ip


Réseaux de niveau 1, 2 et 3

IP

RPR MAC Ethernet MAC HDLC/PPP ATM

PRC-PHY

Sonet/SDH

10 Gig EPHY

Gig EPHY

Fibre Optique

IEEE 802.17 IEEE 802.3

POS

WDM,DWDM..

Niveauphysique

Niveautrame

Niveaupaquet

AAL.5


Signal d'information

Fe = 2 x Fréquence de coupure du signal

543210

101100011010001000

Echantillonnage

Quantification et Codage

Codage de la parole


Codage de la parole

8 x 8000 = 64 kb/s

8000 échantillons par seconde

Chaque échantillon est codé sur 8 bits

Le débit est de


Codage de l'image

Débit en studio (norme 4:2:2) :

Débit après compression :

216 Mb/s

140 à 15 Mb/s

Protocole H261: débit multiple de 64 Kbs utilisé pour la transmission vidéo sur Numéris


Quelques codecs Audio/vidéo:

Audio : G711 (64 K) , G728 (16k), G729 (8 K)...

Vidéo : H261(n*64K) , H263 (<64K) , H263+ (V2) ,H263 L, MPEG2 (2 à 16 Mbs), MPEG 4,

MJPEG (~24Mbs) ...


Débit des supports de communication

Paire de cuivre :DébitMax=2WLog2(1+S/B)-> formule de Shannon

Dmax ~ 30Kbs pour une paire téléphonique (S/B 30db, W=4 Khz)

Bande passante de ~ 100 Mhz sans le filtre « 300-3400Hz »

Fibre optique-En 2000: 40 Gigabits/s (16*2.5 Gb/s)-En 2002: 1,28 Tb/s (128*10 Gb/s) WDM-En 2003: 5,32 Tb/s (256*40 Gb/s)-En 2005: 40 Tb/s (1000*40 Gb/s) ? DWDM


Connexité de signalisation(Polyvalence de l'accès)


Numéris : Accès d'usager

Modes de raccordement au RNIS• Côté "réseau"

L'Accès de base (144 kbit/s; 2B + D)- 2 canaux B à 64 kbit/s pour la parole, les données,le texte et les images- 1 canal D à 16 kbit/s pour la signalisation et lamini-messagerie

L'Accès Primaire (2 Mbit/s; 30B + D)- Connexion de PABX, d'ordinateurs ou de serveurs

• Côté "terminal"Le bus S

- 10 prises, 5 terminaux- Bus long ou court- Contact permanent avec le réseau


NUMERISTNR

S

S S

SBus

adaptateur

télécopieur

Domaine de responsabilité

OPERATEUR

accèsde base

Exemple de configuration à bus passif


NUMERISS

Domaine de responsabilité

OPERATEUR

Groupement d'accèsde base

Exemple de configuration à "étoile de bus"

TNR

TNR

TNR

S

SSS

S

Terminaux "classiques"

codeur-décodeur

Terminal audio- conférence

CommutateurNUMERIS

ouPABX

télécopieurgroupe 4


NUMERISCanal B 1

Canal B 2Canal D

Signalisationmini-messages,identificationd'appel, etc.

Transferten mode paquet

Numéris : Utilisation des différents canaux

Signalisation"out band"


Contention d'accès au canal D

terminal A

terminal B

terminal C

canal écho

terminal A abandonne terminal C abandonne

Exemple de résolution de conflit

Structure de trame HDLC

adresse commande données FCS

“1” “1” “1”

“1”

“1” “1”

“1”

“1”

“1”

“1”“0” “0”

“0” “0” “0”

“0” “0” “0”

“0”

“0” “0” “0”“0”


Résultat des conflits d'accès au bus

Terminal A

Terminal B

Signal sur le BUS

Données reçuespar la TNR

Emission de polarités opposéesla loi ET n'est pas réalisée


Connexité de signalisation

• « Extension » du réseau de signalisation de

l ’opérateur RI,réseau sémaphore/SS7

jusque l ’usager ex. canal D sur Numéris ou

canal « H225/H245 » sur Ip pour la voix (H323)


Signalisation: définition

• Échange d ’informations entre leséléments d ’un réseau, nécessaire pourfournir et maintenir des services.

• Établissement d'appel, N° vert, carte prépayée…

• SS7: signalisation sous forme d ’échangede messages, à un débit élevé, sur uncanal séparé (signalisation « out of band » )


Signalisation: suite

• "courant continu" ("DC" signaling)– analogique– nombre d'états limité (tension, courant…)– ex: « Ear&Mouth », Accès RTC

• " dans la bande " ("in band »)– « diffserv (ip) » numérique– DTMF (usager/réseau 300<<3400Hz)– SF (2 états: idle/busy), MF (réseau cœur)

• "binaire" ("digital " signaling ou Common Associated Signaling:C.A.S.)– les 4 bits de l ’IT16 du Mic E1 (C.A.S. E1)– le 7éme bit d ’un IT voix (64->56Kbs)

• "hors bande" ("out of band "/Common Channel Sig. :CCS)– > bande 3.5 à 4 Khz en analogique– SS7, canal D (RNIS), « rsvp (IP) » numérique


Signalisation « USAGER-RESEAU » exemple (RNIS)

DLFL B1 EDAFaN B2 EDM B1 EDS B2 EDLFL

48 bits250 µs

DLFL B1 LDLFaL B2 LDL B1 LDL B2 LDLFL

2 bitsde décalage

Q

TNR TE

TNRTE


Structure de la trame LAP D

Structure générale des trames du LAP D

FanionFanion ContrôleContrôled'erreurd'erreur InformationInformation CommandeCommande AdresseAdresse FanionFanion

Structure du champ adresse

8 7 6 5 4 3 2 1

SAPISAPI C/RC/R0/10/1

E/AE/A00

TEITEI E/AE/A11

SAPI: 0 signalisationSAPI: 16 données paquet/canal DSAPI: 63 maintenance/gestion….


Répertoire des trames utiliséesdans le LAP D

Application Format Commandes Réponses Codage8 7 6 5 4 3 2 1

Transfertd'informationà tramesmultiples avecaccusé deréception etsans accuséde réception

Transfertd'information

Supervision

Non numéroté

I (information)

RR (prêt à recevoir)

RNR(non prêt à recevoir)

REJ (rejet)

SABME (mettre enmode asyn. équilibréétendu)

UI (informations nonnumérotées)DISC (déconnexion)

XID (échanged'identificateur)

RR (prêt à recevoir)

RNR(non prêt à recevoir)

REJ (rejet)

DM (modedéconnecté)

UA (accusé de réception non

numérotéFRMR (rejet de

trame)XID (échanged'identificateur)

N(S) 0 N(R) P

o. 4

0 0 0 0 0 0 0 1 N(R) P/F0 0 0 0 0 1 0 1 N(R) P/F0 0 0 0 1 0 0 1 N(R) P/F

o. 5

0 1 1 P 1 1 1 1

0 0 0 F 1 1 1 1

0 0 0 P 0 0 1 1

0 1 0 P 0 0 1 1

0 1 1 F 0 0 1 1

1 0 0 F 0 1 1 1

1 0 1 P/F 1 1 1 1

o. 4o. 5o. 4o. 5o. 4o. 5

o. 4

o. 4

o. 4

o. 4

o. 4

o. 4

o. 4


Structure des messages

Reference Appel (2 Oct.)(côté origine/recepteur appel)

Type de Message

Elément d’info. I(Type, Longueur, Valeur)

Elément d’info. j

Discriminateur de Protocole (1 Oct.)


Les principaux messagesutilisés par le protocole D

Nom du message SignificationEtablissement Demande d'établissement d'appel

Accusé de réception d'établissement Le numéro de destination reçu est réputéincomplet

Appel en coursL'information relative à l'appel est incomplète; l'appel est en coursd'établissement

Alerte L'usager destinataire est alertéConnexion Réponse de l'usager

Accusé de réception Confirme la prise en compte de la réponse

Appel acheminéIndique une situation d'inter fonctionnement ou d'informations fournies par le réseau dans le canal B

Déconnexion Invitation à libérer la communication

Libération Confirme que la demande de libération est en cours

Fin de libération Confirme la libération de toutes les ressources allouées à l'appel

Appel en mode bloc ouchevauchementelements d ’info:

Service supportn°canalinfo des couches 4 à 7SDASig. Usager/usager

Phase d’établissement

Phase dedéconnexion


Exemple de procédure pour un appelsimple à commutation de circuits

Décrochage EtablissementEtablissement

A.R. d'établissement

Info chevauchement

Appel en cours SonnerieAlerteAlerte

Indication de sonnerie Alerte DécrochageConnexion

ConnexionArrêt de l'indication deretour d'appel A.R. de connexion Libération

Fin de libération

DéconnexionRaccrochage

Déconnexion Libération

Libération

Raccrochage DéconnexionDéconnexion

Fin de libérationLibérationLibération

Usagerdemandeur

Usagerdemandé

(X)Terminal d'abonné

demandé (X)Terminal d'abonné

demandé (Y)Terminal d'abonné

demandeur (A)par chevauchement

Le terminaldu demandéraccroche en premier

Le terminaldu demandeur

raccrocheen premier

A.R. de connexion

Fin de libération

Fin de libération

Flux de données


Protocoles mis en oeuvrepour les services CV RNIS

Canal B Canal D

Transfertdes données

usager

Commandedes circuits

virtuels

Commandedes connexions

à 64 kbit/set sélectionde terminal

Niveau 3 Niveau paquetX25

Niveau 2

Niveau 1

LAP B( X25 )

Niveau paquetX25

Protocole D( I-451 )

LAP B( X25 )

LAP D (Sapi s)( I-441 )

I-430/431

Etablissement du circuit virtuel dans le canal B(Service Support : CVCB)


Protocoles mis en oeuvrepour les services CV RNIS

Canal D

Transfertdes données

usager

Commandedes circuits

virtuelsSélection

du terminal

Niveau 3 Niveau paquetX25

Niveau 2

Niveau 1

Niveau paquetX25

Protocole D( I-451 )

LAP D (Sapi s)( I-441 )

I-430/431

Etablissement du circuit virtuel dans le canal DService Support : CVCD)

LAP D (Sapi p)( I-441 )

LAP D (Sapi p)( I-441 )


Signalisation « RESEAU »

Signalisation voie par voie

Abonné nonNuméris

URA

CAA

Codeabonné

Codespécifique

(Abonné non

NumérisURA

CAA

Codeabonné

Codespécifique

)

M.F

AbonnéNuméris

CSN

CAA

Protocole D

(AbonnéNuméris

CSN

CAA

Protocole D

)

CCITT N°7

Signalisation sémaphore


Réseau de signalisation

CT

CT

CAA

CAA

CAA

serveur

CAACT

PS PSPS

PTS

PTS

PTS

PTSPS

Réseau de signalisation

Réseau de transport des informations


SSTM - niveau 3

SSTM - niveau 2

SSTM - niveau 1

SSURSSUTSSUD

Architecture générale du systèmede signalisation par canal sémaphore CCITT n°7

Modèle de référence OSI

Application

Présentation

Session

Transport

Réseau

Liaison

Physique

Architecture du système de signalisation CCITT n°7


Une architecture en couche

• Modèle

TUP ISUPTCAP

SCCP

MTP Level 3

MTP Level 2

MTP Level 1

MTP: Message Transfert Partroutage mode datagramme

SSCP:Signaling Connection Control PartService: Connectionless/Connection oriented

TCAP: Transaction Capabilities Application PartApplicatif

TUP: Telephone User PartApplicatif

DUP: Data User PartApplicatif

INAP: IN application partMAP : Mobile Application Part...

MAP INAP


Signalisation « SS7 »common Channel Signaling System N° 7

• Architecture:

STP

STP STP

STP

STP

STP

SSP SSP

SCP

SCP

VOICE TRUNKS

B

D D

D

D

CC

EE

AA

B

BB

A

A

AAC

AA

*SSP:Service Switching Point*STP: Signal Transfert Point*SCP: Service Control Point

Liens SS7rq: un lien ss7 à 64 Kbs peut traiter

~50000Appels/heures


La couche physique et liaison

• MTP L1= E1 (2Mbs), V35 (64 kbs), S0 (64 Kbs) voir ATM• MTP L2

Flag Bsn Bib Fsn Fib Li Spare Crc

Flag Bsn Bib Fsn Fib Li Spare CrcStatus

Flag Bsn Bib Fsn Fib Li Spare CrcSio Sif

MTP L3

Fill In Signal UnitFISU

Link Status SignalLSSU

Message Signal UnitMSU 8 bits 7 1 7 1 6 2 <=272oc. 16

8 ou 16

279 oc. Maxi


La couche liaison

• Li:length indicator– 0: fill in signal unit– 1-2: link status unit– 3-63: message signal unit

• Flag: drapeau (0111 1110)• Bsn: backward sequence number• Fsn: forward sequence number• Fib:forward indication bit• Bib: backward indication bit


La couche réseau

• Sio: service info octetServiceIndicator

SubServiceField

4 bits 4 bits

S.I:0: Signaling Network Management1:Signaling Testing & Maintenance3: SCCP5:ISUP

S.F:*2 bits: Network Indicator (message à dest. du réseau Nat. ou Intern. en général NI=2-> réseau nat.) *2 bits: priorité du message


La couche réseau

• MTP L3: SIF (Signaling Info. Field)

Dpcmember

Dpccluster

Dpcnetwork

Opcmember

Opccluster

Opcnetwork

Sparebits

Sls.

Routing Label

1 oc. 3 bits 5 bits

Couches Sup.

ANSI point code: 24 bitsITU-T point code: 14 bits

ex itu-t point code 5557 peut être codé 2-182-5 (010 10110110 101)

zone région Signaling point

Sls : signaling link selection: partage du trafic sur plusieurs liens

Mess.type

CIC

Circuit Identification codedans le cas des messages Isup


Les couches applicatives

• ISUP: définit le protocole et les procédures pourl ’établissement, la gestion des circuits destinés autransport de la voix et des données sur PSTN.

– Exemple:établissement d ’appel

STPW

STPX

SSPA

SSPB

(1) I

AM

(5) R

EL (6) REL(2) IAM (3

) AC

M(5

)AN

M(7

) RL

C

Liens ss7

(6) ANM

(8)RLC(4) ACM

(0) switch A analyse du n° doit envoyer vers B réservation d ’un circuit libre

IAM :initial adress messageREL: releaseRLC: release messageACM: adress complete messageANM: answer message

« voice trunk »


Les couches applicatives

• SCCP:– offre un service orienté "connexion" (pas d'établissement de connexion

mais assure sequencement, contrôle de flux…)– identifie l ’application de niveau supérieur– fonction d ’appellation globale « global title representation »

STPW

STPX

SCPL

SCPMSSP

A

(1)« 800 » query

(2)

« 800 » query

(3)response

(4)response


ASN1 (Abstract Syntax Notation 1)

• ASN.1 définit une notation ou une syntaxe pourdécrire les messages utilises par les protocolesde communication, indépendamment dulangage d ’implémentation, du codage physique

• Parser ASN.1• outil d ’encodage (BER, PER…)


ASN.1 (Abstract Syntax Notation 1) suite

• Cette notation fournit un certain nombre de types de base prédéfinis tel que:• integers (INTEGER),• booleans (BOOLEAN),• character strings (IA5String, UniversalString...),• bit strings (BIT STRING),

• etc.,• il permet également la définition de type plus complexe

• structures (SEQUENCE),• lists (SEQUENCE OF),• choice between types (CHOICE),

• etc.


Exemple de message ASN.1 (H323/H225)H323-MESSAGES DEFINITIONS AUTOMATIC

TAGS ::=

BEGIN

H323-UserInformation ::= SEQUENCE -- root for all Q.931 relatedASN.1

{

h323-uu-pdu H323-UU-PDU,

user-data SEQUENCE

{

protocol-discriminator INTEGER(0..255),

user-information OCTET STRING(SIZE(1..131)),

...

} OPTIONAL,

...

}.

.

.

.

.suite

.

.

H323-UU-PDU ::= SEQUENCE

{

h323-message-body CHOICE

{

setup Setup-UUIE,

callProceeding CallProceeding-UUIE,

connect Connect-UUIE,

}

nonStandardDataNonStandardParameter OPTIONAL,

...

}

Setup-UUIE ::= SEQUENCE

{…

activeMC BOOLEAN,

...

}

}

END


Exemple de message ASN.1 (H323/H225)


Concepts de« Next Generation Network »

(NGN)

Ahmed MEDDAHI


C4

STP

STP STP

STP

STP

STP

SSPSSP

SCP

SCP

VOICE TRUNKS

B

D D

D

D

CC

E

E

A

A

B

B

B

A

A

AAC

AA

*SSP:Service Switching Point*STP: Signal Transfert Point*SCP: Service Control Point

RTC (Architecture)

C5

C3C3

C4 C4

C4

C5 C5C5C5C5

Home, Enterprise, SoHo

Signaling Network

Transport Network


• Topologie hiérarchique--> adaptée au transport de la voix (protocolesorientés circuit) mais pas optimisés pour le transport des données (~3/4 dutrafic globale)

• SS7 standard international mais implémentation différente (version Fr, US…)

• Congestion des commutateurs classes "5" et "4"

• Commutateurs "classe 5" --> "complexes" (# classe 3 et 4 pour le transit)– fournit les services de bases (signal d'appel, identifiant d'appel, transfert ….)

• Besoin d'un retour sur investissement rapide lié au déploiement des réseaux

d'accès (Xdsl, BLR, 3GPP…)

• Besoin de standards simplifiés et "accessible" pour le développement et ledéploiement rapide de nouveaux services

RTC


• Réseau Multiservices

• Topologie linéaire--> réseaux de « routeurs »

• Un réseau de transport principal (paquet) --> « IP »

• "API" pour la création de services (ex service voix) ouvertes et supportées partout type de technologie réseaux--> “JAIN“ (ex. JAINSIP)

• Le "réseau intelligent" sur RTC se "résume" au SoftSwitch (Call Agent) sur IP– architecture centralisée facilite la création et le déploiement de services # architecture

distribuée du RTC

• Connectivité vers les réseaux existants (Mobile, Adsl, RI,…)– Media gateways– Signaling gateways

concept "d'Ubiquité réseau " ("Any Where, Any device, Any Network")

NGN


Signalisation SS7 pour réseaux intelligents convergentsSignalisation SS7 pour réseaux intelligents convergents

BTS

BTS

BTS

BTS

BSC

BSC

HLRVLR

MTP1MTP2MTP3

SCCP

SSP SSP

SCP

STP STP

IPe

MG

SG

CO COSN

MSC

VoIPGateway

MGCSOFTSWITCH

IP MediaServer

MTP2MTP3

SCCPTCAP

MTP1

MTP2MTP3

SCCPTCAPINAP

MTP1

MTP2MTP3

SCCPTCAP ISUP

MTP1

MTP2MTP3

MTP1

MTP2

MTP3

SCCP

TCAP

GSM MAPISUP

MTP1

IN

Réseaux IpMobile

Fixe


RGWRGWTGWTGW

SSPSSP

Réseau IPSS7 / IS

UP

CallagentCallCall

agentagent

STPSTP

Sigt

ran

H.323/SIP

RTPRTP

MGCPRTPRTP

S.G

MGCP

Architecture MGCP / SIP / SIGTRAN

InterfaceSS7


Requêtes:

INVITEACKBYECANCEL OPTIONREGISTER

Réponses:

Informational 1xxSuccess 2xxRedirection 3xxClient Error 4xxServer Error 5xxGlobal Failure 6xx

GeneralHeaders:

call-IDContactDateFromToVia...

Entity-Headers:

Content-Encod.Content-LengthContent-type

Protocole SIP :• RFC 2543/ 3261-3266• Protocole de signalisation client / serveur• S’inspire de Smtp et Http (texte)• Mécanisme d'Adressage + Localisation

serveur, "user"• Messages SIP:


[email protected]@enic.fr

durer.enic.frdurer.enic.fr

enic.frenic.fr

goujon

serveur de

localisation

serveur de

localisation

sip-proxysip-proxy

int.frint.frINVITE

[email protected]

[email protected]

pasc

alpa

scal

2

Pasc

al@

gouj

on.in

t.fr

Pasc

al@

gouj

on.in

t.fr

3

[email protected]

[email protected]

4

[email protected]@goujon.int.fr5

200 OK200 OK6200 OK200 OK

7

[email protected]

[email protected]

8ACK

[email protected]

[email protected]

9

Protocole SIP : Exemple"INVITATION" dans le cas du « Proxy »


[email protected]@enic.fr

durer.enic.frdurer.enic.fr

enic.frenic.fr

serveur de localisationserveur de localisation

sip-proxysip-proxy

goujongoujon

[email protected]@goujon.int.fr

INVITE [email protected] [email protected] pa

scal

pasc

al

2

Pasc

al@

gouj

on.in

t.fr

Pasc

al@

gouj

on.in

t.fr

3

302 Moved temporarilyContact : [email protected]

302 Moved temporarilyContact : [email protected]

4

INVITE [email protected] [email protected]

200 OK200 OK7

ACK [email protected] [email protected]

Protocole SIP : Exemple"INVITATION" dans le cas d'une « redirection »

ACK [email protected] [email protected]


Protocole SIP : Ex. de requête sip

INVITE sip:[email protected] SIP/2.0Via:SIP/2.0/UDP durer.enic.frFrom:Meddahi<sip:[email protected]>To:Pascal<sip:[email protected]>Call-ID: [email protected]:1 INVITESubject: sujetContent-Type:application/SDPContent-Lengh:..

v=0o=ffl 53655765 2353687637 IN IP4 123.4.5.6s=heure?c=IN IP4 durer.enic.frm=audio 5004 RTP/AVP 0 3 5


Protocole SIP : Ex. de réponse sip

SIP/2.0 200 OKVia:SIP/2.0/UDP sip-proxy.int.frVia:SIP/2.0/UDP meddahi.enic.frFrom:meddahi<sip:[email protected]>To:Pascal<sip:[email protected]> :tag=25443232Call-ID: 1234567890@[email protected]:1 INVITEContent-Type:application/SDPContent-Lengh:..

v=0o=pascal 4858949 4858949 IN IP4 198.7.6.5s=Okc=IN IP4 goujon.int.frm=audio 5004 RTP/AVP 0 3


[email protected]@[email protected]

SIP Serverint.fr

SIP ServerSIP Serverint.frint.fr

SIP Serverenst.fr

SIP ServerSIP Serverenst.frenst.fr

[email protected]

[email protected]

[email protected]

[email protected]

INTERNETINTERNET BACKBONEBACKBONE

1

10116

14

28

12

13397

5

4

15

16

Exemple de la mobilité dans SIP


comparaison SIP/H323• H323:

– 700 pages– plusieurs centaines de messages– représentation binaire– plusieurs échanges avant d ’établir la communication. (temps d ’établissement

long)– technologie relativement « mûr » et ayant fait ses preuves– adopté par les industriels

• SIP:– 130 pages– 37 en-têtes– représentation « textuelle »– 1 requête suffit pour établir la communication.– évolutivité– détection « loop »– requête multiple en // possible.

www.openh323.com & www.vovida.com


• SIP1.5 aller-retoursimple format

« texte »protocole ouvertdistribuéesupportésupportésupporté

comparaison SIP/H323 (suite)

• H3236 à 7 aller-retourComplexe (compilateur)ajout d ’extensions

propriétairesCentralisée avec le MCUH323 V2+H450non supporté dans la V1non supporté

Nbre d'échangespour établir la com.

Maintenance du code

Evolution

Conférence

Services

Detection boucle

Multicast


SIP Stack: Modèle en couche

NiveauTransport

NiveauTransaction

Niveau appel

NiveauMessage

Application

API"haut niveau"

API

API"bas niveau"

API


SIP Stack

• piles: UDP/TCP/RTP..• APIs "multi-niveaux":

– Appel– Transaction– Transport– Message

• fichier de log• évolutif:

– implementer de nouvelles extensions possible

• ...


Code (exemple)void RespondToInvite(SIPTransaction& trans, SIPAddress&

myAddress){

SIPMessage msg; // Received messageSIPAddress reqURI; //adresse destination du message reçu

trans.GetReceivedMsg(&msg);msg.GetRequestURI(&reqURI);if (reqURI.IsEqual(myAddress)){

trans.Respond(200); // Accepte (envoie OK)}else{ trans.Respond(488, “Not acceptable here”); // Rejeté

}}


Qualité de Service (QdS)


Notions de QoS(Qualité de Service)

• Notion relativement large• nécessité de la normaliser (ETSI)

• sous ensemble du SLA (service Level Agreement)• Services couverts (spécifications, réalisation, cycle de vie,

durée du contrat)

• Engagements de QoS (mise en place, exploitation, rupturesde service, gestion des pannes, engagement de moyens,paramètres de QoS)

• Support utilisateur (Help Desk, traitement pannes)

• Suivi (rapports de consommation, d'incidents, de Qos, coûts)

– méthodologie de mesure: "quoi" mesurer, échantillond'utilisateurs, valeurs de référence (MOS)...


Paramètres de QoS

• Paramètres génériques:

– pour le service– Échec, temps d'établissement de la com., déconnexion

après l'établissement de la com., défauts gênants de lacom.

– Pour les défaillances du service– performances garanties en fonctionnement dégradé,

fréquences d'interruption, délai de remise en état…– pour la mise à disposition

– délai, respect du délai, conformité aux spec., doc..– Pour le service support client

– temps d'accès, pertinence réponse– pour la facturation:

– clarté, exactitude


Paramètres spécifiques au service

• Paramètres• pour les com. Vocales (délai d'établissement de la com., taux

d'échecs, coupures, qualité audio)

• les com. Mobiles (coupures, couverture, qualité audio)

• connexion Internet

– nbre de tentatives nécessaire pour établir la com.– délai d'établissement à charge moyenne et élevée– durée d'indisponibilité du FAI– vitesse de connexion, fréquence de rupture des

connexions– latence, jitter , taux de perte, vitesse de téléchargement

depuis/vers le serveur du FAI (ex: serveur mail, web…


QOS (service Voix)

• Délai de bout en bout (Maxi. 150ms)

• variation du délai (20 à 80ms.)

• Taux de perte (<5 à 10%)

• Mode "circuit"– risque de congestion faible voir inexistant

mux statique: Somme (débits entrants) = débit du lien (et contrôled'admission)

• Mode "paquet" (B.E)– risque de congestion élevé

• mux statistique: Somme (débits entrants) > débit du lien (pas decontrôle d'admission)


Qualité de service

• « naturelle » dans les réseaux à commutation de circuit

• nécessite des mécanismes supplémentaires dans lesréseaux à commutation de paquets (ex: Ip) ou réseauxasynchrones

– Couches d'adaptation AAL1, AAL2…, sig. uni, pnni dans ATM

– modèle Diffserv ou Intserv pour la QoS réseau dans IP

– RTP, RTCP, Playout Buffer, Voice Activity Detection, Crtp,

802.11p …pour la QoS de bout en bout dans IP


Contrôle de flux et de congestion

• Contrôle de flux: « mapping » du débit et desressources entre l ’émetteur et le récepteur.

–Peut être explicite ou implicite

• Contrôle de congestion: réaction à une situation decongestion dans le réseau

–End to End congestion control–network indicated congestion control– rate based congestion (réseaux haut débit) - « leacky bucket » évite les burst


Ex: contrôle de flux dans TCP

<seq=3072,data>•6

<ack=2049,win=1024> •5Récepteur génère ack, informe qu ’il peutrecevoir 1 nouveau paquet

<seq=2048,data>•4 •3Récepteur retarde l ’envoie de l ’ack (pas d ’ack généré)

<seq=1024,data>•2

•1<win=2048>

Récepteur informe qu ’il peut recevoir 2K(maxi 64k)

Envoie d ’1 paquet

Envoie du 2° paquet -fenêtre de contrôle de flux fermée -émetteur ne peut plus envoyer

Envoie d ’1 paquet - fenêtre de contrôlede flux fermée-émetteur ne peut plus envoyer


« end to end congestion control »dans TCP (slow/start de Van Jacobson)

• « window-based congestion control :slow start + évite congestion

– 2 variables utilisées: -cwnd:taille de la fenêtre de congestion. -sthresh:seuil à partir duquel il faut le débit

Principe: segment TCP de 4 k taille fenêtre TCP =min(taille fenêtre flow control,taille fenêtre congestion

control)


« end to end congestion control »(suite)

Initialize: cwnd=1 sthresh=16

loop:for each received Ack do:

if(ack received and cwnd <= sthresh)cwnd=cwnd+1

else if(ack received and cwnd>stresh)cwnd=cwnd+1/cwnd

else if packet timeoutsthresh=cwnd/2 /*nouveau seuil*/cwnd=1 /*taille fenêtre redémarre à 1*/


Composantes de la QOS (Réseaux Ip)

• Algo. d ’ordonnancement des paquets dans les routeurs.– Identification du flux, Marquage

• Mécanismes de gestion de la congestion: File d'attente FIFO, PQ,WFQ, CBWFQ…

• Mécanismes pour éviter la congestion: Algo. RED, WRED...

• Contrôle d ’admission (CAC)

• Fonction de "police" à la périphérie du réseau (UPC)

• protocole de sig. Pour demander ou réserver une QoS ouprioritiser les flux.

• in-band intégrée dans le flux (modèle "DIFFSERV")• out-band canal séparé (RSVP dans le modèle "IntServ)


Composantes de la QOS (Réseaux Ip): suite

• Classes de services pour les appli.

– Modèle DiffServ

• équivalent a un service personnalisé de la "poste"

– Modèle IntServ

• équivalent a un service "normal", "lent", "urgent" de la "poste"

-service « guaranted »-> délai Max assuré-service « controlled load »-> B.P assuré-service « best effort » -> classique

-service Premium -> délai faible-service « Olympic » (gold, silver, bronze)-> B.P assuré-service « best effort » -> classique


Ressource Réservation Protocol (RSVP)

• Protocole de réservation B.P.

• Orienté récepteur.

• Utilisation de messages « PATH » (pas de mécanismes pour envoyer dansl ’autre sens en routage Ip)

• Messages RSVP ne sont pas acquittés par contre il y ’a rafraîchissement.

• Associé à IntServ


RSVP (suite)

Message Path

Req. Rsvp (ex. 100Mbs)

Req. Rsvp (ex. 10Mbs)


RSVP (suite)

UDP UDP TCPCouche transport

Couche réseau

TCP

IP

RTP RTCP

DécodeurEncodeur

IP

Internet

Délai de transit….gigue...Perte

RTP RTCP

RSVP fournitl ’identification etla classification deflux.Les stations etRouteurs duréseaudoivent supporterle protocole RSVP


Diffserv, Exemple:Politique au niveau "Business"

d'une entreprise

• Napster interdit entre 8h et 19h

• téléphone prioritaire

• web priorité basse

• aucun paquet Oracle (SAP) perdu

• la télé surveillance MPEG2 ne doit pas perturber Oracle (SAP)


Diffserv, Exemple:Politique au niveau réseau

• téléphonie: service premium

• web (HTTP): best effort

• Oracle: Olympic Or

• Mpeg2: Olympic bronze avec priorité complète de l'Or sur le Bronze

• Reconnaissance et interdiction des clients Napster


Diffserv, Exemple:Politique au niveau noeud

• Configuration Diffserv:• reconnaissance et classification des applications

• policing

• gestion des buffer– seuil de perte des BE et Olympic Bronze

• Scheduling– gestion des priorités

• principaux mécanismes de Gestion de files d'attentes• Priority Queing, WFQ (flow/class based), RED, WRED…


Architecture Diffserv

PDP

PEPPEP

PEP

PEP

PolicyRepository

ManagementTool

SLA

copscops

cops

cops

LDAP

Classifier Shaper/dropperMarker

Meter

Rq: RSVP ou cops SLS, proposition pour gérer dynamiquement les SLA/SLS à partir du terminal pb trusted terminal


Conclusion


• Convergence Voix-Vidéo-Données (multiServices):– une seule infrastructure réseau pour la voix et les

données– Administration d ’une architecture unique

réduction des coûts de communication? Administration plus simple et mois onéreuse?

• Developpement et déploiement rapide d'applications " nouvelles etplus riche" (web call center, centrexIP,…)

– services de téléphonie existants sur IP?• Qualité de Service?

Dépend essentiellement de la technologie réseau sous-jacent.

• Facilité et rapidité de création de services réseaux via unecertaine « Abstraction » de la « couche réseau » (ex. APIJAINxxx)

Conclusion


Quelques références

• Livres:– Signaling System #7 de Travis Russel

Mc Graw Hill– Réseau Sémaphore/Intelligent de Simon Znaty

–EFORT– Qualité de service sur IP de Jean-Louis Mélin

Eyrolles• Sites web:

– www.microlegend.com– www.etsi.com– http://java.sun.com/../jain/

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