Soutenance mémoire
Caractéristique du réseau NGN
Les principales caractéristiques des réseaux NGN sont :
– Utilisation d’un unique réseau de transport en mode paquet (IP, ATM)
– Séparation des couches de transport des flux et de contrôle des communications, qui sont implémentées dans un même équipement pour un commutateur traditionnel [2].
Ces grands principes et concernant les équipements actifs du cœur de réseau NGN se déclinent techniquement comme suit :
– Remplacement des commutateurs traditionnels par deux 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). 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).
Différentes catégories de NGN
On peut classer la solution NGN selon deux catégories : le NGN téléphonie et le NGN multimédia.
– NGN téléphonie : Ce sont des architectures de réseau offrant uniquement les services de 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 (resp. NGN class 5) émule donc le réseau téléphonique au niveau transit (resp. au niveau accès) en transportant la voix sur un mode paquet.
– NGN Multimédia : C’est une architecture offrant les services multimédia puisque l’usager a un terminal IP multimédia. Cette solution est plus intéressante que les précédentes 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. Le Multimédia NGN connu sous le nom IMS permet d’offrir des services multimédia à des usagers disposant d’un accès large bande tel que xDSL, câble, Wifi/WiMax, EDGE/UMTS, … [8].
Exigences de la troisième génération du système mobile
Les demandes pour un accès rapide et distant augmentent de plus en plus, conduit par le besoin d’une haute productivité et flexibilité et le besoin de réduire le temps dit «temps mort». Ces facteurs conduiront aussi à un marché de multimédia mobile, et ils ont mis de nouveaux exigences sur un système mobile, tels que:
– des hauts débits de communication et une transmission de données asymétrique; supporter les deux modes de commutation de services en circuit et en paquet, tel que circulation Internet et vidéoconférence ;
– supporter des connexions nombreuses et simultanées, un utilisateur devrait être capable de regarder Internet et recevoir une télécopie ou un coup de téléphone par exemple en même temps.
Qualité de service (Quality of service QoS)
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 [13].
Les différentes classes de qualité de service
Sur la base de la qualité de service, selon le 3GPP, l’ensemble des services peut partitionner en quatre classes :
– Classe des services conversationnels : leurs applications nécessitent un service bidirectionnel en temps réel impliquant deux utilisateurs humains ou plus. Les exemples de ce type d’applications sont la téléphonie, la vidéophonie, la voix sur IP, les jeux interactifs.
– Classe des services à flux continu ou Streaming : les applications de cette classe impliquent un utilisateur humain et un serveur de données. Les exemples d’applications de type Streaming sont les nouvelles applications issues de l’Internet, telles que les applications audio ou vidéo sur demande.
– Classe des services interactifs : ces applications impliquent un utilisateur (machine ou humain) dialoguant avec un serveur de données ou d’applications. les performances temps réel ne sont pas nécessaires, il s’agit seulement d’attendre un certain temps pour répondre aux requêtes mais les informations ne doivent pas être altérées. Les exemples d’applications de type interactif sont la navigation sur l’Internet, l’accès aux bases de données ainsi qu’aux serveurs d’applications.
Objectif de l’outil de dimensionnement
Le but de cette étude est de développer un outil universel de dimensionnement d’un réseau IMS. Cet outil devra être capable d’automatiser les opérations de dimensionnement illustrées dans le chapitre précédent. Son objectif nous apparait utile même si, eu égard au caractère évolutif des problèmes des télécommunications, des modifications à plus ou moins brève échéance sont susceptibles d’affecter les règles ou les procédures.
Paramètres d’entrée Notre outil devra accepter les paramètres suivants comme variables d’entrée :
– Taux d’appels : Représente le rapport entre le nombre de tentatives d’appels par heure et le nombre d’abonnés total pour chaque service.
– Taux d’activité source par service : C’est le taux d’occupation du canal selon le service.
– DMC : La durée moyenne de communication.
– GoS: Probabilité de blocage fixée dans le réseau UMTS/EDGE.
– Nombre d’abonnés GSM, EDGE et UMTS.
– Pourcentage SAU EDGE et SAU UMTS : ce sont les abonnés simultanément attachés à chaque technologie.
– Taux d’activité pour chaque service.
– Pourcentage du trafic sortant vers le mode circuit : c’est le trafic conversationnel sortant du mode IP vers mode circuit et qui sera reparti entre les réseaux GSM et RTC.
– La capacité des entités M-MGW, IMS-MGW, MSC Server, MGCF, SGSN et GGSN.
Paramètres de sortie Nous pensons qu’il est possible d’avoir les données suivantes comme sortie de notre outil de dimensionnement :
– Trafic total en kbits généré par les réseaux EDGE et UMTS.
– Résultat de dimensionnement des entités M-MGW, IMS-MGW, MSC Server, MGCF, SGSN et GGSN en terme de charge et nombre.
– Nombre des communications à écouler simultanément dans le réseau de transport.
– Capacité totale en kbits à fournir pour le réseau de transport.
– Prévision du trafic et des charges des entités sur cinq ans.
CONCLUSION GENERALE
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 le dimensionnement d’un réseau NGN selon le concept IMS. 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 œuvre. Ensuite, nous avons proposé une stratégie de migration du réseau IMS 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. On a adopté dans notre stratégie une solution basée sur des 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 softswitchs déployés et l’introduction de nouveaux équipements pour supporter denouveaux services multimédia. Et pour évaluer notre stratégie, nous avons passé au dimensionnement du futur réseau IMS. En effet, nous avons commencé par la modélisation du réseau d’accès en mode paquet, qui représenteune étape indispensable pour le dimensionnement. 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 cœur de réseau de tout opérateur dans le cadre d’une convergence fixe/mobile et voix/donnée et pour faciliter le déploiement de nouveaux service. Plus particulièrement, nous avons simulé le dimensionnement d’un réseau IMS. Nous avons proposé un outil servant à faire les prévisions exactes pour satisfaire les besoins de ses abonnés en terme de débit et de QoS à long terme de phénomène de respiration cellulaire par l’impact du nombre d’abonnés sur le réseau. L’outil a été développé dans un cadre pédagogique pour apprendre et pour comprendre le dimensionnement d’un réseau IMS et les performances apportées par cette dimensionnement. Même si, dans l’ensemble, les résultats se sont avérés satisfaisants, nous n’avons considéré que l’effet statique sur l’équipement et la QoS. Au terme de nos travaux de recherche, nous pouvons suggérer quelques orientations possibles pour la suite de nos travaux. Une orientation possible concerne le processus de simulation de l’outil que nous avons développé.
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Table des matières
REMERCIEMENTS
NOTATIONS
INTRODUCTION
CHAPITRE 1 LES RESEAUX DE NOUVELLE GENERATION
1.1 Introduction
1.2 Définition
1.3 Caractéristique du réseau NGN
1.3.2 Architecture en couche
1.3.2.1 La couche Accès
1.3.2.2 La couche Transport
1.3.2.3 La couche Contrôle
1.3.2.4 La couche d’exécution des services
1.3.2.5 La couche Application
1.3.3 Les entités fonctionnelles du cœur de réseau NGN
1.3.3.1 La Media Gateway (MG)
1.3.3.2 La Signaling Gateway (SG)
1.3.3.3 Media Gateway Controller (MGC) ou Softswitch
1.3.3.4 Multi-Service Access Node (MSAN)
1.3.4 Architecture protocolaire
1.3.4.1 Les protocoles de contrôle d’appel
1.3.4.2 Les protocoles de commande de Media Gateway
1.3.4.3 Les protocoles de signalisation entre les softswitchs
1.3.5 Différentes catégories de NGN
1.3.5.1 NGN Téléphonie
1.3.5.2 NGN Multimedia ou IMS (IP Multimedia Subsystem)
1.3.6 IMS et SIP
1.4 Les services offerts par les NGN
1.4.1 La voix sur IP
1.4.2 La diffusion des contenus multimédia
1.4.3 La messagerie unifiée
1.4.4 Les services associés à la géolocalisation
1.5 Conclusion
CHAPITRE 2 STRATEGIES DE MIGRATION VERS IMS
2.1 Introduction
2.2 Migration des réseaux fixes vers NGN
2.2.1 Le Réseau téléphonique commuté
2.2.2 Typologie des scénarios de migration d’un réseau RTC
2.2.2.1 Scénario 1: Mise en place de solutions NGN en transit
2.2.2.2 Scénario 2: Mise en place de solutions NGN jusqu’au commutateur de classe 5
2.2.2.3 Scénario 3: Mise en place de solutions tout IP en overlay
2.3 Migration des réseaux mobiles vers NGN
2.3.1 Evolution du réseau cellulaire
2.3.1.1 Description générale du réseau GSM
2.3.1.2 Le service GPRS
2.3.1.3 UMTS
2.3.2 Migration des réseaux à commutation de paquets
2.3.2.1 Migration à IPv6
2.3.2.2 Qualité de service (Quality of service QoS)
2.3.2.3 Scénarios de migration vers IMS
2.4 Conclusion
CHAPITRE 3 DIMENSIONNEMENT DU CŒUR DU RESEAU IMS
3.1 Introduction
3.2 Dimensionnement dans le NGN Téléphonie
3.2.1 Architecture cible du NGN Téléphonie
3.2.2 Modèle de trafic du réseau d’accès
3.2.3 Méthodologie de dimensionnement
3.2.3.1 Dimensionnement du réseau NGN Téléphonie
3.2.3.2 Calcul du trafic généré par les réseaux d’accès
3.2.3.3 Calcul du nombre de liens CT-MG et MSC-MG
3.2.3.4 Dimensionnement des Media Gateways
3.2.3.5 Dimensionnement des Softswitchs
3.3 Dimensionnement dans le NGN Multimédia
3.3.1 Architecture cible du réseau UMTS
3.3.2 Modèle de trafic du réseau d’accès
3.3.2.1 Les différentes classes de qualité de service
3.3.2.2 Modèles de trafic
3.3.3 Méthodologie de dimensionnement
3.3.3.1 Hypothèses
3.3.3.2 Calcul du trafic généré par le réseau d’accès
3.3.3.3 Dimensionnement des entités du réseau IMS
3.4 Conclusion
CHAPITRE 4 DEVELOPPEMENT D’UN OUTIL DE DIMENSIONNEMENT DU CŒUR DU RESEAU IMS
4.1 Introduction
4.2 Cahier des charges de l’outil
4.2.1 Objectif de l’outil de dimensionnement
4.2.1.1 Paramètres d’entrée
4.2.1.2 Paramètres de sortie
4.2.2 Synoptique de l’interface utilisateur de l’outil
4.2.3 Environnement de développement
4.2.4 Fonctionnalités de l’outil
4.2.4.2 Module d’estimation de la charge de trafic
4.2.4.3 Module de prévision de trafic
4.3 Réalisation de l’outil
4.3.1 Au démarrage
4.3.2 Après le démarrage
4.3.2.2 Configuration du réseau
4.3.2.3 Configuration de la répartition des abonnés
4.3.2.4 Affichage et interprétation des résultats de dimensionnement
4.4 Conclusion
CONCLUSION GENERALE
ANNEXE 1 COMMUTATION DE PAQUET
ANNEXE 2 INTERNET PROTOCOL VERSION 6
ANNEXE 3 QUALITE DE SERVICE « BOUT EN BOUT »
ANNEXE 4 EXTRAIT CODES SOURCES
BIBLIOGRAPHIE
FICHE DE RENSEIGNEMENT
RESUME
ABSTRACT
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