Analisis unjuk kerja jaringan Voice Over Internet Protocol (VOIP) dengan menggunakan codec audio G.711 A-LAW, G.711 U-LAW dan GSM 06.10 - USD Repository
ANALISIS UNJUK KERJA JARINGAN VOICE OVER
INTERNET PROTOCOL (VOIP) DENGAN MENGGUNAKAN
CODEC AUDIO G.711 A-LAW, G.711 U-LAW DAN GSM 06.10
Skripsi
Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat
Memperoleh Gelar Sarjana Komputer
Program Studi Teknik Informatika
Oleh:
Eri Wiranda
085314012
PROGRAM STUDI TEKNIK INFORMATIKA
JURUSAN TEKNIK INFORMATIKA
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA
YOGYAKARTA
PERFORMANCE ANALYSIS OF VOICE OVER INTERNET PROTOCOL
(VOIP) NETWORK WITH G.711 A-LAW, G.711 U-LAW AND GSM 06.10
AUDIO CODECS
A THESIS Presented as Partial Fulfillment of The Requirements to Obtain The Sarjana Komputer Degree in Informatics Engineering Study Program
BY :
ERI WIRANDA
085314012
INFORMATICS ENGINEERING STUDY PROGRAM
INFORMATICS ENGINEERING DEPARTMENT
FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY
SANATA DHARMA UNIVERSITY
YOGYAKARTA
2013
HALAMAN PERSETUJUAN
HALAMAN PENGESAHAN
HALAMAN PERSEMBAHAN
Karya ini didedikasikan untuk kedua orang tua ku
Bartolomeus Iku, S.Hut., M.P. dan Yosefina Fransiska Rilin
serta adik - adik ku Alan Aprilian, Yulistira Tri Amelia, dan
Shandy Agustine Rivera.
Dan Untuk Angelina Cristanti, S.Farm., Apt. yang selalu
memberikan dukungan dan motivasi.
ABSTRAK
VoIP merupakan salah satu layanan multimedia yang telah berkembang di Internet. Beban trafik yang tinggi akan menyebabkan adanya kongesti yang bisa menyebabkan terjadinya jitter dan packet loss pada jaringan. Salah satu cara untuk mengurangi beban trafik tersebut adalah dengan menggunakan speech codec yang memiliki bitrate rendah. Penggunaan codec yang tepat pada implementasi VoIP merupakan salah satu hal yang menentukan dalam pencapaian kualitas komunikasi VoIP.
Untuk mengimplementasikan pemikiran tersebut maka dibuatlah suatu sistem VoIP dengan menggunakan codec audio G.711 A-Law, G.711 U-Law dan GSM 06.10 dengan ukuran bandwidth jaringan yang berbeda. Kemudian dianalisa bagaimana unjuk kerja VoIP untuk masing-masing codec, apakah nilai yang dihasilkan masih memenuhi standar ITU-T berdasarkan packet loss, jitter, dan Mean Opinion Score (MOS).
Dari pengujian dengan menggunakan ketiga codec pada bandwidth yang berbeda terlihat codec G.711 A-Law dan G.711 U-Law memiliki kualitas suara yang paling bagus (MOS = 4.4) tetapi membutuhkan bandwidth yang paling besar (100 Kbps). Sedangkan codec GSM memiliki nilai MOS 3.7 tergolong dalam kualitas suara cukup baik, tetapi membutuhkan bandwidth yang relatif kecil (30 Kbps). Dari sisi packet loss dan jitter, codec GSM secara konsisten memberikan nilai yang paling kecil diantara ketiga codec.
Kata kunci : VoIP, codec, jitter, packet loss, Mean Opinion Score (MOS)
ABSTRACT
VoIP is one of developed multimedia services in Internet. High traffic load caused congestion that could provide packet loss and jitter at the network. One of solutions to avoid high traffic load is by using speech codec with low bit rate. Implementation of the right codec is one of things that determines quality in VoIP communication.
To implement these ideas than be made a VoIP system that used G.711 A- Law, G.711 U-Law and GSM 06.10 audio codecs with different bandwidth size. Than the performance of VoIP network is analyzed for each codec, is it fulfill the ITU-T standard based on packet loss, jitter and Mean Opinion Score (MOS).
From the test result using that three codecs, known that G.711 A-Law and G.711 U-Law has the best VoIP quaility (MOS=4.4), but it requires the most bandwidth (100 Kbps). Whereas GSM codec has MOS value of 3.7 that classified into good enough VoIP quality, but it required realtively small bandwidth. According to packet loss and jitter value, GSM codec consistently gives the smallest value among that three codecs.
Keywords : VoIP, codec, jitter, packet loss, Mean Opinion Score (MOS)
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yesus Kristus yang telah mengaruniakan berkat dan penyertaan-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini.
Dalam proses Penulisan tugas akhir ini ada begitu banyak pihak yang telah memberikan bantuan dan perhatian dengan caranya masing-masing sehingga tugas akhir ini dapat diselesaikan. Oleh karena itu penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada :
1. P.H Prima Rosa, S.Si., M.Sc., selaku Dekan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma.
2. Ridowati Gunawan, S.Kom., M.T., selaku Ketua Prodi Studi Teknik Informatika.
3. H. Agung Hernawan, S.T., M.Kom., selaku dosen pembimbing tugas akhir yang telah membimbing dan memberikan banyak masukkan yang bermanfaat dalam penulisan tugas akhir ini.
4. Cyprianus Kuntoro Adi, S.J., M.A., M.Sc., PhD., selaku dosen pembimning akademik.
5. B. Herry Suharto, S.T., M.T. dan S. Yudianto Asmoro, S.T., M.T., selaku dosen penguji.
6. Kedua orang tua dan adik-adik ku yang telah banyak memberikan dukungan dan motivasi selama penulisan tugas akhir ini.
7. Angelina Cristanti, S.Farm., Apt., yang tidak lelah memberikan semangat, dukungan dan motivasi selama penulisan tugas akhir ini.
8. Raymundus Nonnatus, Samuel Alexander, Martinus Mai, Yohanes Nataka, Aditya Bayu P, dan tak lupa Rusdanang Ali Basuni selaku laboran serta teman-teman seperjuangan di Laboratorium Jaringan Komputer yang telah banyak membantu dalam proses penelitian tugas akhir ini.
9. Teman - teman Teknik Informatika angkatan 2008 yang tidak dapat disebutkan satu per satu.
10. Yorensius, Imran, Maria, Evi, Abet, Hendrikus, Tiber dan seluruh teman - teman Asrama Tanaa Purai Ngeriman serta mahasiswa ikatan dinas yang berasal dari Kutai Barat.
Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih mempunyai kekurangan, oleh karena itu saran dan kritik yang membangun sangat diharapkan dan semoga hasil skripsi ini berguna bagi berbagai pihak.
Yogyakarta, 20 Mei 2013 Penulis,
Eri Wiranda
PERNYATAAN KEASLIAN KARYA
Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa tugas akhir yang saya tulis ini tidak memuat karya atau bagian karya orang lain, kecuali yang telah disebutkan dalam kutipan dan daftar pustaka, sebagaimana layaknya karya ilmiah.
Yogyakarta, 20 Mei 2013 Penulis,
Eri Wiranda
PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH
UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS
Yang bertanda tangan di bawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma : Nama : Eri Wiranda NIM : 085314012 Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada perpustakaan Universitas Sanata Dharma karya ilmiah saya yang berjudul :
“ANALISIS UNJUK KERJA JARINGAN VOICE OVER INTERNET
PROTOCOL (VOIP) DENGAN MENGGUNAKAN CODEC AUDIO G.711 A- LAW, G.711 U-LAW DAN GSM 06.10”bersama perangkat yang diperlukan (bila ada). Dengan demikian saya memberikan kepada perpustakaan Universitas Sanata Dharma hak untuk menyimpan, mengalihkan dalam bentuk media lain, mengelolanya dalam bentuk pangkalan data, mendistribusikannya secara terbatas, dan mempublikasikannya di internet atau media lain untuk kepentingan akademis tanpa perlu memberikan royalti kepada saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis.
Demikian pernyataaan ini saya buat dengan sebenarnya.
Yogyakarta, 20 Mei 2013 Penulis
Eri Wiranda
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL .................................................................................................................. i
HALAMAN PERSETUJUAN ..................................................................................................... iii
HALAMAN PENGESAHAN ..................................................................................................... iv
ABSTRAK .............................................................................................................................. vi
ABSTRACT ........................................................................................................................... vii
KATA PENGANTAR.............................................................................................................. viii
PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ............................................................................................. x
PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH ........................................................ xi
DAFTAR ISI…………………………………………………………………………………………………………………………. xii
BAB I .................................................................................................................................... 1
PENDAHULUAN .................................................................................................................... 11.1 Latar Belakang ...................................................................................................... 1
1.2 Rumusan Masalah ................................................................................................ 2
1.3 Batasan Masalah ................................................................................................... 3
1.4 Tujuan Penelitian .................................................................................................. 3
1.5 Metodologi Penelitian........................................................................................... 4
1.6 Sistematika Penulisan ........................................................................................... 5
BAB II ................................................................................................................................... 7
LANDASAN TEORI ................................................................................................................. 72.1 Voice over Internet Protocol (VoIP) ....................................................................... 7
2.1.1 Cara Kerja VoIP ............................................................................................. 8
2.1.2 Format Paket VoIP ........................................................................................ 8
2.1.3 Komponen VoIP ............................................................................................ 9
2.1.4 Compressor-decompressor (Codec) pada VoIP ................................................... 11
2.2 Session Initiation Protocol (SIP) ........................................................................... 20
2.2.1 Komponen SIP ............................................................................................. 22
2.2.2 Alamat pada SIP .......................................................................................... 26
2.2.3 Pesan pada SIP ............................................................................................ 27 Header SIP .................................................................................................. 28
2.2.4
2.2.5 SIP Request ................................................................................................. 32
2.2.6 SIP Response ............................................................................................... 33
2.3 Trixbox ................................................................................................................ 34
2.4 Quality of Service (QoS) VoIP .............................................................................. 35
2.5 Mean Opinion Score (MOS)................................................................................. 36
2.6 Flow Control ............................................................................................................. 39
2.6.1 Stop and Wait Flow Control ............................................................................... 41
2.6.2 Sliding Window Flow Control.............................................................................. 44
BAB III ................................................................................................................................ 49
PERANCANGAN DAN IMPLEMENTASI SISTEM ..................................................................... 493.1 Kriteria Pengujian ............................................................................................... 49 Dependent Variabel ..................................................................................... 49
3.1.1 Independent Variabel .................................................................................. 51
3.1.2
3.2 Analisis Kebutuhan ............................................................................................. 51
3.2.1 Topologi Jaringan ........................................................................................ 51
3.2.2 Hardware .................................................................................................... 52
3.2.3 Software ..................................................................................................... 54
3.3 Skenario Pengujian ............................................................................................. 56
BAB IV ................................................................................................................................ 63
PENGUJIAN DAN ANALISA SISTEM ...................................................................................... 634.1 Pengujian Sistem ................................................................................................ 63
4.1.1 Pengujian untuk mengetahui kebutuhan bandwidth masing - masing codec 63
4.1.2 Pengujian pada jaringan dengan gangguan ........................................................ 66
4.1.3 Pengujian dengan gangguan bervariasi .............................................................. 73
BAB V ................................................................................................................................. 80
KESIMPULAN DAN SARAN .................................................................................................. 805.1 Kesimpulan ............................................................................................................... 80
5.2 Saran ........................................................................................................................ 80
DAFTAR PUSTAKA .............................................................................................................. 82
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Contoh pengalamatan SIP ................................................................................... 26Tabel 2.2 Header SIP ......................................................................................................... 31Tabel 2.3 Kelas Respon pada SIP ....................................................................................... 33Tabel 2.4 Standar Nilai MOS ............................................................................................. 37Tabel 2.5 Hubungan antara R-Factor dengan MOS ............................................................ 39Tabel 3.1 Standar Nilai MOS ............................................................................................. 50Tabel 4.1 Hasil pengukuran kebutuhan bandwidth berdasarkan kualitas suara ..................... 64Tabel 4.2 Nilai MOS codec G.711 A-Law pada jaringan tanpa gangguan ........................... 65Tabel 4.3 Nilai MOS codec G.711 U-Law pada jaringan tanpa gangguan ........................... 65Tabel 4.4 Nilai MOS codec G.711 MOS pada jaringan tanpa gangguan .............................. 66Tabel 4.5 Nilai Packet Loss pada jaringan dengan gangguan statis ...................................... 67Tabel 4.6 Nilai Jitter pada jaringan dengan gangguan statis ................................................ 69Tabel 4.7 Nilai MOS pada jaringan dengan gangguan statis ................................................ 71Tabel 4.7 Nilai packet loss pada jaringan dengan gangguan bervariasi ................................ 74Tabel 4.8 Nilai jitter pada jaringan dengan gangguan bervariasi ......................................... 75Tabel 4.9 Nilai MOS pada jaringan dengan gangguan bervariasi ......................................... 77DAFTAR GRAFIK
Grafik 4.1 Hasil pengukuran kebutuhan bandwith berdasarkan kualitas suara ..................... 64
Grafik 4.2 Perbandingan nilai MOS masing - masing codec ............................................... 66
Grafik 4.3 Nilai Packet Loss pada jaringan dengan gangguan statis .................................... 68
Grafik 4.4 Nilai Jitter pada jaringan dengan gangguan statis ............................................... 70
Grafik 4.5 Nilai MOS pada jaringan dengan gangguan statis .............................................. 72
Grafik 4.6 Nilai packet loss pada jaringan dengan gangguan bervariasi ............................... 74
Grafik 4.7 Nilai jitter pada jaringan dengan gangguan bervariasi ........................................ 76
Grafik 4.8 Nilai MOS pada jaringan dengan gangguan bervariasi ........................................ 78
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Format paket VoIP ............................................................................................ 9Gambar 2.2 Proses sesi Invite dengan Proxy Server ............................................................ 24Gambar 2.3 Redirect Server ............................................................................................... 25Gambar 2.4 Registrar Server .............................................................................................. 26Gambar 2.5 Format Pesan SIP ............................................................................................ 28Gambar 3.1 Topologi Jaringan ............................................................................................ 52Gambar 3.2 Flowchart kerja ............................................................................................... 57Gambar 3.3 Jaringan yang diberikan gangguan statis .......................................................... 59Gambar 3.4 Jaringan dengan gangguan bervariasi .............................................................. 61Gambar 4.1 Gangguan pada bandwidth 512 Kbps .............................................................. 67Gambar 4.2 Jaringan dengan gangguan bervariasi .............................................................. 73BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Komunikasi adalah suatu proses penyampaian informasi dari satu pihak kepada pihak lain agar terjadi saling mempengaruhi di antara keduanya. Dalam praktiknya komunikasi sangat berperan penting dalam perkembangan teknologi yang setiap waktu terus meningkat. Dalam dunia informatika, contoh teknologi komunikasi yang saat ini berkembang adalah Voice over Internet Protocol (VoIP).
Voice over Internet Protocol (VoIP) adalah teknologi yang memungkinkan
percakapan suara jarak jauh melalui media Internet. VoIP sering disebut juga dengan
IP Telephony , Internet Telephony atau Digital Phone. Penggunaan teknologi VoIP ini
tentu sangat menguntungkan bagi masyarakat luas karena dengan hadirnya VoIP layanan komunikasi menjadi murah jika dibandingkan dengan telepon biasa.
Bandwidth jaringan yang terbatas merupakan salah satu permasalahan besar
dalam implementasi jaringan VoIP. Beban trafik yang tinggi akan menyebabkan adanya kongesti yang bisa menyebabkan terjadinya jitter dan packet loss pada jaringan. Salah satu cara untuk mengurangi beban trafik tersebut adalah dengan menggunakan speech codec yang memiliki bit rate rendah. Codec merupakan algoritma untuk melakukan kompresi data suara yang bertujuan mengurangi jumlah byte yang dikirimkan dalam jaringan.
Penggunaan codec yang tepat pada implementasi VoIP merupakan salah satu hal yang menentukan dalam pencapaian kualitas komunikasi VoIP. Contoh codec yang berkembang pada saat ini adalah GSM 06.10, G.711 A-law, G.711 U-law, G.723, G.729 dan lain-lain (Kurniawan, F. & Wahjuni,. S. 2010). Pada dasarnya
codec adalah sebuah algoritma untuk mengubah sinyal suara (analog) menjadi data
digital . Codec yang digunakan pada penelitian ini adalah G.711a (A-Law), G.711u
(U-Law) dan GSM 06.10. Ketiga codec ini bersifat open source dan paling banyak digunakan dalam jaringan VoIP.
Perbedaan yang paling mendasar diantara ketiga codec ini adalah pada bit rate dan algoritma yang digunakan, bit rate codec G.711 adalah 64 kbps, sedangkan GSM 06.10 memiliki bit rate 13 kbps (Purbo, O.W. & Raharja, A.2010). Codec G.711a dan G.711u memiliki perbedaan pada algoritma yang digunakan. Codec G.711a men-
sampling sinyal suara menjadi 13 bit, sedangkan codec G.711u men-sampling sinyal
suara menjadi 14 bit (Brokish, C.W. & Lewis, M. 1997). Ketiga codec tersebut memiliki bit rate dan algoritma yang berbeda, tentu saja kepekaan terhadap kondisi jaringan akan berbeda pada masing-masing codec.
1.2 Rumusan Masalah
Bagaimana perbandingan unjuk kerja jaringan Voice over Internet Protocol (VoIP) terhadap codec G.711 A-Law, G.711 U-Law dan GSM 06.10 ?
1.3 Batasan Masalah
Agar penelitian lebih terarah, maka permasalahan dibatasi pada hal-hal pokok sebagai berikut :
1. Protokol yang digunakan dalam pengujian adalah Session Initiation Protocol (SIP).
2. Codec audio yang digunakan adalah G.711 A-Law, G.711 U-Law dan GSM 06.10.
3. VoIP Server yang digunakan dalam melakukan pengujian pada protokol SIP adalah Trixbox.
4. Parameter-parameter pengujian yang digunakan adalah jitter, packet loss dan Mean Opinion Score (MOS).
5. Aplikasi yang digunakan untuk menganalisa unjuk kerja VoIP adalah Wireshark dan Commview.
6. Aplikasi softphone yang digunakan adalah Ekiga.
7. Tipe jaringan yang digunakan adalah jaringan LAN (Local Area Network).
1.4 Tujuan Penelitian
Beberapa tujuan yang ingin dicapai dalam melakukan penelitian ini adalah sebagai berikut :
1. Mengukur, membandingkan dan menganalisis unjuk kerja pada jaringan VoIP yang menggunakan beberapa codec berbeda.
2. Mengetahui perbedaan kualitas suara antara layanan VoIP yang menggunakan codec G.711 A-Law, G.711 U-Law dan GSM 06.10 dalam protokol SIP.
1.5 Metodologi Penelitian
Metodologi yang digunakan dalam penulisan tugas akhir ini yaitu melalui tahapan pengumpulan data. Adapun metode pengumpulan data yang digunakan dalam penelitian tugas akhir ini adalah sebagai berikut:
a. Studi Literatur Metode Studi Literatur dimaksudkan untuk memperoleh dan mempelajari data-data sebagai sumber acuan dan pendalaman landasan teori dalam proses perancangan, pembuatan dan pengujian sistem. Selain dari buku- buku pendukung, referensi juga diperoleh dari Internet.
b. Observasi Teknik pengumpulan data dengan mengadakan penelitian dan peninjauan langsung terhadap permasalahan yang diambil.
c. Wawancara Teknik pengumpulan data dengan cara melakukan tanya jawab kepada beberapa narasumber yang terkait dengan penelitian tugas akhir baik secara langsung maupun dengan media forum-forum yang terdapat di internet.
1.6 Sistematika Penulisan
Laporan ini dibagi dalam beberapa bab dengan pokok pembahasan secara umum sebagai berikut:
BAB I PENDAHULUAN Bab ini berisi latar belakang, identifikasi masalah, maksud dan tujuan, batasan masalah, metodologi penelitian, dan sistematika penulisan. BAB II LANDASAN TEORI Membahas berbagai teori-teori yang berhubungan dengan masalah
yang dibahas. Bab ini membahas mengenai VoIP, Cara Kerja VoIP, Protokol VoIP, Codec Audio, TrixBox serta parameter QoS yang digunakan.
BAB III PERANCANGAN DAN IMPLEMENTASI SISTEM Bab ini berisi perancangan sistem dalam melakukan penelitian. Selain
itu terdapat juga implementasu sistem dan proses konfigurasi untuk beberapa aplikasi yang berhubungan dengan kebutuhan berdasarkan hasil analisis yang telah dibuat.
BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISA SISTEM Bab ini berisi hasil implementasi dari hasil analisis dan perancangan
yang telah dibuat dengan disertai hasil pengujian terhadap kualitas jaringan VoIP yang telah dilakukan. Tahapan ini akan dilakukan pengujian terhadap masing - masing protokol serta membandingkan hasil dari setiap uji coba yang dilakukan.
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN Bab ini berisi kesimpulan tentang keseluruhan dari penelitian skripsi dan saran mengenai hasil penelitian untuk masa yang akan datang.
BAB II LANDASAN TEORI
2.1 Voice over Internet Protocol (VoIP)
Voice over Internet Protocol (VoIP) adalah teknologi yang memungkinkan
percakapan suara jarak jauh melalui media internet. VoIP sering disebut juga dengan
IP Telephony, Internet Telephony atau Digital Phone. VoIP memungkinkan
seseorang untuk saling berkomunikasi (berbicara) melalui internet dengan biaya yang ekonomis jika dibandingkan dengan media telepon biasa. Kelebihan dan kekurangan VoIP adalah sebagai berikut (Lazuardi, 2008) Kelebihan : • Biaya lebih rendah untuk sambungan jarak jauh.
- Memanfaatkan infrastruktur jaringan yang sudah ada untuk suara.
- Penggunaan bandwidth yang lebih kecil daripada telepon biasa.
- Memungkinkan penggabungan dengan telepon lokal yang sudah ada.
- Berbagai bentuk jaringan VoIP bisa digabungkan menjadi jaringan besar.
- Memungkinkan variasi penggunaan aplikasi yang ada. Kekurangan : • Kualitas suara tidak sejernih jaringan PTSN.
- Ada jeda dalam komunikasi.
- Berpotensi mengakibatkan jaringan stuck.
2.1.1 Cara Kerja VoIP
Konsep cara kerja VoIP yaitu dengan melakukan pengiriman sebuah sinyal secara digital. Sebelum proses transmisi (pengiriman) dilakukan, data yang berupa sinyal analog akan dikonversikan terlebih dahulu dengan ADC (Analog to Digital
Converter ) menjadi bentuk data digital. Setelah proses konversi dilakukan data digital
akan ditransmisikan ke sumber tujuan. Setelah sampai, data sinyal digital tersebut akan dikonversi kembali menjadi data sinyal analog dengan DAC (Digital to Analog
Converter ) sehingga dapat diterima oleh sumber tujuan sesuai dengan data sinyal
yang ditransmisikan.2.1.2 Format Paket VoIP Tiap paket VoIP terdiri atas dua bagian, yakni header dan payload (beban).
Header terdiri atas IP header, Real-time Transport Protocol (RTP) header, dan User
Datagram Protocol (UDP) header. IP header bertugas menyimpan informasi routing
untuk mengirimkan paket-paket ke tujuan. Pada tiap header IP disertakan tipe layanan atau type of service (ToS) yang memungkinkan paket tertentu seperti paket suara diperlakukan berbeda dengan paket yang non real time (Purbo & Raharja, 2010).
UDP header memiliki ciri tertentu yaitu tidak menjamin paket akan mencapai tujuan sehingga UDP cocok digunakan pada aplikasi real time yang sangat peka terhadap delay. RTP header adalah header yang dapat dimanfaatkan untuk melakukan
framing dan segmentasi data real time. Seperti UDP, RTP juga mendukung
realibilitas paket untuk sampai di tujuan. RTP menggunakan protocol kendali yang mengendalikan RTCP (real-time transport control protocol) yang mengendalikan QoS dan sinkronisasi media stream yang berbeda.
Gambar 2.1 Format paket VoIP2.1.3 Komponen VoIP
VoIP memiliki empat komponen utama, yaitu User Agent, Proxy, Protocol, dan Codec. Berikut penjelasan mengenai masing-masing komponen dalam membangun jaringan VoIP.
1. User Agent User Agent merupakan komponen yang digunakan oleh pengguna untuk
memulai dan menerima sesi komunikasi. Dalam VoIP, user agent berupa komponen yang melakukan dial nomor telepon VoIP atau menerimanya.
User agent dapat berupa software atau biasa disebut dengan softphone. Softphone merupakan user agent yang paling populer, hal ini dikarenakan
banyak softphone dapat diperoleh secara gratis dan dapat langsung diunduh pada masing-masing website penyedia softphone. Contoh user agent dengan jenis softphone adalah Sjphone, X-Lite, QuteCom, Ekiga, ZoIPer, NetMeeting,
VoIP Rakyat Communicator dan masih banyak yang lainnya. Pada dasarnya
semua fungsi softphone hampir sama, yaitu melakukan panggilan dan menerima panggilan serta memutuskan panggilan, layaknya melakukan sebuah percakapan dengan telepon biasa. Softphone harus terinstal pada komputer dan memerlukan sebuah sebuah microphone dan speaker sebagai alat tambahan dalam melakukan komunikasi.
2. Proxy
Proxy dalam teknologi VoIP, sedikit berbeda dengan proxy server internet
yang ada dalam sebuah jaringan komputer. Proxy yang dimaksud dalam teknologi VoIP merupakan aplikasi server yang mengatur jaringan VoIP.
Proxy merupakan komponen yang menerima registrasi user agent dan
bertugas mengatur penomoran dan call routing. Proxy juga dapat dikatakan sebagai IP PBX Server. Proxy yang saat ini digunakan mempunyai 2 jenis, yaitu berupa hardware mesin IPPBX dan berupa software yang disebut sebagai softswitch seperti Asterisk dan SER (SIP Express Router), dan Yate.
Beberapa softswitch yang dapat digunakan sebagai Proxy atau IP PBX server diantaranya adalah Asterisk, Axon, MiniSIP Server, Trixbox, dan
Briker.
3. Protocol Protocol adalah komponen berupa seperangkat aturan komunikasi antara
User Agent , antar Proxy atau User Agent dengan Proxy. Protokol yang saat ini lebih lanjut mengenai kedua protokol ini akan diuraikan pada sub bab selanjutnya.
4. Codec
Codec merupakan kependekan dari Compressor/Decompressor. Codec
merupakan teknologi yang memaketkan data voice ke dalam format lain dengan perhitungan matematis tertentu, sehingga menjadi lebih teratur dan mudah dipaketkan. Codec bertujuan untuk mengurangi penggunaan bandwith di dalam transmisi sinyal pada setiap pemanggilan dan sekaligus berfungsi untuk mengingkatkan jumlah panggilan. Dengan adanya codec, penggunaaan
bandwith pada jaringan VoIP dapat dihemat. Banyak sekali jenis protokol vioce codec yang tersedia untuk implementasi VoIP. Voice Codec yang umum
dikenal adalah : G.711, G.723, G.726, G.728, G.729 dan GSM 06.10.
2.1.4 Compressor-decompressor (Codec) pada VoIP
Pengkodean suara merupakan pengalihan kode analog menjadi kode digital agar suara dapat dikirim dalam jaringan komputer (Purbo, 2007). Pengkodean dikenal dengan istilah codec, yang merupakan singkatan dari coder-decoder atau
compressor-decompressor . Berbagai jenis codec dikembangkan untuk memampatkan
suara agar bisa menggunakan bandwidth secara hemat tanpa mengorbankan kualitas suara (suara yang keluar masih dapat didengar dengan baik) (Wahyuddin M. I. 2009).
Perbedaan skema kompresi dapat dibandingkan dengan 4 parameter, yaitu (Boger, Y.):
1. Compressed voice rate, codec mengkompres suara berkisar dari 64 kbps sampai bit rate yang lebih rendah.
2. Complexity, semakin tinggi tingkat kerumitan codec, semakin tinggi resource komputer yang diminta.
3. Voice quality, pengompresan suara di beberapa codec menghasilkan kualitas yang sangat bagus, sedangkan yang lain menyebabkan degradasi yang signifikan.
4. Digitalizing delay, setiap algoritma membutuhkan waktu untuk mem-buffer percakapan sebelum pengompresan, inilah yang disebut dengan digitalizing
delay . Delay ini dimasukkan ke dalam delay end-to-end secara keseluruhan. Codec mempengaruhi kebutuhan bandwidth untuk VoIP, semakin kecil bit
rate sinyal digital yang dihasilkan codec, maka semakin baik codec tersebut. Namun perhitungan matematis yang dilakukannya menjadi semakin rumit dan ini mempengaruhi kualitas suara setelah di-decode. Kualitas suara biasanya dihitung dengan metode Mean Opinion Score (MOS). Metode ini memberi nilai rata-rata kualitas suara antara 1 sampai 5 dimana 1 artinya buruk dan 5 artinya baik. Codec mengconverter sinyal analog menjadi digital untuk pemancaran melalui rangkaian data.
1. Codec G.711 G.711 adalah suatu standar Internasional untuk kompresi audio dengan menggunakan teknik Pulse Code Modulation (PCM) dalam pengiriman suara. sampling sinyal analog tersebut 8000 kali perdetik dan dikodekan dalam kode angka. Jarak antar sampel adalah 125 μ detik. Sinyal analog pada suatu percakapan diasumsikan berfrekuensi 300 Hz-3400 Hz. Sinyal tersampel lalu dikonversikan ke bentuk diskrit. Sinyal diskrit ini direpresentasikan dengan kode yang disesuaikan dengan amplitudo dari sinyal sampel. Format PCM menggunakan 8 bit untuk pengkodeannya. Laju transmisi diperoleh dengan mengkalikan 8000 sampel perdetik dengan 8 bit persampel, menghasilkan 64.000 bit perdetik. Bit rate 64 Kbps ini merupakan standar transmisi untuk satu kanal telepon digital.
Percakapan berupa sinyal analog yang melalui jaringan PSTN mengalami kompresi dan pengkodean menjadi sinyal digital oleh PCM G.711 sebelum memasuki VoIP gateway. Pada VoIP gateway, di bagian terminal, terdapat audio
codec melakukan proses framing (pembentukan frame datagram IP yang
dikompresi) dari sinyal suara terdigitasi (hasil PCM G.711) dan juga melakukan rekonstruksi pada sisi receiver. Frame yang merupakan paket-paket informasi ini lalu ditransmisikan melalui jaringan IP dengan suatu standar komunikasi jaringan
packetbased. Standar G.711 merupakan teknik kompresi yang tidak efisien,
karena akan memakan bandwidth 64 Kbps untuk kanal pembicaraan.Codec G.711 dibagai menjadi 2, yaitu G.711 U-law (standar Amerika Serikat
dan Jepang) dan G.711 A-law (standar Eropa dan negara lainnya selain Amerika Serikat dan Jepang). U-law berkaitan dengan penggunaan kabel T1 yang kabel E1 yang digunakan di Eropa dan negara – negara lainnya. Kabel T1 terdiri dari 24 kanal dengan kecepatan keseluruhan 1544 Mbit per detik. Sedangkan kabel E1 terdiri dari 31 kanal dengan kecepatan total 2048 Mbit per detik.
G.711 A-law dan G.711 U-law memiliki perbedaan pada algoritma yang digunakan. Codec G.711 A-law melakukan sampling sinyal suara menjadi 13 bit, sedangkan codec G.711 U-law melakukan sampling sinyal suara menjadi 14 bit (Brokish, C.W. & Lewis, M. 1997). Perbedaan kualitas suara yang dihasilkan juga terjadi antara codec G.711 A-law dan U-law walaupun sedikit, dimana kedua codec tersebut memiliki bit rate yang hampir sama besar. Perbedaan ini disebabkan karena perbedaan algoritma yang digunakan oleh kedua codec tersebut, codec G.711 A-law menggunakan algoritma yang lebih sederhana dibandingkan dengan yang digunakan oleh G.711 U-law.
Proses encoder dan decoder pada codec G.711 A-Law dan U-Law dapat dilihat pada block diagram di bawah ini : Penjelasan dari block diagram di atas adalah : • Konversi sinyal A-Law atau U-Law ke uniform (linear) PCM.
- Menghitung perbedaan sinyal dengan mengurangkan perkiraan sinyal input dari sinyal input itu sendiri.
- Mengeksekusi adaptif 31-, 15-, 7- atau 4-level kuantisasi untuk menetapkan lima, empat, tiga atau dua digit biner, untuk nilai sinyal yang digunakan pada transmisi.
- Menghitung perkiraan sinyal input yang diharapkan.
Penjelasan block diagram decoder di atas adalah :
- Sebuah quantizer menghasilkan perbedaan sinyal terkuantisasi dari lima, empat, tiga atau dua digit biner.
- Perkiraan sinyal ditambahkan pada perbedaan sinyal terkuantisasi untuk menghasilkan versi rekonstruksi dari sinyal input.
- Kedua sinyal tersebut diproses oleh adaptive predictor yang menghitung perkiraan sinyal yang diharapkan, menyusun sinyal dari yang berbeda menjadi seragam (linear) PCM.
- Mengkompresi sinyal PCM linear sesuai dengan A-Law atau U-Law.
2. Codec GSM 06.10
Codec GSM 06.10 adalah suatu standar internasional yang dimiliki oleh
European Telecommunications Standards Institute (ETSI). GSM 06.10 memiliki
bit rate yang jauh berbeda dari codec G.711 A-law maupun G.711 U-law. Codec
GSM 06.10 memiliki bit rate 13 kbps sedangkan codec G.711 A-law dan G.711 U-law memiliki bit rate sebesar 64 kbps (Purbo, O.W. & Raharja, A. 2010). Hal inilah yang menyebabkan besarnya perbedaan kualitas suara yang dihasilkan oleh
codec GSM 06.10 dan G.711.
GSM yang digunakan pada asterisk merupakan GSM-FR yang biasa disebut juga GSM 06.10. Codec ini menggunakan Linear Predictive Coding with
Regular Pulse Excitation (LPC-RPE). GSM-FR merupakan codec suara yang
beroperasi pada 13.2 kbps dengan lebar paket 20ms. Setiap paket berisi payload sebesar 264 bit atau sekitar 33 byte. Perhitungan pemakaian bandwidth untuk codec ini dapat dijabarkan sebagai berikut (Zuhdan, 2008).
- Bit rate (Br) = 13,2 kbps = 13200 bps
- Packet length = 20 ms
- Packet/s (Ps) = 1/20ms
= 1/0.02s = 50 packet/s
- Payload = Br / Ps
= 13200 bps / 50 = 264bit = 33 Byte
- IP header ( IP + UDP + RTP ) = 40 Byte • Bandwidth = (payload + IP header) X packet/s X 8 bit/Byte
Bandwidth = (33 + 40) X 50 X 8 = 29,2 Kbps error
Linear Prediction 36 bit
Long term Synthesis 36 bit prediction Filter Packet Suara 20 msExcitation analysis 206 bit
Encoder
- input speech frame, terdiri dari 160 sample sinyal (uniform 13 bit PCM sample), pertama kali di pre-proses untuk menghasilkan offset free signal yang akan menjadi urutan pertama dalam pre-emphasis filter.160 sample sinyal yang diperoleh kemudian dianalisa untuk menentukan koefisien untuk filter analisis jangka pendek (analisis LPC). Parameter ini kemudian digunakan untuk penyaringan 160 sampe yang sama. Hasilnya adalah 160 sample dari short term residu signal. Filter parameter, disebut koefisien refleksi ditransformasikan ke area log rasio, LARs sebelum ditransmisikan. Speech frame dibagi menjadi 4 sub-frame dengan 40 sample pada setiap frame. Setiap sub frame diproses berdasarkan blok oleh elemen fungsional berikutnya.
- sebelum pemrosesan sub-blok dari 40 short term sample, parameter dari long term analisis filter, LTP lag dan LTP gain diperkirakan dan diupdate pada blok LTP analisis, pada dasar sub blok yang sekarang dan urutan yang tersimpan dari 120 sample short term sebelumnya.
- sebuah blok dari 40 sample long term residual didapatkan dengan mengurangi perkiraan 40 short term residual signal itu sendiri. Menghasilkan 40 blok long term residual sample diumpankan ke Regular Pulse Excitation Analysis yang menghasilkan kompresi dasar dari algoritma
- Sebagai hasil dali RPE-analysis, 40 blok input long term residual signal diwakili oleh salah satu dari 4 kandidat dari masing-masing 13 getaran. Sub- urutan terpilih diidentifikasi ole RPE grid position (M). 13 getaran RPE diencode menggunakan Adaptive Pulse Code Modulation (APCM) dengan perkiraan dari amplitudo sub-blok yang ditransmisikan ke decoder sebagai informasi tambahan. RPE parameter juga diumpankan ke sebuah decoing RPE lokal dan modul rekonstruksi yang menghasilkan 40 blok short term residual signal baru dari versi kuantisasi dari long term residual signal.
- Dengan menambahkan 40 sample terkuantisasi dari long term residual signal ke blok sebelumnya dari short term residual signal memperkirakan, sebuah versi rekonstruksi dari short term residual signal yang sekarang yang dihasilkan. Blok dari short term residual signal yang direkonstruksi ini
Decoder
- Decoder memiliki feedback loop yang sama dengan encoder. Dalam transmisi bebas error, output dari tahap ini adalah short term residual sample yang telah direkonstruksi. Sample ini kemudian diterapkan pada short term synthesis filter diikuti dengan de-emphasis filter menghasilkan speech signal yang direkonstruksi.
- GSM 06.10 menjelaskan pemetaan detail antara input blok dari 160 speech sample dalam bentuk 13 bit uniform PCM ke 260 bit blok yang diencode dan dari 260 bit blok yang diencode ke output blok yang terdiri dari 160 sample yang telah direkonstruksi. Sampling 8000 sample/detik menghasilkan rata-rata bit rate untuk bit stream encode sebesear 13 kbit/s
2.2 Session Initiation Protocol (SIP)
Session Initiation Protocol (SIP) merupakan standar protokol multimedia
yang dikeluarkan oleh grup yang tergabung dalam Multyparty Multimedia Session
Control (MMUSIC) yang berada dalam organisasi Internet Engineering Task Force
(IETF). SIP merupakan protokol yang berada pada layer aplikasi yang mendefinikan proses awal, pengubahan dan pengakhiran (pemutusan) suatu sesi komunikasi multimedia.
Protokol SIP didukung oleh beberapa protokol, antara lain RSVP untuk melakukan pemesanan pada jaringan, RTP dan RTCP untuk mentransmisikan media dan mengetahui kualitas layanan, serta SDP untuk mendeskripsikan sesi media. Secara default, SIP menggunakan protokol UDP tetapi beberapa kasus dapat juga menggunakan TCP sebagai protokol transport (Johnston, 2001).