RANCANG BANGUN JARINGAN KOMUNIKASI VOIP SERVER PORTABLE MENGGUNAKAN RASPBERRY PI Edo Satriyo Permadi (NIM: 9113120003) Program Studi Teknik Telekomunikasi Politeknik Kota Malang e-mail:
[email protected] ABSTRAK Saat ini perkembangan teknologi telekomunikasi saat ini mengarah pada teknologi yang berbasis Internet Protocol, salah satu teknologinya adalah Voice over Internet Protocol (VoIP). Teknologi VoIP adalah teknologi komunikasi suara dengan memanfaatkan infrastruktur internet layaknya menggunakan telepon yang secara umum lebih murah. Pada tugas akhir ini akan dibuat sebuah prototipe layanan jaringan komunikasi VoIP Server Portable menggunakan Raspberry Pi dengan tujuan sebagai alat komunikasi wireless sehingga dapat digunakan untuk berkomunikasi dan penggunaan alat bersifat praktis, untuk QoS dari pengujian sistem memiliki kriteria baik sesuai standart ITU-T. Kata Kunci: Telekomunikasi, VoIP, Raspberry Pi, Portable ABSTRACT Currently the development of telecommunications technology currently leads in technology-based Internet Protocol, one of the technology is Voice over Internet Protocol (VoIP). VoIP technology is the technology of voice communication by utilizing the internet infrastructure like using a phone that is generally cheaper. In this final project will be made a prototype communications network services using VoIP Server Portable Raspberry Pi with the purpose of wireless communication devices that can be used to communicate and use of practical tools, to the QoS of the testing system has a good criterion according to standard ITU-T. Keywords: Telecommunications, VoIP, Raspberry Pi, Portable
1.
PENDAHULUAN
Perkembangan teknologi khususnya teknologi informasi membawa perubahan yang sangat mendasar bagi dunia telekomunikasi. Dalam teknologi komunikasi, komunikasi suara merupakan satu hal yang akan menjadi bagian yang sangat penting, karena saat ini komunikasi suara dianggap komunikasi yang paling praktis. Hal ini menyebabkan hadirnya teknologi pemrosesan sinyal digital yang mempunyai kemampuan modular dengan berbasis teknologi IP (Internet Protocol) yang di integrasikan antara komunikasi data dan suara. Penggunaan telepon berbasis VoIP memberi banyak keuntungan terutama dari segi biaya jelas lebih murah dari biaya telepon tradisional, karena jaringan IP bersifat global. Hal ini karena VoIP dapat dipasang di sembarang Ethernet dan IP address, tidak seperti telepon tradisional yang harus mempunyai port tersendiri di Sentral atau PBX. Dalam merencanakan suatu jaringan VoIP, harus memiliki suatu server yang berfungsi sebagai IP PBX. Dalam kondisi lain, seperti pada suatu kampus alat ini akan berguna sebagai alat komunikasi dengan memanfaatkan jaringan LAN
maupun WIFI. Oleh karena itu dalam judul tugas akhir “RANCANG BANGUN JARINGAN KOMUNIKASI VOIP SERVER PORTABLE MENGGUNAKAN RASPBERRY PI” dibuat dengan tujuan untuk membantu dalam kondisi di atas yang intinya dapat digunakan untuk berkomunikasi dan penggunaan alat bersifat praktis. 2. KAJIAN PUSTAKA 2.1 Pengertian Jaringan Komputer Jaringan komputer merupakan sekelompok komputer otonom yang saling berhubungan antara satu dengan lainnya menggunakan protokol komunikasi melalui media komunikasi sehingga dapat saling berbagi informasi, program-program, penggunaan bersama perangkat keras seperti printer, harddisk, dan sebagainya. Selain itu jaringan komputer bisa diartikan sebagai kumpulan sejumlah terminal komunikasi yang berada di berbagai lokasi yang terdiri dari lebih satu komputer yang saling berhubungan. Tujuan dibangunnya suatu jaringan komputer adalah membawa informasi secara tepat dan tanpa adanya kesalahan dari sisi pengirim (transmitter)
Edo Satriyo Permadi menuju ke sisi penerima (receiver) melalui media komunikasi (Kristanto, 2003). 2.2 IP Address Alamat IP (Internet Protocol Address atau sering disingkat IP) adalah deretan angka biner antar 32-bit sampai 128-bit yang dipakai sebagai alamat identifikasi untuk tiap komputer host dalam jaringan Internet. Panjang dari angka ini adalah 32-bit (untuk IPv4 / IP versi 4), dan 128-bit (untuk IPv6 / IP versi 6) yang menunjukan alamat dari komputer tersebut pada jaringan internet berbasis TCP/IP (Mustaqim, 2012). 2.3 Voice Over Internet Protocol (VoIP) Voice Over Internet Protocol atau biasa disebut VoIP adalah teknologi yang memungkinkan percakapan suara jarak jauh melalui media internet. Data suara diubah menjadi kode digital dan dialirkan melalui jaringan yang mengirimkan paket-paket data dan bukan lewat sirkuit analog telepon biasa. VoIP merupakan nama lain internet telephony. Internet telephony adalah hardware dan software yang memungkinkan pengguna internet untuk media transmisi panggilan telepon. Kualitas Internet telephony ini belum sebaik kualitas koneksi telepon langsung. Voice over Internet Protocol (VoIP) adalah teknologi yang mampu melewatkan trafik suara, video dan data yang berbentuk paket melalui jaringan IP (Cahyono, 2012). 2.4 Penggunaan Codec Pemilihan dan penggunaan codec dalam jaringan komunikasi suara sangatlah penting. Penggunaan codec yang kurang tepat akan mengakibatkan kualitas sambungan komunikasi suara menjadi kurang baik. Pemilihan codec dapat dilakukan pada softphone yang memiliki feature untuk memilih codec. Berdasarkan uji coba, penggunaan codec dalam jaringan internet lebih baik menggunakan GSM. Sebagai alternatif codec u-law dan a-law juga cukup baik untuk digunakan (Nadzif, 2014). 2.5 WireShark WireShark adalah satu dari sekian banyak tool Network Analyzer yang dipakai oleh orang – orang yang bekerja di bidang jaringan yang ingin melihat atau menganalisa paket jaringan, pengembangan protokol jaringan serta edukasi bagi yang ingin memperdalam ilmu nya dalam jaringan komputer. Yang menjadi kelebihan bagi wireshark adalah lisensi nya yang Teknik Telekomunikasi Politeknik Kota Malang 2015
free alias open source. Tentu hal ini sangat menarik minat orang untuk menggunakan aplikasi ini bagi pekerjaan di bidang jaringan. Selain itu Wireshark juga dibuat dengan berbasiskan GUI yang cukup baik dan bagus (Mustaqim, 2012). 2.6 Delay Delay adalah waktu yang dibutuhkan sebuah paket untuk mencapai tujuan, karena adanya antrian yang panjang, atau mengambil rute yang lain untuk menghindari kemacetan. Waktu tunda sangat mempengaruhi kualitas layanan suara, karena pada dasarnya suara memiliki karakteristik timing. Urutan pengucapan tiap suku kata yang ditransmisikan harus sampai ke sisi penerima dengan urutan yang sama pula sehingga dapat terdengar dengan baik secara real-time. ITU (International Telecommunication Union) membagi karakteristik waktu tunda berdasarkan tingkat kenyamanan user, seperti pada Tabel 2.1 (Cahyono, 2012). Delay (ms) =
(2.1)
Tabel 2.1: Pengelompokan Waktu Tunda Berdasar ITU-T
Jitter
Kualitas
0 – 20 ms
Baik
20 – 50 ms
Cukup
>50 ms
Buruk
2.7 Throughput Throughput adalah jumlah total kedatangan paket IP sukses yang diamati di tempat pengukuran pada destination selama interval waktu tertentu dibagi oleh durasi interval waktu tersebut (sama dengan, jumlah pengiriman paket IP sukses per service-second). Berikut adalah perhitungan rumus dalam mencari nilai throughput : (Cahyono, 2012). Throughput (Mbps) =
(2.2)
2.8 Jitter Jitter merupakan perbedaan selang waktu kedatangan antar paket di terminal tujuan. Jitter dapat disebabkan oleh terjadinya kongesti, kurangnya kapasitas jaringan, variasi ukuran paket, serta ketidakurutan paket. Faktor ini perlu diperhitungkan karena karakteristik komunikasi voice adalah sensitif terhadap waktu tunda dan jitter. Untuk meminimalisasi jitter dalam jaringan maka perlu diimplementasikan suatu buffer yang
Edo Satriyo Permadi akan menahan beberapa urutan paket sepanjang waktu tertentu hingga paket terakhir datang. Namun adanya buffer tersebut akan memepengaruhi waktu tunda total sistem akibat adanya tambahan proses untuk mengompensasi jitter. Tabel 2.2 menjelaskan mengenai standart nilai jitter yang mempengaruhi kualitas layanan VoIP (Cahyono, 2012). Tabel 2.2: Standar Jitter
Jitter
Kualitas
0 – 20 ms
Baik
20 – 50 ms
Cukup
>50 ms
Buruk
2.9 Packet Loss Sinyal suara pada telepon internet akan ditransmisikan dalam jaringan IP dalam bentuk paket-paket IP. Karena jaringan IP merupakan best effort network maka tidak ada jaminan pada pengiriman paket tersebut. Setiap paket dapat dirutekan pada jalur yang berbeda menuju penerima. Pada best effort network tidak ada perbedaan antara paket data voice dengan paketpaket data lainnya yang mengalir di jaringan. Maka dari itu tentunya akan mempengaruhi kualitas layanan. Tabel 2.3 memperlihatkan standar tingkat paket hilang pada jaringan (Cahyono, 2012). Tabel 2.3: Standar Tingkat Paket Hilang
Tingkat Paket Hilang 0-1 % 1-2 % >2%
Kualitas Baik Cukup Buruk
2.10 Mean Opinion Score (MOS) Merupakan sistem penilaian yang berhubungan dengan kualitas suara yang di dengar pada ujung pesawat penerima. Standar penilaian MOS dikeluarkan oleh ITU-T pada tahun 1996. Tabel 2.4 adalah tabel yang menunjukkan skala penilaian MOS. MOS memberikan penilaian kualitas suara dengan skala 1 (satu) sampai 5 (lima), dimana satu mempresentasikan nilai kualitas suara yang paling buruk dan lima mempresentasikan kualitas suara yang paling baik. Penilaian dengan menggunakan MOS masih bersifat subyektif karena kualitas pendengaran dan pendapat dari masing-masing pendengar berbeda-beda (Cahyono, 2012).
Teknik Telekomunikasi Politeknik Kota Malang 2015
Tabel 2.4: Skala Penilaian MOS
Kualitas Percakapan Sangat Baik (Excellent) Baik (Good) Cukup Baik (Fair) Kurang Baik (Poor) Buruk (Bad)
Nilai 5 4 3 2 1
3. PERANCANGAN DAN PEMBUATAN Pada bab ini akan membahas mengenai perancangan dan pembuatan perangkat keras (hardware) dan perangkat lunak (software) dari sistem yang akan dibuat. Dimana konsep dasar dari perencanaan proyek akhir ini adalah memberikan kemudahan proses komunikasi dengan layanan telepon VoIP Server Portable menggunakan Raspberry Pi. 3.1 Peralatan yang Dibutuhkan Perangkat Hardware a. Raspberry Pi Server b. HP Client c. USB WiFi
Perangkat Software a. Sistem Operasi Raspbx b. Asterisk versi 11.11.0 c. Zoiper Softphone
3.2 Perancangan Sistem Perancangan sistem dari tugas akhir adalah sebagai berikut:
Gambar 3.1 Blok Diagram Tugas Akhir
Pada penginstallan OS raspbx pada raspberry pi sudah terdapat software didalamnya yaitu asterisk. Kemudian langkah selanjutnya yaitu merancang arsitektur jaringan VoIP yaitu alokasi IP untuk penomoran. Selanjutnya pengujian QOS (Quality Of Services) keberhasilan alat mengunakan wireshark yang terdiri dari Delay, Troughput, Jitter, dan Packet Loss. Dan akhirnya dapat ditarik kesimpulan pada tugas akhir ini.
Edo Satriyo Permadi 4. PENGUJIAN DAN ANALISIS
Gambar 3.2 Diagram Blok Jaringan VoIP
Sistem yang dipakai pada tugas akhir ini terdiri dari 2 yaitu server dan client. Untuk server yang digunakan adalah Raspberry Pi yang telah dikonfigurasi sebagai VoIP Server yang didalamnya sudah terdapat software asterisk Free PBX yang digunakan untuk melakukan pengontrolan terahadap jaringan IP telepon private dengan konfigurasi web base, yang konfigurasi interfacenya lebih mudah. VoIP Server yang bertugas sebagai central pada Jaringan VoIP akan membagi sinyal wireless melalui USB Wifi yang berfungsi sebagai pemancar sinyal ke client sehingga dapat berkomunikasi. Selanjutnya HP Android sebagai receiver sekaligus sebagai client yang sudah terinstal zoiper akan menangkap sinyal wireless. Zoiper ini akan berguna sebagai aplikasi android yang mengubah IP Address (IPV4) yang diperoleh menjadi nomor handphone. Contoh setting pada aplikasi zoiper yaitu Account name (112), Host (192.168.1.1), Username (112), dan Password (edo1994), selanjutnya nomor tersebut akan merequest atau regristrasi ke server, kalau sudah diterima dan ready maka client dapat berkomunikasi, bila tidak berarti client tersebut sudah berada diluar coverage area. Berikut ini flowchart Instalasi Program pada Gambar 3.3.
Setelah proses perancangan jaringan VoIP selesai, langkah selanjutnya adalah proses pengujian. Proses pengujian dilakukan dengan menghubungkan Raspberry Pi server VoIP USB WiFi, kemudian bila Server VoIP telah terhubung dengan USB WiFi maka dilakukan proses komunikasi menggunakan HP client yang di install program zoiper sebagai softphone. 4.1 Keberhasilan Pemanggilan Pada pengujian ini dilakukan dengan menggunakan program softphone (Zoiper) yang terinstal pada HP client. Selanjutnya HP client akan memanggil HP lainnya untuk melakukan panggilan di dalam jaringan VoIP sebanyak 10 kali dengan nomor tujuan yang berbeda. Tabel 4.1: Pengujian Pemanggilan
Dari tabel 4.1 dengan 10X pengujian diatas dapat disimpulkan tingkat keberhasilan pada nomor tujuan yang berbeda 100%. Dapat dilihat pada pengujian ke 1 - 10 simulasi dapat berjalan dengan baik dengan terkirimnya panggilan masuk dari pengirim ke penerima. 4.2 Analisa Pengujian QoS Pengujian QoS dilakukan menggunakan tool wireshark. Pengujian ini dilakukan untuk menganalisa kualitas suara pada jaringan VoIP. Pengambilan data dilakukan dengan mengukur nilai delay, jitter, throughput, dan packet loss pada jaringan VoIP yang telah dibuat dengan menggunakan codec yang berbeda yaitu uLaw, aLaw, dan GSM. a.
Delay Delay adalah waktu yang dibutuhkan untuk sebuah paket untuk mencapai tujuan, karena adanya antrian yang panjang, atau mengambil rute yang lain untuk menghindari kemacetan.
Gambar 3.3 Flowchart Instalasi Program
Teknik Telekomunikasi Politeknik Kota Malang 2015
Edo Satriyo Permadi
Gambar 4.1 Grafik Delay
Gambar 4.3 Grafik Throughput
Berdasarkan Gambar 4.1 sumbu x menunjukkan jarak (meter) dan sumbu y menyatakan satuan delay (ms). Terlihat bahwa dari data yang diperoleh menunjukkan delay dengan menggunakan codec aLaw dengan rata-rata 18,9744ms memiliki standar lebih baik, sesuai dengan standar ITU (International Telecommunication Union) jika dibandingkan dengan kedua codec lainnya uLaw dan GSM.
Dari Gambar 4.3 sumbu y menyatakan throughput (Mega bytes/sec) dan sumbu x merupakan jarak yang berada dalam jaringan VoIP. Dari hasil percobaan, jarak sangat mempengaruhi besar kecilnya sebuah throughput. Codec aLaw memiliki throughput lebih besar dengan rata-rata 0,1067Mbps jika dibandingkan dengan kedua codec lainnya uLaw dan GSM.
b.
Jitter Jitter adalah perbedaan waktu kedatangan dari suatu paket ke penerima dengan waktu yang diharapkan. Jitter dapat menyebabkan sampling di sisi penerima menjadi tidak tepat sasaran, sehingga informasi menjadi rusak.
4.3 Parameter MOS Pengujian Mean Opinion Score atau MOS memberikan nilai angka sebagi indikasi kualitas yang dirasakan dari suara yang diterima setelah dikirim dan dikompresi menggunakan codec uLaw, aLaw, dan GSM. Nilai pengukuran ini adalah hasil dari atribut jaringan yang mendasarinya, yang bertindak atas aliran data dan berguna dalam memprediksi kualitas dalam panggilan VoIP.
Gambar 4.2 Grafik Jitter
Dari Gambar 4.2 sumbu x menunjukkan jarak (meter) dan sumbu y menyatakan satuan jitter (ms). Sesuai data yang didapat, jitter pada saat menggunakan codec aLaw dengan rata-rata 0,3302ms tidak mempengaruhi kualitas layanan VoIP. Karena sesuai dengan tabel standar ITU-T jitter masih tergolong lebih baik jika dibandingkan dengan kedua codec lainnya uLaw dan GSM. c. Throughput Throughput dapat diartikan sebagai rata-rata kecepatan transfer data per sekon.
Teknik Telekomunikasi Politeknik Kota Malang 2015
Gambar 4.4 Grafik MOS
Dari hasil survey yang merupakan penilaian subjektif dari 10 responden dapat dikatakan bahwa uLaw yang merupakan codec dengan ratarata 4,5 memiliki kualitas bagus atau suara sangat jernih jika dibandingkan dengan kedua codec lainnya.
Edo Satriyo Permadi 4.3 Pengujian USB WiFi Pengujian pada bagian ini dilakukan dengan cara melakukan pemanggilan melalui smartphone dengan syarat user diam pada suatu tempat. Pengujian ini bertujuan untuk menguji seberapa jauh smartphone dapat menerima sinyal wireless dari USB WiFi yang ada pada jaringan VoIP dan mengukur titik terjauh. Pengukuran jarak terjauh ini menggunakan aplikasi WiFi Analyzer yang telah terinstal pada smartphone, dimana aplikasi tersebut dapat menunjukkan –dB yaitu satuan redaman / pelemahan atau loss dari WiFi dan jarak terjauh jika -dB semakin banyak maka semakin jauh juga jarak antara user dan VoIP server. Dan hasilnya terdapat pada Tabel 4.2. Tabel 4.2: Pengukuran Jarak Terjauh dan Pelemahan Sinyal
Jarak (Meter) 6 12 18 24 30 36 42 48 54 60
Attenuation (-dBm) -56 -65 -75 -73 -73 -73 -80 -91 -87 -91
5. PENUTUP 5.1 Kesimpulan Dari hasil implementasi dan pengujian sistem yang telah dilakukan, dapat disimpulkan bahwa : 1. Dari pengujian delay dapat disimpulkan bahwa dari data yang diperoleh menunjukkan delay dengan menggunakan codec aLaw dengan rata-rata 18,9744ms memiliki standar lebih baik, sesuai dengan standar ITU (International Telecommunication Union) jika dibandingkan dengan kedua codec lainnya uLaw dan GSM. 2. Dari pengujian throughput dapat disimpulkan bahwa hasil percobaan, jarak sangat mempengaruhi besar kecilnya sebuah throughput. Codec aLaw memiliki throughput lebih besar dengan rata-rata 0,1067Mbps jika dibandingkan dengan kedua codec lainnya uLaw dan GSM. 3. Dari pengujian Jitter dapat disimpulkan bahwa data yang didapat, jitter pada saat menggunakan codec aLaw dengan rata-rata Teknik Telekomunikasi Politeknik Kota Malang 2015
0,3302ms tidak mempengaruhi kualitas layanan VoIP. Karena sesuai dengan tabel standar ITU-T jitter masih tergolong lebih baik jika dibandingkan dengan kedua codec lainnya uLaw dan GSM. 4. Dari pengujian packet loss dapat disimpulkan bahwa tidak terdapat paket yang hilang (0%) pada saat jarak 6 sampai 60 meter. 5. Dari pengujian nilai MOS dapat disimpulkan bahwa hasil survey yang merupakan penilaian subjektif dari 10 responden dapat dikatakan bahwa uLaw yang merupakan codec dengan rata-rata 4,5 memiliki kualitas bagus atau suara sangat jernih jika dibandingkan dengan kedua codec lainnya. 6. Jadi jarak efisien yang bisa digunakan user untuk melakukan koneksi dan panggilan menggunakan VoIP server adalah di bawah jarak 60 meter dari server. 5.2 Saran Untuk pengembangan dan perbaikan dimasa yang akan datang maka penulis memberikan beberapa saran untuk penulisan ini, yaitu penambahan perangkat video supaya bisa berinteraksi tatap muka. DAFTAR PUSTAKA [1] Asadi, Aaron. 2014. Raspberry Pi The Complete Manual. Imagine Publishing Ltd. United Kingdom. [2] Cahyono, Heru. 2012. Implementasi Server VoIP IP PBX untuk Meningkatkan Kualitas Layanan PABX. Skripsi tidak Diterbitkan. Malang: Universitas Kanjuruhan Malang. [3] Kristanto, Andri. 2003. Jaringan Komputer. Yogyakarta: Graha Ilmu. [4] Lazuardi, Novri. 2008. Perencanaan Jaringan Komunikasi VOIP (Voice Over Internet Protocol) Menggunakan Asterisk SIP (Session Initiation Protocol). Skripsi tidak Diterbitkan. Medan: Fakultas TeknikUniversitas Sumatera Utara. [5] Mustaqim, Fahmi. 2012. Implementasi Voice Over VPN Menggunakan IPv4. Skripsi tidak Diterbitkan. Bandung: Politeknik Telkom Bandung. [6] Nadzif, Khusni. 2014. Implementasi dan Analisis Kinerja VoIP Server Menggunakan Trixbox CE dengan Keamanan Jaringan VPN. Skripsi tidak Diterbitkan. Yogyakarta: Universitas Islam Negeri Sunan Kalijaga Yogyakarta.
Edo Satriyo Permadi [7] Robinson, Dr. Andrew. 2014. Raspberry Pi Projects. Indianapolis Composition Services. United Kingdom.
Teknik Telekomunikasi Politeknik Kota Malang 2015
