-
Table des matie`res
Introduction generale 1
1 Presentation du projet 3
1.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . 3
1.2 SOTRAPIL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . 3
1.2.1 Presentation de lentreprise . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . 3
1.2.2 Missions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . 3
1.2.3 Partenaires . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . 4
1.2.4 Architecture du reseau de SOTRAPIL . . . . . . . . . . . .
. . . . 4
1.3 Cadre de projet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . 5
1.3.1 Cahier de charge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . 5
1.3.2 Objectifs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . 5
1.3.3 Demarche adoptee . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . 5
1.3.4 Calendrier de travail . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . 5
1.4 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . 6
2 La VoIP 7
2.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . 7
2.2 La VoIP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . 7
2.2.1 Definition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . 7
2.2.2 Principe de fonctionnement de VoIP . . . . . . . . . . . .
. . . . . 7
2.2.3 Architecture de VoIP . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . 8
2.2.4 Protocoles de VoIP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . 9
2.2.5 Standards de VoIP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . 11
2.2.6 Avantages de VoIP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . 12
2.2.7 Domaines dutilisation de VoIP . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . 12
2.3 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . 12
1
-
TABLE DES MATIE`RES
3 Modelisation du voIP 13
3.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . 13
3.2 Les codecs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . 13
3.2.1 Definition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . 13
3.2.2 Cas dutilisation dun codec . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . 13
3.2.3 Modes de fonctionnement dun codec . . . . . . . . . . . .
. . . . . 14
3.2.4 Les principaux codecs . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . 15
3.2.5 Qualite du codec audio . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . 15
3.3 Bande passante . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . 16
3.3.1 Codec . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . 16
3.3.2 Entete IP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . 16
3.3.3 Support de transmission . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . 16
3.3.4 Suppression de silence . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . 17
3.4 Calcul de la bande passante . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . 17
3.5 Mode`le E et calcul de facteur devaluation . . . . . . . . .
. . . . . . . . . 17
3.6 Theorie de trafic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . 18
3.6.1 Definition de trafic . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . 18
3.6.2 Mode`le dErlang . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . 18
3.7 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . 19
4 Analyse et specification des besoins 20
4.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . 20
4.2 Etude dexistant . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . 20
4.3 Critique dexistant . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . 20
4.4 Solution proposee . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . 20
4.5 Analyse des besoins . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . 21
4.5.1 Besoins fonctionnels . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . 21
4.5.2 Besoins non fonctionnels . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . 21
4.6 Diagramme de Cas dutilisation . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . 21
4.7 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . 22
5 Conception de lapplication 23
5.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . 23
5.2 Diagramme de classe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . 23
5.3 Diagramme dactivites . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . 24
5.4 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . 26
2
-
TABLE DES MATIE`RES
6 Realisation 27
6.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . 27
6.2 Environnement de travail . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . 27
6.2.1 Environnement logiciel . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . 27
6.2.2 Outil de developpement . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . 28
6.3 Mode de fonctionnement des interfaces realisees . . . . . .
. . . . . . . . . 28
6.4 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . 31
Conclusion generale 32
Bibliographie 33
i
-
Table des figures
1.1 Architecture du reseau de SOTRAPIL . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . 4
2.1 Principe de fonctionnement de VoIP . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . 7
2.2 Architecture de voIP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . 9
2.3 Principe de fonctionnement de TCP . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . 10
3.1 La place de codec pour une videoconference sur le web . . .
. . . . . . . . . . 14
3.2 Mode`le Erlang B . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . 19
3.3 Mode`le Erlang C . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . 19
4.1 Diagramme de cas dutilisation . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . 22
5.1 Diagramme de classe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . 24
5.2 Diagramme dactivite de calcul de la bande passante . . . . .
. . . . . . . . . 25
5.3 Diagramme dactivite de dimensionnement du trafic . . . . . .
. . . . . . . . 26
6.1 Interface daccueil . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . 28
6.2 Interface dauthentification . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . 29
6.3 Interface principale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . 29
6.4 Interface didentification des parame`tres . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . 30
6.5 Interface de representation des caracteristiques . . . . . .
. . . . . . . . . . . 30
6.6 Resultats obtenues . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . 31
6.7 Dimensionnement du trafic . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . 31
ii
-
Liste des tableaux
1.1 Calendrier de travail . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . 5
3.1 Types de codecs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . 15
3.2 Qualite du codec audio . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . 16
iii
-
Remerciements
Avant tout developpement sur cette etude approfondie, il apparat
opportun de com-mencer ce rapport par des remerciements a` ceux qui
nous ont beaucoup appris au coursde ce stage.
En hommage a` leur sympathie, nous tenons a` remercier vivement
tous les membres dema famille et les membres de SOTRAPIL, de leur
sincerite, patience et de leur multitudedaides avec une grande
gratitude.
Nous tenons aussi a` remercier en particulier mon encadreur
M.Mounir kthiri, pourson traitement, sa confiance a` mon egard et
son aide tout au long de ce stage.
-
Introduction generale
De nos jours, le monde des telecommunications se dirige de plus
en plus vers la stan-dardisation de techniques utilisees pour mieux
gerer lheterogeneite des types de traficssupportes et des terminaux
utilises au sein de reseaux.En effet, levolution de nouveaux
standards, laugmentation du nombre dabonnees, lacroissance de
quantite de donnees vehiculees, ainsi, lobligation de garantir
leurs qualitespousse ce monde de trouver de meilleurs solutions
pour assurer le transport de differentstypes de trafics et garantir
la qualite de service requise qui traduit en terme de gigue (
lagigue est la variation des ecarts de delais de transmission entre
deux paquets successifs ), deprobabilite de perte des paquets et de
la bande passante. Dans cette optique, lutilisationde la
technologie IP 1 offre un benefice indeniable non seulement pour
garantir ces defismais aussi reduire les couts de maintenance et de
deploiement de ces services.
Le plateforme IP represente une infrastructure pour plusieurs
technologiques comme laToIP 2 qui permet le transmission du voix
sur les reseaux IP et offre des services moinscouteuses que celles
offerts par la telephonie classique a` travers des techniques
distinctsutilisees pour la mise en place de services telephoniques
et la VoIP presente une de cestechniques qui sert a` transmettre la
voix sur des reseaux cur IP.Dans ce cadre, nous sommes interesses
au developpement dun outil simple et convivialequi permet la
dimensionnement du reseau VoIP 3 afin de garantir une meilleur
qualite deservice. Mon travail durant ce stage consiste a` etudier,
modeliser et developper un outilen langage Visual basic.NET pour
dimensionner le reseau VoIP.Les chapitres vont etre repartis comme
suit :Le premier chapitre est une presentation de lentreprise au
sein de laquelle jai realise monstage, puis, on detaillera le cadre
du projet, ses objectifs, la demarche metrologique et lecalendrier
du travail.Dans le deuxie`me chapitre, on definira une etude
bibliographique portant sur le reseauVoIP. On definira ce reseau
ainsi que son principe de fonctionnement, ses avantages,
sesapplications et ses protocoles.Le troisie`me chapitre comportera
une presentation detaillee de differents parame`tres utilespour
dimensionner un reseau. On definira le codec ainsi que ses types,
puis, on introduira
1. Internet Protocol2. Telephony Over Internet Protocol3. Voice
Over Internet Protocol
-
lexpression de la bande passante et le trafic circulant dans ce
reseau.Dans le quatrie`me chapitre, on definira une etude et
critique dexistant. On analysera lesbesoins fonctionnels et non
fonctionnels de notre outil et on decrira son diagramme de
casdutilisation.Le cinquie`me chapitre comportera une presentation
detaillee de la conception de notreapplication a` travers une
determination des diagrammes de classe et dactivites.
Le dernier chapitre comportera une presentation de environnement
utilise pour limplementationde ce outil, les differents interfaces
realises ainsi que les resultats de simulation obtenues.
2
-
Chapitre 1
Presentation du projet
1.1 Introduction
Dans le cadre de ce chapitre, on va presenter la societe
SOTRAPIL, decrire leur archi-tecture reseau et on ache`ve la
premier chapitre par la description de cahier de charge et
deobjectifs du stage.
1.2 SOTRAPIL
1.2.1 Presentation de lentreprise
La SOTRAPIL, est une societe anonyme au capital de 16.359.200
dinars dont le butprincipal est le transport des hydrocarbures par
pipelines. SOTRAPIL a ete cree le 26Septembre 1979, a commence des
operations dexploitation en Fevrier 1984 et a ete classepar la loi
89-9 parmi les societes publiques en Fevrier 1989. Le 13 Decembre
2000, lAs-semblee Generale Extraordinaire a decide douvrir le
capital de la societe au public et delintroduire a` la Bourse de
Tunis.
1.2.2 Missions
Avec une excellence integrite, SOTRAPIL tend a` : Ameliorer
qualitativement letude, la construction, lexploitation des
pipelines, de
reservoirs, depots et annexes pour le transport, le stockage et
la livraison dhydro-carbures sur tout le territoire de la
republique.
Perfectionner la construction, linstallation, lamenagement de
tous moyens industrielsnecessaires a` la realisation de ces
objets.
Favoriser la prise de participation dans toute societe et plus
generalement touteoperation industrielle, commerciale, financie`re,
mobilie`re et immobilie`re se rattachant
3
-
Presentation du projet
directement a` lobjet social et de nature a` favoriser son
developpement. Accrotre lachat, la vente, la location dequipement
et de materiel ainsi que toute
operation mobilie`re jugee necessaire a` lachat, lexploitation
de tout bre`ve et de procedenecessaires a` la realisation de cet
objet.
1.2.3 Partenaires
SOTRAPIL fait une partenariat avec des notoires et des
principaux cele`bres dans lingenieriefinancie`re tels que : Smart
Finance, Bourse de Tunis...
1.2.4 Architecture du reseau de SOTRAPIL
La topologie du reseau de la societe est forme par les
equipements suivantes : Quatre serveurs qui sont un serveur proxy,
un serveur antivirus, un serveur application
et un serveur de messagerie. Ces derniers sont des dispositifs
informatiques logiciel quioffrent plusieurs services (le partage de
fichiers, le stockage en base de donnees ...).
Des equipements materiels ( les ordinateurs, les imprimantes...)
et logiciels ( syste`me degestion de base de donnees ...) qui sont
effectues au differents stations de travail(Rades,Bizerte et Tunis)
selon la nature de traitements effectues par ces zones.
Des equipements dinterconnexions reseau qui sont principalement
routeurs, hubs,Switch, Commutateur et les cables RJ45.
Linterconnexion entre les differents stationsde travail se fait a`
travers ces equipements.
Larchitecture de reseau pour SOTRAPIL est donnee par la figure
1.1
Figure 1.1 Architecture du reseau de SOTRAPIL
4
-
Presentation du projet
1.3 Cadre de projet
1.3.1 Cahier de charge
Notre projet sintitule Dimensionnement de reseau voIP , realise
au sein de SOTRA-PIL dans le cadre de stage ingenieur a` lecole
national des ingenieurs de Tunis pour lannee2014/2015.La
realisation de ce projet necessite limplementation dun outil simple
et convivial pourdimensionner le reseau VoIP.
1.3.2 Objectifs
Lobjective de ce projet est delaborer un outil simple pour
dimensionner les reseauxsupportant des services de voix en mode
paquets IP et faire implementer une applicationavec le langage
Visual basic.NET.
1.3.3 Demarche adoptee
Elaborer une etude bibliographique sur la VoIP Preparer une
etude sur la bande passante et identifier quelques parame`tres
utiles pour
estimer sa valeur Elaborer une etude theorique pour dimensionner
le trafic Preparer le code en Visual basic.NET de ce outil Preparer
linterface graphique pour lapplication a` realiser Implementer le
code et tester lapplication
1.3.4 Calendrier de travail
Le stage sest deroule dans une duree de six semaines allant du
11 juillet 2014 au 27 aout2014, au sein de SOTRAPIL. Voici le
calendrier previsionnel des etapes de stage.
Etapes principalesSemaine
n 1Semaine
n 2Semaine
n 3Semaine
n 4Semaine
n 5Semaine
n 6
Documentation
Etude de theorie de trafic et bande passante
Implementation du lapplication
Test et verification
Redaction du rapport
Table 1.1 Calendrier de travail
5
-
Presentation du projet
1.4 Conclusion
Dans ce chapitre, on a tente de presenter lentreprise et leur
architecture reseau et onache`ve ce chapitre par une presentation
de projet et dobjective . Ainsi, on peut maintenantparcourir le
deuxie`me chapitre de presentation de reseau VoIP.
6
-
Chapitre 2
La VoIP
2.1 Introduction
Dans le cadre de ce chapitre, on definira la technologie de
VoIP, son principe de fonction-nement, son architecture. Ensuite,
on identifie ses differents protocoles et ses standards eton
ache`ve le deuxie`me chapitre par presenter les domaines
dutilisation de cette technologie.
2.2 La VoIP
2.2.1 Definition
La VoIP est une technologie qui permet dintegrer la voix aux
donnees transmises parpaquets et la transporter sur lensemble de
reseau qui accepte le protocole IP comme lereseau dentreprise,
linternet publique... Elle est une technique de communication qui
nouspermet via une connexion haute debit de faire des appels
telephoniques plutot quutiliserde lignes telephoniques analogiques
classiques.
2.2.2 Principe de fonctionnement de VoIP
Le principe de fonctionnement de VoIP consiste a` transmettre un
signal sous forme desdonnees numeriques a` une destination eloignee
en parcourant des concepts bien determinees.
Figure 2.1 Principe de fonctionnement de VoIP
7
-
La VoIP
Acquisition du signal : consiste a` capter la voix a` laide dun
micro dun telephone oudun micro casque.
Numerisation : le signal passe a` un convertisseur analogique
numerique(CAN) et ilsuit a` deux taches distincts qui sont
:Echantillonnage : consiste a` prelever periodiquement le signal et
denregistrer sa valeurdans des intervalles rapproches afin de
disposer dun enregistrement proche et optimalde la valeur reelle de
ce signal.Quantification : consiste a` affecter une valeur binaire
a` chaque echantillon.
Compression : consiste a` reduire la quantite dinformations en
utilisant un DSP 1 quipermet de traiter ce signal numerise afin de
reduire la bande passante utile pourtransmettre le signal.
Habillages des entetes : consiste a` enrichies les donnees en
informations avant lesconvertir en paquets de donnees a`
transmettre sur le reseau.
Emission et transport : consiste a` acheminer les paquets sur un
chemin bien preciset reserve pour leur transport de le point
demission jusqua atteindre le point dereception
Reception : Des quils arrivent a` destination, les paquets
doivent etre remplacer dansle bon ordre et assez rapidement.
Conversion analogique numerique : consiste a` une reconversion
des paquets numeriquesen voix a` laide dun convertisseur numerique
analogique.
Restitution : La voix sera retranscrite par le haute parleur de
lordinateur, du casque...
2.2.3 Architecture de VoIP
La topologie de reseau voIP comprend plusieurs equipements comme
indique la figure2.2 qui sont principalement :
Routeur : un equipement dinterconnexion dans la couche reseau,
il permet lachemi-nement des donnees vers un destinataire connu par
son adresse.
Passerelle : elle sagit dune interface entre reseau commute et
reseau IP PABX : cest le commutateur du reseau telephonique
classique, qui fait le lien entre le
reseau RTC et le routeur ou la passerelle. En cas ou` le reseau
devient IP, il nya plusbesoin de ce equipement.
Gateway (passerelle applicative) : cest un syste`me materiel qui
fournit une interfacepour la liaison entre deux reseaux.
Gatekeeper : Il est responsable de la translation entre une
adresse IP et un numero detelephone.
Les terminaux : ce sont des PC ou des telephones VoIP
A fin de savoir un bon fonctionnement de differents composants
de cette architecture,plusieurs protocoles interviennent tels que
les protocoles de transport et les protocoles de
1. Digital Signal Processor
8
-
La VoIP
Figure 2.2 Architecture de voIP[4]
signalisation.
2.2.4 Protocoles de VoIP
Il existe deux types de protocoles necessaires pour savoir le
bon fonctionnement deVoIP qui sont les protocoles de transport et
les protocoles de controle, ces deux protocolesfonctionnent au
dessus de la couche transport. RTP et RTCP sont utilises en
conjonctionavec les protocoles de signalisation, ce qui en fait la
base technique de la voix sur IP.
Protocole Internet IP
IP est un protocole de couche reseau qui est responsable de la
livraison des paquets.Il est sans connexion, cest a` dire quil est
incapable detablir une connexion virtuelleavant de commencer la
transmission et lenvoi et la reception de paquets se fait
sansgarantie. IP permet de rendre le reseau transparent aux couches
superieures impliquesdans la transmission de voix a` travers un
reseau IP.
Protocoles de Transmission (TCP/UDP)
A fin de transmettre linformation a` travers un reseau IP, deux
protocoles de la couchetransport interviennent qui sont TCP 2 et
UDP 3. Chaque protocole est associe a` un numerode port unique (
par exemple HTTP est generalement associe a` la port 80).
2. Transmission Control Protocol3. User Datagram Protocol
9
-
La VoIP
UDP : est un protocole oriente non connexion qui permet a` une
machine A denvoyerdes paquets a` une machine B mais ce flux est
unidirectionnel. Ce protocole assure unservice de transmission de
datagrammes ( datagramme est une paquet compose dunpetit entete et
des donnees utilisateurs )
TCP : est un protocole oriente connexion qui permet a` deux
hotes (ordinateurs)detablir une connexion de donnees et dechanger
le flux, ainsi, il offre un servicede transmission de donnees
fiable avec une detection et une correction des erreurs
quiapparaissent lors de la transmission.
Figure 2.3 Principe de fonctionnement de TCP[5]
La hote A etablit la connexion et elle envoie un segment
contenant une sequence debits SYN numero de sequence de
synchronisation. Ce segment informe la machine Bque A souhaite
etablir une connexion dont le numero dinitialisation de
transmissionde segments est SYN. La hote B renvoie un segment a` la
hote A contenant les bitsSYN et laccuse de reception (ACK ), Ainsi,
A transmet les premie`res donnees .
Protocoles de Transport (RTP/RTCP)
A fin de reduire les effets de la variation de temps de retard
que connaissent les paquetsformant le flux de donnees, il faut un
moyen de detecter les retards de reseau et les donneesdoivent etre
mises en memoire tampon a` la reception afin quelles peuvent etre
lus a` unevitesse constante. Cest RTP et RTCP qui soutiennent ces
exigences.
RTP : Cest un protocole de transport qui a pour but doffrir un
moyen uniforme pour
10
-
La VoIP
transmettre de flux de donnees soumises a` des contraintes de
temps reel sur un reseauIP ( exemple : les flux audio ou video).
RTP est adapte aux applications presentantdes proprietes temps
reel, il sert a` organiser les paquets a` lentree du reseau et a`
lescontroler a` la sortie. Ce protocole se repose sur le protocole
UDP afin de mettre enuvre ses services de controle derreurs et de
multiplexage. Bien que RTP soit bienutilise pour maintenir une
gestion des flux multimedias (video, voix ...), il peut etreaussi
exploite pour le stockage des donnees continues, les applications
de controle demesures...
RTCP : Cest un protocole de controle associe a` RTP qui permet
de fournir desinformations sur la qualite de la transmission de
donnees aux parties participantsdans la session . Il est base sur
la transmission periodique de paquets de controle afinde rassembler
des statistiques sur le trafic et de fournir des informations sur
la pertede paquet, le delai de latence et la gigue, mais il noffre
pas de garantie.
2.2.5 Standards de VoIP
Il existe quelques piles de protocoles de voIP qui sont issus de
differents organismes etfournisseurs comme H.323 et SIP 4.
H.323
Cest un norme de UIT 5 qui fournit des services pour le
transfert de la video, de laudioou des flux de donnees a` travers
des reseaux IP. H.323 est un protocole de signalisation quiest
forme principalement par :
Terminal : Il represente lextremite dune connexion. Gatekeeper
(le portier) : Il est responsable de la translation entre une
adresse IP et
un numero de telephone. Passerelle : Cest un equipement qui
permet de faire une interface entre differents
reseaux. MCU : Cest une station de reseau qui permet aux trois
terminaux au plus de participer
a` une conference multipoints.
SIP
Cest un protocole de signalisation defini en 1999 par lIETF qui
permet detablir etde modifier de sessions multimedias ( video,
voix, donnees) et de supporter de nombreuxservices tels que le
transfert dappel et la messagerie instantanee.
4. Session Initiation Protocol5. International Communication
Union
11
-
La VoIP
2.2.6 Avantages de VoIP
La VoIP fournie de nombreux avantages dans le domaine des
telecommunications. Parmices privilegies, on cite :
Reduction de couts : La voIP permet de realiser des economies de
cablage au sein delentreprise et daugmenter le frais de maintenance
lies a` ce dernier. En plus, lutilisa-tion de la telephonie sur IP
reduire et rentabiliser des couts dabonnement puisquilpermet
doptimiser lutilisation de la connexion internet.
Diminution de la bande passante consommee : La VoIP permet de
reduire la consom-mation de la bande passante a` 10 fois moins que
celui utilisee pour des communicationsRTC, ce qui permet daccrotre
le nombre de canaux de communication.
Integration des services video : La voIP ninte`gre pas seulement
une gestion de voixmais aussi une gestion de video. Ce reseau
(voIP) peut accueillir des applications videosi on exclut la
configuration des multicast pour les composantes du reseau.
2.2.7 Domaines dutilisation de VoIP
La VoIP posse`de dinnombrables applications. On etudiera
quelques applications realiseesdans le domaine de telecommunication
par la VoIP :
La telephonie sur IP : La ToIP consiste a` transmettre en plus
de voix, des services detelephonie comme les messageries,
lutilisation de combines telephoniques, transfertdappel...
La telephonie mobile sur IP : Lutilisation de telephonie dans un
lieu public (laeroport...)ou dans un endroit ferme (usine,
universite ...)
La conference IP : La realisation de conference video ou audio
Lunification des applications : Les messages vocaux, les
telecopies, les courriers electroniques
2.3 Conclusion
Dans ce chapitre, on a tente dexpliquer le plus simple possible
la technologie VoIP, leurscaracteristiques et leurs applications.
Ainsi, on va parcourir la troisie`me chapitre.
12
-
Chapitre 3
Modelisation du voIP
3.1 Introduction
Dans le but de concevoir un outil pour la dimensionnement du
reseau voIP, on a intereta` definir les codecs et de modeliser
theoriquement la bande passante et le trafic circulantdans ce
reseau.
3.2 Les codecs
3.2.1 Definition
Un codec est une unite de traitement qui a une entree et une
sortie, cette unite recoit unbuffer a` lentree, effectue certains
traitements et met le resultat dans un buffer de sortie.
Cedispositif capable de decompresser ou de compresser de donnees de
format normalise (signalnumerique) et il encode ces signaux pour le
stockage, la transmission ou le chiffrement dedonnees dun cote,
Dautre cote, il decode ces signaux pour la restitution ou
ledition.Le terme codec vient de la contraction de terme decodeur
et codeur .
3.2.2 Cas dutilisation dun codec
Lutilisation de cette unite de traitement est transparente pour
lutilisateur, elle peut etreintegree directement dans des
architectures de visionnage comme Real Player 7 , WindowsMedia
Player ou Quick Time 4.0 ,ainsi, elle peut etre sous la forme de
plug-in additionnels.Ce dispositif contient un algorithme
destructif qui abme limage video et diminue leurplace a`
lenregistrement. Cet algorithme part dune image entie`re et pleine,
il enregistrequelque chose qui prend beaucoup moins de place que
limage originale, a` la lecture, limagesera reconstituee et emettre
sur internet. Les deux participants doivent posseder les
memescodecs ou des codecs compatibles.
13
-
Modelisation du voIP
La place du ce dispositif pour une videoconference sur le web
est illustree par la figure 3.1
Figure 3.1 La place de codec pour une videoconference sur le
web[7]
La video est encodee avec un certain codec. Pour visionner le
fichier resultant qui eststocke localement il faut utiliser un
logiciel qui inte`gre le meme codec ou un codec compa-tible a`
celui utilise, de meme, les utilisateurs distants doivent disposer
du meme codec oudun codec compatible a` celui utilise dans la
compression.
3.2.3 Modes de fonctionnement dun codec
Le codec fonctionne dans deux modes distincts qui sont :
Mode paquet
On injecte a` lentree dun codec une image et la convertit en une
image de sortie. Lecodec doit dans ce mode vider le buffer dentree
pour generer le buffer de sortie. Ce modeest utile lorsque le codec
recoit des donnees de taille variable comme le codec de gain
quiapplique un coefficient multiplicateur aux echantillons
recoivent a` lentree, ou bien, lorsquele codec ne peut traiter que
les donnees de taille fixe et que le buffer de lentree fournitde
paquets de la taille de limage comme le decodeur audio GSM qui
accepte des paquetsdun RTP et les decode puis il les met dans le
buffer de sortie.
14
-
Modelisation du voIP
Mode flux
Le codec recoit a` lentree des morceaux de donnees et gene`re
des morceaux de donnees a`la sortie. Ce dispositif ne consomme
quune partie du buffer dentree et peut ne pas genererde buffer de
sortie. Ce mode consiste a` recevoir un flux doctets et le divise
en paquets desortie qui sont par la suite traites par un autre
processus. Ce mode est utilise aussi pourmixer de flux de paquets
de tailles differents.
3.2.4 Les principaux codecs
Les evolutions dans le domaine de codecs sont tre`s rapides et
la liste de ces dispositifsactuellement disponibles est longue.
Codec DebitAlgorithmede codage
Dureedechantillon
Nombre desechantillons/trame
Longueur detrame
Delai algo-rithmique
G711 64Kbit/s PCM 0.125 8 1 ms 1 ms
G72248, 56 et64Kbit/s
ADPCM 0.0625 16 1 ms 2.5 ms
G723.15.3 et
6.4Kbit/sACELP 0.125 240 30 ms 37.5 ms
G72616, 24, 32 ou
40Kbit/sADPCM 0.125 80 10 ms 10 ms
G728 16Kbit/s LD-CELP 0.125 20 2.5 ms 2.5 ms
G729 8Kbit/s CS-ACELP 0.125 80 10 ms 10 ms
GSM6.1 13Kbit/s RPE-LTP 0.125 160 20 ms 20 ms
GSM6.2 5.6Kbit/s VSELP 0.125 160 20 ms 24.4 ms
GSM6.6 12.2Kbit/s CD-ACELP 0.125 160 20 ms 20 ms
Table 3.1 Types de codecs
3.2.5 Qualite du codec audio
La choix de codec est depend de qualite de voix offerte par ce
dispositif. MOS MeanOpinion Score est une note donnee par ce
dispositif compris entre 1 et 5 afin de determinerla qualite de
parole. Le calcul de ce parame`tre consiste a` ecouter un signal et
son equivalentcode-decode, apre`s chaque ecoute, on note la valeur
de la qualite. la moyenne de ces valeursconstitue le MOS qui
determine la qualite de voix comme indique le tableau suivant.
15
-
Modelisation du voIP
Qualite de voix MOS
Excellente 5Bonne 4Correcte 3Pauvre 2Insuffisante 1
Table 3.2 Qualite du codec audio
3.3 Bande passante
La bande passante est un parame`tre essentiel pour tout syste`me
de communication,elle caracte`rise sa capacite de transmission
dinformations. Le calcul et lestimation de ceparame`tre est
necessaire au transport de voix sur IP et il depend essentiellement
de :
Codec Entete IP Support de transmission Suppression de
silence
3.3.1 Codec
Le codec permet de determiner la quantite de la bande passante
necessaire au transportde la voix, le nombre de bits generes par
seconde, ainsi, la periode dechantillonnage quipar la suite
determine la frequence denvoi dun echantillon.
3.3.2 Entete IP
Lentete IP est une entite ajoutee au paquet pour designer des
donnees relatives auxprotocoles RTP, UDP, IP. Le codec gene`re la
trame qui par la suite sera enveloppee pardes couches successives
pour atteindre sa destination finale. Les protocoles RTP, UDP etIP
ajoutent a` lentete de la trame voix au total 40 octets, en effet,
RTP ajoute son entetede 12 octets, ensuite, UDP ajoute son entete
de 8 octets et enfin IP additionne son entetede 20 octets.
3.3.3 Support de transmission
Lors du son transit par la couche physique, le paquet est
renveloppe dans un support detransmission qui est pour un paquet de
voix sur IP, le reseau Ethernet qui ajoute 38 octetsau paquet et
cette valeur change suivant le moyen de transmission utilise.
16
-
Modelisation du voIP
3.3.4 Suppression de silence
Certains codecs soutiennent la suppression de silence. Durant
les periodes de silence,la VAD Voice Activity Detection arrete la
transmission de paquets ce qui reduit laconsommation de la bande
passante.
3.4 Calcul de la bande passante
La bande passante est definie comme etant le taux de transfert
de donnees, sa valeur estdeterminee par lequation 3.1
bande passante = Taille totale du paquet PPS (3.1)
avecPPS : Paquet Par Seconde , ce parame`tre est calcule de la
manie`re suivante
PPS =De`bit binaire du codec
voice payload size(3.2)
ou` voice payload size est la taille de la charge utile du voix,
qui est definie les donneestransmises en eliminant les informations
envoyees avec elles ( les entetes ), Ce parame`treest exprime en
bytes ( 1 bytes = 8 bits ).Taille totale du paquet = entete couche
2 + entete IP/RTP/UDP + taille du charge utile(en bytes)
entete IP/RTP/UDP : Ce parame`tre presente les entetes ajoutes
par les protocoles IP,RTP et UTP et sa valeur au total est egale a`
40 octets.entete couche 2 : Cest lentete du support de transmission
utilise, il est exprime en octets.
3.5 Mode`le E et calcul de facteur devaluation
Le mode`le E est un mode`le de calcul utile pour la
planification de transmission. Cemode`le permet destimer les
opinions des usagers sur la qualite de transmission par lecalcul de
facteur devaluation R qui combine les differents parame`tres de
transmission quiintroduisent dans la connexion. Ce facteur secrit
sous la forme :
R = R0 Is Id Ie,eff + A (3.3)
avecR0 est le rapport signal/bruit de base incluant leffet des
sources de bruit (comme bruit decircuit, bruit de salle...)
17
-
Modelisation du voIP
Is est la combinaison de toutes les degradations qui
apparaissent simultanement avec lesignal vocal.Id est la
combinaison de toutes les degradations provoquees par le temps de
propagation.Ie,eff est la combinaison de toutes les degradations
provoquees par des codecs a` faible debitet la degradation causee
par les pertes de paquet.A est le facteur davantage qui compense
les facteurs de degradation si lacce`s au servicede telephonie
represente des benefices pour lusager.Le calcul de ce facteur
permet de determiner la MOS par la resolution de lequation 3.4
MOS = 1 siR < 0
MOS = 1 + 0.035R + (R (R 60)) (100R) 7 106 siR < 100MOS = 4.5
siR > 100
(3.4)
3.6 Theorie de trafic
3.6.1 Definition de trafic
Le trafic, dans un reseau IP est defini comme etant le nombre de
messages circulantdurant une periode de temps bien definie.
Lanalyse du trafic permet de determiner laquantite de bande
passante necessaire dans les circuits du reseau pour fournir tous
lesappels voix.Dans la theorie du trafic, la charge de trafic est
definie comme etant le ratio entre lenombre darrivee dappels durant
une certaine periode de temps et la moyenne de tempspris pour
servir chaque appel durant cette periode. Elle est donnee par
lequation suivante :
trafic =AHT nombre dappels
3600(exprime` en erlang) (3.5)
un erlang est defini comme 3600 secondes dappels sur le meme
circuit.avec AHT : Average Hold Time est defini comme etant le
temps total de tous les appelsdurant une certaine periode divise
par le nombre dappels sur cette periode.
3.6.2 Mode`le dErlang
Le mode`le derlang est un mode`le mathematique utilise pour
identifier le trafic. Cemode`le existe en plusieurs versions qui
sont Erlang B, Erlang C, etc. Chacun a ses
proprescaracteristiques.
Erlang B
Ce mode`le est defini par un nombre infini de serveurs, la loi
de service est une loiexponentielle, la loi darrivee est une loi
poisson et lappel sera rejete sil ne trouve pas de
18
-
Modelisation du voIP
serveur.
Figure 3.2 Mode`le Erlang B[6]
Ce mode`le est caracterise par une probabilite de blocage
definie par :
Pn =( )n n!( )n n! (3.6)
avec est le taux moyen darrivee des clients : cest le nombre de
clients par unite detemps est le taux moyen de service et Pn est la
probabilite de blocage a` letat n
Erlang C
Ce mode`le est defini par un nombre fini de serveurs. Cest un
syste`me avec attente et lenombre de clients peut etre infini.
Figure 3.3 Mode`le Erlang C[6]
3.7 Conclusion
Dans ce chapitre, on a presente les differents parame`tres
utiles pour dimensionner lereseau VoIP. Ainsi, on va parcourir le
quatrie`me chapitre danalyse des besoins fonctionnelset non
fonctionnels de lapplication.
19
-
Chapitre 4
Analyse et specification des besoins
4.1 Introduction
Dans le cadre de ce chapitre, on presentera une etude de
lexistant, une critique de lexis-tant et la solution proposee.
Ensuite, on traitera les besoins fonctionnels et non fonctionnelsde
lapplication et on ache`ve le quatrie`me chapitre par la
description de diagramme de casdutilisation.
4.2 Etude dexistant
Le calcul manuel et le remplissage des formulaires est le moyen
le plus traditionnel quiest adopte par toutes les societes. En
effet, le dimensionnement du reseau (bande passante,trafic)
presente un handicap pour les ingenieurs commerciaux car ils
demandent daide desautres ingenieurs reseaux pour faire le
dimensionnement de leurs equipements pour leursclients vu leur
manque de connaissance reseau.
4.3 Critique dexistant
Il est bien evident que les outils existants ne presentent pas
tant davantages. En effet,ces outils ne cessent de poser des
proble`mes aux ingenieurs reseaux ainsi quaux ingenieurscommerciaux
ce qui engendre la perte du temps, dargents et deffort
physique.
4.4 Solution proposee
Vu que la dimensionnement dun reseau VOIP est une operation
importante, elle doitetre organisee par un syste`me dorientation
qui se charge de realiser cette operation dunemanie`re fiable et
objective tout en minimisant les couts, le temps et les efforts.
Notre
20
-
Analyse et specification des besoins
solution proposee se manifeste dans la realisation dun outil de
dimensionnement du reseaude VoIP au sein de la Societe de Transport
des Hydrocarbures par Pipelines.
4.5 Analyse des besoins
La phase danalyse des besoins est une phase primordiale dans le
developpement dechaque application. elle consiste a` enumerer les
fonctionnalites attendues de la part denotre application.
4.5.1 Besoins fonctionnels
Lapplication doit permettre :
Le calcul de la bande passante au niveau de couches 2 et 3 Le
calcul de trafic Laffichage de caracteristiques dun codec Le calcul
du nombre de circuits dans un trafic entre le calcul de performance
(MOS)
4.5.2 Besoins non fonctionnels
Ils representent les exigences implicites auxquelles
lapplication doit repondre La gestion des erreurs : laffichage des
messages derreurs qui permettent le guidage
de lutilisateur afin de les eviter et les corriger (affichage de
message derreur dans lecas dune saisie incorrect de lun de
parame`tre ).
La presentation dune interface ergonomique et conviviale.
4.6 Diagramme de Cas dutilisation
Un cas dutilisation specifie une sequence dactions realisee par
le syste`me en interactionavec les acteurs (humain ou machine). Il
sagit dune description des interactions qui vontpermettre a`
lacteur datteindre son objectif en utilisant le syste`me. Un
diagramme de casdutilisation permet de :
Identifier les acteurs et leurs interactions avec le syste`me.
Definir les besoins des utilisateurs et leurs objectives que le
syste`me doit accomplir. Clarifier, filtrer et organiser les
besoins.La figure 4.1 illustre le diagramme de cas dutilisation
general de notre syste`me :
21
-
Analyse et specification des besoins
Figure 4.1 Diagramme de cas dutilisation
4.7 Conclusion
Dans ce chapitre, on a detaille les besoins fonctionnels et non
fonctionnels auxquelslapplication doit repondre. On a identifie les
differents acteurs et leurs interactions avec lesyste`me a` travers
le diagramme de cas dutilisations. Ainsi, on va parcourir le
cinquie`mechapitre de conception dun outil informatique permettant
de dimensionner le reseau VoIP.
22
-
Chapitre 5
Conception de lapplication
5.1 Introduction
Apre`s letude de lexistant, lanalyse des besoins et letude des
cas dutilisations, nousallons entamer dans ce chapitre la phase de
conception de notre application dans laquelleon va presenter la
description detaillee de differents classes et les diagrammes
dactivites.
5.2 Diagramme de classe
Ce diagramme ge`re plusieurs fonctions dans la phase de
conception de notre applicationqui sont principalement :
Determiner les donnees qui seront manipulees par le syste`me.
Ces donnees sont orga-nisees en classes.
Decrire la structure interne de chacune des classes. Representer
les relations statiques existant entre les differentes donnees du
syste`me.
La figure 5.1 illustre le diagramme de classe de notre
application :
23
-
Conception de lapplication
Figure 5.1 Diagramme de classe
Notre diagramme de classes est regi par les re`gles de gestion
suivantes :
Chaque bande passante est caracterisee par un codec. Chaque
bande passante depend des protocoles definis dans la couche 2 et la
couche 3. Chaque trafic est specifie par un codec bien precis.
5.3 Diagramme dactivites
Un diagramme dactivites assure la modelisation dun processus
interactif, global ou par-tiel pour un syste`me donne (logiciel,
syste`me dinformation). Il est recommandable pourexprimer une
dimension temporelle sur une partie du mode`le, a` partir de
diagrammes declasses ou de cas dutilisation, par exemple.Dans ce
qui suit, nous presentons les diagrammes dactivites pour quelques
cas dutilisationdans notre syste`me.
24
-
Conception de lapplication
Figure 5.2 Diagramme dactivite de calcul de la bande
passante
Lutilisateur doit tout dabord choisir le codec utilise ce qui
conduit a` la definition descaracteristiques de celui la` puis il
passe au choix de periode dechantillonnage ce qui donnele Payoad.
Ensuite, lutilisateur passe a` la definition des protocoles des
couches 2 et 3utilises afin de trouver les entetes ajoutees. Enfin,
il passe a` la determination de la valeurde VAD, sil existe, afin
de determiner la bande passante au niveau de la couche 2 et
lacouche 3.
Le diagramme suivant detaille lhierarchie indispensable pour la
dimensionnement dutrafic
25
-
Conception de lapplication
Figure 5.3 Diagramme dactivite de dimensionnement du trafic
Afin de dimensionner le trafic, lutilisateur doit choisir le
nombre dappels voulus etla duree moyenne dappel. Avec ces deux
parame`tres, on calcule le trafic, le nombre detrame/appel, le
nombre de paquet/appel et le nombre total de paquet/heure. Puis,
lutili-sateur a le choix de calculer le nombre de circuits
necessaires en fonction de trafic trouveet la probabilite de
blocage donnee, ou bien, de calculer la probabilite de blocage.
5.4 Conclusion
Dans ce chapitre,on a defini une conception detaillee du projet
via les diagrammes declasse et dactivites. Cette etude conceptuelle
me`ne le travail a` un stade avance pour passera` la phase
dimplementation qui sera decrite dans le chapitre suivant.
26
-
Chapitre 6
Realisation
6.1 Introduction
Dans ce chapitre, on va presenter une description detaillee de
notre application. Oncommence par decrire les outils necessaires
utilises pour implementer notre application.Puis, on detaillera les
etapes de simulation et dexecution.
6.2 Environnement de travail
6.2.1 Environnement logiciel
Pour realiser notre projet, on a choisi de travailler avec :
Astah : utilise dans la phase de conception Microsoft Visual studio
2010 : permet de creer lapplication
Microsoft Visual studio 2010
Visual studio est un environnement de developpement qui regroupe
une variete doutilsde developpement. Ces derniers permettent de
creer des interfaces graphiques, des applica-tions consoles, des
services XML, de sites web et des applications Visual basic. NET,
ainsi,des applications developpes par dautres outils tels que
Visual C Sharp et Visual C++ .
Astah
Astah est un logiciel qui modelise les traitements informatiques
et les bases de donnees.Ce logiciel presente un outil de travail
pour les concepteurs puisquil facilite le partage dedonnees entre
les membres de lequipe.
27
-
Realisation
6.2.2 Outil de developpement
La langage de programmation utilisee dans notre projet est
Visual basic. NET. Elle estune langage de programmation cree par
Microsoft assurant la creation des applicationset des sites web
.Elle est favorisee dans lenvironnement de developpement grace a`
sacompatibilite avec les autres langages de script tel que Java
Script.
6.3 Mode de fonctionnement des interfaces realisees
Interface daccueil
Il sagit de la page commue a` tous les utilisateurs, a` partir
de laquelle, ils peuvent accedera` leurs comptes.
Figure 6.1 Interface daccueil
Interface dauthentification
A` partir de cette interface, les acteurs sauthentifient pour
pouvoir acceder a` lapplication
28
-
Realisation
Figure 6.2 Interface dauthentification
Interface principale
Apre`s lacce`s a` lapplication, une fenetre souvre en presentant
les differents parame`treset resultats. Cette interface regroupe 4
sections
Figure 6.3 Interface principale
La premie`re section correspond a` la saisie de differents
parame`tres commencant paridentifier le codec utilise, determiner
la periode dechantillonnage et definir les protocolesde couche 2 et
3. A` partir de ces parame`tres, on a determine les valeurs de
Payload, PPS,lentete TCP/IP et lentete de la couche 2
29
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Realisation
Figure 6.4 Interface didentification des parame`tres
La deuxie`me section represente les caracteristiques du codec
choisi dans la premie`re sec-tion.
Figure 6.5 Interface de representation des caracteristiques
La troisie`me section determine les valeurs de la bande passante
avec et sans VAD, ainsi,la valeur de qualite de voix MOS.
30
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Realisation
Figure 6.6 Resultats obtenues
La dernie`re section determine la valeur de trafic, la
probabilite de blocage et le nombrede circuits.
Figure 6.7 Dimensionnement du trafic
6.4 Conclusion
Dans ce chapitre, on a decrit les outils materiels et logiciels
utilises pour realiser notresolution. Ainsi, on a detaille la
conception de cette application et on ache`ve ce chapitrepar
decrire le mode de fonctionnement des differents interfaces
realisees.
31
-
Conclusion generale
La VoIP est un nouveau paradigme qui a connu une revolution
importante au cours deces dernie`res annees. Cest une technologie
cle qui permet de transmettre la voix a` traversle reseau IP a`
moindre cout pour les prestataires de services, les utilisateurs
residentiels etles utilisateurs professionnels. Cette reduction de
cout seffectue par la dimensionnementdu reseau.
Alors, lobjectif de ce stage est de developper une application
pour dimensionner le reseauavec le langage Visual basic.NET.
Limportance de cette application se reside dans le faitquelle
pourrait etre utilisee comme un outil simple disponible pour tous
les utilisateurs,qui peut dimensionner le reseau afin de minimiser
le couts de services offerts.
La tache qui nous a ete confie est de faire une recherche
bibliographique sur la technologieVoIP, modeliser theoriquement les
differents parame`tres du reseau VoIP et de developperun outil
informatique facile a` executer pour dimensionner ce reseau.
Cette experience est enrichissante sur plusieurs plans. Elle ma
permis, dune part, dacquerirdes nouvelles connaissances dans le
monde de telephonie sur IP : la VoIP, ses differentsprotocoles,
ainsi que la theorie de trafic et la bande passante. Dautre part,
Elle ma permisdenrichir considerablement mes connaissances en
matie`re de developpement avec Visualbasic.NET.
32
-
Bibliographie
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Standards West, The`se,Departement Genie Informatique, Laboratoire
de traitement de lInformation EcoleSuperieure Polytechnique
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[12] Qinxia (Alice) He, Analysing the Characteristics of VoIP
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[13] Rakesh Arora, Voice over IP : Protocols and Standards,
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[14] Site officiel de SOTRAPIL : www.sotrapil.com.
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