PERBANDINGAN UNJUK KERJA QOS (QUALITY OF SERVICES) VOIP (VOICE OVER INTERNET PROTOCOL) BERBASIS SIP MENGGUNAKAN CODEC G.711, G.723.1 DAN G.726 YANG DIIMPLEMENTASIKAN PADA JARINGAN ETHERNET GEDUNG FEB-UKSW
Oleh SURYO AJI TANOYO NIM : 612007057
Skripsi Untuk melengkapi syarat-syarat memperoleh Ijasah Sarjana Teknik
FAKULTAS TEKNIK ELEKTRONIKA DAN KOMPUTER PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO UNIVERSITAS KRISTEN SATYA WACANA SALATIGA
PERBANDINGAN UNJUK KERJA QOS (QUALITY OF SERVICES) VOIP (VOICE OVER INTERNET PROTOCOL) BERBASIS SIP MENGGUNAKAN CODEC G.711, G.723.1 DAN G.726 YANG DIIMPLEMENTASIKAN PADA JARINGAN ETHERNET GEDUNG FEB-UKSW
Oleh SURYO AJI TANOYO NIM : 612007057
Skripsi Untuk melengkapi syarat-syarat memperoleh Ijasah Sarjana Teknik Fakultas Teknik Elektronika Dan Komputer Program Studi Teknik Elektro Universitas Kristen Satya Wacana Salatiga
JULI 2014
Abstract VoIP (Voice over Internet Protocol) has grown significantly but that would still have weaknesses in QoS (Quality of Service) compared with PSTN (Public Switched telephone Network). This is mostly caused by use codec is not in line with capacity of network and problems in IP network that used that will eventually cause a delay, jitter, and packet loss. Therefore, the technology developer VoIP looking for ways to cover deficiency, by creating various protocol such as SIP, H. 323. MGCP and codec like G. 711, G.723 .1, G.726 , G.728 729 and others who aims to improve the quality of QoS in VoIP. The purpose of final project is to examine and analyze performance by comparing QoS variation codec G. 711, G.723 .1 and G.726 in VoIP network based-SIP (Session Initiation Protocol) build in FEB-UKSW, with the parameter QoS is Throughput, delay, packet loss, jitter. In this research will be determined codec that best to be used in internal and external communication with a result of the measurement QoS to see the results on the value of throughput, delay, jitter, packet loss. Communication VoIP are performed consisting of internal and external communication. Internal Communication includes simulation hardphone to PC and PC to PC communication. External Communication includes simulation hardphone to external PC and PSTN to PC communication. From the result of the research, in general findings suggest that codec G. 711 have the best quality for internal network and external communication by producing minimum delay, jitter, packet loss.
INTISARI VoIP (Voice over Internet Protocol) telah berkembang pesat namun tetap saja masih memiliki kelemahan di bidang QoS (Quality of Service) dibandingkan dengan PSTN (Public Switched telephone Network). Hal ini disebabkan oleh penggunaan codec yang tidak sesuai dengan kapasitas jaringan dan masalah pada jaringan IP yang digunakan yang pada akhirnya menyebabkan terjadinya delay, jitter, dan packet loss. Oleh karena itu para pengembang teknologi VoIP mencari cara untuk menutupi kekurangan tersebut, dengan menciptakan berbagai macam protocol seperti SIP, H.323, MGCP dan codec seperti G.711, G.723.1, G.726, G.728, G.729 dan lain-lain yang bertujuan untuk memperbaiki kualitas dari QoS pada VoIP. Tujuan dari skripsi ini adalah untuk meneliti dan menganalisis kinerja QoS dengan
membandingkan variasi codec G.711, G.723.1 dan G.726 pada sebuah
rancangan jaringan VoIP berbasis SIP di gedung FEB-UKSW, dengan parameter QoS adalah Throughput, delay, packet loss, jitter. Dalam penelitian ini akan ditentukan codec yang terbaik untuk digunakan pada jaringan baik internal maupun eksternal dengan dengan melihat hasil pengukuran QoS terhadap nilai Throughput, delay, jitter, packet loss. Komunikasi VoIP yang dilakukan terdiri komunikasi internal dan komunikasi eksternal. Komunikasi internal mencakup simulasi komunikasi hardphone ke PC dan komunikasi PC ke PC. Komunikasi eksternal mencakup simulasi hardphone ke eksternal PC dan PSTN ke PC. Dari hasil penelitian, secara umum didapatkan bahwa codec G.711 memiliki kualitas paling baik untuk simulasi komuniasi internal ataupun eksternal dengan menghasilkan rata-rata delay, jitter, packet loss paling rendah.
KATA PENGANTAR
Terimakasih kepada Tuhan Yang Maha Esa atas segala bimbinganNya, tuntunanNya, berkatNya, rahmatNya dari perkuliahan hingga saya bisa menyelesaikan skripsi ini. Penulis mengucapkan terimakasih kepada: 1. Ibu Eva Yovita Dwi Utami, M. T. selaku pembimbing I dan Bpk Budihardja Murtianta, M.Eng. selaku pembimbing II serta wali studi, terimakasih atas bimbingan, kesabaran, keikhlasan, serta pengarahan selama pengerjaan skripsi. 2. Bpk Bajoe Sjahpoetro selaku pembimbing lapangan di FEB-UKSW. Terima kasih atas waktu, bimbingan, dan ijin selama pengambilan data. 3. Keluargaku tercinta, kedua orang tua saya (Sri Setiaji/Wahyu handayani), adik saya Bayu, bingkai hatiku Henny, dan keluarga besar Tanoyo, Terimakasih atas dorongan semangat yang kalian semua berikan. 4. Teman-teman yang membantu selama perkuliahan khususnya seluruh angkatan 2007. 5. Beno Sumo Tanoyo untuk GEN yang engkau berikan.
Penulis menyadari masih banyak kekurangan dalam penulisan skripsi ini, namun penulis berharap semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi pembaca.
Salatiga, Juli 2014
Penulis
DAFTAR ISI Halaman
Abstrack
i
Intisari
ii
Kata Pengantar
iii
Daftar Isi
iv
Daftar Gambar
v
Daftar Tabel
vi
Daftar Istilah dan Singkatan
vii
Bab 1
Bab 2
Pendahuluan
1
1.1 Tujuan
1
1.2 Latar Belakang Masalah
2
1.3 Batasan Masalah
2
1.4 Spesifikasi Penelitian
2
1.5 Sistematika Penulisan
3
Dasar Teori
5
2.1 Voice Over Internet Protocol (VoIP)
5
2.2 Arsitektur jaringan VoIP
6
2.2.1 PC ke PC
6
2.2.2 PC ke Telepon/PSTN
7
2.2.3 Telepon ke Telepon
7
2.3 Arsitektur jaringan VoIP 2.3.1 H.323 2.3.2.SIP 2.4 Protokol-protokol Penunjang Jaringan VoIP 2.4.1 Jaringan TCP/IP
8 10 11 11
2.4.1.1 Internet Protocol(IP)
13
2.4.1.2 Transmission Control Protocol (TCP)
14
2.4.2 Jaringan User Datagram Protocol (UDP) 2.5 Standar Kompresi Data Suara 2.5.1
8
Standar G.711
14 16 16
Bab 3
2.5.2
Standar G.726
17
2.5.3
Standar G.723.1
18
Metodologi Penelitian
21
3.1 Mengimplementasikan Jaringan VoIP pada Gedung FEB-UKSW 21 3.1.1
Instalasi IP PBX
22
3.1.2
Instalasi VoIP Gateway
25
3.2 Metode Pengumpulan Data
Bab 4
27
3.2.1
Delay
28
3.2.2
Jitter
28
3.2.3
Packet Loss dan Throughput
30
Hasil Penelitian dan Analisa 4.1 Komunikasi Hardphone ke PC
32 32
4.1.1
Pengukuran Delay
32
4.1.2
Pengukuran Jitter
35
4.1.3
Pengukuran Throughput dan Packet Loss
37
4.2 Komunikasi PC ke PC
39
4.2.1
Pengukuran Delay
39
4.2.2
Pengukuran Jitter
42
4.2.3
Pengukuran Throughput dan Packet Loss
44
4.3 Komunikasi Hardphone ke PC Eksternal
46
4.3.1
Pengukuran Delay
46
4.3.2
Pengukuran Jitter
49
4.3.3
Pengukuran Throughput dan Packet Loss
52
4.1 Komunikasi PSTN ke PC
54
4.4.1
Pengukuran Delay
54
4.4.2
Pengukuran Jitter
57
4.4.3
Pengukuran Throughput dan Packet Loss
61
Bab 5
63
Daftar Pustaka
64
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1
Diagram VoIP
5
Gambar 2.2
Hubungan Komunikasi VoIP PC ke PC
7
Gambar 2.3
Hubungan Komunikasi VoIP PC ke Telepon
7
Gambar 2.4
Hubungan Komunikasi VoIP Telepon ke Telepon
7
Gambar 2.5
Format Paket VoIP
11
Gambar 2.6
6 tingkatan layer pada TCP/IP
12
Gambar 2.7
Format Datagram UDP
15
Gambar 2.8
Mekanisme Protokol TCP/IP
15
Gambar 2.9
(a) Diagram Kotak Encoder ADPCM (b) Decoder ADPCM
17
Gambar 2.10
(a) Diagram Kotak Encoder G.723.1 (b) Decoder G.723.1
19
Gambar 3.1
Diagram Jaringan Ethernet Pada Gedung FEB-UKSW
21
Gambar 3.2
Diagram Jaringan VoIP Pada Gedung FEB-UKSW
22
Gambar 3.3
WAN setup pada Linkksys SPA9000
23
Gambar 3.4
FXS setup pada Linkksys SPA9000
24
Gambar 3.5
(a) Line setup pada Linkksys SPA9000 dan (b) Lanjutan
24
Gambar 3.6
Network setup pada Linkksys SPA400
25
Gambar 3.7
SIP Service pada Linkksys SPA400
26
Gambar 3.8
Line Setting pada Linkksys SPA400
26
Gambar 3.9
Pengaturan Aplikasi Wireshark
27
Gambar 3.10
Contoh Jitter
28
Gambar 4.1
Grafik Pengukuran Delay Hardphone ke PC
34
Gambar 4.2
Grafik Pengukuran Jitter Hardphone ke PC
37
Gambar 4.3
Grafik Pengukuran Throughput Hardphone ke PC
38
Gambar 4.4
Grafik Pengukuran Delay PC ke PC
41
Gambar 4.5
Grafik Pengukuran Jitter PC ke PC
44
Gambar 4.6
Grafik Pengukuran Throughput PC ke PC
45
Gambar 4.7
Grafik Pengukuran Delay Hardphone ke PC Eksternal
48
Gambar 4.8
Grafik Pengukuran Jitter Hardphone ke PC Eksternal
51
Gambar 4.9
Grafik Pengukuran Throughput Hardphone ke PC Eksternal
53
Gambar 4.10
Grafik Pengukuran Delay PSTN ke PC
56
Gambar 4.11
Grafik Pengukuran Jitter PSTN ke PC
59
Gambar 4.12
Histogram Jitter PSTN ke PC pada codec G.723.1
60
Gambar 4.13
Grafik Pengukuran Throughput PSTN
62
DAFTAR TABEL Tabel 2.1
Karakteristik Codec Pada Packet Network
16
Tabel 3.1
Batasan Delay dan Kategorinya
28
Tabel 3.2
Batasan Jitter dan Kategorinya
29
Tabel 3.3
Batasan Packet Loss dan Kategorinya
31
Tabel 4.1
Delay codec G.711 Hardphone ke PC
32
Tabel 4.2
Delay codec G.723.1 Hardphone ke PC
33
Tabel 4.3
Delay codec G.726 Hardphone ke PC
33
Tabel 4.4
Jitter codec G.711 Hardphone ke PC
35
Tabel 4.5
Jitter codec G.723.1 Hardphone ke PC
35
Tabel 4.6
Jitter codec G.726 Hardphone ke PC
36
Tabel 4.7
Nilai Throughput Pada Forward Direction
37
Tabel 4.8
Nilai Throughput Pada Reverse Direction
38
Tabel 4.9
Delay codec G.711 PC ke PC
39
Tabel 4.10
Delay codec G.723.1 PC ke PC
40
Tabel 4.11
Delay codec G.726 PC ke PC
40
Tabel 4.12
Jitter codec G.711 PC ke PC
42
Tabel 4.13
Jitter codec G.723.1 PC ke PC
42
Tabel 4.14
Jitter codec G.726 PC ke PC
43
Tabel 4.15
Nilai Throughtput Pada Forward Direction Komunikasi PC ke PC
44
Tabel 4.16
Nilai Throughtput Pada Reverse Direction Komunikasi PC ke PC
45
Tabel 4.17
Delay codec G.711 Hardphone ke PC Eksternal
46
Tabel 4.18
Delay codec G.723.1 Hardphone ke PC Eksternal
47
Tabel 4.19
Delay codec G.726 Hardphone ke PC Eksternal
47
Tabel 4.20
Jitter codec G.711 Hardphone ke PC Eksternal
49
Tabel 4.21
Jitter codec G.723.1 Hardphone ke PC Eksternal
50
Tabel 4.22
Jitter codec G.726 Hardphone ke PC Eksternal
50
Tabel 4.23
Nilai Throughtput Forward Direction Hardphone ke PC Eksternal
52
Tabel 4.24
Nilai Throughtput Reverse Direction Hardphone ke PC Eksternal
52
Tabel 4.25
Delay codec G.711 PSTN ke PC
54
Tabel 4.26
Delay codec G.723.1 PSTN ke PC
55
Tabel 4.27
Delay codec G.726 PSTN ke PC
55
Tabel 4.28
Jitter Codec G.711 PSTN ke PC
57
Tabel 4.29
Jitter Codec G.723.1 PSTN ke PC
58
Tabel 4.30
Jitter Codec G.726 PSTN ke PC
58
Tabel 4.31
Nilai Throughput Forward Direction PSTN ke PC
61
Tabel 4.32
Nilai Throughput Reverse Direction PSTN ke PC
61
DAFTAR ISTILAH DAN SINGKATAN
ATM
Asynchronous Transfer Mode
ACK
Acknoledgment
ADPCM
Adaptive Differential Pulse Code Modulation
ARP
Address Resolution Protocol
Bandwidth
Lebar pita
Bit rate
Kecepatan aliran data dari satu titik ke titik lain
Buffer
Area penyimpanan sementara saat proses data sedang berpindah
Client
Komputer dalam jaringan yang menggunakan services yang disediakan oleh server
Codec
compression/decompression, merupakan algoritma berisi teknik kompresi data
Decoder
Alat/komponen yang berfungsi sebagai dekompresi
Delay
Waktu tunda
DHCP
Dynamic Host Configuration Protocol
DNS
Domain Name System
Encoder
Alat/komponen yang berfungsi sebagai kompresi
Ethernet
Jaringan standard LAN
Forward
Arah maju
FR
Frame Relay
FTP
File Transfer Protocol
FXS
Foreign eXchange Subscriber
Gatekeeper
Penghubung antar H.323 dan non H.323
Gateway
Penghubung antar jaringan yang mempunyai protokol yang berbeda
GSM
Global System for Mobile Communication
Hardphone
Perangkat keras untuk komunikasi
Hardware
Perangkat keras
HPF
High Pass Filter
HTTP
Hypertext Transfer Protocol
ICMP
Internet control Message Protocol
IETF
Internet Engineering Task Force
IGMP
Internet Group Management Protocol
Install
memasang program
Internet
Interconnection network, sistem global dari seluruh jaringan komputer yang saling terhubung
Intranet
jaringan komputer pribadi yang menggunakan protokol internet untuk dapat berbagi data dan informasi secara aman
IP Telephony Telepon berbasis IP ITU-T
International Telecommunication Union
Jitter
Variasi waktu tunda
Layer
Lapisan
Line
Sambungan
LP
Linier Prediction
MCU
Multipoint Control Unit
Mesagging
Pesan
MGCP
Media Gateway Control Protocol
PABX
Private Auotomativ Branch eXchange
Packet Loss
Jumlah paket yang hilang
Payload size
Beban data aktual saat pengiriman
PC
Personal Computer
PCM
Pulse Code Modulation
Port
saluran Suatu server yang menyediakan layanan untuk meneruskan setiap
Proxy
permintaan
PSTN
Public Switched Telephone Network
Reverse
Arah balik alat yang mengirimkan paket data melalui sebuah jaringan atau
Router
Internet
RSVP
Resource Reservation Protocol
RTCP
Real Time Control Protocol
RTP
Real Time Proctol
Server
Sistem komputer yang menyediakan jenis layanan tertentu dalam sebuah jaringan komputer
SIP
Session Initiation Protocol
SLI
Sambungan Langsung Internasional
SLJJ
Sambungan Langsung Jarak Jauh
SMTP
Simple Mail Transfer Protocol
SNMP
Simple Network Management Protocol
Softphone
Perangkat lunak untuk komunikasi
Software
Perangkat lunak
Throughput
Kecepatan aliran data dalam bps
Timestamp
nominal waktu pengambilan sampel-sampel pertama dalam paket
UAC
User Agent Client
UAS
User Agent Server
UDP
User Datagram Protocol
User
Pengguna layanan
