Controle de Eco e Atraso: Requisitos para Redes Fixas e Móveis
Apesar de toda evolução do protocolo IP e dos serviços de dados, o maior percentual do negócio de
telecomunicações ainda se baseia no tráfego de voz.
Existem características inerentes ao processo de transmissão da voz que interferem na qualidade de sua
reprodução, tanto na origem quanto no término de uma conversa telefônica, seja de uma rede fixa ou móvel
celular.
Mas os canceladores ou supressores de eco podem ajudar nesse sentido. Veja como neste tutorial.
Marilson Duarte Soares
Engenheiro de Telecomunicações com onze anos de experiência na área de rádio e sistemas móveis
celulares.
Categorias: Telefonia Celular, Telefonia Fixa, VoIP
Nível: Introdutório
Enfoque: Técnico
Duração: 15 minutos
Publicado em: 04/12/2006
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Eco e Atraso: Introdução
Existem características inerentes ao processo de transmissão da voz que interferem na qualidade de sua
reprodução, tanto na origem quanto no término de uma conversa telefônica, oriunda de uma rede fixa ou
móvel celular.
Nesse cenário, tanto o cancelador ou como o supressor de eco podem minimizar o efeito do eco durante uma
conversa para níveis tão baixos que não são percebidos pelo ouvido humano.
O cancelador de eco é o equipamento que procura um sinal “atrasado” no caminho de volta da voz (sinal
refletido na híbrida) que seja altamente correlacionado com o sinal originalmente emitido no caminho de ida;
o sinal atrasado é eliminado ou reduzido.
Já o supressor é o equipamento que detecta um sinal no caminho de ida e introduz atenuação no caminho de
volta para eliminar o eco.
Tipos de eco
Eco acústico
Acaba ocorrendo nos terminais devido ao isolamento de má qualidade entre o microfone e o alto-falante.
Normalmente o efeito é cancelado nos próprios aparelhos, com pequenos algoritmos que utilizam técnicas
NPL - Non Linear Processing. Mas como os celulares mais antigos não apresentavam tal inteligência, o uso
de canceladores de eco nos controladores das estações base passa a minimizar também esse efeito.
Eco elétrico
O principal causador do eco em uma rede telefônica é o descasamento de impedância ao longo do percurso
da voz. O problema ocorre com maior freqüência na híbrida usada nas conexões locais, que possibilita
transformar uma comunicação de dois fios em quatro fios e vice-versa.
Como as híbridas nunca são perfeitas, parte do sinal transmitido (voz) acaba não chegando ao alto-falante do
terminal. Reflete na híbrida da terminação e retorna ao ponto de origem com uma intensidade menor e atraso
relacionado ao percurso de ida e volta da voz.
Um ponto importante é que a híbrida no terminal também pode gerar retorno imediato para o assinante que
está falando, dando-lhe a certeza de que a voz foi emitida para o seu interlocutor.
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Figura 1: Localização do eco acústico e elétrico.
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Eco e Atraso: Princípio e Projeto
Princípio do cancelamento do eco
Desenvolvido em 1964, o conceito baseia-se na colocação de elementos na rede telefônica com inteligência
suficiente para analisar o sinal de voz recebido, estimar as características da rede e da híbrida e gerar um
modelo de algoritmo para cancelar o eco.
Na figura 2 podemos entender um pouco melhor esse processo, pois o cancelador de eco do lado do
assinante B (CE-1) cria uma réplica do sinal de eco, que deverá retornar ao assinante A.
Esse trabalho é feito através de amostragem do sinal de voz de A que chega ao terminal de B, com uma
passagem da amostra por um filtro que tenta emular a impedância e o atraso do sinal característico do
equipamento de rede e da híbrida do assinante B.
O sinal resultante (eco de A) é invertido e somado no caminho de volta da híbrida de B, por onde deverá
retornar o sinal de A com eco. Tudo é feito da mesma forma quando o assinante B fala e o CE-2 cancela seu
eco.
Figura 2: Princípio do cancelamento de eco.
Projetando a rede com canceladores ou supressores
Os canceladores ou supressores de eco são necessários em situações cujo atraso verificado em um
determinado circuito (caminho percorrido pelo sinal de voz na rede) exceda os limites especificados na
ITU-T G.114 e ITU-T G.131.
Em geral, é recomendado o uso desses produtos nas conexões em que o tempo de transmissão da voz em
uma das direções (ida ou volta) ultrapasse os 25 ms, e quando em uma das pontas da conversa telefônica
esteja um assinante com linha analógica. Ou seja, quando um assinante móvel liga para um assinante
residencial com linha convencional analógica.
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O uso de controladores de eco em redes totalmente digitais, sem conexões com linhas analógicas, aumenta o
limite de 25 ms, pois nesse caso não teremos problemas de reflexões com híbridas. O maior problema está no
emprego de canceladores para minimizar o problema de eco acústico e ruído do ambiente.
Apesar desse valor padrão de 25 ms, em uma direção, ou 50 ms, nas duas (ida e volta), deve-se observar que
o impacto causado pelo eco depende do atraso e também do nível da diferença entre a voz transmitida e seu
retorno.
Esse nível de diferença é caracterizado pela grandeza TELR - Talker Echo Loudness Rating. Pode-se
encontrar como determinar o TELR na ITU-T G.122. A ITU-T P.310 fornece as especificações para limites
de eco acústico.
Baseado no conceito do TELR é possível instalar canceladores de eco em diversos pontos das redes
nacionais e internacionais, minimizando o efeito do sinal de voz que retorna (eco) e aumentando o atraso
permitido nas redes.
Tabela 1: Valores de atraso (uma direção) para cada nível de TELR.
TELR
(dB)
Bom valor de
atraso (ms)
Valor máximo de
atraso (ms)
15
0
5
19
0
10
21
5
13
25
10
20
30
19
33
33
25
49
35
29
55
40
50
90
45
80
180
50
150
320
Também podemos encontrar diversos atrasos de possíveis elementos de rede devidos ao processamento na
ITU-T G.114. Alguns deles foram colocados na tabela 2.
Tabela 2: Valores de atraso no processamento de cada equipamento.
Equipamento
Atraso
(urna direção)
PLMNS
(“Public Land Mobile
Sytem”)
80 – 110 ms
5
Transmultiplex
1,5 ms
Cancelador de eco
0,5 ms
Codec ADPCM
0,25 ms
Codec PCM
0,75 ms
Modulador FDM
0,75 ms
Rádios digitais
0,01 ms – 1,5 ms
Um projeto de rede ou de conexão entre redes deve seguir um padrão para alocação dos canceladores e/ou
supressores de eco.
O uso inadequado desses dispositivos pode comprometer, em vez de melhorar o desempenho das redes
nacionais e internacionais. A seguir veremos algumas regras das recomendadas na ITU-T G.131.
Em alguns casos, as regras ideais são impraticáveis, sendo necessário o uso de regras práticas.
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Eco e Atraso: Regras para Conexão
Apresentam-se a seguir as regras gerais para conexões com ou sem equipamentos controladores de eco.
Regras Ideais
Regra 1
Circuitos equipados com canceladores de eco podem ser conectados junto a centrais tandem sem
degradação do desempenho. Não mais que um supressor completo de eco (funcionando na ida e volta) deve
ser incluído em uma conexão que precise de controle de eco.
Quando há mais de um supressor completo de eco, a conversa é sujeita a “recortes” ou trançamento. Um
circuito equipado com supressor de eco (ITU-T G.164) pode ser conectado a outro circuito com cancelador
de eco (ITU-T G.165) sem perda adicional do desempenho.
Regra 2
Um meio supressor de eco (ida ou volta) deve ser associado junto à terminação de quatro fios.
Regras Práticas
Regra 3
O equipamento controlador de eco pode ser instalado em uma central trânsito internacional ou nacional
apropriada. Deve ser alocado o mais próximo dos pontos de híbridas para que o atraso não ultrapasse sua
capacidade. Para países de tamanho médio, é normal observar que os controladores de eco de origem e
término ficarão no país de origem e de término de cada ligação.
Se um cancelador de eco tem uma capacidade muito grande, ele pode ser colocado na central que origina a
chamada para controlar o eco de retorno. Circuitos equipados com canceladores de eco podem, na maioria
das vezes, ser conectados em centrais tandem sem degradação significativa do desempenho.
Regra 4
Em casos isolados um supressor completo de eco pode ser instalado na saída de uma central trânsito, em vez
de dois meio-supressores de eco nas centrais locais (terminações), desde que nenhum dos dois exceda o
tempo de 70 ms.
Apesar da redução do número de supressores de eco com essa solução, deve-se lembrar que os supressores
de eco não devem ser utilizados de forma indiscriminada nas redes. O arranjo preferencial deve ser de dois
meio-supressores o mais próximo possível das terminações de quatro fios.
Regra 5
Em uma conexão que necessite de controle de eco, pode-se utilizar até o equivalente a dois supressores
completos de eco (três meio-supressores ou dois meio-supressores e um supressor completo). Mas, como
mencionado anteriormente, deve-se evitar ao máximo essa configuração, que pode causar recortes
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(truncamento) na conversa telefônica.
Regra 6
Em geral não será desejável desabilitar um supressor de eco intermediário quando um circuito equipado com
um controlador de eco para grandes atrasos está conectado a outro circuito com supressor de eco para
pequenos atrasos.
Entretanto, seria desejável desabilitar o supressor de eco intermediário se o principal tempo de propagação
em um sentido entre ele e o meio-supressor de eco não for maior que 50 ms, desde que os diferentes tipos de
equipamentos sejam compatíveis.
Regra 7
Não devem ser instalados equipamentos com canceladores de eco sem necessidade em conexões, pois isso
pode aumentar a taxa de falhas, além de adicionar mais equipamentos sobressalentes.
Regra 8
Em casos excepcionais, tais como interrupção da rede, uma rota de emergência pode ser fornecida. Os
circuitos dessa rota não precisam ser instalados com controladores de eco se forem usados por pequenos
espaços de tempo. Entretanto, se a rota de emergência fica em operação com freqüência por algumas horas,
deve-se usar controlador de eco.
Regra 9
É aceitável que uma conexão que não precisa de equipamentos controladores de eco possa ser equipada com
um ou dois meios supressores, ou um supressor completo ou canceladores.
Quando uma central internacional de destino é acessível por uma central internacional de origem através de
mais de uma rota, devem ser usados equipamentos de controle de eco se pelo menos uma rota necessita de
controle de ecoe a central de origem não pode determinar a rota que será utilizada.
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Eco e Atraso: Tempo Máximo de Atraso
Aqui vamos abordar as especificações para tempo de transmissão, incluindo atraso devido ao tempo de
processamento dos equipamentos e tempo de propagação do sinal em conexões com o eco adequadamente
controlado.
Não podemos negar que não adianta acabar somente com o efeito do eco, inserindo uma série de
equipamentos ou usando rotas alternativas. Afinal, para o assinante, a qualidade do serviço está a cada dia
relacionada com uma rápida resposta do sistema.
Tente imaginar uma pessoa conversando com uma outra pessoa do outro lado do mundo tendo de esperar
segundos para ouvir a resposta do outro lado da linha. Esse cenário seria o fim de toda nossa idéia de
desenvolvermos serviços em tempo real.
Históricamente um valor de 400 ms, em uma direção (ida ou volta), foi considerado um ótimo limite para
planejamento e projetos de redes, onde a voz era o foco.
Porém, como nas atuais redes digitais, pode-se trabalhar com diversas aplicações que requerem
interatividade, como a videotelefonia. Não é raro encontrar necessidades de tempos ainda menores. Para
isso a ITU aponta três degraus de tempo de atraso, conforme mostra a tabela 3.
Tabela 3: Regras gerais para conexões com ou sem equipamentos controladores de eco.
Atraso
(rns)
Observação da ITU
0
até
150
Aceitável.
150
até
400
Aceitável para algumas aplicações,
dependendo da necessidade de
qualidade de voz.
Inaceitável.
Acima
de
400
Porém, em alguns casos que não existe
forma de reduzir o atraso, esses
valores podem ser considerados
dependendo do serviço.
Como exemplo pode-se citar: duplos
enlaces de satélites para restaurar rotas
terrestres, vídeo-telefonia por satélite,
etc.
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Eco e Atraso: Considerações Finais
O ser humano está sempre fazendo comparações, e no caso de uma conversa telefônica, não poderia ser
diferente.
Uma transmissão de má qualidade terá impacto negativo na imagem da empresa.
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Eco e Atraso: Teste seu Entendimento
1. O que é eco acústico e eco elétrico?
Eco acústico é aquele que ocorre no telefone, devido ao ruído ambiente. Eco elétrico é aquele que
ocorre ao longo do percurso da voz na rede telefônica devido o descasamento de impedância existente.
Eco acústico é aquele que ocorre no telefone, devido ao isolamento ruim entre o microfone e o
alto-falante. Eco elétrico é aquele que ocorre no sistema elétrico da fonte de alimentação.
Eco acústico é aquele que ocorre no telefone, devido ao isolamento ruim entre o microfone e o
alto-falante. Eco elétrico é aquele que ocorre ao longo do percurso da voz na rede telefônica devido o
descasamento de impedância existente.
Eco elétrico é aquele que ocorre no telefone, devido ao isolamento ruim entre o microfone e o
alto-falante. Eco acústico é aquele que ocorre ao longo do percurso da voz na rede telefônica devido o
descasamento de impedância existente.
2. O que é cancelador de eco e supressor de eco?
O cancelador de eco identifica o sinal no caminho de ida da voz e introduz atenuação no caminho de
volta para eliminar o eco. O supressor de eco elimina ou reduz um sinal “atrasado” no caminho de
volta da voz na rede que seja relacionado com o sinal original.
O cancelador de eco elimina ou reduz um sinal “atrasado” no caminho de volta da voz na rede que seja
relacionado com o sinal original. O supressor de eco identifica o sinal no caminho de volta da voz e
introduz atenuação no caminho de ida para eliminar o eco.
O cancelador de eco elimina ou reduz um sinal “adiantado” no caminho de volta da voz na rede que
seja relacionado com o sinal original. O supressor de eco identifica o sinal no caminho de ida da voz e
introduz atenuação no caminho de volta para eliminar o eco.
O cancelador de eco elimina ou reduz um sinal “atrasado” no caminho de volta da voz na rede que seja
relacionado com o sinal original. O supressor de eco identifica o sinal no caminho de ida da voz e
introduz atenuação no caminho de volta para eliminar o eco.
3. Quais são os requisitos de atraso para as aplicações que envolvem sinais de voz?
0 a 150 ms – aceitável, 150 a 400 ms, aceitável para algumas aplicações, acima de 400 ms, inaceitável.
0 a 150 ms – inaceitável, 150 a 400 ms, aceitável para algumas aplicações, acima de 400 ms, aceitável.
0 a 1500 ms – aceitável, 1500 a 4000 ms, aceitável para algumas aplicações, acima de 4000 ms,
inaceitável.
0 a 15 ms – aceitável, 15 a 40 ms, aceitável para algumas aplicações, acima de 40 ms, inaceitável.
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