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i TABLE DES MATIERES LISTE DES ABREVIATIONS ...................................

i TABLE DES MATIERES LISTE DES ABREVIATIONS ...................................................................................................iii LISTE DES FIGURES.............................................................................................................. vii LISTE DES TABLEAUX ........................................................................................................... ix INTRODUCTION ....................................................................................................................... 1 CHAPITRE 1 : NOTIONS DE BASE SUR LE TRAFIC............................................................ 2 1.1 Télétrafic [1][2][3] ................................................................................................................. 2 1.1.1 Modélisation des instants d'arrivée d'appel ...............................................................................3 1.1.2 Modélisation des durées d’appels.................................................................................................7 1.1.3 Modélisation des processus d’apparition et de fin d’appels..........................................................8 1.1.4 Probabilité de blocage et formule d’Erlang B ............................................................................10 1.1.5 Probabilité de mise en attente et formule d’Erlang C................................................................12 1.1.6 Cas d’une population finie et distribution d’Engset ...................................................................13 1.1.7 Mesures de trafic........................................................................................................................13 1.2 Modélisation du trafic IP [3][4][5][6].................................................................................. 14 1.2.1 Files d’attente.............................................................................................................................14 1.2.2 Modèle M/G/∞............................................................................................................................18 1.3 Modèles de trafics pour les applications multimédias [2][5][7]............................................ 18 1.3.1 Applications audio......................................................................................................................19 1.3.2 Applications vidéo ......................................................................................................................20 1.3.3 Applications data........................................................................................................................21 1.4 Conclusion........................................................................................................................... 21 CHAPITRE 2 : SPECIFICITES DU NGN TELEPHONIE ET NGN MULTIMEDIA ............ 22 2.1 Généralités [8][9][10][12][13].............................................................................................. 22 2.1.1 Architecture ...............................................................................................................................22 2.1.2 Types de NGN ...........................................................................................................................24 2.1.3 Caractéristiques du NGN..........................................................................................................24 2.2 NGN Téléphonie [8][9][11][12].......................................................................................... 28 2.2.1 Comparaison entre les services RTC et NGN Téléphonie...........................................................28 2.2.2 Architecture NGN Téléphonie....................................................................................................29 2.3 Migration des réseaux fixes vers NGN [13][14] ............................................................. 30 2.3.1 Scenario 1...................................................................................................................................31 2.3.2 Scenario 2 ................................................................................................................................34 2.3.3 Scenario 3 ................................................................................................................................35 ii 2.3.4 Scenario 4 ................................................................................................................................37 2.4 NGN multimédia [8][13][14]................................................................................................ 40 2.5 Migration des réseaux mobiles vers IMS [14][15][16][16]................................................... 42 2.5.1 UMTS release 99 : l’héritage du GSM/GPRS ............................................................................42 2.5.2 UMTS releases R4/R5 : l’évolution vers le tout IP multimédia ..................................................43 2.5.3 Influence de l’UMTS sur la stabilisation du concept NGN ........................................................45 2.6 Conclusion........................................................................................................................... 46 CHAPITRE 3 : ETUDE DU DIMENSIONNEMENT DU NGN .............................................. 47 3.1 Dimensionnement d’un réseau NGN téléphonie ................................................................. 47 3.1.1 Architecture cible du NGN Téléphonie .....................................................................................47 3.1.2 Scénario de migration retenu....................................................................................................47 3.1.3 Modèle de trafic du réseau d’accès............................................................................................48 3.1.4 Méthodologie de dimensionnement ...........................................................................................49 3.2 Dimensionnement dans le NGN multimédia........................................................................ 53 3.2.1 Architecture cible du réseau UMTS ...........................................................................................53 3.2.2 Modèle de trafic du réseau d’accès............................................................................................54 3.3 Simulation............................................................................................................................ 57 3.3.1 Présentation de « simsNGN v1 » ................................................................................................57 3.3.2 Cas de la téléphonie ...................................................................................................................58 3.3.3 Cas du multimédia .....................................................................................................................66 3.4 Conclusion........................................................................................................................... 68 CONCLUSION GENERALE .................................................................................................... 70 REFERENCES ......................................................................................................................... 72 ANNEXES................................................................................................................................. 73 ANNEXE 1 : H323.............................................................................................................................73 ANNEXE 2 : SIP................................................................................................................................74 ANNEXE 3 : SIGNALISATION SS7................................................................................................75 ANNEXE 4: ATM..............................................................................................................................76 RENSEIGNEMENTS SUR L’AUTEUR................................................................................... 77 Résumé ...................................................................................................................................... 78 iii LISTE DES ABREVIATIONS 3GPP 3rd Generation Partenership Project A Trafic AS Application Server ATM Asynchronous Transfer Mode BICC Bearer Independant Call Control CAA Centre d’Acheminement d’Appel CDMA Code Division Multiple Access CL Commutateur Local CSCF Call State Control Function CT Centre de Transit CTI Centre de Transit International CTP Centre de Transit Principal CTS Centre de Transit Secondaire DAPS Dernier Arrivé Premier Servi Ddonnée durée de communication donnée DSL Digital Subscriber Line DSLAM DSL Access Multiplexer Dvoix durée de communication conversationnelle EDGE Enhanced Data rates for GSM Evolution GGSN Gateway GPRS Support Node GoS Grade of Service GPRS General Packet Radio System GSM Global System for Mobile communication iv HLR Home Locator Register HSS Home Subscriber Server HTML Hyper Text Markup Language HTTP Hyper Text Transfer Protocol IETF Internet Ingineering Task Force IMAP Integrated Multiservice Access Plateforms IMS IP Multimedia Subscriber IN Intelligent Network IP Internet Protocol λ Nombre d’appels apprus LAN Local Area Network MAP Mobile Application Part MEGACO MEdia GAteway COntrol MG Media Gateway MGC Media Gateway Controller MGCF Media Gateway Control Function MGCP Media Gateway Controller Protocol MPLS MultiProtocol Label Switching MRF Multimedia Ressource Function MSAN MultiService Access Node MSC Mobile Switching Center η Taux d’occupation Na Nombre d’appels Ndonnée Nombre de communications interactives NGN New Generation Network v Nvoix Nombre de communications conversationnelles OSI Open System Interconnection PAPS Premier Arrivé Premier Servi QoS Quality of Service RNIS Réseau Numérique à Intégration de Service RTC Réseau Téléphonique Commuté RTCP Real Time Control Protocol RTP Real Time Protocol SCP Service Control Point SG Signalling Gateway SGSN Serving GPRS Support Node SIGTRAN SIGnalling TRAnsport SIP Session Initiation Protocol SMS Short Messaging Sesvice SMTP Simple Mail Transfer Protocol SRP Specialized Resource Point SS7 Signalisation Sémaphore n˚7 TCP Transport Control Protocol TDM Time Division Multiplex UE User Equipment Ta temps d’attente Tq temps passé dans la queue Ts temps de service μ Nombre d’appels qui se terminent UIT Union Internationale de Télécommunication vi UMTS Universal Mobile Telecommunication System UTRAN UMTS Terrestrail Radio Access Network VoIP Voix sur IP WAN World Area Network vii LISTE DES FIGURES Figure 1.01 : Temps moyen entre appels 5 Figure 1.02 : Chaîne de transition d’état 9 Figure 2.01 : Architecture en couches du NGN 22 Figure 2.02 : Architecture physique du NGN 23 Figure 2.03 : Structure physique du NGN 25 Figure 2.04 : Familles de protocoles d’un réseau NGN 28 Figure 2.05 : Exemple d’architecture NGN Téléphonie 29 Figure 2.06 : Protocoles de contrôle (MGCP, MEGACO) et protocoles de signalisation (SIP- T, BICC) 30 Figure 2.07 : Hiérarchie des commutateurs du réseau RTC 31 Figure 2.08 : Architecture d’une solution NGN pour le trafic de transit international 33 Figure 2.09 : Architecture d’une solution NGN pour le trafic de transit national 34 Figure 2.10 : Architecture d’une solution NGN de classe 4 35 Figure 2.11 : Architecture d’un réseau NGN de classe 5 37 Figure 2.12 : Architecture overlay VoIP 38 Figure 2.13: Les différentes phases de la stratégie de migration overlay 40 Figure 2.14 : Exemple d’architecture NGN Multimédia 41 Figure 2.15 : Architecture domaine circuit UMTS release R4 44 Figure 2.16 : Architecture de référence Release 5 45 Figure 3.01 : Mise en place de scénario de migration retenu 48 Figure 3.02 : Organigramme de calcul du trafic RTC/RNIS 49 Figure 3.03 : Organigramme de calcul du trafic GSM/GPRS 49 Figure 3.04 : Organigramme de dimensionnement des entités 50 Figure 3.04 : Architecture fonctionnelle du réseau cœur UMTS 54 viii Figure 3.05 : Fenêtre d’accueil «simsNGN v1 » 58 Figure 3.06 : Fenêtre de saisie dans le cas de la téléphonie 59 Figure 3.07 : Exemple de trafic NGN téléphonie 60 Figure 3.08 : Exemple de répartition du trafic RTC/RNIS 61 Figure 3.09 : Exemple de dimensionnement de MGs et Softswitchs 61 Figure 3.10 : Exemple de courbe pour le cas 2 62 Figure 3.11 : Nmg et Nsoft en fonction du nombre d’appels conversationnels 63 Figure 3.12 : Nmg et Nsoft en fonction de dvoix 64 Figure 3.13 : Influence du taux de données envoyées par heure 65 Figure 3.14 : Fenêtre de saisie 66 Figure 3.15 : Exemple du résultat de trafic EDGE/UMTS 67 Figure 3.16 : M-MGW=f(dstream) 68 ix LISTE DES TABLEAUX Tableau 1.01 : Facteurs de Kendall 15 Tableau 1.02 : Notations utilisées 15 Tableau 1.03: Méthodes de services 16 Tableau 3.01 : Signification des onglets 59 Tableau 3.02 : Différentes courbes offertes 62 Tableau 3.03 : Valeurs de Nmg et Nsoft en fonction de Nvoix 63 Tableau 3.04 : Valeurs de Nmg et Nsoft en fonction de dvoix 64 Tableau 3.05 : Tableau des valeurs obtenues pour voir l’influence de τdonnées 65 Tableau 3.06 : Signification des onglets 67 1 INTRODUCTION Depuis 1976, les réseaux de Télécommunications n’ont jamais cessé d’évoluer. Les services offerts aux utilisateurs ont été diversifiés. Ainsi, en plus des services voix/données offerts par les réseaux téléphoniques traditionnels à commutation de circuits (RTC/RNIS), les réseaux à commutation par paquets proposent des applications multimédias. Néanmoins, ce type de commutation a des exigences à respecter pour obtenir une qualité de service (QoS) adéquate surtout pour les applications multimédias. En particulier, les applications temps réel de type audio et vidéo ont des besoins stricts en terme de délai et de gigue. Ainsi, les opérateurs en Télécommunications sont obligés de se fixer une qualité des services proposés aux utilisateurs avant de les déployer sur leurs réseaux. Ceci nécessite une étude associée à des lois de probabilité diverses. La fiabilité des résultats des mesures en grandeur réelle repose essentiellement sur l’adéquation des modèles utilisés pour les applications ainsi que pour les équipements réseaux. A la fin des années 90, les acteurs des télécommunications ont introduit les concepts fondamentaux des réseaux de nouvelle génération NGN (New Generation Network). La recommandation UIT Y.2001 (Union Internationale de Télécommunication Year.2001) a défini le NGN comme un réseau en mode paquet, capable d’assurer des services de télécommunication et d’utiliser de multiples technologies de transport à large bande, à QoS imposée et dans lequel les fonctions liées aux services sont indépendantes des technologies sous-jacentes liées au transport. Notre thème de mémoire est axé sur le dimensionnement du NGN. Il s’intitule « Etude de dimensionnement du réseau de nouvelle génération ». Pour ce faire, ce rapport de mémoire est décomposé en trois chapitres. Le premier est consacré aux notions de base du télétrafic et file d’attente. Les spécificités du NGN téléphonie et multimédia sont traités dans le second. Et l’étude de dimensionnement du NGN suivie de la simulation sont explicités dans le troisième. 2 CHAPITRE 1 : NOTIONS DE BASE SUR LE TRAFIC Les Télécommunications font usage de théories et de méthodes issues du Calcul des Probabilités. C’est le cas, lorsqu’on parle de trafic, c’est-à-dire la densité d’information sur un canal de transmission. Cette information peut être de différents types uploads/Ingenierie_Lourd/ next-generation-network-pdf.pdf