BAB II DASAR TEORI. bidang telepon internet yang biasa dikenal dengan Voice over Internet Protocol

Transkripsi

1 BAB II DASAR TEORI 2.1 Teknologi VoIP Salah satu multimedia network yang sedang berkembang saat ini yaitu pada bidang telepon internet yang biasa dikenal dengan Voice over Internet Protocol (VoIP). Layanan VoIP merupakan salah satu teknologi untuk melewatkan suatu sinyal suara melalui jaringan paket Internet Protocol (IP). Oleh karena itu, telepon internet atau VoIP juga dikenal dengan sebutan IP Telephony[1] Mekanisme Kerja VoIP Pada sisi pengirim (transceiver), sinyal suara yang dihasilkan ditransformasikan atau dikodekan (encode) menjadi data digital, kemudian data digital tersebut dikompresi dan dipaketisasi menjadi paket-paket kecil. Data yang sudah berbentuk paket ini kemudian disalurkan (transmisikan) melalui jaringan IP. Kemudian pada sisi penerima (receiver), data yang diterima dalam bentuk paket data yang telah dikodekan, sekarang didekode (decode) kembali agar dapat membentuk sinyal suara (audio) seperti sinyal suara yang dikirimkan. Mekanisme tersebut tersebut diperlihatkan seperti pada Gambar 2.1. Gambar 2.1 Mekanisme Kerja VoIP 6

2 Pemrosesan sinyal sinyal suara meliputi mekanisme sampling, kuantisasi, encoding, dan decoding. Sampling merupakan proses yang mengubah sinyal kontinyu menjadi sinyal diskrit. Sinyal suara yang kontinyu akan di-sampling pada domain waktu dengan kecepatan sampling tertentu kemudian diambil nilai amplitudanya. Keluaran dari proses sampling yaitu sinyal diskrit pada domain waktu dan sinyal kontinyu pada domain amplituda. Mekanisme selanjutnya adalah kuantisasi. Pada mekanisme kuantisasi, sinyal diskrit keluaran dari proses sampling dipetakan bersadarkan amplituda tertentu. Jika pada proses sampling sinyal didskritkan pada domain waktu maka pada proses kuantisasi sinyal didiskritkan pada domain amplituda. Keluaran dari proses kuantisasi berupa sinyal yang diskrit pada domain waktu dan amplituda. Sinyal keluaran dari proses kuantisasi didigitalisasi dengan mekanisme encoding. Suatu dereten bit keluaran hasil kuantisasi akan dipetakan menjadi suatu codeword bit tertentu. Keluaran dari encoder ini adalah sinyal digital. Teknik yang melakukan proses sinyal suara ini biasa dikenal dengan istilah codec. International Telecommunication Union-Telecommunication (ITU-T) telah menstandarisasi beberapa codec seperti G.723, G.726, G.729, dan lain-lain. Setiap codec mengimplementasikan algoritma kompresi yang berbeda-beda. Bitrate serta ukuran frame yang dihasilkan pun berbeda-beda. Oleh karena itu untuk mendapatkan kualitas layanan VoIP yang baik dan efisien maka codec merupakan satu hal yang tidak boleh dilupakan. 7

3 Agar sinyal digital dapat ditransmisikan dalam jaringan paket, maka sinyal digital perlu dipaketisasi menjadi paket-paket yang lebih kecil. Sinyal digital diberi header-header yang diperlukan agar paket tersebut mengikuti protokol stack seperti Transfer Control Protocol / Internet Protocol (TCP/IP) atau protokol jaringan yang digunakannya. Informasi tambahan seperti alamat IP, jumlah urutan paket, timestamps, dan lain-lain semuanya diperlukan untuk memudahkan pentransmisian paket melalui jaringan. Keluaran dari mekanisme ini yaitu berupa frame. Ukuran frame untuk layanan VoIP biasanya berkisar antara ms. Frame inilah yang dipertukarkan dalam jaringan. Pada sisi penerima paket paket IP tersebut akan di-decode kembali menjadi sinyal digital. Karena sinyal suara tadi dipecah-pecah menjadi paket paket IP maka pada sisi penerima paket paket tersebut perlu dikumpulkan sementara pada sebuah buffer sebelum direkontruksi menjadi sinyal suara. Setelah sinyal digital suara diterima dan dikumpulkan sementara dalam buffer penerima, sinyal tersebut kemudian di-decode sesuai urutan aslinya[2] Protokol VoIP Berdasarkan fungsinya, protokol pada VoIP dapat dibedakan menjadi 2 yaitu protokol pensinyalan dan media transfer. Protokol pensinyalan digunakan untuk membangun, menjaga suatu sesi komunikasi yang sedang berlangsung, dan memutus suatu koneksi. Sedangkan protokol media transfer berfungsi untuk mengatur komunikasi pada saat transfer data (baik voice, video, maupun data) secara real-time berlangsung dengan baik. 8

4 Protokol Pensinyalan Protokol signalling (pensinyalan) yang dibahas pada Tugas Akhir ini adalah H.323 dan Session Initiation Protocol (SIP). Protokol protokol ini digunakan untuk membangun, menghubungkan, dan menjaga sesi komunikasi yang sedang berlangsung. Protokol H.323 dikembangkan oleh International Telecommunication Union-Telecommunication (ITU-T) sedangkan SIP dikembangkan oleh Internet Engineering Task Force (IETF)[3]. 1. Session Initiation Protocol (SIP) SIP merupakan protokol yang terdapat pada layer aplikasi yang mendefenisikan proses inisiasi, modifikasi, dan memutus suatu sesi. Sesi komunikasi tersebut dapat berupa internet multimedia conference, telepon internet, dan juga aplikasi multi media lainnya. SIP merupakan protokol signalling, maka SIP tidak membawa paket data voice atau video[3][4]. Terdapat tiga fungsi utama SIP yaitu ; 1. Call Initiation a. Membangun sebuah sesi komunikasi b. Negosiasi media transfer protokol c. Menggundang user agent lain untuk bergabung dalam sesi komunikasi 2. Call Modification yaitu modifikasi sesi komunikasi 3. Call Termination yaitu menutup sesi komunikasi SIP bisa dikatakan berkarakteristik client server. Ini berarti request diberikan oleh client dan dikirimkan ke server. Kemudian server mengolah request dan memberikan tanggapan terhadap request tersebut ke client. Request dan respon 9

5 terhadap request tersebut disebut transaksi SIP. SIP juga disebut protokol berbasis teks. Protokol SIP didukung oleh beberapa protokol, antara lain Resource Reservation Protocol (RSVP) untuk melakukan pemesanan resource pada jaringan, Real-time Transport Protocol (RTP) dan Real-time Transport Control Protocol (RTCP) untuk mentransmisikan media dan mengetahui kualitas layanan, serta Session Description Protocol (SDP) untuk mendiskripsikan sesi media. Secara default, SIP menggunakan Protokol UDP (User Datagram Protocol), tetapi pada beberapa kasus dapat menggunakan TCP (Transport Control Protocol) sebagai protokol transport. Dalam hubungannya dengan VoIP, ada dua komponen yang terdapat dalam sistem SIP, yaitu : 1. User Agent Merupakan end system yang digunakan untuk berkomunikasi. User Agent terdiri dari dua bagian, yaitu user agent client dan user agent server. 2. Network Server Agar client pada sistem SIP dapat memulai suatu panggilan dan dapat pula dipanggil, maka client terlebih dahulu harus melakukan registrasi ke server agar lokasinya dapat diketahui. Registrasi dapat dilakukan dengan mengirimkan pesan REGISTER ke server SIP. Lokasi client dapat berbeda-beda, sehingga untuk mendapatkan lokasi client yang aktual diperlukan suatu location server. 10

6 2. H.323 H.323 merupakan standar yang menspesifikasikan komponen, protokol, dan prosedur yang menyediakan layanan komunikasi multimedia (komunikasi real-time audio, video, dan data) melalui jaringan paket, termasuk jaringan berbasis IP. Standar H.323 merupakan bagian dari protokol H.32X yang dikeluarkan oleh ITU-T. Salah satu tujuan dari utama dari pengembangan standar H.323 adalah dapat melakukan suatu proses pengaktifan fungsi atau pemanggilaan suatu metode secara remote (interoperabilitas) pada jaringan pelayanan multimedia lainnya. Hal ini dapat dilakuakn dengan penggunaan gateway. Suatu gateway melakukan translasi jaringan atau pensinyalan yang diperlukan untuk adanya suatu interoperabilita. Standar H.323 menspesifikasikan empat macam komponen yang bila digunakan dalam suatu jaringan secara bersama akan memberikan layanan komuniaksi multimedia pint-to-point atau point-to-multipoint. Komponen-komponen tersebut adalah : 1. Terminal Digunakan untuk komunikasi multimedia nyata waktu dan dua arah, suatu terminal H.323 dapat berupa PC atau stand alone device, yang menjalankan aplikaasi multimedia dan H.323. terminal juga mendukung komunikasi suara dan komunikasi video atau data (opsional). Suatu terminal H.323 harus mendukung protokol-protokol berikut, diantaranya H.245, H.223, RAS, dan RTP/RTCP, G.711. sedangkan komponn opsional pada terminal adalah kompresi video, T.120, dan Multipoint Conferencing Unit (MCU) Gambar 2.2 adalah gambaran singkat mengenai arsitektur protokol H

7 Gambar 2.2 Arsitektur Protokol H Gateway Digunakan untuk menghubungkan dua jaringan yang berbeda. Gateway ini memberikan konektivitas antara jaringan H.323 dengan jaringan non-h.323. konektivitas antara jaringan ini diperoleh dengan translasi protokol untuk call setup dan call release, konversi format media, dan transfer informasi antara jaringanjaringan yang dihubungkan oleh gateway. 3. Gatekeeper Merupakan titik utama untuk semua panggilan pada jaringan H.323. Gatekeeper memberikan empat layanan penting, yaitu address translation, admission control, bandwidth control, dan zone managem. 4. Multi Control Unit (MCU) Menyediakan kemampuan unutk konferensi (conference) antar tiga atau lebih terminal H.323. Semua terminal yang dalam konferensi membangun hubungan dengan MCU. Biasanya MCU terdiri dari Multipoint Controller dan Multipoint Processor. MCU mengatur sumber (source) dari konferensi, negosiasi antar terminal dengan tujuan menentukan coder/decoder yang digunakan, dan menangani aliran media. 12

8 Protokol Media Transfer Real Time Protocol (RTP) adalah protokol yang digunakan pada proses transfer data multimedia seperti voice. Tiap paket RTP berisi potongan percakapan suara. Besarnya ukuran tiap paket bergantung jenis codec yang digunakan RTP dapat digunakan pada beberapa macam data stream yang real-time seperti data suara dan data video. RTP berisi informasi tipe data yang dikirim, timestamp yang digunakan untuk pengaturan waktu, dan sequence numbers yang digunakan dalam hal pengurutan paket data dan mendeteksi adanya paket yang hilang. Informasi RTP dienkapsulasi dalam User Datagram Protocol (UDP). Hal tersebut dikarenakan karakteristik komunikasi suara yang sensitif terhadap delay tetapi tidak sensitive terhadap hilangnya paket. Maka dari itu jika paket RTP hilang dalam jaringan, maka RTP tidak akan melakukan transmisi ulang. Dengan tidak adanya mekanisme transmisi ulang maka user tidak perlu menunggu paket tersebut yang akan menambah nilai waktu tunda total[3]. 2.2 CODEC ( Kompresi Data Suara ) Codec adalah metode untuk mengkompres sinyal digital agar ukurannya lebih kompak (padat). Codec bertujuan untuk mengurangi penggunaan bandwidth di dalam transmsmisi sinyal pada setiap panggilan dan sekaligus berfungsi untuk meningkatkan jumlah panggilan[5]. ITU-T (International Telecommunication Union Telecommunication Sector) membuat beberapa standar untuk voice codec yang direkomendasikan untuk implementasi VoIP. Beberapa standar yang sering dikenal antara lain : 13

9 2.2.1 G.711 G.711 adalah suatu standar Internasional untuk kompresi audio dengan menggunakan teknik Pulse Code Modulation (PCM) dalam pengiriman suara dengan bit rate 64 kbps. Bit rate 64 kbps ini merupakan standar transmisi untuk satu kanal telepon digital. Percakapan berupa sinyal analog yang melalui jaringan PSTN mengalami kompresi dan pengkodean menjadi sinyal digital oleh PCM G.711 sebelum memasuki VoIP gateway G Pengkode sinyal suara G adalah jenis pengkode suara yang direkomendasikan untuk terminal multimedia dengan bit rate rendah. G memiliki dual rate speech coder yang dapat di-switch pada batas 5.3 kbps dan 6.3 kbps G.726 G.726 merupakan teknik pengkodean suara ADPCM dengan hasil pengkodean pada 40, 32, 24, dan 16 kbps. Biasanya juga digunakan pada pengiriman paket data pada telepon publik maupun peralatan PBX yang mendukung ADPCM G.728 G.728 merupakan teknik pengkodean suara CELP dengan hasil pengkodean 16 kbps. CODEC ini memiliki kualitas suara yang bagus dan spesifik didesain untuk low latency applications. Tabel 2.1 memperlihatkan kombinasi codec dan voice payload size. 14

10 Tabel 2.1 VoIP per Call Bandwidth G.729 Codec ini adalah salah satu Codec yang berkualitas lebih baik. G.729 merupakan pengkodean suara jenis Code-Excited Linear Prediction ( CELP ) dengan hasil kompresi pada 8 kbps. Dalam tugas akhir ini, teknik kompresi yang digunakan adalah codec G.729 dan G yang menyediakan kualitas ucapan tinggi secara relative di kecepatan bit rendah. 15

11 2.3 Kualitas Layanan VoIP Terdapat beberapa faktor yang mempengaruhi kualitas suara, yaitu waktu tunda (delay), variasi waktu tunda (jitter), dan pemilihan jenis codec. Ukuran dan pengalokasian kapasitas jaringan juga mempengaruhi kualitas VoIP secara keseluruhan. Berikut penjelasan dari beberapa faktor tersebut [6]: Waktu Tunda (Delay) Total waktu tunda merupakan penjumlahan dari waktu tunda pemrosesan, waktu tunda paketisasi, waktu tunda antrian, waktu tunda propagasi, dan waktu tunda akibat jitter buffer di sisi penerima. Waktu tunda sangat mempengaruhi kualitas layanan suara, karena pada dasarnya suara memiliki karakteristik timing. Urutan pengucapan tiap suku kata yang ditransmisikan harus sampai ke sisi penerima dengan urutan yang sama pula sehingga dapat terdengar dengan baik secara realtime. ITU G.114 membagi karakteristik waktu tunda berdasarkan tingkat kenyamanan user, seperti pada Tabel 2.2. Tabel 2.2 Pengelompokan Waktu Tunda berdasarkan ITU-T G.114 Waktu Tunda Kualitas ms Baik ms Cukup, masih dapat diterima > 300 ms Buruk Ada beberapa komponen waktu tunda yang terjadi di jaringan. Komponen waktu tunda tersebut yaitu waktu tunda pemrosesan, waktu tunda paketisasi, waktu tunda propagasi, dan waktu tunda akibat adanya jitter buffer di terminal penerima. 16

12 Berikut ini penjelasan mengenai beberapa jenis waktu tunda yang dapat mempengaruhi kualitas layanan telepon internet: 1. Waktu Tunda Pemrosesan Waktu tunda yang terjadi akibat proses pengumpulan dan pengkodean sampel analog menjadi digital. Waktu tunda ini tergantung pada jenis codec yang digunakan. 2. Waktu Tunda Paketisasi Waktu tunda ini terjadi akibat proses paketisasi sinyal suara menjadi paket-paket yang siap ditransmisikan ke dalam jaringan. 3. Waktu Tunda Antrian Waktu tunda yang disebabkan oleh antrian paket data akibat terjadinya kongesti jaringan. 4. Waktu Tunda Propagasi Waktu tunda ini disebabkan oleh medium fisik jaringan dan jarak yang harus dilalui oleh sinyal suara pada media transmisi data antara pengirim dan penerima. 5. Waktu Tunda Akibat Jitter Buffer Waktu tunda ini terjadi akibat adanya jitter buffer yang digunakan untuk meminimalisasi nilai jitter yang terjadi Jitter Jitter merupakan perbedaan selang waktu kedatangan antar paket di terminal tujuan. Jitter dapat disebabkan oleh terjadinya kongesti, kurangnya kapsitas jaringan, variasi ukuran paket, serta ketidakurutan paket. Faktor ini perlu diperhitungkan karena karakteristik komunikasi voice adalah sensitif terhadap waktu tunda dan jitter. 17

13 Untuk meminimalisasi jitter dalam jaringan maka perlu diimplementasikan suatu buffer yang akan menahan beberapa urutan paket sepanjang waktu tertentu hingga paket terakhir datang. Namun adanya buffer tersebut akan memepengaruhi waktu tunda total sistem akibat adanya tambahan proses untuk mengompensasi jitter. Tabel 2.3 menjelaskan mengenai standar nilai jitter yang mempengaruhi kualitas layanan VoIP[6]. Tabel 2.3 Standar Jitter Jitter Kualitas 0-20 ms Baik ms Cukup > 50 ms Buruk Tingkat Paket Hilang (Packet Loss) Sinyal suara pada telepon internet akan ditransmisikan dalam jaringan IP dalam bentuk paket-paket IP. Karena jaringan IP merupakan best effort network maka tidak ada jaminan pada pengiriman paket tersebut. Setiap paket dapat dirutekan pada jalur yang berbeda menuju penerima. Pada best effort network tidak ada perbedaan antara paket data voice dengan paket-paket data lainnya yang mengalir di jaringan. Maka dari itu tentunya akan mempengaruhi kualitas layanan. Tabel 2.4 memperlihatkan standar tingkat paket hilang pada jaringan[6]. Tabel 2.4 Standar Tingkat Paket Hilang Tingkat Paket Hilang Kualitas 0-1 % Baik 1-2 % Cukup > 2 % Buruk 18

14 2.3.4 Pengkodean Sinyal Suara Pengkosean sinyal suara merupakan suatu teknik yang menjelaskan bagaimana suatu aliran sinyal suara yang analog didigitalisasi dan dikompresi menjadi suatu bentuk sinyal digital. Sinyal suara tersebut kemudian dikompresi sehingga didapat ukuran yang lebih padat. Proses pengkodean ini biasa dikenal dengan nama codec. Beberapa codec telah distandarisasi oleh ITU-T seperti G.711, G.723 dan G.729. Setiap codec tersebut memiliki metode kompresi, waktu tunda untuk code dan decode suara, serta bitrate yang berbeda-beda. Pemilihan codec yang tepat akan mempengaruhi kualitas layanan secara keseluruhan. Tabel 2.5 memperlihatkan perbandingan beberapa jenis codec terhadap nilai MOS. Codec dengan bitrate yang lebih besar tentunya memiliki kualitas suara yang lebih baik dibanding codec dengan bitrate yang lebih rendah. Akan tetapi codec dengan bitrate yang tinggi membutuhkan kapasitas jaringan yang besar pula[6]. Tabel 2.5 Perbandingan Beberapa Codec Terhadap MOS Codec Bitrate (Kbps) Framing Size (ms) MOS Score G G G G ,92 G G

15 2.3.5 Perencanaan Kapasitas Satu hal penting yang perlu diperhatikan saat membangun sebuah jaringan VoIP adalah kapasitas jaringan. Dengan mengetahui kapasitas jaringan yang diperlukan untuk tiap codec maka perencanaan kapasitas jaringan menjadi lebih mudah. Tabel 2.6 merupakan tabel alokasi kapasitas jaringan unttuk beberapa codec[6]. Tabel 2.6 Alokasi Kapasitas Jaringan untuk Beberapa Macam Voice Codec 2.4 Differentiated Services Salah satu solusi untuk mengaplikasikan QoS adalah menerapkan arsitektur Differentiated Service (DiffServ) pada jaringan. DiffServ adalah salah satu pendekatan dalam mengembangkan end-to-end pada internet secara modular, incrementally, deployable dan scalable. DiffServ bertujuan untuk memberikan pembedaan (diskriminasi) layanan terhadap aliran paket data tanpa memerlukan pensinyalan antar node (per-hop signalling). DiffServ mengijinkan ISP untuk menawarkan layanan yang berbeda-beda kepada customer dalam hal forwarding paket data/aliran tertentu. Differentiated Services (Diffserv) menyediakan diferensiasi layanan, dengan membagi trafik atas 20

16 kelas-kelas, dan memperlakukan setiap kelas secara berbeda. Tujuan utama dari arsitektur Diffserv ini adalah untuk menyediakan frame yang scalable untuk mendukung tersedianya QoS tanpa perlu mempunyai per flow state. Hal ini terutama didapat melalui pengumpulan sejumlah flow dan memberinya perlakuan yang mirip (hampir sama). Identifikasi kelas dilakukan dengan memasang semacam kode Diffserv, disebut Diffserv Code Point (DSCP) ke dalam paket IP. Ini dilakukan dengan tidak menambah header baru, tetapi dengan menggantikan field TOS (Type of Service) di header IP dengan DS field. Dengan cara ini, klasifikasi paket melekat pada paket dan bisa diakses tanpa perlu protokol pensinyalan tambahan. Berdasarkan kesepakatan bersama router yang lainnya dalam domain tersebut, yang menerima paket hanya melihat nilai DiffServ codepoint (DSCP) yang memberi perlakuan istimewa pada paket tersebut. Perlakuan istimewa ini disebut Per-Hop Behavior (PHB). Dasar pemikiran pada arsitektur DiffServ adalah router pada suatu domain jaringan mempunyai kemampuan untuk meneruskan dan melakukan conditioning aliran trafik dimana aliran trafik menerima perlakuan yang berbeda-beda sesuai dengan per hop behavior (PHB). Arsitektur DiffServ tidak memakai suatu pensinyalan antar masing-masing router tetapi semua forwarding behavior didefinisikan berdasarkan DSCP[7]. 21

17 2.4.1 Keuntungan DiffServ Diffserv bisa digunakan sebagai solusi untuk mengatasi masalah kulaitas layanan VoIP. Hal ini dikarenakan tujuan utama dari arsitektur Diffserv ini adalah untuk menyediakan frame yang scalable untuk mendukung tersedianya QoS tanpa perlu mempunyai per flow state. Penggunaan diffserv juga memberi beberapa keuntungan bagi penggunanya, diantaranya: 1. Scalability Scalability sangat penting menyangkut sebagai sebuah jaringan inti dapat mempunyai jumlah flow yang sangat besar dan beberapa protokol yang memerlukannya untuk mengurus per flow state atau perhitungan kompleksitas yang tidak diskalakan dengan baik. Diffserv mengumpulkan banyak flow, oleh karena itu dapat menangani jumlah flow yang besar. Bahkan sejak PHB secara esensial menjadi sederhana, Diffserv meminjamkannya dengan baik untuk digunakan pada kecepatan yang tinggi yang membuatnya scalable dengan kecepatan. 2. Easy of administering Dalam DS framework, domain Diffserv yang berbeda dapat menerapkan PHB, apabila cocok, sejauh terdapat persetujuan terlebih dahulu dengan domain lainnya yang ditemui. Hal ini memberi service provider sebuah kebebasan untuk memilih penerapannya sebagai konsekuensi mereka dapat menyediakan Diffserv dengan perubahan yang minimal pada infrastruktur tersebut. 3. Simplicity Penerapan Diffserv tidak meyimpang/berbeda banyak dari dasar IP. Maka Diffserv membentuk kesederhanaan dan kemudahan penerapan di dalamnya. 22

18 4. Measureable Semenjak masing-masing hop berada dalam sebuah domain Diffserv, traffic conditioner dan shapers secara konstan melakukan pengukuran kecepatan kedatangan dan link schedulers melakukan monitoring paket yang dikirim, tidak banyak usaha yang diperlukan untuk mendapatkan informasi penting dari tingkah laku jaringan. Service providers dapat menggunakan informasi untuk alokasi bandwidth yang terbaik dan membuat SLA dengan pengguna Karakteristik DiffServ Arsitektur DiffServ menyediakan frame yang scalable untuk mendukung tersedianya QoS tanpa perlu mempunyai per flow state. Hal ini terutama didapat melalui pengumpulan sejumlah flow dan memberinya perlakuan yang mirip. Pada jaringan diffserv, node-node di pinggir (ingress) sebuah domain memproses dan memberi tanda TOS (Type of Service) byte di dalam IP header dari sebuah paket oleh sebuah kode yang dinamakan Diffserv Code Points (DSCP) atau DS byte yang berdasarkan negosiasi kontrak dan router-router yang lainnya dalam domain tersebut. Hal ini yang menerima paket hanya melihat nilai DSCP yang memberi perlakuan istimewa pada paket tersebut. Perlakuan istimewa ini dinamakan Per-Hop Behavior (PHB). Saat ini IETF (Internet Engineering Task Force) mempunyai standar klasifikasi PHB, yaitu Expedited Forwarding (EF), Assured Forwarding(AF), Best Effort (BE). Masing-masing PHB ini dikarakteristikkan dari resources yang mereka miliki (seperti ukuran buffer dan bandwidth), prioritas relatif 23

19 terhadap PHB lainnya atau karakteristik pengamatan yang mereka miliki (seperti delay dan loss). Klasifikasi trafik multimedia digolongkan dalam kelas diffserv meliputi VoIP dan video yang digolongkan kelas EF, data UDP sebagai kelas AF dan data TCP (FTP) sebagai kelas BE. Dari keterangan di atas dapat dijelaskan beberapa hal yang menjadi karakteristik diffserv, yaitu[8]: a. Dalam Header pada IP termasuk DSCP menunjukkan tingkat layanan yang diinginkan. b. DSCP memetakan paket ke PHB tertentu untuk diproses oleh router yang kompatibel. c. PHB menyediakan tingkat layanan tertentu (seperti bandwidth, queueing, dan dropping decisions) yang sesuai dengan network policy. Misal untuk paket-paket yang sangat sensitive terhadap timbulnya error, seperti pada aplikasi keuangan, paket-paket tersebut dikodekan dengan sebuah DSCP yang mengindikasikan layanan dengan bandwidth tinggi dan lintasan routing yang bebas error (0-frameloss). Sedangkan pada aplikasi-aplikasi seperti dan web-browsing data dapat dikodekan dengan sebuah DSCP yang mengindikasikan layanan dengan bandwidth yang lebih rendah. Selanjutnya router akan memilih jalur yang dipergunakan dan meneruskan paket-paket tersebut sesuai dengan yang telah ditentukan oleh network policy dan PHB. Kelas trafik yang tertinggi akan memperoleh pelayanan yang terbaik, baik dalam hal antrian maupun bandwidth, sedangkan kelas trafik dibawahnya akan memperoleh layanan yang lebih rendah. 24

20 2.4.3 Arsitektur Diffserv Ada dua jenis router dalam arsitektur diffserv yaitu edge router dan core router. Edge Router dan core router mempunyai fungsi dan tugas masing-masing, yaitu: 1. Edge Router Edge Router adalah yang menjadi pintu keluar masuk domain diffserv. Tiap paket yang menuju domain akan melewati edge router yang berfungsi untuk melakukan klasifikasi paket dengan filter dan me-marking paket dengan memberikan nilai DSCP tertentu di DSP field. Edge Router terdiri dari Ingress Router dan Egress Router. 2. Core Router Core Router melakukan pekerjaan memperlakukan paket-paket yang telah di beri diffserv mark oleh edge router dengan mekanisme tertentu. Perlakuan ini disebut Per Hop Behavior (PHB). Gambar 2.3 berikut ini adalah contoh jaringan DiffServ yang memuat edge dan core router. Gambar 2.3 Arsitektur Jaringan Diffserv 25

21 Dalam contoh Gambar 2.3 tampak bahwa ingress router merupakan awal dari suatu jaringan DiffServ dan selalu diakhiri dengan egress router. Dalam suatu jaringan DiffServ ingress router memiliki fungsi penentuan jalur data (data path determination) yang digambarkan seperti pada Gambar 2.4. Gambar 2.4 Data Path Determination Ingress Router Pada Gambar 2.4, setiap paket data yang masuk ke ingress router akan dilakukan proses klasifikasi, sehingga dapat dihasilkan penggolongan trafik data ke dalam beberapa tingkat layanan sesuai dengan tingkat prioritasnya. Jika paket data yang masuk bukan paket prioritas maka paket akan dianggap sebagai paket besteffort dan akan dilakukan proses scheduling[8]. 26

22 2.5 Pengukuran Kualitas VoIP Ada dua pengujian yang biasa digunakan, yaitu uji subyektif dan uji obyektif. Uji subyektif dilakukan dengan cara melakukan survey terhadap sekelompok orang tentang bagaimana kualitas percakapan suara tersebut. Uji obyektif dilakukan dengan melakukan pengukuran-pengukuran seperti pengukuran waktu tunda. Namun hasil uji obyektif harus dibandingkan dengan hasil uji subyektif. Uji subyektif dilakukan untuk mencari persepsi kualitas suara rata-rata dari suatu sistem. Uji ini dapat dilakukan dengan melakukan survey kepada sekelompok orang dan meminta pendapat mereka. Mereka diminta untuk menilai kualitas suara dengan memberikan suatu nilai misalnya antara 1 sampai 5. Kemudian dari hasil tersebut dapat dicari dari Mean Opinion Score (MOS). Hal yang membuat sulit dari pengujian ini adalah subjektivitas masing-masing orang berbeda menyebabkan sulit untuk menentukan kualitas sinyal suara. Metode uji obyektif melakukan pengujian terhadap faktor-faktor kualitas layanan seperti yang telah disebutkan sebelumnya. Metode ini mudah dilakukan berulang-ulang, cepat, dan efisien sehingga cocok digunakan untuk pengujian dengan kombinasi parameter. Pada metode ini, aspek fisiologi dan persepsi manusia harus dimasukkan supaya menghasilkan hasil pengujian yang akurat. Sinyal masukan yang diberikan ke dalam pengujian ini harus memenuhi beberapa persyaratan. Pertama, sinyal masukan harus difilter terlebih dahulu supaya sinyal tersebut sesuai dengan yang dibutuhkan oleh skema kompresi yang digunakan. Sinyal masukan yang berada diluar spesifikasi skema kompresi akan memberikan hasil yang tidak akurat. Kedua, sinyal tersebut harus memiliki panjang waktu tertentu, tidak boleh terlalu singkat dan 27

23 tidak boleh terlalu lama. Dari pengujian-pengujian yang telah dilakukan, panjang sinyal masukan yang ideal adalah 8 sampai 10 detik. Faktor terakhir adalah jenis suara yang digunakan. Jenis suara yang digunakan untuk pengujian haruslah sama[9] Mean Opinion Source (MOS) Merupakan sistem penilaian yang berhubungan dengan kualitas suara yang di dengar pada ujung pesawat penerima. Standar penilaian MOS dikeluarkan oleh ITU- T pada tahun Tabel 2.7 adalah tabel yang menunjukkan skala penilaian MOS. MOS memberikan penilaian kualitas suara dengan skala 1(satu) sampai 5(lima), dimana satu mempresentasikan nilai kualitas suara yang paling buruk dan lima mempresentasikan kualitas suara yang paling baik. Penilaian dengan menggunakan MOS masih bersifat subyektif karena kualitas pendengaran dan pendapat dari masing-masing pendengar berbeda-beda[10]. Tabel 2.7. Skala Penilaian MOS Kualitas Percakapan Nilai Sangat Baik (excellent) 5 Baik (good) 4 Cukup Baik (fair) 3 Kurang Baik (poor) 2 Buruk (bad) 1 Berdasarkan rekomendasi ITU-T G.175, batas minimum dari nilai MOS masih dapat diterima adalah 2,6 poin dari rata-rata skore yang diberikan oleh 28

24 beberapa pengguna. Nilai Mos inilah yang akan digunakan sebagai batas minimum diterima untuk pengujian Tugas Akhir ini Perceptual Evaluation of Speech Quality (PESQ) PESQ adalah metode perbandingan kuantitatif yang digunakan untuk mengukur kualitas suara VoIP secara obyektif yang didasarkan pada rekomendasi ITU-T P.862. PESQ dikembangkan oleh British Telecom, Psytechnics, dan KPN Research of the Netherlands. Nilai PESQ tidak sama dengan nilai MOS. Pada P dijelaskan agaimana memetakan nilai PESQ menjadi Mean Opinian Score- Listening Quality Objective (MOS-LQO), berdasarkan funsi pemetaan orde-3 yang seragam seperti pada Gambar 2.5. Sinyal Suara Asli Transformasi Perseptual Pengukuran Waktu Tunda Pemodelan Kognitif { d,d + 1,d 2... } i i i + Hasil Perbandingan Kualitas Suara Sinyal Suara Pengujian Transformasi Perseptual Gambar 2.5. Blok Diagram untuk Perbandingan Kualitas Suara Algoritma perbandingan PESQ dimulai dengan melakukan penyamaan tingkatan (level-alignment) dari masing-masing sinyal menjadi standar tingkat pendengaran, yaitu 79 db. Sinyal-sinyal tersebut kemudian ditapis pada domain frekuensi (FFT) dengan suatu filter masukan untuk memodelkan sperangkat telepon standar. 29

25 Proses berikutnya adalah penyamaan waktu (time-alignment) dimana waktu tunda yang terdapat pada sinyal suatu rekaman tetap dihitung. Waktu tunda ini membuat suara rekaman lebih panjang dari suara original. Transformasi perseptual melibatkan proses atenuasi untuk linear filtering pada sistem dan variasi gain. Perbedaan antara transformasi dari kedua sinyal yang ingin dibandingkan terletak pada gangguan (disturbance) yang ada. Dua faktor distorsi akan diekstrak dari gangguan tersebut dan dikombinasi diwaktu dan frekuensi yang sama, serta dibandingkan dengan metode prediksi yang sifatnya subyektif (MOS). Diketahui bahwa nilai PESQ dapat diperoleh dengan membandingkan sinyal suara original (sinyal referensi) dengan sinyal suatu rekaman yang telah tergradasi. Sinyal suara rekaman mempresentasikan sinyal yang sampai ke telinga pendengar. Disiplin Antrian Linux Untuk memahami bagaimana Linux dapat mendukung mekanisme diffserv, maka perlu dipahami bagaimana router Linux memproses paket-paket. Di dalam tugas akhir ini, disiplin antrian yang digunakan adalah Priority First In First Out (PFIFO) dan Token Bucket Filter (TBF)[11]. PFIFO (Priority First In Fist Out) PFIFO dibentuk oleh disiplin antrian yang terdiri dari kelas-kelas yang memiliki tingkat prioritas yang berbeda. Dengan membuat suatu PFIFO yang terdiri dari 3 kelas, berarti membuat disiplin antrian dengan 3 kelas yang didalamnya terdapat sub disiplin antrian yang menerapkan model antrian FIFO. Pada disiplin 30

26 antrian PFIFO, tiap kelas antrian dilayani ketika antrian dengan dengan prioritas lebih tinggi kosong. Antrian prioritas kedua dilayani setelah semua antrian di kelas tinggi telah kosong. Sedangkan antrian kelas ketiga dilayani setelah semua antrian di kelas kedua telah kosong. Model antrian PFIFO ditunjukkn oleh Gambar 2.6. Filter Class : 1 PFIFO Filter Class : 2 PFIFO Filter Class : 3 PFIFO PRIO qdisc Gambar 2.6 Model Antrian PFIFO TBF (Token Bucket Filter) Token Bucket Filter adalah mekanisme pengontrolan throughput maksimum dari suatu antrian paket. Beberapa istilah digunakan dalam mekanisme TBF adalah sebagai berikut : Bucket (buffer) adalah ukuran ruang antrian yang dimiliki oleh disiplin antrian. Token adalah koin virtual. Token rate adalah informasi tentang laju yang dimiliki token. Untuk melepaskan paket dari antrian (bucket), maka harus dibayar dengan koin virtual (token). Semakin tinggi token rate, maka antrian semakin cepat keluar. Nilai token rate merupakan laju maksimum paket-paket yang keluar dari antrian. Informasi token rate tidak dibuat dengan satuan paket, tetapi dengan satuan byte. Sebagai contoh, suatu antrian membutuhkan 670 byteper detik, maka token harus membayar 670 byte dari yang dimiliki. Sisa token dapat diakumulasi yang 31

27 memungkinakan dapat menyebabkan burst suatu saat. Gambar 2.7 menjelaskan mekanisme TBF sebagai berikut : Paket Cocok Melebihi Shaping Policing Rate Drop Ukuran bucket Metering Paket Cocok Ukuran antrian = batas ukuran bucket Gambar 2.7 Mekanisme Token Bucket Filter (TBF) Berdasarkan Gambar 2.7, ada tiga kemungkinan skenario yang bisa terjadi yaitu : a. Paket data masuk ke antrian TBF dengan laju yang sama dengan token rate. Dengan skenario ini, paket akan keluar tanpa waktu tunda. b. Paket data masuk ke antrian TBF dengan laju yang rendah dari token rate. Pengeluaran paket dari antrian hanya membutuhkan sebagian dari token. Sisa token akan diakumulasi sehingga memungkinkan untuk terjadinya burst sesaat. c. Paket data masuk ke antrian TBF dengan laju yang lebih tinggi dari token rate. Pada skenario ini, bucket akan kehabisan token sebelum semua paket keluar dari antrian. Karena ukuran bucket yang terbatas, maka paket yang datang kemudian kemnugkinan dapat dihilangkan. Skenario inilah yang mendasari pengaturan resource yang dilakukan oleh filter saat mekanisme TBF berlangsung. 32