Protokol Session Initiation Protocol (SIP)

SIP merupakan protokol persinyalan yang bertujuan untuk mengendalikan inisiasi, modifikasi, serta terminasi sesi-sesi multimedia, termasuk sesi komunikasi audio atau video. SIP merupakan protokol berbasis teks yang mirip dengan protokol HTTP dan Simple Mail Transfer Protocol (SMTP).

SIP adalah protokol peer-to-peer yang mengandung arti bahwa fungsi-fungsi call routing dan session management didistribusikan ke semua node (termasuk endpoint dan server) di dalam jaringan SIP. Hal ini berbeda dengan sistem telepon konvensional di mana terminal-terminal telepon sangat bergantung kepada perangkat switching yang terpusat.

Protokol ITU-T H.323

H.323 merupakan protokol komunikasi yang direkomendasikan oleh International Telecommunication Union Telecommunication Standardization Sector (ITU-T) Study Group 16 yang mendefinisikan sistem dan protokol untuk komunikasi multimedia termasuk audio, video dan data di jaringan Internet. Perangkat-perangkat Telepon Internet yang berbeda-beda namun mengacu ke standar H.323 tersebut, akan dapat saling berinteroperasi satu sama lain.

H.323 mendefinisikan sejumlah protokol yang berfungsi untuk menangani persinyalan dan pengendalian panggilan (call signaling and control), pengiriman dan pengendalian multimedia (multimedia transport and control), pengendalian lebar pita untuk komunikasi point-to-point, serta konferensi multi-point. Sampai dengan saat ini, H.323 terdiri dari sejumlah komponen dan protokol yang dapat dilihat lebih lanjut di website ITU-T.

Digitalisasi Suara Manusia

Teknik digitalisasi suara manusia dibedakan ke dalam dua kategori utama. Pertama adalah proses konversi sinyal analog ke sinyal digital oleh Analog-Digital Converter (ADC) di sisi pengirim dan Digital-Analog Converter (DAC) di sisi penerima. Teknik yang umum dipakai adalah Pulse Code Modulation (PCM), Differential PCM (DPCM) dan Delta Modulation (DM).

Kategori kedua adalah proses kompresi data suara untuk menghasilkan data suara dengan laju bit yang serendah mungkin namun dengan tetap menjaga kualitas suara agar dapat dimengerti dengan jelas oleh pendengar. Proses ini sering disebut sebagai vocoder (voice coder). Metoda kompresi suara dilakukan dengan cara mengeksploitasi redundansi temporal di dalam sinyal suara. Redundansi temporal ada dalam korelasi antara cuplikan-cuplikan suara yang berdekatan.

Sistem Produksi Suara Manusia

Bagian ini akan menjelaskan beberapa sifat sinyal suara atau sinyal ucapan dan bagaimana sinyal tersebut diproduksi. Sanneck (2000) menjelaskan bahwa sinyal suara bersifat tidak stasioner atau time invariant dan diasumsikan sebagai sinyal quasi-periodic di dalam perioda waktu yang singkat sehingga sulit untuk dapat diprediksikan secara tepat. Secara umum sinyal suara dibedakan ke dalam dua jenis yaitu i) suara voiced dan ii) suara unvoiced.

Fellbaum menjelaskan bahwa suara manusia dihasilkan oleh perpaduan antara paru-paru, katup tenggorokan (epiglottis) dengan pita suara (vocal cord), dan artikulasi yang diakibatkan oleh adanya rongga mulut (mouth cavity) dan rongga hidung (nose cavity).

Sistem Komunikasi Data Digital

Beberapa keuntungan sistem komunikasi digital dibandingkan dengan sistem komunikasi analog dijelaskan sebagai berikut:

Kemudahan Multipleksing

Di dalam sistem komunikasi, teknik digital pertama kali diaplikasikan untuk sistem telepon yang menggunakan teknik Time Division Multipleksing (TDM). Pada prinsipnya, sinyal suara dari berbagai sumber akan dibagi ke dalam slot-slot waktu dengan ukuran sama, yang kemudian akan diurutkan dan selanjutnya akan dilewatkan ke dalam medium transmisi yang sama. Dibandingkan dengan pengaplikasian TDM terhadap sinyal analog, teknik digital memiliki keunggulan dalam hal reliabilitas terhadap gangguan (noise), distorsi, dan interferensi lain. Degradasi sinyal akibat beberapa faktor gangguan tersebut di atas dapat diatasi dengan kemampuan teknik digital melakukan regenerasi sinyal, suatu teknik yang tidak dapat diaplikasikan terhadap sinyal analog.

Beberapa Pemodelan Sistem Antrian VoIP

Di artikel lain telah dibahas mengenai beberapa pemodelan VoIP traffic. Analisis kinerja VoIP mencakup analisis mengenai model antrian (queueing model) yang sesuai. Dengan pemodelan yang sesuai akan didapatkan hasil aproksimasi yang lebih akurat mengenai proses kedatangan (arrival rate) dan pelayanan paket data (service rate). Mari kita lihat beberapa pemodelan yang pernah diusulkan.

Menurut Dang et al. (2002), model paling sederhana adalah model Poisson (Markovian) yang telah diterima luas di pemodelan teletraffic klasik. Contoh model Poisson adalah M/M/1 yang merepresentasikan Poisson arrival process dan Poisson service time di dalam koneksi dengan server tunggal. Di dalam sistem VoIP, model Poisson hanya dapat diterima di dalam kondisi tertentu saja.

Eckberg (1979) mengusulkan sistem antrian D/D/1 untuk merepresentasikan laju kedatangan dan laju pelayanan paket data yang deterministic (bukan model On-Off). Pemodelan ini akan memberikan hasil yang mirip dengan pemodelan M/D/1 dan M/D/1/N, namun akan memberikan hasil yang lebih baik di dalam kondisi utilitas jaringan penuh.

Stern (1983) mempresentasikan model antrian yang didasarkan kepada model On-Off dengan distribusi eksponensial, dan sebuah rantai Markov waktu kontinyu untuk menentukan jumlah pengguna aktif.

Jenq (1984) meneliti bahwa model Poisson memberikan hasil aproksimasi yang akurat di dalam kondisi utilisasi jaringan kurang dari 70%. Selebihnya, aliran Poisson akan memberikan hasil aproksimasi yang berbeda. Sehingga diusulkan model GI/D/1 yang memberikan hasil aproksimasi yang lebih akurat untuk semua tingkat utilisasi jaringan.

Sriram dan Whitt (1986) mengekstensi model GI/D/1 yang diusulkan oleh Jenq. Penelitian ini menemukan bahwa ketergantungan di antara waktu-waktu kedatangan paket data merupakan penyebab terjadinya kongesti di dalam kondisi beban penuh, sehingga penggunaan model klasik M/D/1 tidak akan sesuai lagi.

Heffes dan Lucantoni (1986) mengusulkan model antrian MMPP/G/1 di mana agregasi paket data yang berisi paket data dan voice diaproksimasi menggunakan correlated Markov modulated Poisson (MMPP). Hasil eksperimen menunjukkan adanya variabilitas dan korelasi distribusi waktu tunda yang tidak dapat diketahui dengan model Poisson.

Karam dan Tobagi (2001) meneliti beberapa skema penjadwalan dan menyimpulkan bahwa Priority Queueing (PQ) memberikan hasil yang paling baik untuk menangani VoIP traffic.

Penelitian oleh Dang et al. (2002) bertujuan untuk mendapat model stochastic yang paling sesuai untuk memodelkan proses kedatangan paket dan waktu pelayanannya. Penelitian menemukan bahwa proses kedatangan paket dapat dimodelkan dengan baik menggunakan model Poisson, sementara waktu pelayanan dapat dimodelkan dengan baik menggunakan distribusi Pareto.

Beberapa Pemodelan Trafik VoIP

Artikel ini membahas aspek teknis dari pemodelan aliran data telepon Internet atau Voice over Internet Protocol (VoIP). Pemodelan ini sangat penting bagi upaya perancangan jaringan maupun analisis kinerja mengenai teknik Quality of Service (QoS) untuk mendukung VoIP. Yuk kita lihat pembahasannya.

Secara umum, jaringan Internet melayani aliran paket data berdasarkan teknik best effort. Jaringan tidak menyediakan garansi apa pun terhadap sampai tidaknya paket data ke tujuan atau mengenai jaminan kualitas layanan. Pengiriman paket data sangat bergantung kepada kondisi dan beban jaringan, sehingga laju bit atau pun waktu pengiriman data tidak dapat diketahui dengan jelas. Oleh karena itu, manajemen jaringan VoIP sangat diperlukan untuk mendukung kualitas layanannya.

Manajemen jaringan VoIP tidak terlepas dari proses perancangan maupun analisis kinerja jaringan. Karakteristik lalu lintas VoIP secara signifikan ditentukan oleh penggunaan voice coder. Ada dua tipe aliran data, pertama adalah tipe aliran constant bit rate (CBR) misalnya oleh penggunaan voice coder G.711; kedua adalah tipe aliran On-Off misalnya oleh penggunaan voice coder G.723.1, G.729, atau GSMFR. Di dunia VoIP, tipe On-Off sangat penting karena penggunaan berbagai voice coder untuk menurunkan laju bit pengiriman paket data.

Menurut Dang et al. (2002), pemodelan klasik adalah model voice activity detection (VAD) yang mendefinisikan aliran VoIP terdiri dari talkspurt dan gap dengan panjang perioda mengikuti distribusi eksponensial (model Markov). Beberapa penelitian menemukan bahwa pendekatan eksponensial akan menghasilkan perioda On-Off yang tidak akurat, sehingga diusulkan distribusi lognormal oleh Casilari et al. (2002) dan distribusi gamma-Weibull oleh Seger (2003).

Analisis kinerja VoIP mencakup analisis mengenai model antrian. Di dalam sistem antrian, antrian disebabkan oleh agregasi lalu lintas data yang berasal dari aliran-aliran data termultipleks yang akan dilayani menurut disiplin layanan tertentu misalnya FCFS (First Come First Serve). Namun jika koneksi digunakan bersama oleh paket data dan voice, sebaiknya mengaplikasikan penjadwalan sesuai prioritas yang dikehendaki. Beberapa pemodelan sistem antrian akan dibahas di artikel yang lain.

Kualitas Telepon Internet (VoIP)

Faktor-faktor yang mempengaruhi kualitas VoIP antara lain: bandwidth, delay, jitter, arsitektur jaringan, skema kompresi, tingkat hilang paket, dan paketisasi; protokol persinyalan, kontrol admisi, keamanan, dan kemampuan melewati NAT dan Firewall.

Aspek penting di dalam skema kompresi adalah waktu tunda dan supresi hening. Pada percakapan biasa, pengguna hanya berbicara selama 35% dan sisanya adalah hening yang kemudian dikompres agar ukurannya menjadi lebih kecil. Skema kompresi juga menentukan waktu tunda yang disebut sebagai waktu tunda kompresi yang dirumuskan sebagai berikut:

Waktu tunda kompresi = (2N+1)*panjang frame + look-ahead time

Paketisasi: Penggunaan paket yang kecil dapat menurunkan efektifitas jaringan sedangkan paket besar akan meningkatkan waktu tunda. Ukuran paket VoIP umumnya berkisar 10-30 ms. Layanan di koneksi dengan bandwidth rendah yang menggunakan teknik error concealment akan memiliki kualitas yang lebih baik dibandingkan di koneksi dengan bandwidth tinggi namun tanpa teknik tsb.

Echo dibedakan ke dalam hybrid echo (pada proses konversi 2W/4W) dan acoustic echo yang disebabkan buruknya kopling antara mikropon dan speaker. Pada sistem VoIP, delay yang melebihin 30 ms dapat menyebabkan terjadinya echo.

Mengenal Teknologi QoS di Internet

Teknologi QoS adalah teknologi yang memungkinkan administrator jaringan untuk dapat menangani berbagai efek akibat terjadinya konjesti pada lalu lintas aliran paket dari berbagai layanan. Penanganan QoS dilakukan dengan memanfaatkan sumber daya jaringan secara optimal, dibandingkan dengan menambah kapasitas fisik jaringan tersebut. Meningkatnya berbagai layanan akan meningkatkan lalu lintas aliran paket dengan berbagai laju kecepatan, yang akan membutuhkan kemampuan jaringan melalukan aliran paket pada laju kecepatan tertentu.

QoS bertujuan untuk menyediakan kualitas layanan yang berbeda-beda untuk beragam kebutuhan akan layanan di dalam jaringan IP, sebagai contoh untuk menyediakan bandwidth yang khusus, menurunkan hilangnya paket-paket, menurunkan waktu tunda dan variasi waktu tunda di dalam proses transmisinya. QoS memiliki fungsi-fungsi sebagai berikut:

1. Pengkelasan paket untuk menyediakan pelayanan yang berbeda-beda untuk kelas paket yang berbeda-beda
2. Penanganan kongesti untuk memenuhi dan menangani kebutuhan layanan yang berbeda-beda
3. Pengendalian lalu lintas paket untuk membatasi dan mengendalikan pengiriman paket-paket data
4. Pensinyalan untuk mengendalikan fungsi-fungsi perangkat yang mendukung komunikasi di dalam jaringan IP

Secara umum model layanan untuk memberikan fungsi QoS adalah sebagai berikut:

1. Best Effort Service

Best Effort merupakan model pelayanan QoS yang paling sederhana, di mana paket-paket dapat dikirimkan setiap waktu, tanpa terlebih dahulu bernegosiasi dengan kemampuan jaringan. Jaringan akan memberikan kemampuan terbaiknya mengirimkan paket-paket tersebut, namun tidak memberikan jaminan akan reliabilitas jaringan tersebut dan adanya waktu tunda. Pelayanan Best Effort merupakan pelayanan standar pada saat ini untuk menangani aplikasi-aplikasi umum seperti FTP dan E-mail, dengan mengaplikasikan teknik first in first out (FIFO).

2. Integrated Service (IntServ)

Intserv merupakan model pelayanan yang terintegrasi untuk menangani kebutuhan beragam QoS. Sebelum mengirimkan paket data, model pelayanan ini akan mengaplikasikan layanan khusus ke dalam jaringan yang ditangani dengan proses signaling. Pertama kali akan diberikan informasi mengenai parameter-parameter dari lalu lintas paket dan kebutuhan kualitas pelayanan seperti kebutuhan bandwidth dan waktu tunda. Setelah program aplikasi mendapatkan konfirmasi dari jaringan dan telah disediakan sumber daya untuk paket-paket yang hendak dikirimkan, maka program akan memulai mengirimkan paket-paket tersebut.

Signaling yang bertanggung jawab terhadap penyediaan QoS di model Intserv ini adalah Resource Reservation Protocol (RSVP). Sebelum mengirimkan paket-paket data, signaling ini akan memberi tahu router-router mengenai kebutuhan QoS oleh program aplikasi, sehingga RSVP merupakan pensinyalan yang out-band.

Intserv dapat memberikan dua pelayanan sebagai berikut:

* Guaranteed service: memberikan garansi tersedianya bandwidth dan delay yang dikehendaki
* Controlled-Load service: memberikan garansi tersedianya kualitas layanan bahkan ketika terjadi overload di dalam jaringan

3. Differentiated Service (DiffServ)

Diffserv merupakan model yang memberikan multilayanan yang menghendaki kebutuhan QoS yang berbeda-beda. Berbeda dengan Intserv, Diffserv tidak mengaplikasikan RSVP sehingga tidak meminta router-router untuk menyediakan sumber daya jaringan untuk melakukan pengiriman paket. Diffserv menyediakan layanan khusus menurut QoS yang dikehendaki oleh masing-masing paket, misalnya dengan menggunakan teknik IP Precedence. Jaringan akan melakukan packet classification, traffic shaping, traffic policing, dan queuing berdasarkan informasi yang diberikan.

(Artikel ditulis dari beberapa sumber/referensi).

Mengapa QoS Penting di Internet?

Pembangunan infrastruktur informasi dan komunikasi saat ini mengarah kepada suatu infrastruktur jaringan masa depan (next generation network, NGN). Jaringan NGN tersebut ditandai dengan tersedianya berbagai layanan informasi dan komunikasi yang dapat dipilih dan dinikmati oleh pemakai. Pemakai tidak lagi hanya sebatas membutuhkan layanan telepon, tetapi juga layanan data seperti SMS, E-mail, penjelajahan Internet, transfer file, chatting, belanja elektronik, sampai dengan layanan multimedia seperti konferensi video atau videopon.

Berbagai layanan di atas hanya dapat disediakan oleh infrastruktur yang memungkinkan pengembangan berbagai layanan informasi dan komunikasi. Saat ini infrastruktur tersebut adalah infrastruktur NGN yang berbasis Internet Protocol (IP) atau lebih dikenal sebagai jaringan Internet. Jaringan Internet adalah sebuah jaringan informasi dan komunikasi yang memiliki arsitektur terbuka (open architecture), yang memberikan kebebasan kepada pemakai untuk berkreasi menciptakan berbagai layanan dan aplikasi di atasnya. Sehingga seiring dengan perkembangan waktu, semakin kita jumpai berbagai layanan yang dapat berjalan di atas jaringan Internet.

Dengan semakin dibutuhkannya berbagai layanan informasi dan komunikasi, ternyata isu kualitas layanan atau quality of service, QoS menjadi begitu penting. Jaminan QoS berhubungan dengan seberapa baik kualitas suatu layanan tertentu dapat dinikmati oleh pemakai. Layanan di sini adalah semua layanan informasi dan komunikasi di jaringan Internet, baik itu layanan data, layanan telepon, maupun layanan multimedia.

Jaminan QoS sendiri menyediakan kualitas layanan yang berbeda-beda untuk setiap layanan yang dibutuhkan. Hal ini dimaksudkan juga untuk mengoptimalkan kinerja jaringan Internet itu sendiri. Masing-masing layanan mempunyai kebutuhan sumber daya jaringan yang berbeda-beda, misalnya layanan E-mail tidak menghendaki pengiriman waktu nyata tetapi dibutuhkan pengiriman data yang akurat. Hal ini berbeda dengan layanan telepon yang membutuhkan pengiriman waktu nyata, tetapi dengan mentolerir adanya beberapa paket hilang selama proses pengirimannya. Karena perbedaan karakter berbagai layanan inilah yang menjadikan pentingnya memberikan jaminan QoS yang disesuaikan dengan kebutuhan kualitas masing-masing layanan tersebut.