tugas akhir analisis waktu tunda satu arah pada
TRANSCRIPT
Dwita Aswiyanti Syafitri : Analisis Waktu Tunda Satu Arah Pada Panggilan Voip Antara Jaringan UMTS Dan PSTN, 2007. USU Repository © 2009
TUGAS AKHIR
ANALISIS WAKTU TUNDA SATU ARAH PADA PANGGILAN
VoIP ANTARA JARINGAN UMTS DAN PSTN
Diajukan untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam menyelesaikan pendidikan
sarjana (S-1) pada Departemen Teknik Elektro
Oleh
DWITA ASWIYANTI SYAFITRI
030402019
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2007
ANALISIS WAKTU TUNDA SATU ARAH PADA PANGGILAN VoIP
ANTARA JARINGAN UMTS DAN PSTN
Oleh :
DWITA ASWIYANTI SYAFITRI 030402019
Tugas Akhir ini diajukan untuk melengkapi salah satu syarat untuk memperoleh gelar sarjana Teknik Elektro
Disetujui oleh :
Pembimbing,
Ir. M. ZULFIN, MT NIP. 130 945 356
Diketahui oleh: Ketua Departemen Teknik Elektro FT USU,
Prof.Dr.Ir. USMAN BAAFAI NIP : 130365322
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2007
Abstrak
Voice over internet protocol (VoIP) adalah teknologi yang memungkinkan komunikasi suara menggunakan jaringan berbasis IP (Internet Protocol) untuk dijalankan diatas infrastruktur jaringan paket. Teknologi ini bekerja dengan jalan merubah suara menjadi format data digital tertentu yang dapat dikirimkan melalui jaringan IP, yang bisa berupa jaringan internet atau intranet. Salah satu ukuran kualitas suara pada jaringan VoIP adalah waktu tunda. Waktu tunda yang diberikan untuk proses paketisasi berbeda pada penggunaan setiap jenis codec. Hal ini mengakibatkan waktu tunda satu arah yang terjadi pada jaringan VoIP juga berbeda, sehingga ukuran kualitas yang diukur menjadi relatif. Oleh karena itu perlu dilakukan pemilihan jenis codec yang tepat untuk meminimalisasi waktu tunda pada proses paketisasi suara. Hal tersebut dapat dilakukan dengan menghitung waktu tunda satu arah sesuai model jaringan yang ditinjau dengan menggunakan codec yang berbeda.
TugasAkhir ini menganalisis waktu tunda satu arah panggilan VoIP antaradari jaringan UMTS dan PSTN dengan menggunakan beberapa jenis codec yang berbeda. Dari hasil analisis yang dilakukan, diketahui bahwa semakin besar kecepatan sampling codec, waktu tunda satu arah yang dihasilkan semakin kecil. Disamping itu, faktor kualitas suara yang dihasilkan semakin baik.
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas segala rahmat dan
karunia-Nya kepada penulis sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini
yang berjudul “Analisis Waktu Tunda Satu Arah Pada Panggilan VoIP Antara
Jaringan UMTS dan PSTN”.
Penulisan Tugas Akhir ini merupakan salah satu syarat akademis untuk
memperoleh gelar Sarjana Teknik di Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik
Universitas Sumatera Utara.
Selama masa kuliah sampai masa penyelesaian Tugas Akhir ini penulis
banyak memperoleh bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak. Untuk itu dengan
ketulusan hati penulis mengucapkan terima kasih kepada :
1. Ibunda tersayang yang selalu memberikan dukungan, semangat, perhatian,
kesabaran dan doa, yang tak henti-hentinya selama hidup penulis.
2. Bapak Prof. DR. Ir. Usman Ba’afai dan Bapak Drs. Hasdari Helmi, MT,
selaku Ketua dan Sekretaris Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik
Universitas Sumatera Utara.
3. Bapak Ir. M.Zulfin, MT selaku Dosen Pembimbing dalam penulisan Tugas
Akhir ini, terima kasih banyak karena sudah banyak sekali membantu
penulis dalam pengerjaan Tugas Akhir ini.
4. Bapak Ir. Zahiful Bahri M.Sc, selaku Dosen Wali penulis yang senantiasa
memberikan bimbingan selama menjalani perkuliahan.
5. Seluruh Staf Pengajar Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik
Universitas Sumatera Utara.
6. Staf pegawai Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas
Sumatera Utara yang telah membantu penulis dalam urusan administrasi.
7. Teman–teman di Departemen Teknik Elektro USU angkatan 2003, Pipin,
fani, Nora, Dewi “yang udah jauh”, Mei, Dewi “cocom”, Yudha, A’an, Emil,
Fahmi, Faisal, Tigor, Opunk, Wiswa, Bayam, dan teman-teman lain angkatan
2003 yang tidak bisa penulis sebutkan namanya satu-persatu pada lembar
Tugas Akhir ini.
8. Sejumlah orang-orang tertentu yang tidak dapat disebutkan satu persatu,
penulis mengucapkan banyak terima kasih.
Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini tidak luput dari kekurangan-
kekurangan, baik dari segi tatanan kalimat maupun dari segi ilmiah yang dikerjakan.
Untuk itu, dengan terbuka penulis menerima saran dan kritik untuk perbaikan Tugas
Akhir ini. Akhir kata semoga tulisan ini bermanfaat bagi kita semua.
Medan, 9 Desember 2007
Penulis,
Dwita Aswiyanti Syafitri
DAFTAR ISI
ABSTRAK ......................................................................................................... i
KATA PENGANTAR ....................................................................................... ii
DAFTAR ISI ..................................................................................................... iv
DAFTAR GAMBAR ......................................................................................... viii
DAFTAR TABEL ............................................................................................. ix
BAB I PENDAHULUAN .................................................................................. 1
1.1 Latar Belakang ....................................................................... 1
1.2 Rumusan Masalah .................................................................. 2
1.3 Tujuan Penulisan .................................................................... 3
1.4 Batasan Masalah .................................................................... 3
1.5 Metode Penulisan ................................................................... 4
1.6 Sistematika Penulisan............................................................. 5
BAB II VOIP (VOICE OVER INTERNET PROTOCOL) ............................. 7
2.1 Pengertian VoIP ..................................................................... 7
2.2 Format Paket VoIP ................................................................. 8
2.3 Arsitektur Jaringan VoIP ........................................................ 9
2.4 Protokol-Protokol Jaringan VoIP............................................ 11
2.4.1 H.323 ............................................................................... 11
2.4.1.1 Arsitektur H.323 ...................................................... 12
2.4.1.2 Protokol Yang Terlibat Dalam H.323....................... 13
2.4.2 SIP (Session Initiation Protocol) ....................................... 15
2.4.2.1 Arsitektur SIP .......................................................... 15
2.4.2.2 Prorokol Yang Terlibat Dalam SIP .......................... 17
2.4.3 Protokol-Protokol Penunjang Jaringan VoIP..................... 18
2.4.3.1 Transmission Transfer Protocol (TCP) ..................... 19
2.4.3.2 User Datagram Protocol (UDP) ............................... 20
2.4.3.3 Internet Protocol (IP) ............................................... 20
2.5 Parameter Yang Mempengaruhi Quality of Service (QOS)
VoIP ...................................................................................... 21
2.6 Metode Pengukuran Kualitas VoIP ........................................ 23
2.6.1 Mean Opinion Score (MOS) ............................................. 23
2.6.2 Estimasi MOS denagn E-Model (ITU-TG.107) ................ 24
BAB III Sistem Telekomunikasi Bergerak Universal
3.1 Arsitektur UMTS ................................................................... 27
3.1.1 Elemen Jaringan GSM Phase 1/2 ...................................... 28
3.1.1 Elemen Jaringan GSM Phase 2+....................................... 28
3.1.1 Elemen Jaringan GSM Phase 1 ......................................... 29
3.2 Medium Udara UMTS ........................................................... 31
3.3 Codec Suara ........................................................................... 32
3.4 Kompresi Header RTP ........................................................... 33
3.5 Komponen Delay Satu Arah Panggilan VoIP Antara UMTS
dan PSTN .............................................................................. 33
3.5.1 Delay Pengkodean ............................................................ 34
3.5.2 Delay Paketisasi ............................................................... 35
3.5.3 Jitter ................................................................................. 36
3.5.4 Delay Antrian Total Jaringan ............................................ 37
3.5.5 Delay Minimal Total Jaringan .......................................... 38
3.5.6 Delay Serialisasi ............................................................... 40
3.5.7 Perhitungan Delay Satu Arah Panggilan VoIP antara
UMTS dengan PSTN ............................................................. 41
BAB IV ANALISIS PERHITUNGAN DELAY SATU ARAH PADA
PANGGILAN VoIP ANTARA UMTS DAN PSTN……………..42
4.1 Pengantar ............................................................................... 42
4.2 Perhitungan Delay Satu Arah antara Subcriber UMTS
dengan Subciber PSTN .......................................................... 44
4.2.1 Delay Satu Arah Pada Penggunaan Codec G.711.............. 45
4.2.1.1 Delay Pengkodean ................................................... 45
4.2.1.2 Delay Paketisasi ...................................................... 45
4.2.1.3 Jitter ........................................................................ 45
4.2.1.4 Delay Antrian Total Pada Jaringan........................... 47
4.2.1.5 Delay Minimal Total ............................................... 47
4.2.1.6 Delay Serialisasi ...................................................... 48
4.2.1.7 Delay Satu Arah Panggilan VoIP Antara Jaringan
UMTS Dengan PSTN ............................................................ 49
4.3 Perhitungan Nilai Estimasi E-Model dengan Faktor R ............ 49
4.3.1 Nilai Faktor R Codec G.711 ............................................. 50
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ............................................................. 54
5.1 Kesimpulan ............................................................................ 54
5.2 Saran ...................................................................................... 54
DAFTAR PUSTAKA .................................................................. 56
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Format Paket VoIP ........................................................................ 8
Gambar 2.2 Hubungan PC ke PC ...................................................................... 10
Gambar 2.3 Hubungan dari PC ke telepon ......................................................... 10
Gambar 2.4 Hubungan antar telepon dengan menggunakan jaringan internet .... 11
Gambar 2.5 Komunikasi antara SIP dan SIP Server .......................................... 17
Gambar 2.6 Korelasi antara E-Model (ITU G.107) dengan MOS (ITU P.800 .... 16
Gambar 3.1 Jaringan UMTS Phase 1/2 ............................................................. 28
Gambar 3.2 Jaringan UTRAN ........................................................................... 30
Gambar 3.3 Susunan lapis protokol dari mobile terminal sampai gateway VoIP 31
Gambar 4.1 Panggilan VoIP antara jaringan UMTS dengan jaringan PSTN ...... 42
Gambar 4.2 Grafik penggunaan jenis codec terhadap delay satu arah ................ 65
Gambar 4.3 Grafik Perbandingan faktor R pada codec terhadap delay satu arah 65
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Ukuran Header untuk Codec G.729 ................................................ 9
Tabel 2.2 Komponen Delay ........................................................................... 22
Tabel 2.3 Rekomendasi ITU-T P.800 untuk nilai kualitas berdasarkan MOS.. 23
Tabel 4.1 Hasil perhitungan delay satu arah pada penggunaan jenis codec ..... 49
Tabel 4.2 Tingkat kualitas suara terhadap faktor R ........................................ 50
Tabel 4.3 Hasil perhitungan faktor R terhadap jenis codec yang berbeda ........ 51
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Saat ini di Indonesia maupun di dunia, telepon sudah menjadi kebutuhan
telekomunikasi yang paling utama. Pada beberapa segmen masyarakat terutama di
kalangan bisnis, kebutuhan telepon hampir bisa disamakan dengan kebutuhan primer.
Namun dewasa ini, di Indonesia, biaya komunikasi telepon cukup mahal. Kondisi ini
mendorong sebagian orang mencari alternatif lain untuk melakukan percakapan
telepon dengan biaya murah. Tidak dapat disangkal, teknologi yang paling
berkembang pesat saat ini adalah teknologi komunikasi data. Pemicunya adalah
internet, jaringan komunikasi data global yang berbasis protokol komunikasi TCP/IP.
Perkembangan teknologi komunikasi data yang sangat pesat ini turut mendorong
terciptanya suatu infrastruktur komunikasi data yang murah dan massal. Keberadaan
infrastruktur ini membuat sebagian orang berpikir untuk melewatkan suara dalam
jaringan komunikasi data. Pemikiran seperti inilah yang mendorong perkembangan
teknologi Voice Over Internet Protocol (VoIP).
Voice Over Internet Protocol (VoIP) adalah teknologi yang memungkinkan
komunikasi suara dan fax menggunakan jaringan berbasis IP (Internet Protokol)
untuk dijalankan diatas infrastruktur jaringan packet network. Teknologi ini bekerja
dengan jalan merubah suara atau fax menjadi format data digital tertentu yang dapat
dikirimkan melalui jaringan IP. Jaringan yang digunakan bisa berupa internet atau
intranet. Teknologi VoIP memiliki beberapa keuntungan, diantaranya harga peralatan
yang lebih murah dibandingkan teknologi PBX dan PSTN, biaya perawatan yang
murah, dan munculnya aplikasi baru yang menarik dan memungkinkan adanya
pengembangan dan penambahan layanan-layanan baru yang sudah ada.
Sebagai jaringan yang didesain sejak awal sebagai jaringan komunikasi data,
jaringan internet mempunyai karakteristik yang berbeda dengan jaringan telepon.
Data-data mengalir diinternet memperebutkan bandwidth yang ada. Kondisi jaringan
seperti ini berbeda dengan jaringan telepon biasa, dimana satu kanal hanya
dikhususkan untuk satu pembicaraan telepon. Tidak terdapat perebutan bandwidth
disana. Paket IP yang datang diperlakukan sama dan dilayani sesuai dengan urutan
kedatangan. Hal ini menyebabkan terjadinya delay yang berakibat buruk bagi
kualitas suara.
Sebagian besar delay terjadi pada proses pengkodean kode analog menjadi
kode digital agar suara dapat dikirim dalam jaringan komputer, yang dikenal dengan
istilah codec singkatan dari compressor-decompressor. Untuk itu, pada tugas akhir
ini akan dianalisa delay yang terjadi dari pembicara sampai ke pendengar dengan
menggunakan beberapa jenis codec yang berbeda. Dengan menganalisis delay proses
pada beberapa codec tertentu, kita akan dapat membandingkan ukuran kinerja
beberapa codec tersebut sehingga penggunaan codec dapat dipilih sesuai dengan
kebutuhan.
1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang di atas, maka dapat dirumuskan beberapa
permasalahan antara lain :
1. Apa yang dimaksud dengan VoIP.
2. Bagaimana model jaringan VoIP.
3. Apa saja ukuran kinerja VoIP.
4. Apa saja protokol VoIP dan prinsip kerjanya.
5. Bagaimana struktur paket VoIP.
6. Apa saja jenis codec dalam jaringan VoIP.
7. Bagaimana pengaruh penggunaan jenis codec terhadap delay satu arah pada
jaringan VoIP
8. Bagaimana menghitung faktor kualitas R pada suatu jaringan VoIP.
1.3 Tujuan Penulisan
Tujuan penulisan Tugas Akhir ini adalah untuk membandingkan besarnya
delay satu arah yang terjadi pada panggilan VoIP antara jaringan UMTS dengan
dengan menggunakan codec G.711, G.726, G728, GSM-FR dan GSM-EFR sehingga
faktor kualitas suara dapat kita bandingkan pada masing-masing codec yang
digunakan.
1.4 Batasan Masalah
Untuk menghindari pembahasan yang meluas maka penulis membatasi
pembahasan permasalahan paad Tugas Akhir ini. Adapun yang menjadi batasan
masalah dalam Tugas Akhir ini adalah :
1. Perhitungan delay yang dianalisis bersifat end-to-end.
2. Model jaringan yang dianalisis ditentukan terlebih dahulu.
3. Kinerja VoIP yang dianalisis hanya delay satu arah..
4. Codec yang digunakan pada jaringan VoIP adalah G.711, G.726, G728,
GSM-FR dan GSM-EFR
5. Perhitungan faktor R pada jaringan VoIP dengan mengabaikan faktor packet
loss .
6. Tidak membahas protokol yang terlibat didalam transfer data VoIP secara
mendalam.
7. Tidak membahas model delay antrian pada proses transmisi paket suara.
1.5 Metode Penulisan
Metode penulisan yang digunakan dalam Tugas Akhir ini adalah sebagai
berikut:
1. Studi literatur, yaitu menelaah buku-buku dan jurnal-jurnal referensi yang
berkaitan dengan permasalahan.
2. Studi analisis, yaitu menganalisis pengaruh penggunaan codec suara pada
jaringan VoIP terhadap delay satu arah yang terjadi dan mengukur faktor
kualitas dari bebrapa jenis codec yang digunakan sehingga dapat
dibandingkan codec mana yang paling baik.
1.6 Sistematika Penulisan
Materi penulisan dalam Tugas Akhir ini diurutkan dalam lima bab yang
diuraikan sebagai berikut :
BAB I : PENDAHULUAN
Bab ini berisi tentang latar belakang masalah, rumusan masalah, tujuan
penulisan, batasan masalah, metode penulisan dan sistematika penulisan
sebagai gambaran umum pembahasan secara keseluruhan.
BAB II : VOICE OVER IP (VoIP))
Bab ini berisi pengertian dan prinsip dasar VoIP, arsitektur VoIP,
protokol yang terlibat pada jaringan VoIP dan metode pengukuran
kualitas VoIP.
BAB III : SISTEM TELEKOMUNIKASI BERGERAK UNIVERSAL
Bab ini berisi uraian mengenai sejarah dan perkembangan UMTS,
elemen-elemen UMTS dan rumus-rumus perhitungan delay satu arah
pada panggilan VoIP antara UMTS dan PSTN.
BAB IV : ANALISIS PERHITUNGAN DELAY SATU ARAH PADA JARINGAN
VoIP ANTARA PANGILAN UMTS DAN PSTN
Bab ini berisi model jaringan VoIP antara UMTS dan PSTN dan
perhitungan delay satu arah antara kedua jaringan tersebut dengan
menggunakan codec yang berbeda serta perhitungan faktor kualitas
masing-masing codec yang digunakan.
BAB V : PENUTUP
Bab ini berisi kesimpulan dari tugas akhir ini dan saran dari penulis
BAB II
VOIP (VOICE OVER INTERNET PROTOCOL)
2.1 Pengertian VoIP
Pada dasarnya, telephony adalah teknologi yang berhubungan dengan
transmisi elektronik suara yang disampaikan pada dua tempat yang mempunyai jarak
yang jauh melalui telepon. Dengan hadirnya komputer dan perangkat transmisi
digital yang berbasiskan sistem telepon serta pengguaan radio untuk mengirim dan
menerima sinyal telepon, maka perbedaan antara telephony dan telekomunikasi
menjadi sulit ditemukan.
Voice over Internet Protocol dikenal juga dengan sebutan IP Telephony.
Secara umum, VoIP didefinisikan sebagai suatu sistem yang menggunakan jaringan
internet untuk mengirimkan data paket suara dari suatu tempat ke tempat lainnya
menggunakan perantara protokol IP. 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.
Dalam tugas akhir ini akan dilakukan analisis delay satu arah (one way) dari
panggilan VoIP antara subcriber Universal Mobile Telecommunications System
(UMTS) dengan subcriber PSTN yang melewati jaringan backbone IP. Delay M2E
yaitu delay yang dihitung ketika seorang berbicara melalui speaker sampai suara
tersebut didengar oleh lawan bicaranya dalam hal ini melalui jaringan VoIP.
Standar komunikasi VoIP yang umum digunakan pada saat ini adalah H.323
yang dikeluarkan oleh ITU pada bulan Mei 1996 dan SIP (Session Initiation
Protocol) yang dikeluarkan oleh IETF pada bulan Maret tahun 1999 melalui RFC-
2543 dan diperbaharui kembali pada bulan juni 2002 dengan RFC-3261 oleh
MMUSIC (Multiparty Multimedia Session Control), salah satu kelompok kerja IETF.
2.2 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.
Link Header IP Header UDP Header RTP Header Voice Payload
X Bytes 20 Bytes 8 Bytes 12 Bytes X Bytes
Format Paket VoIP
Gambar 2.1 Format Paket VoIP
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.
UDP header memiliki ciri tertentu yaitu tidakmenjamin paket akan mencapai
tujuan sehingga UDP cocok digunakan pada aplikasi voice real time yang sangat
peka terhadap delay dan latency.
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.
Tabel 2.1 berikut menunjukkan perbedaan ukuran header untuk media yang berbeda
dengan metode kompresi G.729
Tabel 2.1 Ukuran Header untuk Codec G.729
Media Link Layer Header Size Bit Rate
Ethernet 14 Bytes 29.6 Kbps
PPP 6 Bytes 26.4 Kbps
Frame Relay 4 Bytes 25.6 Kbps
ATM 5 Byte tiap cell 42.2 Kbps
2.3 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 2.2.
Gambar 2.2 Hubungan PC ke PC
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 2.3. Gateway ini bisa berupa PC
atau router.
Gambar 2.3 Hubungan dari PC ke telepon
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 prtokol antar kedua jaringan IP dan
telepon. Hubungan ini diperlihatkan dalam Gambar 2.4.
Gambar 2.4 Hubungan antar telepon dengan menggunakan jaringan internet
2.4 Protokol-Protokol Jaringan VoIP
Protokol signaling dalam VoIP diperlukan agar pemakai layanan VoIP dapat
saling berkomunikasi dengan pesawat telepon. Beberapa signaling yang ada saat ini
adalah H.323, SIP, SCCP, MGCP, MEGACO dan SIGTRAN. Tetapi yang paling
populer dan banyak digunakan adalah H.323 dan SIP. Dalam tugas akhir ini, hanya
protokol H.323 danb SIP saja yang akan dijelaskan.
2.4.1 H.323
Salah satu standar komunikasi pada VoIP menurut rekomendasi ITU-T
adalah H.323 (1995-1996). Standar H.323 terdiri dari komponen, protokol, dan
prosedur yang menyediakan komunikasi multimedia melalui jaringan packet-based.
Bentuk jaringan packet-based yang dapat dilalui antara lain jaringan internet,
Internet Packet Exchange (IPX)-based, Local Area Network (LAN), dan Wide Area
Network (WAN). H.323 dapat digunakan untuk layanan – layanan multimedia seperti
komunikasi suara (IP telephony), komunikasi video dengan suara (video telephony),
dan gabungansuara, video dan data.
2.4.1.1 Arsitektur H.323
Standard H.323 terdiri dari 4 komponen fisik yg digunakan pada saat
menghubungkan komunikasi multimedia point-to-point dan point-to-multipoint pada
beberapa macam jaringan, yaitu :
1. Terminal : digunakan untuk komunikasi multimedia dua arah. Terminal
H.323 dapat berupa Personal Computer (PC) atau alat lain yang berdiri
sendiri yang dapat menjalankan aplikasi multimedia.
2. Gateway : digunakan untuk menghubungkan dua jaringan yang berbeda
yaitu antara jaringan H.323 dan jaringan non H.323, sebagai contoh
gateway dapat menghubungkan dan menyediakan komunikasi antara
terminal H.323 dengan jaringan telepon PSTN dengan menerjemahkan
protokol-protokol untuk call setup dan release serta mengirimkan
informasi antara jaringan yang terhubung dengan gateway.
3. Gatekeeper : dapat dianggap sebagai titik yang paling penting pada
jaringan H.323 yang menyediakan layanan control panggilan ke endpoint
dari H.323. Beberapa layanan tersebut diantaranya adalah penerjemahan
alamat IP, pengaturan ijin akses ke jaringan, dan pengaturan kebutuhan
bandwidth.
4. Multipoint Control Unit (MCU) : digunakan untuk layanan konferensi
tiga terminal H.323 atau lebih. Semua terminal yang ingin berpartisipasi
dalam konferensi dapat membangun hubungan dengan MCU. Sebuah
MCU terdiri dari sebuah Multipoint Controller (MC) dan beberapa
Multipoint Processor (MP). MC menangani negoisasi H.245 (menyangkut
pensinyalan) antar terminal – terminal untuk menenetukan kemampuan
pemrosesan audio dan video. MC juga mengontrol dan menentukan
serangkaian audio dan video yang akan multicast. sedangkan MP
melakukan proses mix, switch, dan memproses audio, video, ataupun bit-
bit data.
2.4.1.2 Protokol yang Terlibat Dalam H.323
Protokol H.323 didukung oleh beberapa protokol dalam pengiriman data agar
data terkirim realtime. Protokol-protokol tersebut adalah:
• RTP (Real-Time Protocol)
RTP adalah protokol untuk mengkompensasi jitter yang terjadi pada
jaringan IP. RTP dapat digunakan untuk beberapa macam data stream
yang realtime seperti data suara dan data video. RTP berisi informasi tipe
data yang di kirim, timestamps yang digunakan untuk pengaturan waktu
suara percakapan terdengar seperti sebagaimana diucapkan, dan sequence
numbers yang digunakan untuk pengurutan paket data dan mendeteksi
adanya paket yang hilang.
• RTCP (Real-Time Control Protocol)
Merupakan suatu protocol yang biasanya digunakan bersama-sama
dengan RTP. Protocol ini memungkinkan endpoint mengatur panggilan
secara realtime untuk meningkatkan kualitas suara. RTCP juga membantu
troubleshooting voice stream. Terdapat dua komponen penting pada paket
RTCP, yang pertama adalah sender report yang berisikan informasi
banyaknya data yang dikirimkan, pengecekan timestamp pada header
RTP dan memastikan bahwa datanya tepat dengan timestamp-nya.
Elemen yang kedua adalah receiver report yang dikirimkan oleh
penerima panggilan. Receiver report berisi informasi mengenai jumlah
paket yang hilang selama sesi percakapan, menampilkan timestamp
terakhir dan delay sejak pengiriman sender report yang terakhir.
• RSVP (Resource Reservation Protocol)
RSVP bekerja pada layer transport, digunakan untuk menyediakan
bandwidth agar data suara yang dikirimkan tidak mengalami delay
ataupun loss saat mencapai alamat tujuan. RSVP merupakan protokol
signaling tambahan pada VoIP yang mempengaruhi QoS. RSVP bekerja
dengan mengirimkan request pada setiap node untuk membuat resource
reservation pengiriman data. Resource reservation pada suatu node
dilakukan dengan menjalankan dua modul yaitu admission control dan
policy control. Admission control digunakan untuk menentukan apakah
suatu node tersebut memiliki resource yang cukup untuk memenuhi QoS
yang dibutuhkan. Policy control digunakan untuk menentukan apakah
user yang memiliki ijin administratif (administrative permission) untuk
melakukan reservasi. Bila terjadi kesalahan dalam aplikasi salah satu
modul ini, akan terjadi RSVP error dimana request tidak akan dipenuhi.
2.4.2 SIP (Session Initiation Protocol)
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.
2.4.2.1 Arsitektur SIP
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. SIP server
adalah kesatuan fungsi logic, dimana tidak perlu memisahkan alat secara fisik.
Fungsi dari empat server tersebut 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.
SIP SERVER
PROXY
REDIRECT
REGISTRAR
LOCATION
(1)
UAC
UAS
UAC
UAS
SIP USER AGENT SIP USER AGENT
Signaling Messages BetweenUser Agent And Server
Keterangan : (1) Fungsi server tidak harus berada pada satu komputerUAC : User Agent ClientUAS : User Agent Server
@2005 STT Telkom
Gambar 2.5 Komunikasi antara SIP Agent dan SIP Server
2.4.2.2 Protokol yang Terlibat dalam SIP
SIP menggabungkan beberapa macam protokol baik itu dari standar yang
dikeluarkan oleh IETF sendiri maupun oleh ITU-T. Protokol SIP didukung oleh
beberapa protokol, antara lain
• IETF Session Description Protocol (SDP)
SDP merupakan protokol yang mendeskripsikan media dalam suatu
komunikasi. Tujuan protocol SDP adalah untuk memberikan informasi
aliran media dalam satu sesi komunikasi agar penerima yang menerima
informasi tersebut dapat berkomunikasi.
• IETF Session Announcement Protocol (SAP)
SAP merupakan suatu protokol yang setiap periode waktu tertentu
mengumumkan parameter dari suatu sesi konferensi.
• IETF Real-Time Transport Protocol (RTP)
Protokol RTP menyediakan transfer media secara real time pada jaringan
paket.
• Real-Time Control Protocol (RTCP)
RTCP mengatur sesi secara periodik mentransmit paket yang berisi
feedback atas kualitas dari distribusi data.
• ITU-T Codec
Algoritma pengkodean yang direkomendasikan, seperti G.723.1, G711,
G.728, dan G.729 untuk audio, atau H.261 atau H.263 untuk video.
2.4.3 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.
2.4.3.1 Transmission Transfer Protocol (TCP)
Dalam mentransmisikan data pada layer Transport, ada dua protokol yang
berperan yaitu TCP dan UDP. 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 (acknoledgment). 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.
2.4.3.2 User Datagram Protocol (UDP)
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.
2.4.3.3 Internet Protocol (IP)
Internet Protocol 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.
2.5 Parameter yang Mempengaruhi Quality of Services (QoS) 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 :
• Bandwidth , merupakan kecepatan maksimum yang dapat digunakan untuk
melakukan transmisi data antar jaringan IP atau internet.
• Throughput, yaitu kecepatan (rate) transfer data efektif, yang diukur dalam
bps. Header dalam paket data mengurangi nilai ini.
• Packet Loss, adalah jumlah paket hilang. Umumnya perangkat jaringan
memiliki buffer untuk menampung data yang diterima. Jika terjadi kongesti
yang cukup lama, buffer akan penuh, dan data baru tidak akan diterima.
• Delay (latency), adalah waktu tunda yang dibutuhkan data untuk menempuh
jarak dari asal ke tujuan. Beberapa sumber delay diantaranya adalah:
Tabel 2.2 Komponen delay
Jenis Delay Keterangan
Processing
delay
Delay ini terjadi pada saat proses coding, compression,
decompression dan decoding. Delay ini tergantung
standard 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 20
ms.
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 kabel 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.
• Jitter, atau variasi kedatangan paket, hal ini diakibatkan oleh perubahan
dalam karakteristik suatu sinyal. Variasi tersebut bisa berupa panjang antrian,
waktu pengolahan data, dan juga waktu penghimpunan ulang paket-paket di
akhir perjalanan jitter.
2.6 Metode Pengukuran Kualitas VoIP
Untuk mementukan kualitas layanan suara dalam jaringan IP dapat digunakan
beberapa metode di bawah ini :
2.6.1 Mean Opinion Score (MOS)
Metode ini merupakan metode yang digunakan untuk menentukan kualitas
suara dalam jaringan IP yang berdasarkan standar ITU-T P.800. Metode ini bersifat
subjektif, karena berdasarkan pendapat orang-perorangan. Untuk menentukan nilai
MOS terdapat dua cara pengetesan yaitu, conversation opinion test dan listening test.
Rekomendasi nilai ITU-T P.800 untuk nilai MOS adalah seperti Tabel 2.4 :
Tabel 2.3 Rekomendasi ITU-T P.800 untuk nilai kualitas berdasarkan MOS
Nilai MOS Opini
5 sangat baik
4 baik
3 cukup baik
2 tidak baik
1 buruk
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.
Dibutuhkan pendapat banyak orang untuk mengestimasi nilai MOS tersebut.
2.6.2 Estimasi MOS dengan 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 .
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 Gambar 2.7.
2,6
3,6
4,0
4,3
Tingkat Kepuasan
Sangat Baik
Baik
Cukup Baik
Buruk / tidakdiperkenankan
Kurang Baik
Buruk / berkualitasrendah
0
50
60
70
80
90
100
1,0
4,494
R faktor MOS
Nilai MaksimumITU - T G.107
3,1
Gambar 2.6 Korelasi antara E – Model (ITU G.107) dengan MOS (ITU P.800)
Untuk mengubah estimasi dari nilai R kedalam MOS (ITU – P.800) terdapat
ketentuan sebagai berikut :
1.Untuk R < 0 : MOS = 1 (2.5)
2.Untuk R > 100 : MOS = 4.5 (2.6)
3.Untuk 0 < R < 100 : MOS = 1 + 0.035 R + 7x10-6 R(R-60)(100-R) (2.7)
BAB III
SISTEM TELEKOMUNIKASI BERGERAK UNIVERSAL
3.1 Arsitektur UMTS
Sistem Telekomunikasi Bergerak Universal (Universal Mobile
Telecommunication System / UMTS) saat ini dipandang sebagai sebuah sistem
impian yang menggantikan Global System for Mobile Communication (GSM).
UMTS merupakan salah satu evolusi generasi ketiga (3G) dari jaringan mobile.
UMTS disebut juga sebagai Wideband - Code Division Multiple Access (W-CDMA).
UMTS menawarkan kesempurnaan pelayanan dengan berbagai kecepatan data yang
berbeda dengan rentang dari komunikasi multimedia berkecepatan tinggi seperti
panggilan video, sampai kepada pelayanan kecepatan rendah seperti Short Message
Service (SMS). UMTS juga menyediakan layanan suara berkualitas baik dengan
kecepatan data sampai 2 Mbps dalam sel mikro atau dalam ruangan serta 384 Kbps
pada area yang luas.
Badan UMTS yang telah distandardisasi disebut dengan Third-Generation
Partnership Project (3GPP). Untuk menjangkau penerimaan global, 3GPP
memperkenalkan UMTS dalam beberapa tahap peluncuran tahunan. Peluncuran
pertama diperkenalkan pada bulan Desember 1999, ini menunjukkan peningkatan
dan pergantian untuk jaringan GSM yang ada. Untuk peluncuran kedua pergantian
yang sama diusulkan sebagai peningkatan untuk IS-95 (dengan CDMA 2000) dan
TDMA (dengan TD-CDMA dan EDGE).
Dalam UMTS peluncuran pertama, telah diperkenalkan suatu jaringan akses
radio baru UMTS Terrestrial Radio Access Network (UTRAN). Public Land Mobile
Network (PLMN) pada UMTS peluncuran pertama memperkenalkan 3 kategari
utama elemen jaringan GSM, yaitu:
3.1.1 Elemen Jaringan GSM Phase ½
Elemen GSM phase ½ terdiri dari tiga subsistem, yaitu Base Station
Subsystem (BSS), Network dan Switching Subsystem (NSS), dan Operations Support
System (OSS). BSS berisi beberapa unit fungsional seperti Base Station Controller
(BSC), Base Transceiver Station (BTS) dan Transcoder and Rate Adapter Unit
(TRAU), seperti terlihat pada Gambar 3.1. NSS berfungsi melakukan switching,
signaling, paging, dan inter-MSC handover. OSS berisi Operation dan Maintenance
Center (OMS), yang digunakan untuk remote, operasi sentralisasi, administrasi, dan
maintenance.
Gambar 3.1 Jaringan UMTS Phase 1/2
3.1.2 Elemen Jaringan GSM Phase 2+
Elemen jaringan GSM phase 2+, terdiri dari dua bagian utama, yaitu General
Packet Radio Service (GPRS) dan CAMEL.
• General Packet Radio Service (GPRS)
GPRS memperkenalkan Packet Switching (PS) kedalam GSM Core Network
(GSM-CN) dan mengijinkan akses langsung ke Packet Data Network (PDN).
Kecepatan transmisi data untuk UMTS diperlukan sampai 2 Mbps. GPRS akan
mengoptimalkan Core Network (CN) untuk kecepatan data yang tinggi pada
transmisi Packet Switching, seperti halnya UMTS dengan UTRAN pada RAN.
Seperti itu juga, GPRS adalah suatu persyaratan untuk pengenalan UMTS.
• CAMEL
CAMEL adalah peningkatan utama GSM tahap 2+ untuk pengenalan konsep
UMTS Virtual Home Environment (VHE). VHE adalah suatu platform dari definisi
layanan fleksibel yang memungkinkan operator untuk memodifikasi layanan yang
sudah ada atau membuat layanan baru.
3.1.3 Elemen Jaringan UMTS Phase 1
UMTS berbeda dengan GSM tahap 2+ terutama dalam prinsip baru untuk
transmisi medium udara (W-CDMA sebagai ganti dari TDMA / FDMA). Oleh
karena itu, UTRAN harus diperkenalkan dengan UMTS. Dua elemen penting
jaringan UMTS phase 1 adalah UTRAN dan node B.
• UMTS Terrestrial Radio Access Network (UTRAN)
UMTS Terrestrial Radio Access Network (UTRAN) adalah bagian dari
UMTS yang mengatur transmisi melalui medium udara, yang belakangan ini disebut
juga dengan Uu.
Gambar 3.2 memperlihatkan arsitektur jaringan UTRAN. UTRAN dibagi
dalam beberapa Radio Network System (RNS), dimana masing-masing RNS
dikontrol Radio Network Control (RNC). RNC adalah gateway ke Core Network
(CN) yang berfungsi untuk mengontrol sumberdaya radio dan mobilitas dalam
UTRAN.
Gambar 3.2 Jaringan UTRAN
• Node B
Node B merupakan kesatuan komunikasi pada medium udara dengan User
Equipment (UE). Node B dapat melayani satu atau lebih sel, tergantung pada
sektorisasinya, Tugas utama dari Node B adalah mengkonversi data dari dan ke
interface radio Uu, termasuk Forward Error Correction (FEC) dan
spreading/despreading W-CDMA.
Node B dihubungkan dengan RNC melalui sebuah interface Iub, dan akan
berhubungan dengan Base Station GSM. Sebuah Node B tertentu hanya dihubungkan
ke sebuah RNC, sementara RNC tersebut dapat dihubungkan ke lebih dari satu Node
B. Area yang berisi dari sebuah RNC dan Node B disebut dengan Radio Network
Subsystem (RNS).
3.2 Medium Udara UMTS
WCDMA dipilih sebagai dasar teknologi akses-radio untuk UTRAN.
Informasi ditransmisikan dalam frame radio dengan durasi 10 ms melalui kanal fisik
medium udara. Masing-masing frame radio terusun dari 16 time slot.
Dalam Tugas Akhir ini akan dibahas panggilan VoIP antara pemakai jaringan
UMTS dengan pemakai telepon Public Switched Telephone Network (PSTN) dari
Mobile Terminal (MT) melewati bermacam-macam lapis protokol yang menyusun
medium udara, menuju Node B dalam UTRAN hingga sampai ke gateway VoIP.
Susunan lapis protokol yang dilewati oleh paket suara VoIP dari jaringan UMTS ke
jaringan PSTN dapat dilihat pada Gambar 3.3.
Gambar 3.3 Susunan Lapis Protokol Dari Mobile Terminal Sampai gateway VoIP
Gambar 3.3 menunjukkan aliran paket suara yang dimulai pada saat MT
mengkodekan frame sampel suara, kemudian mempaketkan kode suara melalui paket
speech
HTTP
TCP
codec
RTP-UDP
WWW
IP
PPP
LLC
RLC/MAC
PHY PHY
AAL2
PHY
ATM
MT Node B RNC
UTRAN
S-RNC VoIP gateway
RLC/MAC
AAL2
ATM
PHY
AAL2
ATM
PHY
IP
PPP
LLC
AAL2
ATM
PHY
PHY
codec
RTP-UDP
IP
PPP
codec
PHY PHY(PSTN)
IP backbone network
IP dan mentransmisikan paket-paket ini melalui medium udara. Paket IP yang
dikirim oleh MT akan menyeberangi UTRAN melalui Node B pada lapis atas AAL-2.
Paket IP ini akan diteruskan melewati satu atau lebih Radio Network Controller
(RNC) sebelum sampai pada Core Network (CN) IP. Pada lapis Radio Link Control
(RLC), paket suara disegmentasi kedalam blok transport (RLC PDUs). Blok
ditangani oleh lapis Medium Access Control (MAC), namun bisa saja terjadi antrian
sebelum ditangani oleh lapis fisik. Lapis fisik melakukan transmisi blok melalui
kanal fisik.
Lapis physic mengaplikasikan dua tahap (inter-frame dan intra-frame) bit-
level keberangkatan. Keberangkatan inter-frame terjadi pada sebuah rentang
keberangkatan yang disebut Transmission Time Interval (TTI). TTI mempunyai
durasi yang tetap untuk setiap kanal transport, yaitu 10-80 ms. Transmisi blok
ditangani oleh lapis MAC selama durasi TTI..TTI yang lebih panjang berarti
membuat lebih banyak delay, tetapi dapat menurunkan probabilitas burst error pada
kanal fisik.
Masing-masing blok transport pada lapis fisik medium udara dapat
ditambahkan dengan sebuah Cyclic Redundancy Check (CRC). CRC digunakan
dalam mekanisme Automatic Repeat request (ARQ) untuk sebuah aplikasi streaming
seperti VoIP.
3.3 Codec Suara
Berbagai macam codec suara banyak digunakan dalam VoIP. Codec-codec
tersebut mempunyai bit rate yang berbeda. Beberapa codec suara yang standar
diantaranya adalah codec G.711, G. 729, G.726, G.723.1, G.728, GSM-HFR dan
GSM-EFR. Codec mempengaruhi bandwidth karena codec menentukan ukuran
payload paket suara yang ditransfer melalui IP. Pada gateway suara Cisco, kita dapat
mengkonfigurasi ukuran payload untuk mengontrol bandwidth. Dengan peningkatan
ukuran payload kita dapat mengurangi jumlah paket yang dikirimkan, sehingga akan
menurunkan bandwidth yang dibutuhkan karena jumlah header dari setiap panggilan
juga berkurang.
3.4 Kompresi Header RTP
Setiap paket VoIP mempunyai dua komponen, yaitu frame sampel suara dan
header RTP/UDP/IP. Walaupun setiap frame sampel suara dikompres oleh Digital
Signal Processor (DSP) dengan ukuran yang bervariasi tergantung dengan codec
yang digunakan, jumlah bit header selalu tetap 40 byte. Dengan menggunakan RTP
Header Compression (cRTP), jumlah header tersebut bisa dikompres sampai dengan
4 atau 2 byte. Proses kompresi ini juga dapat mengurangi bandwidth yang
dibutuhkan. Misalnya sebuah codec suara G.729 memakai bandwidth 24 Kbps tanpa
cRTP, tetapi dengan cRTP pemakaian bandwidth hanya 12 Kbps.
3.5 Komponen Delay Satu Arah Panggilan VoIP Antara UMTS Dengan
PSTN
Pada Tugas Akhir ini akan diperhitungkan delay satu arah yang terjadi pada
aliran paket suara antara panggilan VoIP UMTS dengan pelanggan PSTN. Yang
dimaksud dengan delay satu arah adalah yaitu delay yang terjadi mulai dari
pembicara mengeluarkan suara sampai suara tersebut didengar oleh pendengar. Paket
suara dari Mobile Terminal (MT) melewati jaringan UMTS untuk selanjutnya
diteruskan ke jaringan backbone IP. Dari jaringan backbone IP paket suara kemudian
diteruskan ke jaringan PSTN melewati sebuah gateway VoIP sampai ke pendengar.
Delay satu arah ini terdiri dari beberapa komponen delay sesuai dengan tahap
transmisi yang dilalui oleh paket suara mulai dari jaringan UMTS sampai dengan
jaringan PSTN. Beberapa komponen delay satu arah tersebut akan diuraikan berikut
ini.
3.5.1 Delay Pengkodean
Delay pengkodean adalah waktu yang dibutuhkan codec suara untuk
mengkodekan frame sampel suara ditambah dengan delay look-ahead codec tersebut.
Setiap jenis codec mempunyai karakteristik durasi pengkodean yang berbeda. Delay
pengkodean ini disimbolkan dengan Tenc.
Ketika Mobile Terminal (MT) mengkodekan frame suara, kode suara tersebut
kemudian dipaketisasi kedalam paket IP, dan ditransmisikan melalui medium udara.
Codec suara mempunyai durasi karakteristik dalam mengkodekan frame sampel
suara dan panjang frame sampel suara, sehingga menghasilkan bit rate:
Rcod = BW / TW (3.1)
dengan Rcod = bit rate codec (Kbps)
BW = panjang frame sampel suara (bit)
TW = durasi codec dalam mengkodekan frame sampel suara (ms)
Codec juga memiliki durasi interval look-ahead yang disimbolkan dengan TLA
(ms). Delay look-ahead diperlukan untuk mendeteksi apakah sinyal yang datang
adalah benar-benar murni sinyal percakapan atau terdiri dari fax, modem atau nada
DTMF (Dual Tone Multi Frequency) yang akan mem-bypass encoder suara.
Beberapa codec memperkenalkan sebuah delay look-ahead yang sama dalam proses
encoding.
Dengan demikian delay pengkodean pada sebuah codec suara merupakan
hasil penjumlahan dari durasi sampling suara ditambah dengan delay look-ahead,
yaitu sesuai dengan Persaamaan (3.2).
Tenc = TW + TLA (3.2)
dengan Tenc = delay pengkodean (ms)
TW = durasi codec dalam mengkodekan frame sampel suara (ms)
TLA = delay look-ahead (ms)
3.5.2 Delay Paketisasi
Sebuah paket suara terdiri dari NW kode suara, yaitu sejumlah frame sampel
suara yang telah terkode sehingga menghasilkan delay paketisasi yang besarnya
tergantung pada banyaknya kode suara dalam satu paket. Delay paketisasi
disimbolkan dengan Tpack. Besar delay paketisasi dirumuskan dalam Persamaan (3.3)
Tpack = NW TW =cod
WW
RBN (3.3)
dimana Tpack = delay paketisasi (ms)
NW = jumlah kode suara
TW = durasi codec dalam mengkodekan frame sampel suara (ms)
BW = panjang frame sampel suara (bit)
Rcod = bit rate codec (Kbps)
Masing-masing paket suara terdiri dari bit overhead RTP/UDP/IP dan sejumlah
frame suara. Bila tidak ada kompresi header yang dilakukan, ukuran bit overhead
RTP/UDP/IP adalah 40 byte. Selain itu lapis Point-to-Point Protocol (PPP) juga
digunakan untuk mentransmisikan paket suara sehinngga ada penambahan overhead
frame PPP sebanyak 7 byte pada paket suara. Jadi panjang paket suara dihitung
dengan Persamaan (3.4).
WWPPPIPUSDPRTPF BNOOB ++= // (3.4)
dimana BF = panjang satu paket suara (bit)
ORTP/UDP/IP = bit overhead RTP/UDP/IP (bit)
OPPP = bit overhead yaitu 56 bit
NW = jumlah kode suara (bit)
BW = panjang frame sampel suara (bit)
3.5.3 Jitter
Setelah menyebrangi jaringan backbone IP, paket suara sampai pada gateway
VoIP. Pada buffer dejitter gateway VoIP, kedatangan paket suara yang pertama
mengalami delay pada sejumlah waktu tertentu, dan paket suara yang berurutan
dibaca buffer dejitter dengan langsung secara periodik Jika kita ingin membatasi
packetloss yang terjadi pada buffer dejitter (Ploss,jit), maka delay jitter, Tjit sedikitnya
sama dengan:
BBqUTRANqRMTqjit TTTNTT ,,1, +++= (3.5)
dimana Tjit = delay jitter pada buffer
Tq,MT = delay antrian paket suara pada medium udara yang besarnya sama
dengan durasi frame radio (10 ms).
NITR = durasi Transmission Time Interval (TTI) (ms)
Tq,UTRAN = delay antrian pada UTRAN (ms)
Tq,BB = delay antrian pada jaringan backbone IP (ms)
3.5.4 Delay Antrian Total Jaringan
Ketika paket suara tiba pada lapis MAC medium udara, diasumsikan tidak
ada paket suara yang diantrikan. Pada lapis PPP, paket suara menerima prioritas
Head-of-Line (HOL). Maximum Transfer Unit (MTU) untuk trafik data dilakukan
dengan syarat bahwa paket suara tidak menunggu lebih dari durasi frame radio.
Delay ini disebut dengan delay antrian Tq,MT.
Kapasitas dari kanal transport wireless mempunyai bit rate RT, dengan jumlah
frame radio untuk setiap rentang keberangkatan adalah NI, dan durasi dari frame
radio adalah TR = 10 ms, dimana NITR disebut dengan Transmission Time Interval
(TTI). Lapis fisik medium udara UMTS juga mempunyai jitter. Untuk kedatangan
paket sebelum TTI, paket akan dilayani dengan segera, sedangkan paket yang tiba
setelah TTI, tidak langsung dilayani sehingga sehingga menghasilkan penambahan
delay yang hampir sama dengan durasi TTI atau sebesar NITR. Dengan demikian
jitter pada lapis fisik ini adalah sama dengan NITR. Delay ini disebut juga delay
antrian pada medium udara, Tq,Al. Ketika paket suara dari MT mengakses UTRAN
melalui sebuah Base Station, yaitu Node B, dan melewati satu atau lebih Radio
Network Controller (RNC), paket suara mengalami sejumlah delay antrian yang
disebut dengan delay antrian, Tq,UTRAN .
Pada jaringan backbone IP, setiap paket suara akan diantrikan. Distribusi
delay antrian pada jaringan backbone IP, bergantung pada strategi penjadwalan yang
digunakan. Setiap paket suara diasumsikan menerima prioritas HOL dan mempunyai
delay antrian Tq,BB. Dengan demikian delay antrian total yang dilewati oleh paket
suara dapat dirumuskan dalam Persamaan (3.6).
( )estBBqUTRANqAIqMTqq PTTTTT ,,,, +++= (3.6)
dimana Tq = delay antrian total pada jaringan (ms)
Tq,MT = delay antrian medium udara sebesar durasi frame radio (10 ms)
AIqT , = delay antrian pada medium udara sebesar satu TTI (ms)
Tq,UTRAN = delay antrian pada UTRAN (ms)
Tq,BB = delay antrian pada jaringan backbone IP (ms)
3.5.5 Delay Minimal Total Jaringan
Kecepatan pelayanan dari kanal transport wireless diasumsikan dengan RT,
jumlah frame radio untuk setiap rentang keberangkatan adalah NI, dan durasi dari
frame radio adalah TR = 10 ms. Lapis fisik medium udara mempunyai delay minimal
sebesar satu TTI yang dirumuskan dalam Persamaan (3.7).
Tm,Al = NI TR (3.7)
dimana Tm,Al = delay minimal lapis fisik medium udara (ms)
NI = jumlah frame radio pada kanal transport wireless
TR = durasi frame radio (10 ms)
Sedangkan kecepatan dari transport wireless dapat dihitung dengan
Persamaan (3.8).
RI
suaraT TN
MTUR = (3.8)
dengan RT = kecepatan pelayanan kanal transport wireless (Kbps)
MTU = Maximum Transfer Unit untuk suara (bit)
NI = jumlah frame radio dalam satu paket suara
TR = durasi frame radio (10 ms)
Mobile Terminal (MT) mengakses UTRAN melalui medium udara melewati
sebuah Base Station, yaitu Node B. Di antara node B dan router masukan R ke
jaringan backbone IP, paket suara melewati satu atau lebih Radio Network
Controllers (RNCs). Pada saat paket suara melewati jaringan UTRAN ini, paket
suara mengalami delay minimal, Tm,UTRAN.
Pada jaringan backbone IP, paket suara mengalami delay pemrosesan dan
delay propagasi saat melewati setiap node yang ada pada jaringan backbone.
Penjumlahan delay pemrosesan dan propagasi ini disebut juga dengan delay minimal
jaringan backbone, Tm,BB.
Setelah paket suara sampai pada jaringan PSTN, paket suara mengalami
delay propagasi dan switching, penjumlahan kedua delay ini disebut juga dengan
delay minimum PSTN, Tm,PSTN. Ketika terjadi pendekodean pada sisi penerima maka
terjadi delay pendekodean yaitu Tdec, yang besarnya sama dengan delay pengkodean
Tenc Dengan demikian dapat dirumuskan penjumlahan total dari delay minimal aliran
paket pada Persamaan (3.9).
PSTNmdecjitBBmUTRANmAImencm TTTTTTTT ,,,, ++++++= (3.9)
dengan Tm = delay minimal total jaringan (ms)
Tenc = delay pengkodean (ms)
AImT , = delay minimal pada medium udara (ms)
Tm,UTRAN = delay minimal pada UTRAN (ms)
Tm,BB = delay minimal jaringan backbone IP (ms)
jitT = delay jitter pada buffer (ms)
Tdec = delay pendekodean yang besarnya sama dengan TW (ms)
Tm,PSTN = delay minimal pada jaringan PSTN (ms)
3.5.6 Delay Serialisasi
Besar delay serialisasi tergantung pada panjang satu paket suara dan
kecepatan pelayanan efektif jaringan. Delay serialisasi total pada jaringan UMTS dan
backbone IP dapat dihitung dengan Persamaan (3.10)
S
FS R
BT = (3.10)
dengan TS = delay serialisasi (ms)
BF = panjang satu paket suara (bit)
RS = kecepatan pelayanan efektif (Kbps)
3.5.7 Perhitungan Delay Satu Arah Panggilan VoIP Antara UMTS dengan
PSTN
Untuk menghitung delay satu arah pada jaringan VoIP antara UMTS dan
PSTN ini, perlu diketahui kecepatan pelayanan efektif yang disimbolkan dengan RS,
karena paket suara melewati kecepatan link yang berbeda pada jaringan UMTS dan
PSTN.
Besar kecepatan pelayanan efektif (RS) dapat dihitung melalui Persamaan
(3.11)
BBT
S
RH
R
R11
1
+= (3.11)
dengan RS = kecepatan pelayanan efektif (Kbps)
RT = kecepatan pelayanan kanal transport wireless (Kbps)
RBB = kecepatan pelayanan jaringan backbone IP (Kbps)
H = jumlah node yang dilewati paket suara pada jaringan backbone IP
Perhitungan delay satu arah (one-way) pada jaringan VoIP yang dianalisa
pada Tugas Akhir ini diberikan oleh Persamaan (3.12).
SPackmqOW TTTTT +++= (3.12)
dengan TOW = delay satu arah (ms)
Tq = delay antrian total jaringan (ms)
Tm = delay minimal total jaringan (ms)
ST = delay serialisasi (ms)
BAB IV
ANALISIS PERHITUNGAN DELAY SATU ARAH
PADA PANGGILAN VoIP ANTARA UMTS DAN PSTN
4.1 Pengantar
Pada Tugas Akhir ini akan dianalisis perhitungan delay satu arah dari
pembicara sampai ke pendengar antara subscriber Universal Mobile
Telecommunication System (UMTS) dengan subscriber PSTN melalui jaringan
VoIP. Perhitungan delay satu arah pada Tugas Akhir ini menggunakan berbagai
codec suara dengan tujuan untuk membandingkan codec mana yang paling sedikit
menghasilkan delay satu arah pada jaringan VoIP yang dibahas. Subscriber PSTN
dapat dicapai melalui sebuah gateway VoIP (GW) yang dihubungkan ke sebuah
jaringan IP. Model jaringan VoIP yang dibahas pada Tugas Akhir ini tampak seperti
Gambar 4.1 berikut.
Gambar 4.1 Panggilan VoIP antara jaringan UMTS dengan jaringan PSTN
Mobile Terminal (MT) dari subscriber UMTS mengkodekan frame suara
analog, lalu mempaketkan kode suara kedalam paket IP dan mentransmisikan paket-
paket IP tersebut melalui medium udara. Paket IP kemudian melewati Node B
menyeberangi UMTS Terrestrial Radio Access Network (UTRAN) dan melewati
satu atau lebih Radio Network controllers (RNCs) baru kemudian masuk ke jaringan
backbone IP. Dari jaringan backbone IP, paket suara diteruskan ke jaringan PSTN
sampai ke pendengar.
Untuk menghitung delay satu arah pada model jaringan ini, ada beberapa
asumsi yang digunakan untuk mempermudah perhitungan. Beberapa asumsi tersebut
adalah:
• Codec suara yang digunakan adalah codec G.711, G.726, G.728, GSM-FR
dan GSM-EFR
• Semua echo ditiadakan yaitu EL=∞ .
• Paket suara menerima prioritas HOL pada lapis PPP medium udara dan
fragmentation-oriented PPP digunakan dengan Maximum Transfer Unit
(MTU) untuk suara dipilih dengan cara bahwa paket suara tidak boleh
menunggu lebih dari durasi frame radio Tq,MT = 10 ms.
• Sebuah Header Compression (HC) digunakan untuk mengurangi rata-rata
jumlah bit overhead RTP/UDP/IP menjadi 16 bit, sedangkan bit overhead
PPP sebanyak 56 bit, sehingga bit overhead total adalah 72 bit.
• Kanal transport wireless antara MT dan UTRAN mempunyai kecepatan
RT=128 Kbps
• Delay minimal, Tm,AI yang terjadi dalam medium udara adalah satu TTI dan
delay antriannya, Tq,AI adalah satu TTI.
• Delay minimal, Tm,UTRAN yang terjadi dalam UTRAN adalah 10 ms dan delay
antriannya, Tq,UTRAN ditiadakan (0 ms).
• Delay minimal pada jaringan backbone IP adalah 10 ms dan delay antriannya
1ms.
• Jaringan backbone IP mempunyai kecepatan link RBB = 155 Mbps.
• Paket suara melewati 10 node (H) pada jaringan backbone IP
• Maximum Transfer Unit (MTU) untuk suara adalah 440 byte
• Delay minimal, Tm yang terjadi pada jaringan PSTN adalah 2 ms (termasuk
switching dan propagasi) dan delay antriannya ditiadakan (0 ms)
• Perhitungan faktor R dilakukan dengan asumsi tidak terjadi packet loss pada
jaringan
4.2 Perhitungan Delay Satu Arah antara Subcriber UMTS dengan Subcriber
PSTN
Besar delay satu arah berbeda untuk penggunaan setiap jenis codec. Hal ini
karena codec itu sendiri memiliki karakteristik kecepatan yang berbeda untuk
melakukan pengkodean sampel suara. Kecepatan dalam mengkodekan frame suara
tentu saja akan mempengaruhi delay paketisasi untuk satu paket suara. Oleh karena
itu pada Tugas Akhir ini, akan dihitung delay satu arah pada jaringan VoIP untuk
beberapa penggunaan jenis codec.
4.2.1 Delay Satu Arah Pada Penggunaan Codec G.711
Codec G.711 mempunyai karakteristik durasi sampel suara TW = 0,125 (ms),
durasi interval look-ahead TLA = 0 (ms) dan panjang frame sampel suara BW = 8 (bit).
Ini artinya bahwa, codec G.711 mengkodekan frame sampel suara dalam durasi
0,125 ms menjadi satu kode suara. Dengan demikian bit rate codec G.711 adalah 64
Kbps.
4.2.1.1 Delay Pengkodean
Ketika Mobile Terminal (MT) mengkodekan frame suara, kode suara tersebut
kemudian dipaketisasi kedalam paket IP, dan ditransmisikan melalui medium udara.
Codec suara G.711 mempunyai karakteristik durasi sampel TW = 0,125 (ms), durasi
interval look-ahead TLA = 0 (ms) dan panjang frame sampel suara BW = 8 (bit). Dari
Persamaan (3.1), bit rate yang dihasilkan codec GSM-EFR adalah:
Rcod = W
W
TB
Rcod = ms
bit125,08 = 64 Kbit/s.
Delay pengkodean Tenc yang dihasilkan dari Persamaan (3.2) adalah:
Tenc = TW + TLA
Tenc = (0,125 + 0) ms = 0,125 ms
4.2.1.2 Delay Paketisasi
Besar ukuran satu kode suara (frame sampel suara) = 8 bit
Maximum Transfer Unit (MTU) untuk suara = 440 byte = 440 . 8 = 3520 bit
Ukuran payload dalam satu paket sesuai dengan Persamaan (3.4) adalah
Ukuran payload paket = MTU – (ORTP/UDP/IP + OPPP)
= (3520 – 72) bit
= 3448 bit
Banyak kode suara dalam satu paket:
NW = bit
bit8
3448
= 431 bit
Maka berdasarkan Persamaan (3.3), besar delay paketisasi untuk satu paket:
Tpack = NW . TW
= 431 . 0,125 ms
= 53,88 ms
4.2.1.3 Jitter
Untuk mengetahui besar jitter, terlebih dahulu kita perlu menghitung panjang
durasi Transmission Time Interval (TTI). Dengan Maximum Transfer Unit (MTU)
untuk suara adalah 440 byte, kecepatan kanal transport RT = 128 Kbps dan durasi
frame radio TR = 10 ms, maka panjang satu TTI dapat diperoleh dari Persamaan (3.8)
RI
suaraT TN
MTUR =
RITNbitKbps 3520128 =
Kbps
bitTN RI 1283520
=
5,27=RITN ms
dimana NITR adalah satu TTI. Selanjutnya besar jitter yang terjadi pada buffer
gateway VoIP dengan asumsi yang telah disebutkan sebelumnya dapat diperoleh
dengan Persamaan (3.5), yaitu:
BBqUTRANqRMTqjit TTTNTT ,,1, +++=
Tjit = 10 ms + 27,5 ms + 0 ms + 1ms
Tjit = 38,5 ms
4.2.1.4 Delay Antrian Total Pada Jaringan
Delay antrian total pada jaringan dapat dihitung dari Persamaan (3.6) dengan
mensubstitusikan beberapa parameter asumsi sebelumnya, yaitu sebesar:
BBqUTRANqAIqMTqq TTTTT ,,,, +++=
Tq = 10 ms + 27,5 ms + 0 ms + 1 ms
= 38,5 ms
4.2.1.5 Delay Minimal Total Pada Jaringan
Delay minimal total paket suara pada jaringan diperoleh dari Persamaan
(3.9), dengan mensubstitusikan beberapa parameter asumsi dan hasil perhitungan
Tenc, Tm,AI danTdec, yaitu sebesar:
PSTNmdecjitBBmUTRANmAImencm TTTTTTTT ,,,, ++++++=
Tm = 0,125 ms + 27,5 ms + 10 ms + 10 ms + 38,5 ms + 0,125 ms + 2 ms
= 88,25 ms
4.2.1.6 Delay Serialisasi
Untuk menghitung besar delay serialisasi total dari kanal transmisi, perlu
diketahui kecepatan pelayanan efektif kanal transmisi. Dengan kecepatan kanal
transport wireless, RT = 128 Kbps dan kecepatan link jaringan backbone IP
RBB=155Mbps, maka kecepatan pelayanan efektif, RS dari kanal transmisi dapat
diperoleh dari persamaan (3.11), yaitu:
BBT
S
RH
R
R11
1
+=
KbpsKbps
RS
155000110
1281
1
+=
KbpsRS 95,126=
Sedangkan besar delay serialisasi total, TS pada jaringan transmisi dihitung
dari Persamaan (3.10).
S
FS R
BT =
dengan mensubstitusikan nilai BF yaitu 3520 bit, maka diperpleh delay serialisasi
total, TS pada jaringan transmisi sebesar:
KbpsbitTS 95,126
3520=
73,27=ST ms
4.2.1.7 Delay Satu Arah Panggilan VoIP Antara Jaringan UMTS Dengan PSTN
Dengan mensubstitusikan nilai-nilai Tq, Tm, Tpack dan TS ke Persamaan (3.12),
maka diperoleh delay satu arah, TOW dari pembicara sampai ke pendengar antara
pelanggan UMTS dengan PSTN dengan menggunakan codec G.711 sebesar:
SPackmqOW TTTTT +++=
msmsmsmsTOW 73,2788,5325,885,38 +++=
36,208=OWT ms
Dengan cara yang sama, perhitungan delay satu arah untuk codec G.726,
G.728, GSM-FR dan GSM-EFR dapat diperoleh seperti Tabel 4.1
Tabel 4.1 Hasil perhitungan delay satu arah pada penggunaan jenis codec
Jenis codec Bit rate
(Kbps)
Durasi sampel
suara Tw (ms)
Delay Antrian Total
Tq (ms)
Delay Minimal Total Tm
(ms)
Delay Paketisasi
Tpack (ms)
Delay Serialisasi
Ts (ms)
Delay Satu Arah Tow (ms)
G.726 40 0,125 38,5 88,25 86,13 27,7 240,58 G.728 16 0,625 38,5 89,25 215 27,66 370,41
GSM-FR 13 20 38,5 128 260 27,19 453,69 GSM-EFR 12,2 20 38,5 128 280 27,48 473,98
4.3 Perhitungan Nilai Estimasi E-Model dengan Faktor R
Nilai akhir estimasi E–Model disebut dengan faktor R. Faktor R 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.
Faktor R mempengaruhi kualitas transmisi paket suara. Tabel 4.2 memperlihatkan
kualitas transmisi suara pada rentang faktor R.
Tabel 4.2 Tingkat kualitas suara terhadap faktor R
Rentang Faktor R 0-60 60-70 70-80 80-90 90-100 Kualitas Transmisi Buruk Rendah Sedang Baik Sangat Baik
Faktor R ini dapat dihitung dengan Persamaan (2.1). Pada Tugas Akhir ini,
akan dihitung nilai faktor R untuk codec G.711, G.726, G.728, GSM-FR dan GSM-
EFR dengan asumsi bahwa tidak ada packet loss yang terjadi.
4.3.1 Nilai Faktor R Codec G.711
Untuk mendapatkan nilai faktor R, harus diketahui terlebih dahulu besar
faktor penurunan kualitas akibat delay satu arah pada jaringan yang diperoleh dari
Persamaan (2.2), yaitu:
Id = 0.024 d + 0.11(d – 177.3) .H(d – 177.3)
Id = 0.024 (208,36) + 0,11 (208,36-177,3) .H(208,36-1773)
Id = 8,42
Untuk menghitung nilai faktor R, digunakan Persamaan (2.1) dengan
mensubstitusikan nilai Id dan Ie kedalam Persamaan (2.1), dimana nilai Ie merupakan
faktor penurunan kualitas karena kompresi dengan asumsi packet loss dianggap nol
(diabaikan). Jadi nilai nilai Ie merupakan standar yang telah ditetapkan yang telah
ditetapkan ITU–T G.107 pada setiap jenis codec.
Dengan mensubstitusikan nilai Ie = 0 untuk codec G.711, melalui Persamaan
(2.1), diperoleh nilai faktor R sebesar:
R = 94,2 - Id - Ief
R = 94,2-8,42-0
R = 85,78
Dengan klasifikasi kategori kualitas codec dalam rentang nilai 80-90 untuk
nilai faktor R, maka codec G.711 termasuk dalam kategori codec dengan kualitas
baik. Untuk faktor R codec G.726, G.728, GSM-FR dan GSM-EFR dapat dihitung
dengan cara yang sama dengan menggunakan Persamaan (2.1) dan (2.2). Hasil
perhitungan nilai faktor R untuk beberapa codec tersebut dapat dilihat pada Tabel 4.3
Tabel 4.3 Hasil perhitungan faktor R pada jenis codec yang bebeda
Jenis codec Id Ie Faktor R Tingkat kualitas
G.726 40 0,125 79,47 sedang G.728 16 0,625 57,07 buruk
GSM-FR 13 20 32,91 buruk GSM-EFR 12,2 20 45,19 buruk
Gambar 4.2 menunjukkan grafik pengaruh penggunaan jenis codec terhadap
delay satu arah pada jaringan VoIP. Dari Gambar 4.2 dapat disimpulkan bahwa
semakin tinggi kecepatan codec, semakin rendah delay satu arahnya.
GSM-EFR
GSM-FRG.728
G.726
G.711
0
10
20
30
40
50
60
70
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500
Delay satu arah (ms)
Bit r
ate
(kbp
s)
Gambar 4.2 Grafik pengaruh penggunaan jenis codec terhadap delay satu arah
Gambar 4.3 menunjukkan perbandingan nilai Faktor R untuk codec G.711,
G.726, G.728, GSM-FR dan GSM.EFR. Nilai faktor R pada codec tidak henya
dipengaruhi oleh delay satu arah saja, tetapi juga nilai Ie intrinsik codec itu sendiri,
dimana nilai Ie juga dipengaruhi oleh packet loss yang terjadi.
GSM-FR
GSM-EFRG.728
G.726G.711
0102030405060708090
100
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500
Delay satu arah (ms)
Fakt
or R
Gambar 4.3 Grafik perbandingan faktor R pada codec terhadap delay satu arah
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Dari hasil perhitungan delay satu arah pada panggilan VoIP antara subcriber
UMTS dengan PSTN dengan menggunakan codec G.711, G.726, G.728, GSM-FR
dan GSM.EFR. dapat diambil kesimpulan :
1. Codec G.711 dengan bit rate terbesar (64 Kbps), memiliki delay satu arah
yang terkecil yaitu 208,36 ms dibandingkan dengan jenis codec lainnya yang
mempunyai bit rate lebih kecil. Penggunaan codec dengan bit rate yang cepat
dapat menurunkan delay satu arah pada jaringan VoIP.
2. Semakin kecil delay satu arah, nilai faktor R semakin tinggi, sehingga turut
menaikkan kualitas suara pada sisi penerima. Namun delay satu arah
bukanlah satu-satunya faktor yang mempengaruhi nilai faktor R, tetapi nilai
faktor R juga dipengaruhi oleh packet loss yang terjadi.
3. Pemilihan jenis codec yang tepat perlu untuk meminimalisasi delay satu arah
yang terjadi pada jaringan VoIP karena faktor kompresi suara sangat
menentukan kualitas suara.
5.2 Saran
1. Analisis perhitungan delay satu arah dapat dibahas lebih mendalam dengan
model jaringan VoIP lain yang lebih kompleks tanpa mengabaikan faktor
packet loss, sehingga hasil perhitungan delay satu arah dan hasil pengukuran
kualitas suara pada sisi penerima yang diperoleh lebih teliti.
2. Delay satu arah dapat diperkecil dengan metode lain seperti dengan
menggunakan Header Compression (HC) yang lebih efektif atau juga dengan
menggunakan skema algoritma penjadwalan keberangkatan paket suara pada
buffer gateway VoIP yang tidak dibahas pada Tugas Akhir ini.
DAFTAR PUSTAKA
1. Purbo, Onno.W, 2007. “VoIP Cikal Bakal Telkom Rakyat”, PT Prima
Infosarana Media, Jakarta.
2. Schwartz, Mischa. 1988, “Telecommunication Networks”, Addison-Wesley
Publishing Company, New York, November.
3. Hayes Jeremiah F. 1984, “Modelling Analysis of Computer Communication
Networks”, Plenum Publishing Corporation, New York.
4. Stalling, William, 2001 “Komunikasi Data dan Komputer: Dasar-dasar
Komunikasi”, edisi pertama, Salemba Teknika, Jakarta.
5. Sulaiman. N, Carrasco. R and Chester. G, “Analyzing the Performance of
Voice over Internet Protocol in a 3G network”, IEEE Transaction on
Commmunication,
6. Davidson Jonathan, Peters James, Bhatia Manoj, Kalidindi Satish, Mukherjee
Sudipto, Juli 2006 “Voice over IP Fundamentals, Second Edition”, Cisco
Press, USA.
7. Forouzan, Behrouz A, 2001. “Data Communication and Networking”, 2nd Ed,
McGrawHill, Boston. 8. Poppe Fabrice, De Vleeschauer Danny, H. Petit Guido, 2001. “ Choosing the
UMTS Air Interface Parameters, the Voice Packet Size and the Dejittering
Delay for a Voice-over-IP Call Between a UMTS and PSTN Party”, IEEE
Journal to appear in SigMobile’s Mobile Computing and Communication
Review. 9. Poppe Fabrice, De Vleeschauer Danny, H. Petit Guido, 2000, “Guaranteeing
Quality of Service to Packetised Voice Over the UMTS Air Interface”, IEEE
Journal to appear in SigMobile’s Mobile Computing and Communication
Review.