HALAMAN JUDUL. PERFORMANCE TEST OF VoIP OVER WiMAX (WORLDWIDE INTEROPERABILITY FOR MICROWAVE ACCESS) NETWORK CASE STUDY SOME AREA IN BANDUNG

HALAMAN JUDUL PENGUJIAN PERFORMANSI VoIP PADA JARINGAN WiMAX (WORLDWIDE INTEROPERABILITY FOR MICROWAVE ACCESS) STUDI KASUS BEBERAPA AREA DI KOTA BANDUNG

PERFORMANCE TEST OF VoIP OVER WiMAX (WORLDWIDE INTEROPERABILITY FOR MICROWAVE ACCESS) NETWORK CASE STUDY SOME AREA IN BANDUNG TUGAS AKHIR Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik pada Jurusan Teknik Elektro Sekolah Tinggi Teknologi Telkom

Disusun Oleh : ADYOSO HERWIDYAWAN

111020083

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO SEKOLAH TINGGI TEKNOLOGI TELKOM BANDUNG 2007

LEMBAR PENGESAHAN Tugas Akhir dengan judul: PENGUJIAN PERFORMANSI VoIP PADA JARINGAN WiMAX (WORLDWIDE INTEROPERABILITY FOR MICROWAVE ACCESS) STUDI KASUS BEBERAPA AREA DI KOTA BANDUNG

(PERFORMANCE TEST OF VoIP OVER WiMAX NETWORK CASE STUDY SOME AREA IN BANDUNG)

Telah diperiksa untuk disetujui sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik pada Jurusan Teknik Elektro Sekolah Tinggi Teknologi Telkom Oleh,

Adyoso Herwidyawan 111020083

Bandung, 12 Februari 2007 Disahkan oleh,

Pembimbing I

Pembimbing II

Asep Mulyana, ST

Gunadi Dwi Hantoro, ST

NIK : 94570124-4

NIK : 720254

LEMBAR PERSEMBAHAN

gâztá T~{|Ü |Ç| ~âÑxÜáxÅut{~tÇ áxutzt| àtÇwt àxÜ|Åt ~tá|{~â ~xÑtwt `tÅt wtÇ ctÑt çtÇz àxÄt{ ÅxÅuxátÜ~tÇ~â wxÇztÇ ÑxÇâ{ ~tá|{ átçtÇz

Percaya kita akan berhasil, maka kita pun akan berhasil.... Berpikirlah kalau kita akan gagal, maka kita pun akan selalu gagal... Kita adalah apa yang kita pikirkan... Tidak ada kesusksesan tanpa diraih dengan kerja keras dan berdoa kepada-Nya...

“Wahai Tuhan Yang Mempunyai Kerajaan, Engkau Berikan Kerajaan

kepada orang-orang yang Engkau Kehendaki dan Engkau Cabut Kerajaan dari orang yang Engkau Kehendaki. Engkau Muliakan orang yang Engkau Kehendaki dan Engkau Hinakan orang yang Engkau Kehendaki. Di Tangan Engkaulah segala kebajikan. Sesungguhnya Engkau Maha Kuasa atas segala sesuatu. Engkau Masukkan malam ke dalam siang dan Engkau Masukkan siang ke dalam malam. Engkau Keluarkan yang mati dari yang hidup. Dan Engkau Beri Rezeki siapa yang Engkau Kehendaki tanpa hisab.” (Q.S: Ali Imran, 26-27)

ABSTRAK Semakin berkembangnya teknologi, semua aplikasi akan berbasis Internet Protokol (IP). Berbagai cara digunakan untuk melewatkan layanan melalui jaringan IP. Jaringan IP sendiri adalah merupakan jaringan komunikasi data yang berbasis packet-switch. Salah satu layanan yang bisa dilewatkan melalui jaringan IP adalah layanan voice atau biasa disebut Voice over Internet Protocol (VoIP). VoIP adalah teknologi yang mampu melewatkan trafik suara yang berbentuk paket melalui jaringan IP. Komunikasi real time seperti voice merupakan layanan yang sangat rentan terhadap delay sedangkan jaringan akses yang sudah ada memberikan delay yang cukup besar untuk layanan ini. Salah satu alternatif jaringan yang dapat digunakan adalah jaringan dengan teknologi WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access) Teknologi ini mampu memberikan layanan data berkecepatan hingga 70 Mbps dalam radius hingga 50 km[9]. Radius yang cukup untuk menjadikan WiMAX sebagai jaringan telekomunikasi broadband. Dengan teknologi WiMAX, impian akan layanan informasi data yang murah dengan kecepatan tinggi akan segera terwujud. Tugas Akhir ini menguji performansi VoIP pada jaringan WiMAX. Parameter yang diamati disini adalah one way delay, jitter dan packet loss yang terjadi mulai dari source node sampai dengan destination node. Selain itu diuji juga mengenai throughput untuk membuktikan konsistensi dari spek teknis atau teoritis dari WiMAX itu sendiri. Dari hasil pengukuran diperoleh hasil bahwa nilai one way delay, jitter dan packet loss masih berada pada range yang direkomendasikan oleh ITU, yaitu nilai maksimum untuk one way delay adalah 116.399 ms, untuk jitter adalah 6,546 ms dan untuk packet loss adalah 3,175 %. Sedangkan nilai maksimal throughput bisa mencapai 1,91 Mbps untuk downlink dan 0,475 Mbps untuk uplink pada daerah Rancaekek dan nilai maksimal yang terukur pada pengukuran sebesar 63,67 % dari nilai spesifikasi perangkat atau teori. Pada lokasi Rancaekek, Bale Endah dan Seminar Room nilai SNR yang didapat sekitar 30 dB sehingga modulasi yang digunakan adalah 64 QAM. Nilai RSSI paling kecil adalah -120 dBm pada lokasi Jl. Sudirman dan nilai RSSI terbesar adalah -93 dBm pada lokasi Bale Endah. Jarak terjauh sinyal masih bisa diterima dengan baik adalah pada daerah Rancaekek dengan jarak 32,8 km.

iii

ABSTRACT

As technology expands day by day, all application will be based on Internet Protocol (IP). Several methods used to transmit services over IP network. IP network itself is data communication network which is packet-switch based. One of the services that can be transmitting over IP network is voice services or called Voice over Internet Protocol (VoIP). VoIP is a technology that is able to transfer voice traffic in packet form through IP network. Real time communication such as voice is a very susceptible to delay where as access network that existing gives long delay for this service. One of the alternate networks which can be used is WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access). This technology gives data speed until 70 Mbps in radius 50 km [9]. Radiuses that make WiMAX become broadband telecommunication network replacing fixed line technology. With WiMAX, the dream about cheap data information services with high speed data will be come true. This Final Project will analyze performance of VoIP over WiMAX network. Parameters that will be analyzed are delay, jitter and packet loss that happens between source node and destination node. Beside that, this Final Project will analyze about the throughput to proof the consistency from technical spec or theoretical from WiMAX itself. Based on research, result of one way delay, jitter and packet loss are still on range which is recommended by ITU, that is maximum result of one way delay is 116,399 ms, for jitter is 6.546 ms and for packet loss is 3.175%. Whereas maximum throughput is 1.91 Mbps for downlink and 0.475 for uplink on Rancaekek and maximum result that measured on research is 63.67% from spec equipment or theoritic. On Rancaekek, Bale Endah and Seminar Room, SNR value obtain approximately 30 dB, so modulation that used is 64 QAM. The lowest RSSI is -120 dBm on Jl. Sudirman and the biggest RSSI is -93 dBm on Bale Endah. The longest distance where is signal stiil got properly is on Rancaekek with 32,8 km.

iv

KATA PENGANTAR

Assalamu’alaikum, Wr, Wb.

Bismillaahirohmaanirrohiim, Syukur Alhamdulillah, penulis persembahkan kehadirat Allah SWT yang senantiasa mencurahkan taufik, hidayah, dan inayah-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir yang berjudul “Uji Performansi VoIP pada Jaringan WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access)“. Tugas akhir ini disusun untuk memenuhi salah satu syarat dalam menyelesaikan pendidikan pada Program Sarjana Teknik Elektro STT Telkom. Pada proses penyelesaian tugas akhir ini penulis telah banyak menerima bantuan dan dukungan baik secara material maupun spiritual dari berbagai pihak. Dengan segala kerendahan hati penulis menyampaikan rasa terima kasih yang sebesar-besarnya dan setulus-tulusnya kepada semua pihak : 1. Papa dan Mama, terima kasih atas doa-doa yang telah dipanjatkan untukku. Papa, Mama terima kasih atas segala didikan dan nasehat-nasehat yang telah diberikan dalam hidup ini. Buku ini penulis persembahkan sebagai rasa terima kasih penulis atas didikan dan dukungannya selama ini. Maafkan kalau penulis belum bisa membahagiakan Mama, Papa. 2. Bapak Asep Mulyana, ST sebagai pembimbing I yang telah meluangkan banyak waktunya untuk memberikan pengarahan kepada penulis sehingga dalam pengerjaan tugas akhir ini selalu terjauhkan dari berbagai kendala dan keterbatasan. 3. Bapak Gunadi Dwi Hantoro, ST sebagai pembimbing II yang bersedia meluangkan waktu dan tempatnya dalam membantu penulis menyelesaikan Tugas Akhir ini. 4. Nisa, my soulmate, karenamu aku dapat menyelesaikan Tugas Akhir, karenamu kudapatkan ketenangan hati dan karena dukungan yang telah kau berikan

v

kepadaku sehingga tiada terasa beban yang sedang kupikul, tak akan cukup terima kasihku untuk membayarnya. 5. Buat Eyang Semarang dan Eyang Pekalongan, terima kasih atas doanya. Buat Eyang Bagio di Bandung maaf kalau belum pernah maen ke rumah. 6. Mas Dito dan Dion, makasih atas doa-doanya. Buat Mas Dito semoga bisa dapat pekerjaan yang diinginkan, buat Dion jangan nakal, patuh pada mama dan papa. 7. Terima kasih buat Ridwan. Temen seperjuangan dalam mengerjakan Tugas Akhir ini dari awal hingga akhir. 8. Terima kasih kepada Melindha yang sudah membantu penulis dalam memberikan saran dan nasehat. Terima kasih juga sudah mau membelikan kue pada saat sidang. 9. Seluruh teman-teman sekelas penulis (TE-26-02) Fachri, ayo wisuda bareng, Angger, Kris, semangat bikin TA-nya, Andreas, Awang, Hadi, Ali, Cicky, Takum, Didit, Ivan, Iqbal dan teman-teman yang lain yang tidak bisa penulis sebutkan satu persatu, yang selalu saling membantu dalam segala hal terutama dalam hal tugastugas yang diberikan dosen. Tetap semangat bagi yang belum lulus. 10. Teman-teman kosan penulis di Anerfa dulu, Wahyu, Kiki, mbak Elza, mas Rama, mas Hendri, mas Indra, mas Andi, Yudho, Komang, Rudi. 11. Teman-teman kosan penulis di Vila Permai yang aneh-aneh Dika bawah, Fai, Daru, Berantakan, Mahbub, Arya, Willy yang sudah mau maen PES dengan penulis. Erfan, yang sudah menemani penulis nonton Empat Mata selama pengerjaan TA ini, Riki,makasih atas cemilannya, Reza, Pandu, Irman, Billy, Fajar, Cuns, Hanafi, Dito, Adi, Bayu, Dias, Arif, Beni, Eki, Eko, Rama, mas Tala, Teddy, Mas Epul yang sudah membersihkan lantai depan kamar penulis dan menjaga kos, Helmi. 12. H 3883 ER yang selalu menemani kemanapun penulis pergi tanpa rewel dan H 3208 GZ yang sempat menemani penulis untuk waktu yang tidak lama. B 1543 0M yang sudah menemani penulis pergi disaat hujan. 13. My Acer, yang membantu penulis dalam penyelesaian Tugas Akhir ini. 14. Alifa, Mang Ubah, Mang Adun dan Dafi yang sudah membantu penulis menyedakan makanan di saat wrung-warung yang lain tutup karena libur. Penulis menyadari bahwa tugas akhir ini masih jauh dari kesempurnaan yang disebabkan karena keterbatasan yang penulis miliki. Untuk itu saran dan kritik yang

vi

bersifat membangun dari pembaca sangat penulis harapkan demi perbaikan dimasa yang akan datang. Dengan segala kerendahan hati, penulis berharap semoga tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi pembaca dan penulis khususnya, serta bagi dunia pendidikan pada umumnya.

Wassalamu’alaikum, Wr, Wb.

Bandung, 13 Februari 2007

Penulis

vii

DAFTAR ISI

LEMBAR PENGESAHAN .......................................................................................... i LEMBAR PERSEMBAHAN ......................................................................................ii ABSTRAK .................................................................................................................. iii ABSTRACT ................................................................................................................. iv KATA PENGANTAR .................................................................................................. v DAFTAR ISI............................................................................................................. viii DAFTAR GAMBAR ................................................................................................... xi DAFTAR TABEL ......................................................................................................xii DAFTAR ISTILAH ................................................................................................. xiii DAFTAR SINGKATAN ........................................................................................... xvi BAB I PENDAHULUAN ............................................................................................. 1 1.1 Latar Belakang ..................................................................................................... 1 1.2 Tujuan .................................................................................................................. 2 1.3 Rumusan Masalah ................................................................................................ 2 1.4 Batasan Masalah .................................................................................................. 2 1.5 Metodologi dan Penyelesaian Masalah ................................................................ 3 1.6 Sistematika Penulisan .......................................................................................... 3 BAB II DASAR TEORI .............................................................................................. 5 2.1 Worldwide Interoperability for Microwave Access (WiMAX) ........................... 5 2.1.1 Pengertian ................................................................................................. 5 2.1.2 Standard IEEE 802.16 ............................................................................... 6 2.1.3 Physical (PHY) Layer 802.16 ................................................................... 7 2.1.4 Medium Access Control (MAC) Layer 802.16 ......................................... 8 2.2 Voice over Internet Protocol (VoIP).................................................................... 9 2.2.1 VoIP Overview ......................................................................................... 9 2.2.2 Format Paket VoIP.................................................................................. 10 2.2.3 Arsitektur Jaringan VoIP ........................................................................ 11 2.3 H.323.................................................................................................................. 12 2.3.1 Overview H.323 ...................................................................................... 12 2.3.2 Komponen Pendukung H.323 ................................................................. 13 2.3.2.1 Terminal (Endpoints) ....................................................................... 13 2.3.2.2 Gateway ........................................................................................... 13 2.3.2.3 Gatekeeper ....................................................................................... 13 2.3.2.4 Multipoint Control Unit (MCU) ...................................................... 13 2.3.3 Protokol-Protokol yang Terlibat pada H.323 .......................................... 13 2.3.4 Prosedur Call Setup pada H.323 ............................................................. 15 2.4 Perbandingan Protokol SIP dan H.323 .............................................................. 16 2.5 Metode Pengukuran Performansi VoIP ............................................................. 17 2.5.1 Parameter Objektif Kualitas VoIP .......................................................... 17 2.5.2 Parameter Subjektif Kualitas VoIP ......................................................... 19 viii

BAB III KONFIGURASI JARINGAN DAN PENGUKURAN PERFORMANSI ......... 21

3.1 Konfigurasi Jaringan .......................................................................................... 21 3.2 Metode Pengukuran ........................................................................................... 22 3.3 Kondisi Lapangan .............................................................................................. 23 3.4 Perangkat Sistem ................................................................................................ 24 3.4.1 Perangkat Keras (Hardware) ................................................................... 24 3.4.1.1 Internet backbone.............................................................................. 24 3.4.1.2 Base Station (BS) .............................................................................. 24 3.4.1.3 Customer Premises Equipment (CPE) .............................................. 25 3.4.1.4 Network Management System (NMS) ............................................... 25 3.4.1.5 Power over Ethernet (PoE) ............................................................... 26 3.4.1.6 Ethernet Switch ................................................................................. 26 3.4.2 Perangkat Lunak (Software) ....................................................................... 27 3.4.2.1 Netmeeting ........................................................................................ 27 3.4.2.2 Ethereal ............................................................................................. 27 3.4.2.3 Palm OS Emulator ............................................................................ 27 3.4.2.4 Local Craft Interface Indicator (LCID) ............................................ 28 3.5 Parameter Performansi Sistem ........................................................................... 28 3.5.1 Overview Loss Propagasi ........................................................................ 28 3.5.1.1 Propagasi LOS .................................................................................. 28 3.5.1.2 Propagasi NLOS ............................................................................... 29 3.5.2 Perhitungan Kualitas Sinyal Transmisi ................................................... 29 3.5.2.1 Signal to Noise Ratio ........................................................................ 30 3.5.2.2 SQI (Signal Quality Index) ............................................................... 30 3.5.2.3 RSSI (Receive Signal Strength Indicator) ........................................ 30 3.5.3 Delay ....................................................................................................... 31 3.5.4 Throughput.............................................................................................. 31 3.5.5 Mean Opinion Score (MOS) ................................................................... 32 BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISA PENGUKURAN ..................................... 36 4.1 Gambaran Analisa .............................................................................................. 36 4.2 Kualitas Transmisi Jaringan ............................................................................... 36 4.2.1 Kualitas SNR .......................................................................................... 36 4.2.2 Kualitas RSSI .......................................................................................... 38 4.3 Pengukuran dan Analisa Throughput................................................................. 40 4.3.1 Pengukuran Delay ................................................................................... 43 4.3.1.1 Tujuan Pengukuran ........................................................................... 43 4.3.1.2 Sistematika Pengukuran .................................................................... 43 4.3.1.3 Analisa Hasil Pengukuran dan Perhitungan ...................................... 43 4.3.2 Pengukuran Jitter .................................................................................... 46 4.3.2.1 Tujuan Pengukuran ........................................................................... 46 4.3.2.2 Sistematika Pengukuran .................................................................... 46 4.3.2.3 Analisa Hasil Pengukuran ................................................................. 47 4.3.3 Pengukuran Packet Loss ......................................................................... 47 4.3.3.1 Tujuan Pengukuran ........................................................................... 47 4.3.3.2 Sistematika Pengukuran .................................................................... 47 4.3.3.3 Analisa Hasil Pengukuran ................................................................. 47 4.4 Estimasi Parameter Hasil Pengukuran ke MOS......................................... 48 ix

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ..................................................................... 51 5.1 Kesimpulan ........................................................................................................ 51 5.2 Saran .................................................................................................................. 52 DAFTAR PUSTAKA ................................................................................................. 51 LAMPIRAN A............................................................................................................ 53 LAMPIRAN B ............................................................................................................ 58 LAMPIRAN C .................................................................................................................................... 63

x

DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1

Jaringan WiMAX

6

Gambar 2.2

Struktur layer 802.16

8

Gambar 2.3

Format VoIP Packet

10

Gambar 2.4

Hubungan PC ke PC

11

Gambar 2.5

Hubungan dari PC ke Phone Hubungan antar phone dengan menggunakan jaringan

12

Gambar 2.6

12

internet Gambar 2.7

Arsitektur Protokol H.323

14

Gambar 2.8

Arsitektur Jaringan H.323

15

Gambar 2.9

Call Setup pada H.323

16

Gambar 3.1

Konfigurasi Jaringan pada sisi Base Station

20

Gambar 3.2

Konfigurasi Jaringan pada sisi Subscriber Station

20

Gambar 3.3

Flow Chart Umum Penelitian

21

Gambar 3.4

BTS ABS 4000

24

Gambar 3.5

CPE SSU 500

24

Gambar 3.6

NMS 8000

25

Gambar 3.7

Power over Ethernet

25

Gambar 3.8

Ethernet Switch WES 800

26

Gambar 3.9

Tampilan Palm OS Emulator

27

Gambar 3.10

Tampilan LCID

27

Gambar 3.11

Kondisi Propagasi LOS

28

Gambar 3.12

Kondisi propagasi NLOS

29

Gambar 3.13

Throughput dan QOS untuk beberapa contoh aplikasi (ETSI TR

32

101 856)

Gambar 3.14 Gambar 4.1 Gambar 4.2 Gambar 4.3 Gambar 4.4 Gambar 4.5

Korelasi antara E – Model (ITU G.107) dengan MOS (ITU P.800) Grafik Pengukuran Jarak terhadap nilai SQI Grafik Pengukuran Jarak terhadap nilai SNR Grafik Pengukuran Jarak terhadap RSSI Download file untuk mengukur Throughput Grafik Pengukuran Throughput

33 35 35 37 38 39

Gambar 4.6

Topologi perhitungan one way delay

42

xi

DAFTAR TABEL Tabel 2.1

5

Tabel 2.2

Tipe Akses dan Standart yang digunakan pada Jaringan WiMAX Fitur pada layer PHY

Tabel 2.3

Fitur layer MAC

9

Tabel 2.4

Header Size

11

Tabel 2.5

Voice Payload Size

11

Tabel 2.6

Perbedaan antara Protokol SIP dan H.323

16

Tabel 2.7

Jenis-jenis Delay

18

Tabel 2.8

Rekomendasi ITU-T G.114 untuk delay

18

Tabel 2.9

Rekomendasi ITU-T P.800 untuk nilai kualitas berdasarkan MOS

7

19

Tabel 3.1

Koordinat Lokasi CPE

22

Tabel 3.2

Parameter Base Station WiMAX

23

Tabel 4.1

Hasil Pengukuran SNR

35

Tabel 4.2

Perbandingan Nilai SNR dan Jenis Modulasi

36

Tabel 4.3

Hasil Pengukuran RSSI

37

Tabel 4.4

Throughput downlink dan uplink hasil pengukuran

38

Tabel 4.5

Pengukuran delay network di tiap-tiap lokasi

41

Tabel 4.6

Hasil Perhitungan One Way Delay

43

Tabel 4.7

Hasil Pengukuran Jitter

45

Tabel 4.8

Hasil Pengukuran Packet Loss

46

Tabel 4.9

Perhitungan Perhitungan Nilai Id

47

Tabel 4.10

Hasil Perhitungan Nilai Ief

47

Tabel 4.11

Hasil Perhitungan Nilai R Factor

48

Tabel 4.12

Konversi Nilai R Factor ke Nilai MOS

48

xii

DAFTAR ISTILAH Automatic Repeat Request Backhaul

: Fitur

yang

melakukan

pengiriman

ulang

(retransmisi) terhadap frame atau blok data yang : rusak konfigurasi point to point, menghubungkan antara

Bit Rate

: base station dengan base station Ukuran kecepatan penyaluran data yang menyatakan

Broadband

: jumlah bit data yang disalurkan dalam suatu selang waktu layanan atau sistem yang membutuhkan kanal transmisi yang mampu mendukung kecepatan lebih

Burst

: besar dari kecepatan primer ISDN yaitu sebesar

Burst Profile

: 2,048 Mbps [ITU-T I.113] pengiriman data secara bersamaan atau serentak

Carier Class Service

: parameter-parameter fisik suatu burst seperti jenis modulasi , pengkodean yang digunakan, dsb suatu aturan hubungan untuk membedakan layanan berdasar tingkat performansi yang tinggi dan reliabel (sesuai untuk provider dengan jumlah

Capture

: pelanggan rumah maupun bisnis yang banyak)

Client-Server

: untuk layanan dengan tingkat jaminan performansi yang rendah proses penangkapan paket data yang lewat pada

Conection Oriented

: jaringan suatu mode komunikasi dimana suatu entiti

Delay

: bertindak sebagai pihak yang meminta suatu

DL MAP

: layanan dan pihak lain bertindak sebagai penyedia layanan mode koneksi yang membutuhkan proses

Difraksi

: handshaking antara pengirim dengan penerima waktu yang dibutuhkan data untuk sampai di tujuan xiii

MAC Efisiensi bandwidth

Management

Message

yang

berfungsi

: mengumumkan peta downlink subframe untuk satu waktu berikutnya

Fixed Wireless Access

: propagasi melewati objek yang cukup besar sehingga

Handshaking

menghasilkan

sumber

: sekunder, seperti puncak bukit kemampuan

Iperf

seolah-olah skema

modulasi

untuk

: mengakomodasikan data dalam bandwidth yang terbatas

Last Mile

: aplikasi wireless akses dimana lokasi terminal pelanggan dan jaringan akses point fixed / tetap

OFDM

: proses pembangunan hubungan yang ditandai dengan pertukaran MAC Management Message suatu program yang berfungsi sebagai trafik

Polling

: generator dan network analyzer konfigurasi point to multipoint, menghubungkan

QoS

: antara pelanggan dengan base station suatu modulasi multicarier, dimana data serial berkecepatan tinggi akan dikonversi menjadi data

Refleksi

: pararel dengan kecepatan yang lebih rendah mekanisme di mana base station secara aktif

Roll of factor

: menawarkan penambahan bandwidth kepada user terminologi yang digunakan untuk mendefinisikan

Scatering

: kemampuan suatu jaringan untuk menyediakan tingkat jaminan layanan yang berbeda terdapat sinyal tak langsung yang datang di receiver

Service Flows

: setelah mengalami pantulan terhadap suatu objek faktor pelebaran terhadap kanal Nyquist akibat

Throughput

: ketidak idealan sistem propagasi sinyal melalui objek yang kecil dan atau kasar yang menyebabkab banyak pantulan untuk

UL MAP

: arah yang berbeda-beda aliran paket yang mempunyai jaminan QOS, xiv

merupakan ciri dari jaringan broadband WiMAX Forum

: jumlah paket data yang berhasil didapatkan (berhasil sampai tujuan) pada suatu titik pada selang waktu tertentu MAC Management Message yang berfungsi mengumumkan peta uplink subframe untuk satu waktu berikutnya organisasi non–profit yang mempromosikan pengembangan jaringan FWA dan memberi sertifikat pada produk yang sesuai dengan standar IEEE 802.16

xv

DAFTAR SINGKATAN BS

Base Station

BTS

Base Transceiver Station

BWA

Broadband Wireless Access

CAP

Carrierless Amplitude Phase

CINR

Carrier to interference -plus- noise ratio

CPE

Costumer Promises Equipment

DSL

Digital Subscriber Line

FDD

Frequency Division Multiplex

FWA


EIRP

Effective Isotropically Radiated Power

ETSI

European Telecommunication Standard Institute

FDMA

Frequency Division Multiple Access

FEC

Forward Error Control

FWA


FHSS

Frequency Hopping Spread Spectrum

IEEE

International of Electrical and Electronics Engineer

IP

Internet Protocol

ISP

Internet Service Provider

LOS

Line Of Sight

MPQM

Moving Picture Quality Metric

NLOS

Non Line Of Sight

NMS

Network Management Service

OFDM

Orthogonal Frequency Division Multiplexing

PMTP

Point to Multipoint

xvi

PoE

Power of Ethernet

PTP

Point to Point

QAM

Quadratur Amplitudo Modulation

QoS

Quality of Service

QPSK

Quadrature Phase Shift Keying

RSL

Receive Signal Level

RSSI

Received signal strength indicator

RTT

Round Time Trip

SNR

Signal Noise Ratio

SQI

Signal Quality Index

SS

Subscriber Station

TDD

Time Division Duplexing

VoIP

Voice over Internet Protocol

WLAN

Wireless Local Area Network

WiMAX

Worldwide Interoperability for Microwave Access

WMAN

Wireless Metropolitan Area Network

xvii

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Pengintegrasian komunikasi suara dengan data masih mengalami beberapa kendala antara lain dukungan jaringan akses yang masih berbasis analog voice. Hal ini dikarenakan adanya perbedaan karakteristik jaringan yang digunakan untuk komunikasi suara dan data. Teknik pengiriman suara atau telpon lebih dikenal sebagai circuit switching. Pada dasarnya teknologi circuit switching akan mengalokasikan satu jalur tertentu pada jaringan telpon secara dedicated untuk komunikasi antara pengirim dan tujuan. Komunikasi suara membutuhkan jaringan circuit switching, karena suara sangat rentan terhadap delay. Delay dapat dihilangkan apabila komunikasi suara dilakukan diatas jaringan circuit switching yang akan selalu mengalokasikan satu jalur khusus antara pengirim dan penerima. Sedangkan komunikasi data lebih disebut packet switching. Packet switching lebih efisien dibandingkan dengan circuit switching karena teknik ini lebih didasarkan pada penggunaan kanal untuk digunakan secara sharing. Hal ini dimungkinkan karena secara statistik informasi data dapat dilayani dengan mekanisme antrian dengan toleransi delay yang lebih besar daripada voice. Dengan mengintegarasikan voice ke dalam jaringan data atau biasa disebut voice over internet protocol (VoIP) diharapkan komunikasi akan menjadi lebih efisien. Panggilan melalui jaringan internet memberikan biaya komunikasi yang lebih murah, sehingga untuk hubungan Internasional dapat ditekan hingga 70%[2]. Selain itu, biaya investasi dapat di tekan karena voice dan data menggunakan jaringan yang sama. Di samping itu pada jaringan paket IP terminal dapat dipasang di sembarang port ethernet dan IP address, tidak seperti telepon tradisional yang harus mempunyai port tersendiri di Sentral atau PBX.[2] Salah satu kendala dalam mengimplementasikan VoIP adalah pengaruh delay yang bisa menyebabkan jitter dan packet loss pada jaringan data. Salah satu cara untuk megukur performansi VoIP adalah dengan meninjau pada parameter QoS yang meliputi parameter delay, jitter, bandwidth, packet loss, availibility dan security[1]. Sebenarnaya QoS didesain untuk mengukur kualitas dari suara bukan pada jaringan data. Untuk itu sekarang ini muncul suatu standard teknologi wireless yang disebut WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access). WiMAX ini diklaim 1

BAB I Pendahuluan mampu memberikan layanan data berkecepatan hingga 70 Mbps dalam radius hingga 50 km[9]. WiMAX juga sudah meliputi fitur QoS yang memungkinkan layanan termasuk voice dan video dengan delay rendah.

1.2 Tujuan Tujuan penulisan Tugas Akhir ini adalah untuk menganalisa performansi sistem jaringan yang berbasis IP seperti WiMAX dalam mendukung layanan real time seperti voice. Pada Tugas Akhir ini akan digunakan parameter delay, jitter, dan packet loss untuk menganalisa performansi VoIP pada jaringan WiMAX. Dan mengukur throughput untuk membuktikan konsistensi dari spek teknis atau teoritis dari WiMAX itu sendiri. Sehingga dari analisa ini akan diperoleh data keunggulan dan kelemahan sistem agar dapat memberikan kualitas layanan yang optimal. Hasil penelitian diharapkan dapat membantu penyedia layanan VoIP untuk mengimplementasikan teknologi ini ke dalam jaringan WiMAX.

1.3 Rumusan Masalah Dalam tugas akhir ini akan dilakukan analisa VoIP pada jaringan WiMAX. Maka rumusan masalah yang terkait dengan hal diatas adalah sebagai berikut: 1. Parameter apa saja yang dapat digunakan untuk mengukur kualitas VoIP? 2. Bagaimana desain arsitektur jaringan yang akan diimplentasikan pada jaringan WiMAX dalam mendukung layanan voice agar diperoleh hasil analisa yang optimal? 3. Bagaimana performansi jaringan WiMAX dalam mendukung layanan VoIP?

1.4 Batasan Masalah Pada penulisan Tugas Akhir ini dilakukan pembatasan-pembatasan agar masalah yang dibahas menjadi lebih terarah. Antara lain: a. Penilitian dilakukan dilingkungan TELKOM Risti. b. Parameter yang diukur untuk analisa VoIP adalah delay, jitter dan packet loss . Parameter throughput digunakan untuk mengetahui konsistensi dari spek teknis yang digunakan. c. Parameter secara subyektif menggunakan Mean Opinion Score (MOS). d. Komunikasi suara hanya terjadi didalam jaringan WiMAX saja. Pengujian Performansi VoIP pada Jaringan WiMAX

2

BAB I Pendahuluan e. Teknologi WiMAX yang digunakan pada standard 802.16d. f. Mekanisme pemrosesan sinyal dan modulasi tidak dikutsertakan dalam pembahasan. g. Tidak membahas proses keamanan jaringan.

1.5 Metodologi dan Penyelesaian Masalah Metode yang digunakan dalam penilitian ini adalah observasi lapangan dan didukung dengan studi literature. Adapun prosesnya adalah sebagai berikut: 1. Studi literature dari referensi yang ada Berisikan pembahasan teoritis melalui studi literatur dari buku-buku atau jurnal ilmiah yang berkaitan dengan teknologi WiMAX dan VoIP. 2. Melakukan pengamatan dan pengumpulan data di lapangan Bertujuan untuk mengumpulkan informasi dan data-data parameter yang berhubungan dengan teknologi WiMAX dan VoIP. 3. Mengolah dan menganalisa data yang diperoleh Nilai-nilai parameter yang didapat dari lapangan akan dianalisa. Hasil akhir analisa tersebut diharapkan dihasilkan suatu kesimpulan, rekomendasi teknis yang dapat digunakan pada saat pengimplementasiannya, dan penelitian selanjutnya.

1.6 Sistematika Penulisan Penulisan tugas akhir ini akan dibagi dalam beberapa bagian sebagai berikut : 1. Bab I, Pendahuluan Berisi tentang latar belakang pembuatan tugas akhir, tujuan pembuatan tugas akhir, pembatasan masalahnya, metodologi penulisan serta sistematika yang digunakan dalam penulisan laporan tugas akhir ini. 2. Bab II, Dasar Teori Berisi tentang penjelasan teoritis dalam berbagai aspek yang akan mendukung ke arah analisis tugas akhir yang dibuat. 3. Bab III, Desain dan Konfigurasi Sistem Pada bagian ini akan dijelaskan proses desain sampai konfigurasi untuk implementasi dari sistem.

Pengujian Performansi VoIP pada Jaringan WiMAX

3

BAB I Pendahuluan 4. Bab IV, Analisis Hasil Implementasi Pada bab ini, dilakukan beberapa analisa hasil implementasi sistem sesuai skenario yang telah dirancang dan sesuai standar. 5. Bab V, Kesimpulan & Saran Pada bab ini, kesimpulan yang diperoleh dari serangkaian kegiatan terutama pada bagian analisis pengujiannya diungkapkan. Selain itu saran-saran pengembangan lebih lanjut dari tugas akhir yang telah dibuat dituliskan pada bab ini.


4

BAB II DASAR TEORI 2.1 Worldwide Interoperability for Microwave Access (WiMAX) 2.1.1 Pengertian WiMAX

adalah

teknologi

berstandard

dasar

IEEE

802.16

yang

memungkinkan pengiriman data untuk akses wireless broadband sebagai alternatif dari akses cable atau DSL. WiMAX dapat menyediakan tipe akses fixed, nomadic, portable dan mobile wireless broadband untuk kondisi LOS dan NLOS. Hanya dengan satu Base Station, secara teori cakupan dari radius selnya bisa mencapai 50 km, WiMAX Forum menyatakan, sistem dapat mengirimkan data dengan kecepatan sampai 75 Mbps per carrier untuk tipe akses fixed dan portable. Pada jaringan dengan tipe akses mobile berdasarkan spesifikasinya dapat menghasilkan kecepatan lebih dari 15 Mbps dengan radius hingga 3 km. Hal ini menunjukan bahwa teknologi WiMAX dapat

digunakan

melalui

notebook

dan

PDA

yang

selanjutnya

dapat

diimplementasikan pada telepon seluler. Untuk memenuhi dua kebutuhan tipe akses yang berbeda, maka dua versi dari WiMAX telah dikeluarkan. Yang pertama didasarkan pada IEEE 802.16-2004 yang dikhususkan untuk tipe akses fixed dan portable. Versi terakhir untuk tipe akses ini disebut juga 802.16d. Sedangkan yang kedua dikhususkan untuk tipe akses mobile menggunakan standard 802.16e. Berikut tabel rekomendasi standardas-based untuk berbagasi tipe akses pada jaringan WiMAX. Tabel 2.1 Tipe Akses dan Standart yang digunakan pada Jaringan WiMAX

Selanjutnya pada Tugas Akhir ini hanya akan dibahas jaringan WiMAX dengan standard base 802.16-2004 atau 802.16d. WiMAX juga mendukung berbagai 5

BAB II Dasar Teori range frekuensi. Standart 802.16 yang pertama menggunakan frekuensi antara 10-66 GHz, sedangkan untuk 802.16a dan 802.16d pada frekuensi antara 2-11 GHz. WiMAX untuk komersial menggunakan frekuensi 2-11GHz.

Gambar 2.1 Jaringan WiMAX 2.1.2 Standart IEEE 802.16 IEEE merupakan badan internasional yang mendokumentasikan riset-riset teknologi oleh para ahli yang kemudian dijadikan standar internasional. Dalam kerjanya IEEE mengeluarkan salah satu standar internasional untuk Local Area Network (LAN) dan Metropolitan Area Network (MAN) dengan nama IEEE 802. IEEE 802 membuat standar jaringan untuk komponen fisik dari jaringan yang terletak pada lapis fisik dan data link pada model OSI. IEEE 802.16 adalah sebuah standard Broadband Wireless Access (BWA) atau beberapa orang menyebutnya Wireless MAN, yang mampu untuk mengirimkan data dengan kecepatan beberapa megabit dan mendukung untuk tipe akses fixed, portable, dan mobile. Standart ini menawarkan fleksisbilitas untuk mendukung band frekuensi licensed dan unlicensed. 802.16 dioptimalkan untuk mengirimkan dengan cepat data bursty ke Subscriber Station (SS) dan Medium Access Control (MAC) dapat


6

BAB II Dasar Teori mendukung layanan real-time multimedia dan Voice over IP (VoIP) dengan kualitas yang baik. Hal ini berarti bahwa IEEE 802.16 diposisikan sebagai broadband wireless untuk mendukung keterbatasan sistem Wi-Fi dan mendukung aplikasi yang membutuhkan jaminan QoS (Quality of Service) seperti VoIP, streaming video, dan game on-line. Versi terakhir dari IEEE 802.16, adalah 802.16-2004 dulu disebut revisi D atau 802.16d. 802.16d meliputi versi sebelumnya (802.16-2001, 802.16c dan 802.16a) dan mendukung untuk kondis LOS dan NLOS pada frekuensi 2-66GHz. 802.16-2004 difokuskan pada aplikasi fixed dan nomadic. Seperti standard IEEE 802 lainnya. Standart ini hanya menspesifikasikan perubahan pada layer Physical (PHY) dan Media Access Control (MAC). 2.1.3 Physical (PHY) Layer 802.16 Karakteristik layer PHY 802.16d adalah didesain untuk kondisi NLOS menggunakan frekuensi 2-11 GHz, sedangkan untuk kondisi LOS menggunakan frekuensi 11-66GHz, kanal broadband mencapai 20 MHz, akses jamak menggunakan TDM/TDMA sedangkan dupleks menggunakan TDD dan FDD, adaptif burst profile untuk arah uplink dan downlink. Fitur yang ada di layer PHY dapt dilihat di table berikut: Tabel 2.2 Fitur pada layer PHY No 1

Fitur Menggunakan

Keuntungan sistem Mendukung

system

untuk

multipath

signaling 256 point FFT memungkinkan diaplikasikan pada area terbuka dengan kondisi LOS dan NLOS

OFDM 2 3

Didesain untuk mendukung Dengan menggunakan smart antenna interferansi sistem smart antenna

dapat ditekan dan gain dapat ditingkatkan

Mendukung TDD dan FDD

Menangani

masalah

bervariasinya

regulasi

diseluruh dunia 4

Sistem fleksible error

modulasi dengan correction

yang Memungkinkan system reliable, yang maksimal

terjalinnya

memberikan kepada

koneksi rate

yang

pengguna

yang

transfer

setiap

yang

bervariasi untuk setiap RF terhubung dengannya burst


7

BAB II Dasar Teori 2.1.4 Medium Access Control (MAC) Layer 802.16 Karena PHY 802.16 adalah layer fisik wireless maka tujuan utama MAC layer untuk mengatur resources yang ada di udara agar dapat diatur seefisisen mungkin. Protokol IEEE 802.16 didesain untuk aplikasi Point-to-Multipoint Broadband Wireless Access (BWA). Untuk mendukung layanan ini, 802.16 MAC harus mendukung trafik continue dan bursty. Selain itu, layanan ini diharapkan dapat menjamin Quality of Service (QoS) pada berbagai tipe trafik. Karakteristik layer MAC adalah mendukung berbagai macam servis atau layanan yang bersifat connection oriented, mendukung berbagai mcam backhaul seperti ATM, IPv4, IPv6, VLAN, dan Ethernet. Untuk arah downlink BS mengirimkan frame dengan mode TDM sedangkan arah uplink dengan menggunakan TDMA.

Services Specific Convergence Sublayer MAC

Data Link

Link Logic Control

MAC Sublayer Common Part

PHY

Security Sublayer Physical Layer

Gambar 2.2 Struktur layer 802.16 MAC layer terdiri dari tiga sub layer, yaitu: a. Service Specific Convergence Sublayer Merupakan antarmuka dengan layer diatasnya, yaitu network layer b. MAC Sublayer Common Part Merupakan inti dari fungsi MAC, yaitu fungsi uplink scheduling, bandwidth request, kontrol koneksi dan ARQ c. Security Sublayer Sublayer ini mengatur enkripsi, dekripsi, dan key management No 1

Fitur Connection oriented

Tabel 2.3 Fitur layer MAC Keuntungan Proses routing dan paket forwading yang lebih reliable


8

BAB II Dasar Teori No 2

Fitur

Keuntungan

retransmisi Meningkatkan performance end to end dengan

Automatic request (ARQ)

menyembunyikan error pada layer RF yang dibawa dari layer diatasnya

3

Automatic power control

Memungkinkan pembuatan topologi seluler dengan power yang dapat terkontrol secara otomatis

4

Security dan encription

5

Mendukung

Melindungi privacy pengguna

sistem Memungkinkan data rate yang tinggi

modulasi adaptif 6

Scalability

yang

tinggi Biaya penggunaan lebih efektif karena mampu

hingga mendukung 100 menampung pengguna atau user lebih banyak pengguna 7

Mendukung sistem QOS

Dapat memberikan latency rendah untuk aplikasi yang delay sensitive seperti VoIP dan video streaming

2.2 Voice over Internet Protocol (VoIP) 2.2.1 VoIP Overview Pada dasarnya, telephony adalah teknologi yang berhubungan dengan transmisi elektronik suara yang disampaikan pada dua tempat yang mempunyai jarak yang jauh melalui telepon. Dengan hadirnya komputer dan perangkat transmisi digital yang berbasiskan sistem telepon serta pengguaan radio unuk mengirim dan menerima sinyal telepon, maka perbedaan antara telephony dan telekomunikasi menjadi sulit ditemukan. Voice over Internet Protocol dikenal juga dengan sebutan IP Telephony. Secara umum, VoIP dedefinisikan sebagai suatu sistem yang menggunakan jaringan internet untuk mengirimkan data paket suara dari suatu tempat ke tempat lainnya menggunakan perantara protokol IP. VoIP mentransmisikan sinyal suara dengan mengubahnya ke dalam bentuk digital, dan dikelompokkan menjadi paket–paket data


9

BAB II Dasar Teori yang dikirim dengan menggunakan platform IP (Internet Protocol). Jaringan IP sendiri adalah merupakan jaringan paket berbasis protokol IP. Standard komunikasi VoIP yang umum digunakan pada saat ini adalah H.323 yang dikeluarkan oleh ITU pada bulan Mei 1996 dan SIP (Session Initiation Protocol) yang dikeluarkan oleh IETF pada bulan Maret tahun 1999 melalui RFC-2543 dan diperbaharui kembali pada bulan juni 2002 dengan RFC-3261 oleh MMUSIC (Multiparty Multimedia Session Control), salah satu kelompok kerja IETF.

2.2.2 Format Paket VoIP Tiap paket VoIP terdiri atas dua bagian, yakni header dan payload (beban). Header terdiri atas IP header. Real-time Transport Protocol (RTP) header, User Datagram Protocol (UDP) header, dan link header. IP header bertugas menyimpan informasi routing untuk mengirimkan paketpaket ke tujuan. Pada setiap header IP disertakan tipe layanan atau Type of Service (ToS) yang memungkinkan paket tertentu seperti paket suara diperlakukan berbeda dengan paket yang non real-time. UDP header memiliki ciri tertentu yaitu tidak menjamin paket akan mencapai tujuan sehingga UDP cocok digunakan pada aplikasi voice real time yang sangat peka terhadap delay dan latency. RTP header adalah header yang dapat dimanfaatkan untuk melakukan framing dan segmentasi data real time. Seperti UDP, RTP juga tidak mendukung realibilitas paket untuk sampai tujuan. RTP menggunakan protokol kendali yang disebut RTCP (Real Time Control Protocol) yang mengendalikan QoS dan sinkroniasi media stream yang berbeda.

Gambar 2.3 Format VoIP Packet Untuk link header, besarnya sangat bergantung pada media yang digunakan. Table berikut menunjukkan perbedaan ukuran header untuk media yang berbeda dengan metode kompresi G.729 Tabel 2.4 Header Size Pengujian Performansi VoIP pada Jaringan WiMAX

10

BAB II Dasar Teori Media

Link Layer Header Size

Bit Rate

Ethernet

14 Bytes

29.6 Kbps

PPP

6 Bytes

26.4 Kbps

Frame Relay

4 Bytes

25.6 Kbps

ATM

5 Byte tiap cell

42.2 Kbps

Sedangkan untuk voice payload, besarnya antara 14 Bytes sampai 160 Bytes. Tabel berikut menunjukan perbedaan ukuran payload untuk berbagai jenis kompresi yang digunakan. Tabel 2.5 Voice Payload Size Encoding/Compression

Result Bit Rate

Voice Payload

G.711 PCM G.726 AD-PCM G.729 CS-ACELP G.728 LD-CELP

64 Kbps 16, 24, 32, 40 Kbps 8 Kbps 16 Kbps 6.4/5.3 Kbps Variable

160 Bytes 40/60/80/100 Bytes 20 Bytes 40 Bytes

G.723.1 CELP

16/14 Bytes

2.2.3 Arsitektur Jaringan VoIP Saat ini, VoIP tidak hanya digunakan untuk komunikasi suara antar komputer yang terhubung pada jaringan IP, namun juga diintegrasikan dengan PSTN. VoIP yang diimplementasikan di kehidupan nyata adalah sebagai berikut : 1. Dari PC ke PC melewati jaringan internet

Gambar 2.4 Hubungan PC ke PC 2. Dari PC ke Phone dan sebaliknya Hubungan ini memerlukan sebuah gateway yang berfungsi untuk melakukan penyesuaian standar antar media termasuk penyesuaian kanal kontrol dan kontrol pensinyalan antar media. Gateway ini bisa berupa PC atau router.


11

BAB II Dasar Teori

Gambar 2.5 Hubungan dari PC ke Phone 3. Dari Phone ke Phone melewati jaringan internet

Gambar 2.6 Hubungan antar phone dengan menggunakan jaringan internet Pada hubungan ini, protokol yang sama digunakan antar interface masingmasing terminal, namun pada link digunakan protokol yang berbeda, sehingga keberadaan gateway tetap dibutuhkan. Komponen protokol yang umum digunakan pada standard VoIP sendiri ada dua, yaitu H.323 dan SIP. Pada Tugas Akhir ini hanya menggunakan protokol H.323.

2.3 H.323 2.3.1 Overview H.323 H.323 merupakan standar komunikasi untuk VoIP menurut rekomendasi ITUT. Tujuan desain dan pengembangan H.323 adalah untuk memungkinkan interoperabilitas dengan tipe terminal multimedia lainnya. Terminal dengan standar H.323 dapat berkomunikasi dengan terminal H.320 pada N-ISDN, terminal H.321 pada Asynchronous Transfer Mode (ATM), dan terminal H.324 pada Public Switched Telephone Network (PSTN). Terminal H.323 memungkinkan komunikasi real time dua arah berupa suara, video dan data. H.323 merupakan kumpulan dari beberapa komponen, protokol, dan prosedur yang menyediakan komunikasi multimedia melalui jaringan packet-based. H.323 dapat digunakan untuk layanan – layanan multimedia seperti komunikasi suara (IP telephony), komunikasi video dengan suara (video telephony), dan gabungan suara, video dan data. Pengujian Performansi VoIP pada Jaringan WiMAX

12

BAB II Dasar Teori 2.3.2 Komponen Pendukung H.323 2.3.2.1 Terminal (Endpoints) Dalam sebuah Local Arena Network, terminal dikatakan sebagai klien endpoint yang menyediakan komunikasi dua arah secara real-time. Semua terminal H.323 harus memiliki System Control Unit, layer H.225, Network Interface dan sebuh unit audio codec. Unit video codec dan Aplikasi User Data adalah opsional.. 2.3.2.2 Gateway Komponen gateway menghubungkan jaringan H.323 dengan jaringan berbeda. Fungsi dasar entitas ini menyambungkan terminal H.323 dengan terminal non H.323. 2.3.2.3 Gatekeeper Gatekeeper merupakan komponen yang paling penting dalam sistem H.323. Entitas ini merupakan komponen opsional. Gatekeeper menyediakan layanan call control, bekerja sama dengan terminal, MCU, Gateway atau MC. Komponen ini juga dapat melakukan fungsi opsional seperti Call Control Signalling, Call Authorization, Bandwidth Management dan Call Management. 2.3.2.4 Multipoint Control Unit (MCU) Entitas MCU adalah sebuah endpoint pada LAN, mendukung konferensi point-topoint dan multipoint. Terdiri dari Multopoint Controller atau MC dan opsional Multipoint Processor atau MP. Multipoint Controller bertanggung jawab atas determinasi kapabilitas umum untuk audio dan video processing antara semua terminal, menyediakan fungsi kontrol untuk endpoint dalam sebuah konferensi multipoint dan membawa pargantian kapabilitas, serta mengatur mode operasi umum untuk transmisi stream multimedia antara endpoint.

2.3.3 Protokol-Protokol yang Terlibat pada H.323 Pada H.323 terdapat beberapa protokol dalam pengiriman data yang mendukung agar data terkirim real-time. Protokol – protokol tersebut tidak semuanya merupakan rekomendasi ITU-T tapi ada juga yang merupakan rekomendasi IETF.


13

BAB II Dasar Teori

Gambar 2.7 Arsitektur Protokol H.323 Dibawah ini dijelaskan beberapa protokol pada layer network dan transport: 1. H.26x codec’s Rekomendasi mengenai proses digitalisasi sinyal video analog. Contohnya : H.261 dan H.263 2. G.7xx codec’s Rekomendasi - rekomendasi ini mendefinisikan mengenai coding dan decoding sinyal suara analog ke format digital beserta dengan format kompresinya. Contohnya : G.711, G.729, G.722, G.723 dan lain-lain. 3. T.120 Protokol untuk mengatur pertukaran data pada saat terjadi panggilan multimedia. Misalnya white boarding, chat, dan lain-lain. 4. H.245 Protokol ini berfungsi untuk membangun kanal logikal (logical channel) yang akan menjadi kanal transmisi media. Setelah proses setup hubungan antara dua endpoint berhasil dilakukan menggunakan H.225.0 dan Q.931. 5. H.225.0 Jika gatekeeper terdapat dalam suatu network maka H.225.0 mengatur proses registrasi terminal ke gatekeeper tersebut dan mengatur pula proses admisi di jaringan tersebut. Jika gatekeeper tidak ada maka H.225 digunakan untuk proses setup dan cleardown panggilan, bekerja sama dengan protokol Q.931.


14

BAB II Dasar Teori 6. Q.931 Q.931 digunakan bersama H.225.0 untuk membangun hubungan H.323. H.225.0 di sisipkan dalam pesan UUIE (User to User Information Element) dari Q.931 untuk menyediakan informasi tambahan yang tidak tersedia dalam format Q.931 misalnya informasi mengenai IP address. 7. RTP (Real Time Transport Protocol) RTP merupakan protokol yang digunakan untuk mendapatkan transmisi multimedia (suara dan video) secara real time. Pada saat ditransmisikan melalui jaringan IP, RTP menempati layer di atas UDP. 8. RTCP (RTP Control Protocol) Merupakan suatu protocol yang biasanya digunakan bersama-sama dengan RTP. RTCP mirip dengan RTP, RTCP digunakan untuk mengirimkan paket control setiap terminal yang berpartisipasi pada percakapan yang digunakan sebagai informasi untuk kualitas transmisi pada jaringan.

Gambar 2.8 Arsitektur Jaringan H.323 2.3.4 Prosedur Call Setup pada H.323 Berikut adalah prosedur call setup pada H.323 hingga terjadinya hubungan komunikasi VoIP.


15

BAB II Dasar Teori

Gambar 2.9 Call Setup pada H.323 2.4 Perbandingan Protokol SIP dan H.323 Adapun perbandingan antara protokol SIP dan H.323 dalam hal fitur dan fungsinya akan dijabarkan pada Tabel 2.6 berikut ini: Tabel 2.6 Perbedaan antara Protokol SIP dan H.323 Fitur Protokol Transport

H.323

SIP

Menggunakan TCP dan UDP

Cukup menggunakan TCP atau UDP saja

Format Pengalamatan

Atribut alamat ditentukan oleh Alamat diberi atribut SIP URL

gatekeeper

yang

berbentuk

seperti alamat email. Multicast

Harus

didukung

oleh Caller dapat mengndang

perangkata H.323 lainnya

called party untuk join multicast

Topology

Menggunakan

gatekeeper Mendukung penuh mash

routing Pengujian Performansi VoIP pada Jaringan WiMAX

dan multicast 16

BAB II Dasar Teori Fitur

H.323

SIP

Kompleksitas

Call setup lebih rumit

Protokol Pengkodean

Menggunakan

Call setup sederhana

Q.931

dan SIP

ASN.1 PER Connection State

menggunakan

text

based seperti HTTP

H.323 dapat terputus secara SIP server hanya dipakai eksplisit atau ketika H.245 pada

saat

percakapan. hubungan.

memutuskan Gatekeeper

harus

mengawasi

status

selalu secara

pembentukan Pesan

BYE

eksplisit

selama memutuskan komunikasi.

komunikasi dibangun.

2.5 Metode Pengukuran Performansi VoIP Di dalam jaringan VoIP, tingkat penurunan kualitas yang diakibatkan oleh transmisi data memegang peranan penting terhadap kualitas suara yang dihasilkan, hal yang menjadi penyebab penurunan kualitas suara ini diantaranya adalah delay , paket loss dan jitter. 2.5.1 Parameter Objektif Kualitas VoIP Secara umum, penghematan bandwidth dan biaya percakapan yang murah diusahakan masih dapat memenuhi standar Quality of service (QoS). Performansi mengacu ke tingkat kecepatan dan keandalan penyampaian berbagai jenis beban data di dalam suatu komunikasi, baik voice maupun video. Performansi merupakan kumpulan dari beberapa parameter besaran teknis, yaitu : 1. Availability , yaitu persentase hidupnya sistem atau subsistem telekomunikasi. Idealnya, availability harus mencapai 100 %. Nilai availability yang diakui cukup baik adalah 99,9999 % (six nines), yang menunjukkan tingkat kerusakan sebesar 2,6 detik per bulan. 2. Throughput, yaitu kecepatan (rate) transfer data efektif, yang diukur dalam bps. Header dalam paket data mengurangi nilai ini. 3. Packet Loss, adalah jumlah paket hilang. Umumnya perangkat jaringan memiliki buffer untuk menampung data yang diterima. Jika terjadi kongesti yang cukup lama, buffer akan penuh, dan data baru tidak akan diterima. 4. Delay (latency), adalah waktu yang dibutuhkan data untuk menempuh jarak dari asal ke tujuan. Pengujian Performansi VoIP pada Jaringan WiMAX

17

BAB II Dasar Teori Tabel 2.7 Jenis-jenis Delay Jenis Delay

Keterangan

Algorithmic

Delay ini disebabkan oleh standar codec yang digunakan.

delay

Contohnya, Algorithmic delay untuk G.723.1 adalah 7.5 ms

Packetization

Delay yang disebabkan oleh peng-akumulasian bit voice

delay

sample ke frame. Seperti contohnya, standar G.711 untuk payload 160 bytes memakan waktu 20 ms.

Serialization

Delay ini terjadi karena adanya waktu yang dibutuhkan

delay

untuk pentransmisian paket IP dari sisi originating (pengirim).

Propagation

Delay ini terjadi karena perambatan atau perjalanan. Paket

delay

IP di media transmisi ke alamat tujuan. Seperti contohnya delay propagasi di dalam kabel akan memakan waktu 4 sampai 6 µs per kilometernya.

Component

Delay ini disebabkan oleh banyaknya komponen yang

Delay.

digunakan di dalam sistem transmisi.

5. Jitter, atau variasi kedatangan paket, hal ini diakibatkan oleh variasi-variasi dalam panjang antrian, dalam waktu pengolahan data, dan juga dalam waktu penghimpunan ulang paket-paket di akhir perjalanan. Rekomendasi ITU G.114 merekomendasikan standar delay, bahwa ada 3 kualifikasi yang ditunjukkan oleh ITU-T untuk delay : Tabel 2.8 Rekomendasi ITU-T G.114 untuk delay Range in Milisecon

0 – 150 msec 150 – 400 msec

Description

Acceptable for most user application Acceptable provided that administrators are aware of the transmission time and it’s impact on transmission quality of user application

> 400 msec

Unacceptable

for

general

network

planning purpose, it is recoqnized that in some exceptional cases this limit will be exceeded.


18

BAB II Dasar Teori 2.5.2 Parameter Subjektif Kualitas VoIP Untuk mementukan kualitas layanan suara dalam jaringan IP dapat digunakan beberapa parameter subjektif, salah satunya adalah dengan metode Mean Opinion Score (MOS). Metode ini merupakan metode yang digunakan untuk menentukan kualitas suara dalam jaringan IP berdasar kepada standard ITU-T P.800. Metode ini bersifat subjektif, karena berdasarkan pendapat orang-perorangan. Untuk menentukan nilai MOS terdapat dua cara pengetesan yaitu, conversation opinion test dan listening test. Rekomendasi nilai ITU-T P.800 untuk nilai MOS adalah sebagai berikut : Tabel 2.9 Rekomendasi ITU-T P.800 untuk nilai kualitas berdasarkan MOS Nilai MOS

Opini

5

sangat baik

4

baik

3

cukup baik

2

tidak baik

1

buruk


19

BAB III KONFIGURASI JARINGAN DAN PENGUKURAN PERFORMANSI 3.1 Konfigurasi Jaringan Pada uji coba dan pengukuran ini dilakukan beberapa prosedur pengujian untuk mengetahui performansi perangkat WiMAX dalam mendukung layanan VoIP, yaitu: 1. Menguji kestabilan perangkat yang akan digunakan meliputi pengukuran throughput dan kualitas pnerimaan sinyal pada jarak-jarak yang sudah ditentukan. 2. Menguji kemampuan perangkat dalam membuktikan kemampuan feature atau spesifikasi perangkat yang dimiliki. 3. Penyesuaian dan penggabungan perangkat dengan jaringan lokal yang ada. 4. Menguji performansi VoIP pada jaringan WiMAX yang meliputi parameter delay, jitter, dan packet loss pada jarak-jarak yang suda ditentukan. Pengujian dan pengukuran performansi VoIP pada jaringan WiMAX menggunakan konfigurasi sebagai berikut:

RisTiNET

Public IP : 203.130.204.231 Base Stattion

PC NMS

Ethernet Switch

IP : 176.16.200.4 Netmask : 255.255.255.248

Gambar 3.1 Konfigurasi Jaringan pada sisi Base Station

Gambar 3.2 Konfigurasi Jaringan pada sisi Subscriber Station

21

BAB III Konfigurasi Jaringan dan Pengukuran Performansi 3.2 Metode Pengukuran Dalam melakukan pengukuran dan analisa akan lebih mudah jika kita tuangkan ke dalam bentuk flow chart. Selain itu penelitian akan lebih terstruktur sehingga proses penelitian akan mengacu pada tujuan akhirnya.

Gambar 3.3 Flow Chart Umum Penelitian Pada uji coba teknologi WiMAX ini, BS (base station) dan server dipasang pada area RisTi sedangkan client yaitu pelanggan (subscriber station) terdapat pada area outdoor dengan jarak bervariasi dari base station. Pengukuran dilakukan menggunakan notebook yang dihubungkan dengan perangkat BS sebagai server dan SSs sebagai client (CPE). Pengukuran disisi client berupa pengukuran : 1. Stabilitas dan konektivitas sistem, menggunakan perintah Ping. Perintah Ping akan mengirim satu paket data ke salah satu alamat , kemudian alamat tersebut akan membalas dengan lamanya waktu 2. Level SNR antara BS dan SS 3. Level RSL (daerah jangkauan) 4. Throughput sinyal 5. Parameter performansi seperti delay, jitter, dan packet loss Pengujian Performansi VoIP pada Jaringan WiMAX

22

BAB III Konfigurasi Jaringan dan Pengukuran Performansi 3.3 Kondisi Lapangan Pengukuran performansi VoIP pada jaringan WiMAX ini dilakukan di 7 titik di kota Bandung dan sekitarnya. CPE diletakan di 6 titik yang berada pada daerah luar TELKOMRisTi dan 1 titik yang ditempatkan di ruang seminar laboratorium wireless TELKOMRisTi. Sedangkan lokasi CPE yang berada di luar TELKOMRisTi terdapat di Bale Endah, Pintu Tol Cileuyi dan Rancaekek. Base Station (BS) ditempatkan pada laboratorium wireless dan antena BS dipasang di tower yang terletak diatas laboratorium wireless. Masing-masing titik pengukuran memiliki jarak dari BS yang berbeda dan tinggi dari permukaan air laut yang berbeda. No

Lokasi

Tabel 3.1 Koordinat Lokasi CPE Altitude Azimuth

Jarak

1

Ruang Seminar

879 m

-

0 km

2

Pajajaran

766 m

332 °

4,35 km

3

Jl. Sudirman

733 m

272 °

5,32 km

4

Astana Anyar

732 m

262 °

5,82 km

5

Bale Endah

902 m

346 °

15,5 km

6

Pintu Tol Cileunyi

811 m

293 °

20 km

7

Rancaekek

794 m

295 °

32,8 km

Kondisi link propagasi tiap titik pengukuran berbeda tergantung pada keadaan sekitar titik pengukuran. Untuk kondisi NLOS terdapat pada daerah Ruang Seminar, Pajajaran, Jl. Sudirman, Astana Anyar dan Pintu Tol Cileunyi dan Pintu Tol Cileunyi. Sedangkan untuk kondisi LOS terdapat pada daerah Bale Endah dan Rancaekek. Alokasi frekuensi yang digunakan perangkat dalam uji coba teknologi WiMAX ini mengacu pada tetapan IEEE yang digunakan di wilayah Asia Pasifik yaitu 3,5 GHz. Frekuensi 3,5 GHz merupakan frekuensi berlisensi yang dialokasikan untuk aplikasi BWA terutama di wilayah Eropa dan digunakan pada konfigurasi point-to-multipoint. Frekuensi yang digunakan pada perangkat untuk uplink adalah 3526 MHz sedangkan untuk downlink adalah 3426 MHz. Pada frekuensi 3,5 GHz besarnya bandwidth kanal yang digunakan adalah 1 MHz dengan teknik dupleks FDD. Berikut merupakan parameter Base Station WiMAX yang digunakan untuk pngukuran.


23

BAB III Konfigurasi Jaringan dan Pengukuran Performansi Tabel 3.2 Parameter Base Station WiMAX Parameter Frekuensi

Nilai 3,5 GHz

Bandwidth kanal 1 MHz

3.4

Gain

14 dBi

Tx Power

34,55 dBm

Rx sensitivity

-114 dBm

Perangkat Sistem Pada pengukuran performansi VoIP pada jaringan WiMAX ini, digunakan

WiMAX dengan standard IEEE 802.16d untuk tipe akses fixed wireless. Secara umum terdapat tiga komponen utama dalam sistem, yaitu sisi server atau dalam pengukuran kali ini disebut sebagai sisi Base Station (BS), sisi client atau sisi Subscriber Station (SS) dan media akses. 3.4.1 Perangkat Keras (Hardware) 3.4.1.1 Internet backbone Internet merupakan sekumpulan jaringan yang tersebar di seluruh dunia yang saling terhubung satu sama lain sehingga akan membentuk suatu jaringan yang sangat besar. Layanan yang disediakn oleh jaringan internet antara lain FTP, email, Chat, dan lain-lain. 3.4.1.2 Base Station (BS) Base Station merupakan perangkat transceiver (transmitter-receiver) yang terhubung dengan internet backbone. Base Station berfungsi sebagai receiver, buffer, dan transmitter untuk tiap data yang dikirimkan dalam infrastruktur jaringan internet baik kabel mauopun wireless. Base station yang digunakan dalam pengujian WiMAX adalah VistaMAX seri ABS 4000 dengan jangkauan tiap sektornya sebesar 60o.

Gambar 3.4 BTS ABS 4000 Pengujian Performansi VoIP pada Jaringan WiMAX

24

BAB III Konfigurasi Jaringan dan Pengukuran Performansi Jenis duplexing yang digunakan pada BTS tersebut adalah Frequency Division Duplexing (FDD) dengan skema akses Radio Frequency-nya dengan teknologi OFDM 256 FFT. BTS ABS 4000 bekerja pada range frekuensi 3300-3800 MHz dan ukuran bandwidth yang digunakan mulai 1,75 MHz, 3,5 MHz dan 7 MHz. Akan tetapi dalam pengukuran kali ini

range frekuensi yang digunakan adalah pada

frekuensi 3,5 GHz, dengan lebar bandwith sebesar 1 MHz. 3.4.1.3 Customer Premises Equipment (CPE) CPE merupkan perangkat pada sisi pelanggan yang berfungsi untuk melakukan proses decoding serta demodulasi pada data-data yang diterima dari Base Station, sehingga menjadi suatu informasi yang dapat dibaca oleh pelanggan. Dalam percobaan yang dilakukan dilapangan jenis perangkat subcriber station adalah SSU 500. Jenis CPE ini merupakan sektoral antena dengan berbentuk flat-panel antena.

Gambar 3.5 CPE SSU 500 Perangkat SS ini bekerja pada range frekuensi 3300-3800 MHz. Dengan sumber catuan diperoleh dari power of ethrnet yang berupa kabel UTP sebagai sumber dayanya. Adapun jenis bandwidth yang dapat diatur mulai dari 1,75 MHz, 3,5 MHz hingga 7 MHz. Tipe duplexing yang digunakan adalah FDD ( Frequency Division Duplexing). 3.4.1.4 Network Management System (NMS) Protokol manajemen yang digunakan berbasiskan protocol SNMP (Simple Network Management Protocol) dan menggunakan software LCID. Dalam pengujian ini menggunakan NMS8000. NMS ini berbasis web, jadi bisa di buka melalui browser internet seperti internet explorer atau mozilla firefox.


25

BAB III Konfigurasi Jaringan dan Pengukuran Performansi

Gambar 3.6 NMS 8000 3.4.1.5 Power over Ethernet (PoE) Merupakan catu daya pada CPE dan BS yang menggunakan interface RJ-45. PoE adalah LAN yang menggunakan kabel untuk mengalirkan arus listrik yang diperlukan untuik pengoperasian peralatan yang yang dialirkan melalui kabel data. Dengan adanya PoE ini mampu meminimalkan jumlah kabel yang harus digunakan untuk menginstal jaringan.

Gambar 3.7 Power over Ethernet Ada dua buah komponen dasar pada sebuah PoE (IEEE 802.3af) yaitu yaitu alat yang mensuplai daya atau PSE (Power Source Equipment) dan alat yang mengkonsumsi daya atau PD (Power Device). Fungsi utama pada PSE adalah menyediakan daya untuk link segment jika PD telah terdeteksi, memonitor daya pada link, dan mematikan daya jika daya terlampaui atau sudah berakhir koneksi. PSE mampu menyediakan daya sampai 15,4 watt pada kabel plant 48 volt. 3.4.1.6 Ethernet Switch Jenis Ethernet yang dipergunakan adalah WES 800 yang didalamnya mengakomodasi Base Station PoE yang dalam kapasitasnya mampu menghandle sampai 8 sektor BTS WiMAX. Selain itu WES 800 juga memiliki fitur 8-port layer 3 switch yang berfungsi sebagai point of termination antara antena BTS ABS 4000 dan router atau perangkat jaringan lainnya yang terkait untuk uplink. Kempuan uplink


26

BAB III Konfigurasi Jaringan dan Pengukuran Performansi tersebut didukung dengan fitur GigE Router uplink yang mampu mengirimkan sinyal uplink dalam orde Gbps.

Gambar 3.8 Ethernet Switch WES 800 3.4.2 Perangkat Lunak (Software) 3.4.2.1 Netmeeting Software ini digunakan sebagai endpoint dari VoIP. Software ini merupakan software yang sudah termasuk satu produk dengan Operating System Windows. Software selain bias digunakan untuk komunkasi voice juga bisa digunakan untuk komunikasi video call. 3.4.2.2 Ethereal Ethereal adalah perangkat lunak yang dapat menganalisa paket-paket yang beredar dalam sebuah jaringan. Perangkat lunak ini dapat menangkap paket-paket dalam jaringan dan kemudian menampilkannya dengan detail-detail yang ada. 3.4.2.3 Palm OS Emulator Software ini berfungsi untuk mengetahui nilai parameter transmisi seperti SQI (Signal Quality Index), RSSI (Receive Signal Strength Indicator), SNR (Signal to Noise Ratio) dan C/I (Carrier to Interference). Dari parameter-parameter ini nanti akan digunakan untuk megetahui kualitas sinyal yang dapat ditangkap CPE.

Gambar 3.9 Tampilan Palm OS Emulator Pengujian Performansi VoIP pada Jaringan WiMAX

27

BAB III Konfigurasi Jaringan dan Pengukuran Performansi 3.4.2.4 Local Craft Interface Indicator (LCID) Software ini digunakan untuk mengukur frame transmit (Tx) maupun receive (Rx). Selain itu software ini dapat untuk mengetahui jenis modulasi apa yang paling bagus digunakan pada CPE berdasarkan nilai frame Tx atau Rx yang paling bagus.

Gambar 3.10 Tampilan LCID 3.5 Parameter Performansi Sistem Untuk mendapatkan sistem komunikasi yang baik perlu dilakukan perhitungan link budget dan perhitungan kualitas sinyal dari sistem tersebut. Perhitungan link budget merupakan perhitungan level daya yang dilakukan untuk memastikan bahwa level daya penerimaan lebih besar atau sama dengan level daya threshold (RSL ≥ Rth). Tujuannya untuk menjaga keseimbangan gain dan loss untuk mencapai SNR yang diinginkan di receiver. Perhitungan link budget juga berguna untuk menghitung luas daerah jangkauan sinyal dari base station , seberapa jauh sinyal masih dapat diterima oleh pelanggan dengan baik. Beberapa parameter yang perlu diperhitungkan diantaranya perhitungan loss (redaman), dan RSSI (Receive Signal Strength Indicatorl). Sedangkan perhitungan kualitas sinyal meliputi perhitungan SNR (Signal to Noise Ratio). Sedangkan untuk mengukur performansi parameter yang diukur adalah delay, jitter, packet loss dan throughput.

3.5.1 Overview Loss Propagasi 3.5.1.1 Propagasi LOS Kanal radio untuk sistem komunikasi wireless dibedakan untuk kondisi LOS dan NLOS. Pada keadaan LOS, sinyal merambat langsung melalui udara tanpa melewati suatu obstacle atau hambatan (rumah, kayu, gunung, gedung, dll) dari


28

BAB III Konfigurasi Jaringan dan Pengukuran Performansi pengirim ke penerima. Kriteria untuk keadaan LOS adalah bebasnya daerah Fresnel dari hambatan yang bisa mengganggu sinyal yang melalui udara tersebut. Daerah Fresnel tergantung dari frekuensi operasi dan jarak antara pengirim (transmitter) dengan penerima (receiver).

Gambar 3.11 Kondisi Propagasi LOS Redaman ruang bebas atau free space loss merupakan penurunan daya gelombang radio selama merambat di ruang bebas. Redaman ini dipengaruhi oleh besar frekuensi dan jarak antara titik pengirim dan penerima. 3.5.1.2 Propagasi NLOS Pada kondisi kanal NLOS, sinyal yang ditangkap di penerima (receiver) adalah sinyal yang telah mengalami proses refleksi, scattering dan difraksi. Sinyal datang yang ditangkap penerima merupakan gabungan dari sinyal langsung, multi pantulan, energi hamburan dan sinyal propagasi yang telah terdifraksi. Sinyal ini mempunyai delay pola sebaran yang berbeda, redaman, polarisasi dan kestabilan relatif dari sinyal langsung .

Gambar 3.12 Kondisi propagasi NLOS 3.5.2 Perhitungan Kualitas Sinyal Transmisi Modulasi yang digunakan merupakan modulasi adaptif dimana sistem modulasi yang digunakan dapat menyesuaikan dengan keadaan lingkungan. Ada 4 Pengujian Performansi VoIP pada Jaringan WiMAX

29

BAB III Konfigurasi Jaringan dan Pengukuran Performansi jenis modulasi yang digunakan yaitu BPSK, QPSK, QAM 16 dan QAM 64. Jenis modulasi dapat digunakan untuk menghitung nilai BER (Bit Error Rate) dan menentukan spektral efisiensi. Spektral efisiensi merupakan kemampuan skema modulasi untuk mengakomodasikan data dalam bandwidth yang terbatas. 3.5.2.1 Signal to Noise Ratio S/N merupakan perbandingan antara daya sinyal dengan daya noise pada kanal . Nilai S/N dapat diperoleh dengan rumus : ¾

⎛ Eb ⎞ ⎛ BR ⎞ SNR = ⎜ ⎟+⎜ ⎟ ................................................................................(3.5) ⎝ No ⎠ ⎝ Bw ⎠ dimana : BR = bit rate Bw = bandwidth kanal

¾ bit rate = Nused × bm ×

Ct …………………………………………...….(3.6) Ts

dimana : Nused = 192 (data) bm

= jumlah bit per modulasi

Ct

= coding rate

Ts

= periode symbol

3.5.2.2 SQI (Signal Quality Index) SQI adalah suatu parameter yang menunjukan indeks dari level sensitifitas

kualitas sinyal. SQI digunakan untuk menentukan threshold pada data. Dengan kualitas sinyal terbaik bernilai 100% sedangkan nilai kualitas sinyal terburuk adalah 0. Level sensitifitas tertinggi adalah pada modulasi 64 QAM ¾ dengan nilai level sensitifitasnya adalah -97 dBm dan nilai level sensitifitas terendah adalah pada modulasi BPSK ½ dengan nilai level sensitifitasnya adalah -117 dBm. Standart referensi SQI yang ditetapkan adalah nilai maksimum pada RSSI perangkat. Jika level daya yang diterima lebih besar dari RSSI referensi maka level indikator SQI-nya akan menunjukan nilai 100%. Sedangkan apabila nilai level sensitifitas kurang dari -117 dBm atau batas minimum RSSI referensi maka akan menunjukan nilai 0. 3.5.2.3 RSSI (Receive Signal Strength Indicator) RSSI (Receive Signal Strength Indicatorl) adalah level sinyal yang diterima di

penerima dan nilainya harus lebih besar dari sensitivitas perangkat penerima (RSSI ≥ Pengujian Performansi VoIP pada Jaringan WiMAX

30


Rth). Sensitivitas perangkat penerima merupakan kepekaan suatu perangkat pada sisi penerima yang dijadikan ukuran threshold. Nilai RSL dapat dihitung dengan persamaan berkut : RSL

= EIRP – Lpropagasi + Grx – Lrx ......................................... (3.7)

EIRP merupakan besaran yang menyatakan kekuatan daya pancar dari suatu antena di bumi. Atau dapat dikatakan EIRP itu merupakan perkalian antara daya RF dengan gain suatu antena. Dimana EIRP dapat dihitung dengan rumus berikut : EIRP = Ptx + GRX - (LKT + LCT) ......................................................... (3.8) Keterangan : EIRP

= Effecive Isotropic Radiated Power (dBm)

Ptx

= daya kirim (dB)

GRX

= Gain antena (dB)

LK

= Redaman feeder transmitter (kabel)

LC

= Redaman branching transmitter (konektor)

Lpropagasi

= rugi-rugi gelombang saat berpropagasi (dB)

Lrx

= rugi-rugi saluran penerima (dB)

3.5.3 Delay

Delay adalah waktu yang dibutuhkan data untuk menempuh jarak dari titik

asal sampai ke titik tujuan. Parameter delay disebabkan oleh beberapa komponen delay yang secara garis besar yaitu delay coder (processing), delay serialization,, delay packetization, delay dejitter buffer dan delay network.

3.5.4 Throughput Throughput merupakan suatu ukuran yang menyatakan berapa banyak bit

sukses yang diterima di tujuan dibandingkan dengan lamanya waktu yang dibutuhkan untuk mengirimkan bit-bit tersebut. Throughput (γ ) =

ΣPaket yang diterima (Bytes) × 8 (bps) ..……………………(3.9) Σ Waktu Pengamatan

Pada kondisi nyata besarnya throughput tergantung dari protokol yang digunakan dalam transmisi (seperti TCP, UDP, dll) dan tipe data yang akan dikirim (FTP, HTTP, SMTP, VoIP, dll).


31


Gambar 3.13 Throughput dan QOS untuk beberapa contoh aplikasi (ETSI TR 101 856)

3.5.5 Mean Opinion Score (MOS)

MOS merupakan parameter subjektif untuk mengukur kualitas suara pada VoIP. Selain mengambil data langsung melalui pendapat perorangan, nilai MOS juga dapat ambil melalui pendekatan matematis. Pendekatan matematis yang digunakan untuk menentukan kualitas suara berdasarkan penyebab menurunnya kualitas suara dalam jaringan VoIP dimodelkan dengan E – Model yang distandardkan kepada ITU– T G.107. Nilai akhir estimasi E–Model disebut dengan R faktor . R faktor didefinisikan sebagai faktor kualitas transmisi yang dipengaruhi oleh beberapa parameter seperti signal to noise ratio dan echo perangkat, codec dan kompresi, packet loss, dan delay. R Faktor ini didefinisikan sebagai berikut : R = 94,2 - Id - Ief ..................................................................................(3.10) dengan :

Id = Faktor penurunan kualitas yang disebabkan oleh pengaruh one way delay Ief = Faktor penurunan kualitas yang disebabkan oleh teknik kompresi dan packetloss yang terjadi Nilai Id ditentukan dari persamaan berikut ini : Id = 0.024 d + 0.11(d – 177.3) H(d – 177.3) ........................................(3.11)


32

BAB III Konfigurasi Jaringan dan Pengukuran Performansi Nilai Ief tergantung pada metoda kompresi yang digunakan. Untuk teknik kompresi sesuai dengan rekomendasi G.107 nilai Ief sesuai dengan persamaan berikut ini : Ief = 7 + 30 ln (1 + 15 e)......................................................................(3.12) Maka secara umum persamaan nilai estimasi R Faktor menjadi : R = 94,2 – [0.024 d + 0.11(d – 177.3) H(d – 177.3)] – [7 + 30 ln (1 + 15 e)]............(3.13)

Dengan : R =

faktor kualitas transmisi

d =

one way delay (milli second)

H=

fungsi tangga ; dengan ketentuan

e =

H(x) = 0 jika x < 0, lainnya H(x) = 1 untuk x >= 0 persentasi besarnya paket loss yang terjadi (dalam bentuk desimal) Nilai R faktor mengacu kepada standar MOS , hubungannya dapat dilihat pada

gambar dibawah ini:

Gambar 3.14 Korelasi antara E – Model (ITU G.107) dengan MOS (ITU P.800) Untuk mengubah estimasi dari nilai R kedalam MOS (ITU – P.800) terdapat

ketentuan sebagai berikut : 1.Untuk R < 0 :

MOS = 1.........................................................................(3.14)

2.Untuk R > 100 :

MOS = 4.5......................................................................(3.15)

3.Untuk 0 < R < 100 : MOS = 1 + 0.035 R + 7x10-6 R(R-60)(100-R)............(3.16)


33

BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISA PENGUKURAN 4.1 Gambaran Analisa Pada bab ini akan dianalisa hasil pengukuran yang telah diakukan. Dari

pengukuran yang telah dilakukan, diperoleh data-data parameter yang mempengaruhi performansi VoIP pada jaringan WiMAX. Data diperoleh dengan melakukan pengukuran di wilayah Bandung dengan konfigurasi yang telah ditentukan sebelumnya. Ada 7 lokasi berbeda yang telah ditentukan dalam melakukan pengukuran dengan konfigurasi pengukuran untuk tiap lokasi adalah sama. Skenario untuk pengukuran hanya ditentukan oleh perbedaan jarak antara CPE dan BS dan kondisi daerah di tiap titik pengukuran (LOS dan NLOS). Codec yang digunakan dalam pengukuran adalah G.711 dengan bit rate 64 Kbps dan G.723.1 dengan bit rate 6,3 Kbps. Pertama kali yang dilakukan dalam pengukuran adalah menguji kestabilan dan konektivitas sistem. Untuk mengukur konektivitas dapat menggunakan perintah ping sedangkan untuk kualitas sinyal dan kestabilan digunakan software Palm OS Emulator. Dari software ini didapat parameter transmisi seperti SQI (Signal Quality Index), RSSI (Received Signal Strength Indicator), dan SNR (Signal to Noise Ratio). Setelah sistem dapat dikatakan stabil selanjutnya dengan menggunakan software ethereal didapatkan parameter-parameter seperti delay network, jitter dan packet loss. Parameter yang telah didapat tersebut kemudian dianalisa dengan mengacu pada parameter standar. Dari data-data tersebut ditentukan R factor yang kemudian dapat ditentukan pula nilai MOS (Mean Opinion Score).

4.2 Kualitas Transmisi Jaringan 4.2.1 Kualitas SNR

Parameter SNR menunjukkan kuat daya sinyal dibandingkan dengan daya noise pada kanal transmisi. Standar IEEE 802.16 yang menggunakan adaptive modulation membuat perangkat mampu memilih jenis modulasi terhadap nilai SNR yang diterima. Berikut adalah tabel hasil pengukuran pengukuran.

36

SNR untuk tujuh titik

BAB IV Pengujian dan Analisa Pengukuran Tabel 4.1 Hasil Pengukuran SNR No.

Description LOS NLOS

Altitude Distance (m) (Km)

Location

SQI (%)

SNR (dB)

Modulation Uplink Downlink

1

Bale Endah

902

15,5

√

-

100

30

64QAM

64QAM

2 3 4

Rancaekek Pajajaran Jl.Sudirman Pintu Tol Cileunyi Astana Anyar Seminar Room

794 766 733

32,8 4,35 5,32

√ -

√ √

83 37 0

30 23 18

64QAM 16QAM 16QAM

64QAM 64QAM 16QAM

811

20

-

√

42

24

64QAM

64QAM

732

5,82

-

√

21

23

8QAM

16QAM

879

0

-

√

100

31

64QAM

64QAM

5 6 7

Grafik Jarak terhadap SQI 120 100 80 60 40 20 0 0

4,35

5,32

5,82

15,5

20

32,8

Jarak (km) SQI (%)

SQI Standart (%)

Gambar 4.1 Grafik Pengukuran Jarak terhadap nilai SQI Grafik Jarak terhadap SNR 35 30 25 20 15 10 5 0 0

4,35

5,32

5,82

15,5

20

32,8

Jarak (km) SNR (dB)

Gambar 4.2 Grafik Pengukuran Jarak terhadap nilai SNR

Dari Tabel 4.2 didapat nilai SNR terbesar didapat pada lokasi Seminar Room yaitu sebesar 31 dB dengan modulasi 64 QAM. Sedangkan nilai SNR terkecil didapat pada lokasi Jl.Sudirman dengan modulasi 16 QAM. Nilai SNR dipengaruhi oleh nilai SQI yang berdasarkan standard perangkat sebesar 50%. SQI adalah indikator yang menunjukan kualitas dari suatu sinyal. Untuk lokasi Seminar Room, Bale Endah dan Rancaekek nilai SQI mencapai 100% sehingga nilai SNR-nya tinggi.


37

BAB IV Pengujian dan Analisa Pengukuran Nilai SNR ditentukan juga oleh lingkungan propagasi antara BS dan CPE, jika kondisi LOS maka SNR pun makin besar. Untuk pengukuran kondisi LOS pada lokasi Bale Endah dan Rancaekek, nilai SNR besar karena kondisi propagasi antara BS dan CPE adalah LOS. Berbeda dengan kondisi dimana antara BS dan CPE banyak terhalang oleh obstacle seperti pepohonan dan bangunan, nilai SNR yang diperoleh lebih kecil. Teknologi IEEE 802.16d menggunakan modulasi adaptif yang secara efektif dapat mengatur keseimbangan kualitas sambungan atau biasanya diukur dengan Signal to Noise Ratio (SNR)[17]. Apabila kualitas sinyal cukup baik, maka digunakan modulasi yang lebih tinggi untuk memberikan kapasitas bandwidth yang lebih besar, sedangkan apabila kualitas link menurun, sistem modulasinya digeser menjadi lebih rendah untuk menjaga kesatabilan dan kualitas sambungan[17]. Tabel 4.2 Perbandingan Nilai SNR dan Jenis Modulasi Jenis Modulasi

64 QAM 16 QAM 8 QAM QPSK BPSK

SNR Lower Threshold 22.0 16.0 12.5 9.5 3.0

Sedangkan pada lokasi Astana Anyar walaupun nilai SNRnya lebih besar daripada nilai SNR pada Jl. Sudirman modulasinya menggunakan 8 QAM karena untuk menjaga kestabilan link propagasi antara BS dan SS yang tidak stabil. Karena pada saat pengukuran kondisi propagasi pada kedua lokasi tersebut berubah-ubah yang menyebabkan modulasi yang digunakan juga berganti-ganti. Nilai SNR sebanding dengan dengan bit rate modulasi, semakin besar nilai bit rate modulasi maka nilai SNR akan semakin besar.

4.2.2 Kualitas RSSI

RSSI (Received Signal Strength Indicator) adalah indicator kekuatan sinyal yang diterima oleh penerima. Nilai RSSI harus lebih besar dari nilai Rx sensitivity (RSSI > Rx sensitivity) yang telah ditetapkan oleh perangkat sebesar -114 dBm.


38

BAB IV Pengujian dan Analisa Pengukuran Tabel 4.3 Hasil Pengukuran RSSI No.

Location

1 2 3 4

Bale Endah Rancaekek Pajajaran Jl.Sudirman Pintu Tol Cileunyi Astana Anyar Seminar Room

5 6 7

Description LOS NLOS

SQI (%)

RSSI (dBm)

√

100 83 37 0

-93 -103 -111 -120

Modulation Uplink Downlink 64QAM 64QAM 64QAM 64QAM 16QAM 64QAM 16QAM 16QAM

-

√

42

-110

64QAM

64QAM

-

√

-

√

21 100

-115 -94

8 QAM 64QAM

16QAM 64QAM

20

32,8

Altitude (m)

Distance (Km)

902 794 766 733

15,5 32,8 4,35 5,32

√

-

√

-

-

√

-

811

20

732 879

5,82 0

Grafik Jarak terhadap RSSI 0 -20

0

4,35

5,32

5,82

15,5

-40 -60 -80 -100 -120 -140 Jarak (km) RSSI (dBm)

Rx Sensitivity (dBm)

Gambar 4.3 Grafik Pengukuran Jarak terhadap RSSI

Nilai RSSI terbesar terdapat pada lokasi Bale Endah sebesar -93 dBm dengan kondisi propagasi adalah LOS dan modulasi yang digunakan adalah 64 QAM. Nilai RSSI terbesar ini juga dipengaruhi oleh nilai SQI sebesar 100 %. Sedangkan nilai RSSI terkecil terdapat lokasi Jl. Sudirman sebesar -120 dBm, yaitu berada dibawah nilai standard RSSI perangkat sebesar -114 dBm dengan kondisi propagasi adalah NLOS dan modulasi yang digunakan adalah 16 QAM. Kondisi lingkungan Jl. Sudirman yang banyak sekali gedung-gedung bertingkat dan ketinggian antena yang rendah mempengaruhi nilai RSSI dan SQI. Kualitas sinyal yang diterima, selain ditentukan oleh RSSI juga ditentukan oleh nilai SQI. Semakin besar nilai SQI maka semakin besar pula nilai RSSI yang menunjukan semakin bagus pula kualitas sinyal yang diterima oleh CPE. Jarak pengukuran terjauh dengan kondisi propagasi LOS dimana sinyal masih diterima dengan baik adalah pada daerah Rancaekek dengan jarak 32.8 Km. Sedangkan untuk kondisi NLOS sinyal terjauh yang masih bisa diterima dengan baik adalah pada daerah Pintu Tol Cileunyi dengan jarak 20 Km. Untuk daerah-daerah kondisi NLOS pada jarak sekitar 4-5 Km, sinyal yang diterima tidak bagus Hal ini


39

BAB IV Pengujian dan Analisa Pengukuran dimungkinkan kondisi daerah-daerah tersebut yang banyak sekali gedung-gedung bertingkat. Faktor lingkungan berpengaruh sekali terhadap nilai RSSI.

4.3 Pengukuran dan Analisa Throughput

Throughput menunjukkan perbandingan antara paket data yang berhasil sampai tujuan dengan waktu pengamatan. Konfigurasi pengukuran mengikuti perencanaan di awal. Pengukuran throughput dilakukan dengan melakukan transfer data sebesar 10 Mbps baik untuk downlink maupun uplink. Pengukuran dilakukan pada 7 lokasi dengan jarak dan settingan grade of service yang berbeda sesuai peruntukannya. Berikut capture pengukuran yang telah dilakukan.

Gambar 4.4 Download file untuk mengukur Throughput

Saat pengukuran downlink, FTP server mengirimkan paket ke SS, sedangkan pada saat pengukuran uplink, SS mengirimkan paket ke FTP server. Berikut hasil keseluruhan dari pengukuran throughput di 7 lokasi yang sudah ditentukan beserta nilai Grade of Service masing-masing. Tabel 4.4 Throughput downlink dan uplink hasil pengukuran No

Location

1 2 3 4

Bale Endah Rancaekek Pajajaran Jl.Sudirman Pintu Tol Cileunyi Astana Anyar Seminar Room

Jenis

Jarak (Km)

902 794 766 733

15,5 32,8 4,35 5,32

√

-

Platinum

1.520

385,58

√

-

Platinum

1.910

475,18

-

√

Platinum

−

−

-

√

Platinum

−

−

811

20

-

√

Platinum

1.690

412,12

732 879

5,82 0

-

√

Platinum

−

−

-

√

Platinum

1.850

469,95

LOS

5 6 7

Throughput (kbps)

Altitude (m)

GoS Type on CPE

NLOS


DL

UL

40

BAB IV Pengujian dan Analisa Pengukuran

Grafik Throughput terhadap Altitude

Throughput (Kbps)

2000 1500 1000 500 0 732

733

766

794

811

879

902

Altitude (m) Downlink (Kbps)

Uplink (Kbps)

Gambar 4.5 Grafik Pengukuran Throughput

Dari data diatas, nilai throughput rata-rata untuk downlink adalah 0,99 Mbps sedangkan untuk nilai uplink adalah 0,25 Mbps. Nilai terbesar baik downlink maupun uplink terdapat pada titik lokasi Rancaekek dengan nilai sebesar 1,91 Mbps untuk downlink dan 0,47 Mbps untuk uplink. Hal ini dikarenakan kondisi propagasi antara BS dan SS adalah LOS dan modulasi yang digunakan adalah 64 QAM yang diukur dengan menggunakan software LCID (Local Craft Interface Device) yang terdapat pada perangkat. Sedangkan di beberapa daerah dengan kondisi propagasi NLOS seperti Pajajaran, Jl. Sudirman dan Astana Anyar, nilai throughput tidak keluar karena sinyal yang diterima pada derah tersebut sangat kecil Hal ini dapat dilihat dari Tabel 4.3 dimana nilai SQI untuk 3 lokasi tersebut jauh dari nilai standard SQI perangkat,

yaitu sebesar 50%. Pada lokasi Jl. Sudirman, Pajajaran dan Astana Anyar ketinggian antenna CPE dari permukaan air (altitude) rendah dan pada derah tersebut dikelilingi oleh bangunan-bangunan bertingkat. Kondisi ini yang bisa menyebabkan kualitas sinyal yang didapat pada 3 lokasi tersebut sangat buruk yang mengakibatkan antara BS dan CPE tidak bisa terhubung dan mengakibatkan nilai throughput pada daerah tersebut tidak bisa terukur. Untuk mengatasi keterbatasan ini bisa dilakukan dengan menambah ketinggian antena atau diletakkan diatas gedung agar kualitas sinyal yang didapat bisa lebih baik. Selain itu bisa juga dilakukan dengan menambah gain antena CPE sehingga CPE bisa mendapatkan nilai SNR dan RSSI yang sesuai. Untuk mendapatkan nilai SNR dan RSSI yang sesuai, selain dengan menambah gain antena CPE bisa juga dengan menambah daya kirim antena BS. Sesuai dengan persamaan (3.7) dan persamaan (3.8). Pada pengukuran daya kirim yang digunakan adalah 20


41

BAB IV Pengujian dan Analisa Pengukuran dBm sedangkan berdasarkan spesifikasi perangkat daya kirim maksimal antena BS adalah 31 dBm. Dengan mendapatkan nilai SNR dan RSSI yang sesuai maka memungkinkan BS dan CPE bisa terhubung sehingga nilai throughput untuk ketiga lokasi tersebut bisa diketahui. Secara teori nilai throughput adalah sebesar 75%-85% dari data rate. Tetapi berdasarkan pengukuran nilai throughput yang dihasilkan adalah 63,67% dari nilai data rate yang disebutkan pada nilai teori atau nilai dari spek perangkat. Nilai teoritik didapat dari persamaan (3.6), dengan diketahui parameter sebagai berikut: BW = 1 MHz 8 (standard ETSI) 7 Bm = 6 untuk modulasi 64 QAM 3 Coding rate = 4 Tb Ts = Tb + Tg = Tb + 4 256 7 Tb = x = 224 BW 8 224 = 280 Ts = 224 + 4 192 x6 x 3 4 ≈ 3 Mbps Bit rate = 280 Presentase nilai throughput yang didapat adalah:

Frekuensi Sampling =

1,910 x100% = 63,67% 3 Hal ini bisa dikarenakan pada pengukuran throughput menggunakan FTP yang pada proses transmisinya menggunakan protocol transport TCP yang lebih mementingkan keutuhan data. Nilai throughput dipengaruhi oleh kondisi propagasi antara BS dan SS. Jenis modulasi yang digunakan sangat berpengaruh terhadap nilai throughput. Karena semakin tinggi nilai bit per modulasi maka bit rate-nya juga semakin tinggi sehingga throughput-nya juga semakin besar.


42

BAB IV Pengujian dan Analisa Pengukuran 4.3 Pengukuran dan Analisa Performansi VoIP 4.3.1 Pengukuran Delay 4.3.1.1 Tujuan Pengukuran

Pengukuran ini bertujuan untuk mengevaluasi delay satu arah pada sistem end to end hubungan antar user. Delay atau latency adalah waktu yang diperlukan oleh suatu paket data dari source node hingga mencapai destination. Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui pengaruh jarak terhadap delay voice call dengan menggunakan codec G.711 dan codec G.723.1. 4.3.1.2 Sistematika Pengukuran

Pengukuran dilakukan dengan melakukan pengujian pada proses end to end antara user yang menggunakan laptop di setiap titik yang telah ditentukan dengan konfigurasi tiap titik adalah sama. Karena pada lokasi Padjajaran, Jl. Sudirman dan Astana Anyar kualitas sinyal buruk yang menyebabkan BS dan SS tidak bisa terhubung maka pada pengukuran delay hanya 4 lokasi yang akan dijadikan tempat pengukuran, yaitu Seminar Room, Bale Endah, Rancaekek, dan Pintu Tol Cileunyi. Masing-masing titik akan dilakukan dua skenario pengukuran dengan skenario pertama menggunakan codec G.711 dan skenario kedua menggunakan codec G.723.1. Parameter delay, loss packet, dan jitter didapatkan dengan menggunakan software Ethereal sebagai protocol analyzer. Berikut hasil pengukuran delay network di tiaptiap titik pengukuran: Tabel 4.5 Pengukuran delay network di tiap-tiap lokasi Lokasi

Seminar Room Bale Endah Pintu Tol Cileunyi Rancaekek

Codec

Delay Network

G.711 G.723.1 G.711 G.723.1 G.711 G.723.1 G.711 G.723.1

38.509 ms 38.681 ms 40.375 ms 41.046 ms 42.782 ms 42.893 ms 40.675 ms 42.045 ms

4.3.1.3 Analisa Hasil Pengukuran dan Perhitungan

Dalam teknologi VoIP, parameter delay disebabkan oleh beberapa komponen delay yang secara garis besar yaitu delay coder (processing), delay serialization, delay packetization, delay jitter buffer dan delay network.


43


Gambar 4.6 Topologi perhitungan one way delay

a. Processing Delay Coder (Processing) = (Waktu kompresi ) + (Waktu dekompresi) + Algorithmic delay. -

Untuk G.711 : Waktu kompresi

= 3 x frame size + look ahead = 3 x 0,125 ms + 0 ms = 0,375 ms

Waktu dekompresi

= 10 % x waktu kompresi = 0,1 x 0,375 = 0,0375 ms

Algorithmic delay (G.711)

= 0 ms

Jadi, Coder (Processing) Delay

= 0.4125 ms

- Untuk G.723.1 : Waktu kompresi

= 20 ms

Waktu dekompresi

= 10 % x waktu kompresi = 2 ms

Algorithmic delay (G.723.1)

= 7,5 ms

Jadi, Coder (Processing) Delay = 29,5 ms b. Packetization Delay Untuk mencari delay paketisasi ini terlebih dahulu harus diketahui voice payload yang dikirimkan. Untuk codec G.711, voice payloadnya adalah 160 Bytes, sedangkan untuk codec G.723.1, voice payloadnya adalah 24 Bytes. Packetization delay untuk G.711 dengan payload 160 Bytes adalah 20 ms sedangkan untuk packetization delay untuk G.723.1 dengan payload 24 Bytes adalah 24 ms.


44

BAB IV Pengujian dan Analisa Pengukuran c. Serialization Delay Serialization delay diperoleh dengan rumus: Packet size (Bytes) x 8

= Serialization delay (ms)

Link Speed (kbps) -

Untuk G.711 : = (214 Bytes x 8) / 100000 = 0,01712 ms

-

Untuk G.723.1 : = (78 Bytes x 8) / 100000 = 0,00624 ms

d. Delay Jitter Buffer Untuk nilai delay jitter buffer telah dikonfigurasi dengan besar 20 ms untuk masing-masing endpoint. Nilai jitter buffer diatur melalui NMS. Berdasarkan data yang didapat dari hasil pengukuran tersebut maka one way delay dapat dihitung dengan menjumlahkan coder processing delay, packetization delay, serialization delay dan network delay. Tabel 4.6 Hasil Perhitungan One Way Delay Lokasi

Codec

Seminar Room

G.711 G.723.1 G.711 G.723.1 G.711 G.723.1 G.711 G.723.1

Bale Endah Pintu Tol Cileunyi Rancaekek

Delay Network (ms)

Process. Delay (ms)

Packet. Delay (ms)

38.509

0.4125

20

38.681 40.375

29.5 0.4125

24 20

41.046 42.782

29.5 0.4125

24 20

42.893 40.675

29.5 0.4125

24 20

42.045

29.5

24

Serialization Delay (ms)

0.01712 0.00624 0.01712 0.00624 0.01712 0.00624 0.01712 0.00624

One Way Delay (ms) 78.939 112.187 80.805 114.552 83.212 116.399 81.105 115.551

Dari hasil pengukuran dan perhitungan dapat dilihat bahwa one way delay masing-masing skenario masih dalam rentang delay yang dapat deterima untuk aplikasi user. Merujuk pada rekomendasi G.114 mengenai one way delay pada delay jaringan aplikasi voice, delay sistem termasuk pada range terbaik 0-150 ms, yang artinya acceptable for most application. Dilihat dari hasil pengukuran dan perhitungan pada Tabel 4.6, delay dengan menggunakan codec G.723.1 menghasilkan delay yang lebih besar dibandingkan dengan codec G.711. Hal ini dikarenakan processing delay dan packetization delay pada codec G.723.1 lebih besar daripada codec G.711, yaitu 29.5 ms untuk processing


45

BAB IV Pengujian dan Analisa Pengukuran delay dan 24 ms untuk packetization delay. Bit rate yang dikirimkan pada codec G.723.1 sebesar 6,4 Kbps sedangkan pada codec G.711, bit rate yang dikirimkan sebesar 64 Kbps. Melihat pada uji jarak hasil perbedaan delay masing-masing jarak tidak terlalu signifikan. Memang variabel yang berpengaruh adalah delay propagasi. Menurut teori delay propagasi adalah dalam hitungan microsecond per kilometer. Disini delay yang berpengaruh adalah delay paketisasi dan delay coder. Dalam teknologi VoIP, parameter delay disebabkan oleh beberapa komponen delay yang secara garis besar yaitu delay kompresi, delay jitter buffer dan delay network.

4.3.2 Pengukuran Jitter 4.3.2.1 Tujuan Pengukuran

Jitter merupakan variasi kedatangan paket akibat lintasan tempuh data yang berbeda dilihat dari sisi penerima. Jitter merupakan masalah yang masih ada dan terus ada dalam jaringan data berbasis paket. Jika frame di transmisikan lewat jaringan IP, tiap frame akan mengalami delay yang berbeda. Pengukuran ini dilakukan untuk mengetahui besarnya interval waktu antar paket suara yang dikirimkan oleh entitas originating ke destination terminal. 4.3.2.2 Sistematika Pengukuran Konfigurasi pengukuran untuk perhitungan jitter sama seperti konfigurasi

pengukuran untuk one way delay. Filterisasi yang dilakukan pada network analyzer hanyalah jitter yang terjadi pada saat terjadi pengiriman paket voice. Oleh karena itu filter yang digunakan adalah filter untuk paket protokol RTP. Jitter dapat disebabkan oleh lintasan tempuh dari paket yang berbeda-beda atau bisa juga disebabkan karena collison pada jaringan, sehingga menyebabkan paket memiliki waktu tempuh yang berbeda. Berikut adalah data hasil pengukuran jitter: Tabel 4.7 Hasil Pengukuaran Jitter Lokasi Codec Jitter G.711 6,546 Seminar Room G.723.1 6,231 G.711 2,456 Bale Endah G.723.1 2,109 G.711 4,160 Pintu Tol Cileunyi G.723.1 3,828 G.711 5,242 Rancaekek G.723.1 4,953


46

BAB IV Pengujian dan Analisa Pengukuran 4.3.2.3 Analisa Hasil Pengukuran Jitter sangat erat kaitannya dengan delay. Jitter dapat disebabkan lintasan

tempuh paket yang berbeda-beda. Jitter akan terpengaruh oleh jitter buffer. Semakin besar nilai buffer jitter maka akan semakin besar kemungkinan untuk dapat mengakomodasi delay jitter untuk dapat disinkronisasi. Dari pengukuran tersebut diperoleh jitter antara 2 hingga 7 ms dengan rataan sebesar 4,441. Berdasarkan standar ITU-T, nilai jitter yang masih ditleransi adalah 30 ms. Dari hasil percobaan terlihat rata-rata jitter masih termasuk dalam rekomendasi. Sehingga jitter masih dapat diterima.

4.3.3 Pengukuran Packet Loss 4.3.3.1 Tujuan Pengukuran Dalam pengukuran ini, ingin diketahui berapa besar packet loss yang terjadi

antara originating ke destination terminal. Paket yang diamati khusus untuk pengiriman paket RTP sebagai media stream yang membawa voice, sedangkan bila terjadi packet loss maka tidak ada proses pengiriman ulang paket. 4.3.3.2 Sistematika Pengukuran Konfigurasi yang digunakan untuk pengukuran packet loss sama seperti yang

digunakan untuk pengukuran one way delay dan jitter. Capture data dilakukan dengan filter khusus paket RTP. Berikut hasil pengukuran packet loss: Tabel 4.8 Hasil Pengukuran Packet Loss Lokasi


Codec

G.711 G.723.1 G.711 G.723.1 G.711 G.723.1 G.711 G.723.1

Packet Loss (%) 1.571 1.932 0.080 0.268 2.365 3.175 0.000 0.000

4.3.3.3 Analisa Hasil Pengukuran Berdasarkan rekomendasi ITU bahwa nilai packet loss yang masih bisa di

toleransi adalah 5%. Dari hasil pengukuran terlihat nlai packet loss masih termasuk dalam rekomendasi, sehingga packet loss masih dapat diterima. Secara teori, paket yang menggunakan RTP sebagai protokol transportnya memiliki kemungkinan paket loss yang lebih besar karena karakteristik dari protokol Pengujian Performansi VoIP pada Jaringan WiMAX

47

BAB IV Pengujian dan Analisa Pengukuran RTP yang tidak menjamin pengiriman paket-paket data untuk sampai pada tujuan. Hal ini disebut dengan best effort delivery service. Namun tidak ada pengiriman ulang untuk paket data yang hilang. Demikian juga dengan sifat jaringan yang digunakan. Jaringan wireless mempunyai sifat yang lebih rentan terhadap gangguan. Faktor multipath fading, pantulan, dan fasa yang berubah setiap saat juga sangat berpengaruh pada keutuhan paket yang diterima. Dari hasil pengukuran bisa dilihat bahwa jarak tidak terlalu berpengaruh terhadap nilai packet loss. Kondisi propagasi antara BS dan SS yang cukup berpengaruh terhadap nilai packet loss. Untuk kondisi NLOS seperti pada lokasi Seminar Room dan Pintu Tol Cileunyi nilai packet loss-nya lebih besar dibandingkan untuk lokasi dengan kondisi propagasi LOS seperti pada Bale Endah dan Rancaekek.

4.4 Estimasi Parameter Hasil Pengukuran ke MOS

Untuk menentukan nilai akhir MOS, maka terlebih dahulu harus dilakukan penentuan parameter dalam E-Model. E-Model didefinisikan dalam standar ITU recommendation G.107. Dengan E-Model bisa dilakukan perhitungan kualitas layanan dalam jaringan packet switch. Nilai akhir dari estimasi E-Model disebut dengan “R factor”. R factor didefinisikan sebagai faktor kualitas transmisi dari beberapa parameter yang mempengaruhi kualitas layanan suara di dalam jaringan. Persamaan untuk R-factor dituliskan pada Persamaan 3.10. Dari persamaan itu terdapat nilai Id dan Ief, maka dicari terlebih dahulu nilai Id dan Ief. Perhitungan nilai Id

Niali Id berkaitan dengan delay network yang terjadi. Nilai Id dapat diperoleh dengan persamaan 3.11. Id adalah faktor kerusakan yang disebabkan oleh delay. Tabel 4.9 Perhitungan Perhitungan Nilai Id Delay Lokasi Codec Network H(x) Id (ms) G.711 38.509 0 0.924216 Seminar Room G.723.1 38.681 0 0.928344 G.711 40.375 0 0.969 Bale Endah G.723.1 41.046 0 0.985104


48


Lokasi

Pintu Tol Cileunyi Rancaekek

Delay Network (ms) G.711 42.782 G.723.1 42.893 G.711 40.675 G.723.1 42.045 Codec

H(x)

Id

0 1.026768 0 1.029432 0 0.9762 0 1.00908

Perhitungan nilai Ief

Nilai Ief sangat erat kaitannya dengan packet loss, hal tersebut dapat dilihat dari persamaan 3.12. Dengan e adalah nilai desimal dari packet loss. Dalam teknologi VoIP nilai packet loss harusnya serendah mungkin, karena yang dikirim merupakan paket suara yang dalam proses pengirimannya tidak ada proses retransmisi. Dengan menggunakan persamaan tersebut maka nilai Ief dapat di lihat pada tabel di bawah ini : Tabel 4.10 Hasil Perhitungan Nilai Ief Lokasi Seminar Room


Codec G.711 G.723.1 G.711 G.723.1 G.711 G.723.1 G.711 G.723.1

Packet loss 0.01571 0.01932 0.00080 0.00268 0.02365 0.03175 0.00000 0.00000

Ief 13.34791 14.63461 7.35786 8.18239 16.10851 18.6852 7 7

Perhitungan Nilai R Factor

Perhitungan R faktor dapat dihitung dengan menggunakan persamaan 3.10. Dengan memasukan nilai hasil pengukuran dari Id dan Ief pada persamaan di atas, maka nilai R factor didapatkan sebagai berikut : Tabel 4.11 Hasil Perhitungan Nilai R Factor Lokasi


Codec

Id

Ief

R Factor

G.711 G.723.1 G.711 G.723.1 G.711 G.723.1 G.711 G.723.1

0.92422 0.92834 0.969 0.9851 1.02677 1.02943 0.9762 1.00908

13.3479 14.6346 7.35786 8.18239 16.1085 18.6852 7 7

79.92787 78.63705 85.87314 85.03251 77.06472 74.48537 86.2238 86.19092


49

BAB IV Pengujian dan Analisa Pengukuran Konversi Nilai R Factor ke Nilai MOS

Nilai MOS (Mean Opinion Score) merupakan acuan yang digunakan untuk mengetahui kualitas suara yang dihasilkan dari suatu pengujian. Nilai MOS ini merupakan standarisasi dari ITU- P800. berdasarkan hasil perhitungan pada Tabel 4.11, Nilai R-factor yang dihasilkan berada para range 0 < R < 100. maka nilai MOS

diperoleh dari persamaan 3.16. Berikut adalah tabel hasil perhitungan MOS: Tabel 4.12 Konversi Nilai R Factor ke Nilai MOS Lokasi

Codec

R Factor

MOS

Seminar Room

G.711 G.723.1 G.711 G.723.1 G.711 G.723.1 G.711 G.723.1

79.92787 78.63705 85.87314 85.03251 77.06472 74.48537 86.2238 86.19092

4.021073 3.971673 4.225229 4.199069 3.908221 3.799544 4.236037 4.234771


Dari hasil perhitungan tersebut dapat dilihat bahwa hasil MOS yang diperoleh dari pengujian berada pada berkisar antara angka 3,7 – 4,2. Berdasarkan nilai korelasi antara R Factor dengan nilai MOS pada Gambar 3.14 maka bisa diambil pernyataan bahwa nilai MOS ada pada kategori some user dissatisfied dan user satisfied. Hal ini bisa diakibatkan karena untuk daerah dengan kondisi propagasi antara BS dan SS yang NLOS memiliki nilai packet loss yang terjadi cukup besar.


50

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

1. Aplikasi VoIP layak dilewatkan melalui jaringan WiMAX, hal ini dapat dilihat dari nilai MOS yang didapat berada pada kisaran 3,7 – 4,2. 2. Secara keseluruhan nilai one way delay, jitter dan packet loss pada pengukuran baik dengan menggunakan codec G.711 maupun codec G.723.1 masih berada dalam kategori yang diperbolehkan untuk komunikasi VoIP, untuk delay < 150 ms, jitter < 30 ms dan packet loss < 5 %. 3. Jarak pengukuran paling jauh dari base station dimana sinyal dapat diterima dengan baik adalah 32,8 km di lokasi pengukuran Rancaekek dengan kondisi propagasi antara BS dan SS adalah LOS 4. Nilai throughput bergantung terhadap jenis modulasi yang digunakan. Nilai maksimal throughput bisa mencapai 1,90 Mbps untuk downlink dan 0,475 Mbps. Nilai yang terukur pada pengukuran hanya sebesar 63,67 % dari nilai spesifikasi perangkat. 5. Nilai one way delay tidak terlalu dipengaruhi oleh jarak. Untuk codec G.723.1 nilai one way delay lebih besar dikarenakan nilai processing delay dan packetization delay-nya lebih besar. 6. Nilai packet loss terbesar terjadi pada lokasi Pintu Tol Cileunyi, hal ini dikarenakan kondisi propagasi antara BS dan SS adalah NLOS yang memyebabkan keutuhan paket banyak yang hilang karena pengaruh multipath fading dan pantulan. 7. Selain kondisi propagasi antara BS dan SS, nilai SQI berpengaruh terhadap nilai SNR. Nilai SNR yang diterima oleh CPE menentukan jenis modulasi yang akan digunakan. Nilai SQI berpengaruh terhadap nilai RSSI yang diterima oleh CPE. Dari pengukuran didapat bahwa nilai SQI yang berada di atas nilai standard akan memberikan nilai SNR yang cukup tinggi, sedangkan semakin tinggi nilai SQI maka nilai RSSI-nya juga semakin besar.

51

BAB V Kesimpulan dan Saran 5.2 Saran 1. Untuk mengatasi masalah pada beberapa lokasi yang mendapatkan kualitas

sinyal yang rendah maka bisa dilakukan dengan menambah gain antena pada CPE atau menambah daya pancar pada antena BS. 2. Untuk selanjutnya dapat dilakukan pengukuran dengan menambah jumlah titik lokasi untuk posisi CPE dan menambah jumlah user agar bisa dilihat lebih detail lagi performansi VoIP pada jaringan WiMAX. 3. Bisa dilakukan pengukuran untuk melihat performansi aplikasi video seperti IPTV dan video conference pada jaringan WiMAX. 4. Pengukuran selanjutnya bisa digunakan standard IEEE 802.16e yang mampu mendukung tipe akses mobile.


52

DAFTAR PUSTAKA

[1]

Teresa Kujansivu, VoIP Solutions for Business and Residential Use, Master ThesisUniversity of Linköping Department of Computer and Information Science Systems Analysis.

[2]

M.Iskandarsyah H, “Dasar-Dasar Jaringan VOIP”, penulis, IlmuKomputer.com

[3]

Truuberg,

Christina,

“Understanding

Telecommunication”,

Ericsson

Telecom, Sweden. 1998. [4]

Rappaport, Theodore S, “Wireless Communication”, Prentice Hall, New York.1996.

[5]

Halsall, Fred, “Data Communications, Computer Networks and OSI”, Addison Wesley, Great Britain. 1988.

[6]

LAN/ MAN Standards Committee of IEEE Computer Society, 2001, Part 16: Air Interface for Fixed Broadband Wireless Access Systems, WirelessMAN.

[7]

Smura. Techno Economic Analysis of IEEE 802.16a Based fixed Wireless Access Network. Helsinki University of Tecnology.2004.

[8]

Intel White Paper,” Understanding Wi-Fi and WiMAX as Metro-Access Solutions”.

[9]

Worldwide Interoperability for Microwave Access Forum White Paper,”IEEE 802.16a Standard and WiMAX Igniting Broadband Wireless Access”.

[10] Cisco White Paper, “Understanding Delay in Packet Voice Networks”W. [11] Siyamta, “Sistem Keamanan pada Worlwide Interoperability for Microwave Access”,Penulis, IlmuKomputer.com.2005

[12] Ohrtman, Frank. WiMAX Handbook Building 802.16 wireless Network, New York: Mc-GRAW-Hill.2005.

[13] Arif Hidayat, ST. “Pemodelan Perancangan Jaringan WiMAX (Wordwide Interoperability for Microwave Access) Untuk Daerah Urban dan Suburban”. Jurusan Teknik Elektro, Sekolah Tinggi Teknologi Telkom, Bandung.2006. [14] Ratna Indah Mardiyanto, ST. “Uji Performansi Teknologi WiMAX Studi Kasus Beberapa Area di Kota Bandung”. Jurusan Teknik Elektro, Sekolah Tinggi Teknologi Telkom, Bandung.2006. [15] Hujaeri, ST. “Analisa Penerapan Videophone Berbasis Protokol H.324 pada Jaringan Voice Over Internet Protocol (VoIP) Berbasis H.323”. Jurusan Teknik Elektro, Sekolah Tinggi Teknologi Telkom, Bandung.2005. [16] Budi Prasetyo, ST. “Analisi Implementasi Voice over Internet Protocol (VoIP) pada Jaringan Wireless LAN Berbasis Session Initiation Protocol (SIP)”. Jurusan Teknik Elektro, Sekolah Tinggi Teknologi Telkom, Bandung.2006. [17] Gunawan Wibisono dan Gunadi Dwi H. “WiMAX : Teknologi Broadband Wireless Access (BWA) Kini dan Masa Depan”. Informatika. Bandung. 2006.

LAMPIRAN A DATA SHEET PRODUK BASE STATION DAN CUSTOMER PREMISES EQUIPMENT

1. Produk Base Station (BS)

2. Produk Customer Premises Equipment (CPE)

LAMPIRAN B GAMBAR LOKASI PENGUKURAN

Lokasi Seminar Room

Lokasi Pajajaran

Lokasi Jl. Sudirman

Lokasi Astana Anyar

Lokasi Bale Endah

Lokasi Pintu Tol Cileunyi

Lokasi Rancaekek

LAMPIRAN C PENGUKURAN, CAPTURING, DAN FILTERING

1. Proses Pengukuran Kulitas Sinyal

2. Proses Penentuan Modulasi pada CPE

3. Proses Pengukuran Throughput Downlink

4. Prose Pengukuran Troughput Uplink

3. Capturing Setting pada Ethereal

4. Proses Capturing

4. Pengukuran delay, jitter, packet loss dari paket hasil capture

HALAMAN JUDUL. PERFORMANCE TEST OF VoIP OVER WiMAX (WORLDWIDE INTEROPERABILITY FOR MICROWAVE ACCESS) NETWORK CASE STUDY SOME AREA IN BANDUNG

Recommend Documents