BAB 2 TEORI PENDUKUNG VoIP
Infrastruktur dan protokol komunikasi data yang sangat populer dewasa ini adalah TCP/IP ( Transfer Control Protocol/ Internet Protocol ). TCP/IP merupakan bagian dari keluarga protokol internet ( Internet Protocol Suite ) TCP dan IP merupakan sub protokol utama, maka disebutlah protokol ini sebagai TCP/IP. Tetapi sebutan ini tidak berarti bahwa sistem tersebut harus selalu menggunakan TCP dan IP. Dapat saja hanya dengan menggunakan IP, sedangkan lapisan protokol transportnya menggunakan UDP ( User Datagram Protocol ). Namun demi kemudahan, keluarga ini disebut protokol TCP/IP. TCP/IP adalah protokol yang digunakan dalam jaringan global (Internet) tersebut. Salah satu topik terbaru dalam telekomunikasi dan internet beberapa tahun ini adalah VoIP (Voice over Internet Protocol ) atau yang dikenal sebagai Internet Telephony. Secara sederhana VoIP dapat diartikan sebagai suatu bentuk teknologi yang memanfaatkan algoritma kompresi suara dan merubah informasi suara kedalam bentuk paket data yang dikenal oleh jaringan TCP/IP untuk kemudian dilewatkan pada jaringan TCP/IP yang ada. TCP didefinisikan user mengontrol routing dan transmisi paket, sementara IP mendefinisikan struktur paket yang dikirimkan.
2.1.
Transmission Control Protocol / Internet Protocol ( TCP/IP ) TCP/IP merupakan keluarga protokol yang paling terkenal karena mereka dapat
digunakan untuk berkomunikasi sepanjang jaringan apapun yang terinterkoneksi baik Lokal Area Network ( LAN ) maupun Wide Area Network ( WAN ). TCP/IP terdiri dari protokol-protokol komunikasi seperti dua protokol yang paling terkenal yaitu Transmission Control Protocol ( TCP ) dan Internet Protocol ( IP ). Protokol ini pertama kali dikembangkan pertengahan tahun 1970, pada saat Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) membangun Packet-Switch Network yang memfasilitasi komunikasi antar sistem komputer yang berbeda pada suatu institusi penelitian.
IP merupakan layer ke-3 protokol jaringan yang terdiri dari informasi pengalamatan dan beberapa kontrol yang memungkinkan suatu data untuk dirutekan. Selain itu IP juga bertanggungjawab atas penyediaan connectionless( Tidak memerlukan handshake ) dan fragmentasi, pengiriman datagram sepanjang jaringan serta mendukung seluruh data dengan ukuran unit transmisi maksimum ( Maximum-transmission unit / MTU ). Untuk menggambarkan cakupan Internet Protocol dapat dilihat pada gambar 2.1 dan perbandingannya dengan OSI layer.
Osi Reference Model
Internet Protocol Suite
Application
NFS
FTP, Telnet, SMTP, SNMP
Presentation
XDR
Session
RPC TCP, UDP
Transport Network
Application
Routing Protocols
Link
Physical
IP
Transport
ICMP
Network
ARP,RARP
Ethernet, SLIP, PPP, X.25
Network Interface Layer
Gambar 2.1 Internet Protocol dan Layer Referensi OSI
2.1.1. Network Interface Layer Network Interface Layer merupakan layer terbawah dari hirarki protokol TCP/IP, yang melingkupi tiga layer dalam model OSI, yaitu Network layer, Data-link Layer dan Physical Layer, yang berfungsi untuk menyediakan sarana untuk mengirim data ke divais
lain yang terhubung ke jaringan dan juga mendefinisikan bagaimana menggunakan network untuk mentransmisikan datagram. Fungsi lain yang ditangani pada layer ini termasuk enkapsulasi ( penambahan bit informasi ) datagram kedalam frame yang ditransmisikan oleh jaringan dan konversi IP address kedalam alamat yang cocok untuk jaringan fisik dimana datagram ditransmisikan.
2.1.2. Internet Layer Internet layer pada referensi model TCP/IP dapat disejajarkan dengan Network layer pada referensi model TCP/IP. Protokol-protokol yang berfungsi pada lapisan ini antara lain : Internet Protocol (IP), Address Resolution Protocol (ARP), Reverse Address Resolution Protocol (RARP), Internet Control Message Protocol (ICMP).
2.1.2.1. Internet Protocol (IP) IP merupakan inti dari TCP/IP dan merupakan protokol terpenting dalam Internet Layer. IP menyediakan pelayanan pengiriman paket elementer dimana jaringan TCP/IP dibangun. Paket IP terdiri dari beberapa tipe informasi, seperti yang terlihat pada gambar 2.2. 32 bits Bit 0 Version ( 4 )
Bit 15 IHL ( 4 )
Type-of-Service (8)
Bit 31 Total Length ( 16 )
Flags ( 3 )
Identification ( 16 ) Time-to-Live ( 8 )
Bit 16
Protocol ( 8 )
Fragment Offset (13) Header Checksum ( 16 )
Source Address ( 32 ) Destination Address ( 32 ) IP Option (0 or 32 if Any) Data (Variable)
Gambar 2.2 Format Paket IP
Berikut ini merupakan penjelasan dari tiap paket IP : 1. Version, menjelaskan versi IP yang umumnya digunakan untuk mengenal format IP header. 2. IP Header Length (IHL), menjelaskan panjang header dalam 32-bit word. 3. Type of Service, berisi kualitas service yang dapat mempengaruhi cara penanganan paket IP. 4. Total Length, menspesifikasikan panjang, dalam byte dari keseluruhan paket IP termasuk data dan header. 5. Identification, bagian ini digunakan untuk penyatuan bagian-bagian fragmentasi datagram. Dan digunakan untuk menyatukan bagian-bagian fragment datagram. 6. Flags, terdiri dari 3 bit bagian, yang dua dari susunan terkecilnya merupakan bagian bit kontrol. Bit pada urutan terkecil menspesifikasikan suatu paket dapat tidaknya di penggal (fragment). Bit yang ditengah menentukan bahwa paket tersebut merupakan penggalan terakhir dalam suatu rangkaian dari bagian paket. 7. Fragment Offset, menentukan letak hubungan bagian data dengan awal data dalam suatu datagram yang pertama, yang mengarahkan proses IP untuk menyusun kembali datagram yang asli dengan benar. 8. Time to Life (TTL), menjaga penghitung yang sedikit demi sedikit mendekati nol, yang menyebabkan datagram dibuang. Bagian ini menjaga paket dari pengulangan tanpa akhir. 9. Protocol, menyatakan layer teratas protokol mana yang menerima kedatangan paket setelah pemrosesan IP selesai TCP atau UDP. 10. Header Checksum, membantu penentuan kelengkapan IP header. 11. Source Address, menspesifikasikan pengiriman node. 12. Destination Address, menspesifikasikan penerimaan node. 13. Option, mengizinkan Internet Protocol untuk mendukung pilihan manapun, seperti keamanan. 14. Data, terdiri dari informasi layer teratas. Sedangkan fungsi keseluruhan dari Internet Protocol (IP) adalah : a. Mendefinisikan datagram yang merupakan unit transmisi elementer di Internet.
b. Mendefinisikan skema pengalamatan internet. c. Melewatkan data antara Network Interface Layer dan Host to Host Transport Layer. d. Routing datagram ke remote host. e. Menjalankan fragmentasi dan penyusunan kembali datagram.
2.1.2.2. Address Resolution Protocol (ARP) ARP berfungsi untuk menterjemahkan IP address ke ethernet address. ARP bekerja dengan mengirimkan paket berisi IP address yang ingin diketahui alamat ethernetnya ke alamat broadcast ethernet. Karena dikirim ke alamat broadcast, semua card ethernet akan mendengar paket ini. Host yang merasa memiliki IP address ini akan membalas paket tersebut, dengan mengirimkan paket yang berisi pasangan IP address dan ethernet address. Untuk menghindari seringnya permintaan jawaban seperti ini, jawaban ini disimpan dimemori (ARP cache) untuk sementara waktu. Cara kerja ARP dapat dituliskan sesuai algoritma berikut : 1. Suatu host dengan IP address A ingin mengirim paket ke host dengan IP B pada jaringan lokal. Host pengirim memeriksa dulu ARP cachenya adakah hardware address untuk host dengan IP B. 2. Jika tidak ada, ARP akan mengirimkan paket ke alamat broadcast (sehingga seluruh jaringan mendengarnya). Paket ini berisi pertanyaan : ” Siapa pemilik IP address B dan berapakah ethernet addressnya? “, dalam paket ini juga disertakan IP address A dan ethernet addressnya. 3. Setiap host dijaringan lokal menerima request tersebut dan memeriksa IP address masing-masing. Jika ia merasa paket tersebut bukan untuknya, dia tidak akan berusaha menjawab pertanyaan tersebut. 4. Host dengan IP address B yang mendengar request tersebut akan mengirimkan IP address & ethernet addressnya langsung ke host penanya.
2.1.2.3. Reverse Address Resolution Protocol (RARP) Reverse Address Resolution Protokol (RARP) adalah protokol yang berguna untuk mengadakan translasi MAC address yang diketahui menjadi IP address.
2.1.2.4. Internet Control Message Protocol (ICMP) ICMP merupakan bagian dari Internet layer yang bertugas untuk mengirimkan pesan-pesan kesalahan dan kondisi lain yang memerlukan perhatian khusus. Pesan/paket ICMP dikirim jika terjadi masalah pada layer IP dan layer atasnya (TCP/UDP). Selain itu ICMP mengirim pesan/paketnya yang berfungsi untuk : flow control, mendeteksi tujuan yang tak mungkin dicapai (unreachable), melakukan perubahan arah jalur data, dan memeriksa remote host.
2.1.3. Transport Layer Transport layer merupakan layer komunikasi data yang mengatur aliran data antara dua host, untuk keperluan aplikasi diatasnya. Ada dua buah protokol pada layer ini, yaitu TCP dan UDP.
2.1.3.1. Transmission Control Protocol (TCP) Transmission Control Protocol (TCP) menyediakan layanan pentransferan aliran byte ( byte stream ) antara dua endpoint pada internet. Untuk memindahkan paket-paket data sepanjang jaringan, TCP tergantung IP. TCP mencegah hilangnya data, terjadinya duplikasi data, korupsi data pengulangan permintaan paket dengan menambah checksum dan urutan nomor-nomor untuk pentransmisian data dan pada sisi penerimanya, akan mengirimkan pemberitahuan (acknowledgement) yang menandakan bahwa data sudah diterima. Secara umum TCP bertanggung jawab dalam membagi data dalam datagram, menyusun kembali datagram sesuai data asli,mengirim kembali datagram yang hilang dan menyusun kembali datagram keurutan yang benar. TCP menyediakan pentransmisian data yang dapat diandalkan dalam lingkungan IP. TCP berhubungan dengan transport layer (layer 4) dari model referensi OSI. Secara umum, hal yang disediakan TCP selama pelayanannya adalah sebagai berikut : aliran pertukaran data, keandalan, operasi full duplex, efisiensi flow control dan multiplexing.
2.1.3.2. User Datagram Protokol (UDP) User Datagram Protocol (UDP) pada dasarnya merupakan antarmuka proses antara IP dan layer teratas. UDP merupakan transport protokol untuk beberapa application layer protocol, seperti Network File System (NFS), Simple Network Management Protocol (SNMP), Domain Name System (DNS), dan Trivial File Transfer Protocol (TFTP). UDP didesain untuk aplikasi yang tidak membutuhkan penempatan urutan datagram. UDP adalah protokol yang tidak menjamin pengiriman data atau perlindungan duplikasi. Sebagai protokol datagram, UDP tidak mengurusi penerimaan aliran data dan pembuatan bagian yang sesuai untuk IP. UDP tidak berusaha untuk mengembalikan datagram yang hilang dan proses pada lapisan atas harus bertanggung jawab untuk mendeteksi data yang hilang atau rusak dan mengirimkan ulang data tersebut bila dibutuhkan.
2.1.4. Application Layer Layer ini melingkupi semua proses yang menggunakan protokol transport layer untuk mengirimkan data. Ada banyak protokol aplikasi yang paling popular, yaitu : o Telnet (Telecommunication Network) berfungsi untuk menyediakan fasilitas remote login lewat jaringan. o FTP (File Transfer Protocol), digunakan untuk transfer file yang interaktif. o SMTP (Simple Mail Transfer Protocol), menyediakan layanan surat elektronik (email).
2.2. Prinsip Kerja TCP/IP Penggunaan protokol TCP/IP dalam komunikasi data melalui jaringan melibatkan pengiriman dan penerimaan data secara berkesinambungan. Protokol TCP/IP yang terdiri dari beberapa lapisan ditunjukkan pada gambar 2.3, bagaimana data diproses sambil berjalan menuruni tumpukan protokol, melalui jaringan dan naik melewati tumpukan protokol pada penerima. Secara garis besar prinsip kerja protokol TCP/IP adalah sebagai berikut : 1. TCP menerima aliran data dari proses lapisan atas.
2. TCP melakukan fragmentasi (pemecahan) aliran data menjadi segmen yang memenuhi aturan ukuran maksimum datagram pada IP kemudian mempersiapkan datagram yang ukurannya disesuaikan untuk memenuhi batasan dari jaringan. 3. Protokol jaringan mengirimkan datagram dalam bentuk bit. 4. Protokol jaringan pada host penerima menyusun ulang datagram dari bit-bit yang diterimanya. 5. IP menerima datagram dari jaringan dan merekonstruksi datagram tersebut menjadi segmen-segmen. 6. TCP menerima data dalam bentuk segmen dan memberikan ke lapisan atas dalam bentuk aliran data. Application
Application
Send Continuous data stream
Receive continuous data stream
Data Stream
TCP
TCP
Fragment data stream to segment
Datagram segments, reconstruct data stream
Segments
IP
IP
Fragment segment
Reconstruck segment from datagram
Datagrams
Network Access
Network Access
Fragment datagram bits
Reconstruck datagram from bits
Bits
Gambar 2.3 Prinsip Kerja TCP/IP
TCP bertanggung jawab untuk menangani pengendalian arus data antar host yang dilakukan dengan menggunakan windowing. Host penerima melaporkan sebuah window ke host pengirim yang menyebutkan jumlah oktet yang siap untuk diterima oleh TCP penerima. TCP pengirim tidak akan mengirimkan data melewati batas window kecuali ia menerima jawaban yang memastikan bahwa datanya akan diterima.
2.3. Dasar-dasar Pembentukan Jaringan TCP/IP Ada beberapa konsep mendasar yang harus dipertimbangkan dalam mengatur jaringan TCP/IP, yaitu pengalamatan (addressing) dan routing. Prinsip dasarnya ialah bagaimana supaya data yang dikirimkan sampai pada mesin yang sesuai (tujuan) dan bagaimana hal tersebut dapat dilakukan oleh operator dengan mudah.
2.3.1.Pengalamatan Internet Protocol Dalam sebuah jaringan TCP/IP, komponen yang berfungsi sebagai identitas setiap entri dalam jaringan adalah IP address. Dengan IP address ini dilakukan pemberian identitas yang universal bagi setiap interface komputer. Agar dapat berkomunikasi secara global, terutama untuk berkomunikasi dengan internet, pemberian IP address tersebut harus mengikuti standar yang diterima diseluruh dunia. Setiap komputer yang tersambung ke internet setidaknya harus memiliki sebuah IP address yang unik pada setiap interfacenya.
2.3.2. Format IP Address IP address merupakan bilangan biner 32 bit yang dipisahkan oleh tanda pemisah berupa tanda titik setiap 8 bitnya. Tiap 8 bit ini disebut oktet. Bentuk IP address adalah sebagai berikut. xxxxxxxx . xxxxxxxx . xxxxxxxx . xxxxxxxx Setiap simbol ‘x’ dapat bernilai 0 atau 1, seperti contoh berikut. 10000100 . 10111001 . 11110011 . 00000001
Notasi IP address dengan bilangan biner seperti diatas tidaklah mudah dibaca dan diingat. Untuk membuatnya lebih mudah dibaca dan ditulis, IP address sering ditulis sebagai 4 bilangan decimal (maksimal 3 angka) yang dipisahkan oleh sebuah titik. Format penulisan seperti ini disebut dengan dotted decimal notation. Setiap bilangan desimal tersebut merupakan nilai dari satu oktet (delapan bit) IP address. 10000100 . 01011100 . 01111001 . 00000001 132
.
92
.
121
.
1
2.3.3. Kelas IP Address IP address dikelompokkan dalam lima kelas, yakni : kelas A, kelas B, kelas C, kelas D, dan kelas E. Perbedaan diantara kelas-kelas tersebut adalah dalam hal ukuran dan jumlah IP address. IP kelas A jumlahnya sedikit tetapi satu kelas A memiliki anggota yang besar. Sebaliknya IP kelas C dipakai oleh banyak jaringan tetapi masing-masing jaringan kelas C mempunyai anggota yang sedikit. Kelas D dan E digunakan untuk keperluan khusus, kelas D digunakan untuk jaringan multicast dan kelas E digunakan untuk keperluan riset dan eksperimental. Pembagian kelas-kelas IP address didasarkan pada dua hal : network ID dan host ID dari suatu IP address. Setiap IP address selalu merupakan sebuah pasangan dari network ID (identitas jaringan) dan host ID (identitas host dalam jaringan tersebut). Network ID ialah bagian dari IP address yang digunakan untuk menunjukkan jaringan tempat kmputer ini berada. Sedangkan Host ID ialah bagian dari IP address yang digunakan untuk menunjukkan workstation, server, router, dan semua host TCP/IP lainnya dalam jaringan tersebut. Dalam satu jaringan, host ID ini harus unik (tidak boleh ada yang sama).
2.3.3.1. IP Address Kelas A Karakteristik IP address kelas A adalah sebagai berikut : Format
: 0nnnnnnn hhhhhhhh hhhhhhhh hhhhhhhh
Bit pertama
:0
Panjang NetID
: 8 bit
Panjang HostID
: 24 bit
Byte Pertama
: 0 – 127
Jumlah
: 126 kelas A (0 dan 127 dicadangkan)
Range IP
: 1.xxx.xxx.xxx sampai 126.xxx.xxx.xxx
Jumlah IP
: 16.777.214 IP address pada tiap kelas A
Dimana h adalah host dan n adalah network. IP address kelas A diberikan untuk jaringan dengan jumlah host yang sangat besar. Bit pertama dari IP address kelas A selalu diset 0 (nol) sehingga byte terdepan dari IP address kelas A selalu bernilai antara angka 0 dan 127. Pada IP address kelas A, network ID ialah delapan bit pertama, sedangkan host ID ialah 24 bit berikutnya. Dengan demikian, cara membaca IP address kelas A, misalnya 113.46.5.6 ialah : Network ID
= 113
Host ID
= 46.5.6
Sehingga IP address diatas berarti host nomor 46.5.6 pada network nomor 113. Dengan panjang host ID yang 24 bit, network dengan IP address kelas A ini dapat menampung sekitar 16 juta host.
2.3.3.2. IP Address Kelas B Karakteristik IP address kelas B adalah sebagai berikut : Format
: 10nnnnnn nnnnnnnn hhhhhhhh hhhhhhhh
2 bit pertama
: 10
Panjang NetID
: 16 bit
Panjang Host ID
: 16 bit
Byte pertama
: 128 – 191
Jumlah
: 16.384 kelas B
Range IP
: 128.0.xxx.xxx sampai dengan 191.155.xxx.xxx
Jumlah IP
: 65.532 IP address pada tiap kelas B
IP address kelas B biasanya dialokasikan untuk jaringan berukuran sedang dan besar. Dua bit pertama dari IP address kelas B selalu diset 10 (satu nol) sehingga byte terdepan dari IP address kelas B selalu bernilai antara 128 hingga 191.
Pada IP address kelas B, network ID ialah enam belas bit pertama, sedangkan host ID ialah 16 bit berikutnya. Dengan demikian, cara membaca IP address kelas A, misalnya 132.92.121.1 ialah : Network ID = 132.92 Host ID = 121.1 Sehingga IP address diatas berarti host nomor 121.1 pada network nomor 132.92 Dengan panjang Host ID yang 16 bit, network dengan IP address kelas B ini dapat menampung sekitar 65000 host.
2.3.3.3. IP Address Kelas C Karakteristik IP address kelas C adalah sebagai berikut : Format
: 110nnnnn nnnnnnnn nnnnnnnn hhhhhhhh
3 bit pertama
: 110
Panjang NetID
: 24 bit
Panjang HostID
: 8 bit
Byte Pertama
: 192-223
Kelas
: 2.097.152 Kelas C
Range IP
: 192.0.0.xxx sampai 223.255.255.xxx
Jumlah IP
: 254 IP address tiap kelas C
IP address kelas C awalnya digunakan untuk jaringan berukuran kecil (misalnya LAN). Tiga bit pertama dari IP address kelas C selalu berisi 111. Bersama 21 bit berikutnya, angka ini membentuk network ID 24 bit. Host ID ialah 8 bit terakhir. Dengan konfigurasi ini, bisa dibentuk sekitar dua juta network dengan masing-masing network memiliki 256 IP address.
2.3.4. Subnetting Kegunaan subnetting adalah untuk meng-create IP address network maupun host dengan keterbatasan IP address yang ada, bila ternyata host yang akan dihubungkan ke jaringan lebih kecil daripada alokasi address yang ada. Rumus yang dipakai untuk menentukan jumlah subnetwork dan host adalah sebagai berikut : Jumlah Host : 2N – 2 ( N = jumlah bit )
(2-1)
2.3.5. Routing di Jaringan TCP/IP Tujuan dibuatnya routing pada jaringan komputer adalah untuk suksesnya proses penyampaian data dari satu komputer ke komputer yang lain. Jika jaringan tidak bisa menyampaikan data ke tujuan yang seharusnya, jaringan itu menjadi tidak berguna. Dalam TCP/IP setiap host mempunyai IP address dan untuk berhubungan dengan host tersebut harus dimasukkan IP address host pada bagian ‘tujuan’ dari datagram IP yang dikirimkan. Routing adalah hal utama pada internet layer di jaringan TCP/IP. Pada layer inilah terjadi pengalamatan bagi datagram-datagram yang akan dikirimkan. Data dari lapisan aplikasi disampaikan ke lapisan transport dengan diberi header TCP atau UDP, tergantung jenis aplikasinya. Setelah itu segmen dikirimkan ke lapisan internet dan diberi header, yang berisi alamat asal dan tujuan datagram. Pada saat ini host melakukan routing dengan melihat tabel routing, dan setelah melihat tabel routing datagram diteruskan ke lapisan network interface untuk diberi header dengan alamat tujuan yang sesuai. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada jaringan TCP/IP yang menggunakan teknologi Ethernet. Disini setiap frame Ethernet mengandung alamat tujuan dan alamat asal, tipe protokol, dan data. Alamat tujuan dan alamat asal adalah suatu bilangan 48 bit. Setiap Card Ethernet memiliki sebuah alamat Ethernet yang unik. Agar datagram dapat diterima oleh sebuah host tujuan, datagram tersebut harus dimasukkan dalam frame dengan alamat Ethernet tujuan yang sesuai dengan alamat Card Ethernet host tujuan. PREAMBLE
DA
SA
Length
8 byte
6 byte
6 byte
Byte
DATA
FCS
Gambar 2.4 Frame Ethernet IEEE 802.3 Keterangan : DA ( Destination Address) berisi IP address alamat tujuan SA (Source Address) berisi IP address alamat asal FCS (Frame Check Sequence) berfungsi untuk memeriksa frame data yang diterima dalam keadaan baik atau tidak.
2.4. Voice Gateway Gateway merupakan kunci yang menjembatani VoIP ini, dalam aliran utamanya. Gateway menawarkan keuntungan-keuntungan dalam pemakaian sistem ini diantaranya murah, kemudahan dalam penggunaan terminal-terminal di seluruh dunia, juga dapat menangani pengalamatan. Untuk mengalamati seorang pengguna remote dengan menggunakan PC multimedia, kita harus mengetahui alamat IP pengguna. Dalam menggabungkan aplikasi VoIP ini, gateway VoIP membentuk fungsi utama seperti yang dijelaskan sebagai berikut : •
Look-Up Function. Jika suatu Gateway IP digunakan untuk menangani suatu panggilan sepanjang jaringan IP, maka ia akan menerima suatu panggilan dan mengubahnya ke alamat IP (gateway tujuan).
•
Penghubung (Connection Function). Gateway membangun suatu hubungan dengan gateway yang dituju, mengatur pertukaran panggilan, kesesuaian informasi dan membentuk setiap opsi negosiasi dan keamanan.
•
Digitalisasi (Digitizing Function). Sinyal suara analog yang masuk ke trunk gateway didigitalisasikan oleh gateway ke format yang sesuai dengan gateway. Biasanya menggunakan PCM (Pulse Code Modulation) 64 kbps. Ini membutuhkan gateway untuk mengantarmuka berbagai pensinyalan analog telepon. Untuk beberapa kasus, juga diperlukan untuk menyediakan antarmuka ISDN. Antarmuka ISDN sudah dalam format 64 kbps PCM, jadi gateway hanya melewatkan perubahan analog ke PCM.
•
Kompresi (Compression Function). Bila sinyal yang diterima adalah suara maka biasanya ditekan (compressed) oleh DSP (Digital Signal Processor) dari 64 kbps PCM
ke
salah
satu
dari
beberapa
format
pengompres
(Compression/Decompression – CODEC) dan mengubahnya kedalam paket-paket IP. Kualitas suara yang bagus dan delay digitalisasi rendah merupakan tujuan utama dalam bagian ini. Karakteristik CODEC yang dapat digunakan sebagai pengompres suara dapat dilihat pada table 2.1 berikut.
Tabel 2.1 Karakteristik CODEC Compressed Voice Digitizing Rate (kbps)
Complexity
Quality
Digitizing Delay
64
N/A
Very Good
Negligible
40/32/24
Low (8 MIPS)
Good (40K) to Poor (16K)
Very Low
G.729 CS-ACELP
8
High (30 MIPS)
Good
Low
G.729 CA-ACELP
8
Moderate
Fair
Low
G.723 MP-MLQ
6.4/5.3
Moderate-High (20 MIPS)
Good (6.4K) Fair (5.3K)
High
G.723.1 MP-MLQ
6.3/5.3
High
Good
High
16
Very High (40
Good
Low
VoIP CODEC
G.711 PCM G.726 ADPCM
G.728 LD-CELP
MIPS)
Penandaan G.7xy pada tabel karakteristik CODEC, merupakan standarisasi CODEC
yang
merupakan
rekomendasi
dari
ITU
(International
TelecommunicationUnion). Paket suara disusun sebagai paket UDP/IP, untuk menghindari TCP/IP mengoreksi paket yang rusak dengan mentransmisi kembali paket tersebut, karena pentransmisian ulang mengakibatkan delay yang tinggi. Kecepatan digitalisasi CODEC tidak meliputi penambahan pemakaian bandwidth oleh pengalamatan paket IP dan kontrol informasi (disebut “Header”). Format paket VoIP terlihat pada Gambar 2.5.
28 bytes
6 bytes
40 bytes
IP/UDP
Voice
Voice Info
Gambar 2.5 Format Paket VoIP
Kerumitan (complexity) ditentukan oleh jumlah daya dari proses DSP, dalam ukuran MIPS (Million of Instruction Per Second), dibutuhkan untuk mendukung komunikasi full duplex (FDX). Keuntungan-keuntungan dari pengompres suara diantaranya pengurangan pemakaian bandwidth, menyisakan banyak tempat untuk pengiriman komunikasi data atau suara yang lain serta fax.
2.5. Protokol H.323 H.323 adalah suatu standar yang menentukan komponen, protokol, dan prosedur yang menyediakan layanan komunikasi multimedia, yaitu komunikasi audio, video, dan data real-time (waktu nyata), melalui jaringan berbasis paket (packet-based network). Jaringan berbasis paket tersebut antara lain Internet Protocol (IP), Internet Packet Exchange (IPX), Local Area Network (LAN), Enterprise Network (EN), Metropolitan Area Network (MAN), dan Wide Area Network(WAN). H.323 adalah salah satu bagian dari rekomendasi ITU-T yang menyediakan layanan komunikasi multimedia melalui berbagai tipe jaringan. Versi 1 dari H.323 adalah sistem telepon visual untuk LAN yang disahkan pada oktober 1996. Versi 1 ini tidak menyediakan jaminan Quality of Service (QoS). Munculnya aplikasi-aplikasi suara melalui IP dan IP Telephony mendorong munculnya perbaikan pada H.323 versi 1 ini. Perbaikan tersebut misalnya menyediakan komunikasi antara Telepon berbasis PC (Personal Computer) dengan telepon pada traditional switched circuit network (SCN). Untuk itu dihasilkan versi 2 dari H.323 yang menyediakan layanan tersebut, dan disahkan pada januari 1998. H.323 dapat diterapkan pada berbagai aplikasi komunikasi, yaitu suara saja (IP Telephony), suara dan gambar (Video Telephony), suara dan data, dan juga suara, gambar dan data. H.323 juga dapat diterapkan pada multipoint multimedia communication. H.323 menyediakan berbagai layanan, karena itu dapat diterapkan pada berbagai area seperti aplikasi konsumen, bisnis, dan hiburan.
2.5.1. Keunggulan Protokol H.323 Keunggulan Protokol H.323 sebagai standar protokol untuk multimedia terletak pada hal berikut :
1. Standar Kompresi-Dekompresi. H.323 menciptakan standar untuk kompresi dan dekompresi pemancaran data, suara dan video, menjamin piranti dari berbagai vendor akan mempunyai patokan dalam hal-hal yang harus didukung bersama. 2. Interoperabilitas Pengguna akan mendapat jaminan bahwa informasi yang terkirim akan sampai dan terdekompresi dengan baik diujung penerima. 3. Independensi Jaringan H.323 dirancang untuk bekerja diatas arsitektur jaringan yang ada. Manakala teknologi jaringan berkembang dan teknik manajemen bandwidth juga berkembang, semuanya bisa dilayani oleh H.323. 4. Independensi Platform dan Aplikasi Standar ini tidak terpancang pada suatu hardware atau sistem operasi tertentu. Platform yang complient terhadap H.323 akan mencakup piranti-piranti seperti PC yang video-enable, set-top-box TV cable dan sebagainya. 5. Dukungan Multipoint Pembicaraan tiga pihak atau lebih bisa didukung H.323 tanpa butuh pengontrol lain. 6. Manajemen Bandwidth H.323 memecahkan masalah beban jaringan akibat langkanya bandwidth saat digunakan untuk trafik video dan suara. Manajer jaringan dapat membatasi jumlah koneksi H.323 bersamaan dalam jaringannya atau jumlah bandwidth yang tersedia untuk aplikasi H.323. 7. Dukungan Multicast H.323 mendukung transport data secara multicast dalam konferensi dengan banyak peserta sekaligus. Dibanding dengan unicast atau broadcast, multicast lebih efisien karena semua peserta hanya membaca satu pancaran data. 8. Fleksibilitas Konferensi dengan standar H.323 bisa dilakukan oleh berbagai terminal peserta dengan kemampuan piranti yang berbeda-beda. Misalnya terminal yang hanya
mempunyai kemampuan audio saja bisa berpartisipasi ke dalam konferensi video atau data. 9. Konferensi antar Jaringan Konferensi dari satu basis jaringan ke jaringan berbasis lain bisa dilakukan, misalnya dari desktop berbasis LAN dengan sistem jaringan berbasis ISDN dengan kinerja yang tak terpaut jauh.
2.5.2. Komponen-komponen H.323 Standar H.323 terdiri atas empat komponen yang jika disatukan dalam suatu jaringan akan memberikan layanan komunikasi multimedia point to point dan multipoint. Komponen-komponen tersebut adalah : 1. Terminal 2. Gateway 3. Gatekeeper 4. Multipoint Control Unit (MCU)
1. Terminal Terminal digunakan untuk komunikasi multimedia yang realtime bidirectional (dua arah). Terminal H.323 dapat berupa personal computer atau sebuah peralatan yang menjalankan aplikasi multimedia H.323. Peralatan-peralatan tersebut harus mendukung komunikasi suara (audio) dan sebagai tambahan bisa mendukung juga komunikasi data dan video. Karena pelayanan utama yang disediakan oleh H.323 adalah komunikasi audio, maka sebuah terminal H.323 harus bisa melakukan layanan IP Telephony. Tujuan utama terminal H.323 adalah agar bisa berinteroperasi dengan terminal-terminal multimedia lainnya. Terminal H.323 kompatibel dengan terminal H.324 pada Switched Circuit Network (SCN) dan Wireless Network, juga dengan terminal H.310 pada B-ISDN, terminal H.320 pada ISDN, terminal H.321 pada B-ISDN, dan terminal H.322 pada LAN dengan jaminan QoS. Terminal-terminal H.323 bisa digunakan dalam multipoint conference.
2. Gateway Sebuah gateway menghubungkan dua jaringan yang berbeda. Gateway H.323 menghubungkan jaringan H.323 dengan jaringan non-H.323. Sebagai contoh, suatu gateway dapat menghubungkan dan menyediakan komunikasi antara terminal H.323 dengan Switched Circuit Network, komunikasi antara telepon (PSTN) / PABX dengan jaringan paket H.323. Gateway menyediakan interface ke PSTN, mengolah sinyal suara dan fax ke format paket yang dapat ditransmisikan dijaringan dan melakukan komunikasi dengan gatekeeper untuk menjalankan fungsi Registration Admission Status (RAS) untuk routing paket ke tujuannya didalam jaringan. Pada jaringan yang sama-sama menggunakan H.323 tidak membutuhkan gateway.
3. Gatekeeper Sebuah gatekeeper dapat dipertimbangkan sebagai pusat dari jaringan H.323. Gatekeeper merupakan titik fokus dari semua call yang terjadi pada network H.323. Gatekeeper menyediakan pelayanan-pelayanan yang penting seperti pengalamatan, otorisasi dan otentifikasi dari terminal dan gateway, manajemen bandwidth, accounting, pembiayaan dan rekening. Gatekeeper juga bisa menyediakan layanan call-routing.
4. Multipoint Control Unit (MCU) MCU memberikan dukungan untuk konferensi tiga atau lebih terminal H.323. Semua terminal akan berpartisipasi dalam konferensi melakukan koneksi terlebih dahulu dengan Multipoint Control Unit. MCU mengatur konferensi resource, negosiasi antar terminal untuk tujuan penentuan audio atau video coder/decoder (CODEC) yang digunakan untuk menangani media stream. Gatekeeper, Gateway dan MCU secara logika terpisah tapi secara fisikal dapat dijadikan satu.
2.6. Proses Transmisi Suara VoIP Proses urutan pentransmisian suara pada teknologi VoIP dapat dijelaskan sebagai berikut : 1. Sinyal analog dari telepon yang terhubung pada PBX, yang merupakan sentral kecil sebagai penyebar luas sambungan untuk satu kelompok pelanggan, masuk ke trunk gateway.
2. Gateway mendigitalkan sinyal suara tersebut kedalam format yang digunakan, biasanya PCM (Pulse Code Modulation) 64 Kbps. 3. Sinyal suara yang berbentuk digital tersebut, dikompres dari 64 Kbps PCM ke salah satu format CODEC (lihat tabel 2.1 Karakteristik CODEC) dan meletakkannya kedalam paket IP. 4. Paket
suara
disusun
sebagai
suatu
paket
UDP/IP
(User
Datagram
Protocol/Internet Protocol ). 5. Router sebagai penghubung antar jaringan akan mengirimkan paket IP yang telah berisi data suara tersebut pada alamat tujuan.
2.7. Kualitas Suara pada VoIP Salah satu kunci utama suksesnya pengaplikasian VoIP dalam bisnis adalah kualitas suara yang bagus dan penggunaan bandwidth yang kecil. Untuk mendapatkan kualitas suara yang baik, VoIP gateway harus menggunakan CODEC dengan kualitas baik dan delay rendah. Ada beberapa teknologi penting lain untuk mendapatkan kualitas suara yang bagus diantaranya adalah echo cancellation yang merupakan fungsi dari DSP (Digital Signal Processor).
2.7.1. Delay Jaringan Salah satu penyebab utama yang mengurangi kualitas suara adalah delay paket jaringan IP dan jitter jaringan. Delay jaringan ini menunjukkan jangka waktu rata-rata untuk suatu paket data melintasi jaringan. Jitter jaringan menunjukkan keanekaragaman waktu kedatangan paket. Keduanya sangat penting dalam penentuan kualitas suara. Jika suatu paket voice VoIP tertunda dan tidak tiba pada sisi lainnya tepat waktu, maka paket tersebut akan dibuang dan digantikan dengan paket lainnya. Jika hal ini sering sekali terjadi, maka pendengar akan menerima kualitas suara yang kurang bagus. Untuk menghindari hal ini, paket yang tiba ditujuan tidak langsung ditampilkan oleh gateway, melainkan disimpan beberapa waktu dalam bagian memorinya yang disebut jitter buffer dan setelah itu baru ditampilkan. Untuk waktu tunda keseluruhan VoIP, persamaannya dapat ditulis sebagai berikut [D.Minoli, 1998 : 92] :
D(t ) = V + h + d (t ) detik
(2-2)
dengan : V
= Delay perubahan analog ke digital
h
= periode atau waktu panjang paket/prosesing
d(t)
= tv = Delay jaringan
Untuk V tergantung dari perangkat teknologi terminal dan bisanya untuk nilai V sangat kecil (V<<<) dibandingkan untuk nilai waktu tunda lainnya sehingga dapat diabaikan, maka persamaan diatas menjadi : D(t ) = h + d (t ) detik
(2-3)
Berikut ini beberapa sumber delay pada end-to-end panggilan VoIP : 1. Accumulation Delay Delay ini biasa juga disebut algorithmic delay. Delay ini disebabkan oleh adanya kebutuhan pengumpulan frame hasil penyamplingan voice untuk diproses oleh voice coder. Hal ini berhubungan dengan pemilihan voice coder yang digunakan. Berikut daftar tabel voice coder dan frame time : Tabel 2.2 Voice Coder dan Frame Time Standar
Nama
Bit Rate
Frame
Rekomendasi
Voice Coder
(Kbps)
Time
G.726
ADPCM
16; 24; 32; 40
0,125 mikrodetik
G.728
LD-CELP
16
2,5 milidetik
G.729
CS-ACELP
8
10 milidetik
G.723.1
Multi Rate Coder
5,3; 6,3
30 milidetik
Keterangan : ADPCM
: Adaptive Differential Pulse Code Modulation
LD-CELP
: LD-Code Excited Linear Prediction
2. Processing Delay Delay ini disebabkan oleh proses encoding dan pengumpulan sample yang sudah dikodekan kedalam paket untuk ditransmisikan sepanjang jaringan paket [D. Minoli, 1998 : 160]. Delay prosesing = paket VoIP (detik) + Subframe (detik)
(2-4)
3. Network Delay (d (t)) Delay ini disebabkan oleh media fisik dan protokol yang digunakan untuk mentransmisikan data voice.
2.7.2. Echo Cancellation Pada saat 2 kabel telepon terhubung ke 4 kabel PBX interface, rangkaian elektrik khusus yang disebut hybrid digunakan untuk mengubah antara 2 kabel dan 4 kabel. Meskipun rangkaian hybrid memiliki kemampuan mengubah yang sangat efisien, ada sebagian kecil dari energi telepon yang tidak terubah tetapi direfleksikan kembali ke si pemanggil, inilah yang disebut echo. Jika si pemanggil berada dekat dengan PBX, maka echo kembali dengan cepat. Untuk mencegah hal ini, vendor gateway memasukkan kode khusus dalam DSP yang mendengarkan sinyal echo dan menguranginya dari sinyal audio si pendengar. Echo Cancellation khususnya sangat penting bagi vendor gateway karena delay jaringan IP dapat dengan mudah menjadi 40-50 milidetik, jadi echo dari rangkaian hybrid dari ujung yang jauh (far-end) dapat menjadi agak kecil pada ujung yang dekat (near-end), Far-end Echo Cancellation menghilangkannya.
2.7.3. VoIP Forwarding Error Correction (FEC) Teknologi lainnya yang dimanfaatkan VoIP gateway untuk menghasilkan kualitas voice yang bagus adalah Forwarding Error Correction (FEC). Selama paket IP ditransmisikan sepanjang jaringan IP, paket IP tersebut bisa saja terkorup atau terbuang. Untuk VoIP, FEC dapat menggantikan paket yang hilang atau terkorup. FEC dapat dioperasikan pada 2 level, intra-packet dan extra-packet. Untuk intrapacket, FEC menambahkan ekstra bit sehingga gateway penerima dapat menentukan bit paket mana yang terkorup dan mengembalikan bit-bit tersebut kebentuk semula. Pada extra-packet, FEC menambahkan informasi tambahan ke setiap paket sehingga gateway penerima dapat menerima paket yang baik dan mengembalikan paket yang hilang atau terkorup.
