JARINGAN VoIP - ekanugraha.dosen.st3telkom.ac.idekanugraha.dosen.st3telkom.ac.id/.../23/2017/03/6.JARINGAN-VoIP-2.pdf · teknologi yang mampu melewatkan trafik ... media gateway controller

JARINGAN VoIP

4/5/2017 1

VoIP

1. Voice over Internet Protocol (VoIP) adalah teknologi yang mampu melewatkan trafik suara, video dan data yang berbentuk paket melalui jaringan IP.

2. Dalam komunikasi VoIP, pemakai melakukan hubungan telepon melalui terminal yang berupa PC atau telepon

Kerja VoIP

VoiceI(Source) ADC Internet DAC Voice (dest)

• Pengiriman sebuah sinyal ke remote destination dapat dilakukan secara digital

yaitu sebelum dikirim data yang berupa sinyal analog diubah ke bentuk data digital dengan ADC (analog to digital converter), kemudian ditransmisikan, dan dipenerima dipulihkan kembali menjadi data analog dengan DAC (digital to analog converter). Begitu juga dengan VoIP, digitalisasi voice dalam bentuk packets data, dikirimkan dan dipulihkan kembali dalam bentuk voice dipenerima.

• Format digital lebih mudah dikendaikan ; dalam hal ini dapat dikompresi, dan dapat diubah ke format yang lebih baik.dan data digital lebih tahan terhadap noise daripada analog.

PSTN Model Vs VoIP Model

a) CO, Central Office,switches (Kotak Hijau) dimiliki oleh ILECs yang terhubung dengan telephone dan PBX (ungu) system.

b) ILEC, Incumbent Local Exchange Carrier, perusahaan telephone local yang umumnya di monopoli oleh pemerintah (di Indonesia Telkomsel dan Indosat)

c) PBX, Private Branch Exchange, ukurannya kecil, hampir sama dengan CO switch. Dapat digunakan untuk jaringan local saja.

d) International calls dirutekan melalui tandem switch ke international gateway switches (biru) yang merupakan antarmuka dengan tandem switch dengan Negara lain, PSTN network di Negara lain sering juga disebut juga PTT, Post,Telephone and Telegraph, network.

e) Keuntugan PSTN network kualitas voice (G.711 PCM) dan delay pengiriman kecil, yang kurang dari satu atau dua miliseconds.

f) Kekurangan PSTN network jumlah rangkaian yang besar dan peralatan yang dibutuhkan kompleks dalam hal manufaktur switch, biaya daya yang besar, dan sulitnya meng-implementasikan feature baru pada system switch.

g) Dalam hal interkoneksi dengan carriers’ networks yang lain diperlukan jumlah rangkaian peralatan yang besar dan cenderung terjadi kesalahan (human error) pada saat pemasangan dan pemeliharaan.

VoIP Model

• Pada gambar diatas bentuk infrastruktur telekomunikasi di Indonesia.Komponen-komponen antara lain: Internet infrastructure

Wireless Internet equipments, especially to bypass Telco’s last mile.

Internet Telephony Gateway

PBX

Telephone cables and handset runs throughout the neighborhood.

Signaling in Switched Circuit and VoIP Networks

• Signaling in Switched Circuit Networks – Sirkuit switching jaringan telpon menggunakan protokol yang disebut

Common Channel Signaling System#7 (SS7 atau C7). Dalam public switcing jaringan telepon, signal end points mengirim dan menerima SS7 signaling messages. Ada tiga macam signaling ends point., yakni: Service Switching Point (SSP atau Central Office Switch), Signal Transfer Point (STP) dan Service Control Point (SCP).

– Pada jaringan SS7, ISUP (integrated Services Digital Network (ISDN) User Part) signaling messages harus di set, diatur dan di realease trunk circuits yang membawa panggilan suara antara central office switches. Pesan ISUP juga membawa informasi ID pemanggil, yang memuat nomer telepon dan nama. ISUP digunakan baik padapanggilan ISDN maupun non-ISDN antara central office swicthes

Signaling in VoIP Networks

Sinyal informasi dipertukarkan antara beberapa elemen fungsional berikut: – __ Media Gateway:

• A media gateway terminates voice calls on inter-switch trunks from the public switched telephone network, compresses and packetizes the voice data, and delivers compressed voice packets to the IP network. For voice calls originating in an IP network, the media gateway performs these functions in reverse order. For ISDN calls from the PSTN, Q.931 signaling information is transported from the media gateway to the media gateway controller (described below) for call processing.

– __ Media Gateway Controller: • A media gateway controller handles the registration and management of resources at the

media gateway(s). A media gateway controller exchanges ISUP messages with central office switches via a signaling gateway (described below). Because vendors of media gateway controllers often use off-the-shelf computer platforms, a media gateway controller is sometimes called a softswitch.

– __ Signaling Gateway: • A signaling gateway provides transparent interworking of signaling between switched circuit

and IP networks. The signaling gateway may terminate SS7 signaling or translate and relay messages over an IP network to a media gateway controller or another signaling gateway. Because of its critical role in integrated voice networks, signaling gateways are often deployed in groups of two or more to ensure high availability. A media gateway, signaling gateway or media gateway controller (softswitch) may be separate physical devices or integrated in any combination.

Coding

1. Codec, coder-decoder, mengubah signal audio dan dimapatkan ke bentuk data digital untuk ditransmisikan kemudian dikembalikan lagi kebentuk signal audio seperti data yang dikirim. Codec melakukan pengubahn dengan cara Sampling signal audio sebanyak 1000 kali per detik. Sebagai gambaran G.711 codec men-sample signal audio 64.000 kali per detik.kemudian merubahnya ke bentuk data digital dan di mapatkan kemudian ditransmisikan.

2. Beberapa jenis rata-rata waktu men-sampling VoIP untuk Codec yang sering digunakan: a) 64,000 times per second b) 32,000 times per second c) 8,000 times per second

ITU Voice

Standard Algorithm Bit Rate (Kbit/s) Typical end-to-

end delay (ms)

(excluding

channel delay)

Resultant Voice Quality

G.711 PCM 48, 56, 64 <<1 Excellent

G.723.1 MPE/ACELP 5.3, 6.3 67-97 Good(6.3), Fair(5.3)

H.728 LD-CELP 16 <<2 Good

G.729 CS-ACELP 8 25-35 Good

G.729

annex A CS-ACELP 8 25-35 Good

G.722 Sub-band ADPCM 48, 56, 64 <<2 Good

G.726 ADPCM 16,24,32,40 60 Good(40), Fair(24)

G.727 AEDPCM 16, 24, 32, 40 60 Good(40), Fair (24)

• Protokol RTP (real-time transport protocol) untuk menyampaikan data dari ujung ke ujung selama komunikasi berlangsung. RTP dienkapsulasi oleh UDP kemudian oleh IP. UDP hanya memberikan fasilitas multipleks dan checksum, sehingga RTP harus memiliki fasilitas info identifikasi, pengurutan paket, dan monitoring. RTP merupakan standar dari IETF (RFC 3550).

• Protokol RTCP (real-time transport control protocol) merupakan metode pengendalian bagi RTP. Yang dilakukan RTCP adalah memberikan feedback atas kualitas distribusi data, serta membawa nama kanonik bagi sumber-sumber RTP yang akan digunakan untuk sinkronisasi audio dan video.

1. Perhitungan tabel diatas diperoleh dengan cara sebagai berikut :

1. Voice Packet Size = (layer 2 MLPPP, ATM, FR) + (IP/UDP/RTP Header) + (voice payload)

2. Voice packet per second (pps) = (codec bitrate/voice payload size)

3. Bandwidth = voice packet size * pps* 8

Perhitungan Bandwidth 1. Ukuran Header

1. Layer 2 +(IP + UDP + RTP) +Payload

2. 6 byte +(20 byte + 8 byte + 12 byte)

3. 46 byte

2. Codec yang digunakan dan Ukuran Payload

Codec

Data

Rate

Payload

Size

PCM, G.711 64 kbps 160 byte

ADPCM, G.726 32 kbps 80 byte

CS-ACELP, G.729 8 kbps 20 byte

MP-MLQ, G.723.1 6.3 kbps 24 byte

• Paket VoIP G.729

= Header + payload

= 46 byte + 20 byte

= 66 byte

• Struktur paket VoiP Codec G.729

Layer 2

6 byte

IP

20 byte

UDP

8 byte

RTP

12 byte

Payload

20 byte

• Jumlah Paket per Detik (pps) = Codec Bit Rate / Voice Payload Size

= 8 kbps / (20 byte x 8 bit/byte)

= 50 pps

• Bandwidth = voice packet size * pps* 8

= 66 byte * 50 pps *8

= 26,4 kbps

Perhitungan kapasitas bandwidth tiap kanal suara dengan cRTP

• Dengan adanya header compression, maka header yang berhubungan dengan RTP yaitu header IP/UDP/RTP sebesar 40 byte dimampatkan/dikompresi menjadi 2 byte, dan header layer 2 tidak dikompresi, sehingga besarnya adalah 2 byte ditambah dengan 6 byte, sama dengan 8 byte.

• Ukuran header biasa= header layer 2 + header IP/UDP/RTP

= 6 byte + 40 byte = 46 byte

• Dilakukan proses kompresi dengan cRTP adalah sebagai berikut:

Ukuran header dengan cRTP =6 byte + 2 byte

=8 byte

• Ukuran payload tetap 20 byte.

Maka ukuran paket VoIP = header + payload

= 8 byte + 20 byte = 28 byte

• Karena ukuran payload tetap sama 20 byte dengan G. 729, maka besarnya paket tiap detik tetap 50 pps.

• Bandwidth = ukuran paket VoIP x pps x 8 bit/byte.

= 28 byte/packet x 50 pps x 8 bit/byte.

= 11,2 Kbps.

............... Paket 1 28 byte

Paket 2 28 byte

Paket 3 28 byte

Paket 50 28 byte

1 detik

Perhitungan kapasitas bandwidth tiap kanal suara dengan VAD

• Perhitungan dengan VAD (voice activity detection), berpengaruh pada jumlah paket tiap detik (packet per second / pps) yang dihasilkan, sedangkan header-nya tetap sama. Untuk koneksi dua arah (two way connection), VAD-nya adalah 50% dan dalam suatu pembicaraan kemungkinan akan ada jedanya, maka secara realistisnya level VAD mencapai 40% pengiriman paket dan 60% diam (silence). Dalam proses pengirimannya, data yang tidak berisi informasi suara atau pada keadaan silence hanya dikirimkan header-nya saja, sehingga dapat menghemat bandwidth.

Packet per second = (8 Kbps x 40%) / (20 byte x 8 bit/byte). = 20 pps (berisi info). Packet RTP per second = (8 Kbps x 60%) / (20 byte x 8 bit/byte). = 30 pps (silence). Sehingga: BW = (paket VoIP x 8 bit/byte x 0,4 x ∑pps) + (paket header x 8 bit/byte x 0,6 x ∑pps). = (66 byte/packet x 8 bit/byte x 20 pps) + (46 byte/packet x 8 bit/byte x 30 pps). = 21,6 Kbps.

............... ............... Paket 1 66 byte

Paket 20 66 byte

Paket 21 46 byte

Paket 50 46 byte

1 detik

paket silence

Interkoneksi

1. Hal yang menarik tentang VoIP adalah banyaknya cara untuk melakukan panggilan.

2. Saat ini ada 3 jenis metode yg berbeda yang paling sering digunakan untuk melakukan layalan VoIP, yaitu :

ATA (Analog Telephone Adaptor)

A. ATA memungkinkan kita untuk menghubungkan pesawat telepon biasa ke komputer atau disambungkan ke internet untuk dipakai VoIP

B. Cara kerjanya adalah mengubah sinyal analog dari telepon dan mengubahnya menjadi data digital untuk di transmisikan melalui internet.

IP Phones

A. Pesawat telepon khusus ini kelihatannya sama dengan telepon biasa. Tapi selain mempunyai konektor RJ-11 standar, IP Phones juga mempunyai konektor RJ-45.

B. IP Phones menghubungkan langsung dari telepon ke router, dan didalam IP Phones sudah ada semua perangkat keras maupun lunak yang sudah terpasang didalamnya yang menunjang melakukan pemanggilan IP.

Computer-to-Computer

A. Cara ini jelas merupakan cara paling mudah untuk melakukan panggilan VoIP.

B. Yang harus anda sediakan hanya program (software), mikrofon, speaker, soundcard dan koneksi internet, lebih diutamakan koneksi internet yang relatif cepat seperti koneksi Kabel atau DSL.