Voice Over IP

1. Pengantar VoIP
Protocol Voice over IP (VoIP) secara umum dibagi 2 bagian, yaitu control/signaling dan data voice

• Control VoIP adalah trafik yang berfungsi untuk menghubungkan dan menjaga trafik yang sebenarnya yaitu berupa data voice. Juga menjaga seluruh operasi jaringan (router to router communications). Dikenal juga dengan istilah Packet Signalling.

• Data Voice adalah trafik user berupa informasi yang disampaikan end-toend yang dikenal juga sebagai Packet Voice.

VoIP menggunakan IP sebagai “basic transport”. Di layer Transport, VoIP
menggunakan TCP dan UPD over IP. Diagram berikut memperlihatkan susunan
protocol VoIP di jaringan :

2. Control /Signaling VoIP
Control/signaling protocol membuat user VoIP dapat saling berkomunikasi
dengan pesawat telpon. Beberapa signaling yang ada saat ini adalah H.323, SIP,
SCCP, MGCP, MEGACO, dan SIGTRAN. Tetapi yang paling popular dan
banyak digunakan adalah H.323 dan SIP.
Dalam dokumen ini, hanya H.323 saja yang akan dibahas, sesuai dengan
kondisi existing VoIP Lintasarta.

2.1. Standard H.323
H.323 adalah protocol yang pertama kali diadopsi dan dikembangkan secara
luas untuk aplikasi VoIP. Standard H.323 diciptakan oleh International
Telecommunications Union –Technology Standardization Sector (ITU-T) untuk
transmisi audio dan video melalui jaringan Internet. Lebih dari 10 tahun, standard
ini mengalami beberapa revisi dan penambahan untuk feature, scalability, dan
stability. Versi dari H.323 saat ini adalah Versi 5.

2.2. Protocol H.323
Seluruh susunan protocol H.323 (gambar di bawah) terdiri dari beberapa bagian.
Masing-masing bagian bertanggung jawab sesuai fungsi masing-masing, seperti
“call setup” dan “phone registration”.

H.245
H.245 adalah media control untuk protocol H.323. H.245 membentuk kanal
logical untuk tiap-tiap call (endpoint to endpoint). Negosiasi H.245, menentukan
penggunaan dari “capabilites” dan “preferences” masing-masing endpoint.
Pemilihan CODEC merupakan salah satu informasi yang dipertukarkan dalam
negosiasi ini.

H.225
H.225 merepresentasikan “basic signaling” yang digunakan juga oleh ISDN atau
GR-303. Pada H.225, “basic signaling” meliputi setup, alerting, connect, call
proceeding, release complete, dan facility, berdasarkan skema signalling
Q.931 yang didefinisikan sebagai berikut :
Setup – Pesan ini membangkitkan dan membentuk panggilan/call. Pesan
dikirimkan ke tujuan (called).
Alerting – Pesan dikirimkan oleh tujuan (called) ke pemanggil agar pemanggil
tahu bahwa tujuan call sedang “ringing”
Connect – Pesan ini menginformasikan bahwa tujuan (called) telah menerima
(accepted) panggilan call. Percakapan mulai berlangsung pada saat ini.
Call Proceeding – Pesan ini menginformasikan pada masing-masing user
(endpoints) bahwa call sedang berlangsung. Pesan Call Proceeding
dipertukarkan dengan interval tertentu selama proses percakapan berlangsung.
Release Complete – Pesan ini dikirimkan oleh endpoints (called atau calling),
siapa yang pertama kali memutuskan hubungan telephone call.
Facility – Pesan ini merepresentasikan berbagai macam pesan control. Pesan
ini dapat terlihat ketika sebuah gateway akan membentuk suatu call.
RAS
RAS (registration, admission, and status) adalah protocol “element (phone)
Management”. Kanal logical RAS menghubungkan antara IP Phone/Voice
Gateway dan gatekeeper untuk memanage phone dan panggilan. Tanpa
konfigurasi RAS yang sesuai, IP Phone/Voice Gateway tidak dapat menerima
atau melakukan panggilan/call.

3. Protocol Data VoIP
3.1. RTP
Real-Time Protocol (RTP) adalah protocol yang digunakan user voice. Tiap-tiap
packet RTP berisi potongan packet dari voice conversation. Besarnya ukuran
packet voice bergantung pada CODEC yang digunakan.

Susunan Protocol RTP
Diagram berikut memperlihatkan susunan protocol RTP.
Informasi RTP dienkapsulasi dalam packet UDP. Jika packet RTP hilang (lost)
atau didrop di jaringan, maka RTP tidak akan melakukan retransmission (sesuai
standard protocol UDP). Hal ini agar user tidak terlalu lama menunggu (long
pause) atau delay, dikarenakan permintaan retransmission.
Jaringan harus didesign sebaik mungkin agar lost packet tidak terjadi.

RTP Header
Header Frame RTP berisi informasi untuk mengidentifikasi dan memanage tiap
individual call dari endpoint ke endpoint. Informasi ini adalah timestamp,
sequence number, dan conversation synchronization.

3.2. Compressed RTP
Compressed Real-Time Protocol (cRTP) adalah variant dari RTP. Compressed
RTP banyak meng”eliminate” packet header. Dengan mengeliminasi overhead,
packet menjadi lebih efisien. System dengan cRTP dapat melakukan call 2 kali
lebih banyak disbanding standard RTP.
Issue cRTP, sama seperti jenis kompresi lain, yaitu membutuhkan proses lebih
tinggi pada router (CPU Process). Router harus me-“recreate” tiap-tiap header
packet yang masuk untuk dirouting ke jaringan ke voice gatway atau IP Phone.

3.3. RTCP
Real-Time Control Protocol (RTCP) adalah protocol data VoIP yang jarang
digunakan. Protocol ini memungkinkan endpoint mengatur call secara realtime
untuk meningkatkan kualitas voice. RTCP juga significant membantu
troubleshooting voice stream.
Alasan RTCP jarang digunakan, karena membutuhkan extra bandwidth untuk
membawa RTCP stream ke tujuan.

3.4. CODEC
Banyak sekali jenis protocol voice CODEC (coder/decoder atau
compression/decompression) yang tersedia untuk implementasi VoIP. Voice
CODEC yang umum dikenal adalah : G.711, G.723, G.726, G.728, dan G.729.
Berikut gambaran singkat tentang masing jenis CODEC di atas :
G.711 – Mengkonversi voice ke 64 kbps voice stream. CODEC ini digunakan
pada traditional TDM T1 voice. The highest quality.
G.723.1 – Terdapat 2 type berbeda untuk compression G.723.1. Pertama
menggunakan Code-Excited Linear Prediction (CELP) compression algorithm
dan mempunyai bit rate 5.3 kbps. Type kedua menggunakan Multi Pulse-
Maximum Likelihood Quantization MP-MLQ algorithm dan memiliki kualitas suara
lebih bagus. Type ini mempunyai bit rate of 6.3 kbps.
G.726 – CODEC memiliki beberapa bit rate yang berbeda-beda, yaitu 40 kbps,
32 kbps, 24 kbps, dan 16 kbps. CODEC ini paling sesuai untuk interkoneksi ke
PBX dengan bit rate 32 kbps.
G.728 – CODEC memiliki kualitas suara yang bagus dan spesifik di desain untuk
low latency applications. CODEC ini mengkompress voice menjadi 16 kbps
stream.
G.729 – CODEC ini adalah salah satu kodek berkualitas lebih baik (better voice
quality CODEC). CODEC ini mengkonversi voice menjadi 8 kbps. Terdapat 2
versi yaitu G.729 dan G.729a.
G.729a memiliki algoritma yang lebih sederhana dan membutuhkan processing
power lebih sedikit dibandingkan G.729.

4. VoIP Per Call Bandwidth
Tabel berikut memperlihatkan kombinasi codec, payload size, Real-Time
Transport Protocol (RTP) header compression dan voice activity detection
(VAD). RTP header compression mengacu pada compressed Real-Time
Transport Protocol (cRTP).
Berikut asumsi yang dibuat untuk table di bawah:
• Header IP/User Datagram Protocol (UDP)/RTP = 40 bytes.
• RTP header compression mengurangi header IP/UDP/RTP sampai 2 atau
4 bytes.
Multilink Point-to-Point protocol (MLPPP) atau Frame Relay Forum (FRF.12)
menambahkan 6 bytes pada layer 2 header.
VAD diasumsikan mengurangi utilisasi sampai 65% dari full rate.

Kita gunakan perhitungan sebagai berikut :
voice packet size = (Header layer 2 MLPPP atau FRF.12 header) + (IP/UDP/RTP) + (voice payload)
voice packets per second (pps) = codec bit rate / voice payload size
bandwidth = voice packet size * pps
Contoh kebutuhan bandwidth untuk G.729 call (8Kbps codec bit rate) dengan
cRTP, MLPPP dan default 20 bytes of voice payload adalah:
voice packet size (bytes) = (MLPPP header of 6 bytes) + (compressed IP/UDP/RTP header of 2 bytes) +
(voice payload of 20 bytes) = 28 bytes
voice packet size (bits) = (28 bytes) * 8 bits per byte = 224 bits
voice packets per second (pps) = (8Kbps codec Bit Rate ) / (160 bits) = 50 pps
Catatan:
160 bits = 20 bytes (default voice payload) * 8 (bits per byte)
bandwidth per call = voice packet size(224 bits) * 50 pps = 11.2 Kbps

5. Voice Activity Detection (VAD)
Voice conversation tertentu berisi 35-50 persen silence. Old World voice
networks, semua voice call menggunakan fixed-bandwidth 64Kb tidak
bergantung pada banyaknya conversation/percakapan dan silence. Dengan New
World VoIP networks, semua conversation dan silence di packetized.
Menggunakan VAD, packets of silence dapat di”suppress”, memungkinkan VoIP
conversation jauh lebih efisien dalam penggunaan bandwidth.
Untuk Planning VoIP bandwidth, asumsikan VAD dapat me”reduce” bandwidth
sampai 35 persen. Walaupun kenyataannya bisa lebih kecil dari actual reduction,
hal ini untuk mengestimasi perbedaan pola dialec dan bahasa.
VAD “enabled” by default untuk semua VoIP call dan menyediakan Comfort-
Noise-Generation (CNG).
G.729 Annex-B (contoh: g729br8) dan G.723.1 Annex-A (contoh: g723ar53 dan
g723ar63) sudah berisi VAD (integrated VAD function)

6. Payload Sizes Packet VoIP
Dengan IOS release 12.0(5)T, telah dilengkapi fitur “default payload size” (in
bytes) untuk packet VoIP dan dapat diubah menggunakan command line
interface (CLI).
Berikut syntax command :
Cisco-Router(config-dial-peer)#codec g729r8 bytes ?
Each codec sample produces 10 bytes of voice payload. Valid sizes are:
10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100,110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180,
190, 200, 210,220, 230
Any other value within the range will be rounded down to nearest valid size.
<10-230> Choose a voice payload size from the list above
Contoh berikut menunjukkan bagimana penambahan voice payload dapat
meminimalisasi VoIP bandwidth secara keseluruhan. Tetapi peningkatan VoIP
payload ini , juga akan meningkatkan delay.
Codec G.114, maximum end-to-end delay untuk packet voice adalah 150ms.
Perhitungan menunjukkan bahwa ketika payload size dinaikkan 2 X lipat, pps
akan berkurang menjadi setengahnya.
Dengan default payload size = 20 bytes:
G.729 call = (40 bytes of IP/UDP/RTP headers + 20 bytes payload)* 8 bits/byte * 50pps = 24Kbps per VoIP call
Dengan payload size = 40 bytes:
G.729 call = (40 bytes of IP/UDP/RTP headers + 40 bytes payload) * 8 bits/byte * 25pps = 16Kbps per VoIP call.

7. Keuntungan VoIP
Dalam penggunaannya VoIP memiliki beberapa keuntungan yaitu :
1. Biaya lebih rendah untuk sambungan langsung jarak jauh. Karena dua lokasi terhubung dengan internet maka biaya percakapan menjadi sangat rendah.
2. Memanfaatkan infrastruktur jaringan data yang sudah ada untuk suara. Bila suatu perusahaan telah memiliki jaringan, maka memungkinkan membangun VoIP dengan mudah tanpa diperlukan tambahan biaya bulanan untuk penambahan komunikasi suara.
3. Penggunaan bandwidth yang lebih kecil daripada telpon biasa. Teknik pemampatan data memungkinkan suara hanya membutuhkan sekitar 8kbps bandwidth.
4. VoIP memungkinkan digabung dengan jaringan telpon lokal yang sudah ada. Dengan adanya gateway bentuk jaringan VoIP bisa disambungkan dengan PABX yang ada dikantor. Komunikasi antar kantor bisa menggunakan pesawat telpon biasa.
5. Variasi penggunaan peralatan yang ada, misal dari PC sambung ke telpon biasa, IP phone handset.
Kekurangan VoIP
Adapun kekurangan dari VoIP yaitu :
1. Kualitas suara tidak sejernih Telkom. Merupakan efek dari kompresi suara dengan bandwidth kecil maka akan ada penurunan kualitas suara dibandingkan jaringan PSTN konvensional. Namun jika koneksi internet yang digunakan adalah koneksi internet pita-lebar / broadband seperti Telkom Speedy, maka kualitas suara akan jernih - bahkan lebih jernih dari sambungan Telkom dan tidak terputus-putus.
2. Ada jeda dalam berkomunikasi. Proses perubahan data menjadi suara, jeda jaringan, membuat adanya jeda dalam komunikasi dengan menggunakan VoIP. Kecuali jika menggunakan koneksi Broadband (lihat di poin atas).
3. Regulasi dari pemerintah RI membatasi penggunaan untuk disambung ke jaringan milik Telkom.
4. Jika belum terhubung secara 24 jam ke internet perlu janji untuk saling berhubungan.
5. Jika memakai internet dan komputer dibelakang NAT (Network Address Translation), maka dibutuhkan konfigurasi khusus untuk membuat VoIP tersebut berjalan
6. Tidak pernah ada jaminan kualitas jika VoIP melewati internet.
7. Peralatan relatif mahal. Peralatan VoIP yang menghubungkan antara VoIP dengan PABX (IP telephony gateway) relatif berharga mahal. Diharapkan dengan makin populernya VoIP ini maka harga peralatan tersebut juga mulai turun harganya.
8. Berpotensi menyebabkan jaringan terhambat/Stuck. Jika pemakaian VoIP semakin banyak, maka ada potensi jaringan data yang ada menjadi penuh jika tidak diatur dengan baik. Pengaturan bandwidth adalah perlu agar jaringan di perusahaan tidak menjadi jenuh akibat pemakaian VoIP.
9. Penggabungan jaringan tanpa dikoordinasi dengan baik akan menimbulkan kekacauan dalam sistem penomoran.

DAFTAR PUSTAKA
Penulis : Mudji Basuki (mudji@mudji.net)