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ANNEE UNIVERSITAIRE 2015- 2016 Université Sidi Mohamed Ben Abdellah Faculté des

ANNEE UNIVERSITAIRE 2015- 2016 Université Sidi Mohamed Ben Abdellah Faculté des Sciences et Techniques Fès Département Génie Electrique Mémoire de Projet de fin d’étude Préparé par Lafqih Marrakchi Ali Pour l’obtention du diplôme Ingénieur d’Etat en SYSTEMES ELECTRONIQUES & TELECOMMUNICATIONS Intitulé Encadré par : Pr Lamcharfi Tajdine Mr Khabbiza El Hassane (Huawei) Soutenu le 25 Juin 2016, devant le jury composé de : Pr Lamcharfi Tajdine…………………………: Encadrant Mr Khabbiza El Hassane.……………………..: Encadrant Pr Ghennioui Hicham………………………….: Examinateur Pr Echatoui Nor Said………………………..…: Examinateur Optimisation end-to-end de la solution IPTV de Huawei Technologies 2 | 101 Rapport du Projet de Fin d’Etude 2016 3 | 101 Rapport du Projet de Fin d’Etude 2016 Dédicace Je dédie ce modeste travail à mes chers parents ainsi qu’à mes frères Mohammed et Omar 4 | 101 Rapport du Projet de Fin d’Etude 2016 Remerciement Au terme de ce stage PFE effectué à Huawei Technologies Rabat, je tiens à remercier vivement toute l’équipe de maintenance pour leurs efforts et conseils précieux ainsi que leur patience tout au long de ces quatre mois de stage. Je remercie M. Khabbiza El Hassane mon parrain de stage de m’avoir accordé la permission d’intégrer Huawei Technologies et aussi pour tous les documents et explications qu’il m’a fourni, ainsi que pour ses remarques pertinentes et constructives. Je remercie de même M. Lamcharfi Tajeddine mon encadrant interne à la FST Fès de m’avoir suivi et guidé tout au long de mon projet avec beaucoup de pédagogie et de patience. Mes remercîments les plus sincères à l'ensemble des ingénieurs de Huawei qui ont animé des formations à notre faveur et qui ont partagé avec nous leurs savoir-faire. Je remercie particulièrement M. Wahnini Abderrahman, M. Khadri Nabil, M. Alaoui Mohammed, M. El Kihel Nabil, M. Tachihante Tarik, M. Boulatyab Jaouad et M. Driouich Larbi. Que le corps professoral de la FST Fès accepte mes sincères remerciements, pour la formation théorique et technique qui m’a servi de base pour réaliser ce travail et aboutir à la compréhension des notions citées dans ce rapport. Mes remerciements s’adressent aussi à tous les stagiaires qui étaient avec moi pendant cette période pour leur collaboration et pour leurs commentaires constructifs. Enfin, je remercie toute personne qui a contribué de près ou de loin à la réussite de ce travail. 5 | 101 Rapport du Projet de Fin d’Etude 2016 Résumé Dans le cadre de mon Projet de Fin d’Etudes, j’ai eu l’opportunité de contribuer à l’optimisation end-to-end de la solution IPTV avec l’équipe du département du réseau fixe à Huawei Technologies. Pour répondre à cet appel urgent de l’opérateur qui cherche à satisfaire ses abonnés, une étude détaillée de la solution existante a été planifiée et réalisée pour analyser ses limites et ses problèmes qui dégradent la qualité du service coté utilisateur. Les problèmes majeurs de l’IPTV sont le délai du zapping, l’effet mosaïque et la perte des paquets. Ces problèmes sont facilement remarquables par le client final ce qui oblige l’opérateur à trouver des solutions pour fidéliser ses clients, et pour répondre à la demande croissante de ce service en optimisant la bande passante disponible. Dans ce sens, plusieurs solutions d’optimisation ont été proposées mais celle qui s’est avéré la plus adaptée est celle qui répond au problème de partage de charge entre les équipements réseau qui constituent l’entrée vers le réseau de l’opérateur. 6 | 101 Rapport du Projet de Fin d’Etude 2016 Abstract Through this End of studies’ Project, I have been able to contribute in the end-to-end optimization of the IPTV solution with the team of the Fixed Network Department at Huawei Technologies. In order to respond to this urgent need of the operator, looking to satisfy its customers, a detailed study of the existing solution has been planned and realized to analyze its limits and problems which degrade the quality of service. The major problems of the IPTV service are the delay of zapping, the mosaic effect and the packet loss. These problems are easily noticed by the customer, which pushes the operator to find the solutions in order to gain the loyalty of its customers and to respond to the increasing demand of this service by optimizing the available bandwidth. In this context, many optimization solutions have been proposed, but the one that appeared to be the most adapted is the one that responds to the problem of load balancing between the network equipment constituting the entrance to the operator network. 7 | 101 Rapport du Projet de Fin d’Etude 2016 ملخص في إطار مشروع نها ي ة الدراسة، ا تيحت لي فرصة اإلسهام في اقتراح ا فكار عملية جديدة لتحسين خدمة التلفاز عبر االنترنيت مع الفريق المكلف بذلك في شركة هواوي. للرد على هذا النداء العاجل من قبل اتصاالت المغرب التي تسعى جاهدة إلرضاء عمالئها، كان والبد البدا بدراسة تفصيلية ل ل.خدمة المتوفرة حاليا المشاكل الكبرى التي يواجهها البث التلفزيوني عبر اال نترنيت حاليا، تتلخص في مدة المرور من قناة إلى ا خ رى، ذبذبة الصورة وكذلك فقدان المعلومات. هذه المشاكل الالفتة لنظر المستهلك النهائي توجب على اتصاالت المغر ب إيجاد حلول سريعة لالحتفاظ بزب ائن ها وتلبية الطلب المتزايد على هذه الخدمة عن طريق عقلنة استعمال النطاق الترددي .المتوفر في هذا اإلط ار تم اقتراح عدة حلول ولكن الحل اال مثل الذي خلصت إليه هذه الدراسة هو الذي يحل مشكل تقاسم مهمة تمرير البث بين المعدات المتو ة فر . 8 | 101 Rapport du Projet de Fin d’Etude 2016 Sommaire Liste des figures..................................................................................................................................... 11 Liste des tableaux .................................................................................................................................. 14 Introduction générale ............................................................................................................................. 15 Chapitre 1 : Contexte général du stage ............................................................................................... 16 1. Présentation générale de l’organisme d’accueil ............................................................................ 17 2. Contexte du stage .......................................................................................................................... 17 3. Planification du stage .................................................................................................................... 18 4. Conclusion ..................................................................................................................................... 18 Chapitre 2 : Etude de la plateforme IPTV de Huawei Technologies ................................................. 19 1. Présentation du service IPTV ........................................................................................................ 20 2. Services offerts par l’IPTV ............................................................................................................ 20 2.1. Service VoD .......................................................................................................................... 20 2.2. Service TVoD ........................................................................................................................ 20 2.3. Service BTV .......................................................................................................................... 21 2.4. Service Radio ........................................................................................................................ 21 2.5. Service TSTV ........................................................................................................................ 22 2.6. Service PIP ............................................................................................................................ 22 2.7. Service Mosaïque .................................................................................................................. 23 2.8. Service PVR .......................................................................................................................... 23 2.9. Service TVMS ....................................................................................................................... 24 3. Architecture de la plateforme IPTV .............................................................................................. 24 3.1. Couche de gestion des services ............................................................................................. 25 3.2. Couche Contrôle des services ................................................................................................ 25 3.2.1. Head-end ........................................................................................................................... 25 3.2.2. CA ..................................................................................................................................... 26 3.2.3. MDN .................................................................................................................................. 27 3.2.4. MEM ................................................................................................................................. 27 3.2.5. MRF................................................................................................................................... 28 3.2.6. FCC ................................................................................................................................... 28 4. Défis sous-jacents à la plateforme IPTV ....................................................................................... 28 4.1. Codage du flux ...................................................................................................................... 28 4.2. Changement de chaîne ........................................................................................................... 30 4.3. Perte de paquets ..................................................................................................................... 31 4.4. Optimisation de la bande passante ........................................................................................ 32 5. Scénarios de gestion de la plateforme IPTV ................................................................................. 32 9 | 101 Rapport du Projet de Fin d’Etude 2016 5.1. Initialisation du STB ............................................................................................................. 32 5.2. Service VoD .......................................................................................................................... 33 5.3. Service BTV .......................................................................................................................... 34 6. Conclusion ..................................................................................................................................... 35 Chapitre 3 : Description end to end de la solution IPTV de Huawei ................................................. 36 1. Introduction ................................................................................................................................... 37 2. Réseau Backbone IP/MPLS .......................................................................................................... 37 2.1. Description du Backbone de Maroc Telecom ....................................................................... 37 2.2. Protocole PIM ........................................................................................................................ 38 2.2.1. Arbres de distribution .................................................................................................... 39 2.2.2. RPF ................................................................................................................................ 39 2.2.3. Fonctionnement du PIM-SM ......................................................................................... 40 3. Réseau IPRAN .............................................................................................................................. 41 3.1. Description de la boucle METRO IP ..................................................................................... 41 3.2. Protocoles utilisés dans la boucle METRO IP....................................................................... 41 3.2.1. Protocole IS-IS .............................................................................................................. 41 3.2.2. Protocole VPLS ............................................................................................................. 41 3.2.3. Protocole PPPoE ............................................................................................................ 42 4. Réseau Accès ................................................................................................................................. 43 4.1. Description de la partie accès ................................................................................................ 43 4.2. Acheminement du flux multimédia au STB .......................................................................... 45 4.2.1. Protocole IGMP ............................................................................................................. 45 4.2.2. IGMP Snooping ............................................................................................................. 46 4.2.3. IGMP Proxy .................................................................................................................. 47 5. Configuration type ......................................................................................................................... 47 6. Conclusion ..................................................................................................................................... 49 Chapitre 4 : Solution proposée pour l’optimisation end-to-end de la solution IPTV .......................... 50 1. Problématique ................................................................................................................................ 51 2. Solution proposée pour le partage de la charge entre les CX600 .................................................. 52 3. Solutions proposées pour l’optimisation réseau ............................................................................ 57 3.1. Obtention d’adresse IP avec le protocole DHCP ................................................................... 57 3.2. Minimisation du délai d’acheminement du trafic multicast .................................................. 58 4. Conclusion ..................................................................................................................................... 60 Conclusion générale .............................................................................................................................. 61 Bibliographies ....................................................................................................................................... 62 Acronymes ............................................................................................................................................ 63 10 | 101 Rapport du Projet de Fin d’Etude 2016 ANNEXE -A- PPP ................................................................................................................................ 68 ANNEXE -B- PPPoE ............................................................................................................................ 71 ANNEXE -C- PPPoE+ .......................................................................................................................... 74 ANNEXE -D- DHCP & DHCP Option 82 ............................................................................................ 76 ANNEXE -E- IS-IS ............................................................................................................................... 79 ANNEXE -F- MPLS & MPLS VPN ..................................................................................................... 85 ANNEXE -G- VRRP ............................................................................................................................. 90 ANNEXE -H- BFD ............................................................................................................................... 92 ANNEXE -I- xDSL ............................................................................................................................... 96 ANNEXE -J- GPON ............................................................................................................................. 97 11 | 101 Rapport du Projet de Fin d’Etude 2016 Liste des figures Figure 1: Diagramme de Gantt du PFE. ................................................................................................ 18 Figure 2: Service VoD. .......................................................................................................................... 20 Figure 3: Service TVoD. ....................................................................................................................... 21 Figure 4: Service BTV. ......................................................................................................................... 21 Figure 5: Service Radio. ........................................................................................................................ 22 Figure 6: Service TSTV. ....................................................................................................................... 22 Figure 7: Service PIP. ............................................................................................................................ 23 Figure 8: Service Mosaïque. .................................................................................................................. 23 Figure 9: Service PVR. .......................................................................................................................... 24 Figure 10: Architecture de la plateforme IPTV. [1] .............................................................................. 24 Figure 11: uploads/Ingenierie_Lourd/ optimisation-end-to-end-de-la-lafqih-marrakchi-ali-3537.pdf