SIMULASI PADA PC PHONE CALLS BERBASIS IP TELEPHONY JB. PRAHARTO Dosen STT Wiworotomo Purwokerto ABSTRACT
Telephony's IP constituting resulting technology of developmental technological Internet and telephone technology which is by merges both of that technology. IPTelephony work to base dispatch principle packages voice via data network. This technology utilize Internet to send audio real time so enabling marks sense communication two aims among two users as on PSTN'S telephone. Gateway are head set on Telephony's IP. Main process on system Telephony's IP happening on gateway. By use of gateway we can utilize standart's telephone on telephony's IP . It did by bridges PSTN'S series with Internet. Final project reporting this will work through and analysing about job process on Telephony's IP one that at dot lifts the weight on job process on gateway and job process on network.
I. PENDAHULUAN
1.1. LATAR BELAKANG Internet telepon adalah teknologi yang memungkinkan komunikasi suara menggunakan jaringan berbasis protokol internet (IP) untuk dilewatkan pada infrastruktur jaringan paket (packet network). Jaringan yang dipergunakan dapat berupa internet atau intranet.Tujuan utama IP Telephony adalah layanan suara yang handal dan bermutu tinggi sebagaimana yang diharapkan oleh pengguna seperti pada PSTN dengan biaya yang rendah. Teknologi ini merupakan teknologi yang masih baru, sehingga layanan yang dapat diberikan hingga saat ini adalah layanan dengan usaha terbaik yang mampu disediakan, sehingga belum dapat memenuhi kebutuhan pengguna sepenuhnya. Untuk itu dirasa perlu untuk memberikan pemahaman tentang teknologi ini terutama tentang proses kerja IP Telephony sehingga diperoleh gambaran yang lebih lengkap tentang teknologi ini termasuk kekurangan dan kelebihannya dan dapat dilakukan pengembangan dan penyempurnaan lebih lanjut terutama perbaikan sistem agar dapat memberikan tingkat pelayanan yang lebih baik kepada pengguna. 1.2. BATASAN MASALAH Untuk optimasi pembahasan, masalah akan dibatasi pada beberapa hal anatara lain : - Proses yang terjadi pada gateway dengan mempertimbangkan proses yang terjadi pada protokol-protokol utama yang umum dan perlu. - Pembahasan proses kerja jaringan. - Simulasi ditekankan untuk memberikan gambaran dan penjelasan tentang proses utama yang terjadi pada gateway dan pada jaringan.
89
II. KOMPONEN IP TELEPHONY 2.1 DIGITAL SIGNAL PROCESSOR (DSP) DSP adalah mikroprosesor dengan instruksiinstruksi yang didesain untuk memproses sinyal analog menjadi sinyal digital. 2.2 GATEWAY Gateway adalah antarmuka antara jaringan data dengan PSTN (Public SwitchedTelephone Network). 2.3 GATEKEEPER Gatekeeper berfungsi sebagai pengontrol panggilan. 2.4 ROUTER Router adalah pengatur trafik. Router memastikan bahwa semua data dikirimkan ke tujuannya melalui jalur yang paling efisien. Router digunakan untuk membagi trafik dan menyediakan jalur. 2.5 PROTOKOL 2.5.1 INTERNET PROTOKOL (IP) Unit transfer dasar pada internet adalah internet datagram atau kadang disebut IP datagram, singkatnya disebut datagram.
Gambar 2.1. Format Datagram
Field version sebesar 4 bit memuat versi dari IP yang digunakan untuk menciptakan datagram. Header length menunjukkan jumlah grup dengan menunjukkan panjang header datagram sesungguhnya. Type of service digunakan oleh gateway selama pemilihan jalur. Total length menunjukkan panjang IP datagram seluruhnya termasuk header dan bagian yang digunakan untuk data. Identification adalah urutan datagram yang dikirim oleh host untuk keperluan proses penyatuan kembali. Tiga bit berikutnya adalah bit flag. Yang digunakan untuk proses segmentasi. Fragments offset juga digunakan oleh prosedur yang sama untuk mengindikasikan posisi dari data yang termuat dalam datagram dalam hubungannya dengan inisial pesan data dari user. Time tolive menyatakan lamanya waktu maksimum suatu 90
datagram dapat berada pada jaringan internet. Field Protokol menunjukkan jenis protokol lapisan transport yang menggunakan IP. Field Header checksum digunakan untuk meyakinkan bahwa transmisi datagram tidak mengalami gangguan di perjalanan. Berisi kodekode untuk deteksi kesalahan untuk seluruh header IP, termasuk field checksumnya sendiri. Panjang field ini adalah 16 bit. Source address adalah field yang berisi alamat host komputer yang mengirimkan datagram (alamat IP pengirim) lebar field ini adalah 32 bit. Sedangkan destination address adalah field yang menunjukkan alamat IP dari host tujuan.panjang alamat ini sama dengan alamat pengirim, yaitu 32 bit. Field option merupakan field yang optional, digunakan untuk membawa informasi tambahan yang berhubungan dengan: keamanan, Source routing, Route recording, identifikasi aliran, Timestamp. Field Padding keberadaannya optional, yang ditujukan agar panjang total header dapat dibagi empat. Data berisi data internet sesungguhnya. 2.5.2 TRANSMISSION CONTROL PROTOCOL (TCP) TCP adalah protokol lapisan transport yang dirancang untuk transmisi data bebas kesalahan yang handal diantara dua host. TCP menggunakan IP sebagai alat transportasi sebuah aplikasi data lewat jaringan yang tidak handal dan menambah fasilitas untuk memastikan bahwa semua data yang ditransmisikan dapat diterima tanpa kesalahan di host penerima dan kemudian diatur ulang pada host penerima sesuai dengan urutannya. Unit transfer pada TCP adalah segmen.
Gambar 2.2. Format seg ment TCP
Tiap segment dibagi menjadi dua bagian yaitu header dan data. Field source portmengidentifikasikan nomor port TCP pengirim. Destination port mengidentifikasikan nomor port TCP tujuan. Sequence number mengidentifikasikan posisi blok pada aliran pesan yang dikirim pada segment. Field acknowledgement number mengidentifikasikan sequence number yang diharapkan diterima berikutnya. Field HLEN (header length) memuat integer yang menunjukkan panjang header segment. Option digunakan untuk membawa informasi tambahan. Field reserved digunakan untuk cadangan. Field window menunjukkan berapa banyak blok data yang dapat diterima pada tiap pengiriman segment. Urgent point
91
mengindikasikan data yang penting dengan menunjukkan offset dari sequence number pada header. III. PROSES KERJA PADA IP TELEPHONY Agar pembahasan yang dilakukan dapat lebih terperinci maka pembahasan ini dibagi menjadi dua bagian yaitu: − Proses kerja pada gateway − Proses kerja pada jaringan 3.1 PROSES KERJA PADA GATEWAY Pada aplikasi IP telephony, gateway menampilkan enam proses. 3.1.1 LOOK UP Saat gateway pengirim digunakan untuk melakukan panggilan melalui jaringan IP, maka gateway tersebut akan menerima nomor tujuan dari telepon pengirim dan mengubahnya menjadi alamat IP dari gateway tujuan. 3.1.2 HUBUNGAN Gateway asal membuka hubungan ke gateway tujuan, menukarkan call setup dan kecocokan informasi, dan menampilkan semua pilihan negosiasi dan security hanshake. 3.1.3 DIGITALISASI signal telepon analog yang masuk ke trunk pada gateway di digitalisasi oleh gateway menjadi format yang sesuai dengan yang diinginkan gateway, pada umumnya 64 Kbps PCM (Pulse Code Modulation). Proses pengkodean sinyal analog menjadi format digital terdiri dari empat tahap. A. PEMFILTERAN SINYAL ANALOG Jika frekuensi yang lebih tinggi dari setengah sampling rate muncul pada signal yang akan disampel, frekuensi tersebut akan muncul pada keluaran dari signal yang disusun ulang pada frekuensi alias atau frekuensi yang berbeda. Frekuensi Falias akan muncul pada signal yang disusun ulang pada frekuensi :
Falias = Fhigh - 1/2 Fsamp B. SAMPLING SINYAL ANALOG Sinyal m(t) mempunyai komponen frekuensi tertinggi fM. harga m(t) dicuplik pada interval yang tetap dengan jarak Ts δ 1/(2fm), yang berarti sinyal disampel secara periodik setiap Ts detik. Ts adalah waktu sampling. Sampling dilakukan minimal 2 fM sampel per detik. C. KUANTISASI Sinyal m(t) mempunyai harga amplitudo maksimum VH volts dan minimum VL volt, range ini dibagi menjadi M interval yang sama dengan ukuran S. dimana S adalah ukuran step dengan persamaan:
S = (VH – VL)/M D. ENCODE Langkah terakhir dalam mengubah sinyal analog menjadi digital adalah encode level kuantisasi dalam bentuk biner dengan menggunakan N bit untuk tiap sampel yang
92
dikuantisasi. Nilai N ditunjukkan oleh urutan k2k1k0, dengan besar k ditentukan oleh persamaan N = …+ k222 + k121 +k020 Dengan k bernilai 0 atau 1. Bentuk biner dari angka desimal 0 sampai 15 ditunjukkan oleh gambar dibawah ini. Jika akan ditampilkan sejumlah M desimal yaitu 0,1,…, M-1, dengan urutan N digit biner K N-1 … K0 , maka M = 2N. 3.1.4 KOMPRESI Metode kompresi yang digunakan yaitu hanya mengirimkan informasi parameter yang sederhana tentang suara asli dan bentuk sistem vokal, serta mengatur agar bandwith yang digunakan lebih kecil. LPC mensintesa pembentukan vokal awal (pita suara dan paru- paru) dan filter mensintesa komponen lain (mulut, lidah, bibir). Suara dikirimkan ke filter, dan keluar menuju pensintesa suara. 3.1.5 DEKOMPRESI Gateway juga menerima paket dari dari gateway IP yang lain dan melakukan dekompresi informasi voice kebentuk semula, untuk dihubungkan ke interface telepon analog yang tepat. 3.2 PROSES KERJA PADA JARINGAN 3.2.1 PENSINYALAN Tahap A : call set up Tahap B : pengenalan komunikasi dan pertukaran kapabilitas Tahap C : pembukaan komunikasi suara Tahap D : pelayanan panggilan, terdiri dari perubahan lebar pita dan status Tahap E : pemutusan panggilan 3.2.2 CARA PEMROSESAN PAKET TCP/IP - Lapis aplikasi memformat data yang akan dikirim sehingga lapis dibawahnya, lapis transport, dapat mengirim data. - Lapis TCP membagi data yang diperolehnya dari lapis aplikasi kedalam segment. TCP menambahkan header pada tiap segment.. - Lapis ketiga mempersiapkan data untuk pengiriman dengan meletakkannya pada IP datagram, dan menentukan alamat internet yang tepat untuk datagram tersebut. - Lapis data link, menggunakan protocol untuk meletakkan datagram IP kedalam frame. - Lapis terakhir adalah Layer physical network, yang menjelaskan karakteristik fisik jaringan yang digunakan untuk mengirim data. 3.2.3 CARA KERJA ROUTER - Saat paket tiba ke input port, router menguji header paket, dan memeriksa tujuan pada header tersebut dan membandingkannya dengan table routing. - Berdasarkan pada informasi pada table routing, paket dikirimkan ke port output tertentu, yang mengirim paket ke router selanjutnya yang terdekat dengan tujuan paket. - Jika paket tiba pada port input lebih cepat dari yang dapat diproses oleh router, paket tersebut dikirimkan ke daerah penahan yang disebut antrian input. - Pada intranet tunggal, yang tidak terhubung ke jaringan lain atau internet, hanya routing minimal yang perlu dilakukan. - Pada intranet yang lebih rumit yang terdiri dari sejumlah jaringan TCP/IP, dan terhubung ke sejumlah jaringan TCP/IP, akan dibutuhkan static routing.
93
-
Pada intranet yang lebih kompleks, dibutuhkan dinamic routing. Dynamic routing digunakan untuk memungkinkan beragam route agar paket dapat mencapai tujuan akhirnya.
IV. ANALISA PROSES KERJA IP TELEPHONY 4.1. ANALISA TRAFIK Berdasarkan pengamatan yang dilakukan diketahui bahwa trafik yang dilewatkan pada jaringan pribadi mempunyai kualitas yang lebih baik. Hal ini terjadi karena perangkat dan manajemennya dapat diawasi sendiri, dan tidak perlu berurusan dengan kepadatan jaringan publik/internet. Sehingga dapat diatur agar delay nya kurang dari 250 ms. Pada umumnya delay pada jaringan pribadi sekitar 50 – 70 ms untuk panggilan dalam negeri dan 150 ms untuk panggilan antar negara. Jika panggilan dikirim melalui internet kualitasnya akan menurun. Delay internet adalah sekitar 400 ms hingga 2 detik. Delay tidak akan dikenali pengguna selama belum melebihi 300 ms. Masalah utama pada manajemen jaringan adalah tentang antrian. Untuk itu pada sistem IP Telephony telah dirancang system antrian yang dapat memberi hasil yang memuaskan, sehingga tidak mengakibatkan gangguan yang tidak dapat diterima. Antrian dibedakan menjadi 3, yaitu: - Custom queuing memungkinkan pengguna untuk menentukan persentasi lebar pita yang digunakan pada protocol utama. - Priority queuing memungkinkan administrator jaringan untuk menyusun empat prioritas trafik (tinggi, normal, sedang, dan rendah). Trafik pada prioritas antrian tertinggi dilayani hingga antrian kosong, kemudian paket pada prioritas antrian berikutnya dikirimkan. - Weighted Fair Queuing (WFQ) menjamin antrian tidak kekurangan lebar pita dan trafik mendapat pelayanan yang tepat.
4.2. QoS PADA IP TELEPHONY Mekanisme pengkodean suara yang digunakan umumnya adalah standar ITU G.723.1 yang dapat memampatkan dari 64 kbit/s hingga 6,3 atau 5,3 kbit/s tergantung pada konfigurasinya. Saat ini suara dapat dimampatkan dengan hasil yang baik hingga 8 kbps. Semakin rendah lebar pita, kualitas yang dihasilkan akan semakin buruk. Pada IP Telephony dilakukan pemanfaatan periode diam dengan mendeteksi percakapan. Saat tidak ada percakapan transmisi paket dihentikan, sehingga lebar pita tersebut dapat digunakan untuk keperluan yang lain.Penghematan lebar pita juga dilakukan dengan pemilihan sistem kompresi suara Conjugate Structure Algebraic Code Excited Linear Prediction (CS-ACELP). CSACELP menghasilkankan penghematan bandwith 1/8 kali bandwith PCM.
Table 4.1. metode kompresi
Mean Opinion Score (MOS) adalah perhitungan kualitas suara. nilai 4 hingga 5 dianggap kualitas toll, 3 hingga 4 kualitas komunikasi dan kurang dari 3 adalah kualitas sintetis. Dari tabel diatas dapat diketahui bahwa MOS untuk PCM adalah 4,4 dan CSACELP adalah 4,2, 94
keduanya masuk pada klasifikasi kualitas toll. Ini menunjukkan kualitas suara yang dihasilkan oleh CSACELP mendekati kualitas suara yang dihasilkan oleh PCM dan memenuhi syarat untuk digunakan pada IP Telephony yaitu kualitas suara mendekati kualitas toll atau kualitas toll. Tabel ini menunjukkan kesempatan yang ada untuk menggabungkan jaringan suara dan data dengan tetap menjaga agar kualitas suara yang dihasilkan tetap baik. Jaringan harus didesain dengan baik agar delay dan MOS nya seimbang untuk menjamin kualitas suara secara keseluruhan. Dua karakteristik jaringan yang umum yang mempengaruhi kualitas adalah delay dan jitter. Pada sistem IP Telephony delay dapat mengakibatkan dua gangguan yaitu: - Delay yang panjang pada percakapan mengakibatkan penerima mulai berbicara sebelum pengirim selesai berbicara. - Delay memperburuk masalah echo, karena refleksi dari sinyal asli kembali ke pengirim.hal ini tidak dirasakan pada kondisi delay rendah. Echo akan mengakibatkan kerusakan disaat delay menjadi terlalu besar. Berdasarkan rekomendasi ITU untuk delay suara, delay dibawah 150 ms adalah delay yang dapat diterima oleh kebanyakan aplikasi. Delay dari 150 hingga 400 ms juga dapat diterima untuk memenuhi tuntutan kualitas suara saat ini. Dari pengamatan yang dilakukan diketahui bahwa komponen delay yang terlibat pada jaringan ada dua yaitu komponen delay tetap dan faktor delay variabel. Komponen delay tetap terdiri dari : - Delay propagasi . - Delay serialisasi - Delay proses Komponen delay yang menghasilkan variasi delay yang lebih tinggi dan lebih mudah dikontrol pada derajat tertentu disebut delay variabel yang terdiri dari: - Delay antrian - Dejitter buffers Dari komponen delay tetap dan delay variabel, maka dapat dihitung delay budget maksimal pada IP Telephony dengan menggunakan konfigurasi sistem IP Telephony yang terbaik.
Total delay pada perhitungan diatas adalah 158 ms untuk panggilan antar negara. Delay 158 ms ini baik bila dilihat pada delay guide lines set ITU karena delay ini termasuk rendah yaitu masih dibawah 200 ms sehingga masih dapat diterima oleh aplikasi yang digunakan. Selain delay penyebab penurunan kualitas suara yang lain adalah jitter. Jitter menyebabkan hilangnya pola percakapan mengakibatkan kualitas suara menjadi buruk. Gateway tidak mengirimkan percakapan langsung setelah paket pertama tiba. Ia akan menahannya untuk waktu tertentu dalam memorinya yang disebut jitter buffer dan kemudian baru mengirimkannya. 95
V. PENUTUP 5.1 KESIMPULAN - Trafik yang dilewatkan pada jaringan pribadi mempunyai kualitas yang lebih baik. - Jika digunakan link dengan kecepatan rendah lebih baik tidak menggunakan teknik antrian. Saat ini hasil terbaik yang diperoleh adalah pemampatan suara hingga 8 kbps. - CS-ACELP menghasilkan penghematan lebar pita 1/8 kali lebar pita PCM dengan kualitas yang mendekati kualitas PCM. - Penyebab menurunnya kualitas suara pada IP Telephony adalah delay, jitter dan kehilangan paket. - Jitter menyebabkan hilangnya pola percakapan mengakibatkan kualitas suara menjadi buruk.
5.2 SARAN 1. Reengineer jaringan sehingga trafik tidak harus melalui terlalu banyak hop untuk mencapai tujuan. 2. Peningkatan kapasitas, khususnya pada link yang padat. 3. Managemen dan regulasi jaringan ditingkatkan untuk mencegah kemacetan pengiriman paket dan kehilangan paket sehingga dapat meningkatkan kualitas jaringan.
DAFTAR PUSTAKA 1. Douglas e.comer. 1991. Interworking with TCP/IP. Prentice-Hall International Inc. london. 2. Brendan P kehoe. 1992. Zen and the Art of the Internet. IBM Corp, USA. 3. Hwfa Jones. 1989. Information Technology. W & R Chambers Ltd, Edinburgh. 4. Douglas E. Comer. 1995. The Internet book. Prentice-Hall International Inc. London. 5. John G Proakis, Dimitri G Manolakis. 1988. Introduction To Digital Signal Processing. Macmillan Publishing Company, new york. 6. Tim Parker. 1996. Teach Yourself TCP/IP in 14 Days. Sam Publishing, Indianapolis. 7. Henning Schulzrinne, Jonathan Rosenberg. 1998. Internet Telephony: Architecture and Protocols an IETF Perspective. Lucent Technologies. 8. Jonathan Rosenberg, Henning Schulzrinne. 1998. Internet Telephony Gateway Location. Location Technologies. 9. Henning Schulzrinne. 1998. Reengineering the Telephone System. Lucent technologies. 10. ________________. 1998. Paket Voice Networking. Cisco System Inc, USA. 11. Jon Davidson. 1998. Voice Over IP. Cisco System Inc, USA 12. http://www.ezinearticles.com/?PC-Phone-Calls---Save-On-Your-Monthly
96
