TUGAS AKHIR PERANCANGAN BANDWIDTH AUDIO CODEC PADA VOICE OVER INTERNET PROTOKOL

TUGAS AKHIR

PERANCANGAN BANDWIDTH AUDIO CODEC PADA VOICE OVER INTERNET PROTOKOL

Disusun oleh : Nama: Tri Haryanto NIM: 41405110112

Peminatan Teknik Telekomunikasi Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknologi Industri Universitas Mercu Buana 2008

LEMBAR PERNYATAAN Saya menyatakan bahwa tugas akhir yang berjudul Perancangan Bandwidth Audio Codec Pada Voice Over Internet Protokol adalah benar hasil karya pribadi, dan sepanjang pengetahuan saya belum pernah dipublikasikan pada media masa manapun serta belum pernah diajukan sebagai tugas akhir pada Jurusan / Fakultas / Universitas manapun. Demikian pernyataan ini dibuat untuk dipergunakan seperlunya.

Jakarta, 18 Juni 2008 Yang Membuat Pernyataan

Tri Haryanto

LEMBAR PENGESAHAN Tugas akhir dengan judul : PERANCANGAN BANDWIDTH AUDIO CODEC PADA VOICE OVER INTERNET PROTOKOL yang disusun oleh : Nama

: Tri Haryanto

NIM

: 41405110112

Peminatan : Telekomunikasi No. Telp.

: 081314062074

telah disetujui dan diterima pada tanggal 17 Juni 2008, oleh: Pembimbing

(Ir. A Y Syauki, MBAT) Koordinator Tugas Akhir/ Sekretaris Jurusan Teknik Elektro

(Ir. Yudhi Gunardi, MT)

ABSTRAK

Komunikasi suara lewat jaringan Public Switching Telephone Network (PSTN) dilakukan secara circuit switching sangat tidak efisien dalam utilisasi bandwidth dan biaya yang sangat mahal. Kemajuan teknologi menyebabkan teknologi packet switching yang semula digunakan untuk komunikasi data, sekarang ini dapat digunakan untuk komunikasi suara. Komunikasi suara secara packet switching disebut juga dengan teknologi packet voice. Teknologi packet voice mempunyai keuntungan biaya yang relatif murah untuk long distance call dibandingkan dengan penggunaan Public Switching Telephone Network (PSTN). Dengan demikian teknologi ini sangat cocok diterapkan bagi perusahaan yang mempunyai masalah dengan tagihan telephone interlokal/internasional yang besar. Teknologi ini dikenal dengan nama Voice Over Internet Protokol (VOIP). Pada Voice Over Internet Protokol (VOIP) terdapat overhead yang sangat besar menyebabkan pemakaian bandwidth yang tidak efisien. Dalam perhitungan pemakaian bandwidth terlebih dahulu menghitung voice payload, ukuran packet, voice sample per second. Untuk menghasilkan kualitas suara yang bagus lebih baik menggunakan standarisasi G.729 Conjugate Structure Algebraic Code Exciting Linear Prediction (CSA-CELP) dengan pemakaian bandwidth yang lebih kecil. Semakin tinggi konversi yang digunakan akan menyebabkan kualitas suara yang kurang baik tetapi dalam hal pemakaian bandwidth semakin baik

KATA PENGANTAR

Bismillahirahman nirrahim Dengan mengucapkan syukur Alhamdulillah kehadirat Allah SWT, berkat rahmat dan karunia serta lindunganNya sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini yang berjudul “Perancangan Bandwidth Audio Codec Pada Voice Over Internet Protokol”. Adapun tujuan dari penulisan tugas akhir ini adalah untuk memenuhi salah satu syarat guna mencapai gelar Sarjana Elektro pada Fakultas Teknologi Industri Universitas Mercubuana Jakarta. Pada Kesempatan ini, Penulis ingin menyampaikan rasa terima kasih yang sebesar-besarnya kepada semua pihak yang telah membantu dalam penyusuan tugas akhir ini, terutama kepada: 1. Bapak Ir. A Y Syauki, MBAT, selaku pembimbing yang telah meluangkan waktunya untuk memberikan pengarahan, saran serta bantuan selama penulis melakukan penyusuan tugas akhir ini. 2. Bapak Ir. Yudhi Gunardi, MT, selaku Koordinator Tugas Akhir. 3. Ayah / Ibu dan adik-adik di rumah yang penulis cintai dan sayangi, yang telah memberikan semangat, nasehat dan doa kepada penulis dalam penyusunan tugas akhir ini. 4. Bapak / Ibu Djuing sekeluarga yang telah memberi dorongan moril dan material dalam penulisan tugas akhir ini. 5. Iis Dewi Herawati, istri tercinta dan M. Fathi Athallah H, anak tercinta yang selalu memberi semangat dan doanya kepada penulis dalam penyusunan tugas akhir ini.. 6. Sdr Ujang sekeluarga yang telah memberikan dorongan dan semangat dalam penyusunan tugas akhir ini. 7. Temen-temen semua yang telah memberi masukan serta saran dalam menyusun tugas akhir ini.

Penulis menyadari bahwa di dalam penulisan tugas akhir ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu dengan segala kerendahan hati penulis mengharapkan saran dan kritik yang membangun guna penyempurnaan tugas akhir ini. Akhir kata, semoga tugas akhir ini dapat memberikan sumbangan pengetahuan dan berguna bagi pihak yang memerlukan.

Jakarta, 18 Juni 2008 Penulis

(Tri Haryanto)

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL................................................................................................ i LEMBAR PERNYATAAN.....................................................................................ii LEMBAR PENGESAHAAN................................................................................. iii ABSTRAK..............................................................................................................iv KATA PENGANTAR............................................................................................. v DAFTAR ISI..........................................................................................................vii DAFTAR TABEL....................................................................................................x DAFTAR GAMBAR..............................................................................................xi BAB 1 PENDAHULUAN....................................................................................... 1 1.1. Latar Belakang Masalah.....................................................1 1.2. Rumusan Masalah..............................................................2 1.3. Batasan Masalah................................................................ 2 1.4. Tujuan Penulisan................................................................3 1.5. Metode Penulisan...............................................................3 1.6. Sistematika Penulisan........................................................ 3 BAB 2 DASAR TEORI................................................................. 5 2.1. Jaringan Komunikasi Data.................................................................... 5 2.2 Hubungan Komunikasi Data dan Voice................................................. 5 2.3 Jaringan Telekomunikasi....................................................................... 6 2.4 Dasar Jaringan........................................................................................7 2.5 Media Transmisi.................................................................................... 8 2.6 Signaling.............................................................................................. 10 2.7 TCP / IP .............................................................................................. 11 2.8 Digital Signaling Processing............................................................... 15 2.9 Interkoneksi..........................................................................................17

BAB 3 SISTEM KOMUNIKASI VoIP................................................................. 19 3.1 Gambaran Umum VoIP....................................................................... 19 3.2 Sejarah Singkat Internet Telephony..................................................... 19 3.3 Sistem Internet Telephony................................................................... 20 3.4 Model Arsitektur VoIP.........................................................................21 3.5 Arsitektur Sistem VoIP........................................................................ 23 3.6 Jenis Konfigurasi Jaringan VoIP..........................................................24 3.7 Device Pembentuk VoIP......................................................................26 3.8 Trafik Pada VoIP................................................................................. 27 3.9 Quality of Service.................................................................................28 3.10 Audio Codec.......................................................................................33 3.10.1 Pengkodean Suara.................................................................. 33 3.10.2 Vector Quantization (QT) dan Code Excited Linear Prediction (CELP)................................................................ 36 3.10.3 Linear Prediction Analysis by Synthesis (LPAS) Coders......37 3.10.4 Mengevaluasi pengkode.........................................................39 3.10.5 Format Paket VoIP.................................................................40 3.11 Data Pengamatan................................................................................42 BAB 4 PERHITUNGAN DAN ANALISA PEMAKAIAN BANDWITH TIAP AUDIO CODEC.........................................................................................44 4.1. Format Paket VoIP..............................................................................44 4.2. Perhitungan Tiap Audio Codec........................................................... 44 4.2.1 Audio Codec G.711 (PCM)......................................................44 4.2.2 Audio Codec G.726 (ADPCM)................................................ 47 4.2.3 Audio Codec G.728 (LD-CELP).............................................. 49 4.2.4. Audio Codec G.729 (CSA-CELP).......................................... 51 4.2.5. Audio Codec G.723.1 (ACELP)..............................................53 4.3. Pengaruh Audio Codec Yang Dipakai................................................ 56 4.4. Pengunaan Bandwidth Untuk Header dan Overhead......................... 57 4.5. Pengunaan Audio Codec Yang Terbaik Untuk VoIP..........................58

BAB 5 KESIMPULAN..........................................................................................59 DAFTAR PUSTAKA............................................................................................ 60

DAFTAR TABEL Tabel 3.1. Tabel Bandwidth Audio Codec hasil pengamatan................................ 42 Tabel 4.1. Tabel Bandwidth Audio Codec G.711.................................................. 46 Tabel 4.2. Tabel Bandwidth Audio Codec G.726.................................................. 48 Tabel 4.3. Tabel Bandwidth Audio Codec G.728.................................................. 50 Tabel 4.4. Tabel Bandwidth Audio Codec G.729.................................................. 53 Tabel 4.5. Tabel Bandwidth Audio Codec G.723.1............................................... 55 Tabel 4.6. Tabel Bandwidth Audio Codec............................................................. 56

DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1. OSI Model...........................................................................................7 Gambar 2.2 Layer TCP / IP................................................................................... 12 Gambar 2.3. Konfigurasi Interkoneksi...................................................................17 Gambar 3.1. Enkapsulasi IP Data Packet.............................................................. 21 Gambar 3.2. Arsitektur Packet Voice Network...................................................... 23 Gambar 3.3. Konfigurasi Jaringan Telepon Melalui Internet................................ 24 Gambar 3.4. Konfigurasi Gabungan Perangkat Berbasis IP dengan Telepon........25 Gambar 3.5. Konfigurasi Antar Perangkat Berbasis IP......................................... 25 Gambar 3.6. Posisi Router Dalam OSI.................................................................. 27 Gambar 3.7. Jitter.................................................................................................. 32 Gambar 3.8. Packet Loss....................................................................................... 33 Gambar 3.9. Sequence Error..................................................................................33 Gambar 3.10 Analysis dengan synthesis operations..............................................35 Gambar 3.11 MOS terhadap Bit rate..................................................................... 36 Gambar 3.12. Format paket VoIP.......................................................................... 40

BAB I PENDAHULUAN

1.1 LATAR BELAKANG MASALAH Manusia sebagai makhluk sosial dalam kehidupan sehari-hari pasti memerlukan interaksi atau berkomunikasi dengan orang lain yang ada di sekitarnya. Komunikasi itu dapat dilakukan dengan berbagai cara, misalnya pada jaman dahulu komunikasi selain dilakukan secara langsung atau bertatap muka, dapat pula dilakukan dengan mengirim surat. Dengan semakin majunya teknologi, komunikasi dapat dilakukan dengan menggunakan telepon. Telepon juga semakin bervariasi jenisnya, misalnya yang sekarang ini dikenal dengan nama handphone. Selain itu juga banyak perangkat-perangkat lain yang dapat digunakan untuk komunikasi. Komunikasi suara lewat jaringan Public Switching Telephone Network (PSTN) menggunakan teknik circuit switching, artinya ada jalur yang terdeteksi secara fisik untuk sebuah call dan jalur ini tidak dapat dipakai pengguna lain sampai call yang dilakukan selesai. Jadi satu call akan memakai satu saluran dalam jaringan Public Switching Telephone Network (PSTN) dengan bandwidth yang tetap yaitu 64 Kbps. Memang jalur terdedikasi ini menjamin kualitas suara yang baik dan transmisi yang cepat (delay yang kecil), tapi dalam utilisasi bandwidth jaringan tidak seefisien teknik packet switching. Komunikasi suara lewat Public Switching Telephone Network (PSTN) untuk jarak jauh seperti hubungan interlokal/internasional tentunya memerlukan biaya yang mahal, hal ini disebabkan karena jalur fisik yang terdedikasi antara penelepon dan tujuan yang jauh tersebut mempunyai biaya operasional yang besar. Apabila suatu perusahaan mempunyai banyak kantor cabang atau bahkan di luar negeri, tentunya tagihan telepon perusahaan akan membesar. Pada kesempatan ini penulis akan membatasi masalah hanya mencakup pada penjelasan mengenai gambaran umum VoIP, Model Arsitektur VoIP serta

pengunaan bandwidth berbagai jenis audio codec pada Voice over Internet Protokol. Untuk menghitung pengunaan Bandwidth terlebih dahulu dihitung voice payload, ukuran packet dan voice sample per second. Berdasarkan kenyataan diatas maka perlu adanya suatu solusi untuk meningkatkan utilisasi jaringan dengan suara yang relatif bagus dengan biaya yang relatif murah pula untuk hubungan interlokal/internasional. Seiring dengan perkembangan teknologi packet switching, teknologi yang semula digunakan untuk komunikasi data sekarang telah dapat digunakan untuk komunikasi suara. 1.2 RUMUSAN MASALAH Topik pembahasan tentang pengunaan banwidth untuk jenis audio codec: G.711 / Pulse Code Modulation (PCM), G.726 Adaptive Differential Pulse Code Modulation (ADPCM), G.728 / Low Delay Code Excited Linear Prediction (LDCELP), G.729 / Conjugate Structure Algebraic Code Excited Linear Prediction (CSA-CELP), dan G.723.1 / Algebraic Code Excited Linear Prediction (ACELP) pada Voice Over Internet Protokol (VOIP). 1.3. BATASAN MASALAH Pada kesempatan ini penulis akan membatasi masalah hanya mencakup pada penjelasan mengenai gambaran umum VoIP, Model Arsitektur VoIP serta pengunaan bandwidth berbagai jenis audio codec pada Voice over Internet Protokol. Untuk menghitung pengunaan Bandwidth terlebih dahulu dihitung voice payload, ukuran packet dan voice sample per second.

1.4 TUJUAN PENULISAN Adapun tujuan penulisan tugas akhir adalah menganalisa pemakaian bandwidth untuk berbagai audio codec dari Voice Over Internet Protokol (VoIP). 1.5 METODE PENULISAN Langkah-langkah metode penulisan yang dilakukan untuk menyelesaikan tugas akhir ini adalah sebagai berikut: •

Study Kepustakaan

Tahapan yang dilakukan dalam menganalisis system tersebut yaitu: Pengumpulan data-data VoIP dari berbagai macam sumber seperti text book dan buku-buku bacaan yang sesuai dengan topik yang dibahas serta bermacam-macam informasi dari internet. 1.6 SISTEMATIKA PENULISAN Laporan tugas akhir terdiri dari 5 bab dengan sistematika penulisan sebagai berikut: BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Penulisan 1.2 Rumusan Masalah 1.3 Batasan Masalah 1.4 Tujuan Penulisan 1.5 Metode Penulisan 1.6 Sistematika Penulisan

BAB II DASAR TEORI 2.1 Teori Penunjang Membahas tentang teori antara lain: Jaringan Komunikasi Data, Dasar Jaringan, Media Transmisi, Signalling serta Parameter yang digunakan dalam VoIP. BAB III SISTEM KOMUNIKASI VOIP Membahas tentang Gambaran Umum VoIP, Model Arsitektur, Device Pembentuk VoIP, Delay pada VoIP serta QoS, Audio Codec, Format Paket. BAB IV PERHITUNGAN DAN ANALISIS PEMAKAIAN BANDWIDTH TIAP AUDIO CODEC 4.1 Format Paket VoIP 4.2 Perhitungan Tiap Audio Codec 4.3 Pengaruh Audio Codec Yang Dipakai 4.4 Pengunaan Bandwidth Untuk Header Dan Overhead 4.5 Pengunaan Audio Codec Yang Terbaik Untuk VoIP BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan

BAB II DASAR TEORI 2.1 Jaringan Komunikasi Data Komunikasi data adalah proses / pengolahan data pada jarak yang cukup jauh dari satu lokasi ke lokasi lainya. Apabila suatu perusahaan mempunyai cabang di beberapa tempat yang jauh dan membutuhkan proses pengolahan data antara head office dengan cabangnya maka dubutuhkan suatu komunikasi data. Untuk membentuk jaringan tersebut diperlukan infrastruktur yang dapat mengakomodasinya. Salah satu infrastruktur yang diperlukan untuk membangun suatu jaringan komputer adalah tersedianya channel (jalur) komunikasi data yang cukup tepat. Ada beberapa transmission channel yang dapat digunakan antara lain saluran telepon, Integrated Service Digital Network (ISDN), jalur satelit Very Small Aperture Terminal (VSAT) dan paket radio. Agar komunikasi data dapat dilewatkan melalui saluran telepon, Very Small Aperture Terminal (VSAT) maupun radio dibutuhkan modem sebagai interface antara Data Terminal Equitment (DTE) dengan jalur komunikasi. 2.2 Hubungan Komunikasi Data dan Voice Antara komunikasi data dan voice selalu mengembangkan perpindahan informasi dari satu tempat ke tempat lain. Tetapi bentuk dari perpindahan informasi itu berbeda, untuk voice memakai konversi suara dan untuk digital memakai pensinyalan digital yang hanya dapat dimasukkan melalui terminal data (tanpa modem). Jaringan telepon disediakan oleh telepon office melalui pensignal-an sedangkan informasi data dilewatkan melalui jalur komunikasi yang berupa pulsa digital (bit) yang akan diterima oleh modem, setelah itu baru diolah oleh terminal data (komputer). Dapat dilihat bahwa komuniksasi data dan voice mempunyai hubungan yang erat, terlebih lagi keduanya digunakan pada jalur komunikasi yang sama.

Hubungan keduanya lebih erat lagi ketika voice (digitalisasi) dan signal data dapat di transmisikan bersama dalam satu jalur / kanal digital dan dapat diakomodasikan dalam satu Private Branch Exchange (PBX) digital. Sementara itu, keuntungan berkomunikasi voice dengan menggunakan jaringan data adalah: 1. Efisienasi alokasi bandwidth. 2. Kemampuan untuk menggunakan metode kompresi suara. 3. Dapat menekan biaya penggunaan. 4. Memiliki kemampuan menggunakan single interface. 2.3 Jaringan Telekomunikasi Jika hanya dua terminal (perangkat voice atau data atau keduanya) dan keduanya dalam satu gedung, maka dapat menggunakan sambungan point to point. Tetapi bila berada pada lokasi yang berbeda atau kota / negara yang berbeda maka harus memakai fasilitas public service, seperti Public Switched Telephone Network (PSTN), Very Small Aperture Terminal (VSAT) karena bila menggunakan jalur transmisi untuk keperluan private sangat mahal dan mengganggu fasilitas umum yang tentunya dilarang pemerintah. Karena lebih dari dua terminal, maka digunakan jaringan komunikasi tersaklar, agar semua terminal dapat saling berkomunikasi. Jika semua terminal terdistribusi di dalam gedung, maka dapat dipakai satu jaringan tersendiri. Ketika perangkat terletak pada daerah yang berbeda, maka harus menggunakan fasilitas public service. Jenis jaringan yang dipakai adalah jaringan Backbone, yaitu menghubungkan jaringan lokal melalui sebuah gerbang (gateway).

2.4 Dasar Jaringan

Pada bagian ini dasar jaringan yang telah diketahui ada tiga (3) macam yaitu: 1.

Network (jaringan) yaitu menghubungkan 2 komputer atau lebih untuk saling dapat bertukar data.

2.

Internetwork adalah proses dan metodologi untuk menghubungkan komputer dari satu jaringan ke jaringan yang lainnya.

3.

Model OSI (Open Sistem Interconnection) yaitu membagi kompleksitas data dari asal (source) ke tujuan (destination) dengan melalui lapisanlapisan (layer), di mana tiap lapisan secara jelas mempunyai fungsi dan hubungan antar lapisan. User sebagai pemakai yang menggunakan aplikasi berinteraksi dengan

mengirim data ke tujuan. Data tersebut mengalir dari sumbernya melalui program yang dikelola oleh sistem operasi. Program ini dimulai dari lapisan aplikasi ke lapisan presentation, lapisan transportasi (transport), lapisan jaringan (network), lapisan data link, sampai ke lapisan paling bawah yang disebut sebagai lapisan fisik (physical layer). Lapisan fisik mengubah data menjadi sinyal (dalam bentuk sinar atau lainya). Sinyal ini akan diterima di tempat tujuan dan diubah kembali menjadi data yang akhirnya sampai ke si penerima. Dari satu lapisan ke lapisan lainya secara formal dibagi berdasarkan fungsi, yang masing-masing merupakan satu protocol tersendiri. Jaringan dapat terbentuk karena sekumpulan besar jaringan komputer memiliki kesepakatan untuk berbicara dalam bahasa yang sama, kesepakatan ini bersifat teknis. Agar dua buah komputer dapat berkomunikasi dalam jaringan komputer, keduanya perlu menggunakan protocol yang sama. Selain protocol, juga diperlukan suatu LAN Device dan media transmisi atau LAN Media.

Host Layer

Media Layer

Gambar 2.1. OSI Model OSI Model (Open Sistem Interconnected Reference Model) dapat dibagi menjadi dua yaitu: Host Layer (sifatnya lebih ke software tentang pengiriman data antara komputer) dan Media Layer (mengontrol secara fisik). 2.5 Media Transmisi Tipe media transmisi sangat penting untuk awal pembentukan jalur komunikasi

karena

mempengaruhi

jumlah

maksimal

bit

yang

dapat

ditransmisikan. Jenis media transmisi yang ada saat ini antara lain: 1. Two wire open line adalah jenis media transmisi yang paling sederhana. Masing-masing wire diinsulasi dari wire lainya, dan semuanya berada dalam keadaan terbuka. Tipe ini cukup menghubungkan peralatan komunikasi sampai 50 meter menggunakan modem dengan bit rate yang lebih kecil dari 19,2 Kbps. Walaupun media ini dapat digunakan untuk menghubungkan dua komputer secara langsung, namun jenis ini bisaanya malah digunakan untuk menghubungkan sebuah komputer ke modem. 2. Twistwed pair line adalah media transmisi yang paling hemat dan paling banyak digunakan, cocok dipakai untuk bit rate sampai 1 Mbps dengan jarak kurang dari 100 meter. Untuk aplikasi jarak jauh, twisted pair line dapat digunakan dengan rate data sebesarr 4 Mbps atau lebih. Twisted pair line terbagi atas dua jenis, yaitu Unshielded Twisted Pair (UTP) berupa kabel telepon biasa yang biasanya digunakan untuk jaringan telepon dan

aplikasi komunikasi data. Sedangkan Shielded Twisted Pair (STP) berupa berupa kabel berpasangan terpilin yang memakai pelindung di bagian luarnya sehingga lebih tahan terhadap gangguan interferensi sinyal pengganggu. Twisted pair dapat dipergunakan untuk mentransmisikan transmisi analog dan digital. Untuk sinyal analog, diperlukan amplifier kira-kira setiap 5 sampai 6 Km. Untuk transmisi digital (baik menggunakan sinyal analog maupun sinyal digital), diperlukan sebuah repeater kira-kira 2 atau 3 Km. 3. Kabel coaxial, faktor batasan utama yang terdapat pada twisted pair line antara lain adalah kapasitas bit rate dan adanya fenomena efek kulit. Kabel koaksial dapat digunakan untuk sejumlah sinyal yang berbeda, tapi biasanya kapasitas bit rate maksimum yang dapat dilewatkan adalah 10 Mbps untuk jarak kurang dari

1 Km, atau bila ingin mendapatkan jarak

yang lebih jauh maka teknik modulasi yang baik diperlukan. Kabel koaksial mungkin merupakan media transmisi yang paling bermanfaat untuk segala macam keperluan serta dapat dipergunakan untuk berbagai jenis aplikasi. Kebel koaksial merupakan bagian terpenting dalam jaringan telepon jarak jauh dan digunakan sebagai alat untuk pendistribusi sinyalsinyal TV kerumah-rumah TV kabel. Kabel koaksial memiliki karakteristik frekuensi yang jauh lebih baik dari twisted pair karena mampu digunakan dengan efektif pada rate data dan frekuensi yang lebih tinggi. Gangguan-gangguan utama terhadap kinerja kabel koaksial bisaanya berupa atenuasi, derau suhu dan derau intermodulasi. 4. Serat optik, kabel serat optik berbeda dari jenis media transmisi yang lain. Hal ini lebih ditandai pada proses pangangkutan informasi yang ditransmisikan dalam bentuk percikan cahaya pada serat kaca. Gelombang cahaya memiliki bandwidth yang lebih besar dari pada gelombang elektrik. Hal ini menyebabkan kabel serat optik dapat membawa bit rate sampai ratusan Mbps.

5. Radio, frekuensi terendah dari gelombang radio juga bisa digunakan untuk menggantikan sambungan kabel yang fixed untuk jarak yang tidak terlalu jauh dengan mamakai transmitter dan receiver yang sesuai. 6. Gelombang mikro teresterial, sambungan gelombang mikro teresterial secara luas digunakan untuk menyediakan komunikasi yang ketika secara praktis media transmisi fisik terlalu mahal untuk dipasang. Karena gelombang mikro berjalan sepanjang atmosfer bumi, maka gangguan akibat beberapa factor rentan terjadi. Walaupun demikian, komunikasi menggunakan gelombang mikro ini dapat dipakai untuk hubungan yang andal sampai sejauh 50 Km. 7. Satelit, saat ini data juga dapat ditransmisikan menggunakan sistem satelit. Data yang telah dimodulasi diterima dan dikirim ulang ke tujuan yang dimaksud menggunakan rangkaian terpasang yang dikenal dengan sebutan transponder. Sebuah satelit bisa mempunyai bandwidth yang mencapai 500 MHz dan dapat menyediakan ratusan saluran data yang mempunyai bit rate tinggi dengan menggunakan teknik multiplexing. 8. Infra merah, komunkasi infra merah dicapai dengan menggunakan transmitter / receiver (transceiver) yang memodulasi cahaya infra merah yang koheren. Transceiver harus berada di dalam jalur pandang maupun melalui pantulan dari permukaan berwarna terang misalnya langit-langit rumah. 2.6 Signaling Signaling merupakan bagian lain dari voice agent yang bertugas untuk melakukan inisialisasi percakapan. Jaringan VoIP ataupun packet voice application yang fungsional harus mampu menyediakan layanan dimana pemanggil cukup menggunakan mekanisme dialing yang ada untuk terhubung ke voice agent dan kemudian mampu dihubungkan ke telepon tujuan yang terhubung pada voice agent lain.

Terdapat dua model signaling pada jaringan paket voice: 1. Transport model Pada model ini, dua voice agent saling terhubung satu sama lain dalam konfigurasi point to point. 2. Translate model Pada model ini, sejumlah voice agent dapat terhubung ke jaringan yang mengerti metode signaling yang digunakan. Voice agent harus mampu melakukan mapping dari nomor telepon menjadi IP, frame relay, atau ATM address sesuai dengan teknologi yang digunakan melalui servis lain yang mampu menunjukkan voice agent yang terhubung ke nomor telepon tujuan. Pada jaringan paket voice, signaling dibagi menjadi dua bagian yaitu external dan internal. External signaling berhubungan dengan signaling antar telepon / Private Automatic Branch Exchange (PABX) dengan voice agent. Sedangkan internal signaling berhubungan dengan signaling antara voice agent di dalam network cloud. Internal signaling harus mampu menyediakan dua kemampuan yaitu control koneksi dan informasi status koneksi. Kontrol koneksi digunakan dalam pembuatan jalur untuk transmisi data antar dua voice agent. Informasi status koneksi bertugas memberikan sinyal busy, ringing dan sebagainya. Untuk VoIP, standar H.323 telah disepakati untuk digunakan pada internal signaling. 2.7 TCP / IP Protokol IP merupakan inti dari protocol TCP / IP. Seluruh data yang berasal dari Protocol pada layer di atas IP harus dilewatkan, diolah oleh protokol IP dan dipancarkan sebagai paket IP agar sampai tujuan. Dalam melakukan pengiriman data, IP memiliki sifat yang dikenal sebagai unreliable, connectionless dan datagram delivery service. Tiga sifat IP antara lain: 1.

Unreliable / ketidakhandalan berarti bahwa protokol IP tidak menjamin datagram yang terkirim sampai ke tempat tujuan. Protokol IP

hanya berjanji akan melakukan usaha sebaik-baiknya agar paket kecil yang terkirim tersebut sampai tujuan. 2.

Connectionless berarti dalam mengirim paket dari tempat asal ke tujuan, pihak pengirim dan penerima paket IP sama sekali tidak mengadakan perjanjian (handshake) terlebih dahulu.

3.

Datagram delivery service berarti setiap paket data ayng dikirim adalah independent terhadap paket data yang lain. Akibatnya jalur yang ditempuh oleh masing-masing paket data IP ke tujuannya bisa jadi berbeda satu sama lainya. Karena jalur yang ditempuh berbeda, kedatangan paketpun bisa jadi tidak berurutan. Yang juga perlu diperhatikan adalah IP tidak dilengkapi dengan reliability, flow control, atau error recovery (keluar jalur), atau bahkan terjadi duplikasi, tetapi IP tidak akan menangani situasi ini. Jadi yang akan mengatasi adalah lapisan yang lebih tinggi, yaitu TCP. Transmission Control Protokol / Internet Protokol (TCP / IP) adalah sekelompok protocol yang mengatur komunikasi data komputer di internet. Komputerkomputer yang terhubung ke internet berkomunikasi dengan protocol ini. Karena menggunakan bahasa yang sama, yaitu protocol TCP / IP, perbedaan jenis komputer dan operating sistem tidak menjadi masalah. TCP / IP adalah sekumpulan protocol yang didesain untuk melakukan fungsi-fungsi komunikasi data pada Wide Area Network (WAN). TCP / IP terdiri atas sekumpulan protocol yang masing-masing bertanggung jawab atas bagian-bagian tertentu dari komunikasi data. Protocol yang satu tidak perlu mengetahui cara kerja protocol yang lain, sepanjang ia masih bisa saling mengirim dan menerima data. TCP / IP memiliki fasilitas routing yang memungkinkan sehingga dapat diterapkan pada internetwork yang dikembangkan dengan menggunakan standar protocol yang berbeda. TCP / IP memiliki banyak jenis layanan dan independent terhadap perangkat keras jaringan serta dijalankan pada jaringan Ethernet, Token ring, jalur telepon dial-up, jaringan X.25, dan praktis jenis media transmisi apapun.

Sedangkan protocol TCP / IP ini dimodelkan dengan empat layer, sebagaimana pada Gambar 2.2 di bawah ini.

TCP/IP Stack

Gambar 2.2 Layer TCP / IP TCP / IP terdiri atas empat lapisan kumpulan protocol yang bertingkat. Keempat lapis layer tersebut adalah: 1. Network Interface Layer Lapisan terbawah yang bertanggung jawab mengirim dan menerima data ke dan dari media fisik. Media fisiknya dapat berupa kabel, serat optic, atau gelombang radio. Kerena tugasnya ini, protocol pada layer ini harus mampu menterjemahkan sinyal listrik menjadi data digital yang dimengerti komputer, yang berasal dari peralatan lain yang sejenis. 2. Internet Layer Protokol pada layer ini bertangung jawab dalam proses pengiriman paket ke alamat yang tepat. Pada layer ini terdapat tiga macam protocol, yaitu IP, ARP, dan ICMP. Yang lebih banyak digunakan adalah Internet

Protokol (IP). IP didesain untuk interkoneksi sistem komunikasi komputer pada jaringan packet-switching. Tiap-tiap komputer mempunyai alamat IP yang berbeda satu dengan yang lainya. Hal ini dilakukan untuk mencegah kesalahan pada transfer data. Secara umum protocol ini bertugas untuk menangani pendeteksian kesalahn pada saat transfer data. Untuk komunikasi datanya, IP mengimplementasikan dua fungsi dasar yaitu addressing dan fragmentasi. Salah satu hal penting IP dalam pengiriman informasi adalah metode pengalamatan pengirim dan penerima. 3. Transport Layer Protokol yang bertangung jawab untuk mengadakan komunikasi antara dua host / komputer. Kedua protocol tersebut adalah Transmission Control Protokol (TCP) dan User Datagram Protokol (UDP). 3.1. Transmission Control Protokol (TCP) TCP merupakan protocol 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. Dalam hubungan VoIP, TCP digunakan pada saat signaling. TCP digunakan untuk menjamin setup suatu call pada sesi signaling. TCP tidak digunakan dalam pengiriman data suara pada VoIP karena pada suatu komunikasi data VoIP, penanganan data yang mengalami keterlambatan lebih penting dari pada penanganan paket yang hilang. 3.2. User Datagram Protokol 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 pada VoIP digunakan untuk mengirim audio stream yang dikirim terus menerus. 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 dikirim. UDP merupakan salah satu protocol 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 teknologi VoIP pengiriman data banyak dilakukan pada private network. 4.

Application Layer Fungsi utama lapisan ini adalah pemindahan file. Perpindahan suatu file dari sebuah sistem ke sistem lainya yang berbeda memerlukan suatu sistem pengendalian untuk mangatasi adanya ketidaksamaan sistem file yang berbeda-beda. Protocol ini berhubungan dengan aplikasi. Salah satu contoh aplikasi yang telah dikenal misalnya Hipertext Transfer Protokol (HTTP) untuk web, File Transfer Protokol (FTP) untuk perpindahan file, dan TELNET untuk terminal maya jarak jauh.

2.8 Digital Signaling Processing Digital Signaling Processing (DSP) merupakan komponen utama dalam proses kompresi suara. Arsitektur DSP processor didesain untuk perhitungan yang berhubungan dengan algoritma pengolahan sinyal digital berkecepatan tinggi. Pada awalnya, DSP dijual dengan harga yang cukup mahal dan kemampuan pengolahannya belum optimal untuk mengimplementasikan algoritma kompresi suara yang membutuhkan kecepatan dan troughput data tinggi, padahal transmisi suara diatas infrastruktur packet network dengan kualitasnya dapat diterima manusia, membutuhkan algoritma kompresi dan pengolahan sinyal yang kompleks disertai dengan kebutuhan komputing power (dihitung dalam skala Million Instruction Per Second atau MIPS) yang cukup tinggi. Akibatnya pada masa lalu solusi transmisi suara diatas packet network bukan merupakan solusi costeffective apabila dilihat dari aspek biaya dan kualitas suara yang dihasilkan. Tetapi sekarang ini harga DSP processor semakin menurun berlawanan dengan kemampuan komputasi ini, maka kualitas suara yang dihasilkan otomatis

manjadi semakin tinggi sedangkan biaya pembuatan sistem menjadi semakin rendah. Adapun dalam DSP ini terdapat beberapa hal seperti berikut: a. PCM Interface PCM Interface menerima sinyal digital lalu akan meneruskan ke modul kompresi VoIP. Sinyal analog yang masuk akan diproses disini menjadi sinyal digital. Hal ini diatur oleh standart H.323 yang mendukung standart G.711 yang dipakai oleh PCM. b. Echo Cancellation Unit Echo terjadi bila delay pada jaringan diatas 50 ms. Unit ini berfungsi untuk menambah fungsi echo cancellation pada sinyal yang dikompresi. Echo cancellation adalah teknik untuk mem-filter dan mengisolasi energi sinyal yang tidak diinginkan yang desebabkan oleh echo yang dihasilkan pada transmisi sinyal. c. Voice Compression Walaupun PCM dapat dipakai dalam VoIP, PCM sebenarnya dibuat untuk jaringan telepon dan bersifat sinkron sehingga walaupun tidak ada percakapan tetap terdapat aliran data terus menerus pada kanal yang digunakan. Hal ini tidak sesui dengan jaringan yang berbasis paket yang bersifat connectionless. Oleh sebab itu diperlukan jenis kompresi lain untuk menghasilkan sinyal sesuai dengan jaringan paket. VoIP menggunakan standart G.729 CSACELP dengan bit rate 8 Kbps dan standart lainya (G.728, G.723) sebagai kompresi lanjut. Dengan kompresi ini, menghasilkan bandwidth yang lebih sesui dengan interface jaringan paket karena kompresi ini bersifat tidak sinkron dan kualitas suara yang baik. d. Tone Detector Tone detector berfungsi untuk mendeteksi tone dari Dial Tone Multi Frequency (DTMF) dan membedakan antara sinyal suara dengan sinyal dari fax. Setelah melewati DSP kemudian sinyal akan diubah menjadi bentuk paket pada packet processing.

2.9 Interkoneksi Interkoneksi adalah proses penanganan panggilan untuk operator lain. Atau dengan kata lain “Pembukaan jaringan-jaringan untuk memungkinkan pelanggan-pelangan yang terhubung ke satu jaringan dapat berkomunikasi dengan pelanggan-pelanggan yang terhubung ke jaringan lain”. Pada interkoneksi terdapat titik interkoneksi yaitu: lokasi fisik dimana terjadi interkoneksi yang mambatasi bagian yang menjadi milik jaringan yang satu dari bagian yang menjadi milik jaringan lain sehubungan dengan interkoneksi dimaksud. Terdapat

juga

Standart

Pensinyalan

Interkoneksi

yaitu

jaringan

penyelenggara harus menggunakan teknologi digital. Oleh karena itu interkoneksi antar jaringan di Indonesia menggunakan pensinyalan CCS No 7 yang dispesifikasikan dalam rekomendasi ITU-T Q.700 sampai Q.821. Untuk pelayanan telepon / ISDN digunakan subnet ISUP. Pada interkoneksi antar jaringan yang menyelenggarakan jasa multimedia terdapat tiga bagian yaitu: •

Penyelenggaraan jasa multimedia dapat menggunakan jaringan tetap maupun jaringan bergerak.

•

Interkoneksi jaringan yang menyelengarakan jasa multimedia dilaksanakan sesuai aturan-aturan antara penyelenggara jaringan seperti yang dibahas pada sub bab interkoneksi antar jaringan yang menyenggarakan jasa telephony dasar.

•

Interkoneksi jasa VoIP dilaksakan sesuai dengan interkoneksi dari jaringan yang digunakannya.

Ilustrasi konfigurasi interkoneksi dapat dilihat pada Gambar 2.3 di bawah ini:

Gambar 2.3. Konfigurasi Interkoneksi Dari gambar diatas dapat dilihat callphone (misal telephone) melakukan call terhadap operator lain (misal cellphone) sehingga terjadi interkoneksi. Sedangkan pada Future Network juga terdapat tiga bagian: •

Interkoneksi memainkan peran yang penting dalam terbentuknya suatu jaringan yang konvergen.

•

Interkoneksi antar jaringan penyedia layanan komunikasi yang berbeda adalah langkah pertama menuju integrasi dan konvergensi.

•

Interkoneksi pada masa kini masih bersifat hirarkis. Dimana satu jaringan masih memainkan peran yang lebih dominan daripada yang lainya.

Di masa mendatang diharapkan bahwa setiap jaringan akan berkomunikasi sebagai peer-network

BAB III SISTEM KOMUNIKASI VoIP 3.1 Gambaran Umum VoIP Pada dasarnya, telephony adalah teknologi yang berhubungan dengan transmisi elektronik suara, fax, ataupun informasi yang kelak disampaikan pada dua tempat yang mempunyai jarak yang jauh melalui telepon, sebuah handheld device yang terdiri dari sebuah speaker, transmitter, dan receiver. Dengan hadirnya komputer dan perangkat transmisi digital yang berbasis sistem telepon serta penggunaan radio untuk mengirim dan menerima sinyal telepon, maka perbedaan antara telephony dan telekomunikasi menjadi sulit ditemukan. Voice over Internet Protokol (VoIP) dikenal juga dengan sebutan IP Telephony. Secara umum, VoIP didefinisikan sebagai suatu sistem yang menggunakan jaringan internet untuk megirim data paket suara dari suatu tempat ke tempat lain dengan menggunakan perantara protocol IP. Pada kenyataannya, VoIP lebih berfokus pada penggunaan internet bila dibandingkan dengan telepon lokal yang infrastrukturnya dibangun lebih awal. 3.2 Sejarah Singkat Internet Telephony Komunikasi suara yang disalurkan lewat internet menjadi kenyataan pada bulan Februari 1995 ketika Vocaltec, Inc memperkenalkan software Internet Phone-nya. Didesain untuk berjalan pada PC (Personal Computer) 486/33 MHz (atau lebih tinggi) yang dilengkapi dengan sebuah soundcard, speaker, microphone dan modem, perangkat lunak tersebut mengkompres sinyal suara dan mengubahnya ke dalam paket-paket IP untuk ditransmisikan melalui internet. Internet telephony ini disebut dengan Voice over Internet Protokkol (VoIP). PC to PC internet telephony ini bekerja tetapi hanya jika kedua PC menggunkana software Internet Phone. Dalam waktu relative singkat, internet telephony berkembang dengan cepat. Bentuk pengembangan software sekarang menawarkan perangkat lunak PC telephony. Server-server gateway sedang bermunculan untuk bertindak sebagai interface atau penghubung antar internet dan PSTN. Dengan

dilengkapi voice processing cards, server-server gateway ini memungkinkan pengguna berkomunkasi melalui telepon standar. Dengan kemampuan mensupport komunikasi komputer ke telepon, telepon ke komputer dan telepon, internet telephony merepresentasikan langkah-langkah yang bararti bagi integrasi suara dan data. 3.3 Sistem Internet Telephony Pada prinsipnya sistem Internet Telephony ini dapat dibagi dalam beberapa hal yaitu: 4. Adanya Internet (dikenal sebagai IP network) sebagai media SLJJ / SLI antar negara yang relative murah. 5. IP Telephony gateway yang menghubungkan antar gateway maupun PC di internet yang ingin berhubungan ke standar telepon / fax. Telepon / fax yang biasa terhubung ke PABX atau jaringan telepon PSTN milik Telkom, dapat berhubungan melalui Internet dengan IP Telephony gateway. IP Telephony Gateway dalam peraturan telekomunikasi yang ada saat ini di Indonesia masih illegal digunakan oleh pihak-pihak di luar Telkom atau Indosat. Akan tetapi PC multimedia yang tersambung ke internet tetap dapat berlangganan pada gateway-gateway yang ada di Internet yang tersambung ke jaringan-jaringan negara lain untuk melakukan SLI. Secara teknologi dapat dilihat pada gambar di bawah ini. Suara di enkapsulasi dalam IP data paket dalam jaringan internet yang ditransmisikan dari masing-masing ISP, termasuk ke PC multimedia di rumah masing-masing.

Gambar 3.1. Enkapsulasi IP Data Packet Dalam jaringan telepon, suara dikodekan dalam modulasi Pulse Code Modulation (PCM). IP telephony gateway bekerja menterjemahkan suara dalam modulasi PCM ke IP data packet. Pada standard teknologi internet telephony telah dilakukan dan telah diakui oleh dunia internasional termasuk International Telecommunication Union (ITU) yang merupakan salah satu lembaga tertinggi dunia untuk dunia telekomunikasi. 3.4 Model Arsitektur VoIP Pada dasaranya arsitektur utama teknologi VoIP terdiri atas elemen-elemen berikut ini: 1. Infrastruktur IP Jaringan packet-switching IP menyediakan proses pengangkutan dan mungkin juga switching untuk speech dan signaling. Permasalahan utama pada infrastruktur IP adalah bagaimana mengendalikan IP untuk memastikan kualitas kecepatan tingi. 2. Call processing server

CPS disediakan untuk fungsi sentralisasi secara keseluruhan seperti resolusi alamat (address resolution) ke atau dari IP, yang menjadikan calls dapat di-route-kan secara dinamik pada jaringan tersebut. CPS juga menyediakan user registration, authentication, directory service, dan management function. Beberapa fungsi penting yang dilakukan oleh CPS adalah: •

Address Resolution Menterjemahkan penomoran standard jaringan telepon ataupun penomoran private ke alamat IP.

•

User Profile Menyimpan informasi mengenai tiap-tiap user termasuk features dan call privileges.

•

Call Processing Mengolah calls ke client dan gateways melalui jaringan IP terdiri dari setup, disconnect, release, hold, transfer, retrieve, dan Calling Number Identification (CNI).

3. API (Application Programming Interface) API yang disediakan oleh jaringan berfungsi untuk menambah beberapa aplikasi dan layanan pada infrastruktur dasar VoIP. API juga menyediakan sebuah set interface dan aturan yang sudah didefinisikan terlebih dahulu untuk dapat digunakan oleh para pengembang third-party untuk membangun perangkat-perangkat lunak aplikasi. 4. Call Manager Call Manager dibutuhkan pada konfigurasi sistem telepon melalui internet. Call Manager menyimpan database konversi dari nomor telepon menjadi nomor IP dan sebaliknya agar data paket suara yang ditransmisikan akan mencapai tujuan yang benar.

3.5 Arsitektur Sistem VoIP

Pada bagian ini, VoIP merupakan salah satu bagian dari metode pengiriman suara menggunakan teknik packet voice. Metode packet voice yang lain dalah Voice over ATM dan Voice over Frame Relay. Semua jaringan packet voice menggunakan prasarana jaringan paket (packet network) dan mengikuti arsitektur pada Gambar 3.2. seperti dibawah ini:

Gambar 3.2. Arsitektur Packet Voice Network Pada sisi jaringan yang paling luar (edge), terdapat komponen yang disebut voice agent. Tugas dari komponen ini adalah untuk merubah informasi suara dari telepon menjadi bentuk data yang dapat ditransmisikan pada jaringan paket. Jaringan kemudian akan mentransmisikan data ke voice agent yang terhubung dengan telepon tujuan. Dari keterangan gambar arsitektur jaringan di atas, VoIP dapat ditinjau dari dua segi yang berbeda, yaitu voice agent dan packet network itu sendiri. Voice agent, yaitu hal yang sangat menentukan kualitas suara yang ditransmisikan pada jaringan VoIP. Ada dua komponen dalam voice agent yang perlu diketahui ialah voice coding dan signaling dalam jaringan VoIP.

3.6 Jenis Konfigurasi Jaringan VoIP Beberapa kombinasi subsistem yang telah disebutkan sebelumnya akan membentuk beberapa konfigurasi VoIP, dengan tambahan sistem-sistem pendukungnya. Pada umumnya, konfigurasi VoIP dibagi menjadi: 1. Telepon melalui Internet Konfigurasi ini menggunakan fasilitas PSTN atau PABX pada kedua sisi subsistem terminalnya. Konfigurasi seperti ini akan membutuhkan antar muka berupa gateway yang menghubungkan jaringan VoIP dengan jaringan internet. Untuk konfigurasi seperti ini dibutuhkan satu sistem tambahan lainya yang dapat memetakan pemanggilan nomor telepon menjadi kode-kode IP, lebih dikenal dengan sebutan Call Manager. Ilustrasi konfigurasi ini dapat dilihat pada Gambar 3.3. berikut ini:

Gambar 3.3. Konfigurasi Jaringan Telepon Melalui Internet

2. Gabungan Perangkat Telepon dan Perangkat Berbasis IP (Hybrid) Konfigurasi ini menggunakan sistem Hybrid, yaitu campuran antara subsistem terminal menggunakan PC di satu sisi dan subsistem terminal

menggunakan PSTN ditambah telepon analog di sisi yang lain. Adapun kekurangan dari sistem ini adalah sistem pemanggil (pesinyalan) hanya berlaku satu arah dari terminal komputer ke telepon analog, tidak dapat berlaku sebaliknya. Hal ini terjadi karena keterbatasan metode pemanggilan yang ada pada sistem PSTN + telepon analog dimana kita tidak dapat membuat table routing dari PSTN menuju komputer tertentu. Ilustrasi konfigurasi ini dapat dilihat pada Gambar 3.4 berikut ini:

Gambar 3.4. Konfigurasi Gabungan Perangkat Berbasis IP dengan Telepon 3. Konfigurasi antar Perangkat Berbasis IP Konfigurasi seperti ini membutuhkan sistem pensinyalan yang tidak terlalu rumit, sehingga hanya pada kondisi tertentu saja dibutuhkan software manajemen pensinyalannya. Sistem ini membutuhkan minimal sebuah gatekeeper. Ilustrasi konfigurasi ini dapat dilihat pada Gambar 3.5. berikut ini:

Gambar 3.5. Konfigurasi Antar Perangkat Berbasis IP 3.7 Device Pembentuk VoIP Beberapa LAN device yang digunakan untuk membentuk suatu VoIP adalah Switch dan Router.

1. Switch Switch adalah peralatan penunjang yang menunjang untuk arsitektur VoIP, juga elemen jaringan yang merutekan informasi. Istilah switch biasa digunakan di dalam jaringan telepon. Sebuah switch dapat mengkoneksikan banyak LAN segmen dan masing-masing LAN segmen mandapat bandwidth untuk setiap port-nya. Tugas utama dari switch adalah menerima frame dari port asal (incoming / source) dan meneruskannya ke tujuan (destination port)

serta

mempunyai

fungsi

yang sama

dengan

bridge,

yaitu

menghubungkan dua jaringan yang berbeda protocol. Switch juga digunakan untuk memecah collision domain, sehingga bandwidth per user menjadi lebih tinggi. Switch dapat disebut sebagai pengembangan dan penerus bridge (multi por bridge). Switch menggunakan implementasi hardware dalam bentuk ASIC (Application Spesific Integrated Circuit). 2. Router Router adalah perangkat jaringan yang mempunyai fungsi meghubungkan 2 (dua) jaringan atau lebih yang berbeda untuk koneksi internet. Router menyediakan layanan end to end dengan melewatkan paket dari satu jaringan kepada yang lain berdasarkan informasi protocol tingkatan ketiga. Sedangkan routing adalah proses membawa paket dari satu situs asal ke situs tujuan melalui satu atau beberapa situs lainnya. Yang melakukan routing adalah router. Dengan demikian router minimal mempunyai dua network interface. Router merupakan jaringan yang mudah disesuaikan bila ada perubahan topologi yang selain itu juga besar keseluruhan jaringan tidak terbatas dan kesibukan satu subnet jaringan tidak mempengaruhi lainya. Router dipakai jika hubungan komunikasi antara dua buah LAN terjadi pada lapisan 4 OSI (transport layer). Pada hubungan ini ketiga lapisan terendah OSI tidak sama, sedang ketiga lapisan diatasnya (lapisan 5, 6, 7) harus sama. Router terdiri dari dua bagian, masing-masing menyediakan pelayanan jaringan yaitu: pengiriman dan pemrosesan signal. Saat signal tiba pada router, maka signal pertama kali akan disimpan, kemudian konversi beberapa protocol

dijalankan supaya signal compatible dengan bagian yang lain. Setelah itu signal dibawa pada sisi yang lain dan dikirimkan ke jaringan.

Gambar 3.6. Posisi Router Dalam OSI 3.8 Trafik Pada VoIP Hal yang penting bagi VoIP untuk diikuti, yaitu: pertama, menggunakan paket kecil untuk voice trafik, bila paket hilang pada jaringan, paket kecil yang memuat bagian-bagian penting dalam sinyal suara yang mungkin berkurang. Ide ini adalah untuk mambagi dan mangatasi kebanyakan kode low-bit-rate yang dibentuk untuk menghasilkan paket suara yang sangat pendek. Alasan lain untuk paket yang kecil adalah karena hal ini membolehkan proses node, seperti sebuah router untuk menguji dan memproses pada unit yang kecil untuk informasi yang cepat, jadi tidak menunggu lama untuk bit-bit yang disebarkan melalui pendataan interface. Kebalikannya, paket yang lama berarti mangambil sebagian dari bit-bit seluruh pengirim untuk mencapai tujuan dan kemudian diproses. Pada perancangan VoIP ini diharuskan memberikan perhatian untuk ukuran antrian juga ukuran paket dan angka data yang hilang. Pernyataan berikut ini adalah untuk trafik VoIP: •

Paket yang hilang akan mengurangi kualitas dari VoIP.

•

Ukuran paket yang besar akan meningkatkan delay pada paket VoIP.

•

Pada antrian yang lebih besar lagi, mengurangi paket yang hilang ini adalah bantuan untuk kualitas pada VoIP.

3.9 Quality of Service Dalam pembahasan VoIP ini, pengertian QoS (Quality of Service) adalah kemampuan suatu jaringan untuk menyediakan layanan yang lebih baik pada trafik data tertentu pada berbagai jenis platform teknologi. QoS tidak diperoleh langsung dari infrastruktur yang ada, melainkan diperoleh dengan mengimplementasikannya pada jaringan yang bersangkutan. Untuk keperluan VoIP, ada syarat-syarat yang harus dipenuhi oleh suatu infrastruktur jaringan internet: •

Jaringan harus mempunyai policy pengaturan trafik yang jelas.

•

Bandwidth jaringan harus mempunyai standard minimal aplikasi.

•

Terdapat urutan prioritas paket data pada jaringan tersebut.

Pemakian suatu pelayan telekomuniaksi umunya tidak peduli bagaimana jaringan itu didesain untuk menyelenggarakan suatu pelayanan. Akan tetapi meraka peka sekali terhadap mutu pelayanan yang digunakannya. Menurut definisi dalam Rekomendasi ITU-T E.800 mutu pelayanan telekomunikasi adalah “Penampilan kolektif kinerja pelayanan telekomunikasi yang menentukan derajat kepuasan pemakai pelayanan tersebut”. Oleh karena itu, pengertian QoS mengandung unsur subyektif. Karena pelayanan itu diselenggarakan dalam jaringan, maka bagaimana jaringan itu direkayasa menentukan sekali mutu pelayan. Dalam hal ini variable-variabel rekayasa trafik (traffic engineering) jaringan yang juga disebut sebagai parameter-parameter Grade of Service atau GoS. Termasuk diantara parameter ini adalah: probabilitas kegagalan (loss probability) dan kelambatan (delay) pada suatu penggilan. Parameter GoS untuk pelayanan ‘circuit-switched’ di ISDN / PSTN yang terpenting adalah sebagai berikut: a. ASR (Answered Seizure Ratio) Perbandingan antara jumlah sampai pada sentral tujuan dengan jumlah seluruh panggilan.

b. Pree-selection Delay Interval waktu antara saat pemakai mengangkat telepon dan tibanya nada pilih pada PSTN dan pada ISDN (dengan pengiriman overlap) adalah interval waktu antara pengiriman bit pertama oleh terminal ke sistem pensinyalan akses dan diterimannya bit terakhir SETUP ACK oleh terminal pemanggil. c. Post-selection Delay Interval waktu antara saat berakhirnya pemilihan (dialing) oleh pelanggan dan tibanya nada panggil atau nada sibuk pada PSTN, atau pada ISDN adalah interval waktu antara pengiriman bit pertama pada SETUP oleh terminal ke sistem pensinyalan akses dan diterimanya bit terakhir ALERTING atau CONNECT (bila panggilan berhasil). d. Answer Signal Delay Pada ISDN adalah interval waktu antara saat terminal yang dipanggil mengirimkan bit pertama CONNECT dan diterimanya bit terakhir message tersebut oleh terminal yang memanggil. Nilai parameter GoS yang menjadi pedoman jaringan Indonesia untuk suatu panggilan melalui alur digital jaringan, dispesifikasikan melalui kesepakatan antara sesama penyelenggara dengan Ditjen Postel. Kesepatan tersebut dibuat berdasarkan standard umum yang berlaku dan mengikuti perkembangan teknologi. Dengan demikian isi kesepakatan tentang nilai parameter GoS selalu siap diperbaharui seiap saat. Quality of Service pada telephony adalah perameter-parameter yang menunjukkan kualitas paket data jaringan. Beberapa parameter yang menyatakan QoS untuk IP telephony antara lain latency, delay, jitter, packet loss dan sequence error pada jaringan internet. 8. Latency Adalah waktu yang dibutuhkan oleh suatu perangkat dan meminta hak akses ke jaringan sampai mendapatkan hak akses tersebut. Ada dua jenis latency, yaitu real dan induced. Real latency berhubungan dengan fisikal

jaringan

dan

karakteristik

penyambung

dari

media

pengangkutannya. Induced latency adalah delay yang terjadi akibat delay antrian pada peralatan jaringan (misalnya Ethernet card router) delay proses pada end-sistem, dan kongesti lain jaringan antara sumber dan tujuan. Pada jaringan yang cukup besar delay antrian tidak dapat ditangani secara baik. Ada satu lagi latency yang tidak terlalu signifikan namun dapat berpengaruhi pada perspektif pengguna yaitu remembered latency. Latency ini adalah latency yang terjadi akibat daya ingat manusia. Manusia dapat menyerap begitu banyak informasi dan cenderung sensitif pada delay saat pengririman dan penyampaian informasi. Penanggulangan latency yang paling cepat adalah dengan menset metode antrain pada tiap router (bila jaringan besar hal ini tidak mungkin dilakukan). 9. Delay Dalam perancangan jaringan VoIP, delay merupakan permasalahan yang harus diperhitungkan karena kualitas suara bagus setidaknya tergantung dari waktu delay. Besarnya waktu delay maksimum yang direkomendasikan oleh ITU G.114 untuk aplikasi suara adalah 150 ms. Sedangkan delay maksimum dengan kualitas suara yang masih dapat diterima pemakai adalah 250 ms. Delay end to end adalah jumlah delay konversi suara analog ke digital, delay waktu peketisasi atau bisa disebut juga delay panjang paket dan delay jaringan pada saat t (waktu).

Delay merupakan parameter yang paling menentukan dalam QoS dan parameter ini juga paling dapat diminimalisasikan. Ada beberapa penyebab terjadinya delay, antara lain: •

Pemadatan bandwidth secara tiba-tiba.

•

Perubahan kecepatan antar jaringan WAN.

•

Adanya paket-paket data dengan ukuran yang berbeda-beda.

•

Penggunaan paket-paket data yang besar pada jaringan berkecepatan rendah.

•

Kongesti.

Trafik suara merupakan trafik realtime sehingga jika delay dalam pengiriman paket suara terlalu besar, ucapan yang disampaikan tidak dapat dikenali. Delay-delay yang dapat terjadi ini terdiri dari dua jenis, yaitu: •

Fixed delay Fixed delay terbagi lagi atas: a. Delay propagasi Adalah delay yang ditentukan oleh karakteristik jarak antara sumber dengan tujuan, serta media transmisi yang digunakan untuk pengiriman sinyal suara. b. Processing delay Merupakan delay yang diakibatkan oleh coding, kompresi, dekompresi, dan decoding yang ditentukan oleh algoritma standart Codec. c. Delay paketisasi Merupakan delay yang disebabkan pemrosesan pada sample suara digital yang dibawa untuk ditempatkan pada payload sampai paket terisi penuh. Untuk mengurangi terlalu banyak delay paketisasi, bisaanya digunakan beberapa skema kompresi seperti pembagian yang dapat dikirim.

•

Variable Delay Dibagi lagi menjadi beberapa bagian: a. Delay antrian Delay ini disebabkan oleh waktu tunggu paket yang dilayani pada sebuah trunk.

b. Delay jitter buffer Digunakan di sisi penerima untuk memudahkan (smooth out) delay variable dan untuk memungkinkan decoding dan dekompresi. 10. Jitter Jitter disebabkan oleh bervariasinya waktu penerimaan paket-paket data dari pengirim ke penerima. Jitter ini dapat ditangani dengan mengatur metode antrian pada router saat terjadi kongesti atau saat perubahan kecepatan terjadi, hanya saja jitter tidak mungkin dihilangkan. Jitter dapat mempengaruhi kualitas suara yang dikirim. Untuk meminimalisasikan jitter ini, diusahakan agar pengririman tiaptiap paket data melalui jalur yang sama dan jaringan jangan sampai terjadi packet loss atau kongesti pada jaringan. Ilustrasi jitter dapat dilihat pada Gambar 3.7 berikut ini:

Gambar 3.7. Jitter 11. Packet loss Packet loss pada jaringan untuk IP telephony sangat besar pengaruhnya, dimana bila terjadi packet loss dalam jumlah terentu, akan menyebabkan terjadi interkoneksi TCP melambat. Biasanya packet loss sebesar 10 % tidak bisa ditolerir. Ilustratsi Packet loss dapat dilihat pada Gambar 3.8 berikut ini:

Gambar 3.8. Packet Loss 12. Sequence Error Kongesti

yang

terjadi

pada

jaringan

packet

data

seringkali

menyebabkan paket mengambil route yang berbeda untuk mencapai suatu tujuan yang sama, yang akan menyebabkan paket tiba dalam urutan yang berbeda-beda. Ilustrasi Sequence Error dapat dilihat pada gambar berikut ini:

Gambar 3.9. Sequence Error Masing-masing protocol mempunyai fungsi tertentu untuk mendukung komunikasi yang dilakukan dan telah dijelaskan pada bab sebelumnya. H.323 merupakan protocol spesifikasi dari badan teknologi dunia ITU-T (International

Telecommunication

Union-Telecommunica)

untuk

transmisi

komunikasi pada VoIP. Protocol yang termasuk di dalam bagian rekomendasi H.323 adalah RTP (Real-Time Transport Protocol), RTCP (RTP Control Protocol), H.261, H263, dan satu protocol pengatur QoS yaitu RSVP (Resource Reservation Protocol). 3.10 Audio Codec Codec (Coder Decoder) merubah signal analog menjadi signal digital berupa bit-bit, disisi lain akan merubah kembali signal digital menjadi signal

analog. Didalam VoIP codec menyediakan konfersi yang menyebabkan pemakaian bandwidth lebih hemat. Macam-macam audio codec: 1. G.711 / Pulse Code Modulation (PCM). 2. G.726 / Adaptive Differential Pulse Code Modulatiion (ADPCM). 3. G.728 / Low Delay Code Excited Linear Pridiction (LD-CELP). 4. G.729 / Conjugate Structure Algebraic Code Excited Linear Prediction (CSA-CELP). 5. G.723.1 / Algebraic Code Excited Linear Prediction (ACELP). 3.10.1 Pengkodean Suara Fungsi dari voice coders adalah encode Pulsa Code Modulation (PCM) dari sample suara pengguna dirubah kedalam jumlah bits dalam bentuk digital dimana suara itu diimplikasikan dalam hubungan jaringan yang salah dan jaringan sibuk. Pada penerima untuk sample suara PCM berbentuk signal digital dikonversikan kembali ke bentuk signal analog. Pulse Code Modulation didasarkan atas teori sampling menyatakan: “Bila suatu sinyal f(t) di-sample-kan pada waktu interval teratur dan pada rate yang lebih tinggi dua kali dibandingkan frekuensi sinyal tertinggi, maka sample itu memuat segala informasi dari sinyal yang asli. Fungsi f(t) bisa direkonstruksi dari sample ini dengan penggunaan Penyaring Lolos Rendah (Low Pass Filter)”.

Gambar 3.10 Analysis dengan synthesis operations Pengkodean suara atau ucapan diklasifikasikan kedalam tiga tipe: a. Pengkode bentuk gelombang b. Vocoding c. Hybrid coding Pengkode bentuk gelombang menghasilkan bentuk gelombang original. Pengkode sendiri membangun pilihan parameter, yang kemudian dikirim ke penerima dan digunakan untuk dekendalikan pada model produksi suara atau ucapan. Linear Prediction Coding (LPC) adalah digunakan untuk memperoleh parameter dari variasi filter digital. Model filter dari output speaker’s vocal tract (WEST96). Kualitas vocoders itu tidaklah cukup baik untuk digunakan dalam sistem telepon. Pengkode suara/ucapan yang umum untuk VoIP adalah hybrid coder, fitur ini sangat menarik pengkode bentuk gelombang dan vocoder. Pengoperasian dengan tingkat bit yang sangat rendah (4-16 bit/s). Pengkode menggunakan teknis Analysis by Synthesis (AbS). Penggunaan LPC, operasi dan perbedaan pengecekan untuk AbS deperlihatkan pada Gambar 3.10. Pengkode kualitas suara mudah dioperasikan pada 8 kbit/s seperti diperlihatkan dalam gambar 3.11, kualitas bunyi bisa dicapai pada tingkat MOS secara signifikan pada tingkat yang kurang dari 32 bit/s. PCM itu tidak dipermasalahkan disini. Pengkodean hybrid dan tingkat Mean Opinion Score

(MOS) bisa diraih secara bebas terutama untuk tingkat bit yang rendah. Pada tahap ini, pengkode VoIP dioperasikan pada 5.2-8 kbit. Point penelitian untuk pengkode standarisasi akan menyediakan implikasi penilaian MOS pada 4 kbit dan beberapa sistem pemilik yang mengoperasikan 4,8 kbit/s dengan MOS 3,8.

Gambar 3.11 MOS terhadap Bit rate 3.10.2 Vector Quantization (QT) dan Code Excited Linear Prediction (CELP) Peningkatan operasi yang dioptimisasikan (sebuah vector elemen) untuk mengkode wakil vector dari sinyal input. Teknik ini dikenal sebagai vector quantitative (VQ). Pengkodean dapat ditingkatkan lebih lanjut dengan mengkombinasikan VQ dengan AbS. Teknik AbS VQ lebih menarik terutama untuk pengkodean code excited linear. 3.10.3 Linear Prediction Analysis by Synthesis (LPAS) Coders Pengkodean suara untuk tingkat bit antara 4.8 dan 16 kbit adalah pengkode model yang menggunakan metode LPAS. Model linear prediction dari produksi suara atau ucapan lebih tepat bagi sinyal setiap waktunya. Parameter suara/ucapan dan aplikasi ini bisa diestimasikan dan update pada interval waktu tetap (setiap 20

ms) dan menggunakan control model kemampuan berbicara/suara. Dan pengkode LPAS adalah: 1. Forward adaptive LPAS coders: 8 kbit/s G.729 dan 5.3 kbit/s G.723.1 Dalam forward adaptive LPAS coders, koefisien filter suara, dua pengkode merealisasikan atas model sumber kemampuan berbicara. Sinyal dalam bentuk informasi pada periode kerapatan ditransmisikan secara baik dan benar. Pengkode menyediakan model untuk sinyal ucapan/suara tetapi bukan merupakan model yang tepat untuk beberapa bunyi atau musik instrumental. Performance pengkode LPAS diperuntukkan pada latar belakang kegaduhan atau keramaian dan musik mempunyai kualitas yang lebih minim dibanding apa yang dihasilkan oleh pengkode G.726. ITU-T G.723.1. menyediakan kualitas suara pada 6,4 kbit/s. Kualitas suara yang lebih rendah dioperasikan pada 5.3 kbit. G.723.1 didesain dengan telepon video berbit rendah sebab adanya keterlambatan delay yang biasanya lebih besar dibandingkan suara/ucapan. Pengkode G.723.1 mempunyai 30 ms frame size dan 7.5 ms lookahead. Bilamana dikombinasikan dengan delay 67.5 ms. G.7233.1 coder adalah didesain untuk melakukan penyaringan telepon konvensional (berdasarkan atas G.712) dari sinyal suara, sample sinyal pada tingkat konvensional 8000 Hz (berdasarkan atas G.711) dan perubahan kode PCM linear untuk input encoder. Bagian decoder melakukan operasi komplementer atas output pada rekostruksi sinyal suara. Sistem encode dari sinyal suara dimasukkan kedalam pengkodean LPAS. Pengkode nampaknya mampu menghasilkan dua tingkat lalu lintas suara, yaitu: a. 6.3 kbit/s untuk rate yang tinggi b. 5.3 kbit/s untuk rate yang rendah Pengkode rate tinggi berdasarkan atas Multipulse Maximum Likelihood Quantization (MP-MLQ) dan pengkode rate-nya rendah yaitu berdasarkan atas Algebraic Code Excited Linear Prediction (ACELP). Sinyal audio lain dan musik dapat dikompresikan dan dekompresikan secara baik, tetapi coders bisa dioptimalisasikan untuk speech.

Encoder mengoperasikan kerangka (blok) dari sample 240 untuk mendukung tingkat sampling 8000 KHz. Operasi selanjutnya high pass filter untuk melepaskan komponen DC, hasil dalam empat subframe (60 sample). Varietas dari operasi lain akan terjadi seperti pada saat penghitungan suatu filter LPC, tidak ada jumlah dari koefisien filter LPC, dll. Decoder sendiri mengoperasikan juga suatu dasar kerangka. Proses pengkodean terjadi dengan mengikuti ringkasan umum G.723.1, yaitu: •

Jumlah LPC didecode.

•

Filter sintesis LPC adalah dikonstruksikan.

•

Beberapa subframe, buku kode adaptif dan buku kode tetap di-dekode dan input pada filter sintesis

•

Sinyal menarik adalah input dan dimasukkan kedalam pitch postifilter, dan kemudian dimasukkan dalam filter sintesis.

•

Input ini kemudian dimasukkan dalam suatu formant postifilter, menggunakan unit skala ang menguntungkan dan mampu memberikan energi pada level input dari formant postifilter.

Silence compression sudah digunakan untuk jumlah eksploitasi yaitu sekitar 50 persen dari total waktu percakapan. Ide ini dapat untuk mengurangi jumlah yang dikirim selama silent interval dan disimpan dalam jumlah bit yang ditransmisikan secara keseluruhan. Selama beberapa tahun dalam jaringan telepon, analog speech signal sudah diproses melalui Time Assigned Speech Interpolatin (TASI). Teknologi ini bisa ditempatkan dalam signal data dan dimasukkan dalam periode khusus. Tinjauan ringkas, dari TDMA dimasukkan secara koherensi. Slot ini adalah divisi waktu yang dibaurkan dengan slot lain kedalam satu channel. G.729 menggunakan silence comprehension, pada operasi transmisi dan dimasukkan kedalam alur bit selama periode sunyi. Pada saat melakukan percakapn, teknik ini selalu menggunakan transmitter modem dalam operasi berkelanjutan dan menghindari tugas perubahan karir. G.729 didesain untuk aplikasi penundaan atau keterlambatan yang rendah, dengan frame size 10 ms, delay 10 ms dan lookahead adalah 5 ms dengan bit rate

8 kbit. Performance penundaan atau keterlambatannya adalah penting dalam suatu komunikasi. 2. Backsward-Adaptive LPAS Coding: 16 kbit G.728 Low Delay Code Book Excitation Linear Prediction (LD-CELP). G.728 adalah hybrid antara tingkat bit lebih rendah untuk analisis prediktif yaitu oleh synthesis coders (G.729 dan G.723.1) dan backward ADPCM coder. G.728 adalah LD-CELP coder dan dioperasikan dalam lima sample waktu. CELP sendiri merupakan teknik pengkodean yang sangat menarik, yaitu dipilih dari pilihan sinyal melalui penyelidikan yang menarik. G.728 adalah disarankan menggunakan bit rate yang lebih rendah (56-128 kbit). Sebab implikasinya lebih rendah dan lebih komplek dibandingkan coder lainya, hal ini dikarenakan kelima belas analisis LPC harus diulang pada decoder. 3.10.4 Mengevaluasi pengkode Dalam mengevaluasi performance codec, beberapa faktor-faktor yang akan dievaluasi, yaitu: •

Frame size, disajikan ulang berdasarkan lamanya lalu lintas yang diukur berdasarkan waktu. Ini disebut dengan frame delay. Frame adalah merupakan bagian yang mempunyai ciri tersendiri, seperti suara/ucapan dan beberapa kerangka yang update berdasarkan atas sample suara/ucapan. Kode ditutup dalam proses bab ini dalam suatu kerangka waktu. Lalu lintas ini selalu ditempatkan dalam saku suara dan dikirim ke penerima.

•

Processing delay, faktor ini disajikan ulang berdasarkan penundaan atau keterlambatan yang terjadi dan diteruskan oleh algoritma pengkodean atas satu kerangka. Dan ini sering disederhanakan dan dimasukkan kedalam kerangka lanjutan. Keterlambatan penundaan juga disebut dengan algorithmic delay.

•

Lookahead delay, terjadi bilamana pengkode menguji jumlah yang pasti dari frame waktu untuk menyediakan waktu yang tepat. Ide dari lookahead

ini diambil dan mempunyai sisi yang menguntungkan dari korelasi tertutup antara frame suara yang berhasil. •

Frame length, nilai ini menyajikan jumlah bit yang dihasilkan dari proses pengkodean.

•

Voice bit rate, parameter ini merupakan nilai output dari codec bilamana input-ya merupakan image suara modulasi pulsa standard (64 kbit/s). Sebuah factor evaluasi kunci adalah waktu yang dibutuhkan pada encoder pada saat kerja. Waktu ditunjukkan seperti sebuah cara sistem penundaan. Dihitung seperti menjumlahkan ukuran frame dan penundaan atau keterlambatan pengolahan dan lookahead delay. Dan nampaknya, decode delay ini adalah penting. Dalam prakteknya, decode delays adalah setengah waktu dari encode delays.

3.10.5 Format Paket VoIP Paket-paket suara yang dikirim akan memuat informasi suara dan headerheader protocol-protocol yang dipakai. Format paket suara terlihat pada Gambar 3.12, dibawah ini:

Gambar 3.12. Format paket VoIP Header-header pada VoIP tersebut merupakan overhead yang cukup besar yang nantinya akan mempengaruhi besarnya penggunaan/pemakaian bandwidth VoIP.

Perhitungan pemakaian bandwidth untuk VoIP untuk berbagai macam Audio Codec (G.711, G.726, G.728, G.729 dan G.723) dapat dilakukan dengan cara sebagai berikut: 1. Menghitung Voice payload : Voice payload = (ukuran voice sample x peak rate) : 8…………………….…(3.1) = ………Byte 2. Menghitung ukuran paket : Ukuran paket = voice payload + header / over head………………………....(3.2) = voice payload + link layer header size dengan media PPP + ( header IP + header UDP + header RTP ) = ………..Byte 3. Menghitung Voice sample per second : Voice sample per second

= 1000 ms : ukuran voice sample (ms)…….….(3.3)

= ……..Vps 4. Menghitung bandwidth yang diperlukan : Bandwidth

= ukuran paket X voice sample per second X 8 ……………...(3.4) = ………..Kbps

3.11 Data Pengamatan Survey yang dilakukan oleh penulis untuk bahan perbandingan adalah data hasil pengamatan terhadap bandwidth kondisi real dilapangan yang dilakukan oleh Newport Networks Company yang dilangsir di situs www.newportnetworks.com. Berdasarkan data yang diperoleh dari Newport Networks Company terlihat bahwa semakin besar nilai voice sample maka akan dihasilkan nilai bandwidth yang makin kecil, seperti terlihat pada Tabel 3.1 di bawah ini. Hasil pengamatan oleh Newport Networks Company. Di situs www.newport-networks.com. Tabel 3.1. Tabel Bandwidth Audio Codec hasil pengamatan.

Codec G.711 (PCM) 64kbps uncompressed G.711 (PCM) 64kbps uncompressed G.711 (PCM) 64kbps uncompressed G.711 (PCM) 64kbps uncompressed G.711 (PCM) 64kbps uncompressed G.723.1 (ACELP) 6.4kbps compression G.723.1 (ACELP) 6.4kbps compression G.723.1 (ACELP) 6.4kbps compression G.723.1 (ACELP) 6.4kbps compression G.723.1 (ACELP) 6.4kbps compression G.726 (ADPCM) 32kbps compression G.726 (ADPCM) 32kbps compression G.726 (ADPCM) 32kbps compression G.726 (ADPCM) 32kbps compression G.726 (ADPCM) 32kbps compression G.728 (LD-CELP) 16kbps compression

Voice Sample (msec) 10 20 30 40 80 10 20 30 60 90 10 20 30 40 80 10

Bandwidth (kbps) 96 80 75 72 68 40 22 18 12 10 64 48 43 40 36 48

G.728 (LD-CELP) 16kbps compression G.728 (LD-CELP) 16kbps compression G.728 (LD-CELP) 16kbps compression G.728 (LD-CELP) 16kbps compression G.729 (CSA-CELP) 8kbps compression G.729 (CSA-CELP) 8kbps compression G.729 (CSA-CELP) 8kbps compression G.729 (CSA-CELP) 8kbps compression G.729 (CSA-CELP) 8kbps compression

20 30 40 80 10 20 30 40 80

32 27 24 20 40 24 19 16 12

BAB IV PERHITUNGAN DAN ANALISA PEMAKAIAN BANDWITH TIAP AUDIO CODEC 4.1 FORMAT PAKET VOIP Dilihat dari format paketnya, panjang paket tidak tetap bervariasi pada Data Link Header (tergantung protocol yang dipakai) dan Voice Payload. VoIP memiliki header paket (IP header) sebesar 20 Byte dan mempunyai overhead berupa Universal Datagram Protocol (UDP) header sebesar 8 Byte, Real-time Transport Protocol (RTP) header sebesar 12 Byte dan Data Link Header tergantung protocol yang dipakai. Overhead adalah informasi proses tambahan pada paket yang dibutuhkan untuk mendukung aplikasi yang diinginkan. 4.2 PERHITUNGAN TIAP AUDIO CODEC 4.2.1 Audio Codec G.711 (PCM) G.711 tidak mengalami kompresi suara karena peak rate sama dengan bandwith yang dipakai PSTN yaitu: 64 Kbps. Perhitungan pemakaian bandwith dengan voice sample, 10 msec dan 20 msec. Adapun perhitungan sebagai berikut: a. Untuk voice sample 10 msec Menghitung voice payload : Voice payload = (ukuran voice sample x peak rate) : 8 = (10 ms x 64 Kbps) : 8 = 640 bit : 8 = 80 Byte

Menghitung ukuran paket : Ukuran paket = Voice payload + header / overhead = Voice payload + Link Layer Header Size dengan media PPP + (header IP + header UDP + header RTP) = 80 Byte + 6 Byte + 20 Byte + 8 Byte + 12 Byte = 126 Byte Menghitung voice sample per second : Voice sample per second

= 1000 ms : ukuran voice sample (ms) = 1000 ms : 10 ms = 100 Vps

Menghitung bandwidth yang diperlukan : Bandwidth

= ukuran paket x voice sample per second x 8 = 126 x 100 x 8 = 100800 bps = 100, 8 Kbps (Pengamatan: 96 Kbps)

b. Untuk voice sample 20 msec Menghitung voice payload : Voice payload = (ukuran voice sample x peak rate) : 8 = (20 ms x 64 Kbps) : 8 = 1280 bit : 8 = 160 Byte Menghitung ukuran paket : Ukuran paket = voice payload + header / over head = voice payload + link layer header size dengan media PPP + (header IP + header UDP + header RTP) = 160 Byte + 6 Byte + 20 Byte + 8 Byte + 12 Byte = 206 Byte

Menghitung voice sample per second : Voice sample per second



= ukuran paket x voice sample per second x 8 = 206 x 50 x 8 = 82400 bps = 82.4 Kbps (Pengamatan: 80 Kbps)

Tabel 4.1. Tabel Bandwidth Audio Codec G.711

Dari perhitungan dan Tabel 4.1. menunjukkan bahwa bandwidth yang dibutuhkan VoIP makin kecil jika ukuran voice sample diperbesar. Itu terjadi karena ukuran voice sample makin besar makin besar maka jumlah paket per second makin sedikit, sehingga perhitungan overhead untuk tiap paket tentu saja semakin sedikit pula, yang berarti bandwidth akan makin kecil. Jika asumsi menggunakan trunk 2 M maka: 4.

Voice sample 10 msec menghasilkan bandwidth 100.8 Kbps dapat menggunakan channel suara sebanyak 19 buah.

5.


Jika dengan bertambahnya voice sample menyebabkan bandwidth makin kecil, maka channel suara yang bisa dipakai secara bersama makin banyak.

4.2.2 AUDIO CODEC G.726 (ADPCM) Pada G.726 mengalami kompresi suara sebesar 32 Kbps : 64 Kbps = 0.5. Perhitungan pemakaian bandwidth dengan voice sample 10 msec an 20 msec. Adapun perhitungannya sebagai berikut : •

Untuk Voice sample 10 msec

Menghitung Voice payload : Voice payload = (ukuran voice sample x peak rate) : 8 = (10 ms x 32 Kbps) : 8 = 320 bit : 8 = 40 Byte Menghitung ukuran paket : Ukuran paket = voice payload + header / over head = voice payload + Link Layer Header Size dengan media PPP + (header IP + header UDP + header RTP) = 40 Byte + 6 Byte + 20 Byte + 8 Byte + 12 Byte = 86 Byte Menghitung Voice sample per second : Voice sample per second


Menghitung Bandwidth yang diperlukan : Bandwidth


•

Untuk Voice Sample 20 msec

Menghitung Voice Payload :

Voice Payload

= (ukuran voice sample x peak rate) : 8 = (20 ms x 32 Kbps) : 8 = 640 bit : 8 = 80 Byte

Menghitung ukuran paket : Ukuran paket = voice payload + header / over head = voice payload + Link Layer Header Size dengan media PPP + (header IP + header UDP + header RTP) = 80 Byte + 6 Byte + 20 Byte + 8 Byte + 12 Byte = 126 Byte Menghitung Voice sample per second : Voice sample per second


Menghitung Bandwidth yang diperlukan : Bandwidth



Dari perhitungan dan Tabel 4.2. menunjukkan bahwa bandwidth yang dibutuhkan VoIP makin kecil jika ukuran voice sample diperbesar. Itu terjadi karena ukuran voice sample makin besar maka jumlah paket per second makin

sedikit, maka perhitungan overhead untuk tiap paket tentu saja semakin sedikit pula, yang berarti bandwidth akan makin kecil.

Jika asumsi menggunakan trunk 2 M maka : •


•


Jika dengan bertambahnya voice sample menyebabkan bandwidth makin kecil, maka channel suara yang bias dipakai secara bersama makin banyak. 4.2.3 Audio Codec G.728 (LD-CELP) Pada G.728 mengalami kompresi suara sebesar 16 Kbps : 64 Kbps = 0,25. Perhitungan pemakaian bandwidth dengan voice sample 10 msec, dan 20 msec. Adapaun perhitungan sebagai berikut : a. Untuk Voice Sample 10 msec Menghitung Voice Payload : Voice payload = (ukuran voice sample x peak rate) : 8 = (10 ms x 16 Kbps) : 8 = 160 bit : 8 = 20 Byte Menghitung ukuran paket : Ukuran paket = voice payload + header / over head = voice payload + Link Layer Header Size dengan media PPP + (header IP + header UDP + header RTP) = 20 Byte + 6 Byte + 20 Byte + 8 Byte + 12 Byte = 66 Byte Menghitung Voice sample per second : Voice sample per second

= 1000 ms : ukuran voice sample (ms) = 1000 ms : 10 ms

= 100 Vps



•

Untuk voice sample 20 ms :

Menghitung Voice Payload : Voice payload = (ukuran voice sample x peak rate) : 8 = (20 ms x 16 Kbps) : 8 = 320 bit : 8 = 40 Byte Menghitung ukuran paket : Ukuran paket = voice payload + header / over head = voice payload + Link Layer Header Size dengan media PPP + (header IP + header UDP + header RTP) = 40 Byte + 6 Byte + 20 Byte + 8 Byte + 12 Byte = 86 Byte Menghitung Voice sample per second : Voice sample per second





Dari perhitungan dan Tabel 4.3 menunjukkan bahwa bandwidth yang dibutuhkan yang dibutuhkan VoIP makin kecil jika ukuran voice sample diperbesar. Itu terjadi karena ukuran voice sample makin besar maka jumlah paket per second makin sedikit, maka perhitungan overhead untuk tiap paket tentu saja semakin sedikit pula, yang berarti bandwidth akan makin kecil. Jika asumsi menggunakan trunk 2 M maka: 4. Voice sample 10 msec menghasilkan bandwidth 52.8 Kbps dapat menggunakan channel suara sebanyak 37 buah. 5. Voice sample 20 msec menghasilkan bandwidth 34.4 Kbps dapat menggunakan channel suara sebanyak 58 buah. Jadi dengan bertambahnya voice sample menyebabkan bandwidth makin kecil, maka channel suara yang bisa dipakai secara bersama makin banyak. 4.2.4. Audio Codec G.729 (CSA-CELP) Pada G.729 mengalami kompresi suara sebesar 8 Kbps : 64 Kbps = 0.125. Perhitungan pemakaian bandwidth dengan voice sample 10 msec dan 20 msec. Adapun perhitungannya sebagai berikut: a. Untuk Voice Sample 10 msec Menghitung Voice Payload : Voice payload = (ukuran voice sample x peak rate) : 8 = (10 ms x 8 Kbps) : 8 = 80 bit : 8 = 10 Byte Menghitung ukuran paket : Ukuran paket = voice payload + header / over head = voice payload + Link Layer Header Size dengan media PPP + (header IP + header UDP + header RTP)

= 10 Byte + 6 Byte + 20 Byte + 8 Byte + 12 Byte = 56 Byte

Menghitung Voice sample per second : Voice sample per second




2

Untuk voice sample 20 ms : Menghitung Voice Payload : Voice payload = (ukuran voice sample x peak rate) : 8 = (20 ms x 8 Kbps) : 8 = 160 bit : 8 = 20 Byte Menghitung ukuran paket : Ukuran paket = voice payload + header / over head = voice payload + Link Layer Header Size dengan media PPP + (header IP + header UDP + header RTP) = 20 Byte + 6 Byte + 20 Byte + 8 Byte + 12 Byte = 66 Byte Menghitung Voice sample per second : Voice sample per second



= ukuran paket x voice sample per second x 8

= 66 x 50 x 8 = 26400 bps = 26.4 Kbps (Pengamatan: 24 Kbps) Tabel 4.4. Tabel Bandwidth Audio Codec G.729

Dari perhitungan dan Tabel 4.4 menunjukkan bahwa bandwidth yang dibutuhkan yang dibutuhkan VoIP makin kecil jika ukuran voice sample diperbesar. Itu terjadi karena ukuran voice sample makin besar maka jumlah paket per second makin sedikit, maka perhitungan overhead untuk tiap paket tentu saja semakin sedikit pula, yang berarti bandwidth akan makin kecil. Jika asumsi menggunakan trunk 2 M maka: 3. Voice sample 10 msec menghasilkan bandwidth 44.8 Kbps dapat menggunakan channel suara sebanyak 44 buah. 4. Voice sample 20 msec menghasilkan bandwidth 26.4 Kbps dapat menggunakan channel suara sebanyak 75 buah. Jadi dengan bertambahnya voice sample menyebabkan bandwidth makin kecil, maka channel suara yang bisa dipakai secara bersama makin banyak. 4.2.5. Audio Codec G.723.1 (ACELP) Pada G.723 mengalami kompresi suara sebesar 6.3 Kbps : 64 Kbps = 0.099. Perhitungan pemakaian bandwidth dengan voice sample 10 msec dan 20 msec. Adapun perhitungannya sebagai berikut: a. Untuk Voice Sample 10 msec Menghitung Voice Payload : Voice payload = (ukuran voice sample x peak rate) : 8

= (10 ms x 8 Kbps) : 8 = 63 bit : 8 = 7.875 Byte Menghitung ukuran paket : Ukuran paket = voice payload + header / over head = voice payload + Link Layer Header Size dengan media PPP + (header IP + header UDP + header RTP) = 7.875 Byte + 6 Byte + 20 Byte + 8 Byte + 12 Byte = 53.875 Byte Menghitung Voice sample per second : Voice sample per second



= ukuran paket x voice sample per second x 8 = 53.875 x 100 x 8 = 43100 bps = 43.1 Kbps (Pengamatan: 40 Kbps)

b. Untuk voice sample 20 ms : Menghitung Voice Payload : Voice payload = (ukuran voice sample x peak rate) : 8 = (20 ms x 6.3 Kbps) : 8 = 126 bit : 8 = 15.75 Byte Menghitung ukuran paket : Ukuran paket = voice payload + header / over head = voice payload + Link Layer Header Size dengan media PPP + (header IP + header UDP + header RTP) = 15.75 Byte + 6 Byte + 20 Byte + 8 Byte + 12 Byte = 61.75 Byte

Menghitung Voice sample per second : Voice sample per second



= ukuran paket x voice sample per second x 8 = 61.75 x 50 x 8 = 24700 bps = 24.7 Kbps (Pengamatan: 22 Kbps)

Tabel 4.5. Tabel Bandwidth Audio Codec G.723.1

Dari perhitungan dan Tabel 4.5 menunjukkan bahwa bandwidth yang dibutuhkan yang dibutuhkan VoIP makin kecil jika ukuran voice sample diperbesar. Itu terjadi karena ukuran voice sample makin besar maka jumlah paket per second makin sedikit, maka perhitungan overhead untuk tiap paket tentu saja semakin sedikit pula, yang berarti bandwidth akan makin kecil. Jika asumsi menggunakan trunk 2 M maka: 5. Voice sample 10 msec menghasilkan bandwidth 43.1 Kbps dapat menggunakan channel suara sebanyak 46 buah. 6. Voice sample 20 msec menghasilkan bandwidth 24.7 Kbps dapat menggunakan channel suara sebanyak 80 buah. Jadi dengan bertambahnya voice sample menyebabkan bandwidth makin kecil, maka channel suara yang bisa dipakai secara bersama makin banyak

a. Pengaruh Audio Codec Yang Dipakai Tabel 4.6 Tabel Bandwidth Audio Codec

Jenis Audio Codec yang dipakai akan mempengaruhi besarnya pemakaian bandwidth pada VoIP. Makin tinggi kompresi audio codec maka makin sedikit pula pemakaian bandwidth. Itu disebabkan pada perhitungan voice payload jenis audio yang dipakai akan memepengaruhi besarnya voice payload tersebut, dan bila voice payload besar maka pemakaian bandwidth kecil. Dengan semakin sedikit bandwidth yang dipakai channel suara, semakin banyak yang dapat kita pakai secara bersamaan. Contoh dimana mempengaruhi pemakaian bandwidth dengan voice sample sampai 20 msec. 1. Audio Codec G.729 Tingkat kompresi

= 0.125

Voice Sample per second

= 1000 : 20 = 50 Vps

Voice payload (per second) = 20 ms x 8 Kbps (untuk G.729) = 160 bit = 20 Byte

Bandwidth per second untuk voice payload = 20 x 50 = 1000 Byte per second = 20 Kbps 2. Audio Codec G. 723.1 Tingkat kompresi

= 0.099

Voice Sample per second

= 1000 : 20 = 50 Vps

Voice payload (per second) = 20 ms x 6.3 Kbps (untuk G.723.1) = 126 bit = 15.75 Byte Bandwidth per second untuk voice payload = 15.75 x 50 = 787.5 Byte per second = 98.4 Kbps 1.7 Pengunaan Bandwidth Untuk Header dan Overhead Bila kita menghitung bandwidth yang digunakan untuk voice payload dan bandwidth yang dihabiskan untuk header overhead, akan terlihat bahwa bandwidth yang dipakai untuk header dan overhead lebih besar dari voice payload. Effisiensi bandwidth akan meningkat jika voice sample diperbesar. Itu dikarenakan jika voice sample makin besar maka jumlah paket per second makin sedikit dan jika jumlah paket per second lebih sedikit maka perhitungan overhead per second tentu saja makin sedikit pula. Sehingga bandwidth yang terbuang untuk overhead makin sedikit. Jadi pada Codec yang sama, efisiensi bandwidth pada voice sample 20 msec lebih baik dibandingkan 10 msec. Contoh perhitungan (Codec G.729) dibawah ini akan menjelaskan pernyataan tentang besarnya pemakaian bandwidth untuk header dan overhead serta efisiensi bandwidth menjadi lebih beasr bila voice sample diperbesar. a. Voice Sample 10 msec Konsumsi bandwidth total (BM)

= 44.8 (dari tabel 4.5)

Voice sample per second

= 1000 : 10 ms

= 100 Vps

Header + Overhead = 46 Byte (memakai PPP untuk data link) Pengunaan Bandwidth header dan Overhead

= 100 x 46 Byte = 4600 Byte per second = 36.9 Kbps (82.4% dari BW)

b. Voice Sample 20 msec Konsumsi bandwidth total (BM)

= 26.4 (dari tabel 4.5)

Voice sample per second

= 1000 : 20 ms = 50 Vps

Header + Overhead = 46 Byte (memakai PPP untuk data link) Pengunaan Bandwidth header dan Overhead

= 50 x 46 Byte = 2300 Byte per second = 18.46 Kbps (69% dari BW)

1.8 Pengunaan Audio Codec Yang Terbaik Untuk VoIP Dari pemakaian bandwidth makin kecil, maka pemakaian bandwidth akan semakin baik digunakan untuk VoIP. G.723.1 baik dalam hal pemakaian bandwidth tapi kompresi suara yang terjadi sangat tinggi menyebabkan delay (tidak dibahas dalam Tugas Akhir ini) yang lebih tinggi itu kurang baik (dalam kualitas suara) dalam pemakaian untuk VoIP, sehingga G.729 yang dijadikan pilihan untuk VoIP.

BAB V KESIMPULAN Setelah menyusun dan menjelaskan tentang Teknologi Voice over Internet Protocol (VoIP), desain pada jaringan VoIP serta pemakaian Bandwidth tiap Audio Codec, maka dapat diambil kesimpulan sebagai berikut: 1. Semakin tinggi tingkat kompresi maka pemakaian bandwidth semakin kecil dan menyebabkan channel suara yang dipakai secara bersamaan semakin banyak, akan tetapi kualitas suara yang dihasilkan semakin kurang baik dengan kompresi suara makin tinggi. Untuk memperoleh kualitas yang baik, biasa digunakan teknik kompresi dengan standar G.729 yang akan memakan bandwidth 8 Kbps (hanya 1/8 dari G.711). 2. Bagi mereka yang menginginkan kompresi suara yang maksimal dapat menggunakan standar G.723.1 yang akan memakan bandwidth 5-6 Kbps per kanal suara. Yang artinya sebuah kanal suara Telkom (64 Kbps menggunakan G.711) akan mampu memuat kira-kira 10 kanal suara internet telepon dengan kompresi G.723.1. Memang kualitasnya tidak sebaik G.729, tapi masih lumayan untuk komunikasi biasa. 3. G.723.1 baik dalam hal pemakaian bandwidth tapi kompresi suara yang terjadi sangat tinggi menyebabkan delay (tidak dibahas dalam Tugas Akhir ini) yang lebih tinggi, kondisi seperti ini kurang baik (dalam kualitas suara) dalam pemakaian untuk VoIP, sehingga G.729 yang dijadikan pilihan untuk VoIP.

DAFTAR PUSTAKA 1. Black, Uyless D. 2000. Voice over Internet Protocol. New Jersey, USA : Prectice- Hall, Inc. 2. Quality of Service for Voice over IP Solution Guide (http://www.cisco.com) 3. Stallings, Komputer:

William:

Komunikasi

Dasar-dasar

Data

Komunikasi

dan Data,

diterjemahkan oleh Thamir Abdul Hafedh AlHamdany, BSc, Ms.c, 2001, Jakarta : Penerbit Salemba Teknika. 4. Panduan Singkat untuk Pembangunan Jaringan VoIP

Perjuangan

(http://www.ilmukomputer.com) 5. www.voipinfo.org 6. www.voipinfo.com 7. www.newport-networks.com.

Indonesia

TUGAS AKHIR PERANCANGAN BANDWIDTH AUDIO CODEC PADA VOICE OVER INTERNET PROTOKOL

Recommend Documents