Coder-Decoder atau CODEC merupakan sebuah teknik untuk memetakan suara
analog yang telah disampling ke dalam bentuk digital. Dengan perhitungan matematis tertentu, CODEC mangatur seberapa lama sebuah suara dapat ditampung ke dalam sebuah frame dan beapa banyak bit pada satu detik yang harus ditransfer.
Proses pertama yang dilakukan CODEC terhadap sinyal analog yang berupa sinus adalah sampling. Sampling adalah proses konversi dari sinyal waktu kontinu ke sinyal waktu diskrit dengan cara mencuplik sinyal tersebut. Frekuensi sampling yang digunakan minimal sebesar 2 kali dari sinyal tersebut agar dihasilkan sinyal yang mewakili sinyal aslinya. Hasil sampling kemudian dilakukan proses quantisasi yaitu proses konversi dari sinyal waktu diskrit yang masih bernilai kontinu menjadi sinyal waktu diskrit yang bernilai diskrit. Setelah dilakukan quantisasi, proses selanjutnya yang dilakukan adalah proses mengubah nilai diskrit menjadi x-bit urutan biner. Proses ini dapat dilihat pada gambar berikut:
CODEC mempengaruhi kebutuhan bandwidth untuk VoIP, semakin kecil bit rate sinyal digital yang dihasilkan CODEC maka semakin baik CODEC tersebut. Namun perhitungan matematis yang dilakukan menjadi semaikn rumit dan ini mempengaruhi kualitas suara setelah di-decode.
Kualitas suara biasa dihitung dengan metode MOS (Mean Opinion Score). Metoda ini memberi nilai rata-rata kualitas suara antara 1 sampai 5 dimana 1 artinya buruk dan 5 artinya baik [12]. Pada tabel 2.7 disajikan perbandingan antar-CODEC dari beberapa segi, yaitu bandwidth, MOS, algoritma, default ms/packet, dan compression
delay.
Tabel 2.8 perbandingan antar-CODEC
G.711 menggunakan algoritma PCM (Pulse Code Modulation) dimana menggunakan sampling rate 8000 sample perdetik, jadi dalam satu detik didapatkan 8000 sample dengan kata lain menggunakan frekuensi sampling 8kHz. Setelah itu sinyal akan diquantisasi dengan 8 bit yang akan merepresentasikan setiap sample yang menghasilkan bit rate 64 kbps.
CODEC GSM menggunakan algoritma RPE-LTP (Regular Pulse Excited
Long-Term Prediction) dimana suara akan disampling pada 8kHz dan di quantisasi ke dalam
8bit/sample. Sinyal suara akan diproses, dimana pada sinyal tersebut akan dihilangkan CODEC Algoritma Kbit/s MOS Default ms/packet Compression delay (ms)
G.711 PCM 64 4.3 20 0.75
GSM RPE-LTP 13 3.7 20 20
G.729 CSA-CELP 8 4.0 20 10
setiap komponen DC dan noise, kemudian sinyal suara tersebut juga akan dikuatkan. Sinyal tersebut akan dibagi menjadi frame-frame dengan panjang durasi 20ms dan jumlah sample sebanyak 160. nilai yang didapat yang merepresentasikan sinyal suara kemudian dipetakan ke suatu nilai lain yang disebut log area ratio (LAR). 36 bit digunakan oleh LAR sebagai koefisien filter yang digunakan untuk memfilter frame. Kemudian hasilnya akan dibagi menjadi 4 subframe dengan durasi 5ms dan 40 sample. Pada masing-masing subframe dilakukan long-term prediction. Long-term prediction akan menghasilkan x yang nantinya di lakukan sampling dan quantisasi lagi kepada x. hasil quantisasi dari x nantinya ditambahkan ke subframe sehingga frame seluruhnya nantinya bertotal 180 bit. Pada CODEC G.729 dan G.723.1 frekuensi sampling yang digunakan adalah 8kHz dengan 16 bit yang akan merepresentasikan setiap sample yang didapat. G.729 menggunakan algoritma Conjugate-Structure Algebraic-Code-Excited
Linear Prediction (CS-ACELP) yang memproses sinyal dengan durasi 10ms, sedangkan
G.723.1 menggunakan ACELP (Algebraic Code Exited Linear Prediction) dimana algoritma ini membatasi pulsa-pulsa yang didistribusikan yang merupakan penguatan dari hasil filter yang dilakukan. G.723.1 menghasilkan frame dengan durasi 30ms dan 240 sample.
CODEC yang sering digunakan adalah adalah CODEC G.729 dan GSM, sedangkan di LAN biasanya digunakan CODEC G.711 yang memang bagus kualitasnya. Pengguna open source lebih banyak menggunakan GSM yang tidak memiliki hak cipta (copyright). Sementara itu, banyak peralatan VoIP menggunakan CODEC G.729, tapi CODEC ini memiliki hak cipta [11].
Total kebutuhan bandwidth untuk membawa suara dalam VoIP bergantung dari beberapa faktor yaitu:
- CODEC dan periode samplingnya, - Header Paket,
- Media transmisi, - Silence Supression.
CODEC menentukan jumlah bandwidth yang akan terpakai untuk data suara saja. CODEC juga menentukan periode sampling untuk Setiap paket yang dikeluarkan untuk dikirim. Sampling adalah pengukuran suara analog dan diterjemahkan ke nilai digital pada setiap interval waktu tertentu.
Header dari paket dapat dihitung sebagai tambahan 40 byte, yaitu 12 byte dari
RTP ditambah 8 byte dari UDP dan 20 dari byte IP. Media transmisi seperti Ethernet juga menambah header, checksum, dan lain-lain ke paket suara. Silence suppression dapat mengurangi jumlah bandwidth sampai 50 persen.
Contoh perhitungan bandwidth untuk CODEC G.711s dengan periode sampling 20 ms menggunakan media Ethernet:
- dengan setiap 20 ms mengeluarkan paket, maka G.711 setiap detiknya mengeluarkan 1000 ms : 20 ms = 50 paket data.
- Untuk setiap data, ada tambahan header paket sebesar 40 byte sehingga tambahan bandwidth yang diperlukan adalah sebesar:
(40 x 8) bit x 50 paket per detik = 16000 bit per detik = 16 kbps - bit rate dari G.711 adalah 64000 bit per detik atau 64 kbps
- Ethernet menambah preamble, header dan CRC sebesar 14 byte sehingga tambahan bandwidth adalah sebesar:
(14 x 8) bit 50 paket per detik = 5600 bit per detik = 5.6 kbps
- jadi jumlah bandwidth total untuk membawa suara dengan CODEC G.711 adalah: 64 kbps + 16 kbps + 5.6 kbps = 85.6 kbps
Beberapa CODEC mendukung silence suppression, yaitu mekanisme untuk tidak mengirimkan data selama tidak terdeteksi akitifitas suara. Untuk mendeteksi adanya aktifitas digunakan Voice Activity Detection (VAD). Metode ini dapat menurunkan jumlah bandwidth sampai 50 persen karena biasanya dalam komunikasi telepon hanya satu orang yang berbicara pada suatu waktu. Jenis codec lainnya adalah iLBC. iLBC merupakan codec yang dibuat untuk komunikasi suara melalui IP. Codec ini didesain untuk narrow band speech dengan sampling rate 8KHz. iLBC codec mendukung 2 dasar panjang frame, 13.3 kbps bit rate dengan panjang frame encoding 30ms dan 15.2 kbps dengan panjang frame encoding 20ms.
2.6 Penomoran Telepon