La QdS dans la couche application

L'UIT-T (Union internationale des télécommunications - Secteur de la normalisation des

télécommunications) est un organe permanent de l'UIT (Union internationale des

télécommunications) chargé de l'étude des questions techniques, d'exploitation et de tarification, et émet à ce sujet des recommandations en vue de la normalisation des télécommunications à l'échelle mondiale [15]. Elle publie des recommandations, par exemple, sur les performances des applications. Ces recommandations sont caractérisées par différents paramètres pour la quantification de la perception de l’utilisateur. Les principaux paramètres sont :

· Le délai de transfert des paquets est décrit comme le délai de bout en bout. C'est la somme des délais de propagation et de transmission, et des délais d'attente dans les files. Ce paramètre agit directement sur la satisfaction de l’utilisateur puisqu’il décrit la période de l’attente de l’utilisateur pour l’établissement du service depuis le moment où il l’a demandé.

· La variation du délai, appelée aussi gigue (ou jitter) représente la différence liée au moment d’arrivée des paquets d’information. La gigue est aussi importante que le délai de bout en bout car elle agit directement sur la perception de l’utilisateur selon l’application.

· La perte d’informations inclut essentiellement les pertes sur les bits ou paquets en cours de transmission mais aussi les erreurs causées par les dégradations introduites par le codage des medias qui améliore l’efficacité de la transmission.

Les applications utilisées au sein d’un réseau par un utilisateur final sont caractérisées par ces paramètres de performances qui sont perçus par l’utilisateur final ; Ces applications sont classées généralement en trois catégories de médias : l’audio, la vidéo et la donnée.

3.2.1 Les applications Audio

20 Signaux vocaux de conversation, Voix sur IP

Les applications audio sont celles qui véhiculent de la voix ou de l’audio dans un seul sens de communication. Ces signaux vocaux sont très influencés par le délai de bout en bout unilatéral et peuvent causer deux effets principaux :

Un écho de l’ordre d'une dizaine de millisecondes qui peut créer une dégradation de la qualité de conversation et des mesures d’annulation d’écho (par exemple) doivent être mises au point pour pallier ce problème [16].

Un grand délai (de l’ordre de plusieurs centièmes de seconde) créé un effet décalage dans la conversation, c'est-à-dire, que le délai de réponse de l’une des extrémités commence à être perceptible et gênant [17].

La gigue n’est pas tolérée par l’oreille humaine et donc, des mécanismes de suppression de cette variation de délai doivent être intégrés tel que l’ajout d’un tampon de composition de gigue. Par contre, l’oreille humaine peut tolérer, à un certain degré, les distorsions du signal vocal, c'est-à-dire tolérer les pertes d’informations.

3.2.2 Les applications vidéo

Les applications vidéo sont composées de deux types de médias :

La visiophonie/vidéo interactive

Le terme visiophonie inclut les conversations bilatérales entre deux terminaux avec des flux audio et vidéo véhiculés en même temps. Les mêmes recommandations seront prescrites pour les signaux vidéo et pour les signaux vocaux, cela signifie une tolérance minimale sur les pertes, selon le type de codage de signaux vidéo et sans écho. On ajoute aussi la synchronisation audio/vidéo, c'est-à-dire que le décalage entre les deux signaux doit être limité afin de synchroniser au mieux la voix (signal vocal) avec le signal vidéo (les lèvres). L’œil humain, comme l’oreille, tolère aussi un certain nombre d’erreurs et de pertes, en fonction du codage des signaux vidéo utilisés.

Vidéo unilatérale

Comme l’audio en temps réel, les exigences dans la vidéo unilatérale, à un certain degré, ne sont pas sévères considérant qu’aucun élément conversationnel ne sera effectué. Le tableau 1 montre les objectifs de qualité pour les applications audio et vidéo.

Applications Symétrie Débits Délai unilatéral Gigue Taux de perte

d'informations Audio conférence Bilatéral 4-64 kbit/s <150 ms préféré <400 ms limite < 1ms < 3% Vidéo conférence Bilatéral 16-384 kbit/s <150 ms préféré <400 ms limite < 1ms < 1% Messagerie vocale

Unilatéral 4-32 kbit/s < 1s (reproduction) <2s (enregistrement)

< 1ms < 3%

Streaming audio

21 Streaming

Vidéo

Unilatéral 16-384 kbit/s < 10 s < 1ms < 1%

Tableau 1 : les objectifs de qualité pour les applications audio et vidéo [15]

3.2.3 Application E-Santé

Nous avons eu l'occasion d'utiliser une plateforme réelle satellite DVB-S2/RCS, lors des tests de projet OURSES [18]. En dehors de l'aspect réseau satellite, des applications d'E-santé ont été utilisées, ainsi qu'un terminal portable de télémédecine. L'objectif était de faire ressortir l'intérêt des satellites pour la télésurveillance médicale d'un patient dans une zone blanche. La Figure 5 présente les interactions entre les différents éléments de l'architecture de télésurveillance. Cette dernière contient le système de capteurs biomédicaux BodyLan porté par le patient, le terminal portable de télémédecine, et le segment satellite. Les capteurs corporels du BodyLan envoient les résultats au terminal par WiFi ou Zigbee [19]. Ces résultats seront analysés par le terminal puis transmis, via une liaison satellite, à un médecin dans un centre de télémédecine. Cette architecture a été validée lors du projet sur des vrais patients au sein d'une maison de retraite, qui portaient des capteurs de signaux vitaux. Le système de capteurs doit pouvoir aider au diagnostic et détecter de potentielles anomalies dans les signaux reçus.

Les données échangées entre le terminal portable et le médecin au niveau du centre de télémédecine sont principalement des pages WEB ou des petits fichiers PDF via un transfert FTP contenant les différentes valeurs des signes vitaux du malade. Donc, l'échange de données se fait d'une manière fiable (transmission TCP). Une petite latence est tolérée mais les pertes doivent être nulles, comme le préconise l'échange des fichiers FTP dans la Figure 6. Une session de visioconférence peut être établie entre le médecin et l'infirmier(e); dans ce cas, les recommandations sur cette session sont similaires à celles de la visiophonie.

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3.2.4 Classification des exigences de performances des applications en classe de QdS

La figure ci-dessous [15], explique les prescriptions de performances selon le délai unilatéral prescrit en abscisse et les pertes tolérées en ordonnée. La forme générale des cartouches donne une idée générale sur les limites.

Figure 6 : Application des prescriptions de QdS vues par l'utilisateur [15]

Dans ce modèle, les applications, auparavant identifiées, peuvent être assimilées à des catégories de QdS pour un utilisateur final. Cependant, ce modèle mérite quelques éclaircissements [15]:

· La validité de ce modèle ne dépend d’aucune technique particulière, puisqu’il est basé sur la perception des dégradations de l’utilisateur. Cela implique que le modèle peut s’appliquer à n’importe quelle technique de transport sous-jacente (IP, ATM, ligne filaire, liaison hertzienne, etc.)

· Le modèle permet de savoir si un support de transport convient pour acheminer la donnée d’une application, c'est-à-dire que si le canal présente un retard unilatéral, on peut le considérer comme « non compatible » pour transporter un signal vocal, par exemple. Même si ce retard est minime (~100 ms), il peut perturber le bon fonctionnement de certaines applications vulnérables (Telnet par exemple).

· Les groupements d’applications sont délimités, en limite supérieure et inférieure, en termes de délai et de pertes, et cela permettra à l’utilisateur final de définir un service comme étant acceptable ou pas. Si la limite supérieure est dépassée, le service est considéré comme inacceptable. Cependant, si le dépassement se fait par la limite inférieure, le service reste acceptable. Cela signifie aussi qu’il y a gaspillage de ressources du système de communication.

· Comme nous l’avons cité auparavant, les applications qui ont été citées sont plus des exemples qu’une liste exhaustive. On peut insérer d’autres applications selon l’analogie avec les exemples cités.

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3.2.5 Conclusion

Dans cette partie, nous avons présenté les exigences des utilisateurs finaux pour les applications utilisées. Les besoins en QdS des utilisateurs sont la tolérance aux pertes et l’acceptabilité du délai de transmission de bout en bout.

Parmi les applications identifiées, nous avons vu que les applications vidéo et audio sont les plus exigeantes en termes de délai, le plus petit possible, en gigue, quasi-nulle et en pertes minimales.

Nous allons présenter par la suite, les services offerts par les couches sous-jacentes qui proposent des mécanismes et fonctionnalités capables de répondre aux exigences d’applications multimédia.