JARINGAN VoIP
VoIP
1. Voice over Internet Protocol (VoIP) adalah
teknologi yang mampu melewatkan trafik
suara, video dan data yang berbentuk paket
melalui jaringan IP.
2. Dalam komunikasi VoIP, pemakai melakukan
hubungan telepon melalui terminal yang
Kerja VoIP
VoiceI(Source) ADC Internet DAC
Voice (dest)
•
Pengiriman sebuah sinyal ke remote destination dapat dilakukan secara digital
yaitu sebelum dikirim data yang berupa sinyal analog diubah ke bentuk data digital
dengan ADC (analog to digital converter), kemudian ditransmisikan, dan
dipenerima dipulihkan kembali menjadi data analog dengan DAC (digital to analog
converter). Begitu juga dengan VoIP, digitalisasi voice dalam bentuk packets data,
dikirimkan dan dipulihkan kembali dalam bentuk voice dipenerima.
•
Format digital lebih mudah dikendaikan ; dalam hal ini dapat dikompresi, dan
dapat diubah ke format yang lebih baik.dan data digital lebih tahan terhadap noise
daripada analog.
a) CO, Central Office,switches (Kotak Hijau) dimiliki oleh ILECs yang terhubung dengan telephone dan PBX (ungu) system.
b) ILEC, Incumbent Local Exchange Carrier, perusahaan telephone local yang umumnya di monopoli oleh pemerintah (di Indonesia Telkomsel dan Indosat)
c) PBX, Private Branch Exchange, ukurannya kecil, hampir sama dengan CO switch. Dapat digunakan untuk jaringan local saja.
d) International calls dirutekan melalui tandem switch ke international gateway switches (biru) yang merupakan antarmuka dengan tandem switch dengan Negara lain, PSTN network di Negara lain sering juga disebut juga PTT, Post,Telephone and Telegraph, network.
e) Keuntugan PSTN network kualitas voice (G.711 PCM) dan delay pengiriman kecil, yang kurang dari satu atau dua miliseconds.
f) Kekurangan PSTN network jumlah rangkaian yang besar dan peralatan yang dibutuhkan kompleks dalam hal manufaktur switch, biaya daya yang besar, dan sulitnya
meng-implementasikan feature baru pada system switch.
g) Dalam hal interkoneksi dengan carriers’ networks yang lain diperlukan jumlah rangkaian peralatan yang besar dan cenderung terjadi kesalahan (human error) pada saat pemasangan dan pemeliharaan.
• Pada gambar diatas bentuk infrastruktur
telekomunikasi di
Indonesia.Komponen-komponen antara lain:
Internet infrastructure
Wireless Internet equipments, especially to bypass
Telco’s last mile.
Internet Telephony Gateway
PBX
Telephone cables and handset runs throughout
the neighborhood.
Signaling in Switched Circuit and VoIP
Networks
• Signaling in Switched Circuit Networks
– Sirkuit switching jaringan telpon menggunakan protokol yang disebut
Common Channel Signaling System#7 (SS7 atau C7). Dalam public
switcing jaringan telepon, signal end points mengirim dan menerima
SS7 signaling messages. Ada tiga macam signaling ends point., yakni:
Service Switching Point (SSP atau Central Office Switch), Signal
Transfer Point (STP) dan Service Control Point (SCP).
– Pada jaringan SS7, ISUP (integrated Services Digital Network (ISDN)
User Part) signaling messages harus di set, diatur dan di realease trunk
circuits yang membawa panggilan suara antara central office switches.
Pesan ISUP juga membawa informasi ID pemanggil, yang memuat
nomer telepon dan nama. ISUP digunakan baik padapanggilan ISDN
maupun non-ISDN antara central office swicthes
Signaling in VoIP Networks
Sinyal informasi dipertukarkan antara beberapa elemen fungsional berikut:
– __ Media Gateway:
• A media gateway terminates voice calls on inter-switch trunks from the public switched
telephone network, compresses and packetizes the voice data, and delivers compressed voice packets to the IP network. For voice calls originating in an IP network, the media gateway performs these functions in reverse order. For ISDN calls from the PSTN, Q.931 signaling
information is transported from the media gateway to the media gateway controller (described below) for call processing.
– __ Media Gateway Controller:
• A media gateway controller handles the registration and management of resources at the media gateway(s). A media gateway controller exchanges ISUP messages with central office switches via a signaling gateway (described below). Because vendors of media gateway controllers often use off-the-shelf computer platforms, a media gateway controller is sometimes called a softswitch.
– __ Signaling Gateway:
• A signaling gateway provides transparent interworking of signaling between switched circuit and IP networks. The signaling gateway may terminate SS7 signaling or translate and relay messages over an IP network to a media gateway controller or another signaling gateway. Because of its critical role in integrated voice networks, signaling gateways are often deployed in groups of two or more to ensure high availability. A media gateway, signaling gateway or media gateway controller (softswitch) may be separate physical devices or integrated in any combination.
Coding
1. Codec, coder-decoder, mengubah signal audio dan
dimapatkan ke bentuk data digital untuk ditransmisikan
kemudian dikembalikan lagi kebentuk signal audio seperti
data yang dikirim. Codec melakukan pengubahn dengan cara
Sampling signal audio sebanyak 1000 kali per detik. Sebagai
gambaran
G.711 codec
men-sample signal audio 64.000 kali
per detik.kemudian merubahnya ke bentuk data digital dan
di mapatkan kemudian ditransmisikan.
2. Beberapa jenis rata-rata waktu men-sampling VoIP untuk
Codec yang sering digunakan:
a)
64,000 times per second
b) 32,000 times per second
ITU
Voice
Standard Algorithm Bit Rate (Kbit/s) Typical end-to- end delay (ms) (excluding channel delay)
Resultant Voice Quality
G.711 PCM 48, 56, 64 <<1 Excellent
G.723.1 MPE/ACELP 5.3, 6.3 67-97 Good(6.3), Fair(5.3) H.728 LD-CELP 16 <<2 Good
G.729 CS-ACELP 8 25-35 Good G.729
annex A CS-ACELP 8 25-35 Good G.722 Sub-band ADPCM 48, 56, 64 <<2 Good
G.726 ADPCM 16,24,32,40 60 Good(40), Fair(24) G.727 AEDPCM 16, 24, 32, 40 60 Good(40), Fair (24)
• Protokol RTP (real-time transport protocol) untuk
menyampaikan data dari ujung ke ujung selama komunikasi
berlangsung. RTP dienkapsulasi oleh UDP kemudian oleh IP.
UDP hanya memberikan fasilitas multipleks dan checksum,
sehingga RTP harus memiliki fasilitas info identifikasi,
pengurutan paket, dan monitoring. RTP merupakan standar
dari IETF (RFC 3550).
• Protokol RTCP (real-time transport control protocol)
merupakan metode pengendalian bagi RTP. Yang dilakukan
RTCP adalah memberikan feedback atas kualitas distribusi
data, serta membawa nama kanonik bagi sumber-sumber
RTP yang akan digunakan untuk sinkronisasi audio dan
video.
1. Perhitungan tabel diatas diperoleh dengan
cara sebagai berikut :
1. Voice Packet Size = (layer 2 MLPPP, ATM, FR) +
(IP/UDP/RTP Header) + (voice payload)
2. Voice packet per second (pps) = (codec bitrate/voice
payload size)
Perhitungan Bandwidth
1. Ukuran Header
1.
Layer 2 +(IP + UDP + RTP) +Payload
2.
6 byte +(20 byte + 8 byte + 12 byte)
3.
46 byte
2. Codec yang digunakan dan Ukuran Payload
Codec Data Rate Payload Size PCM, G.711 64 kbps 160 byte ADPCM, G.726 32 kbps 80 byte CS-ACELP, G.729 8 kbps 20 byte MP-MLQ, G.723.1 6.3 kbps 24 byte
• Paket VoIP G.729
= Header + payload
= 46 byte + 20 byte
= 66 byte
• Struktur paket VoiP Codec G.729
Layer 2
6 byte
IP
20 byte
UDP
8 byte
RTP
12 byte
Payload
20 byte
• Jumlah Paket per Detik (pps)
= Codec Bit Rate / Voice Payload Size
= 8 kbps / (20 byte x
8 bit/byte
)
• Bandwidth
= voice packet size * pps*
8
= 66 byte * 50 pps *8
= 26,4 kbps
Perhitungan kapasitas bandwidth tiap kanal suara
dengan cRTP
• Dengan adanya header compression, maka header yang
berhubungan dengan RTP yaitu header IP/UDP/RTP sebesar
40 byte dimampatkan/dikompresi menjadi 2 byte, dan header
layer 2 tidak dikompresi, sehingga besarnya adalah 2 byte
ditambah dengan 6 byte, sama dengan 8 byte.
• Ukuran header biasa= header layer 2 + header IP/UDP/RTP
=
6 byte + 40 byte = 46 byte
• Dilakukan proses kompresi dengan cRTP adalah sebagai
berikut:
Ukuran header dengan cRTP
=6 byte + 2 byte
• Ukuran payload tetap 20 byte.
Maka ukuran paket VoIP =
header + payload
=
8 byte + 20 byte = 28 byte
• Karena ukuran payload tetap sama 20 byte dengan G. 729,
maka besarnya paket tiap detik tetap 50 pps.
• Bandwidth =
ukuran paket VoIP x pps x 8 bit/byte.
=
28 byte/packet x 50 pps x 8 bit/byte.
=
11,2 Kbps.
... Paket 1 28 byte Paket 2 28 byte Paket 3 28 byte Paket 50 28 byte 1 detikPerhitungan kapasitas bandwidth tiap kanal suara dengan VAD
•
Perhitungan dengan VAD (voice activity detection), berpengaruh pada jumlah
paket tiap detik (packet per second / pps) yang dihasilkan, sedangkan header-nya
tetap sama. Untuk koneksi dua arah (two way connection), VAD-nya adalah 50%
dan dalam suatu pembicaraan kemungkinan akan ada jedanya, maka secara
realistisnya level VAD mencapai 40% pengiriman paket dan 60% diam (silence).
Dalam proses pengirimannya, data yang tidak berisi informasi suara atau pada
keadaan silence hanya dikirimkan header-nya saja, sehingga dapat menghemat
bandwidth.
Packet per second = (8 Kbps x 40%) / (20 byte x 8 bit/byte). = 20 pps (berisi info).
Packet RTP per second = (8 Kbps x 60%) / (20 byte x 8 bit/byte). = 30 pps (silence).
Sehingga:
BW = (paket VoIP x 8 bit/byte x 0,4 x ∑pps) + (paket header x 8 bit/byte x 0,6 x ∑pps).
= (66 byte/packet x 8 bit/byte x 20 pps) + (46 byte/packet x 8 bit/byte x 30 pps). = 21,6 Kbps. ... ... Paket 1 66 byte Paket 20 66 byte Paket 21 46 byte Paket 50 46 byte 1 detik paket silence
