BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Tinjauan Umum Voice Over Internet Protocol (VoIP)
IP Telephony, Internet Telephony, Broadband Telephony, atau diistilahkan dengan VoIP (Voice Over Internet Protocol) merupakan teknologi yang memanfaatkan Internet Protocol untuk menyediakan komunikasi suara secara elektronis dan real-time
(Muhlis, 2007, hal: 6).
VoIP memiliki keunggulan yang tidak dimiliki oleh PSTN (Public Switched Telephone Network). Pertama, secara bisnis, komunikasi jarak jauh yang dilakukan melalui PSTN harus melalui operator-operator SLJJ (Sambungan Langsung Jarak Jauh) atau SLI (Sambungan Langsung Internasional), yang membebankan ongkos yang tidak murah. Sedangkan, dengan menggunakan VoIP biaya komunikasi dapat ditekan hingga 70% karena VoIP menggunakan jaringan internet dalam komunikasinya. Kedua, secara teknologis, VoIP relatif lebih hemat bandwidth karena kemampuan kompresinya (Iskandar, 2003).
Pada VoIP transfer data dilakukan melalui IP menggunakan teknologi jaringan
packet-switched, dimana data dipecah menjadi paket-paket kecil, dikirim melalui kanal-kanal yang berbeda-beda antara pengirim dengan tujuan akhirnya. Untuk itu setiap paket harus mempunyai header untuk identifikasi dan pengurutan data di tujuan. Sementara, pada PSTN digunakan jaringan circuit-switched dimana hubungan telepon yang diselenggarakan akan menduduki sirkuit fisik antara asal dengan tujuan, selama hubungan tersebut berlangsung. Jadi, pengguna lain tidak dapat memanfaatkan sirkuit tersebut selama hubungan masih berlangsung (Muhlis, 2007, hal: 6-7).
2.1.1 Definisi VoIP
VoIP itu sendiri didefinisikan sebagai suatu sistem yang menggunakan jaringan Internet untuk mengirimkan data paket suara dari satu tempat ke tempat lain menggunakan perantara protokol IP (Tharom, 2002, hal: 21). VoIP mentransmisikan sinyal suara dengan mengubahnya ke dalam bentuk digital, dan dikelompokkan menjadi paket–paket data yang dikirim dengan menggunakan platform IP (Internet Protocol). Jaringan IP sendiri adalah merupakan jaringan komunikasi data yang berbasis packet-switch (Syafitri, 2007, hal: 18).
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, User Datagram Protocol (UDP) header, dan link header seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.1.
Gambar 2.1 Format Paket VoIP
(Sumber:
IP header bertugas menyimpan informasi routing untuk mengirimkan paket-paket ke tujuan. Pada setiap 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 (Syafitri, 2007, hal:19).
UDP header memiliki ciri tertentu yaitu tidak menjamin paket akan mencapai tujuan sehingga UDP cocok digunakan pada aplikasi voice real time yang sangat peka terhadap delay dan latency.Format paket UDP ditunjukkan oleh gambar 2.2.
Gambar 2.2 Format Paket UDP (Sumber: Christian, 2008, hal: 4) Penjelasan gambar 2.2. adalah sebagai berikut:
1. Source Port (16bit): berisi nomor port protokol UDP yang menyatakan kemana pesan akan ditujukan. Sifatnya opsional, namun bila tidak digunakan harus berisi nol.
2. Destination Port (16bit): nomor port yang diperlukan untuk proses demultiplexing. Panjang pesan yang dinyatakan dalam oktet meliputi header dan data.
3. Message Length (16bit): panjang minimum untuk header saja adalah 8
4. Checksum (16bit): sifatnya opsional, dengan memberi nilai 0 jika tidak digunakan. Hal ini biasanya dilakukan jika pengiriman pesan dilakukan pada LAN (reliable network). Checksum untuk UDP perlu dihitung karena IP tidak menghitung
checksum untuk bagian data.
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. (Christian, 2008, hal: 9-10).
2.1.3 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 2.3.
Gambar 2.3 Hubungan PC ke PC (Sumber: Syafitri, 2007, hal: 21) 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 2.4. Gateway ini bisa berupa PC atau router.
Gambar 2.4 Hubungan PC ke telepon (Sumber: Syafitri, 2007, hal: 21) 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 protokol antar kedua jaringan IP dan telepon. Hubungan ini diperlihatkan dalam Gambar 2.5 (Syafitri, 2007).
Gambar 2.5 Hubungan antar telepon menggunakan jaringan internet (Sumber: Syafitri, 2007, hal: 22)
2.2 Protokol pada Jaringan VoIP
Saat ini terdapat banyak protokol yang bekerja pada jaringan VoIP, akan tetapi yang akan dibahas disini hanya dua jenis protokol utama yang menjadi standard untuk jaringan ini, yaitu H.323 dan SIP (session initiation protocol). H.323 memiliki umur yang lebih tua dibandingkan dengan SIP. H.323 merupakan standard yang dikeluarkan oleh ITU-T (International Telecommunication Union — Telecommunications Standards Sector), sedangkan SIP dikeluarkan oleh IETF (Internet Engineering Task Force) (Muhlis, 2007, hal: 7).
2.2.1 H.323
Standar H.323 menspesifikasikan empat macam komponen yang bila digunakan dalam suatu jaringan secara bersama akan memberikan layanan komunikasi multimedia point-to-point atau point-to-multipoint. Komponen-komponen tersebut adalah:
1. Terminal
Digunakan untuk komunikasi multimedia nyata waktu dan dua arah, suatu terminal H.323 dapat berupa PC atau stand alone device, yang menjalankan
aplikasi multimedia dan H.323. Terminal juga mendukung komunikasi suara dan komunikasi video atau data (opsional). Suatu terminal H.323 harus mendukung protokol-protokol berikut, diantaranya H.245, H.223, RAS, RTP/RTCP, dan G.711; sedangkan komponen opsional pada terminal adalah kompresi video, T.120, dan Multipoint Conferencing Unit (MCU).
2. Gateway
Digunakan untuk menghubungkan dua jaringan yang berbeda. Gateway ini memberikan konektivitas antara jaringan H.323 dengan jaringan non-H.323. konektivitas antara jaringan ini diperoleh dengan translasi protokol untuk call setup dan call release, konversi format media, dan transfer informasi antara jaringan-jaringan yang dihubungkan oleh gateway.
3. Gatekeeper
Merupakan titik utama untuk semua panggilan pada jaringan H.323. Gatekeeper
memberikan empat layanan penting, yaitu address translation, admission control,
bandwidth control, dan zone management. Beberapa fungsi opsional yang juga didukung adalah call authorization, bandwidth management, call control signaling, dan call management. Keberadaan gatekeeper sendiri adalah opsional. 4. Multipoint Control Unit (MCU)
Menyediakan kemampuan untuk konferensi (conference) antara tiga atau lebih terminal H.323. Semua terminal yang terlibat dalam konferensi membangun hubungan dengan MCU. Biasanya MCU terdiri dari Multipoint Controller dan
Multipoint Processor. MCU mengatur sumber (source) dari konferensi, negosiasi antar terminal dengan tujuan menentukan coder/decoder dari audio atau video yang digunakan, dan menangani aliran media (Syafitri, 2007, hal 23).
2.2.2 Session Initiation Protocol (SIP)
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 (Syafitri, 2007, hal 26).
SIP bisa dikatakan berkarakteristik client-server. Ini berarti request diberikan oleh client dan dikirimkan ke server. Kemudian server mengolah request dan memberikan tanggapan terhadap request tersebut ke client. Request dan respon terhadap request tersebut disebut transaksi SIP (Muhlis, 2007, hal: 10).
Protokol SIP didukung oleh beberapa protokol, antara lain RSVP (Resource Reservation Protocol) untuk melakukan pemesanan resource pada jaringan, RTP (Real-time Transport Protocol) dan RTCP (Real-Time Transport Control Protocol) untuk mentransmisikan media dan mengetahui kualitas layanan, serta SDP (Session Description Protocol) untuk mendeskripsikan sesi media. Secara default, SIP menggunakan protokol UDP (User Datagram Protocol), tetapi pada beberapa kasus dapat juga menggunakan TCP (Transport Control Protocol) sebagai protokol transport (Syafitri, 2007, hal 26).
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 2.6. SIP server adalah kesatuan fungsi logic, dimana tidak perlu memisahkan alat secara fisik.Sedangkan komponen servers terbagi atas 4 bagian 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 (Syafitri, 2007, hal 26-27).
Gambar dari aristektur SIP dapat kita lihat dari Gambar 2.6.
Gambar 2.6 SIP Agent and Servers
(Sumber:
SIP message dibedakan menjadi dua format, yaitu requests yang dikirim dari client menuju server, dan response yang dikirim dari server menuju client. Message request menunjukkan operasi yang direquest oleh client, sedangkan response
menyediakan informasi dalam menanggapi status dari requests (Muhlis, 2007, hal: 12-14).
2.2.2.1 Message Headers
Header ini digunakan untuk proses calling party, route, dan jenis pesan suatu panggilan. Terdapat empat group di dalamnya, yaitu : general header, entityheaders, request headers, dan response headers.
2.2.2.2 Message Request
Ada enam tipe request message:
1. INVITE, menunjukkan bahwa user atau service sedang diundang untuk bergabung dalam suatu sesi komunikasi.
2. ACK, mengkonfirmasi bahwa client telah menerima sebuah final response untuk sebuah INVITE request, dan hanya digunakan dengan INVITE requests.
3. OPTIONS, digunakan untuk meminta informasi tentang kemampuan server. 4. BYE, dikirim oleh user agent client untuk memberitahukan server untuk
memutuskan sebuah sesi komunikasi.
5. CANCEL, digunakan untuk membatalkan INVITE, atau membatalkan request
yang tertunda.
6. REGISTER, digunakan oleh client untuk meregister contact informasi, atau meregistrasi di sebuah server registrar.
7. INFO, digunakan untuk membawa pesan informasi lainnya, seperti informasi
inline DTMF.
2.2.2.3 Message Response
Response message berisi status code dan reason phrase yang mengindikasikan kondisi dari request. Isi dari status code mirip dengan yang digunakan dengan HTTP dan terdiri dari enam kategori:
1. 1xx Provisional atau Information– request telah diterima dan proses tetap berlangsung.
2. 2xx Successful Response – telah berhasil diterima, dimengerti dan di-accept. 3. 3xx Redirection Response – action berikutnya dibutuhkan untuk memproses
4. 4xx Client Error – request mengandung syntax yang buruk, dan tidak dapat dilaksanakan pada server ini.
5. 5xx Server Error – server mengalami error dalam melaksanakan valid request.
6. 6xx Global Error – request tidak dapat dilaksanakan pada server manapun. Respon SIP dapat ditunjukkan seperti pada gambar 2.7 di bawah ini
Gambar 2.7 Respon SIP (Sumber: Lazuardi, 2008, hal: 48) 2.2.2.4 Proses Call Flow pada Jaringan VoIP
Dalam melakukan pemanggilan telepon baik circuit switch atau packet switch, akan melalui 3 tahap proses yaitu, call setup (signaling), media path (voice exchange), dan
call tear down (hang up call). Pada gambar 2.8 terlihat alur pemanggilan dari salah satu client lokal yang telah di-NAT yaitu dari IP address 10.15.11.24 ke 114.123.255.3 ke client VoIP Rakyat dengan IP address 202.153.128.34.
A. SIP Signalling
Pada tahap SIP Signalling ini ada beberapa proses yang terjadi: 1. Register
Sebelum melakukan pemanggilan, softphone terlebih dahulu akan melakukan
register pada server Asterisk. Disini server Asterisk berfungsi sebagai registrar
Gambar 2.8 Proses Call Flow Pada Jaringan VoIP
2. Invite
Setelah proses register selesai dilakukan, SIP akan melakukan proses invite ke server VoIP lokal dengan tujuan untuk meminta server VoIP melakukan panggilan ke tujuan yang telah teregister. Untuk melakukan proses ini protokol SIP menggunakan protokol UDP sebagai medianya. Request invite ini terdiri dari beberapa header seperti yang terlihat berikut ini.
INVITE sip:1002@10.15.11.5 SIP/2.0
Via:SIP/2.0/UDP10.15.11.24;rport;branch=z9hG4bK0a0f0b180000004b4bd 1148100004f34000000f7 Content-Length: 217 Contact: sip:1001@10.15.11.24:5060 Call- Content-Type: application/sdp CSeq: 2 INVITE From: "unknown"<sip:1001@10.15.11.5>;tag=863665618549 Max-Forwards: 70 To: sip:1002@10.15.11.5
User-Agent: SJphone/1.60.289a (SJ Labs)
Dari message header di atas dapat terlihat extension 1001 melakukan proses invite ke server lokal untuk melakukan panggilan ke extension 1002. Adapun port yang digunakan adalah port 5060 dan softphone (User Agent) yang digunakan adalah
SJPhone. Selain itu, header ini berisi tag yang ditambahkan softphone untuk tujuan identifikasi (identitas phone client yang digunakan). Call ID tersebut adalah
identifier yang unik yang dihasilkan oleh kombinasi dari string secara random dan IP Address. CSeq (Call Sequence) berisi nilai integer dan method SIP. Max-Forwards berfungsi untuk membatasi jumlah dari hops dan request yang dapat dilewatkan ke tujuan yang dalam kasus ini bernilai 70. Ini dimaksudkan untuk menjamin sebuah request tidak gagal pada jaringan SIP.
3. Trying
Request dari softphone Asterisk
local dengan mengirimkan sinyal respons 100 Trying yang mengindikasikan bahwa request dari softphone telah diterima oleh server dan sebagai respon
checking kembali pada softphone tersebut. Berikut ini message header untuk proses ini. IP/2.0 100 Trying Via: SIP/2.0/UDP10.15.11.24;branch=z9hG4bK0a0f0b180000004b4bd1148100004 f34000000f7;received=10.15.11.24;rport=5060 From: "unknown"<sip:1001@10.15.11.24>;tag=863665618549 To: sip:1002@10.15.11.5 Call- CSeq: 2 INVITE
Server: Asterisk PBX 1.6.2.0~rc2-0ubuntu1.2
Allow: INVITE, ACK, CANCEL, OPTIONS, BYE, REFER, SUBSCRIBE, NOTIFY, INFO
Supported: replaces, timer
Contact: sip:1001@10.15.11.24
Content-Length: 0
4. Ringing
Sinyal ini bertujuan memberitahukan pemanggil bahwa sinyal request Invite telah diterima. Sinyal ini dikodekan dengan angka 180. Berikut ini message header
untuk proses ini.
SIP/2.0 180 Ringing
Via:
SIP/2.0/UDP
;received=10.15.11.24;rport=5060
From: "unknown"<sip:1001@10.15.11.24>;tag=863665618549
To: <sip:1002@10.15.11.5>;tag=as4024aaa2
Call-
CSeq: 2 INVITE
Server: Asterisk PBX 1.6.2.0~rc2-0ubuntu1.2
Allow: INVITE, ACK, CANCEL, OPTIONS, BYE, REFER, SUBSCRIBE,
NOTIFY,INFO
Supported: replaces, timer
Contact: sip:1001@10.15.11.24
Content-Length: 0
5. OK
Sinyal ini bertujuan untuk memberitahukan kepada pemanggil bahwa penerima panggilan telah menerima request. Pemanggil akan memberikan respon ACK
sebagai konfirmasi respon dengan kode 200 OK dan sesi percakapan dimulai. Berikut ini message header untuk proses ini.
SIP/2.0 200 OK Via: SIP/2.0/UDP 10.15.11.24;branch=z9hG4bK0a0f0b180000004b4bd1148100004f34000000f; received=10.15.11.24;rport=5060 From: "unknown"<sip:1001@10.15.11.5>;tag=863665618549 To: <sip:903@10.15.11.5>;tag=as4024aaa2 Call- CSeq: 2 INVITE
Server: Asterisk PBX 1.6.2.0~rc2-0ubuntu1.2
Allow: INVITE, ACK, CANCEL, OPTIONS, BYE, REFER, SUBSCRIBE,NOTIFY,INFO
Supported: replaces, timer
Contact: sip:903@10.15.11.5
Content-Type: application/sdp Content-Length: 272
Gambar 2.9 Hasil capturing message header dengan Wireshark
B. Media Path
Setelah tahap call setup berhasil dilakukan, komunikasi telah dibentuk maka protokol SIP menggunakan protokol RTP sebagai media untuk fungsi transportasi data (voice) yang bersifat real-time. RTP menggunakan protokol kontrol yaitu Real-Time Control Protocol (RTCP) untuk mengirimkan paket kontrol setiap terminal yang berpartisipasi pada percakapan untuk informasi kualitas transmisi pada jaringan (Grandistyana et al, hal:130).
C. Call Tear Down
Setelah sesi komunikasi selesai, client yang melakukan terminasi akan mengirimkan sinyal bye untuk menyatakan bahwa sesi komunikasi telah diakhiri. Sinyal ini akan dibalas oleh client lainnya dengan mengirimkan respon 200 OK sebagai respon untuk mengakhiri sesi komunikasi (Grandistyana et al, hal:130).
2.2.3 Protokol-Protokol Penunjang Jaringan VoIP
Protokol-protokol lain yang ikut berperan dalam proses transfer data suara pada jaringan VoIP diantaranya adalah protokol TCP/IP (Transfer Control Protocol/Internet 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 (Syafitri, 2007, hal 29).
2.2.3.1 Transmission Control Protocol (TCP)
Dalam mentransmisikan data pada layer Transport, ada dua protokol yang berperan yaitu TCP (Transmission Control Protocol) dan UDP (User Datagram Protocol). 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 (acknowledgment). 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 (Syafitri, 2007, hal 27).
2.2.3.2 User Datagram Protocol (UDP)
User Datagram Protocol (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 (Syafitri, 2007, hal 31).
2.2.3.3 Internet Protocol (IP)
Internet Protocol (IP) didesain untuk interkoneksi sistem komunikasi komputer pada jaringan paket switched. Pada jaringan TCP/IP, 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 (Syafitri, 2007, hal 31-32).
2.3 Parameter yang Mempengaruhi Kualitas Percakapan 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 :
1. Delay
Delay (latency), adalah waktu tunda yang dibutuhkan data untuk menempuhjarak dari asal ke tujuan. Beberapa sumber delay diantaranya dapat dilihat pada tabel 2.1.
Dalam perancangan jaringan VoIP, waktu tunda merupakan suatu permasalahan yang harus diperhitungkan karena kualitas suara bagus tidaknya tergantung dari waktu tunda. Besarnya waktu tunda maksimum yang direkomendasikan oleh ITU-T G.114 untuk aplikasi suara adalah 150 ms, sedangkan waktu tunda maksimum dengan kualitas suara yang masih dapat diterima pengguna adalah 250 ms. Waktu tunda end-to-end adalah jumlah waktu tunda konversi suara analog ke digital, waktu tunda waktu paketisasi atau bisa disebut juga waktu tunda panjang paket dan waktu tunda jaringan pada saat t (waktu) tertentu (Christian, 2008, hal: 13).
Tabel 2.1 Jenis-jenis sumber delay (Sumber: Syafitri, 2008, hal: 33)
Delay Keterangan
Processing delay Delay ini terjadi pada saat proses coding, compression, decompression, dan decoding.
Delay ini tergantung pada standar 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 20ms.
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 tabel 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.
Tabel 2.2. adalah tabel kategori performansi IP berdasarkan waktu tunda pada rekomendasi ITU-T G.114:
Tabel 2.2 Tingkat Kualitas Jaringan IP Berdasarkan Waktu Tunda (Sumber: Christian, 2008, hal: 13)
Waktu Tunda Kategori
0-150 ms Dapat diterima untuk kebanyakan aplikasi pengguna 150-300 ms Masih dapat diterima jika pelaksana (administrator) telah
mengetahui akibat waktu transmisi pada QoS aplikasi pengguna
Lebih dari 300 ms Tidak dapat diterima untuk perencanaan rancangan jaringan pada umumnya; bagaimana pun juga, hal ini disadari bahwa
kasus-kasus tertentu batas ini akan terlampaui 2. Variasi Waktu Tunda (Jitter)
Merupakan variasi waktu kedatangan antara paket-paket yang dikirimkan terus-menerus dari satu terminal (source) ke terminal yang lain (destination) pada jaringan IP. Biasanya dikenal juga dengan standar deviasi. Hal ini disebabkan oleh beban trafik, perubahan rute paket, kemacetan paket (congestion), dan waktu tunda pemrosesan. Semakin besar beban trafik dalam jaringan akan menyebabkan semakin
besar pula peluang terjadinya kemacetan paket. Dengan demikian, nilai variasi waktu tunda akan semakin meningkat dan nilai Quality of Service (QoS) akan semakin menurun (Christian, 2008, hal: 13-14).
Ada tiga kategori penurunan kualitas jaringan berdasarkan nilai variasi waktu tunda. Tabel 2.3. menunjukkan tiga kategori tingkat kualitas jaringan IP berdasarkan
jitter.
Tabel 2.3 Tingkat Kualitas Jaringan IP Berdasarkan Variasi Waktu Tunda (Sumber: Christian, 2008, hal: 14)
Kategori Degradasi Variasi Waktu Tunda
Baik 0-20 ms
Dapat Diterima 20-50 s
Tidak Dapat Diterima >50 ms
3. Tingkat Paket Hilang (Packet Loss)
Dalam komunikasi pada jaringan paket, tingkat paket hilang merupakan hal yang biasa. Paket hilang terjadi ketika terdapat penumpukan data pada jalur yang dilewati dan menyebabkan terjadinya overflow buffer pada router. Tabel 2.4. menunjukkan tingkat kualitas jaringan IP berdasarkan tingkat paket hilang (Christian, 2008, hal: 14).
Tabel 2.4 Tingkat Kualitas Jaringan IP Berdasarkan Tingkat Paket Hilang (Sumber: Christian, 2008, hal: 14)
Kategori Degradasi Tingkat Paket Hilang
Baik 0-1%
Dapat Diterima 1-5%
Tidak Dapat Diterima >10%
4. Kapasitas Jaringan (Bandwidth)
Dalam perancangan VoIP, kapasitas jaringan merupakan suatu yang harus diperhitungkan agar dapat memenuhi kebutuhan pelanggan yang dapat digunakan menjadi parameter untuk menghitung jumlah peralatan yang dibutuhkan dalam suatu
jaringan. Perhitungan ini juga sangat diperlukan dalam efisiensi jaringan dan biaya serta sebagai acuan pemenuhan kebutuhan untuk pengembangan di masa mendatang.Satuan yang dipakai untuk kapasitas jaringan adalah bps (bits per second). Satuan ini menggambarkan seberapa banyak bit yang dapat melalui rute jaringan dari suatu tempat ke tempat lain setiap detiknya. Paket hilang dan desequencing
merupakan masalah yang berhubungan dengan kebutuhan kapasitas jaringan, namun lebih dipengaruhi oleh stabilitas rute yang dilewati data pada jaringan, metode antrian yang efisien, pengaturan pada router, dan penggunaan control terhadap kongesti (kemacetan paket data) pada jaringan.
Besar kapasitas jaringan yang diperlukan untuk mentransmisikan suara melalui jaringan IP tergantung pada beberapa faktor, diantaranya adalah jenis kompresi suara yang digunakan, overhead dari paket VoIP, media transmisi, dan durasi paket VoIP yang ditransmisikan.
Ada bermacam-macam kompresi suara yang digunakan untuk teknologi VoIP. Tiap -tiap kompresi suara memiliki spesifikasi bitrate yang berbeda. Gambar 2.8 menunjukkan perbandingan bitrate yang dibutuhkan untuk satu jalur komunikasi pada beberapa kompresi suara (Christian, 2008, hal: 14-16).
Tabel 2.5 Perbandingan Pemakaian Jaringan oleh Codec Suara (Sumber: Christian, 2008, hal: 16)
Codec Bit Rate (kbps) Voice Payload Size (bytes) Packet Per Second (PPS) G.729 8 20 (20ms) 50 G.711 µ-law 64 160 (20ms) 50 GSM 13 33 (20ms) 50 iLBC 13.33 50 (20ms) 33.33
Terdapat beberapa aplikasi untuk mengukur bandwidth yang diperlukan setiap
codec untuk melakukan komunikasi atau percakapan diantaranya yang cukup terkenal adalah PRTG dan MRTG. Untuk menjalankan kedua aplikasi ini cukup mudah karena
sudah berbasis GUI (Graphical User Interface). Hasil pengukuran ditampilkan dalam bentuk grafik.
2.4 Metode Pengukuran Kualitas Percakapan VoIP
Ada dua pengujian yang biasa dilakukan, yaitu uji kualitatif dan uji kuantitatif. Uji kualitatif dilakukan dengan cara melakukan survei terhadap sekelompok orang tentang bagaimana kualitas percakapan suara tersebut. Uji kuantitatif dilakukan dengan melakukan pengukuran-pengukuran seperti pengukuran waktu tunda. Namun tetap saja hasil uji kuantitatif tersebut harus dibandingkan dengan hasil uji kualitatif.
Uji kualitatif dilakukan untuk mencari persepsi kualitas suara rata-rata dari suatu sistem. Uji ini dapat dilakukan dengan melakukan survei kepada sekelompok orang dan meminta pendapat mereka. Mereka diminta untuk menilai kualitas suara dengan memberikan suatu nilai misalnya antara 1 sampai 5. Kemudian dari hasil tersebut dapat dicari mean opinion score (MOS) (ITU-T P.800, 1996). Hal yang membuat sulit dari pengujian ini adalah subjektivitas masing-masing orang berbeda menyebabkan sulit untuk menentukan kualitas suatu sistem suara. Selain itu, pengujian ini membutuhkan jumlah orang yang banyak dan dengan demikian membuat pengujian ini menjadi mahal dan sangat memakan waktu.
Sedangkan metode uji kuantitatif dilakukan dengan melakukan pengujian pada faktor-faktor kualitas yang telah disebutkan sebelumnya kemudian dilakukan perhitungan matematis menggunakan rumus E-Model untuk mendapatkan nilai R-Faktor yang nilainya akan dikorelasikan dengan nilai MOS (ITU-T G.107, 2005). Metode ini mudah dilakukan, cepat dan efisien, sehingga cocok untuk dilakukan berulang-ulang untuk mendapatkan nilai yang lebih akurat (Christian, 2008, hal: 16).
2.4.1 Mean Opinion Score (MOS)
Merupakan sistem penilaian yang berhubungan dengan kualitas suara yang didengar pada ujung pesawat penerima. Standar penilaian MOS dikeluarkan oleh International
Telecommunication Union (ITU-T) pada tahun 1996 (ITU-T P.800, 1996). MOS memberikan penilaian kualitas suara dengan skala 1 (satu) sampai 5 (lima), dimana satu merepresentasikan kualitas suara yang paling buruk dan lima merepresentasikan kualitas suara yang paling baik. Penilaian dengan menggunakan MOS masih bersifat subyektif karena kualitas pendengaran dan pendapat dari masing-masing pendengar berbeda-beda (Christian, 2008, hal: 17).
Tabel 2.6 Rekomendasi ITU-T P.800 untuk Nilai Kualitas Berdasarkan MOS (Sumber: Christian, 2008, hal: 17)
Kualitas Percakapan Nilai
Sangat Baik (excellent) 5
Baik (good) 4
Cukup Baik (fair) 3
Kurang Baik (poor) 2
Buruk (bad) 1
Metode MOS dirasakan kurang efektif untuk mengestimasi kualitas layanan suara untuk VoIP, hal ini dikarenakan :
1. Tidak terdapatnya nilai yang pasti terhadap parameter yang mempengaruhi kualitas layanan suara dalam VoIP
2. Setiap orang memiliki standar yang berbeda-beda terhadap suara yang mereka dengar dengan hanya melalui percakapan (Syafitri, 2007, hal: 35).
2.4.2 Metode E-Model (ITU-T G.107)
Di dalam jaringan VoIP, tingkat penurunan kualitas yang diakibatkan oleh transmisi data memegang peranan penting terhadap kualitas suara yang dihasilkan, hal yang menjadi penyebab penurunan kualitas suara ini diantaranya adalah delay , paket loss
dan echo. Pendekatan matematis yang digunakan untuk menentukan kualitas suara berdasarkan penyebab menurunnya kualitas suara dalam jaringan VoIP dimodelkan dengan E – Model yang distandardkan kepada ITU–T G.107(Syafitri, 2007, hal: 35).
Nilai akhir estimasi E–Model disebut dengan R faktor . R faktor didefinisikan sebagai faktor kualitas transmisi yang dipengaruhi oleh beberapa parameter seperti
signal to noise ratio dan echo perangkat, codec dan kompresi, packet loss, dan delay. R Faktor ini didefinisikan sebagai berikut :
R = 94,2 - Id – Ie (2.1)
dengan :
Id = Faktor penurunan kualitas yang disebabkan oleh pengaruh delay satu arah
Ie = Faktor penurunan kualitas yang disebabkan oleh teknik kompresi dan
packetloss yang terjadi
Nilai Id ditentukan dari persamaan 2.2 berikut ini :
Id = 0.024 d + 0.11(d – 177.3) H(d – 177.3) (2.2)
Nilai Ie tergantung pada metode kompresi yang digunakan. Nilai R faktor secara keseluruhan dihitung dari persamaan (2.3).
R = 94,2 – [0.024 d + 0.11(d – 177.3) H(d – 177.3)] Ie (2.3) Dengan :
R = faktor kualitas transmisi d = delay satu arah (ms)
H = fungsi tangga ; dengan ketentuan H(x) = 0 jika x < 0, lainnya
H(x) = 1 untuk x >= 0
Nilai R faktor mengacu kepada standar MOS , hubungannya dapat dilihat pada Tabel 2.7.
Untuk mengubah estimasi dari nilai R ke dalam MOS terdapat ketentuan sebagai berikut :
1. Untuk R < 0 MOS = 1 2. Untuk R = 100 MOS = 4. 5
3. Untuk 0 < R < 100 MOS = 1 + 0. 035R + 7x10-6 R(R-60)(100-R) (Syafitri, 2007, hal: 35-36).
Tabel 2.7 Korelasi antara E – Model dengan MOS
(Sumber :
R-Value Mean Opinion Score (MOS) User Satisfication 90 or higher 4.34 or higher All user very satisfied 80 or higher 4.03 or higher All user satisfied 70 or higher 3.60 or higher Some user dissatisfied 60 or higher 3.10 or higher Many user dissatisfied 50 or higher 2.58 or higher Nearly all user dissatisfied
