Projet Asterisk - Visualisation d'un interlocuteur en Voix sur IP

Visualisation d’un interlocuteur en voix sur IP
Conception et résultats
IUT de Clermont-Ferrand - 2009 DURAND SOUBRIER Licence professionnelle option Web

Voix sur IP ≃ téléphonie par Internet.
Qualité vocale inférieure à une communication téléphonique classique.
Problème lorsque plusieurs interlocuteurs conversent en conférence audio.
Comment reconnaitre qui parle ?
La problématique
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La voix sur IP
Généralités
Protocoles utilisés
Asterisk
Présentation
Softphone
La fonction de conférence
Notre solution
Cahier des charges
Le serveur
Le client
Distinction entre voix et bruit
Détection des paquets RTP contenant de la voix
Bilan technique
Conclusion
Plan
IUT de Clermont-Ferrand - 2009 DURAND SOUBRIER
Licence professionnelle option Web
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VoIP= Voice Over IP
Communication par la voix via Internet ou un réseau acceptant le protocole TCP/IP.
Nécessite des temps de latence très courts.
Compression de la voix.
Qualité vocale dépendante de la qualité du réseau.
La voix sur IP - Généralités
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SIP = Session Initiation Protocol
Protocole standard ouvert de gestion de sessions.
Utilisé dans les télécommunications multimédia.
Le plus courant en VoIP.
D’autres applications
Visiophonie, messagerie instantanée, jeux vidéo…
Protocole indépendant de la couche de transport.
Séparation entre entête et corps du message
Facilité de traitement.
Diminution du temps de transit sur le réseau.
La voix sur IP - Protocoles utilisés
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Exemple d’un message SIP
INVITE sip:6001@192.168.1.84 SIP/2.0
Via: SIP/2.0/UDP 192.168.1.9:63786;branch=z9hG4bK-d8754z-4f1e29450871d670-1---d8754z-;rport
Max-Forwards: 70
Contact: <sip:6001@192.168.1.9:63786>
To: "6002"<sip:6002@asterisk>;tag=as5e997774
From: "willouuuuuu"<sip:6001@asterisk>;tag=de17bd05
Call-ID: NDJiMWViYzk0NzExNGVmOTEzZjZmYzM4Zjc2MGJmNTA.
CSeq: 2 INVITE
Allow: INVITE, ACK, CANCEL, OPTIONS, BYE, REFER, NOTIFY, MESSAGE, SUBSCRIBE, INFO
Content-Type: application/sdp
User-Agent: X-Lite release 1100l stamp 47546
Content-Length: 179
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RTP = Real Time Protocol
Protocole de communication.
Utilise UDP.
Utilisé dans les applications qui doivent être au plus proche du temps réel.
Ne garantie pas la fiabilité des échanges ni la continuité d’un flux temps réel.
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Asterisk - Présentation
IPBX open source
Créé en 1999 par Mark Spencer
Fondateur de la société Digium.

Publiée sous licence GPL.
Permet à un ordinateur d'opérer en tant que commutateur téléphonique privé (PBX).
Téléphonie au sein d’un réseau privé.

Fonctions intégrées
La messagerie vocale, les conférences, les files d'attente, les musiques d'attente, etc…
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Exemple d’utilisation du PBX Asterisk
Asterisk - Présentation
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Les softphonesSIP / VoIP
Téléphone SIP sur logiciel.
Emprunte les haut-parleurs et microphones d’un ordinateur pour émettre ou recevoir des appels.
Asterisk – Softphone
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Asterisk – La fonction Conférence
Conférence audio entre plusieurs participants.
Notion de salle de conférence.
On rejoint une salle en composant un numéro spécifique.
Notre application a pour but de savoir qui parle dans ces salles de conférence.
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Notre solution – Cahier des charges
Développer une application permettant d'identifier les personnes présentes lors d'une conférence audio sur Asterisk et d'afficher les personnes qui sont en train de parler.
Application de type client/serveur.
Ecrit en langage Java et utilisation de Jpcap.
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Le serveur
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Le serveur - Généralités
85% des fonctionnalités de l’application.
Lancé sur le serveur où est installé le PBX.
Modèle Vue Contrôleur
Un thread pour la capture des paquets.
Un thread pour le dialogue avec les programmes clients.
Mode graphique ou non.
Possibilité de lancer l’application avec des arguments (Interface d’écoute, numéro de salle de conférence, affichage graphique.)
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Le serveur - Analyse
Diagramme de classe UML
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Liste des numéros de salles de conférence.
Liste des programmes clients.
Réception des paquets RTP ou messages SIP du thread Capture :
Paquet RTP identifié comme bruit ou voix.
Action selon type de message SIP.
Se charge d’avertir les clients selon ce qu’il a reçu.
Le serveur – Le modèle
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Le serveur – Capture des paquets
Thread écoute sur l’interface choisie.
Capture de tous les paquets UDP.
Utilisation d’un filtre.
Si port = 5060
-> Message SIP.
Selon RFC 3261.
Sinon peut être un paquet RTP.
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Données parsées pour récupérer les informations :
Type de message : Invite, Ack, Bye…
IP/Port destinataire et émetteur.
Nom du participant.
Création d’un objet SipMessage traité dans le modèle de l’application.
Le serveur – Traitement SIP
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Tentative de création d’un objet RtpPacket.
Identifie s’il s’agit d’un paquet RTP ou non.
Distinction entre voix et bruit.
Envoi au modèle pour traitement.
Le serveur – Traitement RTP
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Thread transmet des messages en UDP.
Rapidité d’envoi => plus proche du temps réel.
Propre protocole de communication basé sur des messages.
Le serveur Communication avec le client
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NEW:nom = Un nouveau participant nommé « nom » à rejoint la conférence.
QUIT:nom = Le participant nommé « nom » a quitté la conférence.
GIVEYOURNAME: = Le serveur ne peut trouver seul le nom d'un participant, il demande alors au client de lui indiquer.
YOU:nom = Indique au client que le serveur à bien récupérer le nom du participant.
ENREGISTRE: = Le client est bien enregistré auprès du serveur.
EXIT: = Le serveur se termine, il l'indique à ses clients.
Le serveurCommunication avec le client
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Connexion d’un client SIP
Serveur nom:Client Autres clients
sendData(« GIVEYOURNAME: »)
sendData(« MYNAME :nom »)
sendData(« YOU:nom »)

sendData(« NEW:nom »)

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Le serveur détecte une activité vocale

Serveur Clients
sendData(« SPEAK :nom »)

Le serveur détecte du bruit

Serveur Clients
sendData(« SILENCE :nom »)
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Le client
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Le client - Généralités
Exécuté sur l’ordinateur distant d’un participant à une conférence.
Attention : Ne remplace pas le soft phone.
Modèle Vue Contrôleur
Purement graphique.
Un thread pour la communication avec le serveur.
Récupère les messages du serveur et agit en fonction.
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Le client - Analyse
Diagramme de classe UML
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CLIENT: = Indique au serveur que le client vient de se connecter.
EXITCLIENT:nom = Indique que le client « nom » s'est déconnecté.
MYNAME:nom = Indique au serveur le nom du client.
Le clientCommunication avec le serveur
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Le clientCommunication avec le serveur
Connexion d’un client au serveur
ClientServeur
sendData(« CLIENT : »)
sendData(« ENREGISTRE : »)

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Le problème :
RTP envoie un flux continu de paquets.
Bruit = paquets sans voix.
Comment différencier le bruit de la voix ?
Des solutions :
Voice ActivityDetection.
Nos recherches.
Distinction entre voix et bruit
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Etude des RFC
RFC (Request For Comments) : définit les standards de l’internet.
Description de la structure du paquet.
Nous ont permis de concevoir la classe RtpPacket de l’application.
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La VAD (Voice ActivityDetection)
Utilisé pour détecter la présence de voix dans un signal audio.
Algorithme utilisé pour analyser le signal audio.
Présente sur la plupart des IP phones et softphones.
Réduit la bande passante.
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La VAD (Voice ActivityDetection)
Utilité pour le projet :
Envoi de paquet RTP seulement lorsqu’il contiennent de la voix.
MAIS : Fonctionnalité non supportée par Asterisk.
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Capture avec Wireshark.
Identification de similitudes entre paquets.
Tests avec microphone coupé, actif ou inactif.
Tests sur les données et tailles des paquets.
Tests avec plusieurs soft-phones.
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La capture de paquets avec Wireshark
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Softphone X-Lite
Bouton « Mute » du softphone activé :
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Softphone X-Lite
Microphone inactif :
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Softphone X-Lite
Microphone actif :
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SoftphoneX-Lite
Taille du payload : 16O octets.
Somme des octets du payload :
Supérieur à 7000 => bruit (micro inactif).
Egal à -160 => bruit (micro muet).
Sinon voix (micro actif).
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Exemple avec d’autres softphones
3-CX en version 1.17
Si payload[i] = payload[i-1] => bruit.
Sinon voix.
3-CX en version 3.0
Impossible de trouver une cohérence.
Idefisk
Paquets OICQ ?!
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Ce que nous avons réussi à faire :
Distinguer la voix du bruit avec X-Lite et 3-CX 1.17.
Ce qui ne va pas :
Pas de solution qui fonctionne avec tous les softphonescar les paquets RTP de bruit ne sont pas standardisés.
si(taille > 7000 OU taille = -160 OU tous les octets identiques entre eux)
{
La trame contient du bruit
}
sinon
{
La trame contient de la voix
}
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Problème majeur non résolu.
Aucune solution existante selon nous.
La différence entre voix et bruit est-elle possible ?
Peu satisfaits.
Bilan technique
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Conclusion
Amélioration de nos connaissances.
Apprendre à rechercher.
Une solution trouvée mais pas générique.
Objectif non atteint.
Projet très intéressant.
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