Arsitektur Jaringan VoIP Parameter yang Mempengaruhi Quality of Services QoS VoIP

RTP header adalah header yang dapat dimanfaatkan untuk melakukan framing dan segmentasi data real time. Seperti UDP, RTP juga tidak mendukung realibilitas paket untuk sampai tujuan. RTP menggunakan protokol kendali yang disebut RTCP Real Time Control Protocol yang mengendalikan QoS dan sinkroniasi media stream yang berbeda. Untuk link header, besarnya sangat bergantung pada media yang digunakan. Tabel 2.1 berikut menunjukkan perbedaan ukuran header untuk media yang berbeda dengan metode kompresi G.729 Tabel 2.1 Ukuran Header untuk Codec G.729 Media Link Layer Header Size Bit Rate Ethernet 14 Bytes 29.6 Kbps PPP 6 Bytes 26.4 Kbps Frame Relay 4 Bytes 25.6 Kbps ATM 5 Byte tiap cell 42.2 Kbps

2.3 Arsitektur Jaringan VoIP

Saat ini, VoIP tidak hanya digunakan untuk komunikasi suara antar komputer yang terhubung pada jaringan IP, namun juga diintegrasikan dengan PSTN. VoIP yang diimplementasikan di kehidupan nyata adalah sebagai berikut : 1. Dari PC ke PC melewati jaringan internet Pada hubungan ini kedua subcriber menggunakan PC yang dihubungkan langsung dengan terminal jaringan IP, seperti Gambar 2.2. Gambar 2.2 Hubungan PC ke PC 2. Dari PC ke telepon dan sebaliknya Pada hubungan ini salah satu subcriber menggunakan PC sedangkan yang lain menggunakan telepon biasa yang dihubungkan pada jaringan PSTN atau GSM. Gateway pada jaringan IP berfungsi melakukan penyesuaian standar antar media termasuk penyesuaian kanal kontrol dan kontrol pensinyalan antar media seperti terlihat pada Gambar 2.3. Gateway ini bisa berupa PC atau router. Gambar 2.3 Hubungan dari PC ke telepon 3. Dari telepon ke telepon melewati jaringan internet Pada hubungan ini, kedua subcriber menggunakan telepon konvensional, dan mengunakan protokol yang sama digunakan antar interface masing-masing terminal, kemudian suara dilewatkan pada jaringan IP. Keberadaan Gateway tetap dibutuhkan karena pada link digunakan protokol yang berbeda, sehingga gateway berfungsi untuk mentranslasikan prtokol antar kedua jaringan IP dan telepon. Hubungan ini diperlihatkan dalam Gambar 2.4. Gambar 2.4 Hubungan antar telepon dengan menggunakan jaringan internet

2.4 Protokol-Protokol Jaringan VoIP

Protokol signaling dalam VoIP diperlukan agar pemakai layanan VoIP dapat saling berkomunikasi dengan pesawat telepon. Beberapa signaling yang ada saat ini adalah H.323, SIP, SCCP, MGCP, MEGACO dan SIGTRAN. Tetapi yang paling populer dan banyak digunakan adalah H.323 dan SIP. Dalam tugas akhir ini, hanya protokol H.323 danb SIP saja yang akan dijelaskan.

2.4.1 H.323

Salah satu standar komunikasi pada VoIP menurut rekomendasi ITU-T adalah H.323 1995-1996. Standar H.323 terdiri dari komponen, protokol, dan prosedur yang menyediakan komunikasi multimedia melalui jaringan packet-based. Bentuk jaringan packet-based yang dapat dilalui antara lain jaringan internet, Internet Packet Exchange IPX-based, Local Area Network LAN, dan Wide Area Network WAN. H.323 dapat digunakan untuk layanan – layanan multimedia seperti komunikasi suara IP telephony, komunikasi video dengan suara video telephony, dan gabungansuara, video dan data.

2.4.1.1 Arsitektur H.323

Standard H.323 terdiri dari 4 komponen fisik yg digunakan pada saat menghubungkan komunikasi multimedia point-to-point dan point-to-multipoint pada beberapa macam jaringan, yaitu : 1. Terminal : digunakan untuk komunikasi multimedia dua arah. Terminal H.323 dapat berupa Personal Computer PC atau alat lain yang berdiri sendiri yang dapat menjalankan aplikasi multimedia. 2. Gateway : digunakan untuk menghubungkan dua jaringan yang berbeda yaitu antara jaringan H.323 dan jaringan non H.323, sebagai contoh gateway dapat menghubungkan dan menyediakan komunikasi antara terminal H.323 dengan jaringan telepon PSTN dengan menerjemahkan protokol-protokol untuk call setup dan release serta mengirimkan informasi antara jaringan yang terhubung dengan gateway. 3. Gatekeeper : dapat dianggap sebagai titik yang paling penting pada jaringan H.323 yang menyediakan layanan control panggilan ke endpoint dari H.323. Beberapa layanan tersebut diantaranya adalah penerjemahan alamat IP, pengaturan ijin akses ke jaringan, dan pengaturan kebutuhan bandwidth. 4. Multipoint Control Unit MCU : digunakan untuk layanan konferensi tiga terminal H.323 atau lebih. Semua terminal yang ingin berpartisipasi dalam konferensi dapat membangun hubungan dengan MCU. Sebuah MCU terdiri dari sebuah Multipoint Controller MC dan beberapa Multipoint Processor MP. MC menangani negoisasi H.245 menyangkut pensinyalan antar terminal – terminal untuk menenetukan kemampuan pemrosesan audio dan video. MC juga mengontrol dan menentukan serangkaian audio dan video yang akan multicast. sedangkan MP melakukan proses mix, switch, dan memproses audio, video, ataupun bit- bit data.

2.4.1.2 Protokol yang Terlibat Dalam H.323

Protokol H.323 didukung oleh beberapa protokol dalam pengiriman data agar data terkirim realtime. Protokol-protokol tersebut adalah: • RTP Real-Time Protocol RTP adalah protokol untuk mengkompensasi jitter yang terjadi pada jaringan IP. RTP dapat digunakan untuk beberapa macam data stream yang realtime seperti data suara dan data video. RTP berisi informasi tipe data yang di kirim, timestamps yang digunakan untuk pengaturan waktu suara percakapan terdengar seperti sebagaimana diucapkan, dan sequence numbers yang digunakan untuk pengurutan paket data dan mendeteksi adanya paket yang hilang. • RTCP Real-Time Control Protocol Merupakan suatu protocol yang biasanya digunakan bersama-sama dengan RTP. Protocol ini memungkinkan endpoint mengatur panggilan secara realtime untuk meningkatkan kualitas suara. RTCP juga membantu troubleshooting voice stream. Terdapat dua komponen penting pada paket RTCP, yang pertama adalah sender report yang berisikan informasi banyaknya data yang dikirimkan, pengecekan timestamp pada header RTP dan memastikan bahwa datanya tepat dengan timestamp-nya. Elemen yang kedua adalah receiver report yang dikirimkan oleh penerima panggilan. Receiver report berisi informasi mengenai jumlah paket yang hilang selama sesi percakapan, menampilkan timestamp terakhir dan delay sejak pengiriman sender report yang terakhir. • RSVP Resource Reservation Protocol RSVP bekerja pada layer transport, digunakan untuk menyediakan bandwidth agar data suara yang dikirimkan tidak mengalami delay ataupun loss saat mencapai alamat tujuan. RSVP merupakan protokol signaling tambahan pada VoIP yang mempengaruhi QoS. RSVP bekerja dengan mengirimkan request pada setiap node untuk membuat resource reservation pengiriman data. Resource reservation pada suatu node dilakukan dengan menjalankan dua modul yaitu admission control dan policy control. Admission control digunakan untuk menentukan apakah suatu node tersebut memiliki resource yang cukup untuk memenuhi QoS yang dibutuhkan. Policy control digunakan untuk menentukan apakah user yang memiliki ijin administratif administrative permission untuk melakukan reservasi. Bila terjadi kesalahan dalam aplikasi salah satu modul ini, akan terjadi RSVP error dimana request tidak akan dipenuhi.

2.4.2 SIP Session Initiation Protocol

SIP adalah peer-to-peer signaling protokol, dikembangkan oleh Internet Engineering Task Force IETF, yang mengijinkan endpoint-nya untuk memulai dan mengakhiri sessions komunikasi. Protokol ini didefinisikan pada RFC 2543 dan menyertakan elemen protokol lain yang dikembangkan IETF, mencakup Hypertext Transfer Protokol HTTP yang diuraikan pada RFC 2068, Simple Mail Transfer Protokol SMTP yang diuraikan pada RFC 2821, dan Session Description Protokol SDP yang diuraikan pada RFC 2327.

2.4.2.1 Arsitektur SIP

Arsitektur dari SIP terdiri dari dua komponen yaitu user agent dan servers. User agent merupakan end point dari sistem dan memuat dua sub sistem yaitu user agent client UAC yang membangkitkan requests, dan user agent server UAS yang merespon requests. Dua elemen ini dapat dilihat pada Gambar. SIP server adalah kesatuan fungsi logic, dimana tidak perlu memisahkan alat secara fisik. Fungsi dari empat server tersebut yaitu : 1. Proxy Server : merupakan host jaringan yang berperan sebagai perantara yang bertujuan untuk meminta request atas nama client yang lain. Proxy harus bertindak sebagai server dan client, dia harus mengarahkan SIP request pada user agent server, dan mengarahkan SIP response pada user agent client. Proxy Server juga berfungsi untuk melakukan routing, memastikan requests dapat disampaikan pada yang berhak menerima, dan juga membuat kebijakan seperti meyakinkan bahwa pemakai tertentu diijinkan untuk melakukan panggilan. 2. Redirect Server : merupakan kesatuan logika yang mengarahkan suatu klien pada perngkat pengganti dari Uniform Resource Indicators URIs untuk menyelesaikan tugas request. 3. Registrar Server: menerima dan memproses pesan pendaftaran yang mengijinkan lokasi dari suatu endpoint dapat diketahui keberadaannya. Registrar Server ini kerjanya berhubungan dengan Location Server. 4. Location Server : menyediakan service untuk database abstrak yang berfungsi mentranslasikan alamat dengan data keterangan yang ada pada domain jaringan. SIP SERVER PROXY REDIRECT REGISTRAR LOCATION 1 UAC UAS UAC UAS SIP USER AGENT SIP USER AGENT Signaling Messages Between User Agent And Server Keterangan : 1 Fungsi server tidak harus berada pada satu komputer UAC : User Agent Client UAS : User Agent Server 2005 STT Telkom Gambar 2.5 Komunikasi antara SIP Agent dan SIP Server

2.4.2.2 Protokol yang Terlibat dalam SIP

SIP menggabungkan beberapa macam protokol baik itu dari standar yang dikeluarkan oleh IETF sendiri maupun oleh ITU-T. Protokol SIP didukung oleh beberapa protokol, antara lain • IETF Session Description Protocol SDP SDP merupakan protokol yang mendeskripsikan media dalam suatu komunikasi. Tujuan protocol SDP adalah untuk memberikan informasi aliran media dalam satu sesi komunikasi agar penerima yang menerima informasi tersebut dapat berkomunikasi. • IETF Session Announcement Protocol SAP SAP merupakan suatu protokol yang setiap periode waktu tertentu mengumumkan parameter dari suatu sesi konferensi. • IETF Real-Time Transport Protocol RTP Protokol RTP menyediakan transfer media secara real time pada jaringan paket. • Real-Time Control Protocol RTCP RTCP mengatur sesi secara periodik mentransmit paket yang berisi feedback atas kualitas dari distribusi data. • ITU-T Codec Algoritma pengkodean yang direkomendasikan, seperti G.723.1, G711, G.728, dan G.729 untuk audio, atau H.261 atau H.263 untuk video.

2.4.3 Protokol-Protokol Penunjang Jaringan VoIP

Protokol-protokol lain yang ikut berperan dalam proses transfer data suara pada jaringan VoIP diantaranya adalah protokol TCPIP Transfer Control ProtocolInternet Protocol, karena protokol ini merupakan protokol yang digunakan pada jaringan Internet. Protokol ini terdiri dari dua bagian besar, yaitu TCP dan IP. Selain itu terdapat juga protokol UDP User Datagram Protocol. Masing-masing protokol akan dijelaskan sebagai berikut.

2.4.3.1 Transmission Transfer Protocol TCP

Dalam mentransmisikan data pada layer Transport, ada dua protokol yang berperan yaitu TCP dan UDP. TCP merupakan protokol yang connection-oriented yang artinya menjaga reliabilitas hubungan komunikasi end-to-end. Konsep dasar cara kerja TCP adalah mengirim dan menerima segment – segment informasi dengan panjang data bervariasi pada suatu datagram internet. TCP menjamin realibilitas hubungan komunikasi karena melakukan perbaikan terhadap data yang rusak, hilang atau kesalahan kirim. Hal ini dilakukan dengan memberikan nomor urut pada setiap oktet yang dikirimkan dan membutuhkan sinyal jawaban positif dari penerima berupa sinyal ACK acknoledgment. Jika sinyal ACK ini tidak diterima pada interval pada waktu tertentu, maka data akan dikirimkan kembali. Pada sisi penerima, nomor urut tadi berguna untuk mencegah kesalahan urutan data dan duplikasi data. TCP juga memiliki mekanisme fllow control dengan cara mencantumkan informasi dalam sinyal ACK mengenai batas jumlah oktet data yang masih boleh ditransmisikan pada setiap segment yang diterima dengan sukses. Dalam hubungannya dengan VoIP, TCP digunakan pada saat signaling, TCP digunakan untuk menjamin setup suatu panggilan pada tahap signaling. TCP tidak digunakan dalam pengiriman data suara pada VoIP karena pada suatu komunikasi data VoIP penanganan data yang mengalami keterlambatan lebih penting daripada penanganan paket yang hilang.

2.4.3.2 User Datagram Protocol UDP

UDP yang merupakan salah satu protokol utama diatas IP merupakan transport protokol yang lebih sederhana dibandingkan dengan TCP. UDP digunakan untuk situasi yang tidak mementingkan mekanisme reliabilitas. Header UDP hanya berisi empat field yaitu source port, destination port, length dan UDP checksum dimana fungsinya hampir sama dengan TCP, namun fasilitas checksum pada UDP bersifat opsional UDP digunakan pada VoIP karena pada pengiriman audio streaming yang berlangsung terus menerus lebih mementingkan kecepatan pengiriman data agar tiba di tujuan tanpa memperhatikan adanya paket yang hilang walaupun mencapai 50 dari jumlah paket yang dikirimkan. Karena UDP mampu mengirimkan data streaming dengan cepat, maka dalam teknologi VoIP, UDP merupakan salah satu protokol penting yang digunakan sebagai header pada pengiriman data selain RTP dan IP. Untuk mengurangi jumlah paket yang hilang saat pengiriman data karena tidak terdapat mekanisme pengiriman ulang maka pada teknolgi VoIP pengiriman data banyak dilakukan pada private network.

2.4.3.3 Internet Protocol IP

Internet Protocol didesain untuk interkoneksi sistem komunikasi komputer pada jaringan paket switched. Pada jaringan TCPIP, sebuah komputer diidentifikasi dengan alamat IP. Tiap-tiap komputer memiliki alamat IP yang unik, masing-masing berbeda satu sama lainnya. Hal ini dilakukan untuk mencegah kesalahan pada transfer data. Selanjutnya protokol data akses berhubungan langsung dengan media fisik. Secara umum protokol ini bertugas untuk menangani pendeteksian kesalahan pada saat transfer data. Untuk komunikasi datanya, Internet Protocol mengimplementasikan dua fungsi dasar yaitu pengalamatan dan fragmentasi. Salah satu hal penting dalam pengiriman informasi adalah metode pengalamatan pengirim dan penerima. Saat ini terdapat standard pengalamatan yang sudah digunakan yaitu IPv4 dengan alamat yang terdiri dari 32 bit. Jumlah alamat yang dapat dibuat dengan IPv4 diperkirakan tidak dapat mencukupi kebutuhan pengalamatan IP sehingga dalam beberapa tahun mendatang akan diimplementasikan sistem pengalamatan yang baru yaitu IPv6 yang menggunakan system pengalamatan terdiri dari 128 bit.

2.5 Parameter yang Mempengaruhi Quality of Services QoS VoIP

Secara umum, ada beberapa parameter-parameter penting yang mempengaruhi Quality of Service QOS layanan suara pada jaringan VoIP. Parameter ini dijadikan gambaran ukuran kinerja dari suatu jaringan VoIP. Beberapa parameter tersebut adalah, yaitu : • Bandwidth , merupakan kecepatan maksimum yang dapat digunakan untuk melakukan transmisi data antar jaringan IP atau internet. • Throughput, yaitu kecepatan rate transfer data efektif, yang diukur dalam bps. Header dalam paket data mengurangi nilai ini. • Packet Loss, adalah jumlah paket hilang. Umumnya perangkat jaringan memiliki buffer untuk menampung data yang diterima. Jika terjadi kongesti yang cukup lama, buffer akan penuh, dan data baru tidak akan diterima. • Delay latency, adalah waktu tunda yang dibutuhkan data untuk menempuh jarak dari asal ke tujuan. Beberapa sumber delay diantaranya adalah: Tabel 2.2 Komponen delay Jenis Delay Keterangan Processing delay Delay ini terjadi pada saat proses coding, compression, decompression dan decoding. Delay ini tergantung standard codec yang digunakan. Packetization delay Delay yang disebabkan oleh peng-akumulasian bit voice sample ke frame. Seperti contohnya, standar G.711 untuk payload 160 bytes memakan waktu 20 ms. Serialization delay Delay ini terjadi karena adanya waktu yang dibutuhkan untuk pentransmisian paket IP dari sisi originating pengirim. Propagation delay Delay ini terjadi karena perambatan atau perjalanan. Paket IP di media transmisi ke alamat tujuan. Seperti contohnya delay propagasi di dalam kabel akan memakan waktu 4 sampai 6 µs per kilometernya. Queueing delay Delay ini disebabkan karena waktu tunggu paket selama antrian sampai dilayani. Component Delay. Delay ini disebabkan oleh banyaknya komponen yang digunakan di dalam sistem transmisi. • Jitter, atau variasi kedatangan paket, hal ini diakibatkan oleh perubahan dalam karakteristik suatu sinyal. Variasi tersebut bisa berupa panjang antrian, waktu pengolahan data, dan juga waktu penghimpunan ulang paket-paket di akhir perjalanan jitter.

2.6 Metode Pengukuran Kualitas VoIP