Voz : Protocolos de gateway

Entendendo Codecs: Complexidade, Suporte de Hardware, MOS e Negociação

3 Abril 2008 - Tradução Manual
Outras Versões: Versão em PDFpdf | Tradução por Computador (29 Julho 2013) | Inglês (2 Fevereiro 2006) | Feedback


Índice

Introdução
Pré-requisitos
     Requisitos
     Componentes Usados
     Convenções
Complexidade de codec
Codec Mean Opinion Score (MOS)
Problemas de Codec G.729
     Implementação Padronizada G.729 e Pre-IETF G.729 Cisco
     Alta Complexidade: G.729, G729 Anexo B e Média Complexidade: G.729A, G.729Anexo B
Problemas de Codec G.723.1
Negociação de Codec
Mensagens de Erro Relacionadas
     %DSPRM-5-SETCODEC:
Discussões relacionadas da comunidade de suporte da Cisco
Informações Relacionadas

Introdução

Este documento fornece uma visão geral dos diferentes codificadores-decodificadores (codecs) usado com os gateways de Voice over IP (VoIP) Cisco IOS®. No Cisco IOS Software versões anteriores a 12.0(5)T, os gateways VoIP oferecem suporte apenas a codecs G.729 e G.711 e apenas uma chamada de voz/relê de fax por Digital Signal Processor (DSP). Com a introdução do Cisco IOS Software Release 12.0(5)T, os gateways VoIP Cisco suportam um maior número de codecs e módulos DSP. Eles também suportam até quatro chamadas de voz/fax relay por DSP.

Para obter mais informações sobre DSPs, consulte Hardware de Voz: Digital Signal Processor C542 e C549 (DSP).

A Ferramenta de Calculadora de DSP (clientes registrados somente) determina as exigências de DSP das plataformas de router Cisco 1751, 1760, 2600XM, 2691, 2800, 3700 e 3800 e fornece sugestões de provisionamento PVDM como saída. Esta ferramenta calcula as exigências de DSP com base nos módulos de interface, configurações de codec, canais de transcodificação e sessões de conferência fornecidos como entrada. Esta ferramenta suporta as diferentes versões do Cisco IOS Software válidas para as plataformas Cisco 1751, 1760, 2600XM, 2691, 2800, 3700 e 3800.

Pré-requisitos

Requisitos

Não existem requisitos específicos para este documento.

Componentes Usados

Este documento não está restrito a versões específicas de software e de hardware.

Convenções

Para obter mais informações sobre convenções de documentos, consulte Convenções de Dicas Técnicas da Cisco.

Complexidade de codec

Algumas técnicas de compressão do codec exigem mais energia de processamento que outras. A complexidade do codec é dividida em duas categorias denominadas média e alta complexidade.

  • A média complexidade permite que os DSPs C549 processem até quatro chamadas de voz/fax-relay por DSP e os DSPs C5510 processem até oito chamadas de voz/fax-relay por DSP.

  • A alta complexidade permite que os DSPs C549 processem até duas chamadas de voz/fax-relay por DSP e os DSPs C5510 processem até seis chamadas de voz/fax-relay por DSP.

Complexidade Média (4 chamadas / dsp)

Alta Complexidade (2 chamadas/dsp)

G.711 (Lei-A e Lei-M)

G.728

G.726 (todas as versões)

G.723 (todas as versões)

G.729a, G.729ab (G.729a Anexo B)

G.729, G.729b (G.729-Anexo B)

Fax-relay

Fax-relay

Observação: A diferença entre codecs de média e alta complexidade é a quantidade de utilização de CPU necessária para processar o algoritmo do codec e, portanto, o número de canais de voz suportados por um único DSP. Por esse motivo, todos os codecs de complexidade média também podem ser executados no modo de complexidade alta, mas poucos (geralmente a metade) canais estão disponíveis por DSP.

Observação: A retransmissão de Fax (2400 bps, 4800 bps, 7200 bps, 9600 bps, 12 kbps e 14.4 kbps) pode usar codecs de média ou alta complexidade.

Em plataformas que suportam a tecnologia de DSP C549, a complexidade do codec é configurada na placa de voz (por exemplo, o 2600/3600/VG-200 High Density Voice Network Module). Algumas plataformas podem suportar alta complexidade porque eles possuem DSPs suficientes onboard para suportar todos os canais T1/E1 que utilizam o modo de alta complexidade. Para especificar a densidade da chamada e a complexidade do codec de acordo com o padrão do codec usado, utilize o comando codec complexity no modo de configuração de placa de voz.

Segue um exemplo de configuração de complexidade:

Cisco-router #configure terminal
Enter configuration commands, one per line. End with CNTL/Z.
Cisco-router(config)#voice-card 1
Cisco-router(config-voicecard)#codec complexity ?
	high 	Set codec complexity high. High complexity, lower call density.
	medium 	Set codec complexity medium. Mid range complexity and call density.
	<cr>
Cisco-router(config-voicecard)#codec complexity high
         

Em plataformas que suportam a tecnologia C5510 DSP, uma opção adicional de complexidade flexível ainda está disponível. Quando você utiliza a complexidade flexível, até dezesseis chamadas podem ser concluídas por DSP. O número de chamadas suportadas varia de seis a dezesseis e se baseia no codec utilizado para a chamada.

Segue um exemplo de configuração:

Cisco-router#configure terminal
Enter configuration commands, one per line.  End with CNTL/Z.
Cisco-router(config)#voice-card 1
Cisco-router(config-voicecard)#codec complexity ?
  flex    Set codec complexity Flex.  Flex complexity, higher call density.
  high    Set codec complexity high.  High complexity, lower call density.
  medium  Set codec complexity medium.  Mid range complexity and call density.
  <cr>

Cisco-router(config-voicecard)#codec complexity flex
         

Este é um excerto da saída de show running-config para determinar qual é o nível de complexidade configurado:

!voice-card 1
  codec complexity high
!

Esta tabela a seguir lista o suporte a codec de várias plataformas de roteador Cisco.

Codec

1751/1760

26xx/36xx NM-1V/2V

26xx/36xx NM-HDV

3700

3810

AS5300 AS5800

AS5350 AS5400

7200

7500

CMM 24FXS

CMM 6T1/E1

G.711 a-law e u-law PCM (64 kbps)

12.0.5XQ1

Sim

12.0.5XK1

Sim

12.0.7XK

Sim

Sim

12.0.5XE3

12.1.3T

Sim

Sim

G.726 ADPCM (32, 24,16 kbps)

12.1.2T

12.0.5T

12.0.5XK1

Sim

12.0.7XK

Sim

Não

12.0.5XE3

12.1.3T

Não

Não

G.728 LD-CELP (16 kbps)

Sim

12.0.5T

12.0.5XK1

Sim

12.0.7XK

Sim

Não

12.0.5XE3

12.1.3T

Não

Não

G.729 CS-ACELP (8 kbps)

12.1.2T

Sim

12.0.5XK1

Sim

12.0.7XK

Sim

Não

12.0.5XE3

12.1.3T

Não

Não

G.729a CS-ACELP (8 kbps)

12.0.5XQ1

Sim

12.0.5XK1

Sim

12.0.7XK

Sim

Sim

12.0.5XE3

12.1.3T

Sim

Sim

G.729 Anexo B (8 kbps) [VAD]

Sim

12.0.5T

12.0.5XK1

Sim

12.0.7XK

Sim

Não

12.0.5XE3

12.1.3T

Não

Não

G.729a Anexo B (8 kbps)

Sim

Sim

12.0.5XK1

Sim

12.0.7XK

Sim

Sim

12.0.5XE3

12.1.3T

Sim

Sim

G.723.1 MP-MLQ (6,3 kbps)

12.1.2T

12.0.5T

12.0.5XK1

Sim

12.0.7XK

Sim

Sim

12.0.5XE3

12.1.3T

Não

Não

G.723.1 ACELP (5.3 kbps)

12.1.2T

12.0.5T

12.0.5XK1

Sim

12.0.7XK

Sim

Sim

12.0.5XE3

12.1.3T

Não

Não

G.723.1 Anexo A MP-MLQ (6.3 kbps)

12.1.2T

12.0.5T

12.0.5XK1

Sim

12.0.7XK

Sim

Sim

12.0.5XE3

12.1.3T

Não

Não

G.723.1 Anexo A ACELP (5.3 kbps)

12.1.2T

12.0.5T

12.0.5XK1

Sim

12.0.7XK

Sim

Sim

12.0.5XE3

12.1.3T

Não

Não

Canal Desobstruído

12.3(2)XF, 12.3(11)T

Sim

Sim

Sim

12.3(11)T

Sim

Sim

Não

Não

Método de Compactação de Codec

PCM = Pulse Code Modulation

ADPCM = Adaptive Differential Pulse Code Modulation

LDCELP = Low-Delay Code Excited Linear Prediction

CS-ACLEP = Conjugate-Structure Algebraic-Code-Excited Linear-Prediction

MP-MLQ = Multi-Pulse, Multi-Level Quantization

ACELP = Algebraic Code Excited Linear Prediction

Codec Mean Opinion Score (MOS)

Cada codec fornece uma determinada qualidade de discurso. A qualidade do discurso transmitido é uma resposta subjetiva do ouvinte. Uma referência comum de desempenho, utilizada para determinar a qualidade do som produzido por codecs específicos, é o MOS (número médio de opinião). Com o MOS, uma ampla gama de ouvintes julgam a qualidade de uma amostra de voz (correspondente a um determinado codec) em uma escala de 1 (ruim) a 5 (excelente). A média das pontuações é calculada para fornecer o MOS desse exemplo. Esta tabela mostra o relacionamento entre codecs e pontuações MOS.

Método de Compactação

Taxa de Bits (kbps)

Pontuação MOS

Atraso na Compactação (ms)

G.711 PCM

64

4.1

0.75

G.726 ADPCM

32

3.85

1

G.728 LD-CELP

16

3.61

3 a 5

G.729 CS-ACELP

8

3.92

10

Codificações G.729 x 2

8

3.27

10

Codificações G.729 x 3

8

2.68

10

G.729a CS-ACELP

8

3.7

10

G.723.1 MP-MLQ

6.3

3.9

30

G.723.1 ACELP

5.3

3.65

30

Apesar de parecer lógico do ponto de vista financeiro converter todas as chamadas para codecs de taxa baixa de bits para economizar em custos de infra-estrutura, tenha cuidado adicional quando projetar redes de voz com compactação de baixa taxa de bits. Existem desvantagens na compressão de voz. Uma das principais desvantagens é a distorção de sinal devido a codificações (chamadas codificações em tandem). Por exemplo, quando um sinal de voz G.729 é codificado por tandem três vezes, a pontuação de MOS cai de 3.92 (muito boa) para 2.68 (inaceitável). Outra desvantagem é o retardo induzido pelos codecs de baixa taxa de bits.

Problemas de Codec G.729

Estas duas seções esclarecem muitos problemas de compatibilidade relacionados à implementação do codec G.729 (8 kbps).

Implementação Padronizada G.729 e Pre-IETF G.729 Cisco

A Cisco lançou uma implementação de codec anterior à da Internet Engineering Task Force (IETF) antes da padronização do codec G.729. No Cisco IOS 12.0(5)T e posterior, um pedido de bits padrão do codec G.729 é alterado do padrão pre-IETF para o formato padronizado IETF. Os dois formatos não possuem inter-operação e resultam em um "som de deglutição" para os usuários finais.

Para compatibilidade com implementações de G.729 de outros fornecedores, o Cisco IOS Software Release 12.0.5T e posterior atua com a implementação padronizada do G.729. Para compatibilidade reversa com o Cisco IOS Software de versões anteriores à 12.0.5T, habilite a implementação pré-IETF com este comando:

maui-vgw-01(config)#dial-peer voice 100 voip
maui-vgw-01(config-dial-peer)#codec g729r8 pre-ietf
         

A opção pre-ietf neste comando não é suportada no Cisco IOS Release 12.2 e posterior.

Alta Complexidade: G.729, G729 Anexo B e Média Complexidade: G.729A, G.729Anexo B

O G.729 é um algoritmo de alta complexidade e o G.729A também conhecido como G.729 Anexo A) é uma variante de complexidade média do G.729 com qualidade de voz um pouco inferior. Todas as plataformas que suportam o G.729 também suportam o G.729A.

Em gateways Cisco IOS, a variante a ser usada (G.729 ou G.729A) está relacionada à configuração da complexidade do codec na placa de voz. Ela não aparece explicitamente na escolha do codec da interface da linha de comando do Cisco IOS (CLI). Por exemplo, a CLI não exibe g729ar8 (código "a") como opção de codec. Entretanto, se a placa de voz for definida como complexidade média, a opção g729r8 será o codec G.729A.

Observação: Para o MC3810, nas versões do Cisco IOS Software anteriores a 12.0.7XK, existe uma escolha de CLI explícita entre 24 canais de G.729A ou 12 canais de G.729.

O G.729 Anexo B é um algoritmo de alta complexidade e o G.729A Anexo B é uma variante de complexidade média do G.729 Anexo B com qualidade de voz um pouco inferior. A diferença entre o codec G.729 e o G.729 Anexo B é que este último fornece Detecção de atividade de voz (VAD) e Geração de ruído de conforto (CNG) de IETF embutido.

Estas combinações de codec G.729 possuem inter-operação:

  • G.729 e G.729A

  • G.729 e G.729

  • G.729A e G.729A

  • G.729 Annex-B e G.729A Annex-B

  • G.729 Annex-B e G.729 Annex-B

  • G.729A Anexo-B e G.729A Anexo-B

Observação: Não há como configurar diretamente o G.729A no NM-1V e NM-2V (módulo de rede de voz) do Cisco 2600/3600/VG-200, visto que esses módulos de voz não suportam a configuração "complexidade de codec" suportada no NM-HDV. Entretanto, se uma chamada de G.729A for definida por outro ponto final que termine em NM-1V/2V, a chamada será conectada com sucesso.

Problemas de Codec G.723.1

Há duas versões do G.723.1 denominadas Anexo A e Não Anexo A. Estas versões não possuem inter-operação. O G.723.1 Anexo A inclui um algoritmo incorporado IETF VAD e CNG.

Além disso, no Cisco IOS Software Release 12.0(5)T e posterior, o codec G.723.1 é suportado com uma taxa de 5.3 kbps e 6.3 kbps. Quando um gateway VoIP Cisco configura uma chamada entre dispositivos que utilizam G723.1, a única preocupação é que a extremidade final utilize G.723.1. Nenhum dos lados tem de se preocupar com a taxa de 5.3 kbps ou 6.3 kbps suportada pelo outro lado. Isto significa que, apesar de ser benéfico ter ambos os lados com suporte à mesma taxa, é possível que um lado transmita em 5.3 kbps e a direção oposta transmita em 6.3 kbps. A velocidade utilizada pode ser vista com o comando show call active voice brief conforme mostrado a seguir:

Cisco-router# show call active voice brief
47 : 494514hs.1 +473 pid:0 Answer active
tx:210/5040 rx:219/4380
IP 5.5.0.1:16534 rtt:3ms pl:890/0ms lost:0/0/0 delay:70/70/70ms g723r63
47 : 494514hs.2 +473 pid:1 Originate 4750001 active
  TX:230/1840 rx:230/8280
  Tele 2/0:0 (35): TX:6870/2290/0ms g723r63

                 !--- Neste exemplo, o G.723.1 está operando em 6.3 kbps. 
            
  noise:0 acom:0 i/0:-79/-5 dBm

O padrão G.723.1 permite que as estações troquem taxas entre 6.3 kbps e 5.3 kbps durante uma chamada para se ajustar a cargas de tráfego de rede. Os VoIP Cisco não oferecem suporte a esta funcionalidade. Eles compreendem, entretanto, se o dispositivo remoto (como um telefone IP Cisco) transmitir uma taxa diferente da que foi originalmente negociada.

Estas combinações de codec G.723.1 possuem inter-operação:

  • G.723.1 (5.3 kbps) e G.723.1 (6.3 kbps)

  • G.723.1 (5.3 kbps) e G.723.1 (5.3 kbps)

  • G.723.1 (6.3 kbps) e G.723.1 (6.3 kbps)

  • G.723.1 Anexo A (5.3 kbps) e G.723.1 Anexo A (6.3 kbps)

  • G.723.1 Anexo A (5.3 kbps) e G.723.1 Anexo A (5.3 kbps)

  • G.723.1 Anexo A (6.3 kbps) e G.723.1 Anexo A (6.3 kbps)

Negociação de Codec

Com a introdução do Cisco IOS Software Release 12.0(5)T, os gateways VoIP Cisco suportam o recurso de negociação de codec. Esse recurso permite que um gateway VoiP da Cisco se conecte a outros dispositivos VoIP sem saber necessariamente qual codec é usado para uma configuração de chamadas. Além disso, esse recurso permite que os gateways Cisco VoIP ajustem dinamicamente as alterações nos dispositivos remotos. Quando o codec usado pelo dispositivo de VoIP remoto corresponder à lista de capacidades do gateway Cisco VoIP, a chamada de VoIP é completada. A negociação de Codec é suportada nos DSPs C542 e C549. Para especificar uma lista de codecs preferidos a serem usados em um peer de discagem, use o comando codec preference no modo de configuração de classe de voz.

Esse exemplo mostra como configurar a negociação de codecs:

Cisco-router# configure terminal
Cisco-router(config)# voice class codec 1
            
               !--- Isto define a classe 1 a ser atribuída ao peer de discagem.
            
Cisco-router(config-class)#codec preference 1 g723r63
Cisco-router(config-class)#codec preference 2 g729br8
Cisco-router(config-class)#codec preference 3 g711ulaw
Cisco-router(config-class)#codec preference 4 g726r32 bytes 240
            
               !--- Estes comandos definem a lista de codecs preferidos utilizando 1,2,3,
!--- e 4 para definir a preferência.
            

Cisco-router(config)#dial-peer voice 1 voip
Cisco-router(config-dial-peer)#voice-class codec 1
            
               !--- Isto atribui um codec de classe de voz 1 ao peer de discagem.
            
Cisco-router(config-dial-peer)#destination-pattern 4723155
Cisco-router(config-dial-peer)#session target ipv4:192.168.100.1

Mensagens de Erro Relacionadas

%DSPRM-5-SETCODEC:

O erro %DSPRM-5-SETCODEC deve-se a um codec de alta complexidade configurado em um peer de discagem VoIP enquanto ele ainda possui a placa de voz configurada para complexidade padrão ou média. Para resolver este problema, você deve remover a configuração ds0-group do controlador que faz com que porta de voz seja removida. Após remover o ds0-group, siga os procedimentos mencionados anteriormente neste documento para alterar a complexidade.

Discussões relacionadas da comunidade de suporte da Cisco

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