Introduction 

À l’origine, Internet avait pour vocation essentielle d’acheminer des paquets de données vers leur destination, sans considération particulière pour les contraintes temporelles. Le protocole IP (Internet Protocol), conçu pour le transport asynchrone, ne répondait pas aux exigences des applications en temps réel telles que la téléphonie ou la vidéo, qui nécessitent des garanties strictes en matière de performance. Avec l’essor de ces usages, le besoin d’un réseau fiable de bout en bout s’est imposé.

Cependant, les limites inhérentes aux réseaux IP — comme la perte de paquets ou la congestion — ne peuvent être résolues sans repenser en profondeur leur architecture. Ce cours s’intéressera à la problématique de la qualité de service (QoS) dans les réseaux IP. Nous étudierons les principaux paramètres de performance à maîtriser pour garantir un service plus efficace et prévisible, notamment le débit, le délai de latence, la variation de délai (jitter) et le taux de perte de paquets.

2.Definitions

1. 

Le concept de Qualité de Service ou QoS (Quality of Service) dans le domaine des réseaux recouvre:

 «l’ensemble des mécanismes permettant de contrôler la gestion du trafic réseau afin d’assurer que le réseau satisfasse bien les besoins de service des applications».

2. 

La qualité de service (QoS) est un mécanisme de réseau utilisé pour gérer la qualité et déterminer la priorité de la transmission du trafic de données sur un réseau.

3.

•       selon la recommandation E.800 du CCITT,

la qualité de service (QoS pour Quality of Service) correspond à :

« L’effet général de la performance d’un service qui détermine le degré de satisfaction d’un utilisateur du service »

Objectifs :

-Permettre aux réseaux et aux entreprises de donner la priorité au trafic, notamment en fournissant une bande passante dédiée, en contrôlant la gigue et en réduisant le temps de latence.

• Il est essentiel pour améliorer les performances des applications d'entreprise, des réseaux étendus (WAN) et des réseaux de fournisseurs de services

Paramètres de qualité de service :
 La maitrise de la qualité de service est un enjeu essentiel. Elle doit être  visualisée et mesurée de bout en bout .Le contexte joue un rôle crucial dans
 l’appréciation des paramètres de la qualité de service qu’il faut adapter aux besoins de  l’entreprise. Il y a cinq paramètres techniques à prendre en compte dans la qualité de service  qui sont :
 1. La disponibilité du réseau :
 La disponibilité d’un réseau se définit comme le rapport entre le temps de bon  fonctionnement du service et le temps total d’ouverture du service. C’est la forme la  plus évidente de QoS, puisqu’elle représente la possibilité  d’utiliser un réseau.

 2.Débit :
 Le débit maximum ou la bande passante est considérée comme étant le taux de  transfert maximum pouvant être maintenu entre deux points terminaux.  La QoS ne génère pas la bande passante. En revanche, ses mécanismes  permettent de gérer de façon optimale la bande passante du réseau  en fonction des  demandes  des applications. Dans les réseaux à commutation de paquets, la garantie de  bande passante est un paramètre de performance très important pour garantir la QoS  aux flux temps réel. Ces derniers, ont une exigence minimale en terme de bande  passante égale à leur débit moyen.

3. Temps de réponse (latence):
 Il s’agit du temps d’attente pour mesurer le temps écoulé pour la transmission  des paquets IP.
 La maitrise du délai de transmission est un élément essentiel pour bénéficier  d’un véritable mode de transmission. Or la durée de traversée d’un réseau IP dépend  de nombreux facteur :
  Le débit de transmission de chaque lien.
  Le nombre d’éléments réseaux traverse.
  La taille des paquets.
 Les éléments d’infrastructure, notamment les routeurs, peuvent également  mettre en œuvre des buffers de gigue.

 4. Variation des délais de traversée (gigue ou jitter)
 La Gigue est une variable temps causée par le fait que les paquets ne traversent  pas le réseau à la même vitesse. Pour supprimer ce phénomène, il faut collecter les  paquets et les garder assez de temps pour que les paquets les plus lents arrivent et  qu'ils se placent correctement dans la séquence d'où la gestion d'un buffer de paquets.
 Ce phénomène est plutôt gênant car il engendre des retards importants.
 La gigue est encore plus problématique puisque les deux objectifs que sont  l'élimination de cette dernière et la diminution des délais sont clairement contradictoires. Il faut donc optimiser la taille du buffer pour minimiser son impact sur les délais  engendrés. En téléphonie sur le câble la solution est de compter le nombre de paquets.

5.Taux de perte de paquets
 Dans les réseaux IP d'aujourd'hui, les trames de données de voix sont traitées  comme celles de données. Lors des hausses d'utilisation du réseau et de congestion de  celui-ci, les trames de données de voix vont être transmises au même taux que les  trames de données  qui arrivent en retard et de créer un ratio de ce nombre au nombre de paquets arrivés  dans les temps. Ce ratio est utilisé pour ajuster au mieux le buffer de gigue.

Il existe plusieurs solutions au problème de la perte accidentelle de paquets.
 Ici la retransmission des paquets n'est pas de mise puisque les temps de latence  engendrés seraient trop importants. Il faut donc envisager d'autres solutions :
  L'interpolation consiste à remplacer le paquet perdu par le dernier paquet reçu.
 Cette méthode est relativement efficace sauf si un grand nombre de paquets  consécutifs sont perdus
  La redondance consiste à envoyer les paquets N avec les paquets N+1, et ce, continuellement. Cette méthode a l'avantage de très bien remédier au problème
 des paquets perdus. Cependant cette méthode utilise beaucoup la bande  passante et contribue à créer des temps de latence.
  Une autre méthode consiste à envoyer les informations redondantes après les  avoir codées pour qu'elles soient moins volumineuses. Cette méthode réduit le  problème de bande passante mais continue à générer du délai.