BAB II
DASAR TEORI
2.1 Umum
Teknologi komunikasi berbasis IP (Internet Protocol) berkembang pesat seiring dengan berkembangnya teknologi. Saat ini jaringan internet tidak hanya terfokus pada layanan paket data dan aplikasi standar seperti www (world wide web) atau http (hypertext transfer protocol) yang bersifat non real-time dan tidak
memilik QoS (Quality of Service). Kebutuhan akan layanan berbasis multimedia dilewatkan melalui jaringan IP telah menjadi sesuatu yang mungkin. Pada dasarnya jaringan IP dibuat untuk tidak melewati data yang bersifat real-time. Tetapi dengan ditemukannya teknologi penunjang QoS jaringan seperti RTP (Real Time Protocol) membuat jaringan IP menjadi handal untuk mengirim data yang
bersifat real time seperti voice dan video.
Ide awal untuk melakukan komunikasi jarak jauh dengan menggabungkan suara dan video pertama kali dilakukan oleh perusahaan telepon AT&T (American Telephone & Telegraph Company) pada tahun 1956, perusahaan telepon yang didirikan oleh penemu telepon Alexander Graham Bell. Pertama kali video phone diperkenalkan tidak ada orang yang menduga bahwa teknologi ini akan berkembang pesat hingga dapat menggantikan telepon standar [1].
Seiring dengan perkembangannya, nama video phone sudah tidak digunakan lagi, sekarang ini nama video call menjadi lebih populer digunakan masyarakat umum [2].
2.2 Pengertian Video Call
Video Call merupakan suatu layanan yang dapat digunakan untuk mentransmisikan gambar serta suara dalam bentuk video sehingga terlihat seperti nyata (real-time). Hal ini bisa sama sederhananya dengan percakapan yang dilakukan oleh dua orang di tempat yang sama. Saat ini video call sangat berguna bagi orang tuli dan bisu karena mereka tetap dapat melakukan komunikasi dengan menggunakan bahasa isyarat.
Gambar 2.1 Hubungan Teknologi komunikasi video call sederhana
2.3
Berdasarkan perkembangannya video call dapat dibagi menjadi dua jenis, yaitu video call melalui jaringan internet dan video call melalui telepon selular. Berikut ini akan dibahas mengenai perkembangan video call.
2.3.1
Pada mulanya, video call berbentuk fisik seperti monitor komputer yang diintegrasikan dengan telepon kabel, sehingga panggilan maupun komunikasi jarak jauh yang akan dilakukan membutuhkan perangkat yang cukup banyak dan tidak fleksibel.
Biasanya komunikasi video call yang dibangun melalui jaringan internet memanfaatkan protokol internet atau IP. Selain itu, video call dapat pula diatur agar komunikasi hanya terjadi pada jaringan lokal tanpa menghubungkannya dengan internet.
Komponen yang diperlukan untuk membangun komunikasi melalui video call terdiri dari lapisan internet dan aplikasi. Pada lapisan aplikasi terdapat kamera
dan mikrofon sebagai perangkat input gambar dan suara. Input ini akan ditransmisikan melalui jaringan internet dengan sebelumnya dikodekan menjadi bit-bit biner yang dapat dilewatkan di jaringan dan diatur dengan standar protokol yang digunakan. Gambar 2.2 memperlihatkan komponen yang membangun komunikasi dengan video call [2].
Gambar 2.2 Arsitektur Jaringan video call
2.3.2
seluler yang merupakan bagian dari teknologi nirkabel telah berubah dari pengiriman suara, data dan akhirnya sampai pada gambar bergerak (video).
Banyak orang yang salah mengartikan video call melalui telepon seluler sebagai 3G (third-generation technology). Sebenarnya 3G difasilitasi oleh penyelenggara telepon genggam (celluler provider) sedangkan Video Call adalah panggilan video yang dapat dilakukan dengan memanfaatkan jaringan 3G [2].
2.4 Faktor Pendukung Aplikasi Video Call
Faktor-faktor pendukung keberhasilan jaringan aplikasi video call antara lain Video, Audio, Resolusi dan Bandwidth. Berikut ini akan dijelaskan faktor-faktor pendukung aplikasi video call.
2.4.1 Video
Video merupakan suatu teknologi untuk menangkap, memproses, dan mentransmisikan dalam bentuk sinyal elektronik dari suatu gambar bergerak. Untuk melakukan video call, webcam digunakan sebagai input. Webcam memiliki resolusi pengambilan gambar yang berbeda-beda. Dahulu, webcam masih memiliki resolusi yang kecil, misalnya 160x120. Namun sekarang sudah ada webcam yang memiliki resolusi beberapa megapixel. Semakin besar ukuran resolusi semakin besar pula jumlah data yang dikirimkan, sehingga bandwidth yang digunakan juga semakin besar [4].
2.4.2 Audio
dibandingkan dengan data video. Gambar 2.3 memperlihatkan proses konversi gelombang analog ke digital [4].
Gambar 2.3 Konversi analog ke digital
2.4.3 Resolusi
Resolusi adalah ukuran yang digunakan untuk memperlihatkan banyaknya jumlah pixel yang terdapat pada suatu layar. Resolusi sering digunakan sebagai jumlah pixel dalam pencitraan gambar digital [5].
Semakin besar resolusi yang dipakai maka semakin besar bandwidth yang dipakai, hal ini diperlihatkan Gambar 2.4.
Gambar 2.4 Diagram Bandwidth dengan Resolusi
2.4.4 Bandwidth
tersebut mampu mengirimkan 10 juta bit setiap detiknya. Dalam kasus video call, semakin kecil bandwidth yang disediakan untuk komunikasi, semakin rendah pula kecepatan transfer data dan kualitas gambar video yang sedang berlangsung juga buruk.
Bila digambarkan aliran telpon itu sebagai pipa air, bandwidth adalah ukuran dari pipa itu sendiri sedangkan isi yang mengalir di dalamnya adalah informasi, isinya dalam bentuk Kbps (Kilo bits persecond). Untuk video call, bandwidth yang direkomendasikan 384 Kbps untuk bisa menghasilkan kualitas video yang cukup baik [6].
2.5 Prinsip Kerja Video Call
Sinyal suara yang masuk melalui microphone dan sinyal gambar yang direkam melalui kamera/webcam dikonversikan menjadi sinyal digital. Kemudian kedua sinyal tersebut dikompresi menggunakan perangkat yang disebut codec. Sinyal yang sudah dikompresi tersebut ditransmisikan melalui jaringan internet dalam hal ini menggunakan IP. Setelah informasi yang berbentuk video dan audio tersebut sampai pada alamat yang dituju, sinyal dari internet dapat didekompresikan kembali menjadi sinyal suara dan gambar. Setelah itu pada receiver, video dapat ditampilkan di layar monitor dan audio dapat diputar pada
speaker. Proses konversi sinyal analog menjadi digital dari pengirim ke penerima dapat dilihat pada gambar 2.5 [7].
Gambar 2.5 Proses konversi sinyal dari pengirim ke penerima
Sample Quantizing Encoding
2.6 Codec
Codec (Coder-Decoder atau Compressor-Decompressor) adalah suatu metode yang digunakan untuk melakukan sampling terhadap sinyal analog kemudian sebelum ditransmisikan sinyal analog tersebut dikonversi ke dalam bit-bit digital, lalu mengubahnya kembali agar dapat digunakan. Selain itu, Codec juga mempunyai fungsi untuk mengecilkan (compress) file berupa video dan audio ke dalam ukuran data yang lebih kecil kemudian mengembalikannya keukuran semula (decompress) [8]. Format kompresi dalam codec ditunjukkan pada gambar 2.6.
Gambar 2.6 Format kompresi di dalam Codec
Codec digunakan untuk menghemat bandwidth. Namun, resikonya suara
dan gambar yang dihasilkan menjadi kurang jernih. Terdapat 2 jenis codec, yaitu lossy codec dan lossless codec. Berikut ini akan dibahas jenis codec tersebut.
2.6.1 Lossy Codec
Lossy Codec merupakan jenis kompresi di mana ukuran data yang dihasilkan akan berkurang dari ukuran data yang sebenarnya. Banyak codec yang popular termasuk dalam katagori ini. Codec ini akan mengurangi kualitas data. Biasanya codec ini digunakan untuk menyimpan data pada media penyimpanan yang berukuran terbatas seperti CD-ROM dan DVD. [4].
2.6.2 Lossless Codec
Lossless codec merupakan jenis kompresi di mana ukuran data hasil dekompres sama persis dengan ukuran data yang sebenarnya atau tidak terjadi pengurangan data seperti halnya Lossy Codec. Konsekuensinya ukuran data Lossless Codec lebih besar dari Lossy Codec. Biasanya Lossless Codec ini digunakan pada video yang masih memerlukan editing, karena dalam proses editing dilakukan encode-decode berulang kali, sehingga jika menggunakan lossy codec kualitas video akan jauh menurun dibandingkan video aslinya [4].
2.7 Kompresi Video
ITU-T (International Telecommunication Union – Telecommunication Sector) membuat beberapa standar yang direkomendasikan untuk video call.
Beberapa standar yang dikenal antara lain [8]:
2.7.1 H.261
Standar video coding ini diresmikan pada tahun 1990. Pada awalnya didesain untuk transmisi di atas ISDN (Integrated Service Digital Network). Algoritma video coding ini didesain untuk dapat beroperasi pada bitrate antara 40 kbit/s sampai 2 Mbit/s. Standar ini mendukung dua ukuran video frame: CIF (Common Intermediate Format 352 x 288) dan QCIF (Quarter Common Intermediate Format 176 x 144) [8].
2.7.2 H.263
sub-QCIF (82x72), QCIF (176x144), CIF (352x288), 4CIF (704x576), dan 16CIF (1408x1152).
Secara umum prinsip kerja H.263 adalah video frame yang akan ditransmisikan di sumber / pengirim dienkode (dikompresi) terlebih dahulu dengan video enkoder. Kemudian aliran video yang terkompres ditransmisikan melalui jaringan atau saluran telekomunikasi dan di ujungnya di dekode (dekompresi) menggunakan video dekoder. Frame yang didekode ini kemudian akan ditampilkan. Draft awalnya bahkan menspesifikasikan kecepatan komunikasi data kurang dari 64 Kbps, akan tetapi batasan ini telah dibuang. Oleh karena itu, diharapkan standar H.263 dapat digunakan untuk berbagai kecepatan, tidak hanya aplikasi dengan kecepatan rendah. Bukan mustahil, standar H.263 akan menggantikan standar H.261 pada banyak aplikasi [8].
2.7.3 H.264
H.264 merupakan standar terbaru codec yang dikembangkan oleh ITU-T dan MPEG (Moving Picture Group) yang merupakan upaya kemitraan yang dikenal sebagai JVT (Joint Video Team). H.264 menyediakan perkembangan yang signifikan melebihi H.263.
Selain itu codec ini bertujuan untuk memberikan fleksibilitas untuk diterapkan pada berbagai aplikasi diberbagai jaringan dan sistem. Sebagian besar produk video conferencing mengikutsertakan standar video H.264, H.263 dan H.261 [9].
Pada Tugas Akhir ini codec yang digunakan adalah codec H.263 dan codec H.264.
2.8 Metode Transmisi
Setiap sistem trasmisi mempunyai metode transmisi sendiri. Metode transmisi dibedakan menjadi tiga, yaitu [10]:
2.8.1 Simplex
Simplex merupakan metode transmisi dimana informasi dapat ditransmisikan dalam satu arah. Dengan kata lain, kita hanya dapat menerima informasi yang disampaikan. Contoh metode transmisi ini adalah televisi, radio, dan telegraph.
2.8.2 Half Duplex
2.8.3 Full Duplex
Sistem komunikasi dapat dikatakan memiliki metode transmisi full-duplex, jika pada sistem komunikasi tersebut dapat mengirimkan informasi dalam dua arah dan pada waktu yang sama. Biasanya sistem komunikasi ini memiliki dua kanal yang terpisah untuk setiap arahnya. Hal ini sama sederhananya seperti saat melakukan percakapan seperti biasa. Contoh metode transmisi ini adalah telepon.
2.9 Protokol Penunjang Video Call
Pada dasarnya jika dua buah perangkat akan melakukan pertukaran informasi memerlukan sebuah protokol yang bertugas mengatur komunikasi antar perangkat tersebut. Protokol merupakan sekumpulan aturan yang mendefinisikan beberapa fungsi seperti pembuatan hubungan, pengiriman pesan atau file, serta pemecahan berbagai masalah khusus yang berhubungan dengan komunikasi data agar komunikasi dapat berjalan dan dilakukan dengan benar.
Terdapat 2 standar penting dalam komunikasi data, yaitu OSI (Open System Interconnection) yang dikembangkan oleh ISO (International Organization for Standardization) dan TCP/IP (Transmission Control
Protocol/Internet Protocol) yang dikembangkan oleh DARPA (Defense Advanced Reseacrh Project Agency). Standar TCP/IP merupakan standar yang digunakan
saat ini [11].
Ada beberapa protokol yang menjadi penunjang jaringan Video Call, antara lain:
2.9.1 Transmission Control Protocol/Internet Protocol (TCP/IP)
kompatibilitasnya pada berbagai perangkat keras dan sistem operasi. Sekumpulan protokol TCP/IP dimodelkan dalam empat lapis/ layer, keempat layer itu bisa dilihat pada tabel 2.1 [11].
Tabel 2.1 Lapisan TCP/IP
2.9.2 Lapisan Aplikasi (Application Layer)
Fungsi utama lapisan ini adalah untuk mendefinisikan aplikasi-aplikasi yang dijalankan pada jaringan. Terdapat banyak protokol pada lapisan ini, sesuai dengan banyaknya aplikasi TCP/IP yang dijalankan. Beberapa contoh aplikasi yang telah dikenal misalnya HTTP (Hypertext Transfer Protocol) untuk web, SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) untuk pengiriman e-mail, FTP (File Transfer Protocol) untuk transfer file, dan lain-lain [12].
2.9.3 Lapisan Transport (Transport Layer)
Pada layer ini menyediakan layanan transfer data dari asal sampai ke tujuan. Lapisan ini meliputi mekanisme keandalan. Pada lapisan ini terdapat dua protokol yaitu TCP (Transmission Control Protocol) dan UDP (User Datagram Protocol) [11].
TCP merupakan protokol yang berorientasi sambungan (connection-oriented) yang artinya menjaga reliabilitas hubungan komunikasi end – to – end. Konsep dasar cara kerja TCP adalah mengirim dan menerima segmen– segmen informasi dengan panjang data bervariasi pada suatu datagram internet. TCP
Application Layer
Transport Layer
Internet Layer
membangun koneksi yang kuat antara host pengirim dan host penerima. TCP menjamin realibilitas hubungan komunikasi karena melakukan perbaikan terhadap data yang rusak, hilang atau kesalahan kirim [13].
Dalam UDP pesan akan dikirimkan dalam bentuk datagram. UDP merupakan protokol connectionless. Pada UDP tidak ada mekanisme untuk pemeriksaan data, sehingga UDP disebut juga sebagai unreliable protocol atau protokol yang tidak andal. Koneksi yang andal selalu memberikan keterangan apabila paket yang dikirimkan mengalami kegagalan, sedangkan koneksi yang tidak andal tidak akan mengirimkan keterangan meskipun pengiriman data gagal. UDP lebih tepat digunakan untuk pengiriman data-data kecil dengan jumlah yang banyak. Aplikasi-aplikasi yang bersifat real-time seringkali menggunakan UDP sebagai protokolnya.
2.9.4 Lapisan Internet (Internet Layer)
Pada protocol TCP/IP, setiap 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 alamat pada transfer data. Tugas internet layer adalah untuk mengirimkan paket-paket IP ke tempat tujuan yang seharusnya [11].
2.9.5 Lapisan Akses Jaringan (Network Access Layer)
Lapisan ini bertanggung jawab untuk mengirimkan dan menerima data dari dan ke media fisik. Lapisan ini biasanya memberikan servis untuk deteksi dan koreksi kesalahan dari data yang ditransmisikan [12].
2.9.6 Real-time Transport Protocol (RTP)
RTP merupakan standar utama untuk keperluan transport audio dan video dalam jaringan IP. RTP (Real Time Transport Protocol) adalah sebuah protokol yang dapat memperlihatkan masalah waktu dan merupakan standar internet untuk melakukan pengiriman data secara Real-Time yang meliputi audio dan video yang bergantung pada protokol transport. Aplikasi tipikal yang menjalankan RTP berada diatas protokol UDP. RTP tidak menyediakan mekanisme apapun untuk memastikan pengiriman yang tepat waktu. RTP menggunakan protokol kendali yang disebut RTCP (Real-Time Trasnport Control Protocol) yang mengendalikan QoS dan sinkronisasi media stream yang berbeda. RTP berhasil diimplementasikan untuk aplikasi-aplikasi multimedia real-time seperti videophone, webcasting, video broadcast dan lain-lain [7]. Letak protokol RTP
pada TCP/IP ditunjukkan oleh gambar 2.7
Gambar 2.7 Protokol RTP pada TCP/IP
Quality of Service (QoS) merupakan metode pengukuran tentang seberapa
baik jaringan dan merupakan suatu usaha untuk mendefinisikan karakteristik dan sifat dari suatu layanan. QoS digunakan untuk mengukur sekumpulan atribut jaringan.
QoS didesain untuk membatu user menjadi lebih produktif dengan memastikan bahwa user mendapatkan kinerja yang handal dari aplikasi-aplikasi berbasis jaringan. QoS mengacu pada kemampuan jaringan untuk menyediakan layanan yang lebih baik pada trafik jaringan tertentu melalui teknologi yang berbeda-beda [14].
Ketika paket dikirimkan dari asal ke tujuan banyak hal yang bisa terjadi, yang mengakibatkan berbagai masalah dan disebut sebagai parameter-parameter QoS. Parameter-parameter tersebut, yaitu waktu tunda (delay), variasi waktu tunda (jitter), paket hilang (packet loss), dan throughput. Berikut akan dijelaskan parameter-parameter tersebut.
2.10.1 Delay
Delay merupakan akumulasi berbagai waktu tunda pada jaringan internet. Delay adalah waktu tunda suatu paket yang diakibatkan oleh proses transmisi dari satu titik ke titik lain yang menjadi tujuannya. Delay mempengaruhi kualitas layanan (QoS) karena waktu tunda menyebabkan suatu paket lebih lama mencapai tujuan. ITU-T G.1010 merekomendasikan Delay tidak lebih besar dari 150 ms untuk berbagai aplikasi, dengan batasan 400 ms untuk komunikasi multimedia yang masih dapat diterima.
����� = ��������
Keterangan:
Duration = total waktu pengiriman paket Total packet = total paket yang dikirim
Total waktu tunda merupakan penjumlahan dari waktu tunda pemrosesan, waktu tunda paketisasi, waktu tunda antrian, waktu tunda propagasi, dan waktu tunda akibat jitter buffer di sisi penerima. Waktu tunda merupakan salah satu permasalahan yang harus diperhitungkan karena kualitas suara dan gambar menjadi baik sangat tergantung dari delay yang terjadi. ITU G.1010 membagi karakteristik waktu tunda berdasarkan tingkat kenyamanan user, seperti pada Tabel 2.2 [15].
Tabel 2.2 Pengelompokan Waktu Tunda
Waktu Tunda Kualitas
0 – 150 ms Baik
150 – 300 ms Cukup, masih dapat diterima
> 300 ms Buruk
Ada beberapa komponen waktu tunda yang terjadi di jaringan. Berikut ini penjelasan mengenai beberapa jenis waktu tunda yang dapat mempengaruhi kualitas layanan telepon internet:
1. Processing delay
Waktu tunda yang terjadi akibat proses coding, compression, decompression, dan decoding.
2. Packetization delay
3. Queueing delay
Waktu tunda yang disebabkan oleh antrian paket data akibat terjadinya kongesti jaringan.
4. Propagation delay
Waktu tunda ini disebabkan oleh medium fisik jaringan dan jarak yang harus dilalui oleh sinyal suara pada media transmisi data antara pengirim dan penerima.
5. Serialization delay
Waktu tunda ini terjadi karena adanya waktu yang dibutuhkan untuk pentransmisisan paket IP dari sisi pengirim.
6. Jitter Buffer
Waktu tunda ini disebabkan oleh adanya buffer untuk mengatasi jitter.
2.10.2 Throughput
Throughput adalah bandwidth aktual yang terukur pada suatu ukuran waktu tertentu. Throughput lebih menggambarkan bandwidth yang sebenarnya (aktual) pada suatu waktu tertentu yang digunakan untuk mendownload suatu file dengan ukuran tertentu. Throughput merupakan jumlah bit yang berhasil dikirim pada suatu jaringan. Rumus yang digunakan untuk mencari nilai throughput adalah [15]:
�ℎ����ℎ��� =����� ℎ������� �������
����� ���������� ����� …………... (2.2)
Beberapa faktor yang menentukan nilai throughput adalah : 1. Piranti jaringan
4. Banyaknya pengguna jaringan 5. Spesifikasi komputer client/user 6. Spesifikasi komputer server 7. Induksi listrik dan cuaca
2.10.3 Packet Loss
Packet Loss merupakan penyebab utama dalam pelemahan audio dan
video streaming, VoIP, dan Conference Call. Packet Loss dapat disebabkan oleh pembuangan paket di jaringan (Network Loss) atau pembuangan paket di gateway atau terminal sampai kedatangan terakhir (Late Loss). Network Loss secara normal disebabkan oleh kemacetan, perubahan rute secara seketika, kegagalan link dan lossy link seperti saluran nirkabel. Selain itu packet loss dapat disebabkan oleh
penurunan sinyal dalam media jaringan. Kemacetan atau kongesti dalam jaringan merupakan penyebab utama dari packet loss. Tabel 2.3 memperlihatkan standar tingkat paket hilang pada jaringan [15].
Tabel 2.3 Standar Tingkat Paket Hilang
Tingkat Paket Hilang Kualitas
0 – 5 % Baik
5 – 10 % Cukup
> 10 % Buruk
Rumus yang digunakan untuk menghitung packet loss adalah:
����������=������ �������� −������ ��������
2.10.4 Jitter
Jitter merupakan perbedaan selang waktu kedatangan antar paket di terminal tujuan. Jitter dapat disebabkan oleh terjadinya kongesti, kurangnya kapasitas jaringan, variasi ukuran paket, serta ketidakurutan paket.
Untuk meminimalisasi atau mengatasi jitter dalam jaringan maka paket data yang datang dikumpukan dulu dalam jitter buffer selama waktu yang telah ditentukan sampai paket dapat diterima pada sisi penerima dengan urutan yang benar. Namun adanya buffer tersebut akan memepengaruhi waktu tunda total sistem akibat adanya tambahan proses untuk mengompensasi jitter. Tabel 2.4 menjelaskan mengenai standar nilai jitter yang mempengaruhi kualitas layanan video call [15].
Tabel 2.4 Standar Jitter
Jitter Kualitas
0 – 20 ms Baik
20 – 50 ms Cukup
>50 ms Buruk
Semakin besar nilai jitter maka akan semakin menurunkan performansi dari jaringan, karena itu nilai jitter harus seminimum mungkin. Rumus yang digunakan untuk menghitung jitter adalah:
���� − ���������� = �����������
��������������� ����� ……….. (2.4)
call tidak hanya untuk kepentingan pribadi saja. Berbagai hal dapat didukung oleh
video call sebagai sarana komunikasi real-time yang sangat membantu [2].
1. Bisnis : Dengan adanya Video Call, individu-individu di tempat yang jauh
yang akan mengadakan rapat dapat dilakukan dengan menggunakan video conference, semacam video call tetapi dalam skala lebih besar.
2. Kesehatan dan obat-obatan : Dengan adanya Video Call, penanganan
medis secara jarak jauh pun dapat dilakukan. Ini biasa dilakukan di daerah terpencil yang sarana pengobatannya tidak begitu baik, sehingga dibutuhkan yang lebih canggih dan professional untuk kasus tertentu. Dengan melakukan komunikasi dan tatap muka, pasien dapat dilihat secara langsung mengenai gejala penyakitnya.
3. Pendidikan : Dengan adanya teknologi Video Call, antar siswa ataupun
