TUGAS AKHIR
ANALISIS WAKTU TUNDA SATU ARAH PADA PANGGILAN VoIP ANTARA JARINGAN UMTS DAN PSTN
Diajukan untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam menyelesaikan pendidikan sarjana (S-1) pada Departemen Teknik Elektro
Oleh
DWITA ASWIYANTI SYAFITRI 030402019
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2007 Dwita Aswiyanti Syafitri : Analisis Waktu Tunda Satu Arah Pada Panggilan Voip Antara Jaringan UMTS Dan PSTN, 2007. USU Repository © 2009
ANALISIS WAKTU TUNDA SATU ARAH PADA PANGGILAN VoIP ANTARA JARINGAN UMTS DAN PSTN
Oleh : DWITA ASWIYANTI SYAFITRI 030402019
Tugas Akhir ini diajukan untuk melengkapi salah satu syarat untuk memperoleh gelar sarjana Teknik Elektro
Disetujui oleh : Pembimbing,
Ir. M. ZULFIN, MT NIP. 130 945 356
Diketahui oleh: Ketua Departemen Teknik Elektro FT USU,
Prof.Dr.Ir. USMAN BAAFAI NIP : 130365322
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2007
Abstrak Voice over internet protocol (VoIP) adalah teknologi yang memungkinkan komunikasi suara menggunakan jaringan berbasis IP (Internet Protocol) untuk dijalankan diatas infrastruktur jaringan paket. Teknologi ini bekerja dengan jalan merubah suara menjadi format data digital tertentu yang dapat dikirimkan melalui jaringan IP, yang bisa berupa jaringan internet atau intranet. Salah satu ukuran kualitas suara pada jaringan VoIP adalah waktu tunda. Waktu tunda yang diberikan untuk proses paketisasi berbeda pada penggunaan setiap jenis codec. Hal ini mengakibatkan waktu tunda satu arah yang terjadi pada jaringan VoIP juga berbeda, sehingga ukuran kualitas yang diukur menjadi relatif. Oleh karena itu perlu dilakukan pemilihan jenis codec yang tepat untuk meminimalisasi waktu tunda pada proses paketisasi suara. Hal tersebut dapat dilakukan dengan menghitung waktu tunda satu arah sesuai model jaringan yang ditinjau dengan menggunakan codec yang berbeda. TugasAkhir ini menganalisis waktu tunda satu arah panggilan VoIP antaradari jaringan UMTS dan PSTN dengan menggunakan beberapa jenis codec yang berbeda. Dari hasil analisis yang dilakukan, diketahui bahwa semakin besar kecepatan sampling codec, waktu tunda satu arah yang dihasilkan semakin kecil. Disamping itu, faktor kualitas suara yang dihasilkan semakin baik.
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas segala rahmat dan karunia-Nya kepada penulis sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini yang berjudul “Analisis Waktu Tunda Satu Arah Pada Panggilan VoIP Antara Jaringan UMTS dan PSTN”. Penulisan Tugas Akhir ini merupakan salah satu syarat akademis untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik di Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Selama masa kuliah sampai masa penyelesaian Tugas Akhir ini penulis banyak memperoleh bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak. Untuk itu dengan ketulusan hati penulis mengucapkan terima kasih kepada : 1. Ibunda tersayang yang selalu memberikan dukungan, semangat, perhatian, kesabaran dan doa, yang tak henti-hentinya selama hidup penulis. 2. Bapak Prof. DR. Ir. Usman Ba’afai dan Bapak Drs. Hasdari Helmi, MT, selaku Ketua dan Sekretaris Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. 3. Bapak Ir. M.Zulfin, MT selaku Dosen Pembimbing dalam penulisan Tugas Akhir
ini, terima kasih banyak karena sudah banyak sekali membantu
penulis dalam pengerjaan Tugas Akhir ini. 4. Bapak Ir. Zahiful Bahri M.Sc, selaku Dosen Wali penulis yang senantiasa memberikan bimbingan selama menjalani perkuliahan.
5. Seluruh Staf Pengajar Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. 6. Staf
pegawai Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas
Sumatera Utara yang telah membantu penulis dalam urusan administrasi. 7. Teman–teman di Departemen Teknik Elektro USU angkatan 2003, Pipin, fani, Nora, Dewi “yang udah jauh”, Mei, Dewi “cocom”, Yudha, A’an, Emil, Fahmi, Faisal, Tigor, Opunk, Wiswa, Bayam, dan teman-teman lain angkatan 2003 yang tidak bisa penulis sebutkan namanya satu-persatu pada lembar Tugas Akhir ini. 8. Sejumlah orang-orang tertentu yang tidak dapat disebutkan satu persatu, penulis mengucapkan banyak terima kasih. Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini tidak luput dari kekurangankekurangan, baik dari segi tatanan kalimat maupun dari segi ilmiah yang dikerjakan. Untuk itu, dengan terbuka penulis menerima saran dan kritik untuk perbaikan Tugas Akhir ini. Akhir kata semoga tulisan ini bermanfaat bagi kita semua.
Medan, 9 Desember 2007 Penulis, Dwita Aswiyanti Syafitri
DAFTAR ISI
ABSTRAK......................................................................................................... i KATA PENGANTAR ....................................................................................... ii DAFTAR ISI ..................................................................................................... iv DAFTAR GAMBAR ......................................................................................... viii DAFTAR TABEL ............................................................................................. ix
BAB I PENDAHULUAN .................................................................................. 1 1.1 Latar Belakang ....................................................................... 1 1.2 Rumusan Masalah .................................................................. 2 1.3 Tujuan Penulisan.................................................................... 3 1.4 Batasan Masalah .................................................................... 3 1.5 Metode Penulisan ................................................................... 4 1.6 Sistematika Penulisan............................................................. 5
BAB II VOIP (VOICE OVER INTERNET PROTOCOL)............................. 7 2.1 Pengertian VoIP ..................................................................... 7 2.2 Format Paket VoIP................................................................. 8 2.3 Arsitektur Jaringan VoIP........................................................ 9 2.4 Protokol-Protokol Jaringan VoIP............................................ 11 2.4.1 H.323 ............................................................................... 11 2.4.1.1 Arsitektur H.323 ...................................................... 12
2.4.1.2 Protokol Yang Terlibat Dalam H.323....................... 13 2.4.2 SIP (Session Initiation Protocol) ....................................... 15 2.4.2.1 Arsitektur SIP .......................................................... 15 2.4.2.2 Prorokol Yang Terlibat Dalam SIP .......................... 17 2.4.3 Protokol-Protokol Penunjang Jaringan VoIP..................... 18 2.4.3.1 Transmission Transfer Protocol (TCP)..................... 19 2.4.3.2 User Datagram Protocol (UDP) ............................... 20 2.4.3.3 Internet Protocol (IP) ............................................... 20 2.5 Parameter Yang Mempengaruhi Quality of Service (QOS) VoIP ...................................................................................... 21 2.6 Metode Pengukuran Kualitas VoIP ........................................ 23 2.6.1 Mean Opinion Score (MOS)............................................. 23 2.6.2 Estimasi MOS denagn E-Model (ITU-TG.107) ................ 24 BAB III Sistem Telekomunikasi Bergerak Universal 3.1 Arsitektur UMTS ................................................................... 27 3.1.1 Elemen Jaringan GSM Phase 1/2 ...................................... 28 3.1.1 Elemen Jaringan GSM Phase 2+....................................... 28 3.1.1 Elemen Jaringan GSM Phase 1 ......................................... 29 3.2 Medium Udara UMTS ........................................................... 31 3.3 Codec Suara ........................................................................... 32 3.4 Kompresi Header RTP ........................................................... 33 3.5 Komponen Delay Satu Arah Panggilan VoIP Antara UMTS dan PSTN .............................................................................. 33
3.5.1 Delay Pengkodean............................................................ 34 3.5.2 Delay Paketisasi ............................................................... 35 3.5.3 Jitter ................................................................................. 36 3.5.4 Delay Antrian Total Jaringan ............................................ 37 3.5.5 Delay Minimal Total Jaringan .......................................... 38 3.5.6 Delay Serialisasi ............................................................... 40 3.5.7 Perhitungan Delay Satu Arah Panggilan VoIP antara UMTS dengan PSTN ............................................................. 41
BAB
IV
ANALISIS
PERHITUNGAN
DELAY
SATU
ARAH
PADA
PANGGILAN VoIP ANTARA UMTS DAN PSTN……………..42 4.1 Pengantar ............................................................................... 42 4.2 Perhitungan Delay Satu Arah antara Subcriber UMTS dengan Subciber PSTN .......................................................... 44 4.2.1 Delay Satu Arah Pada Penggunaan Codec G.711.............. 45 4.2.1.1 Delay Pengkodean ................................................... 45 4.2.1.2 Delay Paketisasi ...................................................... 45 4.2.1.3 Jitter ........................................................................ 45 4.2.1.4 Delay Antrian Total Pada Jaringan........................... 47 4.2.1.5 Delay Minimal Total ............................................... 47 4.2.1.6 Delay Serialisasi ...................................................... 48 4.2.1.7 Delay Satu Arah Panggilan VoIP Antara Jaringan UMTS Dengan PSTN ............................................................ 49
4.3 Perhitungan Nilai Estimasi E-Model dengan Faktor R ............ 49 4.3.1 Nilai Faktor R Codec G.711 ............................................. 50
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ............................................................. 54 5.1 Kesimpulan ............................................................................ 54 5.2 Saran...................................................................................... 54
DAFTAR PUSTAKA .................................................................. 56
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Format Paket VoIP ........................................................................ 8 Gambar 2.2 Hubungan PC ke PC ...................................................................... 10 Gambar 2.3 Hubungan dari PC ke telepon ......................................................... 10 Gambar 2.4 Hubungan antar telepon dengan menggunakan jaringan internet .... 11 Gambar 2.5 Komunikasi antara SIP dan SIP Server .......................................... 17 Gambar 2.6 Korelasi antara E-Model (ITU G.107) dengan MOS (ITU P.800 .... 16 Gambar 3.1 Jaringan UMTS Phase 1/2 ............................................................. 28 Gambar 3.2 Jaringan UTRAN ........................................................................... 30 Gambar 3.3 Susunan lapis protokol dari mobile terminal sampai gateway VoIP 31 Gambar 4.1 Panggilan VoIP antara jaringan UMTS dengan jaringan PSTN ...... 42 Gambar 4.2 Grafik penggunaan jenis codec terhadap delay satu arah ................ 65 Gambar 4.3 Grafik Perbandingan faktor R pada codec terhadap delay satu arah 65
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1
Ukuran Header untuk Codec G.729 ................................................ 9
Tabel 2.2
Komponen Delay ........................................................................... 22
Tabel 2.3
Rekomendasi ITU-T P.800 untuk nilai kualitas berdasarkan MOS.. 23
Tabel 4.1
Hasil perhitungan delay satu arah pada penggunaan jenis codec ..... 49
Tabel 4.2
Tingkat kualitas suara terhadap faktor R ........................................ 50
Tabel 4.3
Hasil perhitungan faktor R terhadap jenis codec yang berbeda ........ 51
BAB I PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang Saat ini di Indonesia maupun di dunia, telepon sudah menjadi kebutuhan
telekomunikasi yang paling utama. Pada beberapa segmen masyarakat terutama di kalangan bisnis, kebutuhan telepon hampir bisa disamakan dengan kebutuhan primer. Namun dewasa ini, di Indonesia, biaya komunikasi telepon cukup mahal. Kondisi ini mendorong sebagian orang mencari alternatif lain untuk melakukan percakapan telepon dengan biaya murah. Tidak dapat disangkal, teknologi yang paling berkembang pesat saat ini adalah teknologi komunikasi data. Pemicunya adalah internet, jaringan komunikasi data global yang berbasis protokol komunikasi TCP/IP. Perkembangan teknologi komunikasi data yang sangat pesat ini turut mendorong terciptanya suatu infrastruktur komunikasi data yang murah dan massal. Keberadaan infrastruktur ini membuat sebagian orang berpikir untuk melewatkan suara dalam jaringan komunikasi data. Pemikiran seperti inilah yang mendorong perkembangan teknologi Voice Over Internet Protocol (VoIP). Voice Over Internet Protocol (VoIP) adalah teknologi yang memungkinkan komunikasi suara dan fax menggunakan jaringan berbasis IP (Internet Protokol) untuk dijalankan diatas infrastruktur jaringan packet network. Teknologi ini bekerja dengan jalan merubah suara atau fax menjadi format data digital tertentu yang dapat dikirimkan melalui jaringan IP. Jaringan yang digunakan bisa berupa internet atau intranet. Teknologi VoIP memiliki beberapa keuntungan, diantaranya harga peralatan
yang lebih murah dibandingkan teknologi PBX dan PSTN, biaya perawatan yang murah, dan munculnya aplikasi baru yang menarik dan memungkinkan adanya pengembangan dan penambahan layanan-layanan baru yang sudah ada. Sebagai jaringan yang didesain sejak awal sebagai jaringan komunikasi data, jaringan internet mempunyai karakteristik yang berbeda dengan jaringan telepon. Data-data mengalir diinternet memperebutkan bandwidth yang ada. Kondisi jaringan seperti ini berbeda dengan jaringan telepon biasa, dimana satu kanal hanya dikhususkan untuk satu pembicaraan telepon. Tidak terdapat perebutan bandwidth disana. Paket IP yang datang diperlakukan sama dan dilayani sesuai dengan urutan kedatangan. Hal ini menyebabkan terjadinya delay yang berakibat buruk bagi kualitas suara. Sebagian besar delay terjadi pada proses pengkodean kode analog menjadi kode digital agar suara dapat dikirim dalam jaringan komputer, yang dikenal dengan istilah codec singkatan dari compressor-decompressor. Untuk itu, pada tugas akhir ini akan dianalisa delay yang terjadi dari pembicara sampai ke pendengar dengan menggunakan beberapa jenis codec yang berbeda. Dengan menganalisis delay proses pada beberapa codec tertentu, kita akan dapat membandingkan ukuran kinerja beberapa codec tersebut sehingga penggunaan codec dapat dipilih sesuai dengan kebutuhan.
1.2
Rumusan Masalah Berdasarkan latar belakang di atas, maka dapat dirumuskan beberapa
permasalahan antara lain :
1. Apa yang dimaksud dengan VoIP. 2. Bagaimana model jaringan VoIP. 3. Apa saja ukuran kinerja VoIP. 4. Apa saja protokol VoIP dan prinsip kerjanya. 5. Bagaimana struktur paket VoIP. 6. Apa saja jenis codec dalam jaringan VoIP. 7. Bagaimana pengaruh penggunaan jenis codec terhadap delay satu arah pada jaringan VoIP 8. Bagaimana menghitung faktor kualitas R pada suatu jaringan VoIP.
1.3
Tujuan Penulisan Tujuan penulisan Tugas Akhir ini adalah untuk membandingkan besarnya
delay satu arah yang terjadi pada panggilan VoIP antara jaringan UMTS dengan dengan menggunakan codec G.711, G.726, G728, GSM-FR dan GSM-EFR sehingga faktor kualitas suara dapat kita bandingkan pada masing-masing codec yang digunakan.
1.4
Batasan Masalah Untuk menghindari pembahasan yang meluas maka penulis membatasi
pembahasan permasalahan paad Tugas Akhir ini. Adapun yang menjadi batasan masalah dalam Tugas Akhir ini adalah : 1. Perhitungan delay yang dianalisis bersifat end-to-end. 2. Model jaringan yang dianalisis ditentukan terlebih dahulu.
3. Kinerja VoIP yang dianalisis hanya delay satu arah.. 4. Codec yang digunakan pada jaringan VoIP adalah G.711, G.726, G728, GSM-FR dan GSM-EFR 5. Perhitungan faktor R pada jaringan VoIP dengan mengabaikan faktor packet loss . 6. Tidak membahas protokol yang terlibat didalam transfer data VoIP secara mendalam. 7. Tidak membahas model delay antrian pada proses transmisi paket suara.
1.5
Metode Penulisan Metode penulisan yang digunakan dalam Tugas Akhir ini adalah sebagai
berikut: 1. Studi literatur, yaitu menelaah buku-buku dan jurnal-jurnal referensi yang berkaitan dengan permasalahan. 2. Studi analisis, yaitu menganalisis pengaruh penggunaan codec suara pada jaringan VoIP terhadap delay satu arah yang terjadi dan mengukur faktor kualitas dari bebrapa jenis codec yang digunakan sehingga dapat dibandingkan codec mana yang paling baik.
1.6
Sistematika Penulisan Materi penulisan dalam Tugas Akhir ini diurutkan dalam lima bab yang
diuraikan sebagai berikut :
BAB I
: PENDAHULUAN Bab ini berisi tentang latar belakang masalah, rumusan masalah, tujuan penulisan, batasan masalah, metode penulisan dan sistematika penulisan sebagai gambaran umum pembahasan secara keseluruhan.
BAB II
: VOICE OVER IP (VoIP)) Bab ini berisi pengertian dan prinsip dasar VoIP, arsitektur VoIP, protokol yang terlibat pada jaringan VoIP dan metode pengukuran kualitas VoIP.
BAB III : SISTEM TELEKOMUNIKASI BERGERAK UNIVERSAL
Bab ini berisi uraian mengenai sejarah dan perkembangan UMTS, elemen-elemen UMTS dan rumus-rumus perhitungan delay satu arah pada panggilan VoIP antara UMTS dan PSTN.
BAB IV : ANALISIS PERHITUNGAN DELAY SATU ARAH PADA JARINGAN VoIP ANTARA PANGILAN UMTS DAN PSTN
Bab ini berisi model jaringan VoIP antara UMTS dan PSTN dan perhitungan delay satu arah antara kedua jaringan tersebut dengan menggunakan codec yang berbeda serta perhitungan faktor kualitas masing-masing codec yang digunakan.
BAB V : PENUTUP
Bab ini berisi kesimpulan dari tugas akhir ini dan saran dari penulis
BAB II VOIP (VOICE OVER INTERNET PROTOCOL)
2.1
Pengertian VoIP 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 untuk 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 didefinisikan 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 yang dikirim dengan menggunakan platform IP (Internet Protocol). Jaringan IP sendiri adalah merupakan jaringan komunikasi data yang berbasis packet-switch. Dalam tugas akhir ini akan dilakukan analisis delay satu arah (one way) dari panggilan VoIP antara subcriber Universal Mobile Telecommunications System (UMTS) dengan subcriber PSTN yang melewati jaringan backbone IP. Delay M2E yaitu delay yang dihitung ketika seorang berbicara melalui speaker sampai suara tersebut didengar oleh lawan bicaranya dalam hal ini melalui jaringan VoIP.
Standar 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 RFC2543 dan diperbaharui kembali pada bulan juni 2002 dengan RFC-3261 oleh MMUSIC (Multiparty Multimedia Session Control), salah satu kelompok kerja IETF.
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 seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.1.
Format Paket VoIP Link Header
IP Header
UDP Header
RTP Header
Voice Payload
X Bytes
20 Bytes
8 Bytes
12 Bytes
X Bytes
Gambar 2.1 Format Paket VoIP 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 tidakmenjamin 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. Untuk link header, besarnya sangat bergantung pada media yang digunakan. Tabel 2.1 berikut menunjukkan perbedaan ukuran header untuk media yang berbeda dengan metode kompresi G.729
Tabel 2.1 Ukuran Header untuk Codec G.729 Media
2.3
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
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 Pada hubungan ini kedua subcriber menggunakan PC yang dihubungkan langsung dengan terminal jaringan IP, seperti Gambar 2.2.
Gambar 2.2 Hubungan PC ke PC 2. Dari PC ke telepon dan sebaliknya Pada hubungan ini salah satu subcriber menggunakan PC sedangkan yang lain menggunakan telepon biasa yang dihubungkan pada jaringan PSTN atau GSM. Gateway pada jaringan IP berfungsi melakukan penyesuaian standar antar media termasuk penyesuaian kanal kontrol dan kontrol pensinyalan antar media seperti terlihat pada Gambar 2.3. Gateway ini bisa berupa PC atau router.
Gambar 2.3 Hubungan dari PC ke telepon 3. Dari telepon ke telepon melewati jaringan internet Pada hubungan ini, kedua subcriber menggunakan telepon konvensional, dan mengunakan protokol yang sama digunakan antar interface masing-masing terminal, kemudian suara dilewatkan pada jaringan IP. Keberadaan Gateway
tetap dibutuhkan karena pada link digunakan protokol yang berbeda, sehingga gateway berfungsi untuk mentranslasikan prtokol antar kedua jaringan IP dan telepon. Hubungan ini diperlihatkan dalam Gambar 2.4.
Gambar 2.4 Hubungan antar telepon dengan menggunakan jaringan internet
2.4
Protokol-Protokol Jaringan VoIP Protokol signaling dalam VoIP diperlukan agar pemakai layanan VoIP dapat
saling berkomunikasi dengan pesawat telepon. Beberapa signaling yang ada saat ini adalah H.323, SIP, SCCP, MGCP, MEGACO dan SIGTRAN. Tetapi yang paling populer dan banyak digunakan adalah H.323 dan SIP. Dalam tugas akhir ini, hanya protokol H.323 danb SIP saja yang akan dijelaskan.
2.4.1 H.323 Salah satu standar komunikasi pada VoIP menurut rekomendasi ITU-T adalah H.323 (1995-1996). Standar H.323 terdiri dari komponen, protokol, dan prosedur yang menyediakan komunikasi multimedia melalui jaringan packet-based. Bentuk jaringan packet-based yang dapat dilalui antara lain jaringan internet, Internet Packet Exchange (IPX)-based, Local Area Network (LAN), dan Wide Area
Network (WAN). H.323 dapat digunakan untuk layanan – layanan multimedia seperti komunikasi suara (IP telephony), komunikasi video dengan suara (video telephony), dan gabungansuara, video dan data.
2.4.1.1 Arsitektur H.323 Standard H.323 terdiri dari 4 komponen fisik yg digunakan pada saat menghubungkan komunikasi multimedia point-to-point dan point-to-multipoint pada beberapa macam jaringan, yaitu : 1. Terminal : digunakan untuk komunikasi multimedia dua arah. Terminal H.323 dapat berupa Personal Computer (PC) atau alat lain yang berdiri sendiri yang dapat menjalankan aplikasi multimedia. 2. Gateway : digunakan untuk menghubungkan dua jaringan yang berbeda yaitu antara jaringan H.323 dan jaringan non H.323, sebagai contoh gateway dapat menghubungkan dan menyediakan komunikasi antara terminal H.323 dengan jaringan telepon PSTN dengan menerjemahkan protokol-protokol untuk call setup dan release serta mengirimkan informasi antara jaringan yang terhubung dengan gateway. 3. Gatekeeper : dapat dianggap sebagai titik yang paling penting pada jaringan H.323 yang menyediakan layanan control panggilan ke endpoint dari H.323. Beberapa layanan tersebut diantaranya adalah penerjemahan alamat IP, pengaturan ijin akses ke jaringan, dan pengaturan kebutuhan bandwidth.
4. Multipoint Control Unit (MCU) : digunakan untuk layanan konferensi tiga terminal H.323 atau lebih. Semua terminal yang ingin berpartisipasi dalam konferensi dapat membangun hubungan dengan MCU. Sebuah MCU terdiri dari sebuah Multipoint Controller (MC) dan beberapa Multipoint Processor (MP). MC menangani negoisasi H.245 (menyangkut pensinyalan) antar terminal – terminal untuk menenetukan kemampuan pemrosesan audio dan video. MC juga mengontrol dan menentukan serangkaian audio dan video yang akan multicast. sedangkan MP melakukan proses mix, switch, dan memproses audio, video, ataupun bitbit data.
2.4.1.2 Protokol yang Terlibat Dalam H.323 Protokol H.323 didukung oleh beberapa protokol dalam pengiriman data agar data terkirim realtime. Protokol-protokol tersebut adalah: •
RTP (Real-Time Protocol) RTP adalah protokol untuk mengkompensasi jitter yang terjadi pada jaringan IP. RTP dapat digunakan untuk beberapa macam data stream yang realtime seperti data suara dan data video. RTP berisi informasi tipe data yang di kirim, timestamps yang digunakan untuk pengaturan waktu suara percakapan terdengar seperti sebagaimana diucapkan, dan sequence numbers yang digunakan untuk pengurutan paket data dan mendeteksi adanya paket yang hilang.
•
RTCP (Real-Time Control Protocol) Merupakan suatu protocol yang biasanya digunakan bersama-sama dengan RTP. Protocol ini memungkinkan endpoint mengatur panggilan secara realtime untuk meningkatkan kualitas suara. RTCP juga membantu troubleshooting voice stream. Terdapat dua komponen penting pada paket RTCP, yang pertama adalah sender report yang berisikan informasi banyaknya data yang dikirimkan, pengecekan timestamp pada header RTP dan memastikan bahwa datanya tepat dengan timestamp-nya. Elemen yang kedua adalah receiver report yang dikirimkan oleh penerima panggilan. Receiver report berisi informasi mengenai jumlah paket yang hilang selama sesi percakapan, menampilkan timestamp terakhir dan delay sejak pengiriman sender report yang terakhir.
•
RSVP (Resource Reservation Protocol) RSVP bekerja pada layer transport, digunakan untuk menyediakan bandwidth agar data suara yang dikirimkan tidak mengalami delay ataupun loss saat mencapai alamat tujuan. RSVP merupakan protokol signaling tambahan pada VoIP yang mempengaruhi QoS. RSVP bekerja dengan mengirimkan request pada setiap node untuk membuat resource reservation pengiriman data. Resource reservation pada suatu node dilakukan dengan menjalankan dua modul yaitu admission control dan policy control. Admission control digunakan untuk menentukan apakah suatu node tersebut memiliki resource yang cukup untuk memenuhi QoS yang dibutuhkan. Policy control digunakan untuk menentukan apakah
user yang memiliki ijin administratif (administrative permission) untuk melakukan reservasi. Bila terjadi kesalahan dalam aplikasi salah satu modul ini, akan terjadi RSVP error dimana request tidak akan dipenuhi.
2.4.2 SIP (Session Initiation Protocol) SIP adalah peer-to-peer signaling protokol, dikembangkan oleh Internet Engineering Task Force (IETF), yang mengijinkan endpoint-nya untuk memulai dan mengakhiri sessions komunikasi. Protokol ini didefinisikan pada RFC 2543 dan menyertakan elemen protokol lain yang dikembangkan IETF, mencakup Hypertext Transfer Protokol (HTTP) yang diuraikan pada RFC 2068, Simple Mail Transfer Protokol (SMTP) yang diuraikan pada RFC 2821, dan Session Description Protokol (SDP) yang diuraikan pada RFC 2327.
2.4.2.1 Arsitektur SIP Arsitektur dari SIP terdiri dari dua komponen yaitu user agent dan servers. User agent merupakan end point dari sistem dan memuat dua sub sistem yaitu user agent client (UAC) yang membangkitkan requests, dan user agent server (UAS) yang merespon requests. Dua elemen ini dapat dilihat pada Gambar. SIP server adalah kesatuan fungsi logic, dimana tidak perlu memisahkan alat secara fisik. Fungsi dari empat server tersebut yaitu : 1. Proxy Server : merupakan host jaringan yang berperan sebagai perantara yang bertujuan untuk meminta request atas nama client yang lain. Proxy harus bertindak sebagai server dan client, dia harus mengarahkan SIP
request pada user agent server, dan mengarahkan SIP response pada user agent client. Proxy Server juga berfungsi untuk melakukan routing, memastikan requests dapat disampaikan pada yang berhak menerima, dan juga membuat kebijakan seperti meyakinkan bahwa pemakai tertentu diijinkan untuk melakukan panggilan. 2. Redirect Server : merupakan kesatuan logika yang mengarahkan suatu klien pada perngkat pengganti dari Uniform Resource Indicators (URIs) untuk menyelesaikan tugas request. 3. Registrar Server: menerima dan memproses pesan pendaftaran yang mengijinkan lokasi dari suatu endpoint dapat diketahui keberadaannya. Registrar Server ini kerjanya berhubungan dengan Location Server. 4. Location Server : menyediakan service untuk database abstrak yang berfungsi mentranslasikan alamat dengan data / keterangan yang ada pada domain jaringan.
SIP SERVER PROXY
REDIRECT
REGISTRAR
LOCATION (1)
Signaling Messages Between User Agent And Server UAC
UAC
UAS
UAS
SIP USER AGENT
SIP USER AGENT
Keterangan : (1) Fungsi server tidak harus berada pada satu komputer UAC : User Agent Client UAS : User Agent Server @2005 STT Telkom
Gambar 2.5 Komunikasi antara SIP Agent dan SIP Server
2.4.2.2 Protokol yang Terlibat dalam SIP SIP menggabungkan beberapa macam protokol baik itu dari standar yang dikeluarkan oleh IETF sendiri maupun oleh ITU-T. Protokol SIP didukung oleh beberapa protokol, antara lain •
IETF Session Description Protocol (SDP) SDP merupakan protokol yang mendeskripsikan media dalam suatu komunikasi. Tujuan protocol SDP adalah untuk memberikan informasi aliran media dalam satu sesi komunikasi agar penerima yang menerima informasi tersebut dapat berkomunikasi.
•
IETF Session Announcement Protocol (SAP) SAP merupakan suatu protokol yang setiap periode waktu tertentu mengumumkan parameter dari suatu sesi konferensi.
•
IETF Real-Time Transport Protocol (RTP) Protokol RTP menyediakan transfer media secara real time pada jaringan paket.
•
Real-Time Control Protocol (RTCP) RTCP mengatur sesi secara periodik mentransmit paket yang berisi feedback atas kualitas dari distribusi data.
•
ITU-T Codec Algoritma pengkodean yang direkomendasikan, seperti G.723.1, G711, G.728, dan G.729 untuk audio, atau H.261 atau H.263 untuk video.
2.4.3 Protokol-Protokol Penunjang Jaringan VoIP Protokol-protokol lain yang ikut berperan dalam proses transfer data suara pada jaringan VoIP diantaranya adalah protokol TCP/IP (Transfer Control Protocol/Internet Protocol), karena protokol ini merupakan protokol yang digunakan pada jaringan Internet. Protokol ini terdiri dari dua bagian besar, yaitu TCP dan IP. Selain itu terdapat juga protokol UDP (User Datagram Protocol). Masing-masing protokol akan dijelaskan sebagai berikut.
2.4.3.1 Transmission Transfer Protocol (TCP) Dalam mentransmisikan data pada layer Transport, ada dua protokol yang berperan yaitu TCP dan UDP. TCP merupakan protokol yang connection-oriented yang artinya menjaga reliabilitas hubungan komunikasi end-to-end. Konsep dasar cara kerja TCP adalah mengirim dan menerima segment – segment informasi dengan panjang data bervariasi pada suatu datagram internet. TCP menjamin realibilitas hubungan komunikasi karena melakukan perbaikan terhadap data yang rusak, hilang atau kesalahan kirim. Hal ini dilakukan dengan memberikan nomor urut pada setiap oktet yang dikirimkan dan membutuhkan sinyal jawaban positif dari penerima berupa sinyal ACK (acknoledgment). Jika sinyal ACK ini tidak diterima pada interval pada waktu tertentu, maka data akan dikirimkan kembali. Pada sisi penerima, nomor urut tadi berguna untuk mencegah kesalahan urutan data dan duplikasi data. TCP juga memiliki mekanisme fllow control dengan cara mencantumkan informasi dalam sinyal ACK mengenai batas jumlah oktet data yang masih boleh ditransmisikan pada setiap segment yang diterima dengan sukses. Dalam hubungannya dengan VoIP, TCP digunakan pada saat signaling, TCP digunakan untuk menjamin setup suatu panggilan pada tahap signaling. TCP tidak digunakan dalam pengiriman data suara pada VoIP karena pada suatu komunikasi data VoIP penanganan data yang mengalami keterlambatan lebih penting daripada penanganan paket yang hilang.
2.4.3.2 User Datagram Protocol (UDP) UDP yang merupakan salah satu protokol utama diatas IP merupakan transport protokol yang lebih sederhana dibandingkan dengan TCP. UDP digunakan untuk situasi yang tidak mementingkan mekanisme reliabilitas. Header UDP hanya berisi empat field yaitu source port, destination port, length dan UDP checksum dimana fungsinya hampir sama dengan TCP, namun fasilitas checksum pada UDP bersifat opsional UDP digunakan pada VoIP karena pada pengiriman audio streaming yang berlangsung terus menerus lebih mementingkan kecepatan pengiriman data agar tiba di tujuan tanpa memperhatikan adanya paket yang hilang walaupun mencapai 50% dari jumlah paket yang dikirimkan. Karena UDP mampu mengirimkan data streaming dengan cepat, maka dalam teknologi VoIP, UDP merupakan salah satu protokol penting yang digunakan sebagai header pada pengiriman data selain RTP dan IP. Untuk mengurangi jumlah paket yang hilang saat pengiriman data (karena tidak terdapat mekanisme pengiriman ulang) maka pada teknolgi VoIP pengiriman data banyak dilakukan pada private network.
2.4.3.3 Internet Protocol (IP) Internet Protocol didesain untuk interkoneksi sistem komunikasi komputer pada jaringan paket switched. Pada jaringan TCP/IP, sebuah komputer diidentifikasi dengan alamat IP. Tiap-tiap komputer memiliki alamat IP yang unik, masing-masing berbeda satu sama lainnya. Hal ini dilakukan untuk mencegah kesalahan pada transfer data. Selanjutnya protokol data akses berhubungan langsung dengan media
fisik. Secara umum protokol ini bertugas untuk menangani pendeteksian kesalahan pada
saat
transfer
data.
Untuk
komunikasi
datanya,
Internet
Protocol
mengimplementasikan dua fungsi dasar yaitu pengalamatan dan fragmentasi. Salah satu hal penting dalam pengiriman informasi adalah metode pengalamatan pengirim dan penerima. Saat ini terdapat standard pengalamatan yang sudah digunakan yaitu IPv4 dengan alamat yang terdiri dari 32 bit. Jumlah alamat yang dapat dibuat dengan IPv4 diperkirakan tidak dapat mencukupi kebutuhan pengalamatan IP sehingga dalam beberapa tahun mendatang akan diimplementasikan sistem pengalamatan yang baru yaitu IPv6 yang menggunakan system pengalamatan terdiri dari 128 bit.
2.5
Parameter yang Mempengaruhi Quality of Services (QoS) VoIP Secara
umum,
ada
beberapa
parameter-parameter
penting
yang
mempengaruhi Quality of Service (QOS) layanan suara pada jaringan VoIP. Parameter ini dijadikan gambaran ukuran kinerja dari suatu jaringan VoIP. Beberapa parameter tersebut adalah, yaitu : •
Bandwidth , merupakan kecepatan maksimum yang dapat digunakan untuk melakukan transmisi data antar jaringan IP atau internet.
•
Throughput, yaitu kecepatan (rate) transfer data efektif, yang diukur dalam bps. Header dalam paket data mengurangi nilai ini.
•
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.
•
Delay (latency), adalah waktu tunda yang dibutuhkan data untuk menempuh jarak dari asal ke tujuan. Beberapa sumber delay diantaranya adalah: Tabel 2.2 Komponen delay Jenis Delay
Keterangan
Processing
Delay ini terjadi pada saat proses coding, compression,
delay
decompression dan decoding. Delay ini tergantung standard codec yang digunakan.
Packetization
Delay yang disebabkan oleh peng-akumulasian bit
delay
voice 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.
delay
Paket IP di media transmisi ke alamat tujuan. Seperti contohnya delay propagasi di dalam kabel akan memakan waktu 4 sampai 6 µs per kilometernya.
Queueing delay
Delay ini disebabkan karena waktu tunggu paket selama antrian sampai dilayani.
Component
Delay ini disebabkan oleh banyaknya komponen yang
Delay.
digunakan di dalam sistem transmisi.
•
Jitter, atau variasi kedatangan paket, hal ini diakibatkan oleh perubahan dalam karakteristik suatu sinyal. Variasi tersebut bisa berupa panjang antrian, waktu pengolahan data, dan juga waktu penghimpunan ulang paket-paket di akhir perjalanan jitter.
2.6
Metode Pengukuran Kualitas VoIP Untuk mementukan kualitas layanan suara dalam jaringan IP dapat digunakan
beberapa metode di bawah ini :
2.6.1 Mean Opinion Score (MOS) Metode ini merupakan metode yang digunakan untuk menentukan kualitas suara dalam jaringan IP yang berdasarkan standar 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 seperti Tabel 2.4 : Tabel 2.3 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
Metode MOS dirasakan kurang efektif untuk mengestimasi kualitas layanan suara untuk VoIP, hal ini dikarenakan : 1. Tidak terdapatnya nilai yang pasti terhadap parameter yang mempengaruhi kualitas layanan suara dalam VoIP 2. Setiap orang memiliki standar yang berbeda-beda terhadap suara yang mereka dengar dengan hanya melalui percakapan. Dibutuhkan pendapat banyak orang untuk mengestimasi nilai MOS tersebut.
2.6.2 Estimasi MOS dengan Metode E-Model (ITU-T G.107) 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 echo. 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 - Ie dengan : Id = Faktor penurunan kualitas yang disebabkan oleh pengaruh delay satu arah
(2.1)
Ie = Faktor penurunan kualitas yang disebabkan oleh teknik kompresi dan packetloss yang terjadi Nilai Id ditentukan dari persamaan 2.2 berikut ini : Id = 0.024 d + 0.11(d – 177.3) H(d – 177.3)
(2.2)
Nilai Ie tergantung pada metode kompresi yang digunakan. Nilai R faktor secara keseluruhan dihitung dari persamaan (2.3) (2.3)
R = 94,2 – [0.024 d + 0.11(d – 177.3) H(d – 177.3)] Ie Dengan : R =
faktor kualitas transmisi
d =
delay satu arah (ms)
H=
fungsi tangga ; dengan ketentuan H(x) = 0
jika
x < 0, lainnya
H(x) = 1
untuk x >= 0
Nilai R faktor mengacu kepada standar MOS , hubungannya dapat dilihat pada Gambar 2.7. R faktor Nilai Maksimum ITU - T G.107
100 94
Tingkat Kepuasan Sangat Baik
MOS 4,4 4,3
90 Baik
4,0
80 Cukup Baik 70
3,6 Kurang Baik
60 50 0
Buruk / berkualitas rendah Buruk / tidak diperkenankan
3,1 2,6 1,0
Gambar 2.6 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
(2.5)
2.Untuk R > 100 :
MOS = 4.5
(2.6)
3.Untuk 0 < R < 100 : MOS = 1 + 0.035 R + 7x10-6 R(R-60)(100-R)
(2.7)
BAB III SISTEM TELEKOMUNIKASI BERGERAK UNIVERSAL
3.1
Arsitektur UMTS Sistem
Telekomunikasi
Bergerak
Universal
(Universal
Mobile
Telecommunication System / UMTS) saat ini dipandang sebagai sebuah sistem impian yang menggantikan Global System for Mobile Communication (GSM). UMTS merupakan salah satu evolusi generasi ketiga (3G) dari jaringan mobile. UMTS disebut juga sebagai Wideband - Code Division Multiple Access (W-CDMA). UMTS menawarkan kesempurnaan pelayanan dengan berbagai kecepatan data yang berbeda dengan rentang dari komunikasi multimedia berkecepatan tinggi seperti panggilan video, sampai kepada pelayanan kecepatan rendah seperti Short Message Service (SMS). UMTS juga menyediakan layanan suara berkualitas baik dengan kecepatan data sampai 2 Mbps dalam sel mikro atau dalam ruangan serta 384 Kbps pada area yang luas. Badan UMTS yang telah distandardisasi disebut dengan Third-Generation Partnership Project (3GPP). Untuk menjangkau penerimaan global, 3GPP memperkenalkan UMTS dalam beberapa tahap peluncuran tahunan. Peluncuran pertama diperkenalkan pada bulan Desember 1999, ini menunjukkan peningkatan dan pergantian untuk jaringan GSM yang ada. Untuk peluncuran kedua pergantian yang sama diusulkan sebagai peningkatan untuk IS-95 (dengan CDMA 2000) dan TDMA (dengan TD-CDMA dan EDGE).
Dalam UMTS peluncuran pertama, telah diperkenalkan suatu jaringan akses radio baru UMTS Terrestrial Radio Access Network (UTRAN). Public Land Mobile Network (PLMN) pada UMTS peluncuran pertama memperkenalkan 3 kategari utama elemen jaringan GSM, yaitu:
3.1.1 Elemen Jaringan GSM Phase ½ Elemen GSM phase ½ terdiri dari tiga subsistem, yaitu Base Station Subsystem (BSS), Network dan Switching Subsystem (NSS), dan Operations Support System (OSS). BSS berisi beberapa unit fungsional seperti Base Station Controller (BSC), Base Transceiver Station (BTS) dan Transcoder and Rate Adapter Unit (TRAU), seperti terlihat pada Gambar 3.1. NSS berfungsi melakukan switching, signaling, paging, dan inter-MSC handover. OSS berisi Operation dan Maintenance Center (OMS), yang digunakan untuk remote, operasi sentralisasi, administrasi, dan maintenance.
Gambar 3.1 Jaringan UMTS Phase 1/2
3.1.2 Elemen Jaringan GSM Phase 2+ Elemen jaringan GSM phase 2+, terdiri dari dua bagian utama, yaitu General Packet Radio Service (GPRS) dan CAMEL.
•
General Packet Radio Service (GPRS) GPRS memperkenalkan Packet Switching (PS) kedalam GSM Core Network
(GSM-CN) dan mengijinkan akses langsung ke Packet Data Network (PDN). Kecepatan transmisi data untuk UMTS diperlukan sampai 2 Mbps. GPRS akan mengoptimalkan Core Network (CN) untuk kecepatan data yang tinggi pada transmisi Packet Switching, seperti halnya UMTS dengan UTRAN pada RAN. Seperti itu juga, GPRS adalah suatu persyaratan untuk pengenalan UMTS. •
CAMEL CAMEL adalah peningkatan utama GSM tahap 2+ untuk pengenalan konsep
UMTS Virtual Home Environment (VHE). VHE adalah suatu platform dari definisi layanan fleksibel yang memungkinkan operator untuk memodifikasi layanan yang sudah ada atau membuat layanan baru.
3.1.3 Elemen Jaringan UMTS Phase 1 UMTS berbeda dengan GSM tahap 2+ terutama dalam prinsip baru untuk transmisi medium udara (W-CDMA sebagai ganti dari TDMA / FDMA). Oleh karena itu, UTRAN harus diperkenalkan dengan UMTS. Dua elemen penting jaringan UMTS phase 1 adalah UTRAN dan node B. •
UMTS Terrestrial Radio Access Network (UTRAN) UMTS Terrestrial Radio Access Network (UTRAN) adalah bagian dari
UMTS yang mengatur transmisi melalui medium udara, yang belakangan ini disebut juga dengan Uu.
Gambar 3.2 memperlihatkan arsitektur jaringan UTRAN. UTRAN dibagi dalam beberapa Radio Network System (RNS), dimana masing-masing RNS dikontrol Radio Network Control (RNC). RNC adalah gateway ke Core Network (CN) yang berfungsi untuk mengontrol sumberdaya radio dan mobilitas dalam UTRAN.
Gambar 3.2 Jaringan UTRAN
•
Node B Node B merupakan kesatuan komunikasi pada medium udara dengan User
Equipment (UE). Node B dapat melayani satu atau lebih sel, tergantung pada sektorisasinya, Tugas utama dari Node B adalah mengkonversi data dari dan ke interface
radio
Uu,
termasuk
Forward
Error
Correction
(FEC)
dan
spreading/despreading W-CDMA. Node B dihubungkan dengan RNC melalui sebuah interface Iub, dan akan berhubungan dengan Base Station GSM. Sebuah Node B tertentu hanya dihubungkan ke sebuah RNC, sementara RNC tersebut dapat dihubungkan ke lebih dari satu Node B. Area yang berisi dari sebuah RNC dan Node B disebut dengan Radio Network Subsystem (RNS).
3.2
Medium Udara UMTS WCDMA dipilih sebagai dasar teknologi akses-radio untuk UTRAN.
Informasi ditransmisikan dalam frame radio dengan durasi 10 ms melalui kanal fisik medium udara. Masing-masing frame radio terusun dari 16 time slot. Dalam Tugas Akhir ini akan dibahas panggilan VoIP antara pemakai jaringan UMTS dengan pemakai telepon Public Switched Telephone Network (PSTN) dari Mobile Terminal (MT) melewati bermacam-macam lapis protokol yang menyusun medium udara, menuju Node B dalam UTRAN hingga sampai ke gateway VoIP. Susunan lapis protokol yang dilewati oleh paket suara VoIP dari jaringan UMTS ke jaringan PSTN dapat dilihat pada Gambar 3.3.
UTRAN MT
WWW
RNC
Node B
VoIP gateway
S-RNC
speech codec
codec
TCP
RTP-UDP
RTP-UDP
IP
IP
PPP
PPP
LLC
LLC RLC/MAC
PHY
RLC/MAC
PHY
AAL2
AAL2
ATM
ATM
ATM
PHY
PHY
PHY
AAL2
AAL2
ATM PHY
PHY
IP backbone network
HTTP
IP
codec
PPP
PHY
PHY (PSTN)
Gambar 3.3 Susunan Lapis Protokol Dari Mobile Terminal Sampai gateway VoIP
Gambar 3.3 menunjukkan aliran paket suara yang dimulai pada saat MT mengkodekan frame sampel suara, kemudian mempaketkan kode suara melalui paket
IP dan mentransmisikan paket-paket ini melalui medium udara. Paket IP yang dikirim oleh MT akan menyeberangi UTRAN melalui Node B pada lapis atas AAL-2. Paket IP ini akan diteruskan melewati satu atau lebih Radio Network Controller (RNC) sebelum sampai pada Core Network (CN) IP. Pada lapis Radio Link Control (RLC), paket suara disegmentasi kedalam blok transport (RLC PDUs). Blok ditangani oleh lapis Medium Access Control (MAC), namun bisa saja terjadi antrian sebelum ditangani oleh lapis fisik. Lapis fisik melakukan transmisi blok melalui kanal fisik. Lapis physic mengaplikasikan dua tahap (inter-frame dan intra-frame) bitlevel keberangkatan. Keberangkatan inter-frame terjadi pada sebuah rentang keberangkatan yang disebut Transmission Time Interval (TTI). TTI mempunyai durasi yang tetap untuk setiap kanal transport, yaitu 10-80 ms. Transmisi blok ditangani oleh lapis MAC selama durasi TTI..TTI yang lebih panjang berarti membuat lebih banyak delay, tetapi dapat menurunkan probabilitas burst error pada kanal fisik. Masing-masing blok transport pada lapis fisik medium udara dapat ditambahkan dengan sebuah Cyclic Redundancy Check (CRC). CRC digunakan dalam mekanisme Automatic Repeat request (ARQ) untuk sebuah aplikasi streaming seperti VoIP.
3.3
Codec Suara Berbagai macam codec suara banyak digunakan dalam VoIP. Codec-codec
tersebut mempunyai bit rate yang berbeda. Beberapa codec suara yang standar
diantaranya adalah codec G.711, G. 729, G.726, G.723.1, G.728, GSM-HFR dan GSM-EFR. Codec mempengaruhi bandwidth karena codec menentukan ukuran payload paket suara yang ditransfer melalui IP. Pada gateway suara Cisco, kita dapat mengkonfigurasi ukuran payload untuk mengontrol bandwidth. Dengan peningkatan ukuran payload kita dapat mengurangi jumlah paket yang dikirimkan, sehingga akan menurunkan bandwidth yang dibutuhkan karena jumlah header dari setiap panggilan juga berkurang.
3.4
Kompresi Header RTP Setiap paket VoIP mempunyai dua komponen, yaitu frame sampel suara dan
header RTP/UDP/IP. Walaupun setiap frame sampel suara dikompres oleh Digital Signal Processor (DSP) dengan ukuran yang bervariasi tergantung dengan codec yang digunakan, jumlah bit header selalu tetap 40 byte. Dengan menggunakan RTP Header Compression (cRTP), jumlah header tersebut bisa dikompres sampai dengan 4 atau 2 byte. Proses kompresi ini juga dapat mengurangi bandwidth yang dibutuhkan. Misalnya sebuah codec suara G.729 memakai bandwidth 24 Kbps tanpa cRTP, tetapi dengan cRTP pemakaian bandwidth hanya 12 Kbps.
3.5
Komponen Delay Satu Arah Panggilan VoIP Antara UMTS Dengan PSTN Pada Tugas Akhir ini akan diperhitungkan delay satu arah yang terjadi pada
aliran paket suara antara panggilan VoIP UMTS dengan pelanggan PSTN. Yang dimaksud dengan delay satu arah adalah yaitu delay yang terjadi mulai dari
pembicara mengeluarkan suara sampai suara tersebut didengar oleh pendengar. Paket suara dari Mobile Terminal (MT) melewati jaringan UMTS untuk selanjutnya diteruskan ke jaringan backbone IP. Dari jaringan backbone IP paket suara kemudian diteruskan ke jaringan PSTN melewati sebuah gateway VoIP sampai ke pendengar. Delay satu arah ini terdiri dari beberapa komponen delay sesuai dengan tahap transmisi yang dilalui oleh paket suara mulai dari jaringan UMTS sampai dengan jaringan PSTN. Beberapa komponen delay satu arah tersebut akan diuraikan berikut ini.
3.5.1 Delay Pengkodean Delay pengkodean adalah waktu yang dibutuhkan codec suara untuk mengkodekan frame sampel suara ditambah dengan delay look-ahead codec tersebut. Setiap jenis codec mempunyai karakteristik durasi pengkodean yang berbeda. Delay pengkodean ini disimbolkan dengan Tenc. Ketika Mobile Terminal (MT) mengkodekan frame suara, kode suara tersebut kemudian dipaketisasi kedalam paket IP, dan ditransmisikan melalui medium udara. Codec suara mempunyai durasi karakteristik dalam mengkodekan frame sampel suara dan panjang frame sampel suara, sehingga menghasilkan bit rate: Rcod = BW / TW dengan Rcod = bit rate codec (Kbps) BW =
panjang frame sampel suara (bit)
TW = durasi codec dalam mengkodekan frame sampel suara (ms)
(3.1)
Codec juga memiliki durasi interval look-ahead yang disimbolkan dengan TLA (ms). Delay look-ahead diperlukan untuk mendeteksi apakah sinyal yang datang adalah benar-benar murni sinyal percakapan atau terdiri dari fax, modem atau nada DTMF (Dual Tone Multi Frequency) yang akan mem-bypass encoder suara. Beberapa codec memperkenalkan sebuah delay look-ahead yang sama dalam proses encoding. Dengan demikian delay pengkodean pada sebuah codec suara merupakan hasil penjumlahan dari durasi sampling suara ditambah dengan delay look-ahead, yaitu sesuai dengan Persaamaan (3.2). Tenc = TW + TLA
(3.2)
dengan Tenc = delay pengkodean (ms) TW = durasi codec dalam mengkodekan frame sampel suara (ms) TLA = delay look-ahead (ms)
3.5.2 Delay Paketisasi Sebuah paket suara terdiri dari NW kode suara, yaitu sejumlah frame sampel suara yang telah terkode sehingga menghasilkan delay paketisasi yang besarnya tergantung pada banyaknya kode suara dalam satu paket. Delay paketisasi disimbolkan dengan Tpack. Besar delay paketisasi dirumuskan dalam Persamaan (3.3) Tpack = NW TW =
N W BW Rcod
dimana Tpack = delay paketisasi (ms) NW
= jumlah kode suara
TW
= durasi codec dalam mengkodekan frame sampel suara (ms)
(3.3)
BW = panjang frame sampel suara (bit) Rcod = bit rate codec (Kbps) Masing-masing paket suara terdiri dari bit overhead RTP/UDP/IP dan sejumlah frame suara. Bila tidak ada kompresi header yang dilakukan, ukuran bit overhead RTP/UDP/IP adalah 40 byte. Selain itu lapis Point-to-Point Protocol (PPP) juga digunakan untuk mentransmisikan paket suara sehinngga ada penambahan overhead frame PPP sebanyak 7 byte pada paket suara. Jadi panjang paket suara dihitung dengan Persamaan (3.4). BF = ORTP / USDP / IP + OPPP + N W BW dimana BF
(3.4)
= panjang satu paket suara (bit)
ORTP/UDP/IP
= bit overhead RTP/UDP/IP (bit)
OPPP
= bit overhead yaitu 56 bit
NW
= jumlah kode suara (bit)
BW
= panjang frame sampel suara (bit)
3.5.3 Jitter Setelah menyebrangi jaringan backbone IP, paket suara sampai pada gateway VoIP. Pada buffer dejitter gateway VoIP, kedatangan paket suara yang pertama mengalami delay pada sejumlah waktu tertentu, dan paket suara yang berurutan dibaca buffer dejitter dengan langsung secara periodik Jika kita ingin membatasi packetloss yang terjadi pada buffer dejitter (Ploss,jit), maka delay jitter, Tjit sedikitnya sama dengan: T jit = Tq , MT + N 1TR + Tq ,UTRAN + Tq , BB
(3.5)
dimana Tjit Tq,MT
= delay jitter pada buffer = delay antrian paket suara pada medium udara yang besarnya sama dengan durasi frame radio (10 ms).
NITR
= durasi Transmission Time Interval (TTI) (ms)
Tq,UTRAN = delay antrian pada UTRAN (ms) Tq,BB
= delay antrian pada jaringan backbone IP (ms)
3.5.4 Delay Antrian Total Jaringan Ketika paket suara tiba pada lapis MAC medium udara, diasumsikan tidak ada paket suara yang diantrikan. Pada lapis PPP, paket suara menerima prioritas Head-of-Line (HOL). Maximum Transfer Unit (MTU) untuk trafik data dilakukan dengan syarat bahwa paket suara tidak menunggu lebih dari durasi frame radio. Delay ini disebut dengan delay antrian Tq,MT. Kapasitas dari kanal transport wireless mempunyai bit rate RT, dengan jumlah frame radio untuk setiap rentang keberangkatan adalah NI, dan durasi dari frame radio adalah TR = 10 ms, dimana NITR disebut dengan Transmission Time Interval (TTI). Lapis fisik medium udara UMTS juga mempunyai jitter. Untuk kedatangan paket sebelum TTI, paket akan dilayani dengan segera, sedangkan paket yang tiba setelah TTI, tidak langsung dilayani sehingga sehingga menghasilkan penambahan delay yang hampir sama dengan durasi TTI atau sebesar NITR. Dengan demikian jitter pada lapis fisik ini adalah sama dengan NITR. Delay ini disebut juga delay antrian pada medium udara, Tq,Al. Ketika paket suara dari MT mengakses UTRAN melalui sebuah Base Station, yaitu Node B, dan melewati satu atau lebih Radio
Network Controller (RNC), paket suara mengalami sejumlah delay antrian yang disebut dengan delay antrian, Tq,UTRAN . Pada jaringan backbone IP, setiap paket suara akan diantrikan. Distribusi delay antrian pada jaringan backbone IP, bergantung pada strategi penjadwalan yang digunakan. Setiap paket suara diasumsikan menerima prioritas HOL dan mempunyai delay antrian Tq,BB. Dengan demikian delay antrian total yang dilewati oleh paket suara dapat dirumuskan dalam Persamaan (3.6). Tq = Tq , MT + Tq , AI + Tq ,UTRAN + Tq , BB (Pest )
(3.6)
= delay antrian total pada jaringan (ms)
dimana Tq Tq,MT
= delay antrian medium udara sebesar durasi frame radio (10 ms)
Tq , AI
= delay antrian pada medium udara sebesar satu TTI (ms)
Tq,UTRAN
= delay antrian pada UTRAN (ms)
Tq,BB
= delay antrian pada jaringan backbone IP (ms)
3.5.5 Delay Minimal Total Jaringan Kecepatan pelayanan dari kanal transport wireless diasumsikan dengan RT, jumlah frame radio untuk setiap rentang keberangkatan adalah NI, dan durasi dari frame radio adalah TR = 10 ms. Lapis fisik medium udara mempunyai delay minimal sebesar satu TTI yang dirumuskan dalam Persamaan (3.7). Tm,Al = NI TR dimana Tm,Al
= delay minimal lapis fisik medium udara (ms)
NI
= jumlah frame radio pada kanal transport wireless
TR
= durasi frame radio (10 ms)
(3.7)
Sedangkan kecepatan dari transport wireless dapat dihitung dengan Persamaan (3.8). RT = dengan RT
MTU suara N I TR
(3.8)
= kecepatan pelayanan kanal transport wireless (Kbps)
MTU = Maximum Transfer Unit untuk suara (bit) NI
= jumlah frame radio dalam satu paket suara
TR
= durasi frame radio (10 ms)
Mobile Terminal (MT) mengakses UTRAN melalui medium udara melewati sebuah Base Station, yaitu Node B. Di antara node B dan router masukan R ke jaringan backbone IP, paket suara melewati satu atau lebih Radio Network Controllers (RNCs). Pada saat paket suara melewati jaringan UTRAN ini, paket suara mengalami delay minimal, Tm,UTRAN. Pada jaringan backbone IP, paket suara mengalami delay pemrosesan dan delay propagasi saat melewati setiap node yang ada pada jaringan backbone. Penjumlahan delay pemrosesan dan propagasi ini disebut juga dengan delay minimal jaringan backbone, Tm,BB. Setelah paket suara sampai pada jaringan PSTN, paket suara mengalami delay propagasi dan switching, penjumlahan kedua delay ini disebut juga dengan delay minimum PSTN, Tm,PSTN. Ketika terjadi pendekodean pada sisi penerima maka terjadi delay pendekodean yaitu Tdec, yang besarnya sama dengan delay pengkodean Tenc Dengan demikian dapat dirumuskan penjumlahan total dari delay minimal aliran paket pada Persamaan (3.9).
Tm = Tenc + Tm , AI + Tm ,UTRAN + Tm , BB + T jit + Tdec + Tm , PSTN
dengan Tm
(3.9)
= delay minimal total jaringan (ms)
Tenc
= delay pengkodean (ms) = delay minimal pada medium udara (ms)
Tm , AI
Tm,UTRAN
= delay minimal pada UTRAN (ms)
Tm,BB
= delay minimal jaringan backbone IP (ms)
T jit
= delay jitter pada buffer (ms)
Tdec
= delay pendekodean yang besarnya sama dengan TW (ms)
Tm,PSTN
= delay minimal pada jaringan PSTN (ms)
3.5.6 Delay Serialisasi Besar delay serialisasi tergantung pada panjang satu paket suara dan kecepatan pelayanan efektif jaringan. Delay serialisasi total pada jaringan UMTS dan backbone IP dapat dihitung dengan Persamaan (3.10) TS =
BF RS
dengan TS = delay serialisasi (ms) BF = panjang satu paket suara (bit) RS = kecepatan pelayanan efektif (Kbps)
(3.10)
3.5.7 Perhitungan Delay Satu Arah Panggilan VoIP Antara UMTS dengan PSTN Untuk menghitung delay satu arah pada jaringan VoIP antara UMTS dan PSTN ini, perlu diketahui kecepatan pelayanan efektif yang disimbolkan dengan RS, karena paket suara melewati kecepatan link yang berbeda pada jaringan UMTS dan PSTN. Besar kecepatan pelayanan efektif (RS) dapat dihitung melalui Persamaan (3.11) RS =
1 1 1 +H RT RBB
(3.11)
dengan RS = kecepatan pelayanan efektif (Kbps) RT = kecepatan pelayanan kanal transport wireless (Kbps) RBB = kecepatan pelayanan jaringan backbone IP (Kbps) H
= jumlah node yang dilewati paket suara pada jaringan backbone IP
Perhitungan delay satu arah (one-way) pada jaringan VoIP yang dianalisa pada Tugas Akhir ini diberikan oleh Persamaan (3.12). TOW = Tq + Tm + TPack + TS
dengan TOW
= delay satu arah (ms)
Tq
= delay antrian total jaringan (ms)
Tm
= delay minimal total jaringan (ms)
TS
= delay serialisasi (ms)
(3.12)
BAB IV ANALISIS PERHITUNGAN DELAY SATU ARAH PADA PANGGILAN VoIP ANTARA UMTS DAN PSTN
4.1
Pengantar Pada Tugas Akhir ini akan dianalisis perhitungan delay satu arah dari
pembicara
sampai
ke
pendengar
antara
subscriber
Universal
Mobile
Telecommunication System (UMTS) dengan subscriber PSTN melalui jaringan VoIP. Perhitungan delay satu arah pada Tugas Akhir ini menggunakan berbagai codec suara dengan tujuan untuk membandingkan codec mana yang paling sedikit menghasilkan delay satu arah pada jaringan VoIP yang dibahas. Subscriber PSTN dapat dicapai melalui sebuah gateway VoIP (GW) yang dihubungkan ke sebuah jaringan IP. Model jaringan VoIP yang dibahas pada Tugas Akhir ini tampak seperti Gambar 4.1 berikut.
Gambar 4.1 Panggilan VoIP antara jaringan UMTS dengan jaringan PSTN
Mobile Terminal (MT) dari subscriber UMTS mengkodekan frame suara analog, lalu mempaketkan kode suara kedalam paket IP dan mentransmisikan paket-
paket IP tersebut melalui medium udara. Paket IP kemudian melewati Node B menyeberangi UMTS Terrestrial Radio Access Network (UTRAN) dan melewati satu atau lebih Radio Network controllers (RNCs) baru kemudian masuk ke jaringan backbone IP. Dari jaringan backbone IP, paket suara diteruskan ke jaringan PSTN sampai ke pendengar. Untuk menghitung delay satu arah pada model jaringan ini, ada beberapa asumsi yang digunakan untuk mempermudah perhitungan. Beberapa asumsi tersebut adalah: •
Codec suara yang digunakan adalah codec G.711, G.726, G.728, GSM-FR dan GSM-EFR
•
Semua echo ditiadakan yaitu EL= ∞ .
•
Paket suara menerima prioritas HOL pada lapis PPP medium udara dan fragmentation-oriented PPP digunakan dengan Maximum Transfer Unit (MTU) untuk suara dipilih dengan cara bahwa paket suara tidak boleh menunggu lebih dari durasi frame radio Tq,MT = 10 ms.
•
Sebuah Header Compression (HC) digunakan untuk mengurangi rata-rata jumlah bit overhead RTP/UDP/IP menjadi 16 bit, sedangkan bit overhead PPP sebanyak 56 bit, sehingga bit overhead total adalah 72 bit.
•
Kanal transport wireless antara MT dan UTRAN mempunyai kecepatan RT=128 Kbps
•
Delay minimal, Tm,AI yang terjadi dalam medium udara adalah satu TTI dan delay antriannya, Tq,AI adalah satu TTI.
•
Delay minimal, Tm,UTRAN yang terjadi dalam UTRAN adalah 10 ms dan delay antriannya, Tq,UTRAN ditiadakan (0 ms).
•
Delay minimal pada jaringan backbone IP adalah 10 ms dan delay antriannya 1ms.
•
Jaringan backbone IP mempunyai kecepatan link RBB = 155 Mbps.
•
Paket suara melewati 10 node (H) pada jaringan backbone IP
•
Maximum Transfer Unit (MTU) untuk suara adalah 440 byte
•
Delay minimal, Tm yang terjadi pada jaringan PSTN adalah 2 ms (termasuk switching dan propagasi) dan delay antriannya ditiadakan (0 ms)
•
Perhitungan faktor R dilakukan dengan asumsi tidak terjadi packet loss pada jaringan
4.2
Perhitungan Delay Satu Arah antara Subcriber UMTS dengan Subcriber PSTN
Besar delay satu arah berbeda untuk penggunaan setiap jenis codec. Hal ini karena codec itu sendiri memiliki karakteristik kecepatan yang berbeda untuk melakukan pengkodean sampel suara. Kecepatan dalam mengkodekan frame suara tentu saja akan mempengaruhi delay paketisasi untuk satu paket suara. Oleh karena itu pada Tugas Akhir ini, akan dihitung delay satu arah pada jaringan VoIP untuk beberapa penggunaan jenis codec.
4.2.1 Delay Satu Arah Pada Penggunaan Codec G.711 Codec G.711 mempunyai karakteristik durasi sampel suara TW = 0,125 (ms), durasi interval look-ahead TLA = 0 (ms) dan panjang frame sampel suara BW = 8 (bit). Ini artinya bahwa, codec G.711 mengkodekan frame sampel suara dalam durasi 0,125 ms menjadi satu kode suara. Dengan demikian bit rate codec G.711 adalah 64 Kbps.
4.2.1.1 Delay Pengkodean Ketika Mobile Terminal (MT) mengkodekan frame suara, kode suara tersebut kemudian dipaketisasi kedalam paket IP, dan ditransmisikan melalui medium udara. Codec suara G.711 mempunyai karakteristik durasi sampel TW = 0,125 (ms), durasi interval look-ahead TLA = 0 (ms) dan panjang frame sampel suara BW = 8 (bit). Dari Persamaan (3.1), bit rate yang dihasilkan codec GSM-EFR adalah: Rcod =
BW TW
Rcod =
8bit = 64 Kbit/s. 0,125ms
Delay pengkodean Tenc yang dihasilkan dari Persamaan (3.2) adalah: Tenc = TW + TLA Tenc = (0,125 + 0) ms = 0,125 ms
4.2.1.2 Delay Paketisasi Besar ukuran satu kode suara (frame sampel suara) = 8 bit Maximum Transfer Unit (MTU) untuk suara = 440 byte = 440 . 8 = 3520 bit
Ukuran payload dalam satu paket sesuai dengan Persamaan (3.4) adalah Ukuran payload paket = MTU – (ORTP/UDP/IP + OPPP) = (3520 – 72) bit = 3448 bit Banyak kode suara dalam satu paket: NW
=
3448bit 8bit
= 431 bit Maka berdasarkan Persamaan (3.3), besar delay paketisasi untuk satu paket: Tpack
= N W . TW = 431 . 0,125 ms = 53,88 ms
4.2.1.3 Jitter Untuk mengetahui besar jitter, terlebih dahulu kita perlu menghitung panjang durasi Transmission Time Interval (TTI). Dengan Maximum Transfer Unit (MTU) untuk suara adalah 440 byte, kecepatan kanal transport RT = 128 Kbps dan durasi frame radio TR = 10 ms, maka panjang satu TTI dapat diperoleh dari Persamaan (3.8)
RT =
128 Kbps =
N I TR =
MTU suara N I TR
3520bit N I TR
3520bit 128 Kbps
N I TR = 27,5 ms dimana NITR adalah satu TTI. Selanjutnya besar jitter yang terjadi pada buffer gateway VoIP dengan asumsi yang telah disebutkan sebelumnya dapat diperoleh dengan Persamaan (3.5), yaitu: T jit = Tq , MT + N 1TR + Tq ,UTRAN + Tq , BB
Tjit = 10 ms + 27,5 ms + 0 ms + 1ms Tjit = 38,5 ms
4.2.1.4 Delay Antrian Total Pada Jaringan Delay antrian total pada jaringan dapat dihitung dari Persamaan (3.6) dengan mensubstitusikan beberapa parameter asumsi sebelumnya, yaitu sebesar: Tq = Tq , MT + Tq , AI + Tq ,UTRAN + Tq , BB
Tq = 10 ms + 27,5 ms + 0 ms + 1 ms = 38,5 ms
4.2.1.5 Delay Minimal Total Pada Jaringan Delay minimal total paket suara pada jaringan diperoleh dari Persamaan (3.9), dengan mensubstitusikan beberapa parameter asumsi dan hasil perhitungan Tenc, Tm,AI danTdec, yaitu sebesar: Tm = Tenc + Tm , AI + Tm ,UTRAN + Tm , BB + T jit + Tdec + Tm , PSTN
Tm = 0,125 ms + 27,5 ms + 10 ms + 10 ms + 38,5 ms + 0,125 ms + 2 ms = 88,25 ms
4.2.1.6 Delay Serialisasi Untuk menghitung besar delay serialisasi total dari kanal transmisi, perlu diketahui kecepatan pelayanan efektif kanal transmisi. Dengan kecepatan kanal transport wireless, RT = 128 Kbps dan kecepatan link jaringan backbone IP RBB=155Mbps, maka kecepatan pelayanan efektif, RS dari kanal transmisi dapat diperoleh dari persamaan (3.11), yaitu: RS =
RS =
1 1 1 +H RT RBB 1 1 1 + 10 128 Kbps 155000 Kbps
RS = 126,95 Kbps Sedangkan besar delay serialisasi total, TS pada jaringan transmisi dihitung dari Persamaan (3.10).
TS =
BF RS
dengan mensubstitusikan nilai BF yaitu 3520 bit, maka diperpleh delay serialisasi total, TS pada jaringan transmisi sebesar:
TS =
3520bit 126,95 Kbps
TS = 27,73 ms
4.2.1.7 Delay Satu Arah Panggilan VoIP Antara Jaringan UMTS Dengan PSTN Dengan mensubstitusikan nilai-nilai Tq, Tm, Tpack dan TS ke Persamaan (3.12), maka diperoleh delay satu arah, TOW dari pembicara sampai ke pendengar antara pelanggan UMTS dengan PSTN dengan menggunakan codec G.711 sebesar: TOW = Tq + Tm + TPack + TS
TOW = 38,5ms + 88,25ms + 53,88ms + 27,73ms TOW = 208,36 ms
Dengan cara yang sama, perhitungan delay satu arah untuk codec G.726, G.728, GSM-FR dan GSM-EFR dapat diperoleh seperti Tabel 4.1
Tabel 4.1 Hasil perhitungan delay satu arah pada penggunaan jenis codec
Jenis codec
Bit rate (Kbps)
G.726 G.728
40 16
GSM-FR GSM-EFR
13 12,2
4.3
Durasi sampel suara Tw (ms) 0,125 0,625 20 20
Delay Antrian Total Tq (ms) 38,5 38,5 38,5 38,5
Delay Minimal Total Tm (ms) 88,25 89,25 128 128
Delay Delay Paketisasi Serialisasi Tpack Ts (ms) (ms) 86,13 215 260 280
27,7 27,66 27,19 27,48
Delay Satu Arah Tow (ms) 240,58 370,41 453,69 473,98
Perhitungan Nilai Estimasi E-Model dengan Faktor R Nilai akhir estimasi E–Model disebut dengan faktor R. Faktor R 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.
Faktor R mempengaruhi kualitas transmisi paket suara. Tabel 4.2 memperlihatkan kualitas transmisi suara pada rentang faktor R.
Tabel 4.2 Tingkat kualitas suara terhadap faktor R Rentang Faktor R Kualitas Transmisi
0-60 Buruk
60-70 Rendah
70-80 Sedang
80-90 Baik
90-100 Sangat Baik
Faktor R ini dapat dihitung dengan Persamaan (2.1). Pada Tugas Akhir ini, akan dihitung nilai faktor R untuk codec G.711, G.726, G.728, GSM-FR dan GSMEFR dengan asumsi bahwa tidak ada packet loss yang terjadi.
4.3.1 Nilai Faktor R Codec G.711 Untuk mendapatkan nilai faktor R, harus diketahui terlebih dahulu besar faktor penurunan kualitas akibat delay satu arah pada jaringan yang diperoleh dari Persamaan (2.2), yaitu: Id = 0.024 d + 0.11(d – 177.3) .H(d – 177.3) Id = 0.024 (208,36) + 0,11 (208,36-177,3) .H(208,36-1773) Id = 8,42 Untuk menghitung nilai faktor R, digunakan Persamaan (2.1) dengan mensubstitusikan nilai Id dan Ie kedalam Persamaan (2.1), dimana nilai Ie merupakan faktor penurunan kualitas karena kompresi dengan asumsi packet loss dianggap nol (diabaikan). Jadi nilai nilai Ie merupakan standar yang telah ditetapkan yang telah ditetapkan ITU–T G.107 pada setiap jenis codec.
Dengan mensubstitusikan nilai Ie = 0 untuk codec G.711, melalui Persamaan (2.1), diperoleh nilai faktor R sebesar: R = 94,2 - Id - Ief R = 94,2-8,42-0 R = 85,78 Dengan klasifikasi kategori kualitas codec dalam rentang nilai 80-90 untuk nilai faktor R, maka codec G.711 termasuk dalam kategori codec dengan kualitas baik. Untuk faktor R codec G.726, G.728, GSM-FR dan GSM-EFR dapat dihitung dengan cara yang sama dengan menggunakan Persamaan (2.1) dan (2.2). Hasil perhitungan nilai faktor R untuk beberapa codec tersebut dapat dilihat pada Tabel 4.3
Tabel 4.3 Hasil perhitungan faktor R pada jenis codec yang bebeda Jenis codec
Id
Ie
Faktor R
Tingkat kualitas
G.726 G.728
40 16
GSM-FR GSM-EFR
13 12,2
0,125 0,625 20 20
79,47 57,07 32,91 45,19
sedang buruk buruk buruk
Gambar 4.2 menunjukkan grafik pengaruh penggunaan jenis codec terhadap delay satu arah pada jaringan VoIP. Dari Gambar 4.2 dapat disimpulkan bahwa semakin tinggi kecepatan codec, semakin rendah delay satu arahnya.
70 G.711
Bit rate (kbps)
60 50 40
G.726
30 20
G.728
10
GSM-FR GSM-EFR
0 0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
Delay satu arah (ms) Gambar 4.2 Grafik pengaruh penggunaan jenis codec terhadap delay satu arah
Gambar 4.3 menunjukkan perbandingan nilai Faktor R untuk codec G.711, G.726, G.728, GSM-FR dan GSM.EFR. Nilai faktor R pada codec tidak henya dipengaruhi oleh delay satu arah saja, tetapi juga nilai Ie intrinsik codec itu sendiri, dimana nilai Ie juga dipengaruhi oleh packet loss yang terjadi.
100 G.711 G.726
Faktor R
90 80 70 60
G.728
50 40 30 20
GSM-EFR
GSM-FR
10 0 0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
Delay satu arah (ms) Gambar 4.3 Grafik perbandingan faktor R pada codec terhadap delay satu arah
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1
Kesimpulan Dari hasil perhitungan delay satu arah pada panggilan VoIP antara subcriber
UMTS dengan PSTN dengan menggunakan codec G.711, G.726, G.728, GSM-FR dan GSM.EFR. dapat diambil kesimpulan : 1. Codec G.711 dengan bit rate terbesar (64 Kbps), memiliki delay satu arah yang terkecil yaitu 208,36 ms dibandingkan dengan jenis codec lainnya yang mempunyai bit rate lebih kecil. Penggunaan codec dengan bit rate yang cepat dapat menurunkan delay satu arah pada jaringan VoIP. 2. Semakin kecil delay satu arah, nilai faktor R semakin tinggi, sehingga turut menaikkan kualitas suara pada sisi penerima. Namun delay satu arah bukanlah satu-satunya faktor yang mempengaruhi nilai faktor R, tetapi nilai faktor R juga dipengaruhi oleh packet loss yang terjadi. 3. Pemilihan jenis codec yang tepat perlu untuk meminimalisasi delay satu arah yang terjadi pada jaringan VoIP karena faktor kompresi suara sangat menentukan kualitas suara.
5.2
Saran 1. Analisis perhitungan delay satu arah dapat dibahas lebih mendalam dengan model jaringan VoIP lain yang lebih kompleks tanpa mengabaikan faktor
packet loss, sehingga hasil perhitungan delay satu arah dan hasil pengukuran kualitas suara pada sisi penerima yang diperoleh lebih teliti. 2. Delay satu arah dapat diperkecil dengan metode lain seperti dengan menggunakan Header Compression (HC) yang lebih efektif atau juga dengan menggunakan skema algoritma penjadwalan keberangkatan paket suara pada buffer gateway VoIP yang tidak dibahas pada Tugas Akhir ini.
DAFTAR PUSTAKA 1. Purbo, Onno.W, 2007. “VoIP Cikal Bakal Telkom Rakyat”, PT Prima Infosarana Media, Jakarta. 2. Schwartz, Mischa. 1988, “Telecommunication Networks”, Addison-Wesley Publishing Company, New York, November. 3. Hayes Jeremiah F. 1984, “Modelling Analysis of Computer Communication Networks”, Plenum Publishing Corporation, New York. 4. Stalling, William, 2001 “Komunikasi Data dan Komputer: Dasar-dasar Komunikasi”, edisi pertama, Salemba Teknika, Jakarta. 5. Sulaiman. N, Carrasco. R and Chester. G, “Analyzing the Performance of Voice over Internet Protocol in a 3G network”, IEEE Transaction on Commmunication, 6. Davidson Jonathan, Peters James, Bhatia Manoj, Kalidindi Satish, Mukherjee Sudipto, Juli 2006 “Voice over IP Fundamentals, Second Edition”, Cisco Press, USA. 7. Forouzan, Behrouz A, 2001. “Data Communication and Networking”, 2nd Ed, McGrawHill, Boston. 8. Poppe Fabrice, De Vleeschauer Danny, H. Petit Guido, 2001. “ Choosing the UMTS Air Interface Parameters, the Voice Packet Size and the Dejittering Delay for a Voice-over-IP Call Between a UMTS and PSTN Party”, IEEE Journal to appear in SigMobile’s Mobile Computing and Communication Review. 9. Poppe Fabrice, De Vleeschauer Danny, H. Petit Guido, 2000, “Guaranteeing Quality of Service to Packetised Voice Over the UMTS Air Interface”, IEEE
Journal to appear in SigMobile’s Mobile Computing and Communication Review.
