DASAR-DASAR VOICE OVER INTERNET PROTOKOL

Transkripsi

1 JETri, Volume 2, Nomor 1, Agustus 2002, Halaman 29-40, ISSN DASAR-DASAR VOICE OVER INTERNET PROTOKOL Kiki Prawiroredjo Dosen Jurusan Teknik Elektro-FTI, Universitas Trisakti Abstract Voice over IP (VoIP) technology enables the real time transmission of voice signals as packetized data over IP networks that employ the Transmission Control Protocol (TCP), Real Time Transport Protocol (RTP), User Datagram Protocol (UDP), and Internet Protocol (IP) suite. In VoIP systems, analog voice signals are digitized and transmitted as a stream of packets over a digital data network. IP networks allow each packet to independently find the most efficient path to the intended destination, thereby best using the network resources at any given instant. The packets associated with a single source may thus take many different paths to the destination in traversing the network, arriving with different end to end delays, arriving out of sequence, or possibly not arriving at all. At the destination, however, the packets are reassembled and converted back into the original voice signal.voip technology insures proper reconstruction of the voice signals, compensating for echoes made audible due to the end to end delay, for jitter and for dropped packets. Variation among VoIP products include the algorithms and implementations used to support dynamic bandwidth allocation, packet loss recovery, adaptive echo cancellation and speech processing to deliver voice quality as high as possible. Keywords: Voice over IP (VoIP), gateway, Digital Signal Processing (DSP) 1. Pendahuluan Teknologi Voice over IP (VoIP) adalah teknologi komunikasi modern yang memungkinkan pengiriman sinyal suara secara real time sebagai paket data melalui jaringan IP yang menggunakan Transmission Control Protocol (TCP), Real Time Transport Protocol (RTP), User Datagram Protocol (UDP) dan Internet Protocol (IP) (Ryan, 1998: 17). Pada sistem komunikasi VoIP, sinyal suara analog diubah ke bentuk digital dan dikirimkan sebagai aliran data paket melalui jaringan data digital. Jaringan IP memungkinkan tiap paket secara bebas mendapatkan jalan yang paling efisien menuju tujuannya. Paket-paket yang berasal dari satu sumber sinyal dapat mengambil jalan-jalan yang berbeda untuk menuju ke tujuan waktu melintasi jaringan tersebut, paket dapat tiba dengan delay yang berbeda-beda, tiba dengan tidak berurutan atau malahan

2 JETri, Tahun Volume 2, Nomor 1, Agustus 2002, Halaman 29-40, ISSN tidak sampai ke tujuan. Sesampainya di tujuan, paket-paket diatur kembali dan diubah kembali ke sinyal suara aslinya. Teknologi VoIP memungkinkan pengaturan kembali paket-paket data dengan benar menjadi sinyal suara yang dapat didengar walaupun terjadi delay, jitter, echo atau ada sebagian paket yang hilang dalam pengirimannya. 2. Jenis-jenis panggilan pada VoIP. Ada tiga jenis panggilan pada VoIP seperti pada gambar PC ke PC 2. PC ke telepon atau telepon ke PC 3. Telepon ke telepon PC Internet Intranet Gatew ay Gatew ay PC Gambar 1. Jenis-jenis panggilan pada VoIP 30

3 Kiki Prawiroredjo, Dasar-Dasar Voice Over Internet Protokol 3.Gateway Teknologi VoIP memungkinkan pengiriman suara dari pengirim ke penerima sesuai dengan standard telepon yang didukung oleh PSTN digunakan pada jaringan IP. Gateway VoIP seperti pada gambar 2., berfungsi sebagai jembatan penghubung antara PSTN lokal dengan jaringan IP yang berada pada sisi pengirim dan penerima panggilan. DSP DSP Telepon Microprocessor Internet DSP DSP Gambar 2. Gateway pada VoIP 31

4 JETri, Tahun Volume 2, Nomor 1, Agustus 2002, Halaman 29-40, ISSN Fungsi-fungsi komponen di dalam gateway adalah: a. Digital Signal Processing (DSP) melakukan proses kompresi suara, paketisasi suara, mendeteksi tone, managemen jitter, sinkronisasi clock, membangkitkan tone, melakukan echo cancellation dan penghilang keheningan dengan membangkitkan noise (silence suppresion). b. Microprocessor mengatur protokol telephony, mengatur protokol jaringan, melakukan managemen, melakukan routing, melakukan billing (pencatatan pemakaian). Di dalam DSP pada blok diagram gambar 3 pada halaman berikut, sinyal suara dari bentuk analog diubah ke digital melalui Pulse Code Modulation (PCM). Tone Detector PCM Interface Tone Generator Echo Canceller Gain Control Voice Activity Detector Voice Codecs Comfort Noise Unit Adaptive Playout Unit Packet Loss Manager Packet Protocol Assembler/ Disassembler Sequencer Resampler M o d e m s F a x N e t w o r k Driver Message Processing Unit Gambar 3. Module Dasar Digital Signal Processing (Black, 2000: 54) 32

5 Kiki Prawiroredjo, Dasar-Dasar Voice Over Internet Protokol Sinyal yang dihasilkan dari PCM dianalisis dengan membuang echonya, membangkitkan noise untuk membuang keheningan melalui Voice Activity Detector, mendeteksi tone untuk menentukan telepon terhubung ke interface yang dapat membangkitkan tone atau tidak. Selanjutnya sinyal PCM diteruskan ke CODEC dan diubah ke bentuk frame suara seperti gambar 4 pada halaman berikut. Standard CODEC yang digunakan antara lain PCM G.711 untuk menghasilkan sinyal digital dengan kecepatan bit 64 kbps dan G.729a untuk menghasilkan sinyal digital dengan kecepatan 8 kbps (InfoGate, 2001: 6). CODEC frame Gambar 4. Perubahan sinyal PCM menjadi frame oleh CODEC Setiap frame panjangnya 10 mdetik sesuai standard G.729a dan berisi 10 byte percakapan. Dari beberapa frame kemudian dibentuk sebuah paket oleh software Assembler Packet di dalam DSP dan ditambahkan 12 byte Real Time Protocol (RTP) header dengan tujuan untuk memberi nomor urut dan stempel waktu untuk kemudian dikirim ke host processor. 4.Teknik Pengalamatan Digit-digit yang ditekan pengirim diidentifikasi oleh pendeteksi tone yang ada di dalam DSP untuk ditentukan nomor tujuannya dan nomor ini dipetakan ke nomor alamat IP oleh gatekeeper. Paket yang sudah diberi RTP header ditambahkan lagi IP header sebanyak 20 byte yang berisi alamat IP gateway asal dan alamat IP gateway tujuan. Paket ditambahkan 33

6 JETri, Tahun Volume 2, Nomor 1, Agustus 2002, Halaman 29-40, ISSN lagi 8 byte header User Datagram Protocol (UDP) yang berisi alamat soket atau port dari pengirim dan soket atau port tujuan. IP UDP RTP Gambar 5. Paket data dengan header IP, header UDP dan header RTP 5. Di dalam Internet Di dalam internet router dan switch mempelajari alamat pada alamat IP dengan tujuan untuk mengidentifikasikan rute ke tujuan. Selama paket menuju ke tujuan mungkin paket akan melewati beberapa router dan beberapa switch. Router Router Gambar 6. Router dan switch di dalam internet. Selama pengiriman paket dari pengirim ke penerima sinyal mengalami: a. Beberapa jenis delay yaitu delay propagasi pada sisi pengirim, delay coding, delay transmisi, delay decoding dan delay propagasi pada sisi penerima yang besarnya 90 mdetik untuk satu arah. Pembicaraan bertumpang tindih (bila seorang pembicara berbicara bersamaan dengan pembicara lawannya) menjadi nyata bila delay satu arahnya melebihi 250 mdetik (Ryan, 1998: 12). 34

7 Kiki Prawiroredjo, Dasar-Dasar Voice Over Internet Protokol satu arah 90 mdetik Propagasi 5 mdetik Koding, paketisasi 30 mdetik Transmisi, antrian 20 mdetik Dekoding, depaketisasi 30 mdetik Propagasi 5 mdetik Gatew ay Cloud Cloud IP Network Gatew ay PSTN Gambar 7. Delay pada jaringan IP b. Echo terjadi karena adanya pemantulan sinyal pada sambungan hybrid dari dua line ke satu line antara jaringan PSTN dengan pesawat telepon. Echo ditangkap oleh gateway sesudah 10 mdetik sinyal dikirim dari gateway penerima ke tujuan dan disebut 10 ms echo tail yang kemudian dibuang oleh gateway. Echo menjadi jelas bila delaynya (echo tailnya) melebihi 20 mdetik (Commweb.com, 2001: 5). propagasi 5 mdetik Gatew ay Cloud Cloud IP Network Gatew ay PSTN echo dipantulkan oleh keadaan hybrid di daerah ini 5 mdet + 5 mdet = 10 mdet echo tail Gambar 8. Echo pada jaringan IP 35

8 JETri, Tahun Volume 2, Nomor 1, Agustus 2002, Halaman 29-40, ISSN Pada gateway penerima terdapat Microprocessor yang membuang header IP dan header UDP, dan DSP yang membuang header RTP. 6. Masalah-masalah di dalam jaringan IP a. Jitter. Paket suara dibangkitkan pada suatu kecepatan yang konstan sewaktu seseorang berbicara dimana antar dua paket tidak ada jarak. Peralatan di dalam jaringan menyebabkan delay yang tidak dapat ditentukan terjadi antara dua paket. Jarak delay tersebut disebut jitter yang harus dibuang oleh gateway penerima supaya menghasilkan suara asli yang akurat. t1 mdet t2 mdet t3 mdet paket paket paket paket Gambar 9. Jitter Untuk mengatasi jitter dipasang sebuah Adaptive Jitter Buffer pada DSP penerima untuk memudahkan proses pengembalian sinyal suara dari paket yang tiba dari jaringan yang menghasilkan jitter. Hal ini mengurangi distorsi yang diakibatkan oleh jitter yang akan terdengar oleh penerima. 36

9 Kiki Prawiroredjo, Dasar-Dasar Voice Over Internet Protokol b. Paket yang hilang. Kemacetan di dalam jaringan menyebabkan beberapa paket hilang dan bila tidak ditangani hal ini menyebabkan pendengar akan mendengar suara terputus-putus. Sebuah algoritma dalam DSP dapat memeriksa paket yang hilang dan mengulang paket yang terakhir diterima dengan sukses untuk mengisi paket yang hilang tersebut. Paket6 Paket5 Paket4 Paket3 Paket2 Paket1 Paket yang lengkap Paket6 Paket4 Paket3 Paket1 Paket yang hilang Paket6 Paket4 Paket4 Paket3 Paket1 Paket6 Pengisian paket yang hilang Gambar 10. Pengisian paket yang hilang c. Paket yang tidak berurutan. Paket-paket dapat mengambil rute jalan yang berbeda-beda dalam sebuah jaringan dan dapat tiba tidak sesuai urutannya pada penerima. Bila paket tidak tiba secara urut maka akan terbentuk kata yang salah seperti kata hello menjadi kata ohell. Bila DSP mendeteksi paket yang tidak berurutan, maka paket yang hilang akan digantikan dengan paket terakhir yang diterima dengan sukses seperti memperlakukan paket yang hilang. 37

10 JETri, Tahun Volume 2, Nomor 1, Agustus 2002, Halaman 29-40, ISSN Paket3 Paket5 Paket4 Paket2 Paket1 Paket yang tidak berurutan Paket5 Paket5 Paket4 Paket2 Paket2 Paket1 Pengisian paket yang tidak berurutan Gambar 11. Pengisian paket yang tidak berurutan Bila paket yang tidak urut akhirnya tiba maka akan dibuang ke dalam Bit Bucket. 7. Implementasi VoIP Pada gambar 12. pada halaman berikut adalah sebuah contoh dari implementasi VoIP pada suatu sistem komunikasi dalam sebuah kombinasi antara PSTN dan VoIP (Ryan, 1998, 26). Dalam sistem tersebut terdapat VoIP gateway dan fungsi-fungsi penunjang sistem yang terintegrasi pada sistem VoIP yang berkualitas tinggi. Gateway VoIP terlihat terpisah sebagai komponen yang berdiri sendiri, tetapi dapat juga terintegrasi dalam voice switch atau dalam IP switch. 8. Kesimpulan 1. Menggunakan jaringan paket untuk mengirim suara adalah suatu tantangan dimana suara harus diadaptasikan secara efisien ke dalam jaringan paket dan masalah-masalah pada jaringan seperti jitter, paket yang hilang dan paket yang tidak berurutan harus dapat diatasi oleh jaringan supaya tidak dirasakan oleh pemakai. 2. Dengan penerapan VoIP yang dirancang dengan benar, pemakai tidak dapat membedakan bahwa mereka sedang berbicara melalui jaringan paket. 3. Penerapan VoIP dengan menggunakan jaringan data yang sudah ada menyebabkan teknologi ini dapat diterima secara luas di masyarakat Teknologi Informasi karena efisien dan mudah. 38

11 Kiki Prawiroredjo, Dasar-Dasar Voice Over Internet Protokol PC with Fax Software PC with Voice Software IP Switch/ Router Directory IP Network Security IP Enabled Network Management VoIP Gateway Operations Support Systems Telephony Network Voice Switch Fax Gambar 12. Sistem Kombinasi PSTN dan VoIP. 39

12 JETri, Tahun Volume 2, Nomor 1, Agustus 2002, Halaman 29-40, ISSN Daftar Pustaka 1. n.n, January 2001, Voice over IP Technology, InfoGate InnoMedia, 2. Black, Uyless D, Voice Over IP. New Jersey: Prentice Hall 3. Ryan, Jerry, Telogy networks, Voice over IP (VoIP). 4. Tutorial, July 9 th Voice over IP (VoIP). CommWeb.com, Network Magazine 40