TUGAS AKHIR
Peningkatan Performansi Jaringan Komunikasi Telepon Dengan Penerapan IP PABX
Diajukan Guna Melengkapi Sebagian Syarat Dalam Mencapai Gelar Sarjana Strata Satu (S1)
Disusun Oleh :
Nama NIM Jurusan Peminatan Pembimbing
: Muhammad Arifin : 4140412-022 : Teknik Elektro : Telekomunikasi : Ir. AY Syauki, MBAT.
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS MERCU BUANA JAKARTA 2009
i
LEMBAR PERNYATAAN
Yang bertandatangan di bawah ini,
Nama
: Muhammad Arifin
NIM
: 4140412-022
Jurusan
: Teknik Elektro
Fakultas
: Teknologi Industri
Judul Skripsi : Peningkatan Performansi Jaringan Komunikasi Telepon Dengan Penerapan IP PABX
Dengan ini menyatakan bahwa hasil penulisan Skripsi yang telah saya buat ini merupakan hasil karya sendiri dan benar keasliannya. Apabila ternyata di kemudian hari penulisan Skripsi ini merupakan hasil plagiat atau penjiplakan terhadap karya orang lain, maka saya bersedia mempertanggungjawabkan sekaligus bersedia menerima sanksi berdasarkan aturan tata tertib di Universitas Mercu Buana. Demikian, pernyataan ini saya buat dalam keadaan sadar dan tidak dipaksakan.
Penulis,
( Muhammad Arifin )
ii
LEMBAR PENGESAHAN
Peningkatan Performansi Jaringan Komunikasi Telepon Dengan Penerapan IP PABX
Disusun oleh :
Nama
: Muhammad Arifin
NIM
: 4140412-022
Program Studi
: Teknik Elektro
Peminatan
: Telekomunikasi
Menyetujui,
Pembimbing
Koordinator TA
( Ir.A.Y.Syauki, MBAT )
( Ir.Yudhi Gunardi, MT)
iii
ABSTRAK Jaringan komunikasi telepon saat ini telah menerapkan suatu teknologi VoIP ( Voice Over Internet Protocol ) yaitu suatu sistem komunikasi suara berbasis IP yang mampu melewatkan informasi suara dalam bentuk paket. Hal ini merupakan suatu solusi utama bagi suatu perusahaan yang ingin menerapkan komunikasi terpadu yang menjalankan komunikasi data dan komunikasi suara dalam satu infrastruktur jaringan. Teknologi telepon lama yang lebih dikenal dengan PSTN ( Public Switch Telephone Network ) yang masih menerapkan teknologi circuit switching secara perlahan akan mulai ditinggalkan dan akan diarahkan ke teknologi packet switching dengan beberapa keunggulan terutama masalah kebutuhan bandwidth ( lebar pita ) kanal informasi suara yang bisa diatur sesuai kebutuhan serta variasi codec ( Coding-Encoding ) sinyal suara yang akan mempengaruhi bandwidth tanpa mengurangi kualitas sinyal informasi itu sendiri. Teknologi VoIP ini sudah diterapkan pada sistem IP PABX ( Internet Protocol Private Automatic Branch Exchange ) yaitu sentral privat yang dipasang pada suatu lokasi perusahaan atau gedung untuk melayani komunikasi internal dan external antar user yang dalam penerapannya menggunakan jalur komunikasi LAN ( Local Area Network ) dan WAN ( Wide Area Network). Performansi VoIP pada IP PABX ini diukur dengan metode secara subyektif ( Dengan skala kepuasan dari user dalam hubungan telepon ) serta metode obyektif dengan memperhitungkan faktor codec yang dipakai ( G.711 dan G.729) serta bandwidth yang diperlukan untuk tiap kanal informasi.
iv
KATA PENGANTAR Bismillahirrohmaanirrohim Dengan menyebut nama Allah Yang Maha Pengasih dan Penyayang. Segala Puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT serta junjungan Nabi Besar Muhammad SAW beserta para sahabat dan Insya Allah kita sebagai pengikutnya yang istiqomah sampai yaumil akhir nanti. Berkat rahmat dan ridho-NYA maka penulis dapat menyelesaikan tugas akhir dengan judul “Peningkatan Performansi Jaringan Komunikasi Telepon Dengan Penerapan IP PABX”. Penyelesaian tugas akhir ini tak lepas dari bimbingan, bantuan dan dorongan dari segenap pihak. Untuk itu perkenankan penulis mengucapkan rasa terima kasih yang sebesarbesarnya kepada : 1. Bapak Ir.A.Y.Syauki, MBAT, selaku pembimbing yang telah meluangkan waktunya dengan bimbingan, arahan dan pandangan kepada penulis. 2. Bapak Ir.Yudhi Gunardi,MT, selaku koordinator tugas akhir. 3. Orang tua tercinta, Ayahanda H.Hamdan dan Ibunda Atiyah yang sangat penulis cintai dengan kasih sayang serta bantuan baik moril dan materil yang tak terhingga banyaknya. 4. Saudara kandung di rumah Iwan, Kiki dan Royhan....Insya Allah sukses dalam hidupnya di dunia dan akhirat. 5. Indah Hamidah dan keluarga. 6. Intan Azizah dan keluarga. 7. Jajaran organisasi PT.Hadasah Utama kepada Ibu Lies Muljadi sebagai GM Perusahaan , Agus Salim sebagai Marketing Manager serta seluruh staff perusahaan yang tidak dapat saya sebutkan satu per satu...terima kasih atas kepercayaan pekerjaan yang telah diberikan kepada penulis. 8. Jajaran organisasi perusahaan PT.Infokom Internusa, kepada direktur perusahaan Bapak Ir.Harri Setianto, Manager Support Bapak Ir.Asad Nadzir, Marketing Manager Bapak Ir.Tedja Hutama, jajaran staff department support beserta seluruh staff Infokom...terima kasih atas segala dukungan dan pekerjaan yang diberikan kepada penulis.
v
9. Teman-Teman PKSM Mercubuana angkatan 2005, terutama rekan-rekan alumni dari STT Telkom Bandung angkatan 1996 kepada Sukatno dan Adi Wibowo...Insya Allah sukses selalu dalam pekerjaannya. 10. Rekan pengurus Musholla Al-Hidayah, H.Iswandi, Mas Eko, Januar, Azhari,Miftah, Almarhum Nurhadi Yahya serta seluruh jamaah Musholla dan majelis taklim....terima kasih banyak atas segala kebersamaannya selama ini. 11. Segenap guru-guru dalam segala aktivitas penulis di berbagai majelis taklim Jakarta , terutama kepada KH.Saifuddin Amsir, KH.Sabilar Rosyad, KH.Sofwan Nizomi, KH.Fachruddin,
KH.Muhammad
Bunyamin,
KH.Maulana
Kamal
Yusuf,
KH.Munawir Aselih, Al-Habib Muhammad Rizieq Shihab.....Jazakumullahi katsiron atas segala ilmu agama yang telah disampaikan kepada penulis. 12. Seluruh sanak famili serta handai taulan penulis 13. Semua pihak yang telah membantu secara langsung maupun tidak langsung dalam penyelesaian tugas akhir ini , yang tidak dapat penulis sebutkan satu per satu.
Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan tugas akhir ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu dengan segala kerendahan hati maka saran dan kritik yang membangun selalu diharapkan penulis demi perbaikan di masa yang akan datang dan semoga tugas akhir ini dapat membantu memberi manfaat bagi semua pihak yang membacanya.
Wassalammu alaikum warahmatullahi wabarakatuh Jakarta, 31 mei 2009 Penulis
( Muhammad Arifin )
vi
DAFTAR ISI
Halaman Judul
............................................................................................. i
Lembar Pernyataan
.............................................................................................ii
Lembar Pengesahan ........................................................................................... iii Abstrak
............................................................................................iv
Kata Pengantar
.............................................................................................v
Daftar Isi
...........................................................................................vii
Daftar Tabel
...........................................................................................xii
Daftar Gambar
..........................................................................................xiii
BAB I
BAB II
PENDAHULUAN 1.1
Latar Belakang Masalah
............................................. 1
1.2
Perumusan Masalah ......................................................... 2
1.3
Pembatasan Masalah ......................................................... 2
1.4
Tujuan Penulisan
1.5
Metodologi Penulisan ........................................................ 3
1.6
Sistematika Penulisan
......................................................... 2
............................................ 3
LANDASAN TEORI 2.1
Teori Dasar Komunikasi Telepon ( Suara ) .................... 5
2.2
Perkembangan Telephone Modern
2.3
Kebutuhan Bandwidth ( Lebar Pita ) Suara ..................... 9
2.4
Teknik Penyambungan Komunikasi ............................... 10
2.5
................................. 9
2.4.1 Circuit Switch
........................................... 11
2.4.2 Packet Switch
........................................... 12
TCP IP ( Transport Control Protocol-Internet Protocol ) 14
vii
2.5.1 Application Layer
........................................... 15
2.5.2 Internet Protocol
........................................... 15
2.5.2.1 Paket Internet Protocol
2.5.2.2 Pengalamatan Internet Protocol
....... 17
2.5.3 TCP ( Transmission Control Protocol )
....... 18
2.5.4 UDP ( User Datagram Protocol ) 2.6
.................. 16
................... 19
Komponen Yang Mempengaruhi Kualitas VOIP
....... 19
2.6.1 Delay ................................................................... 20 2.6.2 Jitter ................................................................... 20 2.6.3 Packet Loss
....................................................... 21
2.6.4 Echo ................................................................... 21 2.7
Standard Kompresi Data Suara
............................... 21
2.7.1 G.711 ................................................................... 22 2.7.2 G.728 ................................................................... 22 2.7.3 G.729 ................................................................... 23 2.7.4 G.723.1 2.8
....................................................... 23
Signalling dan Protocol
........................................... 24
2.8.1 H.323 ................................................................... 25 2.8.2 SIP ( Session Initiation Protocol )
................... 28
2.8.3 Proprietary Pabrikan ........................................... 29 2.9
Konsep PABX ( Private Automatic Branch Exchange )
30
2.9.1 Sisi Extention ....................................................... 31 2.9.2 Sisi Trunk
....................................................... 31
2.9.3 Sistem Logic Dan Processing ............................... 31 2.9.4 Signalling
....................................................... 32
viii
2.9.5 Fungsi Utama PABX ........................................... 32 2.10
Konsep IP PABX ( Internet Protocol – Private Automatic Branch Exchange )
BAB III
....................................................... 32
UNJUK KERJA VOIP PADA SISTEM IP PABX 3.1
Performansi Sistem Komunikasi VOIP
3.2
Perhitungan Bandwidth VOIP
................... 34
............................... 34
3.2.1 Perhitungan Bandwidth Secara Ideal 3.2.1.1 Dengan Codec G.711
............................... 36
3.2.1.2 Dengan Codec G.729
............................... 37
3.2.2 Perhitungan Bandwidth Secara Praktis
BAB IV
...... 35
....... 37
3.2.2.1 Perhitungan Dengan Codec G.711
....... 38
3.2.2.2 Perhitungan Dengan Codec G.729
....... 38
3.3
MOS ( Mean Opinion Score )
............................... 40
3.4
Perhitungan R Factor ....................................................... 42
ANALISA DAN IMPLEMENTASI SISTEM IP PABX 4.1
Implementasi Pengetesan Interkoneksi Sistem IP PABX
4.2
.................................................................. 44
Analisa Codec Dengan G.711 ( Bandwidth Data Suara 64 Kbps ) ................................................................... 46 4.2.1 Besaran Data Per Paket
............................... 46
4.2.2 Besaran Data Total VOIP
............................... 47
4.2.3 Data Bandwidth VOIP Dengan Codec G.711
47
4.2.4 Data Detail VOIP Per Packet ............................... 48 4.2.5 Nilai Kualitas VOIP Dengan R Factor
ix
....... 48
4.2.6 Nilai Kualitas VOIP Dengan MOS 4.2.7 Nilai Jitter Codec G.711
................... 49
............................... 49
4.2.8 Analisa Perhitungan Kualitas VOIP ................... 49 4.3
Analisa Codec Dengan G.729 4.3.1 Besaran Data Per Packet
............................... 51
4.3.2 Besaran Data Total VOIP
............................... 52
4.3.3 Data Bandwidth VOIP Dengan Codec G.729
52
4.3.4 Data Detail VOIP Per Packet ............................... 53 4.3.5 Nilai Jitter
....................................................... 53
4.3.6 Nilai Kualitas VOIP Dengan R Factor 4.3.7 Nilai Kualitas VOIP Dengan MOS
....... 54
................... 54
4.3.8 Analisa Perhitungan Kualitas VOIP Dengan Codec G.729 ................................................................... 54 4.4
Perbandingan Total Antara G.711 Dengan G.729
4.5
Implementasi VOIP Pada IP PABX Pada Area LAN
....... 56 57
4.5.1 Kapasitas Ethernet 100 Mbps Dengan Codec G.711 ...................................................... 57 4.5.2 Kapasitas Ethernet 100 Mbps Dengan Codec G.729 ....................................................... 57 4.6
Implementasi VOIP Pada IP PABX Pada Area WAN
58
4.6.1 Perbandingan Jumlah Kanal Pembicaraan Dengan Codec G.711 ....................................................... 59 4.6.2 Perhitungan Jumlah Kanal Pembicaraan Dengan Codec G.729 ....................................................... 59 4.7
Keuntungan Dengan Penerapan IP PABX
x
................... 61
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN 5.1
Kesimpulan
5.2
Saran ............................................................................... 63
DAFTAR PUSTAKA
................................................................... 62
.............................................................................. 64
xi
DAFTAR TABEL Halaman Tabel 2.1
Tabel Kompresi Suara Berdasarkan Algoritma Codec
24
Tabel 3.1
Kebutuhan Bandwidth Untuk Codec G.711
39
Tabel 3.2
Kebutuhan Bandwidth Untuk Codec G.729
39
Tabel 3.3
Nilai MOS ( Mean Opinion Score )
41
Tabel 3.4
Korelasi Antara Nilai R Dengan Nilai MOS
41
Tabel 4.1
Perbandingan Antara Codec G.711 Dengan G.729
56
Tabel 4.2
Perbandingan Jumlah Kanal Codec Dalam Ethernet
58
Tabel 4.3
Perbandingan Coded VOIP Pada Media Jalur E1
60
xii
DAFTAR GAMBAR
Halaman Gambar 2.1
Ilustrasi Pemakaian Telepon
5
Gambar 2.2
Prinsip Kerja Microphone
6
Gambar 2.3
Arus Percakapan Telepon
7
Gambar 2.4
Sistem Telepon Sederhana Dengan Media Switching
8
Gambar 2.5
Sistem Telepon Digital
9
Gambar 2.6
Prinsip Sampling Sinyal Informasi Suara
10
Gambar 2.7
Sistem Komunikasi Secara Circuit-switch
11
Gambar 2.8
Sistem Komunikasi Secara Packet-switch
13
Gambar 2.9
Mekanisme Protocol TCP/IP
14
Gambar 2.10 Diagram Packet Internet Protocol
17
Gambar 2.11 Analogi Protokol IP Dengan Hubungan Manusia
25
Gambar 2.12 Komunikasi Perangkat Komputer Dengan Protocol H.323
26
Gambar 2.13 Komunikasi Dengan Protokol H.323
27
Gambar 2.14 Urutan Komunikasi Menggunakan SIP Protocol
29
Gambar 2.15 Konsep Sistem PABX
30
Gambar 2.16 Sistem Komunikasi IP PABX
32
Gambar 3.1
Gambar Datagram Header Dalam Sistem VoIP
36
Gambar 3.2
Grafik Hubungan Antara Bandwidth Dengan Sampling G.711
39
Gambar 3.3
Grafik Hubungan Antara Bandwidth Dengan Sampling G.729
40
Gambar 4.1
Pengetesan Sistem IP PABX Dengan IP Trunking
45
Gambar 4.2
Besaran Data Per Paket VoIP Dengan Codec G.711
46
Gambar 4.3
Besaran Data Pengukuran Kualitas VOIP
47
Gambar 4.4
Stream Bandwidth VOIP Dengan Codec G.711
47
xiii
Gambar 4.5
Besaran Byte VoIP Dengan Codec G.711
48
Gambar 4.6
Besaran Paket Per Detik Dalam VoIP
48
Gambar 4.7
Nilai Kualitas R Factor VoIP Dengan Codec G.711
48
Gambar 4.8
Nilai MOS Score dengan codec G.711
49
Gambar 4.9
Nilai Codec G.711
49
Gambar 4.10 Konversi Nilai MOS Dengan Total Delay (G.711)
50
Gambar 4.11 Besaran Data Per Paket Voice Dengan G.729
51
Gambar 4.12 Besaran Data Pengukuran Kualitas VoIP
52
Gambar 4.13 Stream Bandwidth VoIP Dengan Codec G.729
52
Gambar 4.14 Besaran Byte VoIP Dengan Codec G.729
53
Gambar 4.15 Besaran Paket Per Detik Dengan Codec G.729
53
Gambar 4.16 Nilai Jitter Dengan Codec G.729
53
Gambar 4.17 Nilai Kualitas R Factor Dengan G.729
54
Gambar 4.18 Nilai Kualitas MOS Dengan G.729
54
Gambar 4.19 Konversi Nilai MOS Dengan Total Delay (G.729)
55
Gambar 4.20 Perbandingan Total Performansi Antara G.711 Dengan G.729
56
Gambar 4.21 Perbandingan Jumlah Kanal Antara Codec G.711 Dengan G.729 Dalam Jaringan Ethernet
57
Gambar 4.22 Sistem Komunikasi IP PABX Jakarta-Karawang
58
Gambar 4.23 Perbandingan Jumlah Kanal Antara Codec Pada Media E1 ( 2,048 Mbps )
60
xiv
BAB I PENDAHULUAN 1.1
Latar Belakang Masalah Pada masa sekarang ini, sistem komunikasi telah berkembang menjadi suatu kebutuhan utama bagi setiap perusahaan, baik skala kecil maupun skala besar dalam menjalankan roda usaha mereka masingmasing. Semakin besar suatu perusahaan maka akan semakin kompleks sistem komunikasi perusahaan tersebut serta seiring pertumbuhannya akan terdapat banyak cabang di tempat lain yang berada pada area berjauhan. Selama ini jaringan komunikasi pada suatu perusahaan terbagi menjadi dua yaitu komunikasi untuk suara dan komunikasi untuk data yang merupakan sistem terpisah dan berdiri sendiri tanpa ketergantungan satu sama lain, hal ini merupakan suatu permasalahan bagi suatu perusahaan yang ingin menerapkan sistem komunikasi yang terpadu. Untuk mengatasi hal ini, dikembangkanlah suatu teknologi penerapan komunikasi suara berbasiskan IP ( VoIP - Voice Over Internet Protocol ) yaitu teknologi yang mampu melewatkan trafik suara dalam bentuk paket
melalui
jaringan IP,
jadi dalam
implementasinya
menggunakan jaringan intranet yang ada pada suatu perusahaan Hal tersebut di atas menarik perhatian penulis untuk mengkaji lebih lanjut mengenai teknologi IP PABX dan implementasinya pada sistem komunikasi suara karena diproyeksikan akan menggantikan PABX konvensional di masa yang akan datang.
1
1.2
Perumusan Masalah Pembahasan pada tugas akhir ini adalah peningkatan performansi jaringan komunikasi telepon dengan penerapan IP PABX dimana dalam pembahasan serta analisanya mengedepankan keandalan dari VoIP yang akan menggantikan peranan sistem komunikasi analog seperti PSTN ( Public Switch Telephone Network ).
1.3
Pembatasan Masalah Mengacu pada latar belakang permasalahan di atas, maka rumusan masalah ditekankan pada : 1. Pengamatan
performansi
sistem
komunikasi
suara
dengan
mengimplementasikan berbagai jenis codec dan ketersediaan bandwidth terhadap unjuk kerja VoIP menggunakan IP PABX. 2. Bagaimana implementasi teknologi IP PABX pada sistem komunikasi suara, dalam hal ini menggunakan infrastruktur WAN (Wide Area Network) 3. Sejauh mana keuntungan yang diperoleh dengan digunakannya teknologi IP PABX pada sistem teknologi komunikasi suara
1.4
Tujuan Penulisan Maksud dan tujuan dari penulisan ini adalah sebagai berikut: 1. Pengamatan performansi teknologi IP PABX pada sistem komunikasi suara dengan penerapan berbagai macam coding. 2. Membuat suatu perencanaan kebutuhan jaringan telepon berbasis IP dengan memperhitungkan faktor-faktor yang mempengaruhi sistem VoIP serta kualitas suara yang masih dapat diterima oleh manusia.
2
1.5
Metodologi Penulisan Dalam penyusunan tugas akhir ini, metode yang dipakai adalah sebagai berikut : 1. Kajian pustaka Kajian pustaka dilakukan untuk lebih memahami dasar sistem komunikasi suara baik konvensional maupun yang berbasiskan IP. 2. Studi Lapangan Kegiatan ini dilakukan untuk memenuhi data tentang sistem dan jaringan komunikasi suara yang dimiliki oleh suatu perusahaan dengan melakukan pembelajaran serta penerapan perangkat yang digunakan
1.6
Sistematika Penulisan Pada penulisan tugas akhir ini dibuat sistematika penulisan yang dibagi menjadi beberapa bab, yaitu :
Bab I.Pendahuluan Merupakan pendahuluan yang terdiri dari latar belakang, tujuan penulisan, rumusan masalah, ruang lingkup, metode penulisan dan sistematika penulisan.
Bab II. Landasan Teori Membahas teori penunjang dari dasar sistem komunikasi suara yang digunakan sebagai referensi mencakup penjelasan tentang prinsip dan konsep-konsep dasar yang berhubungan dengan VoIP, rujukan serta pendukung dalam penyusunan Tugas Akhir. sebagai dasar pembahasan bab-bab berikutnya.
3
Bab III. Unjuk Kerja VoIP Pada Sistem IP PABX Membahas mengenai jaringan komunikasi VoIP serta parameterparameter yang dipakai dalam pengukuran performansi VoIP yang ada pada jaringan IP PABX.
Bab IV.Analisa Dan Implementasi VoIP Pada Sistem IP PABX Menganalisa dan mengkaji sejauh mana dan bagaimana penerapan VoIP di perangkat IP PABX pada sistem komunikasi suara
Bab V. Penutup Bab ini merupakan kesimpulan dan kajian yang telah dilakukan oleh penulis serta saran untuk tindak lanjutnya di masa yang akan datang.
4
BAB II LANDASAN TEORI Pada bab ini akan diberikan teori dasar yang melandasi perancangan serta implementasi sistem komunikasi VoIP pada PABX yang diangkat pada tugas akhir ini. Teori dasar yang diberikan diantaranya dasar sistem komunikasi telepon, jaringan dasar telepon, prinsip TCP/IP serta sistem PABX.
2.1
Teori Dasar Komunikasi Telepon/Suara Telepon berasal dari kata suara dan kata jarak jauh, perangkat telepon semakin hari mengalami perkembangan baik dari bentuk dan sistemnya, namun prinsip dasar sebagai alat pengirim dan penerima suara masih sama seperti sebelumnya.
Gambar 2.1 Ilustrasi pemakaian telepon
5
Seperti terlihat pada gambar 2.1 dimana pesawat telepon yang digunakan (sumber bicara) harus mengubah suara menjadi sinyal-sinyal listrik dan di sisi tujuan maka sinyal-sinyal listrik itu diubah kembali menjadi sinyal suara dan dapat didengar seperti percakapan asal. Secara garis besar pesawat telepon terdapat 2 komponen utama yaitu :
1. Microphone, sebagai pengirim percakapan (Transmitter) Microphone ini mengubah getaran-getaran mekanik di udara menjadi arus listrik atau percakapan dalam sirkuit listrik. Dilakukan dengan cara mengubah tahanan dalam bagian pengirim bersesuaian dengan sinyal yang masuk, dimana perubahan ini mengakibatkan bertambahnya atau berkurangnya arus listrik ( arus rata = DC = Direct current ). Secara prinsip bisa digambarkan sebagai berikut :
Gambar 2.2 Prinsip kerja microphone Mekanisme pengirim telepon terdiri dari dua komponen yaitu diafragma (membran) dan satu kotak
berisikan butir-butir karbon
(serbuk arang), dimana diafragma ini terbuat dari bahan logam dan digantung oleh cincin sebagai penahan. Sebuah batang yang menghubungkan diafragma ke kotak berisi karbon, dimana kotak ini terbuat dari elektroda (plat cakram) berlapis logam yang terpegang bersama-sama dalam suatu tutup terpisah.
6
Ruang antara elektroda diisi dengan butir-butir karbon, karena gerakan membran ini maka satu elektroda turut bergetar dan menggerakkan diafragma dengan bebas. Elektroda yang lain tetap (tidak bergetar), keseluruhan kotak kapsul ini adalah bagian dari sirkuit yang dapat mengalirkan arus listrik DC.
Gelombang-gelombang suara yang membentur diafragma ini menyebabkan butir-butir karbon bergetar maju mundur dan diteruskan untuk menggetarkan elektroda getar, butir-butir yang terdapat antara dua elektroda ini memadat dan merenggang secara bergantian sesuai dengan getaran yang masuk.
Gambar 2.3 Arus percakapan telepon
Dalam
gambar
2.3
dijelaskan
ketika
pemadatan
dan
perenggangan butir-butir karbon ini akan mengubah tahanan butir-butir tersebut, yang mengakibatkan arus DC dalam sirkuit naik atau turun. Arus berpulsa akan terjadi oleh perubahan proses pemampatan dan perenggangan butir-butir karbon itu sendiri. Arus ini diterima oleh sirkuit penerima di ujung lain yang akan mengubah kembali suara hingga dapat didengar.
7
2. Earphone sebagai penerima percakapan telepon ( Receiver) Pesawat penerima telepon akan mengubah sinyal listrik yang diterimanya menjadi suara yang dapat didengar, dimana arus listrik yang masuk akan menggerakkan diafragma secara magnetik mengikuti sinyal listrik yang masuk, dimana sinyal percakapan memasuki sirkuit penerima melalui suatu kumparan induksi. Ketika arus bolak-balik yang berasal dari percakapan muncul, maka besarnya kuat medan magnet akan berubah-ubah sesuai dengan sinyal informasi yang diterimanya. Pada keadaan ini maka membran akan turut bergetar sesuai dengan sinyal percakapan yang diterima.
Gambar 2.4 . Sistem telepon sederhana dengan media switching
Dalam gambar 2.4 menunjukkan suatu sirkuit komunikasi sederhana yang terdiri dari 2 buah telepon , dimana pada tiap telepon terdapat microphone dan speaker , dan sebagai penghubungnya menggunakan koneksi elektrikal secara langsung ( Central Office) antar 2 pesawat.
8
2.2
Perkembangan Telephone Modern Sesuai perkembangan teknologi, walaupun pengoperasian telepon memiliki cara kerja yang sama namun terdapat perbedaan yang nyata antara
sinyal
informasi
yang
dikirimkan
serta
metode
pen-
transmissiannya. Pada sistem telepon modern, sinyal suara analog yang telah diubah menjadi sinyal listrik kemudian di-konversi menjadi sinyal digital melalui proses sampling dan quantisasi sebelum terhubung ke perangkat switching, yang akan menyambungkan informasi suara dengan telepon tujuan.
Gambar 2.5 Sistem Telepon Digital 2.3
Kebutuhan bandwidth ( lebar pita) suara Untuk sinyal suara
dengan bandwidth sebesar 4 KHz setelah
diproses filtering maka kecepatan sampling menjadi 8000 sampel per detik (8000 per detik), kemudian proses kuantisasi mengubah amplituda sinyal sampling yang kontinyu menjadi amplitudo diskrit dengan jumlah 2n level kuantisasi , untuk transmisi telepon digunakan 256 level kuantisasi, sehingga untuk satu level kuantisasi dibutuhkan pengkodean dengan 8 bit. Proses koding mengubah level kuantisasi menjadi kode biner 8 bit, jadi bit rate sinyal ini menjadi 64000 bps atau 64 Kbps .
9
Secara singkat dihitung sebagai berikut : 8000
sample second
x 8 bit
= 64000 bit
= 64 Kbps
sample
Saat ini suara digital (PCM atau G.711) sudah berbentuk bit-bit yang tidak terputus (sambung-menyambung) atau disebut juga bit stream. stream bit-bit ini harus dipaketkan terlebih dahulu saat masuk ke jaringan IP.
Gambar 2.6 Prinsip Sampling Sinyal Informasi Suara
2.4
Teknik Penyambungan Komunikasi Secara umum ada dua tipe dasar jaringan komunikasi yang digunakan yaitu circuit switch dan packet switch
10
2.4.1 Circuit Switch Sejumlah proses panggilan ditransmisikan melalui media transmisi yang sama dengan prinsip kerjanya terdedikasi (circuit) antara 2 titik,
membentuk suatu sambungan
apabila panggilan telah terhubung
antara 2 titik maka koneksi hanya bisa dilakukan oleh 2 titik tersebut saja tidak bisa dipakai oleh titik lain, dan saat hubungan tersebut diakhiri oleh salah satu titik maka hubungan tersebut otomatis terputus. Contohnya digunakan pada jaringan kabel Telkom (PSTN). Tipe jaringan ini boros bandwidth, dimana untuk melewatkan satu kanal suara membutuhkan bandwidth sebesar 64 Kbps terdedikasi dari ujung ke ujung lain.
Gambar 2.7 Sistem Komunikasi Secara Circuit-switch
Beberapa prinsip yang ada pada circuit switch yaitu : 1. Pada circuit switch didapatkan full circuit pada waktu bersamaan tanpa ada perebutan bandwidth dengan data 2. Melibatkan tiga fase : 1. Membangun sirkuit komunikasiCircuit Establishment 2. Signal Transfer 3. Pemutusan sirkuit
11
3. Jalur data telah ditentukan sebelum transmisi data dimulai , dan system me-routing route yang akan ditempuh berdasarkan alghoritma yang telah ditentukan sebelumnya. 4. Tidak efisien, banyak bandwidth yang terbuang, oleh karenanya VoIP menggunakan paket switch bukan circuit switch. 5. Biasanya mentransmisikan data dengan kecepatan yang konstan, sehingga untuk menggabungkan suatu jaringan dengan jaringan lain yang berbeda kecepatan tentu akan sulit diwujudkan. 6. Pada hubungan Circuit Switching, koneksi biasanya terjadi secara fisik bersifat point to point. Kerugian terbesar dari teknik ini adalah penggunaan jalur yang bertambah banyak untuk jumlah hubungan yang meningkat. Efek yang timbul adalah biaya yang akan semakin meningkat di samping pengaturan switching menjadi sangat komplek. 2.4.2 Packet Switch Untuk packet switch, data yang akan dikirim di-segmentasi terlebih dahulu ke dalam blok-blok kecil yang disebut packet ( dalam bentuk datagram atau PDU – Protocol Data Unit ). Paket ini biasanya terdiri atas beberapa ratus byte data membawa pengenal yang memungkinkan sebuah perangkat keras jaringan untuk mengetahui bagaimana cara atau metoda untuk mengirimkan paket tersebut ke tujuan yang dimaksud. Pada sistem ini, paket di-route ke tujuan melalui route tertentu, tapi tidak semua paket ditransmisikan pada route yang sama, hal ini menyebabkan paket akan sampai pada waktu yang berbeda. Dalam Packet Switching, data yang ditransmisikan dibagi-bagi ke dalam paket-paket kecil. Jika source mempunyai message yang lebih panjang untuk dikirim, message itu akan dipecah ke dalam barisan-barisan paket. Tiap paket berisi data dari user dan info control. Info control berisi minimal adalah info agar bagaimana paket bisa melalui jaringan dan mencapai alamat tujuan.
12
Gambar 2.8 Sistem komunikasi secara packet-switch
Beberapa keuntungan yang diperoleh dari packet switching : a. Efisiensi line sangat tinggi, hubungan single node-to-node dapat di-share secara
dinamis
oleh
banyak
paket.
Paket-paket
diurutkan
dan
ditransmisikan secepat mungkin. Secara kontras, dalam circuit switching, waktu pada link node-to-node adalah dialokasikan terlebih dahulu menggunakan time-division multiplexing. b. Bisa mengatasi permasalahan data rate yang berbeda antara dua jenis jaringan yang berbeda data rate-nya. c. Ketika traffic mulai padat, beberapa call diblok, yang menunjukkan jaringan menolak permintaan koneksi tambahan sampai beban di jaringan menurun. Dalam packet switched network, paket masih dapat diterima akan tetapi delay delivery bertambah. d. Prioritas dapat digunakan. Jadi kalau sebuah node mempunyai sejumlah urutan packet untuk ditransmisikan, paket dapat ditransmisikan pertama kali berdasarkan prioritas yang lebih tinggi. Paket-paket ini mempunyai delay yang lebih kecil daripada lower-priority packets.
13
e. Saat beban lalu lintas meningkat, pada model circuit switching, beberapa pesan yang akan ditransfer dikenai pemblokiran. Transmisi baru dapat dilakukan apabila beban lalu lintas mulai menurun. Sedangkan pada model packet switching, paket tetap bisa dikirimkan, tetapi akan lambat sampai ke tujuan (delivery delay meningkat). f. Pengiriman dapat dilakukan berdasarkan prioritas data. Jadi dalam suatu antrian paket yang akan dikirim, sebuah paket dapat diberi prioritas lebih tinggi untuk dikirim dibanding paket yang lain. Dalam hal ini, prioritas yang lebih tinggi akan mempunyai delivery delay yang lebih kecil dibandingkan paket dengan prioritas yang lebih rendah.
2.5
TCP/IP (Transfer Control Protocol/Internet Protocol) Merupakan infrastruktur komunikasi data yang sangat popular saat ini. TCP/IP adalah protocol yang digunakan dalam jaringan global internet, dapat digunakan untuk berkomunikasi sepanjang jaringan apapun yang terkoneksi baik LAN (Local Area Network) ataupun WAN (Wide Area Network). Terdiri dari 2 protokol penting yaitu TCP dan IP, IP merupakan layer ke-3 protokol jaringan yang terdiri dari informasi pengalamatan dan beberapa control yang memungkinkan suatu data untuk dirutekan, selain itu juga IP bertanggung jawab atas penyediaan connection-less dan fragmentasi, pengiriman datagram sepanjang jaringan serta mendukung saluran data dengan ukuran unit transmisi maksimum.
Gambar 2.9 Mekanisme protocol TCP/IP
14
2.5.1 Application Layer Fungsi utama dari layer ini adalah pemindahan file, dimana perpindahan file dari sebuah sistem ke sistem yang lain yang berbeda membutuhkan suatu sistem pengendalian untuk mengatasi adanya ketidakkompatibelan sistem yang berbeda-beda. Salahsatu contoh aplikasi yang dikenal adalah HTTP (Hypertext Transfer Protocol) untuk web, FTP (File Transfer Protocol) untuk perpindahan file dan Telnet untuk terminal program jarak jauh.
2.5.2 Internet protocol Internet Protocol didesain untuk interkoneksi sistem komunikasi komputer pada jaringan paket switched. Pada jaringan TCP/IP, sebuah interface komputer diidentifikasi dengan alamat IP. Tiap-tiap interface memiliki alamat IP yang unik, masing-masing berbeda satu sama lainnya. Hal ini dilakukan untuk mencegah kesalahan pada transfer data. IP memiliki
karakterisktik
sebagai
protokol
yang
unreliable
dan
connectionless. Unreliable karena tidak ada jaminan paket data yang dikirim akan sampai ketujuan. Apabila ada masalah salah satu seperti jalur putus, router mengalami kongesti/macet atau host/network tujuan down , maka IP akan akan memberitahukan pengirim kalau paket gagal melalui protokol ICMP sesuai gangguan yang terjadi, misalnya destination unreachable. Internet Protokol mengimplementasikan dua fungsi dasar yaitu addressing dan fragmentasi. Salah satu hal penting dalam IP dalam pengiriman informasi adalah metode pengalamatan pengirim dan penerima.
15
2.5.2.1 Paket Internet Protokol Paket IP ini terdiri dari beberapa bagian tipe informasi, yaitu :
Version, digunakan untuk mengenal format IP header
IP Header Length (IHL), menjelaskan panjang header dalam 32 bit kata-kata.
Type of Service, yang menjelaskan bagaimana layer teratas protocol menangani datagram dan menetapkan tingkat diagram berdasarkan kepentingannya.
Total Length, menjelaskan panjang dalam byte dari keseluruhan paket IP termasuk data dan header.
Identification,
digunakan
untuk
penyatuan
bagian-bagian
fragmentasi datagram.
Flags, terdiri dari bagian 3 bit dimana dua dari susunan terkecilmya merupakan bagian bit control. -
Bit pada urutan terkecilnya menjelaskan suatu paket dapat atau tidaknya dipenggal (fragment)
-
Bit yang ditengah
menentukan bahwa paket tersebut
merupakan penggalan terakhir dalam suatu rangkaian dari bagian paket.
Fragment Offset, menetukan letak hubungan bagian data dengan awal data dalam suatu datagram yang pertama, yang mengarahkan proses IP utnuk menyusun kembali datagram yang asli dan benar.
Time to Live (TTL), menjaga penghitung yang sedikit demi sedikit mendekati nol, yang menyebabkan datagram dibuang. Bagian ini menjaga paket dari pengulangan tanpa akhir.
Protocol, menyatakan layer teratas protocol mana yang menerima kedatangan paket setelah pemrosesan IP selesai, TCP atau UDP.
Header Checksum, membantu penentuan kelengkapan IP header.
Source Address, menspesifikasikan pengiriman node
16
Destination Address, menspesifikasikan penerimaan node
Option, Mengizinkan protocol untuk mendukung suatu pilihan
Data, terdiri dari informasi layer teratas.
Gambar 2.10 Diagram Packet Internet Protocol 2.5.2.2 Pengalamatan Internet Protocol Skema pengalamatan IP merupakan hal penting pada proses pengroutingan datagram IP sepanjang suatu jaringan. Setiap alamat IP mempunyai komponen khusus dan mengikuti suatu format dasar, dimana alamat-alamat IP ini dapat dibagi dalam bagian-bagian dan digunakan untuk membentuk alamat darui sub jaringan. Setiap host pada jaringan TCP/IP ditandai oleh alamat 32 bit yang terdiri dari dua bagian utama, yaitu nomer jaringan dan nomer host. Yang dikelompokkan menjadi 8 bit pada waktu yang sama, dipisahkan oleh titik dan ditampilkan dalam format decimal. Jumlah minimum untuk satu octet adalah 0 dan jumlah maksimumnya adalah 255, dikelompokkan dalam 4 oktet. Contoh format IP
address yang digunakan sebagai identifikasi
PABX di tugas akhir ini yaitu : IP Node
:
10.59.96.31
Subnet Mask :
255.255.255.0
IP Gateway
10.59.0.31
:
Pada contoh ini maka yang dipakai sebagai network address adalah 10.59.96 dan nomer hostnya adalah 31.
17
2.5.3 TCP (Transmission Control Protocol) Dalam proses pentransmisian data pada layer transport ada 2 protokol yang amat berperan yaitu TCP dan UDP. TCP merupakan protocol yang bersifat connection oriented artinya menjaga reliabilitas hubungan komunikasi end to end. TCP bertugas memberikan data tambahan pada paket data yang ia terima dari protokol diatasnya. Data tambahan ini berupa nomor urut data, acknowledgement number dan 16 bit checksum pemeriksa kesalahan data yang menjadi parameter untuk proses retransmisi apabila ada kesalahan. Selain itu juga ditambahkan 16 bit identitas port asal data dan 16 bit identitas port tujuan .untuk memastikan bahwa paket yang dikirim akan diterima oleh aplikasi yang tepat. Karena nanti di komputer tujuan ada beberapa aplikasi protokol TCP yang siap menerima data. Konsep dasar cara kerja TCP adalah mengirim dan menerima segment-segment informasi dengan panjang bervariasi pada suatu datagram internet. TCP ini menjamin realibilitas hubungan komunikasi karena melakukan perbaikan terhadap data yang rusak,hilang atau kesalahan kirim. Hal ini dilakukan dengan memberikan nomer urut pada setiap octet yang dikirimkan dan membutuhkan sinyal jawaban positif dari penerima berupa sinyal ACK (acknowledgment), apabila sinyal ini tidak diterima pada interval waktu tertentu, maka data akan dikirimkan kembali. Sedangkan pada sisi penerima nomer urut ini berguna untuk mencegah kesalahan urutan data dan duplikasi data. TCP juga memiliki mekanisme flow control dengan cara mencantumkan informasi dalam sinyal ACK mengenai batas jumlah octet yang masih boleh ditransmisikan pada setiap segment yang diterima. Dalam komunikasi VoIP, TCP digunakan saat signalling, TCP digunakan untuk menjamin setup suatu call pada sessi signaling dan 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.
18
2.5.4 UDP ( User Datagram Protocol) Merupakan transport protocol yang lebih sederhana dibandingkan dengan TCP, dan digunakan untuk situasi yang tidak membutuhkan mekanisme reliabilitas. Header UDP hanya berisikan empat field yaitu : Source port, Destination port, Length data dan UDP checksum yang bersifat optional. UDP termasuk kedalam transport layer bersama dengan TCP yang bertugas memastikan data yang benar disalurkan pada jaringan komunikasi data. Fungsi ini termasuk flow control, error checking, end-to-end acknowledgement,
retransmisi,
dan data sequencing.
UDP
tidak
mementingkan apakah data yang dikirimkan sampai dengan benar kepada tujuan yang tepat atau tidak. UDP digunakan untuk situasi yang tidak mementingkan mekanisme reliabilitas. Sehingga cocok untuk komunikasi data yang dipancarkan secara periodik, berukuran kecil ketempat yang tidak jauh. UDP pada VoIP digunakan untuk mengirimkan audio stream yang dikirimkan secara kontinyu karena lebih mementingkan kecepatan pengiriman data agar tiba di tujuan tanpa memperhatikan adanya paket yang hilang.
2.6
Komponen yang Mempengaruhi Kualitas VoIP Kualitas layanan VoIP atau yang biasa disebut QoS (Quality of Service) adalah metode-metode yang bisa digunakan pada jaringan IP untuk melayani suatu layanan aplikasi tertentu. Kelemahan jaringan menyebabkan VoIP memiliki kualitas suara yang belum sebaik layanan telepon konvensional telkom. Tapi hambatan ini sangat dipengaruhi oleh koneksi internet yang digunakan. Semakin besar komitmen bandwidth yang digunakan maka kulitas akan bertambah baik. Selain itu ada beberapa kelemahan lain yang berhubungan dengan kualitas koneksi yang digunakan, yaitu:
19
2.6.1 Delay Adalah perbedaan waktu antara dikirimnya sinyal suara dari pengirim dengan waktu diterimanya sinyal suara oleh penerima. Delay ini merupakan suatu permasalahan yang harus diperhitungkan karena kualitas suara bagus tidaknya tergantung dari waktu delay. Besarnya delay maksimum yang direkomendasikan oleh ITU untuk aplikasi suara adalah 150 ms, sedangkan delay maksimum dengan kualitas suara yang masih dapat diterima pengguna adalah 250 ms. Delay sendiri dapat diklasifikasikan dalam beberapa kategori sesuai penyebabnya, yaitu:
Propagation delay adalah delay yang terjadi akibat transmisi melalui jarak antar pengirim dan penerima.
Serialization delay (delay pada saat proses peletakan bit ke dalam circuit)
Processing delay (delay yang terjadi saat proses coding, compression, decompression dan decoding)
Packetization delay (delay yang terjadi saat proses paketisasi informasi)
Queuing delay (delay akibat waktu tunggu paket sampai dilayani)
Jitter buffer ( delay akibat adanya buffer untuk mengatasi jitter)
2.6.2 Jitter Jitter pada intinya adalah variasi dalam delay, terjadi karena adanya perubahan terhadap karakteristik dari suatu sinyal sehingga menyebabkan terjadinya masalah terhadap data yang dibawa oleh sinyal tersebut. Untuk mengatasi jitter maka paket data yang datang dikumpulkan dulu dalam jitter buffer selama waktu yang telah ditentukan sampai paket dapat diterima pada sisi penerima dengan urutan yang benar.
20
2.6.3 Packet Loss Paket loss artinya hilangnya paket data yang sedang dikirimkan. Hilangnya data ini bisa disebabkan karena Jitter atau karena adanya permasalahan di perangkat-perangakat jaringan seperti router yang terlalu sibuk, jalur komunikasi yang terlalu padat penggunanya. Loss packet (kehilangan paket) ketika terjadi peak load dan congestion (kemacetan transmisi paket akibat padatnya trafik yang harus dilayani) dalam batas waktu tertentu, maka frame (gabungan data payload dan header yang di transmisikan) suara akan dibuang sebagaimana perlakuan terhadap frame data lainnya pada jaringan berbasis IP. Salah satu alternatif solusi permasalahan di atas adalah membangun link antar node pada jaringan. 2.6.4 Echo Echo atau gema disebabkan oleh kesalahan perangkat pengirim dan penerima suara dalam mengkonversikan atau mengubah data dari suara menjadi digital atau sebaliknya biasanya karena adanya kesalahan faktor impedansi dalam rangkaian analog peralatan. Echo disebabkan perbedaan impedansi dari jaringan yang menggunakan four-wire dengan two-wire. Efek echo adalah suatu efek yang dialami mendengar suara sendiri ketika sedang melakukan percakapan. Mendengar suara sendiri pada waktu lebih dari 25 ms dapat menyebabkan terhentinya pembicaraan.
2.7
Standar Kompresi Data Suara ITU-T
(International
Telecommunication
Union
–
Telecommunication Sector) membuat beberapa standar untuk voice coding yang direkomendasikan untuk implementasi VoIP. Beberapa standar yang sering dikenal antara lain:
21
2.7.1 G.711 G.711 adalah suatu standar Internasional untuk kompresi audio dengan menggunakan teknik Pulse Code Modulation (PCM) dalam pengiriman suara. PCM mengkonversikan sinyal analog ke bentuk digital dengan melakukan sampling sinyal analog tersebut 8000 kali/detik dan dikodekan dalam kode angka. Jarak antar sampel adalah 125 µ detik. Sinyal analog pada suatu percakapan diasumsikan berfrekuensi 300 Hz – 3400 Hz. Sinyal tersampel lalu dikonversikan ke bentuk diskrit. Sinyal diskrit ini direpresentasikan dengan kode yang disesuaikan dengan amplitudo dari sinyal sampel. Format PCM menggunakan 8 bit untuk pengkodeannya. Laju transmisi diperoleh dengan mengkalikan 8000 sampel /detik dengan 8 bit/sampel, menghasilkan 64.000 bit/detik . Bit rate 64 kbps ini merupakan standar transmisi untuk satu kanal telepon digital. Percakapan berupa sinyal analog yang melalui jaringan PSTN mengalami kompresi dan pengkodean menjadi sinyal digital oleh PCM G.711 sebelum memasuki VoIP gateway . Pada VoIP gateway, di bagian terminal, terdapat audio codec melakukan proses framing (pembentukan frame datagram IP yang dikompresi) dari sinyal suara terdigitasi (hasil PCM G.711) dan juga melakukan rekonstruksi pada sisi receiver. Frame - frame yang merupakan paket – paket informasi ini lalu di transmisikan melalui jaringan IP dengan suatu standar komunikasi jaringan packet – based . Standar G.711 merupakan teknik kompresi yang tidak effisien, karena akan memakan bandwidth 64Kbps untuk kanal pembicaraan. Agar bandwidtrh yang digunakan tidak besar dan tidak mengesampingkan kualitas suara, maka solusi yang digunakan untuk pengkompresi diguanakan standar G.723.1. 2.7.2 G.728, merupakan teknik pengkodean suara CELP dengan hasil pengkodean 16 kbps.
22
2.7.3 G.729 merupakan pengkodean suara jenis CELP dengan hasil kompresi pada 8kbps. 2.7.4 G.723.1 Pengkode sinyal suara G.723.1 adalah jenis pengkode suara yang direkomendasikan untuk terminal multimedia dengan bit rate rendah. G.723.1 memiliki dual rate speech coder yang dapat di-switch pada batas 5.3 kbit/s dan 6.3 kbit/s. Dengan memiliki dual rate speech coder ini maka G.723.1 memiliki fleksibilitas dalam beradaptasi terhadap informasi yang dikandung oleh sinyal suara. G.723.1 dilengkapi dengan fasilitas untuk memperbagus sinyal suara hasil sintesis. Pada bagian encoder G.723.1 dilengkapi dengan formant perceptual weighting filter dan harmonic noise shaping filter sementara di bagian decoder-nya G.723.1 memiliki pitch postfilter dan formant postfilter sehingga sinyal suara hasil rekonstruksi menjadi sangat mirip dengan aslinya. Sinyal eksitasi untuk bit rate rendah dikodekan dengan Algebraic Code Excited Linier Prediction (ACELP) sedangkan untuk rate tinggi dikodekan dengan menggunakan Multipulse Maximum Likelihood Quantization (MP-MLQ). Rate yang lebih tinggi menghasilkan kualitas yang lebih baik. Masukan bagi G.723.1 adalah sinyal suara digital yang di-sampling dengan frekuensi sampling 8.000 Hz dan dikuantisasi dengan PCM 16 bit. Delay algoritmik dari G.723.1 adalah 37.5 msec (panjang frame ditambah lookahead), delay pemrosesannya sangat ditentukan oleh prosesor yang mengerjakan perhitungan perhitungan pada algoritma G.723.1. Dengan menggunakan DSP prosesor maka delay pemrosesan dapat diperkecil.
23
Selain itu kompresi data suara yang direkomendasikan ITU adalah G.726, merupakan teknik pengkodean suara ADPCM dengan hasil pengkodean pada 40, 32, 24, dan 16 kbps. Biasanya juga digunakan pada pengiriman paket data pada telepon publik maupun peralatan PBX yang mendukung ADPCM. G.728, merupakan teknik pengkodean suara CELP dengan hasil pengkodean 16 kbps. G.729 merupakan pengkodean suara jenis CELP dengan hasil kompresi pada 8kbps. Tabel 2.1 Tabel kompresi suara berdasarkan algoritma codec
2.8
Signalling dan Protokol Dalam proses transmisi komunikasi
real-time seperti VoIP,
diperlukan beberapa protokol. salah satu tipe signaling dan call control dibutuhkan untuk menentukan, merubah, dan mengakhiri sebuah sesi percakapan.
Dalam
sistem
Public
Switched Telephone
Network
(PSTN), yang merupakan jaringan circuit-switched, Signa ling System 7
(SS7) digunakan untuk men-setup dan melaku kan terminasi sesi
percakapan. Pada jaringan packet-based dapat dipakai protokol SIP , H.323 atau protocol propreitary pabrikan untuk menyediakan kontrol percakapan VoIP.
24
Protokol akan mendefinisikan format, urutan message yang dikirim dan yang diterima oleh entitas jaringan, serta tindakan (action) yang harus diambil bila mengirimkan atau menerima message mendefinisikan syntax dan semantic.
Gambar 2.11 Analogi Protokol IP dengan hubungan manusia 2.8.1 H.323 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 gabungan suara, video dan data. Terminal H.323 memungkinkan komunikasi real time dua arah berupa suara , video dan data.
25
Tujuan
desain
dan
pengembangan
H.323
adalah
untuk
memungkinkan interoperabilitas dengan tipe terminal multimedia lainnya. Terminal dengan standar H.323 dapat berkomunikasi dengan terminal H.320 pada N-ISDN, terminal H.321 pada ATM, dan terminal H.324 pada Public Switched Telephone Network (PSTN).
Gambar 2.12 Komunikasi Perangkat Komputer Dengan Protokol H.323
Protocol pada H.323 Pada H.323 terdapat beberapa protocol dalam pengiriman data yang mendukung agar data terkirim real-time.
a. RTP(Real-Time Protocol) Protocol
yang
dibuat
untuk
mengkompensasi
jitter
dan
desequencing yang terjadi pada jaringan IP. RTP dapat digunakan untuk beberapa macam data stream yang real-time 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.
26
b. RTCP(Real-Time Control Protocol) Merupakan suatu protocol yang biasanya digunakan bersama-sama dengan RTP. RTCP digunakan untuk mengirimkan paket kontrol setiap terminal yang berpartisipasi pada percakapan yang digunakan sebagai informasi untuk kualitas transmisi pada jaringan.
c. RSVP ( Resource Reservation Protocol ) RSVP bekerja pada layer transport. Digunakan untuk menyediakan bandwidth agar data suara yang dikirimkan tidak mengalami delay ataupun kerusakan saat mencapai alamat tujuan unicast maupun multicast. RSVP merupakan signaling protocol tambahan pada VoIP yang mempengaruhi QoS. RSVP bekerja dengan mengirimkan request pada setiap node dalam jaringan yang digunakan untuk pengiriman data stream dan pada setiap node RSVP membuat resource reservation untuk pengiriman data.
Gambar 2.13 Komunikasi dengan protokol H.323
27
2.8.2 SIP ( Session Initiation Protocol ) SIP merupakan protokol aplikasi untuk membangun, memelihara, dan memutuskan komunikasi multimedia, yang meliputi Internet telephony dan aplikasi lain seperti audio, video, dan data. SIP mendukung program unicast dan multicast seperti panggilan point-to-point dan multipont. Dengan fungsi dasar SIP yaitu : a. Session Call initiation, membangun sessi komunikasi b. Session Call Modification, dapat memodifikasi sessi komunikasi. c. Session Call termination, menutup sessi komunikasi. d. Session Presence, mengumumkan status pada user lain, online, busy, dsb. Session Initiation Protocol (SIP), yang mirip dengan HyperText Transfer Protocol (HTTP), adalah sebuah protokol signaling dan pengontrol percakapan yang bekerja pada layer aplikasi dan berbasis teks. SIP digunakan untuk membuat, mengubah, dan mengakhiri sesi. Protokol ini mendukung komunikasi secara unicast dan multicast. Karena SIP berbasis teks, maka kegiatan implementasi, pengembangan dan debugging menjadi lebih mudah daripada H.323. Sebagian besar aplikasi VoIP menggunakan protokol SIP, contoh lainnya adalah Windows Messenger, sedangkan Microsoft NetMeeting menggunakan H.323. Setelah sesi percakapan dibuat, suara akan disampling dan dikonversikan ke
format
digital.Sampel data tersebut
kemudian
dienkapsulapsi kedalam paket Real-time Transport Protocol (RTP). Dari RTP kemudian dienkapsulasi lagi ke dalam protokol transport, yaitu User Datagram Protocol(UDP). Dalam transmisinya, RTP memanfaatkan Real-time Control Protocol (RTCP) yang digunakan. Untuk memonitor kualitas dari sesi RTP.
28
Gambar 2.14 Urutan Komunikasi Menggunakan SIP Protocol Keuntungan SIP : 1. Kemudahan integrasi dengan protocol standard lain, standard IETF 2. Scalability, mudah disambungkan secara fisik 2.8.3 Proprietary pabrikan Merupakan proprietary protokol standar pabrikan yang hanya dapat berjalan pada satu vendor saja dan tidak kompatibel dengan protokol standard seperti H.323. atau SIP. Dan secara prinsip kerja, protokol proprietary ini hanya diketahui oleh vendor tersebut. Untuk kemudahan dalam operasional, protokol ini hanya dapat dihindari kecuali apabila memang dalam satu network voice tersebut menggunakan merk yang sama.
29
Contoh proprietary protokol : a. Mi-Net, yaitu standard pabrikan Mitel, yang dipakai pada tugas akhir ini. b. SCCP ( Skinny client Control Protocol), standar Cisco. c. IAX ( Inter Asterix Exchange ), yaitu standard Asterix. 2.9
Konsep PABX ( Private Automatic Branch Exchange ) PABX ( Private Automatic Branch Exchange) merupakan perangkat telepon yang bekerja sebagai switching terdiri dari software dan hardware yang mengatur pesawat telepon internal dalam suatu tempat serta akses untuk hubungan ke luar (seperti PSTN ataupun ke PABX lainnya), secara umum terbagi menjadi 4 bagian yaitu : Sisi Extention, Sisi Trunk, Sistem logic dan processing.
Gambar 2.15 Konsep sistem PABX
30
2.9.1 Sisi Extention Tiap tiap port telepon dalam sistem PBX disebut dengan extention, yang memiliki kemampuan untuk menghubungi secara langsung
port
extention lain dalam sistem PABX yang terhubung secara fisik kabel. Dengan prinsip seperti inilah maka setiap user pada suatu perusahaan dapat menggunakan beberapa line telkom secara bersama-sama dengan menggunakan nomer extention pribadi di meja mereka masing-masing. Sistem PABX sama seperti PTT/Telkom juga menyediakan dial tone untuk tiap-tiap extention menggunakan DTMF (Dual Tone Multi Frekuensi). 2.9.2 Sisi Trunk Trunk digunakan dalam system PABX sebagai media untuk menghubungkan PABX dengan system lain, seperti koneksi ke Telkom/PTT, ataupun untuk koneksi ke sistem PABX lain. Contoh trunk yang paling sederhana, yaitu saluran telepon yang menghubungkan PBX di suatu kantor ke sentral Telkom .Dimana jumlah line yang menghubungkan PBX dengan Telkom tidak sebanyak jumlah port extension yang ada di PBX tersebut. Ini dilakukan karena kemungkinan kecil sekali semua karyawan di kantor tersebut menelepon ke luar kantor secara bersamaan. 2.9.3 Sistem Logic dan Prosessing Digunakan untuk dialing plan, sebagai pengatur setiap proses panggilan pada system PABX, yang membandingkan tiap tone DTMF dengan jalur/path yang dikonfigurasi dalam PABX. Dengan nomer yang didial dari tiap extention inilah maka dapat diketahui oleh PABX untuk tiap panggilan keluar (outgoing calls ke PTT/Telkom atau public trunk), proses panggilan ke PABX lain atau proses panggilan ke extention lain dalam satu PABX. Semua pengalamatan ini dengan menggunakan DTMF tone.
31
2.9.4 Switching Sebagai media interface antara hardware dalam system PABX dengan interface dengan interface pada perangkat lain. Contoh interface antara trunk Telkom dengan card dalam PABX, interface dengan telepon analog ataupun dengan telepon digital dan sebagainya. 2.9.5 Fungsi Utama PABX Secara garis besar, fungsi utama PABX adalah sebagai berikut : 1. Menyediakan nomer extention yang bersifat privat dan bisa dihubungi baik dari internal perusahaan maupun dari external. 2. Mendistribusikan panggilan masuk ke nomer extention yang diinginkan, dengan feature ACD ( Automatic Call Distribution ). 3. Merekam pesan suara ( voice messages ) baik untuk telepon luar maupun dari dalam. 4. Mensupport management feature PABX, seperti call forward, transfer, dsb. 5. Merekam setiap detail transaksi percakapan untuk tiap nomer extention. 2.10
Konsep IP PABX ( Internet Protocol - Private Branch Exchange )
Gambar 2.16 Sistem Komunikasi IP PABX
32
Secara prinsip kerja dan fungsional IP PBX memiliki keunggulan dibandingkan dengan konvensional PBX dimana IP PBX
merupakan
bentuk dari solusi telekomunikasi dimana menggunakan traffic data dalam komunikasi suara, menggunakan IP (Internet Protocol) sebagai mekanisme transportasinya, yang mampu membawa semua sinyal informasi ( data, voice, maupun video) dapat dikirimkan dalam satu infrastruktur. VoIP merubah sistem telepon konvensional yang menggunakan dedicated circuit pada tiap sambungan telepon, menjadi shared-circuit ( bandwith shared) untuk tiap-tiap sambungan. Voice (Suara manusia pada pembicaraan telepon) tidak di kirim dalam bentuk utuh (sinyal analog) melainkan dalam bentuk paket-paket IP yang berisi hasil sampling voice tersebut. Dengan menggunakan paket-paket IP sebagai sarana transport memungkinkan voice tersebut untuk di-multiplex secara statistical di jaringan (seperti paket-paket data di internet).
33
BAB III UNJUK KERJA VoIP PADA SISTEM IP PABX 3.1 Performansi Sistem Komunikasi VoIP Pengukuran
performansi
sistem
VoIP
terhadap
kualitas
komunikasi suara dilakukan dengan 2 cara, yaitu : 1. Penilaian obyektif, dilakukan dengan menggunakan software trafik analyzer yang memonitor aktifitas yang dikirimkan antar sistem IP PABX, yaitu : -
Memonitor jumlah pemakaian bandwidth
-
Delay total
-
Packet loss
2. Penilaian subyektif Dilakukan dengan perhitungan MOS ( Mean Opinion Score ) dan R Factor
3.2 Perhitungan Bandwidth VoIP Dengan konversi sinyal suara analog menjadi digital, dimana jangkauan frekuensi sinyal suara sebesar 4000 Hz dan untuk menjamin kualitas suara maka sinyal ini disampling sebanyak 2 kali dari sinyal original menjadi 8000 Hz. Untuk Level kuantisasi digunakan 256 levels ( 8
2 ) jadi 8 bit digunakan dalam proses ini, hingga total kapasitas untuk satu panggilan sebesar 4000 Hz * 2 * 8 bit = 64000 bit/detik. Perhitungan ini merupakan perhitungan dasar saat konversi dari sinyal suara analog menjadi sinyal digital yang lebih sering dikenal dengan PCM-30 atau TDM dan dilihat dari sisi bandwidh, sangat membutuhkan bandwidth yang sangat lebar dimana dibutuhkan 64 Kbps untuk 1 kanal suara dan akan menghabiskan lebih banyak lagi bandwidth saat diimplementasikan dalam VoIP.
34
3.2.1 Perhitungan bandwidth secara ideal Bandwidth
dalam
VoIP
secara
ideal
dengan
memperhitungkan beberapa parameter seperti di bawah ini :
1. Codec dan sampling periode Codec, bergantung dari: a. Jumlah bit yang diproduksi per detik b. Sampling
periode,
seberapa
sering
sampling
di-
transmisikan per detiknya.
2. IP Header IP header dihitung tanpa memperhitungkan transmisi medium berisikan : a. IP sebesar 20 Byte b. UDP (User Datagram Protocol) sebesar 8 byte c. RTP (Real-Time Transport Protocol) sebesar 12 byte Penjumlahan nilai ( a + b + c ) sebesar 40 Byte 3. Media transmisi, bagian ini berisikan : a. 8 octet preamble b. 14 octet header made up dan c. 4 octet CRC d. Tiap paket dipisahkan dengan 12 octet gap Penjumlahan nilai ( a + b + c + d ) Semuanya berjumlah 38 Byte.
35
Gambar 3.1 Gambar datagram header dalam sistem VoIP
Nilai IP Header dan perhitungan transmission medium ini bersifat fixed atau tetap, yang berubah adalah nilai payloadnya.
3.2.1.1 Dengan Codec G.711 Untuk coding G.711 menggunakan sampling 20 ms, akan men-generate 50 frame per detik, untuk G.711 dengan transmit 64000 bit per detik , jadi tiap frame berisikan 64.000 bps/ 50 frame sekitar 1280 bits atau 160 Byte (Octet). Dengan memperhitungkan : a. Fixed IP overhead = 40 Octet b. Fixed Ethernet = 38 Octet
Maka total size sebesar 40 Byte + 38 Byte +160 Byte = 238 Byte. Hingga didapatkan bandwidth sebesar :
( 238 Byte/paket ) * ( 50 paket/detik ) * 8 bit/Byte didapatkan nilai sebesar 95,200 bps.
36
3.2.1.2 Dengan Codec G.729 Untuk Coding G.729 ( 8Kbps ) menggunakan sampling 20 ms akan menggenerate 50 frame per detik.Dengan transmit 8.000 bit per detik maka tiap frame berisikan payload 8000:50 = 160 bits ( ada 20 Byte ).
Dengan memperhitungkan : a. Fixed IP overhead = 40 Octet b. Fixed Ethernet = 38 Octet
Maka total size sebesar 40 Byte + 38 Byte + 20 Byte = 98 Byte. Hingga didapatkan bandwidth sebesar : ( 98 Byte/paket ) * ( 50 paket/detik ) * 8 bit/Byte didapatkan nilai sebesar 39,200 bps.
3.2.2 Perhitungan bandwidth secara praktis Dalam perhitungan ini dengan melakukan beberapa asumsi praktis yang cukup mewakili nilai parameter dalam analisa VoIP terutama pada parameter header dalam ethernet. Rumusan Voice packet size ditentukan dengan penjumlahan : Transport header + IP/UDP/RTP header + voice payload size ...(3.1) Dari nilai ini ditetapkan a. Fixed transport header/MAC header sebesar 14 byte b. IP/UDP/RTP header sebesar 40 byte c. Voice payload, besarnya tergantung jenis codec yang digunakan.
Voice packet size in bits = voice packet size * 8 [bits per byte] = .....bit
37
...(3.2)
Voice packets per second = Codec bit rate / voice payload size = .. paket/detik
... (3.3)
Bandwidth per call = voice packet size * voice packets per second = ... bit per detik
... (3.4)
3.2.2.1 Perhitungan dengan codec G.711 Dari perhitungan didapatkan Voice packet size sebesar = 14 Byte + 40 Byte +160 Byte = 214 Byte = 1712 bit
Voice packet per second = 64.000 bit/(160*8 bit) = 50 packet/second.
Bandwidth per call
= 1712 bit * 50 bit/second = 85,6
Kbps.
3.2.2.2 Perhitungan dengan codec G.729 Dari perhitungan didapatkan Voice packet size sebesar = 14 Byte + 40 Byte +20 Byte = 74 Byte = 592 bit.
Voice packet per second = 8.000 bit/(20*8 bit) = 50 packet/second. Bandwidth per call
= 592 bit * 50 bit/second = 29,6
Kbps.
Dari hasil di atas terdapat beberapa perbedaan jumlah bandwidth yang dipakai dikarenakan ada beberapa parameter yang tidak digunakan pada perhitungan praktis yaitu parameter dalam karakteristik media transmisi pada besarnya byte dalam preamble, byte CRC dan byte Gap antar paket.
38
Tabel 3.1 Kebutuhan Bandwidth Untuk Codec G.711
Gambar 3.2 Grafik Hubungan Antara Bandwidth Dengan Sampling G.711
Tabel 3.2 Kebutuhan Bandwidth Untuk Codec G.729
39
Gambar 3.3 Grafik hubungan antara bandwidth dengan sampling G.729
3.3 MOS ( Mean Opinion Score ) Kualitas panggilan telepon bisa diukur menggunakan beberapa cara, di antaranya adalah MOS ( Mean Opinion Score ). Parameter perhitungan dengan MOS dilakukan berdasarkan survey
terhadap
beberapa user dengan menggunakan teknologi survey yang berbeda-beda. Nilai MOS ini berada antara 1 (unusable) and 5 (excellent). Sistem komunikasi VoIP bekerja antara nilai 3.5 hingga 4.2 agar dapat diterima dengan baik oleh user. Sedangkan cara lain dalam pengukuran kualitas suara adalah menggunakan R factor, PSQM, PESQ , dsb namun dalam tugas akhir ini dipakai formula R factor yang nilai-nilai parameter-parameter yang ada bisa dikonversikan ke nilai MOS
40
Tabel 3.3 Nilai MOS
Kualitas diukur berdasarkan persepsi pendengar menjadikan nilai MOS ini lebih bersifat subjektif atau tergantung pada penerimaan orang yang berbicara, maka nilai MOS kurang bisa dijadikan pegangan. Nilai MOS dihasilkan dengan cara merata-ratakan hasil penilaian sejumlah pendengar terhadap audio yang dihasilkan oleh teknik voice coding. Setiap pendengar diminta untuk menilai kualitas suara menggunakan skema rating sebagai berikut :
Tabel 3.4 Korelasi antara nilai R dengan nilai MOS
41
3.4 Perhitungan R Factor Problem utama dalam implementasi VoIP adalah tentang kualitas suara karena dalam jaringan data, semua resources dipakai secara bersama-sama tidak seperti permanen sirkuit seperti PSTN, Untuk menjamin kualitas yang baik maka batasan parameter yang harus dipakai adalah sebagai berikut : 1. End to End Delay: <150ms 2.
Jitter: <40ms
3. Lost Packet <=0.5% Untuk menghitung nilai kualitas VoIP kita akan menggunakan rumus extended E-Model yaitu : R = Ro - Is - Id - Ie - Ij + A
dimana :
... (3.4.1)
R = Nilai E Mode Rating Value Ro = Nilai Maksimal R (100) Is = Nilai yang me-representasikan kombinasi semua faktor perusak dari keseluruhan sistem VoIP (loudness, echo, dll) Id = Nilai yang merepresentasikan delay Ie = Nilai yang merepresentasikan faktor packet loss dan kompresi Ij = Nilai yang merepresentasikan faktor jitter A = Faktor kompresi
Persamaan ini dapat kita sederhanakan menjadi R = 93.2 – Id – Ie – Ij
...(3.4.2)
42
Dengan
asumsi faktor perusak yang dipengaruhi oleh
komponen non-jaringan (Is) bersifat tetap sehingga Ro-Is ditetapkan sebesar 93.2. Dengan memperhitungkan perbandingan nilai maksimum delay yang bisa diterima adalah 250 ms , maka konversi nilai delay (Id) menjadi Id= (150 / 250 ) x 100 % = 60 %=0,6. Untuk jitter dihitung berdasarkan besaran jitter buffer, yaitu suatu perangkat yang bertugas menampung paket data sebelum dirubah kembali menjadi sinyal suara di penerima. Pada jaringan ini jitter buffer di set sebesar 40 ms, sehingga apabila ada paket yang tiba setelah 40 ms dari waktu dia dikirim akan di buang. Maka konversi jitter menjadi Ij = (40/ 40) x 100 % = 100 %=1,0. Sehingga untuk pengukuran pertama nilai R adalah R = 93,2 – Id – Ie – Ij = 93,2 – 0,6 – 0,5 – 1 = 91.1 Dan didapatkan MOS sekitar 4.1 dengan paket loss (Ie) diasumsikan maksimum sebesar 5% atau sekitar 0.5.Nilai R ini berkaitan dengan suatu nilai lagi yang lebih umum digunakan untuk mengukur kualitas VoIP yang disebut Mean Opinion Score (MOS), dimana nilai R ini dipakai untuk menghitung kualitas VoIP sedangkan MOS dipakai untuk menghitung kualitas PSTN.
43
BAB IV ANALISA DAN IMPLEMENTASI SISTEM IP PABX Untuk
analisa
performansi
VoIP
dilakukan
dengan
cara
menggunakan software trafik analyzer yaitu software commview yang mampu memantau bandwidth komunikasi antar IP PABX, monitoring delay time antar komunikasi IP Phone serta mampu menganalisa parameter obyektif dari VoIP yaitu perhitungan R factor dan MOS. 4.1
Implementasi Pengetesan Interkoneksi System IP PABX Pada testing interkoneksi ini dilakukan dengan mensimulasikan 2 perangkat IP PABX dari pabrikan Mitel, jenis ICP 3300, yang berada dalam network yang berbeda dan dihubungkan melalui router. Untuk pengetesan dilakukan hubungan telepon antar IP phone dari kedua sistem IP PABX tersebut. Pada testing interkoneksi ini menggunakan protocol proprietary dari Mitel, yaitu protocol minet yang merupakan pengembangan dari SIP protocol namun dikembangkan lebih jauh oleh pabrikan Mitel dengan pengembangan di sisi keamanan jaringan VoIP. Berikut adalah beberapa parameter yang harus dipenuhi dalam mencapai high quality dalam proses komunikasi VoIP dalam IP Networking menggunakan IP PABX Mitel ICP 3300 a. Pengaturan bandwidth, dimana dibutuhkan bandwidth sekitar 85 Kb/s untuk kompresi G.711 per channel percakapan dan sebesar 29 Kb/s untuk G.729 per channel dengan asumsi paket sebesar 20 ms, berarti dengan 2 codec berbeda ini dalam satu detik tetap membentuk 50 frame/paket. b. Untuk qualitas suara yang tinggi direkomendasikan paket loss < 1 %, dan jitter < 30 ms serta one way delay < 80 ms, dimana batas maksimal delay yang masih bisa diterima adalah 250 ms dan batas mulai terjadinya degradasi sinyal adalah sekitar > 100 ms.
44
Gambar 4.1 Pengetesan sistem IP PABX dengan IP Trunking
Pada implementasi ini dilakukan untuk mengambil data yang akan diukur untuk melihat trafik data yang ada di antara kedua sistem IP PABX. Pada implementasi ini ada 2 sisi area yang dipantau: Sisi 1 IP PBX Mitel : 192.168.1.2, MAC Address : 08:00:0F:34:72:F0 Subnet Mask : 255.255.255.0 IP Gateway : 192.168.1.1 Nomer IP Phone : 1001 (Mitel 3212), MAC Address : 08:00:0F:37:5C:C6
Sisi 2 IP PBX Mitel : 192.168.168.2, MAC Address : 08:00:0F:13:47:6F Subnet Mask : 255.255.255.0 IP Gateway : 192.168.168.1 Nomer IP Phone : 2000 ( Mitel 3212 ), MAC Address : 08:00:0F:37:F2:64
45
4.2
ANALISA CODEC DENGAN G-711 ( Bandwidth Data Suara 64
Kbps ) 4.2.1 Besaran Data Per Paket
Gambar 4.2 Besaran data per paket VoIP dengan codec G.711
46
4.2.2 Besaran Data Total VoIP
Gambar 4.3 Besaran Data Pengukuran Kualitas VoIP
4.2.3 Data Bandwidth VoIP Dengan Codec G.711
Gambar 4.4 Stream Bandwidth VoIP Dengan Codec G.711
47
4.2.4 Data Detail VoIP Per Paket
Gambar 4.5 Besaran Byte VoIP Dengan Codec G.711
Gambar 4.6 Besaran Paket Per Detik Dalam VoIP
4.2.5 Nilai Kualitas VoIP Dengan R Factor
Gambar 4.7 Nilai Kualitas R Factor VoIP Dengan Codec G.711
48
4.2.6 Nilai Kualitas VoIP Dengan MOS
Gambar 4.8 Nilai MOS Score Dengan Codec G.711
4.2.7 Nilai Jitter Codec G.711
Gambar 4.9 Nilai Codec G.711
4.2.8 Analisa Perhitungan Kualitas VOIP Dari pengukuran dengan codec seperti hasil diatas didapatkan kesimpulan, yaitu : 1. IP PABX Mitel menggunakan sampling sebesar 20 ms sehingga didapatkan jumlah frame sebanyak 50 frame per detik. 2. Dalam setiap paketnya membawa 214 byte data atau 1712 bit, terdiri dari : -
160 Byte atau 1280 bit payload data suara
-
Network header sebesar 42 Byte atau 336 bit header
-
RTP header sebesar 12 Byte atau 96 bit.
49
3. Maka Bandwidth sebesar 1712 bit * 50 frame/detik = 85,6 Kbps 4. Maximum Jitter sebesar 13,28 ms 5. MOS Score sebesar 4,4, didapatkan dari grafik yang ada. 6. R Factor sebesar 92.868 Didapatkan dari hasil perhitungan R = 93.2 – Id – Ie – Ij Dengan nilai paket loss sebesar 0 %, faktor delay yang sangat kecil hingga bisa dianggap 0 serta maksimal jitter yang didapatkan yaitu 13,28 ms maka konversi jitter menjadi konversi jitter menjadi Ij = (13,28/ 40) x 100 % = 0,332 Maka nilai R adalah 93.2-0-0-0,332 sebesar 92.868 hampir mendekati sempurna dari nilai MOS ideal sekitar 4.3
Gambar 4.10 Konversi Nilai MOS Dengan Total Delay (G.711)
50
4.3
ANALISA CODEC DENGAN G-729 4.3.1 Besaran Data Per Paket
Gambar 4.11 Besaran Data Per Paket Voice Dengan G.729
51
4.3.2 Besaran Data Total VOIP
Gambar 4.12 Besaran Data Pengukuran Kualitas VoIP
4.3.3 Data Bandwidth VOIP Dengan Codec G.729
Gambar 4.13 Stream Bandwidth VoIP Dengan Codec G.729
52
4.3.4 Data Detail VOIP Per Paket
Gambar 4.14 Besaran Byte VOIP Dengan Codec G.729
Gambar 4.15 Besaran Paket Per Detik Dengan Codec G.729
4.3.5 Nilai Jitter
Gambar 4.16 Nilai Jitter Dengan Codec G.729
53
4.3.6 Nilai kualitas VoIP dengan R factor
Gambar 4.17 Nilai Kualitas R Factor Dengan G.729
4.3.7 Nilai kualitas VoIP dengan MOS
Gambar 4.18 Nilai Kualitas MOS Dengan G.729
4.3.8 Analisa perhitungan kualitas VoIP dengan codec G.729 Dari pengukuran dengan codec seperti hasil diatas didapatkan kesimpulan, yaitu : 1. IP PABX Mitel menggunakan sampling sebesar 20 ms sehingga didapatkan jumlah frame sebanyak 50 frame per detik. 2. Dalam setiap paketnya membawa 74 byte data atau 592 bit, terdiri dari : -
20 Byte atau 160 bit payload data suara
-
Network header sebesar 42 Byte atau 336 bit header
-
RTP header sebesar 12 Byte atau 96 bit.
54
3. Maka Bandwidth sebesar 592 bit * 50 frame/detik = 29,6 Kbps 4. Maximum Jitter sebesar 8,01 ms 5. MOS Score sebesar 4,1, didapatkan dari grafik yang ada. R Factor sebesar 83.2, dari rumusan R = 93.2 – Id – Ie – Ij Dari hasil R factor ini berarti nilai ( Id + Ie + Ij ) bernilai besar sekitar 10 point, namun dari hasil yang didapatkan dari pengukuran dimana packet loss bernilai 0 serta jitter yang sangat kecil sekali maka berkurangnya R factor ini lebih disebabkan adanya algoritma kompresi dari codec G.729 sendiri menggunakan CELP-S yang bertujuan menurunkan bandwidth data dari 64 Kbps menjadi 8 Kbps. Namun dari hasil MOS nya tetap menunjukkan hasil yang dapat diterima ( sekitar 4,1 )
Gambar 4.19 Konversi Nilai MOS Dengan Total Delay (G.729)
55
4.4
PERBANDINGAN TOTAL ANTARA G.711 DENGAN G.729
Gambar 4.20 Perbandingan Total Performansi Antara G.711 Dengan G.729
Tabel 4.1 Perbandingan Antara Codec G.711 dan G.729
56
4.5
IMPLEMENTASI VOIP PADA IP PABX PADA AREA LAN Dengan mengasumsikan bandwidth yang diperlukan untuk 1 kanal suara sebesar 84 Kbps dengan codec G.711 serta kapasitas ethernet pada LAN (Local Area Network ) yang semakin besar saat ini sudah mencapai 1 Giga bit per detik maka komunikasi VoIP dapat diterapkan pada sistem jaringan dengan kapasitas yang cukup besar. 4.5.1 Kapasitas Ethernet 100 Mega bps Dengan Codec G.711 Dengan bandwidth 84 Kbps/kanal Jumlah kanal = ( 100.000.000):84.000 = 1190 kanal 4.5.2 Kapasitas Ethernet 100 Mega bps Dengan Codec G.729 Dengan codec G.729, bandwidth 29 Kbps/kanal Jumlah kanal = ( 100.000.000): 29.000 = 3448 kanal
Gambar 4.21 Perbandingan Jumlah Kanal Antara Codec G.711 dengan G.729 Dalam Jaringan Ethernet
57
Tabel 4.2 Perbandingan Jumlah Kanal Codec Dalam Ethernet
1. Testing IP phone to IP phone menggunakan pengkodean G.711 didapatkan score kualitas sebesar 4.4 2. Testing IP phone to IP phone dengan menggunakan pengkodean G.729 didapatkan score sebesar 4.1 Dari hasil kedua score ini mengindikasikan bahwa penerapan IP PBX ini sangat baik untuk aplikasi telepon dan dapat menggantikan peranan TDM PABX. 4.6
IMPLEMENTASI VOIP PADA IP PABX PADA AREA WAN Pada implementasi ini diterapkan sistem komunikasi VoIP di area suatu perusahaan yang telah mengembangkan IP PABX pada dua lokasi berjauhan
antara
Jakarta-Karawang
dan
untuk
interkoneksinya
menggunakan jalur E1.
Gambar 4.22 Sistem komunikasi IP PABX Jakarta-Karawang
58
Untuk sistem komunikasi yang telah menggunakan IP PABX, maka interkoneksi antar PABX memakai IP Networking dengan protocol Minet
(Mitel Proprietary) dimana lisensi yang telah diberikan oleh
pabrikan adalah 200 channel. Jadi dalam waktu bersamaan antar PABX dapat dilakukan percakapan sebanyak 200 user secara bersamaan, namun harus diperhitungkan juga faktor bandwidth untuk hubungan link antar PABX. Untuk hubungan antar point Jakarta-Karawang menggunakan koneksi E1 dengan akses sebesar 2 Mbps yang dapat membawa kanal pembicaraan PSTN sebanyak 30 kanal secara bersamaan ( 64 Kbps per channel ).
4.6.1 Perhitungan Jumlah Kanal Pembicaraan Dengan Codec G.711 Dari hasil perhitungan bandwidth untuk tiap-tiap coding dan sesuai dengan hasil pengukuran yang didapat dimana untuk 1 channel suara dengan coding G.711 membutuhkan bandwidth sebesar 84 Kbps maka dengan bandwidth sebesar 2.048 Mbps di dapat ( 2.084.000bps) : (84.000 bps ) = 24 kanal Berarti dengan pemakaian codec G.711 secara bersamaan dapat dipakai oleh user sebanyak 24 kanal.
4.6.2 Perhitungan Jumlah Kanal Pembicaraan Dengan Codec G.729 Dari hasil perhitungan bandwidth untuk tiap-tiap coding dan sesuai dengan hasil pengukuran yang didapat dimana untuk 1 channel suara dengan coding G.729 membutuhkan bandwidth sebesar 29 Kbps maka dengan bandwidth sebesar 2.048 Mbps di dapat ( 2.084.000bps) : (29.000 bps ) = 70 kanal Berarti secara bersamaan dapat dipakai oleh 70 user secara bersamaan.
59
Tabel 4.3 Perbandingan Codec VOIP Pada Media Jalur E1
Dari hasil di atas didapatkan perbedaan jumlah kanal yang cukup significant antara penerapan kompresi dalam komunikasi VoIP menggunakan berbagai macam variasi codec dengan memperhitungkan kualitas suara yang didapatkan.
Gambar 4.23 Perbandingan jumlah kanal antar codec pada media E1 ( 2,048 Mbps )
60
4.7
KEUNTUNGAN DENGAN PENERAPAN IP PABX Dengan membangun jaringan Telepon yang berbasis IP seperti di atas, dapat memperoleh keuntungan-keuntungan sebagai berikut : 1. Dapat menggabungkan infrastruktur voice dan data menyediakan telephony service yang akan meminimalisasi biaya pengadaan dan perawatan infrastruktur 2. Biaya yang relatif murah dibanding membangun jaringan telepon konvensional yang memerlukan biaya tinggi untuk membangun sentral-sentral telepon yang sangat mahal 3. Cost yang rendah untuk pengadaan saluran telepon. Interkoneksi menggunakan jaringan intranet yang eksisting tanpa membangun dedicated link untuk telepon.
61
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1
KESIMPULAN Berdasarkan uraian pada bab-bab sebelumnya dan beberapa analisa tentang penerapan komunikasi VoIP dalam sistem IP PABX serta pengaruh codec yang dipakai, maka dapat ditarik suatu kesimpulan bahwa : a. Semakin tinggi tingkat kompresi pada komunikasi suara maka pemakaian bandwidth semakin kecil dan menyebabkan channel suara yang dipakai secara bersamaan semakin banyak, dengan konsekuensi kualitas suara yang dihasilkan menjadi kurang baik. b. Untuk aplikasi VoIP yang mengutamakan kualitas suara yang sangat baik seperti kualitas TDM maka disarankan memakai coding G.711 sebesar 64 Kbps dengan periode sampling 20 ms, akan didapatkan bandwidth maksimum sebesar 83,6 Kbps serta nilai MOS sebesar 4,4 dan nilai R faktor sebesar 93,2 yang merupakan parameter komunikasi ideal yang diterima sangat baik oleh telinga manusia. c. Untuk aplikasi VoIP dengan bandwidth terbatas, dapat digunakan teknik kompresi dengan standard G.729 sebesar 8 Kbps ( 1/8 dari standard G.711 sebesar 64 Kbps ) dengan periode sampling sebesar 20 ms maka didapatkan bandwidth maksimum sebesar 28,90 Kbps serta nilai MOS sebesar 4,1 dan nilai R faktor sebesar 83,2 yang merupakan parameterparameter VoIP yang masih dapat diterima secara baik oleh manusia.
62
5.2
SARAN
Adapun saran untuk pengembangan materi bahasan pada tugas akhir ini, adalah : 1. Analisa pada sistem komunikasi VoIP pada tugas akhir ini hanya memperhitungkan 2 jenis codec saja yaitu G.711 dan G.729 yang cukup memerlukan bandwidth yang cukup besar, oleh karenanya hal ini dapat dikembangkan lebih jauh lagi dengan menerapkan berbagai macam codec lain yang akhirnya hanya membutuhkan bandwitdh yang kecil tanpa mengurangi kualitas suara yang dihasilkan. 2. Protocol yang digunakan pada tugas akhir ini adalah Mi-net protocol ( proprietary dari Mitel ) dan hanya dapat berkomunikasi hanya dengan sistem yang sejenis. Hal ini dapat membatasi suatu hubungan komunikasi antar pabrikan, oleh karenanya untuk komunikasi antar PBX yang berbeda dapat digunakan protokol yang bersifat universal seperti SIP atau H.323. 3. Di masa depan akan terdapat banyak protocol dalam komunikasi VoIP seperti Megaco dan MGCP yang dapat dikembangkan lebih jauh dengan teknologi softswicth, dengan berbagai
macam
codec
yang
secara
perlahan
akan
menggantikan peranan sistem komunikasi TDM yang sudah berjalan saat ini.
63
DAFTAR PUSTAKA 1.
Gouzali Saydam.1997. Sistem Telekomunikasi Di Indonesia.Bandung:
Penerbit Angkasa 2.
Thabratas Tharom dan Onno W.Purbo.2001.Teknologi VoIP (Voice Over
Internet Protocol).Jakarta : Penerbit Elex Media Komputindo 3.
Onno W.Purbo. 1998. TCP/IP. Standard, Desain, dan Implementasi.
Jakarta : Penerbit Elex Media Komputindo. 4.
Martin Walshaw.2001. Cisco AVVID and IP Telephony, Design and
Implementation. Syngress Publishing Inc. 5.
3300 IP Communication Platform Technician Handbook Release 7.1 2006.
Mitel Networks Coorporation. 6.
Hardware Technical Reference Manual. 2006. Mitel Networks
Corporation. 7.
Sklar, Bernard. 1988. Digital Communication. PTR Prentice Hall, New
Jersey. 8.
Network Protocol Handbook. 2004. Javvin Technologies Inc
9.
Timothy Kelly. 2005. VoIP For Dummies. Wiley Publishing Inc.
10.
The Essential Report On IP Telephony. 2003. By The Group Of Experts
On IP Telephony / ITU-D. 11.
Muhammad Iskandarsyah Harahap, Dasar-dasar Jaringan VoIP, Ilmu
Komputer, copyright@2003 http://www.ilmukomputer.com 12.
Rafdian Rasyid, Menghitung Bandwidth Yang Diperlukan VoIP, Ilmu
Komputer.com, copyright@2003 http://www.ilmukomputer.com
64
