2.2 Protokol SIP
2.2.2 Komponen SIP
Dalam hubungannya dengan VoIP ada dua komponen yang ada dalam sistem SIP, yaitu
UserAgent dan NetworkServer.
2.2.2.1 User Agent
Sama seperti komponen VoIP pada umumnya, komponen terpenting dalam membangun
VoIP berbasis protokol SIP pun membutuhkan UserAgent. Useragent merupakan sistem akhir (end system) yang digunakan untuk melakukan komunikasi. Pada SIP, user Agent terbagi atas dua bagian, yaitu :
1. User Agent Client (UAC), merupakan aplikasi pada client yang didesain untuk memulai SIP request.
2. User Agent Server (UAS), merupakan aplikasi server yang memberitahukan user jika menerima request dan memberikan respon terhadap request tersebut. Respon dapat berupa menerima atau menolak request.
2.2.2.2 Network Server
Agar user pada jaringan SIP dapat memulai suatu panggilan dan dapat pula dipanggil, maka user terlebih dahulu harus melakukan registrasi agar lokasinya dapat diketahui. Registrasi
dapat dilakukan dengan mengirimkan pesan REGISTER ke server SIP. Lokasi user dapat berbeda-beda sehingga untuk mendapatkan lokasi user yang aktual diperlukan location server. Pada jaringan SIP, ada tiga tipe networkserver, yaitu :
a. Proxy Server
Proxy server adalah komponen penengah antar user agent. Proxy server bertindak sebagai server dan client yang menerima request message dari user agent dan menyampaikan pada user agent lainnya. Request dapat dilayani sendiri atau disampaikan (forward) pada proxy server lain. ProxyServer bertugas menerjemahkan data dan/atau menulis ulang requestmessage
sebelum menyampaikan pada useragent tujuan atau proxy lain. Selain itu, proxyserver bertugas menyimpan seluruh state sesi komunikasi antara UAC dan UAS. Proxy server dapat berfungsi sebagai client dan server karena proxyserver dapat memberikan request dan respon.
b. RedirectServer
Komponen ini merupakan server yang menerima request message dari user agent, memetakan alamat SIP user agent atau proxy server tujuan kemudian memberikan respon terhadap request tersebut dan menyampaikan hasil pemetaan kembali pada useragent pengirim (UAC). Redirect Server tidak menyimpan state sesi komunikasi antara UAC dan UAS setelah pemetaan disampaikan pada UAC. Berbeda dengan Proxy Server, Redirect Server tidak dapat memulai inisiasi requestmessage dan tidak dapat menerima ataupun menutup sesi komunikasi.
c. Registrar Server
RegistarServer adalah komponen yang menerima requestmessageREGISTER. Registrar Server menyimpan databases user untuk otentikasi dan lokasi sebenarnya agar user dapat dihubungi oleh komponen SIP lainnya.
2.3 Asterisk
Asterisk adalah PBX dalam bentuk software. Asterisk dikembangkan pertama kali oleh Mark Spencer pada tahun 1999. Asterisk dapat dijalankan di berbagai sistem operasi dan
menyediakan feature-feature yang tersedia di PBX pada umumnya. Asterisk juga dapat melakukan VoIP melalui berbagai protokol dan dapat berinteraksi dengan berbagai perangkat
telephony yang harganya relatif murah.
Dengan melakukan instalasi Asterisk pada PC. maka PC dapat berubah menjadi sebuah
PBX dengan kemampuan untuk berkomunikasi dengan jaringan IP. PBX yang mempunyai
kemampuan tersebut dikenal dengan istilah IP PBX.
Seperti halnya PBX, dalam IP PBX pun dikenal tiga komponen penting yang membentuk
fungsi PBX, yaitu extension, trunk, dan dial plan.
a. Extension adalah komponen yang menangani registrasi dari pengguna, serta menyediakan username dan password bagi user agar dapat terhubung dengan IP PBX.
b. Trunk adalah komponen yang menangani registrasi satu IP PBX ke IP PBX lainnya. c. Dialplan adalah komponen yang mengatur penomoran dan callrouting.
2.3.1 Arsitektur Asterisk
Pada dasarnya, arsitektur Asterisk sangatlah sederhana. Protokol yang diimplementasikan
oleh Asterisk antara lain SIP, H323, IAX, MGCP. Aplikasi yang didukung oleh Asterisk antara
lain :
a. Mendukung bermacam-macam protokol VoIP gateway antara lain SIP, H323, IAX, MGCP.
b. IP PBX (Internet Protocol Private Branch eXchange). c. Interactive Voice Response (IVR) server.
d. Conferencingserver. e. Translasi nomor telepon.
f. Aplikasi callingcard. g. Antrian pangilan.
Asterisk memiliki beberapa komponen inti yang memegang peranan penting. Ketika
Asterisk pertama kali dijalankan, akan di-load Dynamic Module Loader yang menginisialisasi masing-masing driver untuk pengaturan channel, format file, detail record call, codec, dan aplikasi yang digunakan. Yang akan dilakukan berikutnya adalah Asterisk PBX Switching Core
memulai menerima panggilan yang datang, dan ditangani menurut dialplan yang telah dikonfigurasi. Kemudian Application Launcher digunakan untuk bunyi dering, koneksi
I/O Manager, yang akan bermanfaaat dalam pelaksanaan aplikasi, terutama pengaturan jadwal- jadwal berkaitan dengan fungsi PBX. Komponen berikutnya adalah codec translator, yang berfungsi untuk mengijinkan dua codec yang berbeda saling berkomunikasi.
2.4 Codec Video
Banyak video codec yang tersedia untuk implementasi VoIP. Video Codec yang digunakan umumnya adalah : H.261, H.263, dan H.264.
2.4.1 H.261
Standar H.261 adalah standar yang diterbitkan oleh ITU-T pada tahun 1990. Standar
H.261 didesain untuk kompresi video yang akan ditransmisikan melalui jaringan ISDN dengan
bandwidth yang diizinkan sebesar px64 kbit/s, di mana p berkisar antara 1 sampai 30. Standar H.261 ini diimplementasikan untuk aplikasi video conferencing dan videophone.
Video coder pada H.261 menghasilkan aliran bit digital sendiri yang dikombinasikan dengan sinyal lain. Sedangkan video decoder melakukan proses sebaliknya. Gambar diambil dari beberapa integer dari kesuluruhan video. Samplingclock dan digitalnetworkclock tidak sinkron satu sama lain.
Encoding H.261 didasarkan pada Discrete Cosine Transform (DCT) dan mengizinkan
encoding yang sepenuhnya berisi frames yang sama (INTRA-frame) ataupun encoding di antara
frames yang berbeda (INTER-frame). Elemen utama H.261 scource coder adalah prediction, block transformation (tata ruang untuk menerjemahkan frekuensi domain), quantization, dan
entropy coding. Ketika decoder membutuhkan prediction, motion compensation adalah sebuah pilihan. Pilihan lain yang direkomendasikan adalah loop filtering. Loop filter digunakan untuk prediksi data untuk mengurangi errors yang besar ketika menggunakan interframe coding. Loop
filtering menghasilkan penyempurnaan yang terlihat jelas pada kualitas video tapi membutuhkan energi lebih untuk memprosesnya.
Pengoperasian decoder mengizinkan codec yang kompatibel dengan codec H.261 untuk memberikan level kualitas yang berbeda pada poin beban yang berbeda. Salah satu contohnya
adalah quantization, bagian terbesar dari compression dan kontrol data rate yang dihasilkan melalui H.320 terdapat pada langkah quantization. Selama level quantization meningkat, lebih sedikit bit yang dibutuhkan untuk menspesifikasikan semua komponen frekuensi, dan frekuensi
tertinggi kemungkinan akan benar-benar dihilangkan, sehingga menyebabkan hilangnya
ketajaman gambar. Ketika beberapa implementasi menerapkan sebuah level quantization yang tetap yang didasarkan pada line rate, solusi terbaiknya adalah dengan secara dinamis mengadaptasi level quantization berdasarkan isi gambar. Namun, standar H.261 tidak menspesifikasikan metode quantization yang mampu beradaptasi.
Aliran bit yang ditransmisikan berisi sebuah kode BCH (Bose, Chaudhuri, dan Hocquengham) yaitu kode forward error correction. Kegunaan dari kode ini oleh decoder juga merupakan opsional. Fitur yang diperlukan untuk mendukung operasi multipoint switched juga
termasuk di dalam kode tersebut.
Gambaran source coder H.261, berdasarkan ITU menunjukkan hubungan antara DCT,
Gambar 2.4 H.261 source coder
2.4.2 H.263
Pada Februari 1995 ITU-T SG15 mengeluarkan standar H.263 yang dirancang untuk
penggunaan komunikasi bit-rate namun tidak pernah berjalan dengan baik ketika melalui
jaringan POTS (Plain Old Telephone Service). Standar H.263 telah menggantikan standar H.261 untuk video conferencing di beberapa aplikasi dan mendominasi standarisasi untuk beberapa
aplikasi internet video streaming sekarang ini. Algoritma pengkodean H.263 hampir sama dengan H.261 namun dengan beberapa perbaikan dan perubahan untuk meningkatkan kinerja
dan pemulihan kesalahan dalam pengcodingan. Selain QCIF dan CIF yang didukung oleh H.261,
standar H.263 mendukung resolusi SQCIF, 4CIF, dan 16CIF. SQCIF memiliki sekitar setengah
resolusi dari QCIF. 4CIF dan 16CIF masing-masing adalah 4 dan 16 kali dari resolusi CIF.
Gambar 2.4 H.263 source coder
H.263 menggunakan hybrid of inter-picture prediction untuk memanfaatkan keadaan
kosong sementara dan mengubah kode dari sinyal yang tersisa untuk mengurangi terjadinya
ruang kosong.
Dengan mode motion vector yang tak terbatas, motion vector diizinkan untuk menunjuk
ke luar gambar. Pixel terujung digunakan sebagai prediksi untuk pixel yang belum ada. Dengan
mode ini, keuntungan yang signifikan dicapai jika ada gerakan di tepi gambar, terutama untuk
format gambar yang lebih kecil.
Coding aritmatika berbasis Sintaks berarti bahwa coding aritmetika digunakan sebagai pengganti coding panjang variabel. SNR dan rekonstruksi frame akan sama, tetapi secara signifikan lebih sedikit bit yang akan diproduksi.
2.4.3 H.264
Berdasarkan ISO/IEC 14496-10, Standar H.264/AVC pertama kali diterbitkan pada
Mei tahun 2003 dan dibangun berdasarkan pada konsep awal standar seperti MPEG-2 dan
MPEG-4 Visual. H.264 menawarkan efisiensi kompresi yang lebih baik yakni kompresi video
yang lebih berkualitas dan fleksibilitas yang lebih besar dalam melakukan kompresi, transmisi
dan penyimpanan video. Video encoder pada H.264 dapat melakukan prediksi, transform dan proses encoding untuk menghasilkan kompresi bitstream H.264. Sedangkan video decoder H.264 dapat melakukan proses decoding secara lengkap, inverse transform dan rekonstruksi untuk memnghasilkan sebuah urutan video yang telah diencode. Dibandingkan dengan standar seperti MPEG-2 dan MPEG-4 Visual, H.264 memiliki kelebihan antara lain:
- Kualitas gambar yang lebih baik pada bitrate kompresi yang sama
- Kecepatan bit kompresi yang lebih rendah untuk kualitas gambar yang sama.
- Standar H.264 menawarkan fleksibilitas yang lebih besar dari segi kompresi dan
transmisi. Sebuah encoder H.264 dapat memilih dari berbagai jenis alat kompresi, sehingga cocok untuk aplikasi mulai dari bitrate rendah hingga transmisi HDTV
Gambaran source coder H.264 berdasarkan ITU :
Gambar 2.5 H.264 source coder
Encoder : Forward path
Frame masukan Fn digunakan untuk proses encoding. Frame tersebut diproses dalam unit macroblock (berdasarkan 16x16 pixel dari gambar asli). Setiap macroblock di-encode
menjadi mode intra atau inter. Pada salah satu kasus, prediksi macroblock P dibentuk berdasarkan sebuah frame yang direkonstruksi. Intra coding menyediakan akses menuju ke urutan kode ketika proses decoding berjalan lancar. Intra coding menggunakan bermacam- macam mode prediksi ruang untuk mengurangi ruang yang berlebihan pada sinyal sumber untuk
satu gambar. Pada mode intra, P dibentuk dari sampel pada frame yang ada di saat itu yang sudah di-encode, di-decode, dan direkonstruksi sebelumnya (uF'n pada gambar 2.5; menjelaskan
bahwa sampel yang tidak difilter digunakan untuk membentuk P). Intercoding (prediksi atau bi- prediksi) lebih efisien, ketika prediksi dari setiap blok sampel sudah dilakukan dari frame ke
berhubungan ditunjukkan oleh frame yang di-encode sebelumnya F’n-1, namun prediksi dari tiap macroblock mungkin dibentuk dari satu atau dua frame yang lalu atau yang akan datang yang sudah di-encode dan direkonstruksi. Prediksi P dikurangi dari macroblock saat itu untuk menghasilkan sisa macroblock atau macroblock yang berbeda Dn. Prediksi sisa kemudian dikompresi menggunakan transform (menggunakan block transform) untuk mengurangi korelasi ruang kosong pada block sebelum terkuantisasi. Transformed dan quantized memberi X, satu set koefisien dari quantized transform. Koefisien ini dikirim kembali dan di-encode menggunakan kode entropy seperti context-adaptive variable length codes (CAVLC) atau context adaptive binary arithmetic coding (CABAC). Koefisien entropy di-encode, bersama dengan informasi yang diperlukan untuk proses decode macroblock (seperti macroblock prediction mode,
quantizer step size, motion vector information yang mendeskripsikan bagaimana macroblock
telah menjadi motion-compensated, dll) dari aliran bit yang terkompresi. Proses tersebut melewati Network Abstraction Layer (NAL) untuk transmisi ataupun penyimpanan.
Encoder:Reconstruction Path
Koefisien quantized macroblock X di-decode saat pengiriman untuk merekonstruksi sebuah frame untuk proses encode dari macroblock berikutnya. Koefisien X kembali ditingkatkan (Q-1) dan transform di-invers (T-1) untuk menghasilkan sebuah macroblock yang berbeda Dn’. Hal tersebut tidak identik dengan macroblock asli yang berbeda Dn; proses quantization menghasilkan paket hilang dan Dn’ menjadi versi Dn yang menyimpang. Prediksi macroblock P ditambahkan ke Dn’ untuk membuat sebuah rekonstruksi macroblock uF’n (versi
menyimpang dari macroblock sebenarnya). Sebuah deblocking filter dijalankan untuk mengurangi efek penyimpangan blok pada batas block dan reconstructedreferenceframe dibuat dari rangkaian macroblock F’n.
Decoder
Decoder menerima aliran bit yang terkompresi dari NAL. Elemen data ter-decode secara entropi dan diurutkan kembali ke sebuah set dari koefisien X yang terkuantisasi. Kemudian
ditingkatkan kembali(inverse quantized) dan dilakukan inverse transformed untuk menghasilkan Dn’ (yang identik dengan Dn’ pada encoder). Proses ini menggunakan informasi header yang di- decode dari aliran bit, peng-decode membuat prediksi macroblock P, identik pada prediksi P yang sebenarnya yang diberntuk pada peng-encode. P kemudian ditambahkan ke Dn’ untuk
menghasilkan uF’n yang difilter untuk membuat macroblock F’n yang di-decode.
2.5 Packet Flow
Dalam komunikasi data, flow control adalah proses mengelola laju transmisi data antara dua node untuk mencegah pengirim terlalu cepat kehabisan data dan penerima lambat dalam
menerima data. Ini adalah mekanisme untuk pengirim dan penerima untuk mengontrol kecepatan
transmisi, sehingga node penerima tidak kewalahan dengan data dari transmisi node. Flow control harus dibedakan dari kontrol kongesti, yang fungsinya digunakan untuk mengendalikan aliran data ketika kemacetan telah benar-benar terjadi.
Flow control ini penting karena adalah mungkin jika komputer pengirim mengirimkan informasi pada tingkat yang lebih cepat dari komputer tujuan untuk menerima dan memproses
mereka. Hal ini dapat terjadi jika komputer penerima memiliki beban lalu lintas berat
dibandingkan dengan komputer pengirim, atau jika komputer penerima memiliki lebih sedikit
daya pemrosesan dari komputer pengirim.
Tanpa flow control, buffer dari receiver akan penuh sementara sedang memproses data
lama. Karena ketika data diterima, harus dilaksanakan sejumlah proses sebelum buffer dapat
Pada gambar 2.6 tiap tanda panah menyatakan suatu perjalanan frame tunggal. Suatu data link antara dua stasiun dan transmisinya bebas error. Tetapi bagaimanapun, setiap frame yang ditransmisi semaunya dan sejumlah delay sebelum diterima. Gambar b suatu transmisi dengan
losses dan error.
Gambar 2.6 Model dari transmisi frame
Diasumsikan bahwa semua frame yang dikirimkan berhasil diterima dengan sukses, tidak ada frame yang hilang dan tidak ada frame yang datang mengalami error. Selanjutnya frame-
frame tersebut tiba bersamaan dengan dikirimkannya frame, bagaimanapun juga masing-masing
frame yang dikirimkan sebelum diterima akan mendapat delay pasa saluran yang besarnya berubah-ubah.
