Voz : Protocolos de gateway

Introducción a los Códecs: Complejidad, soporte de hardware, MOS y negociación

23 Marzo 2008 - Traducción manual
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Contenidos

Introducción
Requisitos previos
     Requisitos
     Componentes utilizados
     Convenciones
Complejidad de códecs
Mean Opinion Score (MOS) de codecs
Problema de CODECG.729
     Cisco Pre-IETF G.729 e implementación estandarizada de G.729
     Complejidad alta: G.729, G729 Anexo B y complejidad media: G.729A, G.729A Anexo B
Problemas de códec G.723.1
Negociación Códec
Mensajes de error relacionados
     %DSPRM-5-SETCODEC:
Discusiones relacionadas de la comunidad de soporte de Cisco

Introducción

En este documento se proporciona una descripción general de los diversos codificadores/descodificadores (códecs) utilizados con las gateways Cisco IOS® Voz sobre IP (VoIP). En las versiones del software Cisco IOS anteriores a la versión 12.0(5)T, las gateways VoIP sopotaban únicamente los códecs G.729 y G.711 y sólo una llamada de voz/fax-relay por procesador de señales digitales (DSP). Con la introducción del software Cisco IOS versión 12.0(5)T, las gateways Cisco VoIP soportan un mayor número de códecs y de módulos DSP, además de soportar un máximo de cuatro llamadas de voz/fax-relay por DSP.

Para obtener más información acerca de los DSP, consulte Voice Hardware: C542 and C549 Digital Signal Processor (DSP) (Hardware de voz: Procesador de señal digital serie C542 y C549 (DSP)).

La herramienta de cálculo de DSP (solamente clientes registrados) determina los requisitos de DSP para las plataformas de router de las series Cisco 1751, 1760, 2600XM, 2691, 2800, 3700 y 3800 y proporciona un resultado en el que se dan sugerencias de abastecimiento del PVDM. La herramienta calcula los requisitos de DSP basándose en los módulos de interfaz, configuraciones de códec, canales de transcodificación y sesiones de conferencia que se proporcionan como entrada. Esta herramienta soporta diversas versiones del software Cisco IOS válidas para las plataformas Cisco 1751, 1760, 2600XM, 2691, 2800, 3700 y 3800.

Requisitos previos

Requisitos

No hay requisitos específicos para este documento.

Componentes utilizados

Este documento no tiene restricciones específicas en cuanto a versiones de software y de hardware.

Convenciones

Si desea más información sobre convenciones de documentos, consulte las Convenciones sobre consejos técnicos de Cisco (Convenciones de consejos técnicos de Cisco).

Complejidad de códecs

Algunas técnicas de compresión de códec requieren más energía de procesamiento que otras. Los códecs pueden dividirse en dos categorías según su complejidad: códecs de complejidad alta y códecs de complejidad media.

  • La complejidad media permite que los DSP C549 procesen un máximo de cuatro llamadas de voz/fax-relay por DSP, mientras que los DSP C5510 pueden llegar a procesar hasta ocho llamadas de voz/fax-relay por DSP.

  • La complejidad alta permite que los DSP C549 procesen un máximo de dos llamadas de voz/fax-relay por DSP, mientras que los DSP C5510 pueden llegar a procesar hasta seis llamadas de voz/fax-relay por DSP.

Complejidad media (4 llamadas/dsp)

Complejidad alta (2 llamadas/dsp)

G.711 (a-law y m -law)

G.728

G.726 (todas las versiones)

G.723 Todas las versiones

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

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

Fax-relay

Fax-relay

Nota: La diferencia entre los códecs de complejidad alta y media radica en la cantidad de uso de la CPU necesario para procesar el algoritmo del códec y, por consiguiente, a cuántos canales de voz puede dar soporte un único DSP. Por este motivo, todos los códec de complejidad media también pueden funcionar en el modo de complejidad alta, pero en tal caso habrá menos canales (generalmente la mitad) disponibles por DSP.

Nota: Fax-relay (2400 bps, 4800 bps, 7200 bps, 9600 bps, 12 kbps y 14.4 kbps) puede utilizar códecs de complejidad media o alta.

En las plataformas compatibles con la tecnología del DSP C549, la complejidad de los códecs se configura en la tarjeta de voz (por ejemplo, el módulo de red de voz de alta densidad 2600/3600/VG-200). Algunas plataformas sólo soportan la alta complejidad, ya que disponen de suficientes DSP como para soportar todos los canales T1/E1 que utilizan el modo de alta complejidad. Para especificar la densidad de la llamada y la complejidad del códec de acuerdo con el estándar de códec utilizado, ejecute el comando codec complexity en el modo de configuración de la tarjeta de voz.

A continuación mostramos un ejemplo de configuración de la complejidad:

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

En las plataformas compatibles con la tecnología del DSP C5510, existe una opción adicional de complejidad flex. Cuando se usa dicha complejidad, se pueden realizar hasta dieciséis llamadas por DSP. El número de llamadas soportadas puede oscilar entre seis y dieciséis, según el códec utilizado para la llamada.

A continuación mostramos un ejemplo de la configuración:

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

Extracto del resultado del comando show running-config que permite determinar la complejidad configurada:

!voice-card 1
  codec complexity high
!

Esta tabla indica la compatibilidad de códec para las diversas plataformas de router de Cisco.

Códec

1751/1760

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

NM-HDV 26xx/36xx

3700

3810

AS5300 AS5800

AS5350 AS5400

7200

7500

CMM 24FXS

CMM 6T1/E1

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

12.0.5XQ1

12.0.5XK1

12.0.7XK

12.0.5XE3

12.1.3T

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

12.1.2T

12.0.5T

12.0.5XK1

12.0.7XK

No

12.0.5XE3

12.1.3T

No

No

LD-CELP G.728 (16 kbps)

12.0.5T

12.0.5XK1

12.0.7XK

No

12.0.5XE3

12.1.3T

No

No

CS-ACELP G.729 (8 kbps)

12.1.2T

12.0.5XK1

12.0.7XK

No

12.0.5XE3

12.1.3T

No

No

CS-ACELP G.729a (8 kbps)

12.0.5XQ1

12.0.5XK1

12.0.7XK

12.0.5XE3

12.1.3T

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

12.0.5T

12.0.5XK1

12.0.7XK

No

12.0.5XE3

12.1.3T

No

No

G.729a Anexo B (8 kbps)

12.0.5XK1

12.0.7XK

12.0.5XE3

12.1.3T

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

12.1.2T

12.0.5T

12.0.5XK1

12.0.7XK

12.0.5XE3

12.1.3T

No

No

ACELP G.723.1 (5,3 kbps)

12.1.2T

12.0.5T

12.0.5XK1

12.0.7XK

12.0.5XE3

12.1.3T

No

No

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

12.1.2T

12.0.5T

12.0.5XK1

12.0.7XK

12.0.5XE3

12.1.3T

No

No

ACELP Anexo A G.723.1 (5,3 kbps)

12.1.2T

12.0.5T

12.0.5XK1

12.0.7XK

12.0.5XE3

12.1.3T

No

No

Clear-Channel:

12.3(2)XF, 12.3(11)T

12.3(11)T

No

No

Método de compresión del códec

PCM = Modulación de código por impulsos

ADPCM = Modulación de código por impulsos de diferencial adaptable

LDCELP = Predicción lineal activada por código de retraso reducido

CS-ACLEP = Predicción lineal con excitación por código algebraico de estructura conjugada

MP-MLQ = Cuantificación de pulsos y niveles múltiples

ACELP = Predicción lineal con excitación por código algebraico

Mean Opinion Score (MOS) de codecs

Cada códec proporciona una determinada calidad de voz. La calidad de la voz transmitida es una respuesta subjetiva del oyente. La calificación promedio de opinión (MOS) es una referencia común que se usa para determinar la calidad de sonido producido por códecs específicos. Con una MOS, una amplia gama de oyentes juzga la calidad de una muestra de voz (correspondiente a un códec determinado) mediante una escala que va del 1 (mala) al 5 (excelente). Se miden las puntuaciones para proporcionar el MOS para ese ejemplo. Esta tabla muestra la relación entre los códecs y las puntuaciones MOS.

Método de compresión

Velocidad de bits (kbps)

Puntuación MOS

Retraso de compresión (ms)

PCM G.711

64

4,1

0.75

ADPCM G.726

32

3,85

1

LD-CELP G.728

16

3,61

de 3 a 5

CS-ACELP G.729

8

3,92

10

G.729 x 2 codificaciones

8

3,27

10

G.729 x 3 codificaciones

8

2,68

10

CS-ACELP G.729a

8

3,7

10

MP-MLQ G.723.1

6.3

3,9

30

ACELP G.723.1

5.3

3,65

30

Aunque desde un punto de vista financiero parezca lógico convertir todas las llamadas a códecs de baja velocidad de bits para ahorrar en costos de infraestructura, actúe con precaución cuando diseñe redes de voz con una compresión de baja velocidad de bits. Existen desventajas al comprimir la voz. Una de las principales desventajas es la distorsión de la señal causada por codificaciones múltiples (llamadas codificaciones en tándem). Por ejemplo, cuando una señal de voz G.729 se codifica en tándem tres veces, la puntuación de la MOS cae de 3,92 (muy buena) a 2,68 (inaceptable). Otra desventaja es el retraso inducido por el códec en códecs de baja velocidad de bits.

Problema de CODECG.729

Estas dos secciones aclaran varios de los problemas de compatibilidad comunes relacionados con la implementación del códec G.729 (8 kbps).

Cisco Pre-IETF G.729 e implementación estandarizada de G.729

Cisco presentó una implementación de códec G.729 anterior al Grupo de trabajo en ingeniería de Internet (IETF) antes de que se estandarizara el códec G.729. En Cisco IOS 12.0(5)T y en versiones posteriores, la ordenación de bits predeterminada del códec G.729 se cambia del estándar anterior a IETF al formato estandarizado de IETF. Los dos formatos no interactúan, por lo que los usuarios finales oyen un "sonido de trago".

Por motivos de compatibilidad con las implementaciones de G.729 de otros proveedores, las versiones del software Cisco IOS 12.0.5T y posteriores toman como valor predeterminado la implementación estandarizada de G.729. Para una compatibilidad con versiones del software Cisco IOS anteriores a la versión 12.0.5T, habilite la implementación del G.729 anterior a IETF mediante el siguiente comando:

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

La opción pre-ietf de este comando no es compatible con Cisco IOS versión 12.2 y versiones posteriores.

Complejidad alta: G.729, G729 Anexo B y complejidad media: G.729A, G.729A Anexo B

G.729 es un algoritmo de alta complejidad, mientras que G.729A (también conocido como G.729 Anexo A) es una variante de complejidad media de G.729 con una calidad de voz ligeramente inferior. Todas las plataformas compatibles con G.729 también son compatibles con G.729A.

En las gateways de Cisco IOS, la variante que se utilizará (G.729 o G.729A) está relacionada con la configuración de la complejidad del códec en la tarjeta de voz. No se muestra explícitamente en la elección de códec de la interfaz de línea de comandos (CLI) de Cisco IOS. Por ejemplo, la CLI no muestra g729ar8 (código "a") como una opción de códec. No obstante, si la tarjeta de voz está definida como de complejidad media, la opción g729r8 es el código G.729A.

Nota: En el caso del MC3810, en las versiones del software Cisco IOS anteriores a 12.0.7XK, existe una opción de CLI explícita entre veinticuatro canales de G.729A o doce canales de G.729.

El B G.729 Anexo B es un algoritmo de alta complejidad y el G.729A Anexo B es una variante de complejidad media del G.729 Anexo B con una calidad de voz levemente inferior. La diferencia entre el códec G.729 y el códec G.729 Anexo B radica en que el códec G.729 Anexo B cuenta con detección de actividad de voz IETF incorporada (VAD) y generación de ruido de apaciguamiento (CNG).

Las combinaciones del códec G.729 que indicamos a continuación interactúan:

  • G.729 y G.729A

  • G.729 y G.729

  • G.729A y G.729A

  • Anexo B G.729 y Anexo A G.729A

  • G.729 Annex-B y G.729 Annex-B

  • G.729A Annex-B y G.729A Annex-B

Nota: No hay una manera explícita para configurar G.729A en el Cisco 2600/3600/VG-200 NM-1V y NM-2V (módulo de red de voz) ya que estos módulos de voz no soportan la configuración “códec de complejidad” soportada en NM-HDV (Módulo de red de voz de alta densidad). No obstante, si otro punto final establece una llamada G.729A que termina en NM-1V/2V, la llamada se conectará correctamente.

Problemas de códec G.723.1

Existen dos versiones de G.723.1: de Anexo A y de No Anexo A. Dichas versiones no interactúan. G.723.1 Anexo A incluye un algoritmo VAD IETF incorporado y CNG.

Asimismo, en el software Cisco IOS versión 12.0(5)T y posteriores, se soporta el códec G.723.1 con una velocidad de 5,3 kbps y 6,3 kbps. Cuando una gateway Cisco VoIP establece una llamada entre dispositivos que utilizan G723.1, sólo se preocupa de que el otro extremo utilice también G.723.1. En ningún extremo preocupa que en el otro extremo se soporte la velocidad de 5,3 kbps o 6,3 kbps. Esto significa que, aunque sea bueno que ambos lados soporten la misma velocidad, es posible que un lado transmita a 5,3 kbps mientras que la dirección opuesta transmita a 6,3 kbps. La velocidad utilizada se ve con el comando show call active voice brief, tal como se muestra aquí:

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

  !--- En este ejemplo, G.723.1 funciona a 6,3 kbps. 

  noise:0 acom:0 i/0:-79/-5 dBm 

El estándar G.723.1 permite que las estaciones cambien las velocidades entre 6,3 kbps y 5,3 kbps durante una llamada de ajuste de las cargas de tráfico de la red. Las gateways Cisco VoIP no son compatibles con esta funcionalidad, aunque comprenden si el dispositivo remoto (como un Teléfono IP de Cisco) transmite a una velocidad que no sea la que se negoció originalmente.

Las combinaciones del códec G.723.1 que indicamos a continuación interactúan:

  • G.723.1 (5,3 kbps) y G.723.1 (6,3 kbps)

  • G.723.1 (5,3 kbps) y G.723.1 (5,3 kbps)

  • G.723.1 (6,3 kbps) y G.723.1 (6,3 kbps)

  • G.723.1 Anexo A (5,3 kbps) y G.723.1 Anexo A (6,3 kbps)

  • G.723.1 Anexo A (5,3 kbps) y G.723.1 Anexo A (5,3 kbps)

  • G.723.1 Anexo A (6,3 kbps) y G.723.1 Anexo A (6,3 kbps)

Negociación Códec

Con la introducción del software Cisco IOS versión 12.0(5)T, las gateways Cisco VoIP soportan la función de negociación del códec. Esta característica hace posible que una gateway VoIP de Cisco se conecte a otros dispositivos VoIP sin conocer necesariamente qué códec se utiliza para establecer una llamada. Asimismo, esta función permite que las gateways VoIP de Cisco se ajusten dinámicamente a los cambios de los dispositivos remotos. Mientras que el códec utilizado por el dispositivo VoIP remoto coincida con la lista de capacidades de la gateway de VoIP de Cisco, la llamada VoIP se completará. La negociación de códec está soportada tanto en el DSP C542 como el DSP C549. Para especificar una lista de los códecs preferidos para utilizar en un par de marcado, ejecute el comando codec preference en modo de configuración de clase de voz.

En este ejemplo se ve cómo configurar la negociación de códec:

Cisco-router# configure terminal
Cisco-router(config)# voice class codec 1

!--- Esto configura que la clase 1 se asignará al par de marcado.

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

!--- Estos comandos definen la lista de códecs preferidos utilizando 1,2,3 
!--- y 4 para establecer la preferencia.

Cisco-router(config)#dial-peer voice 1 voip
Cisco-router(config-dial-peer)#voice-class codec 1

!--- Esto permite asignar el códec 1 de asignación de clase de voz al par de marcado

Cisco-router(config-dial-peer)#destination-pattern 4723155
Cisco-router(config-dial-peer)#session target ipv4:192.168.100.1

Mensajes de error relacionados

%DSPRM-5-SETCODEC:

El error %DSPRM-5-SETCODEC se debe a un códec de alta complejidad configurado en un par de marcado VoIP mientras éste sigue teniendo la tarjeta de voz configurada para el valor predeterminado de complejidad media. Para solucionar este problema, debe eliminar la configuración de ds0-group del controlador, que provoca que se elimine el voice-port. Después de eliminar el ds0-group, siga los procedimientos indicados al principio de este documento para cambiar la complejidad.


Discusiones relacionadas de la comunidad de soporte de Cisco

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