PERFORMANSI KOMUNIKASI VOIP SIP DENGAN GSM MELALUI GSM GATEWAY

Transkripsi

1 PERFORMANSI KOMUNIKASI VOIP SIP DENGAN GSM MELALUI GSM GATEWAY Lukas S. Tanutama 1 ; Ronald Angga Poernama 2 ; Yansen 3 ; Welli Riani 4 1 Jurusan Sistem Komputer, Fakultas Ilmu Komputer, Universitas Bina Nusantara Jalan KH Syahdan No 9, Palmerah, Jakarta Barat lukast12@binus.edu ABSTRACT The objectives of the research are to analyze the performance of the voice communication system, SIP (VOIP)-based in small office through the intranet network and to design voice communication system SIP-based with GSM. The research methodologies are literature and laboratory. The research has been done by covering user agent and server capabilities, the utilization of G.711u CODEC, GSM CODEC, bandwidth consumption for each CODEC, effect number user toward bandwidth, testing from some of GSM carrier and the parameter that it determine the QoS for each user agent like delay, jitter, packet loss R factor and MOS. The results indicate that not the entire GSM carrier gives the same result. The research indicate that there is a GSM carrier has better QoS parameter than others and can be be applied to all the features in the research.. Keywords: SIP, VoIP, GSM, user agent, IVR, QoS, CODEC. ABSTRAK Tujuan penelitian adalah menganalisis performa sistem komunikasi suara berbasis SIP (VoIP) pada small office melalui jaringan intranet, dan merancang sistem komunikasi suara berbasis SIP dengan GSM. Metode penelitian yang digunakan adalah metode kepustakaan dan metode penelitian laboratorium. Pengujian yang dilakukan melingkupi kehandalan pengguna dan server, penggunaan CODEC G.711u, CODEC GSM, konsumsi bandwidth untuk setiap CODEC, pengaruh jumlah pengguna terhadap bandwidth, pengujian beberapa GSM carrier dan parameterparameter yang menentukan QoS di setiap user agent seperti delay, jitter, packet loss, R factor dan MOS. Hasil penelitian menunjukkan bahwa tidak semua operator GSM memberikan hasil yang sama. Penelitian menunjukkan adanya satu operator yang memiliki parameter-parameter QoS yang lebih baik dan dapat digunakan untuk semua fitur-fitur pada penelitian. Kata kunci: SIP, VoIP, GSM, user agent, IVR, QoS, CODEC. 100 Jurnal Teknik Komputer Vol. 18 No. 2 Agustus 2008:

2 PENDAHULUAN Perkembangan teknologi yang sangat pesat mendorong terbentuknya suatu komunikasi yang bersifat convergence dengan teknologi komunikasi lainnya. Salah satunya adalah pengiriman suara secara digital melalui Internet, WAN, maupun LAN, yang dikenal dengan nama VoIP. VoIP atau Voice over Internet Protocol adalah teknologi yang mampu melewatkan trafik suara, video dan data yang berbentuk paket melalui jaringan IP. Dengan berkomunikasi menggunakan VoIP, banyak keuntungan yang dapat diambil diantaranya adalah dari segi biaya jelas lebih murah dari tarif telepon tradisional atau yang lebih dikenal dengan PSTN (Public Switched Telephony Network). Internet Telephony Gateway atau yang lebih sering disebut voice gateway diperlukan untuk melewatkan voice melalui jaringan internet (IP). Voice gateway mengubah format sinyal suara analog ke paket IP, begitu juga sebaliknya Dalam penelitian ilmiah ini sistem IP PBX akan dihubungkan dengan GSM gateway serta akan melakukan analisis terhadap performansinya. Performansi perlu dijaga mengingat VoIP mempunyai kemungkinan melakukan berbagai cara kompresi untuk menciptakan efisiensi saluran. Untuk keperluan ini perlu dianalisis performansi sambungan VoIP dengan protokol SIP dan dalam hal ini dibangkitkan oleh Asterisk dengan sistem GSM yang dilakukan melalui GSM gateway Protocol merupakan sebuah set aturan yang mengatur bagaimana device dalam sebuah jaringan agar dapat berkomunikasi satu dengan yang lainnya. Protocol VoIP secara umum dibagi 2 bagian, yaitu control/signaling dan data voice. Control Signaling VoIP adalah protocol yang berfungsi untuk menghubungkan dan menjaga trafik yang sebenarnya yaitu berupa data voice juga menjaga seluruh operasi jaringan. Protocol ini dikenal juga dengan istilah Packet Signaling. Data voice adalah traffic user berupa informasi yang disampaikan end-to-end yang dikenal juga sebagai Packet Voice. VoIP menggunakan IP sebagai basic transport. Di layer Transport VoIP menggunakan TCP dan UDP over IP. PEMBAHASAN Session Initiation Protocol (SIP) Protokol yang dirancang dan diimplementasikan dalam penulisan ini adalah protokol SIP, dengan alasan mudah diimplementasikan dalam membangun jaringan VoIP berbasiskan komponen-komponen SIP karena software yang digunakan banyak yang berlisensi open source dan mudah diperoleh serta status produksinya setara dengan komersil. Selain itu, mudah untuk mengimplementasikan fitur-fitur baru dan digabungkan dengan layanan lainnya seperti Free Mail. Mampu bekerja untuk user agent yang berada di belakang NAT (Network Address Translation) atau common firewall dengan relatif mudah. Telah terbukti cukup baik untuk beberapa VoIP Service Provider, seperti VoIP Rakyat. SIP adalah sebuah signaling protocol (application-layer control) untuk menciptakan, mengatur dan menghentikan sesi komunikasi multimedia antara dua atau lebih peserta. Sesi komunikasi ini meliputi internet multimedia conference, internet telephone calls dan distribusi multimedia. SIP adalah signalling protocol, bukan media transfer protocol sehingga SIP tidak membawa paket data voice atau video. SIP memanfaatkan RTP (Real Time Transport Protocol) untuk media transfer. SIP menggunakan protocol UDP port 5060, sedangkan RTP menggunakan protocol UDP pada port dinamis (disarankan untuk menggunakan port antara ). Performansi Komunikasi VOIP (Lukas S. Tanutama; dkk) 101

3 Fungsi SIP yaitu sebagai (1) inisiasi panggilan dengan membangun sebuah sesi komunikasi dan mengundang user lain untuk bergabung di dalam sesi komunikasi; (2) modifikasi panggilan, SIP dapat memodifikasi sesi komunikasi; (3) pemutusan panggilan, menutup sesi komunikasi; (4) presence, mengumumkan status user pada user lain seperti: online, offline, away atau busy. Qos (Quality of Service) VOIP QoS (Quality of Service) merupakan hal yang penting dalam perencanaan VOIP. Hal yang perlu dipertimbangkan dalam perencanaan VOIP yaitu kualitas suara, latency, packet loss, dan jitter. Satuan kualitas suara yang digunakan biasanya disebut Mean Opinion Score (MOS) dan R factor. Metode MOS merupakan sebuah hasil survei dalam percakapan dimana nilai rata-rata kualitas suara antara 1 sampai 5 dimana 1 artinya buruk dan 5 artinya paling baik, MOS ini sudah ada sebelum teknologi VOIP dan digunakan dalam pengukuran kualitas komunikasi telepon analog. Kemudian ITU membuat standart pengukuran R factor dengan menggunakan E-Model yang tertuang dalam ITU-T G.107 dimana untuk R factor didapat dari perhitungan: R = Ro Id Ie-eff + A Di mana: Ro adalah rasio dari sinyal Id adalah kerusakan karena adanya delay dimana : Id = 0.024D (D 177.3) H(D-177.3) Keterangan : D = delay pada pengiriman data H(x) = fungsi Heaviside : H(x) =0 if x<0; H(x)=1 if x>0 Ie-eff adalah kerusakan karena rendahnya bit rate dari codec yang digunakan serta adanya packet loss di mana: Ie eff = Ie + 95 ( Ie) Ppl Ppl + Bpl Keterangan: Ie = kerusakan karena kualitas dari CODEC itu sendiri dan sudah tertuang dalam ITU G.113 Bpl = packet loss robustness (tergantung dari CODEC). Ppl = rata rata packet loss (%). Tabel 1 Nilai Ie dan Bpl untuk macam macam CODEC (ITU G.113) Codec Rate (Kbps) Ie Bpl G PLC G G VAD G 729A + VAD GSM EFR A adalah nilai kompensasi tambahan. Dimana untuk media kabel nilai kompensasinya 0, untuk gsm nilai kompensasinya 5 10 dan untuk satellite kompensasinya 20. Dengan perhitungan tersebut didapat hasil dengan skala Setelah didapat skala nilai R factor, dibuat perbandingan nilai R factor dengan nilai MOS di mana : Untuk R < 0: MOS =1 102 Jurnal Teknik Komputer Vol. 18 No. 2 Agustus 2008:

4 untuk 0 < R < 100: MOS = R + R(R 60)(100 R) untuk R > 100: MOS = 4.5 Berikut ini perbandingan nilai R factor dengan nilai MOS (Tabel 2): Tabel 2 Hasil perbandingan R factor dengan MOS pengguna Opini Pengguna R factor MOS score Maximum yang di dapat G Paling baik Baik Cukup baik Buruk Sangat buruk Latency dan jitter akan mempengaruhi kualitas suara yang dihasilkan. Latency merupakan delay yang terjadi dalam pengiriman paket ke tujuan. Latency terjadi karena beberapa faktor antara lain : teknik kompresi yang digunakan, kapasitas bandwidth yang tersedia. Jitter merupakan variasi delay antar paket yang terjadi pada saat pengiriman paket dan penerimaan paket. Besarnya nilai jitter akan sangat dipengaruhi oleh variasi beban trafik dan besarnya antrian antar paket (congestion) yang ada pada saat pengiriman paket paket data. Semakin besar beban trafik di dalam jaringan akan menyebabkan semakin besar pula peluang terjadinya congestion dengan demikian nilai jitter-nya akan semakin besar. Semakin besar nilai jitter akan mengakibatkan nilai QoS akan semakin turun. Delay yang melebihi 200 ms akan menyebabkan menurunnya kualitas suara. Packet loss menyatakan banyaknya paket yang hilang selama paket dikirimkan. Packet loss sering diakibatkan karena adanya antrian antar paket (congestion) sehingga menyebabkan ada paket yang hilang pada waktu tertentu. Dalam VOIP, packet loss tidak boleh terjadi bahkan untuk 1 % packet loss dapat mengakibatkan penurunan kualitas suara. Perancangan Sistem Rancangan sistem secara keseluruhan dapat dilihat pada gambar 1: Gambar 1 Sistem SIP dengan GSM gateway Performansi Komunikasi VOIP (Lukas S. Tanutama; dkk) 103

5 Sistem yang dibuat memodelkan dua buah kantor di perusahaan yang secara fisik terpisah. Pada masing-masing kantor tersebut terdapat SIP PBX dalam bentuk software yaitu Asterisk. SIP- PBX berfungsi untuk mengatur komunikasi suara yang terdapat pada setiap kantor layaknya PBX tradisional. User agent yang digunakan dapat berupa softphone dan hardphone. Jika ingin menggunakan softphone maka cukup melakukan instalasi softphone yang ingin digunakan ke komputer yang dilengkapi oleh microphone dan loudspeaker. Jika menggunakan hardphone seperti IP Phone dapat langsung menghubungkannya ke jaringan komputer yang tersedia. Masing-masing user agent harus dikonfigurasi terlebih dahulu agar dapat terdaftar ke SIP-PBX. Selain itu agar user agent dikenal oleh SIP-PBX maka pada SIP-PBX yang berupa Asterisk perlu disediakan nomor untuk digunakan oleh user agent. Penyediaan nomor pada SIP-PBX dapat dilakukan pada file sip.conf. Setelah menyediakan nomor perlu dilakukan pengaturan juga pada SIP-PBX agar SIP- PBX mangetahui kemana panggilan diteruskan jika ada user agent yang melakukan panggilan. Untuk menghubungkan antara sistem SIP dengan GSM diperlukan sebuah media gateway. Adapun media gateway yang digunakan pada skripsi ini berupa GSM gateway. Perancangan sistem dimaksudkan agar user agent pada kantor yang satu dapat berkomunikasi dengan kantor yang lain tanpa biaya (karena menggunakan jaringan internet) atau menelepon ke jaringan GSM dengan biaya yang lebih murah. Hal ini dapat terjadi karena pada setiap perusahaan terdapat SIP PBX yang dapat mengatur komunikasi antar user agent yang tersedia. Masing-masing SIP-PBX harus mendaftarkan dirinya pada SIP-PBX lainnya agar dapat dikenal, sehingga SIP-PBX dapat meneruskan panggilan dari user agent yang terletak pada perusahaan A kepada user agent yang terletak pada perusahaan B. Pada saat user agent di perusahaan A ingin menghubungi user agent di perusahaan B maka panggilan akan melewati SIP PBX di perusahaan A lalu masuk ke SIP PBX perusahaan B, setelah itu panggilan diteruskan ke user agent perusahaan B, sehingga komunikasi interlokal ini dapat dilakukan dengan gratis selama jalur internet tersedia. Jika user agent dari perusahaan A ingin menghubungi GSM lokal di perusahaan B maka jalur komunikasi yang akan terjadi menyerupai contoh di atas, bedanya untuk masuk ke GSM lokal di perusahaan B harus melalui media gateway yang ada di perusahaan B, sehingga komunikasi interlokal ini dapat dilakukan dengan biaya lokal dan dibayar oleh kantor di perusahaan B. Spesifikasi Sistem Penerapan Sistem Komunikasi Suara SIP-GSM ini menggunakan dua komponen utama yaitu komponen perangkat keras dan perangkat lunak. Perangkat Keras Perangkat keras yang digunakan dalam sistem ini adalah IP Phone Elesign ESP 1202, Router Cisco 1750, Hub 3Com 8/TPO, Switch Repotec 5-P Nway Switch, SoundWin GSM Gateway V100, dan perangkat komputer untuk server. Perangkat Lunak Perangkat lunak yang digunakan pada sistem ini adalah perangkat lunak untuk PBX Server yaitu Astersik karena merupakan free software berbasis Linux yang open source, perangkat Lunak untuk Router Cisco 1750 yaitu IOS (Internetwork Operating System), perangkat lunak untuk softphone yaitu X-lite, NetMeter v3.6, SIPP server yang digunakan untuk testing kestabilan server, dan ManageEngine VQManager sebagai QoS monitoring. Berikut ini adalah tabel hasil percobaan antar user agent yang mendukung protokol SIP (IP Phone dan X-lite) selama 60 detik (Tabel 3). 104 Jurnal Teknik Komputer Vol. 18 No. 2 Agustus 2008:

6 Diagram Alir sistem Gambar 2 Diagram alir sistem SIP - GSM Tabel 3 Hasil percobaan komunikasi antar user agent (1 LAN) dalam 10 kali percobaan selama 60 detik Destination IP-Phone IP-Phone X-Lite X-Lite GSM A Source A-1 A-2 A-1 A-2 IP-Phone A-1 100% 100% 100% 100% IP-Phone A-2 100% 100% 100% 100% X-Lite A-1 100% 100% 100% 100% X-Lite A-2 100% 100% 100% 100% GSM A 100% 100% 100% 100% Pada penelitian ini digunakan software VQManager untuk memonitoring performansi dari sistem yang dibuat dengan cara melakukan sejumlah panggilan dengan durasi panggilan 10 detik Performansi Komunikasi VOIP (Lukas S. Tanutama; dkk) 105

7 dalam setiap percobaan. Pengujian melibatkan sejumlah GSM carrier yaitu Simpati, XL, dan Mentari. Pengujian dilakukan untuk menentukan kualitas suara dari sisi endpoint yaitu GSM gateway. Parameter yang diuji dalam menentukan kualitas suara adalah delay, jitter, packet loss, dan satuan kualitas suara yaitu MOS dan F factor. Pengujian dilakukan dengan beberapa scenario yaitu (1) pengujian untuk panggilan dari jaringan lokal ke jaringan GSM melalui GSM gateway dengan GSM carrier yang sama, (2) pengujian untuk panggilan dari jaringan lokal ke jaringan GSM melalui GSM gateway dengan GSM carrier yang berbeda, (3) pengujian untuk panggilan dari jaringan GSM ke jaringan lokal melalui GSM gateway dengan GSM carrier yang sama, (4) pengujian untuk panggilan dari jaringan GSM ke jaringan lokal melalui GSM gateway dengan GSM carrier yang berbeda. Tabel 4 Hasil Percobaan untuk panggilan dari jaringan lokal ke jaringan GSM melalui GSM gateway dengan GSM carrier yang sama dalam 5 kali Percobaan dengan Durasi selama 10 detik Jaringan lokal Ke jaringan GSM MOS Jitter Packet loss (%) Delay R factor Delay Suara (detik) XL XL 4 21,618, Mentari Mentari Simpati Simpati 4.2 9,178, Tabel 5 Hasil Percobaan untuk panggilan dari jaringan lokal ke jaringan GSM melalui GSM gateway dengan GSM carrier yang berbeda dalam 5 kali Percobaan dengan Durasi selama 10 detik. Jaringan lokal ke jaringan GSM MOS Jitter Packet Loss (%) Delay R Factor Delay Suara (detik) XL-Axis 4.3 7,165, Mentari-Axis 4.3 4,689, Simpati-XL 4.3 5,165, Jaringan GSM ke jaringan lokal Tabel 6 Hasil Percobaan untuk panggilan dari jaringan GSM ke jaringan Lokal melalui GSM gateway dengan GSM carrier yang sama dalam 5 kali Percobaan dengan Durasi selama 10 detik. MOS Jitter Packet loss ( %) Delay R factor Delay Suara (detik) XL-XL Mentari Mentari Simpati Simpati 4.4 6, Tabel 7 Hasil Percobaan untuk panggilan dari jaringan GSM ke jaringan Lokal melalui GSM gateway dengan GSM carrier yang berbeda dalam 5 kali Percobaan dengan Durasi selama 10 detik. Jaringan GSM ke jaringan Lokal MOS Jitter Packet Loss (%) Delay R Factor Delay Suara (detik) Mentari-XL Simpati-Mentari Mentari-Simpati Untuk menguji kestabilan server, dijalankan beberapa test yang bertujuan untuk mengetahui apakah server-nya dapat menerima beban. Tools yang digunakan adalah SIPp, yang 106 Jurnal Teknik Komputer Vol. 18 No. 2 Agustus 2008:

8 merupakan program open source yang dapat membuat skenario untuk protokol SIP. SIPp dapat membuat sendiri traffic yang akan dikeluarkan ke server SIP sesuai dengan scenario yang dapat diatur oleh pengguna. Setelah beberapa kali percobaan dan saat percobaan dengan skenario 55 panggilan secara bersamaan dilakukan, banyak panggilan yang di discard dan CPU usage maksimum dari server mencapai 100%. Berikut data hasil dari pengujian yang dilakukan: Tabel 8 Pengujian ketahanan server Jumlah Panggilan/Detik CPU Usage Minimum (%) CPU Usage Maximum (%) Memory Usage (MB) , , , , , , , , , , ,5 61,4 115, ,6 69,3 121, ,3 123, , , , ,6 PENUTUP Dari hasil penelitian terdapat GSM carrier yang memiliki QoS yang terbaik untuk panggilan masuk. Namun pada percobaan panggilan masuk, ketika pihak luar yang menggunakan operator yang sama, tidak bisa melakukan komunikasi dengan salah satu user agent yang ada, hal ini disebabkan karena pada saat penekanan nomor extension yang dituju, dtmf nya tidak bisa dikenali oleh GSM gateway. Pihak luar hanya bisa mendengarkan IVR saja. penelitian juga menunjukkan adanya satu operator yang memiliki parameter-parameter QoS yang lebih baik dan dapat digunakan untuk semua fitur-fitur pada penelitian. Pada uji ketahanan server diketahui bahwa server hanya mampu melakukan 50 panggilan dalam waktu yang bersamaan, dengan CPU usage maksimum 71%. Bila melebihi dari 50 panggilan bersamaan maka akan meningkatkan CPU usage dari pc server dan menyebabkan banyak panggilan yang di-discard. DAFTAR PUSTAKA Anonymous, 2003, Overcoming Barriers to High-Quality Voice over IP Deployments, ftp://download.intel.com/network/csp/pdf/8539.pdf Performansi Komunikasi VOIP (Lukas S. Tanutama; dkk) 107

9 Anonymous, 2005, An Explanation of VoIP Statistics, Anonymous, 2005, Assessing VoIP Call Quality Using the E-model, Dalgic, I, 1999, Comparison of H.323 and SIP for IP Telephony Signaling, Hoene, C, Karl, H, Wolisz, A, 2004, A Perceptual Quality Model for Adaptive VoIP Applications, hoene_07_2004_paper.pdf Johnston, B, Alan. (2004). SIP Understanding the Session Initiation Protocol, second edition. Artech House, inc. Norwood. Le, A, 2008, VoIP QoS Monitoring, Madsen, L, Smith, J, Meggelen, J, 2005, Asterisk: The Future of Telephony, Murakami, K, Kithara, M, Canchi, R, 2005, VoIP Evaluation, Myakotnykh, E, 2008, Adaptive Speech Quality in Voice-Over-IP Communications, Dissertation_Eugene_Myakotnykh_FINAL.pdf Santoso Ricky, dkk Model Suara SIP-PSTN Untuk SOHO Skripsi S1. Jurusan Sistem Komputer. Universitas Bina Nusantara : Jakarta. Stallings, William.(2000). Data and Computer Communication, sixth edition. Prentice Hall, New Jersey. Syahril Achmad, dkk Sistem Keamanan Motor Dengan Menggunakan Telepon Selular Berbasiskan Komunikasi Dua Arah Skripsi S1. Jurusan Sistem Komputer. Universitas Bina Nusantara : Jakarta. Tanenbaum, Andrew.(2003). Computer Networks, fourth edition. Prentice Hall, New Jersey. Tarigan, A, TT, Voice over IP (VoIP), Unuth, N, 2008, VoIP Codecs, Jurnal Teknik Komputer Vol. 18 No. 2 Agustus 2008: