i
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
ii
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
iii
iv
v
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.
vi 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.
vii 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.
viii
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.
ix
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,
x
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,
xi
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
xii 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
1.5 Metodologi Penelitian... 4
1.6 Sistematika Penulisan ... 5
BAB II ... 7
LANDASAN TEORI ... 7
2.1 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
xiii
2.6.2 Sliding Window Flow Control... 44
BAB III ... 49
PERANCANGAN DAN IMPLEMENTASI SISTEM ... 49
3.1 Kriteria Pengujian ... 49
3.1.1 Dependent Variabel ... 49
3.1.2 Independent Variabel ... 51
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 ... 63
4.1 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
xiv
xv
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Contoh pengalamatan SIP ... 26
Tabel 2.2 Header SIP ... 31
Tabel 2.3 Kelas Respon pada SIP ... 33
Tabel 2.4 Standar Nilai MOS ... 37
Tabel 2.5 Hubungan antara R-Factor dengan MOS ... 39
Tabel 3.1 Standar Nilai MOS ... 50
Tabel 4.1 Hasil pengukuran kebutuhan bandwidth berdasarkan kualitas suara ... 64
Tabel 4.2 Nilai MOS codec G.711 A-Law pada jaringan tanpa gangguan ... 65
Tabel 4.3 Nilai MOS codec G.711 U-Law pada jaringan tanpa gangguan ... 65
Tabel 4.4 Nilai MOS codec G.711 MOS pada jaringan tanpa gangguan ... 66
Tabel 4.5 Nilai Packet Loss pada jaringan dengan gangguan statis ... 67
Tabel 4.6 Nilai Jitter pada jaringan dengan gangguan statis ... 69
Tabel 4.7 Nilai MOSpada jaringan dengan gangguan statis ... 71
Tabel 4.7 Nilai packet loss pada jaringan dengan gangguan bervariasi ... 74
Tabel 4.8 Nilai jitter pada jaringan dengan gangguan bervariasi ... 75
xvi
DAFTAR 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 MOSpada 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
xvii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Format paket VoIP ... 9
Gambar 2.2 Proses sesi Invite dengan Proxy Server ... 24
Gambar 2.3 Redirect Server ... 25
Gambar 2.4 Registrar Server ... 26
Gambar 2.5 Format Pesan SIP ... 28
Gambar 3.1 Topologi Jaringan ... 52
Gambar 3.2 Flowchart kerja ... 57
Gambar 3.3 Jaringan yang diberikan gangguan statis ... 59
Gambar 3.4 Jaringan dengan gangguan bervariasi ... 61
Gambar 4.1 Gangguan pada bandwidth 512 Kbps ... 67
1 BAB 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
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
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 :
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
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 V KESIMPULAN DAN SARAN
7 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).
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 VoIP 2.1.3 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.
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
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
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
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.
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.
• 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.
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
Linear Prediction
Gambar 2.4 Diagram codec GSM Encoder
• 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.
kemudian diumpankan ke long term analysis filter yang menghasilkan 40 blok baru dari short term residual signal yang digunakan untuk sub blok selanjutnya untuk melengkapi feedback loop.
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)
(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).
a. Real Time Transport Protocol (RTP)
Protokol RTP menyediakan transfer media secara real-time pada jaringan paket. Protokol RTP menggunakan protokol UDP dan header RTP mengandung informasi kode bit yang spesifik pada tiap paket yang dikirimkan. Hal ini membantu penerima untuk melakukan antisipasi jika terjadi paket yang hilang.
b. Real Time Control Protocol (RTCP)
Protokol RTCP merupakan protokol yang mengendalikan transfer media. Protokol ini bekerja sama dengan protokol RTP. Dalam satu sesi komunikasi, protokol RTP mengirimkan paket RTCP secara periodik untuk memperoleh informasi transfer media dalam memperbaiki kualitas jaringan.
c. Session Description Protocol (SDP)
informasi aliran media dalam satu sesi komunikasi agar penerima yang menerima informasi tersebut dapat berkomunikasi. Hal-hal yang dicakup dalam protokol ini adalah :
a. Nama sesi komunikasi dan tujuannya. b. Waktu sesi (jika) aktif.
c. Media dalam sesi komunikasi.
d. Informasi bagaimana cara menerima media (misalnya port, format, dan sebagainya).
e. Bandwidth yang digunakan dalam komunikasi. f. Orang yang dapat dihubungi.
2.2.1 Komponen SIP
Dalam hubungannya dengan VoIP ada dua komponen yang ada dalam sistem SIP, yaitu User Agent dan Network Server.
1. User Agent
Sama seperti komponen VoIP pada umumnya, komponen terpenting dalam membangun VoIP berbasis protokol SIP pun membutuhkan User Agent. User
agent merupakan sistem akhir (end system) yang digunakan untuk melakukan komunikasi. Pada SIP, user Agent terbagi atas dua bagian, yaitu :
a. User Agent Client (UAC), merupakan aplikasi pada client yang didesain untuk memulai SIP request.
terhadap request tersebut. Respon dapat berupa menerima atau menolak
request.
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 network server, 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. Proxy Server
bertugas menerjemahkan data dan/atau menulis ulang request message
sebelum menyampaikan pada user agent tujuan atau proxy lain. Selain itu,
Gambar 2.2 Proses sesi Invite dengan Proxy Server
b. Redirect Server
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 user agent pengirim (UAC). Redirect Server
Gambar 2.3 Redirect Server
c. Registrar Server
Registar Server adalah komponen yang menerima request message
Gambar 2.4 Registrar Server 2.2.2 Alamat pada SIP
Entitas pada jaringan SIP mempunyai alamat yang diberi atribut SIP URL (SIP Uniform Resource Locator) agar mudah dikenali. SIP URL yang digunakan pada jaringan SIP berbentuk seperti alamat email yaitu user@host dimana user dapat berupa nama user, nomor telepon, atau nama instansi. Host dapat berupa nama domain atau IP address. Contoh pengalamatan pada SIP dapat dilihat pada daftar tabel berikut :
No Alamat Keterangan
1 sip: user@voiprakyat.or.id Merupakan host independent
2 sip: user@voip.ui.ac.id Merupakan host spesifik
3 sip: +62-274-909090@voip.telkom.net Merupakan nomor telepon user dengan
domain gateway voip.telkom.net
2.2.3 Pesan pada SIP
Secara keseluruhan, pesan SIP terdiri atas dua bagian, yaitu request dan
respon. Ketika client mengirimkan pesan request, server akan memberikan tanggapan terhadap pesan ini melalui pesan respon. SIP merupakan protokol yang berbasis teks
dimana pesan request dan respon menggunakan generic-message yang didefinisikan pada standar pesan berbasis teks dalam komunikasi internet.
Pesan request dan respon terdiri atas start line, satu atau lebih header field
atau biasanya disebut dengan message header, empty line yang menunjukkan akhir dari header field, serta message body yang mendefinisikan sesi komunikasi.
Format pesan SIP yaitu :
Generic-message = Start-Line (dalam pesan request)
Status-Line (dalam pesan respon)
Message header
Empty line
Message body
Gambar 2.5 Format Pesan SIP 2.2.4 Header SIP
Protokol SIP mempunyai 37 header, yaitu pesan-pesan yang terdapat pada SIP menggunakan header field untuk mendefinisikan caller, calle, jalur pesan, tipe, dan panjang message body, dan sebagainya. Header SIP dikelompokkan ke dalam empat jenis header (Johnston, 2001), yakni :
a. General Header Field (GHF)
1) Call-ID, header ini digunakan untuk mengidentifikasikan secara khusus suatu panggilan atau registrasi yang dilakukan oleh client. Call-ID mempunyai fungsi untuk mendeteksi adanya duplikasi dan mendeteksi suatu respondari request yang dikirmkan. Call-ID yang baru digunakan untuk setiap awal suatu panggilan baru. Contoh :
137235@voiprakyat.or.id. 2) From
Header ini terdapat pada semua pesan request dan respon, berfungsi untuk menunjukkan tampilan nama dan alamat asal pesan tersebut. Contoh :
From : sip:user1@voiprakyat.or.id
Pesan di atas berasal dari user1. Dalam hal ini menggunakan login di
domain voiprakyat.or.id dengan username user1.
3) To
Header ini terdapat pada semua pesan request dan respon. Berfungsi menunjukkan tujuan pesan tersebut. Contoh :
To : sip:admin@192.168.20.248
Pesan di atas ditujukan ke admin dengan IP address 192.168.20.248.
4) Via
sama. Setiap proxy server yang dilalui pesan tersebut akan menambah
header via yang berisi alamat proxy server itu sendiri. Contoh : INVITE
To : sip:john@132.98.10.10 Via: SIP/2.0/UDP 132.95.1.5
Pesan di atas akan dikirimkan ke John yang menggunakan username
“john” dengan IP address 132.98.10.10 melalui proxy server dengan IP
address 132.95.1.5. 5) Cseq
Setiap pesan request mempunyai header Cseq (Command sequence) yang berisikan sequence number dan methode name. Dalam setiap pangilan sequence number mengalami penambahan untuk setiap request yang baru (kecuali jika terjadi transmisi dari request yang sebelumnya). Pesan
request ACK memiliki Cseq yang sama dalam acknowledge reply
CANCEL memiliki Cseq yang sama terhadap request yag dibatalkan.
b. Entity Header Field (EHF)
EHF menunjukkan informasi message body. Jika message body tidak ada,
header ini menunjukkan sumber yang diidentifikasi oleh request. Contoh
header yang terdapat pada EHF, antara lain:
1) Content Encoding, Header ini menunjukkan panjang message body
2) Content Length, Header ini menunjukkan tipe media dalam message body.
3) Content Type, Header ini dipakai untuk melakukan proses kompresi terhadap message body tanpa harus kehilangan identitas dari tipe media.
c. Request Header Field (RsHF)
RsHF adalah header dalam pesan request yang merupakan tambahan informasi tentang client dan pesan request itu sendiri. Header yang sering dipakai adalah header Contact yang menunjukkan informasi lokasi yang tergantung dari pesan tempat header itu berada.
d. Response Header Field (ReHF)
ReHF merupakan header yang dipakai oleh sever untuk menambahkan informasi tentang respon yang tidak dapat ditempatkan pada start line request.
Secara lengkap, header yang terdapat di dalam SIP dapat di lihat pada tabel 2.2 di bawah.
2.2.5 SIP Request
SIP Request merupakan sebuah pesan yang dikirimkan dari client ke server. Ada enam tipe pesan request, yaitu :
a. INVITE, Pesan ini digunakan untuk memulai suatu komunikasi. Message body pesan INVITE berisikan deskripsi media yang dapat digunakan dalam komunikasi.
b. ACK, Pesan ini berfungsi memberitahukan bahwa client telah menerima tanggapan terakhir terhadap INVITE. Message body pada pesan ACK dapat membaca deskripsi media yang digunakan oleh user yang dipanggil (disebut calle). Jika message body ini kosong berarti calle setuju dengan
message body yang terdapat pada pesan INVITE.
c. BYE, Pesan ini dikirimkan oleh client untuk mengakhiri komunikasi.
d. CANCEL, Pesan CANCEL dikirimkan untuk membatalkan pesan
request yang telah dikirimkan sebelum server mengirimkan pesan final response.
e. OPTIONS, Pesan ini dikirimkan oleh client ke server untuk mengetahui kapabilitasnya.
2.2.6 SIP Response
SIP Response dikirimkan setelah menerima pesan request yang menunjukkan status keberhasilan server. Pesan respon dapat didefinisikan dengan tiga angka. Pesan respon terbagi atas dua kategori, yakni :
a. Provisional Response
Respon ini merupakan respon yang dikirimkan oleh server untuk menunjukkan proses sedang berlangsung, tapi tidak mengakhiri transaksi SIP. b. Final Response
Respon ini merupakan respon yang mengakhiri transaksi SIP.
Tabel 2.3 merupakan kelas respon yang terdapat pada SIP. Angka pertama merupakan kelas respon sedangkan angka kedua dan ketiga menunjukkan arti dari respon tersebut.
Kelas Respon Jenis Respon Kategori Respon
1xx Informational Provisional 2xx Succes Final 3xx Redirection Final 4xx Client Error Final 5xx Server Error Final 6xx Global Error Final
2.3 Trixbox
Trixbox dibuat oleh Andrew Gillis pada bulan November 2004 dengan tujuan untuk membuat para pengguna komputer biasa dapat menggunakan secara maksimal
asterisk PBX system tanpa dibutuhkannya pengajar atau pengetahuan lebih mengenai VoIP. Sebelumnya trixbox menggunakan nama asterisk@home, namun dikarenakan
asterisk merupakan nama produk dari perusahaan Digium.Ltd dan @home tidak sesuai dengan fungsionalitas dari trixbox yang dapat melayani lebih dari sekedar pengguna rumahan atau bisnis sekala kecil dan menengah.
Cara instalasi server Trixbox ini tergolong mudah, berbeda dengan server Asterisk sebelumnya yang cara penginstalnya berupa paket-paket yang terpisah,maka pada Trixbox sudah di jadikan satu bundle dengan sistem operasi yang di usungnya yaitu CentOS sehingga kestabilan dari server ini dapat diandalkan.
Trixbox memiliki fitur-fitur yang mampu berfungsi sebagai IP PBX Server. Beberapa fitur Trixbox diantaranya adalah sebagai berikut :
1. AMP (Asterisk Management Portal), fitur ini adalah sebuah fitur yang sangat dapat melakukan konfigurasi melalui interface web tanpa harus mengedit file konfigurasi.
2. ARI (Asterisk Recording Interface), fitur ini berfungsi menyimpan percakapan, baik percakapan ke luar maupun ke dalam.
4. Cisco XML Service.
5. Music On Hold, Trixbox menggunakan mpg123 untuk music on hold. 6. Fax Support, adalah suatu fitur yang untuk menerima fax.
2.4 Quality of Service (QoS) VoIP
Terdapat beberapa faktor yang mempengaruhi kualitas suara, yaitu variasi waktu tunda (jitter), dan tingkat paket hilang (packet loss). Ukuran dan pengalokasian kapasitas jaringan juga mempengaruhi kualitas VoIP secara keseluruhan.
1. Variasi waktu tunda (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 ketidak urutan paket. Faktor ini perlu diperhitungkan karena karakteristik komunikasi voice adalah sensitive
terhadap jitter.
Untuk meminimalisasi jitter dalam jaringan maka perlu diimplementasikan suatu buffer yang akan menahan beberapa urutan paket sepanjang waktu tertentu hingga paket terakhir datang. Namun adanya buffer
tersebut akan mempengaruhi waktu tunda total sistem akibat adanya tambahan proses untuk mengompensasi jitter. Menurut ITU-T nilai jitter dikategorikan seperti di bawah ini.
c. >50 ms Buruk 2. Tingkat paket hilang (packet loss)
Sinyal suara pada telepon internet akan ditransmisikan dalam jaringan IP dalam bentuk paket-paket IP. Karena jaringan IP merupakan best effort network
maka tidak ada jaminan pada pengiriman paket tersebut. Setiap paket dapat dirutekan pada jalur yang berbeda menuju penerima. Pada best effort network
tidak ada perbedaan antara paket data voice dengan paket-paket data lainnya yang mengalir di jaringan. Standar packet loss menurut ITU-T dikategorikan seperti di bawah ini.
a. 0-1 % Baik b. 1-2% Cukup c. >2% Buruk
Nilai packet loss dapat dikalkulasi berdasarkan persamaan (ITU-T G.114),
Packetloss = ((Pt – Pr)/Pt) * 100%
Pt = Packet transmitted
Pr = Packet receieved
2.5 Mean Opinion Score (MOS)
dengan skala 1 sampai 5, dimana satu mempresentasikan nilai kualitas suara yang paling buruk dan lima mempresentasikan kualitas suara yang paling baik. Penilaian dengan menggunakan MOS masih bersifat subyektif karena kualitas pendengaran dan pendapat dari masing-masing pendengar berbeda-beda.
Nilai MOS Kualitas
5 Sangat Bagus
4 Bagus
3 Cukup
2 Buruk
1 Sangat Buruk
Tabel 2.4 Standar Nilai MOS
Metode MOS dirasakan kurang efektif untuk mengestimasi kualitas layanan suara untuk VoIP, hal ini dikarenakan :
1. Tidak terdapat 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.
kualitas suara dalam jaringan VoIP (packet loss), perhitungan matematis ini disebut
E-Model yang distandarkan kepada ITU-T G.107.
Nilai akhir estimasi E-Model disebut dengan R-Factor. R-Factor didefinisikan sebagai faktor kualitas transmisi yang dipengaruhi oleh beberapa parameter seperti
signal to noise ratio, echo, codec, kompresi, packet loss dan delay. R-Factor
didefinisikan sebagai berikut (ITU-T G.107) :
R = 94,2 – Id – Ie
Keterangan :
Id = faktor penurunan kualitas yang disebabkan oleh pengaruh delay satu arah
Ie = faktor penurunan kualitas yang disebabkan oleh teknik kompresi dan packet loss yang terjadi.
Nilai Id ditentukan dari persamaan di bawah ini (ITU-T G.107)
Id = 0,024d + 0,11(d-177,3) H(d-177,3)
Nilai Ie tergantung pada metode kompresi yang digunakan. Nilai R-factor
secara keseluruhan dihitung dari persamaan di bawah ini (ITU-T G.107)
R = 94,2 – [0,024d + 0,11(d-177,3) H(d-177,3)] – Ie
Dimana :
d = delay satu arah (ms)
H = fungsi tangga, dengan ketentuan
H(x) = 0 jika x < 0
H(x) = 1 jika x > 0
Hubungan antara R-factor denga MOS dapat dilihat pada tabel di bawah ini
No R-Factor MOS Keterangan
1 0 - 49 1,0 - 2,5 Buruk / tidak direkomendasikan 2 5 - 59 2,6 - 3,0 Buruk / berkualitas rendah 3 60 - 69 3,1 - 3,5 Kurang baik
4 70 - 79 3,6 – 3,9 Cukup baik 5 80 - 89 4,0 – 4,3 Baik
6 90 - 94 4,4 Sangat baik
Tabel 2.5 Hubungan antara R-Factor dengan MOS 2.6 Flow Control
Gambar 2.6 Ilustrasi packet flow
Gambar di atas adalah ilustrasi packet flow. Pertama komputer 1 dan komputer 2 akan mengirimkan data ke arah komputer 3 dan komputer 4 melalui
router. Data dikirim melalui ethernet (layer 2) pada komputer menuju ethernet (layer
2) pada router dengan kecepatan 100 Mbps. Pada saat layer 2 router menerima data dan mentransmisikan data tersebut ke layer 3, terjadi antrian pada layer 3 yang Layer 2 Layer 2
Layer 3 Layer 3
Layer 3
Layer 2
Layer 2 Layer 2 Layer 3 Layer 3 Queue
disebabkan bottleneck pada router. Bottleneck dapat terjadi karena layer 3 pada
router memanipulasi kecepatan transfer data menjadi 512 Kbps dengan menggunakan
simple queue. Saat terjadi antrian, layer 2 pada router dan layer 2 pada komputer akan menggunakan mekanisme sliding window yang tersedia pada data link layer
untuk menghindari pengiriman data saat antrian sudah penuh. Mekanisme sliding window ini akan menyebabkan terjadi juga antrian pada komputer.
2.6.1 Stop and Wait Flow Control
Protokol ini memiliki karakteristik dimana sebuah pengirim mengirimkan sebuah frame dan kemudian menunggu acknowledgment sebelum memprosesnya lebih lanjut. Mekanisme stop and wait dapat dijelaskan dengan menggunakan gambar di bawah, dimana DLC mengizinkan sebuah pesan untuk ditransmisikan (event 1), pengujian terhadap terjadinya error dilakukan dengan teknik seperti VCR (Vertical Redundancy Check) atau LRC (Longitudinal Redundancy Check) terjadi pada even 2 dan pada saat yang tepat sebuah ACK atau NAK dikirimkan kembali untuk ke stasiun pengirim (event 3). Tidak ada pesan lain yang dapat ditransmisikan selama stasiun penerima mengirimkan kembali sebuah jawaban. Jadi istilah stop and wait diperoleh dari proses pengiriman pesan oleh stasiun pengirim, menghentikan transmisi berikutnya, dan menunggu jawaban.
yang dalam keadaan menunggu, sehingga kebanyakan DLC stop and wait sekarang menyediakan lebih dari satu terminal yang on line. Terminal-terminal tetap beroperasi dalam susunan yang sederhana. Stasiun pertama atau host sebagai penaggung jawab untuk peletakkan pesan diantara terminal-terminal (biasanya melalui sebuah terminal pengontrol yang berada di depannya) dan akses pengontrolan untuk hubungan di bawah dan menjadi masalah yang serius ketika ACK atau NAK hilang dalam jaringan atau dalam jalur. Jika ACK pada event 3 hilang, setelah habis batas waktunya stasiun master mengirim ulang pesan yang sama untuk kedua kalinya. Transmisi yang berlebihan mungkin terjadi dan menciptakan sebuah duplikasi record pada tempat kedua dari file data pengguna. Akibatnya, DLC harus mengadakan suatu cara untuk mengidentifikasi dan mengurutkan pesan yang dikirimkan dengan berdasarkan pada ACK atau NAK sehingga harus dimiliki suatu metode untuk memeriksa pesan yang terduplikasi.
Pada gambar di bawah ditunjukkan bagaimana urutan pendeteksian duplikasi pesan bekerja, pada event 1 stasiun pengirim mengirikan sebuah pesan dengan urutan 0 pada headernya. Stasiun penerima menjawab dengan sebuah ACK dan sebuah nomor urutan 0 (event 2). Pengirim menerima ACK, memeriksa nomor urutan 0 di headernya, mengubah nomor urutan menjadi 1 dan mengirimkan message berikutnya (event 3).
Gambar 2.7 Stop and wait alternative sequence
sejak itu dia adalah sebuah duplikat dari message yang dikirim pada event 3. Untuk melengkapi pertanggungjawaban, stasiun penerima mengirim ulang ACK 1 (event 6).
2.6.2 Sliding Window Flow Control
Masalah utama selama ini adalah bahwa hanya satu frame yang dapat dikirimkan pada saat yang sama. Dalam keadaan antrian bit yang akan dikirimkan lebih besar dari panjang frame (a>1) maka diperlukan suatu efisiensi. Untuk memperbesar efisiensi yang dapat dilakukan dengan memperbolehkan transmisi lebih dari satu frame pada saat yang sama. Bila suatu station A dan B dihubungkan dengan jalur full-duplex, station B mengalokasikan buffers dengan selebar n frame, yang berarti stasiun B dapat menerima n frame, dan station A diperbolehkan untuk mengirim frame sebanyak n tanpa menunggu adanya jawaban. Untuk menjaga jejak dimana frame yang dikirimkan sedang dijawab maka masing-masing jawaban diberi label dengan nomor yang urut. Station B menjawab frame dengan mengirimkan jawaban yang dilengkapi nomor urut dari frame berikutnya yang diinginkan. Jawaban ini juga memiliki maksud untuk memberitahukan bahwa station B siap untuk menerima n frame berikutnya, dimulai dengan nomor urut yang telah tercantum. Skema ini juga dapat dipergunakan untuk menjawab lebih dari satu frame. Misalnya station B mendapat jawaban sampai frame ke 4 tiba, dengan mengirim kembali jawaban dengan nomor urut 5, station B menjawab frame 2, 3, dan 4 pada satu saat. Station A menyimpan daftar nomor urutan yang boleh dikirim, sedangkan
tersebut dapat dianggap sebagai window dari frame, sehingga prinsip kerjanya disebut dengan pengontrol aliran sliding-window.
Diperlukan untuk dibuat komentar tambahan untuk masing-masing, karena nomor urut yang dipakai menempati daerah didalam frame, komentar tambahan ini dibatasai oleh terbatasnya tempat yang tersedia. Misalnya untuk daerah dengan panjang 3 bit, maka nomor urut jangkauannya antara 0 s/d 7 saja, sehingga frame
diberi nomor dengan modulo 7, jadi sesudah nomor urut 7 berikutnya adalah nomor 0. Pada umumnya untuk daerah dengan panjang k-bit, maka jangkauan nomor urut dari 0 sampai dengan 2k-1, dan frame diberi nomor dengan modulo 2k.
Pada gambar dibawah menggambarkan proses sliding-windows, dengan diasumsikan nomor urut menggunakan 3-bit sehingga frame diberi nomor urut 0 s/d 7, selanjutnya nomor yang sama dipakai kembali sebagai bagian urutan frame. Gambar segiempat yang diberi bayangan disebut window menunjukkan transmitter
dapat mengirimkan 7 frame, dimulai dengan frame nomor 7. Setiap frame dikirimkan maka window yang digambarkan sebagai kotak dibayangi akan menyusut, setiap waktu jawaban diterima, window akan membesar. Ukuran panjang window
(F0), sesudah mengirimkan 3 frame (F0, F1, dan F2) tanpa jawaban maka station A
telah menyusutkan window nya menjadi 4 frame. Window menandati bahwa station A
dapat mengirimkan 4 frame, dimulai dari frame nomor 3 selanjutnya stasiun B
mengirim receive-ready (RR) yang berarti semua frame telah diterima sampai frame
nomor 2 dan selanjutnya siap menerima frame nomor 3, tetapi pada kenyataannya disiapkan menerima 7 frame, dimulai frame nomor 3. Station A terus mengirimkan
frame nomor 3, 4, 5, dan 7, kemudian station B menjawab RR7 sebagai jawaban dari semua frame yang diterima dan pengusulkan station A mengirim 7 frame, dimulai
frame nomor 7.
Gambar 2.8 Mekanisme sliding window
memutuskan aliran frame dari sisi (arah) lain dengan cara mengirimkan pesan
receive-not-ready (RNR), yang dijawab frame terlebih dulu, tetapi melarang transfer
frame berikutnya. Bila dua stasiun saling bertukar data (dua arah) maka masing-masing perlu mengatur dua window, jadi satu untuk transmit dan satu untuk receive dan masingmasing sisi (arah) saling mengirim jawaban. Untuk memberikan dukungan agar efiisien seperti yang diinginkan, dipersiapkan piggybacking
(celengan), masing-masing frame data dilengkapi dengan daerah yang menangkap urutan nomor dari frame, ditambah daerah yang menangkap urutan nomor yang dipakai sebagai jawaban.
49 BAB III
PERANCANGAN DAN IMPLEMENTASI SISTEM
3.1 Kriteria Pengujian
Penelitian bertujuan untuk mengetahui perbandingan unjuk kerja jaringan VoIP dengan menggunakan codec G711 A-Law, G.711 U-Law dan GSM 06.10. Untuk itu perlu ditetapkan nilai ukuran yang disepakati guna mengetahui QoS VoIP yang dikatakan baik. Berdasarkan hal tersebut, dalam penelitian ini ditetapkan dua tipe variabel yaitu dependent variabel yang merupakan variabel yang akan diukur dalam penelitian, dalam hal ini adalah packet loss, jitter dan Mean Opinion Score
(MOS). Variabel yang kedua adalah independent variabel yang merupakan variabel yang mempengaruhi dependent variabel.
3.1.1 Dependent Variabel
Dalam jaringan VoIP, kualitas VoIP secara objektif ditentukan oleh elemen kunci dibawah ini, yaitu :
1) Jitter. Merupakan variasi delay, terjadi karena adanya perubahan karakteristik dari suatu sinyal sehingga menyebabkan waktu kedatangan speech paket pada
receiver yang tidak sama, selisih atau interarrival waktu datang antar speech
paket atau RTP paket (variasi delay) disebut dengan jitter. Average jitter
2) PacketLoss. Packet loss adalah hilangnya paket data yang sedang dikirimkan disebabkan karena jitter atau karena adanya permasalahan di perangkat-perangkat jaringan seperti router atau jalur komunikasi yang terlalu padat penggunanya.
3) Mean Opinion Score. Mean Opinion Score (MOS) merupakan sistem penilaian yang berhubungan dengan kualitas suara yang di dengar pada ujung pesawat penerima. MOS memberikan penilaian kualitas suara dengan skala 1 sampai 5, dimana satu mempresentasikan nilai kualitas suara yang paling buruk dan lima mempresentasikan kualitas suara yang paling baik. Penilaian dengan menggunakan MOS masih bersifat subyektif karena kualitas pendengaran dan pendapat dari masing-masing pendengar berbeda-beda.
Nilai MOS Kualitas
5 Sangat Bagus
4 Bagus
3 Cukup
2 Buruk
1 Sangat Buruk
3.1.2 Independent Variabel
Independent variabel merupakan variabel yang mempengaruhi dependent
variabel. Berdasarkan namanya variabel ini bersifat bebas yang artinya nilai dari variabel ini dapat diatur, sedangkan nilai dependent variabel tidak dapat diatur karena nilai tersebutlah yang akan diukur dan besar nilai hasil pengukuran dipengaruhi nilai independent variabel yang ditetapkan. Dalam penelitian ini ditetapkan independent variable berupa pembatasan bandwidth pada jaringan.
3.2 Analisis Kebutuhan
Dalam mencapai tujuan implementasi dalam penelitian tugas akhir ini, dilakukan pendekatan analisis dan desain terhadap terhadap jaringan VoIP. Untuk merealisasikan tujuan tersebut maka pendekatan analisis dan desain sistem yang dilakukan antara lain :
1) Topologi Jaringan
2) Hardware
3) Software
Pada sub-sub bab berikut, akan dijelaskan pendekatan analisis dan desain yang telah disebutkan di atas.
3.2.1 Topologi Jaringan
Client terdiri dari 5 buah PC, 2 PC sebagai client VoIP dan 1 PC sebagai
ini dihubungkan ke Router melalui sebuah switch. Pada server digunakan Trixbox
sebagai IPPBX server. Codec G.711 A-Law, G.711 U-Law dan GSM 06.10 akan digunakan secara bergantian. Kemudian dilakukan pengujian jitter, packet loss dan MOS untuk setiap codec. Topologi jaringan yang digunakan adalah sebagai berikut:
Gambar 3.1 Topologi Jaringan 3.2.2 Hardware
Hardware adalah semua bagian fisik dari mesin dan media penghubung yang ada pada jaringan komputer. Proses kerja perangkat keras dibedakan dengan data yang beroperasi didalamnya dan dibedakan dengan perangkat lunak yang menyediakan instruksi untuk perangkat keras dalam menyelesaikan tugasnya.
a. Tipe : PC/Desktop b. Processor : Dual Core c. Memory : 3 GB RAM d. Harddisk : 200 GB
e. Sistem Operasi : Windows XP 6) Router Mikrotik RB 750
a. Tipe : Router
b. CPU : AR7241 400MHz c. Main Storage : 64 MB d. RAM : 32 MB e. LAN Ports : 5 3.2.3 Software
Software atau perangkat lunak adalah program komputer yang berfungsi
sebagai sarana interaksi antara pengguna dan perangkat keras. Perangkat lunak dapat
juga dikatakan sebagai 'penterjemah' perintah-perintah yang dijalankan pengguna
komputer untuk diteruskan ke atau diproses oleh perangkat keras. Software yang akan
digunakan dalam penelitian ini terdapat lima jenis, yaitu :
a. Sistem Operasi (Operating System).
b. VoIP/SIP server.
d. Traffic Generator.
e. VoIP Monitor.
1) Sistem Operasi (Operating System)
Sistem operasi merupakan perangkat lunak sistem yang bertugas untuk melakukan kontrol dan manajemen perangkat keras serta operasi-operasi dasar sistem, termasuk menjalankan perangkat lunak seperti aplikasi pengolah kata data web-browser. Dalam penelitian ini sistem operasi yang digunakan adalah
Windows XP dan TrixBox. 2) VoIP/SIP server
Asterisk memiliki kemampuan yang luar biasa sebagai VoIP server, akan tetapi pada skripsi ini, penulis tidak menggunakan asterisk terlalu mendalam. Konfigurasi asterisk yang dilakukan hanya bertujuan agar asterisk dapat melakukan fungsi dasarnya sebagai SIP server yang dapat mendukung komunikasi VoIP. Asterisk sendiri sudah terdapat dalam sistem operasi TrixBox. 3) Softphone
4) Traffic Generator
Untuk memberikan beban traffic TCP dan UDP pada jaringan, digunakan suatu aplikasi Traffic Generator dengan mengirim paket data secara continous
atau terus menerus. Hal ini dilakukan untuk melihat performa codec-codec yang akan diukur pada jaringan yang diuji ketika diberikan beban. Dalam penelitian ini Traffic Generator yang digunakan adalah D-ITG.
5) VoIP Monitor
Perangkat lunak VoIP Monitor adalah aplikasi untuk menganalisa data-data yang lewat pada jaringan VoIP. Aktivitas jaringan sangat mempengaruhi keberadaan data-data ini, seorang administrator jaringan menggunakan aplikasi ini untuk mengoptimalkan performa jaringan, maintenance dan melacak gangguan pada jaringan VoIP. Penelitian ini menggunakan aplikasi Wireshark
dan Commview yang merupakan aplikasi khusus untuk memonitor dan analisa jaringan VoIP dengan parameter MOS.
3.3 Skenario Pengujian
menggunakan bandwidth yang relatif kecil). Untuk mempermudah pembuatan dan analisis sistem maka dibuat suatu flowchart kerja yang berfungsi menjelaskan secara sistematis bagaimana nantinya sistem tersebut dirancang diimplementasikan dan di analisis serta parameter apa saja yang akan gunakan dan dianalisis. Adapun flowchart
yang dibuat sebagai berikut.
Mulai
Registrasi client ke server VoIP
Instalasi & konfigurasi Trixbox server
Instalasi & konfigurasi softphone
Pengujian
Analisa
Selesai
Setelah semua yang diperlukan untuk membangun sistem VoIP selesai, maka ada beberapa skenario yang akan dilakukan untuk melakukan pengujian terhadap performansi codec dari jaringan VoIP.
1. Skenario Pertama
Pada skenario pertama dibangun sebuah panggilan antara client VoIP 1 dan client VoIP 2 menggunakan softphone Ekiga. Codec G.711 A-Law, G.711 U-Law dan GSM 06.10 akan digunakan secara bergantian. Panggilan akan dilakukan dari jaringan dengan network 10.1.1.0. Pada skenario ini akan dilakukan pengukuran kebutuhan bandwidth untuk masing - masing codec. Kebutuhan bandwidth akan dibagi menjadi 3 kategori, yaitu :
1. Kebutuhan bandwidth untuk kualitas suara Baik (MOS 3.6 - 4.4)
2. Kebutuhan bandwidth untuk kualitas suara Kurang Baik (MOS 3.1 - 3.5)
3. Kebutuhan bandwidth untuk kualitas suara Buruk (nilai MOS kurang dari 3.0)
2. Skenario Kedua
Pada skenario kedua dibangun sebuah panggilan antara client VoIP 1 dan
kebutuhan masing - masing kualitas suara dari setiap codec. Besarnya gangguan yang diberikan tergantung pada kebutuhan bandiwth dari masing - masing codec yang telah diukur sebelumnya. Panggilan dan gangguan akan diberikan dari jaringan dengan
network 10.1.1.0 ke arah jaringan dengan 172.23.1.0. Gangguan dan panggilan deberikan dari arah yang sama agar terjadi stop and wait flow control yang dapat menyebabkan packet loss pada jaringan.
Gambar 3.3 Jaringan yang diberikan gangguan statis Adapun flowchart untuk pengujian ini adalah sebagai berikut :
Bandwidth 512 Kbps Bandwidth yang dibutuhkan untuk masing - masing kualitas suara
Mulai
Gambar 3.4 flow chart skenario 2
3. Skenario Ketiga
Pada skenario ketiga dibangun sebuah panggilan antara client VoIP 1 dan
dan GSM pada jaringan dengan bandwidth 512 Kbps. Bandwidth tersebut selanjutnya akan diberikan gangguan dengan ukuran yang bervariasi sehingga hanya tersisa bandwith untuk kebutuhan masing - masing kualitas suara dari setiap codec. Ilustrasi dari pengujian seperti tampak pada gambar dibawah ini. Panggilan dan gangguan akan diberikan dari jaringan dengan network 10.1.1.0 ke arah jaringan dengan 172.23.1.0. Gangguan dan panggilan deberikan dari arah yang sama agar terjadi stop and wait flowcontrol yang dapat menyebabkan packet loss pada jaringan.
Gambar 3.4 Jaringan dengan gangguan bervariasi Adapun flowchart untuk pengujian ini adalah sebagai berikut :
Bandwidth 512 Kbps Bandwidth yang tersisa untuk masing - masing kualitas suara
Mulai
Kirimkan gangguan dengan D-ITG
Jalankan aplikasi ekiga
Status terdaftar?
Tambahkan SIP account
Register otomatis
Lakukan panggilan suara
Capture data dengan wireshark &
commview
Selesai
tidak
ya
63 BAB IV
PENGUJIAN DAN ANALISA SISTEM
Pada bab ini dilakukan pengujian dan analisa performansi jaringan Voice over Internet Protocol (VoIP) dengan menggunakan codec G.711 A-Law, G.711 U-Law dan GSM. Pengujian akan dilakukan dengan parameter jitter, packet loss dan MOS, baik dalam kondisi jaringan dengan gangguan yang bersifat statis dan dalam kondisi utilitas jaringan terbebani dengan gangguan yang bervariasi.
4.1 Pengujian Sistem
Pengujian dilakukan ketika berlangsungnya sesi komunikasi VoIP antara client 1 dan client 2. Pengujian dilakukan sebanyak 3 kali untuk masing-masing codec. Lama sesi komunikasi adalah 3 menit untuk masing-masing pengujian dan dilakukan pembatasan bandwidth untuk masing-masing skenario.
4.1.1 Pengujian untuk mengetahui kebutuhan bandwidth masing - masing
codec
Pada skenario ini akan dilakukan pengukuran kebutuhan bandwidth untuk masing - masing codec. Kebutuhan bandwidth akan dibagi menjadi 3 kategori berdasarkan standar ITU-T, yaitu :
1. Kebutuhan bandwidth untuk kualitas suara Baik (MOS 3.6 - 4.4)
