Jurnal Ilmiah Ilmu Komputer, Vol 14 No. 1, Mei 2010 : 22 28 Perbandingan Kualitas Layanan Wireless VOIP pada Codec G.711, G.723 dan G.729 Feri Kurniawan, Sri Wahjuni Departemen Ilmu Komputer, Institut Pertanian Bogor, Jl. Meranti Wing 20 Lv.V, Bogor, Jawa Barat, 16680 Abstract---Voice over Internet Protocol [VoIP] is a technology that enable voice message transmission over data network [internet protocol]. Codec is algorithm or special computer program to reduce number of bytes. The usage of appropriate codec at implementation VoIP is one thing determining in attainment of quality VoIP communications. This research implement and analys the usage of codec G711, G723 and G729 at protocol H323 for VoIP service. Examination by through simulation using ns- 2. Codec G723 has smaller delay value and jitter value than codec G711 and G729. The result from simulation is codec G723 has smaller bit rate value, so more efficient for implementation at network that having not big bandwidth or network capacity. In communications process usage of codec G.723 will not encumber network. Keywords: VoIP, Codec PENDAHULUAN A. Latar Belakang Perkembangan teknologi komunikasi dan jaringan komputer yang sangat pesat seperti sekarang ini cenderung mengarah kepada aplikasi-aplikasi realtime berbasiskan internet, seperti Telephone Internet atau lebih dikenal dengan istilah VoIP [Voice over Internet Protocol]. Salah satu alasan menggunakan teknologi VoIP adalah biaya yang jauh lebih murah bila dibandingkan dengan menggunakan jaringan PSTN [Public Switch Telephone Network]. Permasalahan yang terjadi adalah teknologi internet yang digunakan saat ini [IPv4] tidak dirancang untuk mendukung aplikasi-aplikasi realtime dan multimedia yang peka terhadap network delay, jitter dan packet loss yang mengakibatkan menurunnya kualitas layanan [Zizhi et al. 2004]. Codec merupakan algoritma untuk melakukan kompresi data suara yang bertujuan mengurangi jumlah bytes yang dikirimkan dalam jaringan. Penggunaan codec yang tepat pada implementasi VoIP merupakan salah satu hal yang menentukan dalam pencapaian kualitas komunikasi VoIP. Contoh codec yang berkembang pada saat ini adalah : G723, G711, G729 dan lain-lain. Penelitian yang dilakukan oleh T.J Patel, V.A Ogale, S. Baek, N. Cui, dan R. Park dari Universitas Texas bertujuan untuk mengetahui kapasitas kanal VoIP pada jaringan wireless. Penelitian tersebuat membandingkan hasil dari pengamatan pada jaringan Universitas Austin dengan hasil simulasi menggunakan ns-2 untuk melihat pengaruh implementasi codec G.711 dan G.723 pada penggunaan kanal jaringan wireless. Penelitian yang dilakukan sekarang adalah melihat kualitas layanan jaringan dengan implementasi codec G.711, G.723 dan G.729 pada komunikasi jaringan wireless. Pada penelitian ini ditambahkan beberapa parameter yang dianggap memepengaruhi hasil dari layanan komunikasi VoIP diantaranya: luas wilayah, antrian, jumlah node, besar paket data. B. Tujuan Penelitian ini bertujuan untuk membandingkan kualitas layanan komunikasi VoIP pada penerapan codec G711, G723 dan G729 pada jaringan wireless. C. Ruang Lingkup Ruang lingkup penelitian ini adalah sebagai berikut : 1. Implementasi dilakukan melalui simulasi menggunakan program network simulator [ns-2] 2. Implementasi dilakukan pada jaringan wireless. 3. Parameter kinerja yang diukur adalah delay, throughput, jitter. 4. Protokol VoIP yang digunakan adalah H.323. METODOLOGI PENELITIAN Metodologi penelitian yang digunakan memiliki skema berikut [ Gambar 1] : Gambar 1. Skema metodologi penelitian. A. Analisi masalah dan kebutuhan sistem Adanya kebutuhan akan layanan komunikasi yang baik sangat menuntut implementasi sistem dan infrastruktur yang baik salah satunya adalah penerapan codec yang tepat. 22
Jurnal Ilmiah Ilmu Komputer, Vol 14 No. 1, Mei 2010 : 22 28 Penelitian untuk mengetahui perbandingan penggunaan codec G.711, G.723 dan G.729 dalam komunikasi VoIP dilakukan dengan membuat simulasi skenario pada jaringan wireless. Simulasi ini dilakukan pada komputer notebook dengan spesifikasi CPU Intel Core 2 Duo 1,6 GHz, memori 1,5GB DDR3200, harddisk 80GB 5400RPM. Sedangkan perangkat lunak yang digunakan dalam penelitian ini, adalah : VMware Workstation, merupakan aplikasi untuk menjalankan sistem operasi secara virtual. Dalam penilitian ini VMware Workstation digunakan untuk menjalankan sistem operasi Suse Linux 10.0 Network Simulator 2 [ns-2], merupakan aplikasi untuk menjalankan simulasi di sistem operasi Suse Linux 10.0. Gawk, merupakan perangkat lunak yang dapat melakukan parsing terhadap suatu file. Fungsi utamanya adalah mencari isi dari sebuah file secara baris-per-baris yang berisikan pola tertentu dan kemudian melakukan seleksi atau pemformatan ulang terhadap file tersebut. Gnuplot, merupakan perangkat lunak pembuatan grafik berbasis command-line. Perangkat lunak ini mampu menghasilkan berbagai macam grafik dengan banyak pilihan untuk mengubah tampilan grafik Simulasi dilakukan dengan langkah-langkah sebagai berikut [Gambar 2]: Membuat script ns-2 sesuai dengan skenario, dan dijalankan dengan aplikasi ns-2. Proses ini akan menghasilkan dua buah file, yaitu file.tra [untuk trace data] dan file.nam [untuk animasi simulasi]. File.tra yang dihasilkan di-parsing dengan menggukan Awk [script Awk]. Proses ini dilakukan untuk mengambil informasi yang dibutuhkan untuk analisis, yaitu waktu yang dibutuhkan untuk mengirimkan suatu paket dan disimpan dalam sebuah file teks. Setelah didapatkan file teks yang berisi waktu pengiriman dan penerimaan paket, dilakukan perhitungan delay dan jitter dengan menggunakan script Awk. Proses selanjutnya adalah memplot data hasil parsing ke dalam sebuah grafik dengan menggunakan Gnuplot untuk memudahkan proses analisis. ruangan yang berbentuk persegi dengan ukuran yang telah ditentukan, node berada pada posisi tidak bergerak. Banyaknya koneksi antar node akan dibatasi dengan nilai koneksi maksimum tertentu dan jumlah koneksi yang acak. Gambar 3. Topologi jaringan wireless. Untuk melakukan pengujian kinerja dari codec G.723, G.711 dan G.729 pada komunikasi VoIP wireless, penelitian ini membagi simulasi yang dilakukan menjadi beberapa skenario dengan beberapa variabel yang berbeda. Variabel tidak tetap yang digunakan untuk melakukan skenario adalah : Codec Jumlah node Jumlah antrian Luas wilayah Besar paket data Tabel 1. Komponen variable tidak tetap Nama Variabel Keterangan Codec G711, G723, G729 Jumlah node 12, 16, 20, 24 Jumlah antrian 200, 400, 600 Luas wilayah 150x150, 200x200, 250x250 Besar paket data 120kb, 240kb, 360kb Variabel tetap yang digunakan untuk melakukan skenario adalah : Routing Protocol yang digunakan DSDV Kecepatan pergerakan node 0 m/s Kapasitas link 512 kbps Gambar 2. Proses Simulasi. B. Rancangan Simulasi Simulasi dilakukan dengan topologi jaringan wireless yang memiliki infrastruktur tetap dengan satu access point/base station [Gambar 3]. Node-node diletakkan pada C. Implementasi Paramater yang harus diset dalam proses simulasi ini antara lain Tipe kanal Model propagasi radio Tipe Antena Tipe antrian Routing Protocol Jumlah skenario yang dijalankan untuk melakukan pengujian ini adalah berjumlah 324. Proses koneksi dan posisi node yang digunakan dalam penelitian ini 23
Perbandingan Kualitas Layanan Wireless VOIP pada Codec G.711, G.723 dan G.729 dibangkitkan melalui aplikasi ns-2, melalui perintah cbr dan setdest Cbr adalah salah satu perintah pada ns-2 yang digunakan untuk membangkitkan skenario koneksi antar node secara acak. Misal : ns cbrgen.tcl [-type cbr tcp][-nn nodes][-seed seed][-mc connections][-rate rate] > [outdir] -type jenis traffic koneksi yang akan diberikan pada jaringan wireless -nn jumlah node -seed mtingkat acak dalam pembangkitan traffic -mc maksimum jumlah koneksi Outdir direktori hasil Setdest adalah salah satu perintah pada ns-2 yang digunakan untuk membangkitkan skenario posisi node secara acak. Misal :./setdest [-n num of nodes][-p pausetime][-s maxspeed][-t simulationtime][-x maxx][-y maxy] > [outdir] -n jumlah node -p waktu berhenti -s kecepatan maksimum pergerakan -t lama waktu simulasi -y batas wilayah sumbu y -x batas wilayah sumbu x Outdir direktori hasil D. Pengujian Proses simulasi yang dijalankan pada penelitian ini membutuhkan skenario koneksi antar node dan juga pergerakan node. Skenario koneksi antar node dibangkitkan melalui perintah cbr dan skenario pergerakan node dibangkitkan melalui perintah setdest. Skenario pergerakan node selalu tetap karena pada pembangkitan skenarionya kecepatan pergerakan node nya di tentukan sebesar 0 m/s. Routing protocol yang digunakan untuk simulasi adalah protokol DSDV. Besarnya kapasitas link adalah 512 kbps. Simulasi dilakukan dengan mengeksekusi file betipe.*tcl. Hasil data yang diperoleh dalam proses simulasi dilakukan dengan mengkombinasikan semua variabel tidak tetap sehingga skenario yang dijalankan dalam penelitian ini sebanyak 324. Data yang dikumpulkan dari pengujian ini adalah delay, jitter dan throughput. Data-data tersebut diperoleh melalui parsing dengan gawk terhadap file *.tr. Agar tampilan data mudah untuk dilihat dan dibaca maka format data hasil yang telah diperoleh, diproses lebih lanjut dengan menggunakan gnuplot sehingga data hasil akan tampil dalam bentuk grafik. HASIL DAN PEMBAHASAN Topologi sistem yang digunakan untuk proses simulasi ini dapat dilihat pada Gambar 4, node-node yang berada disekitar acces point memiliki posisi menyebar. Posisi node tersebut secara random dibangkitkan oleh skenario simulasi melalui perintah setdest. Kecepatan pergerakan node yang melakukan komunikasi sebesar 0 m/s. Simulasi menggunakan routing protocol DSDV dan antrian droptail. Skenario komunikasi [Tabel 2, 3, 4, 5] antar node selama proses simulasi dibangkitkan secara acak melalui perintah cbr, A. Skenario komunikasi simulasi Proses skenario komunikasi antar node nya dibangkitkan menggunakan perintah cbr pada ns-2. Skenario komunikasi [Tabel 2 sampai dengan tabel 5] pada penelitian ini didasarkan pada jumlah node. Pada jumlah node 12, 16, 20 dan 24 ditentukan pasangan koneksi dari node x menuju node y dan waktu mulai koneksi untuk besar paket 120 kb, 240 kb dan 360 kb [ Tabel 2, 3, 4, dan 5]. Misal pasangan koneksi node 1 dengan node 2 dengan jumlah node 12 untuk besar paket 120 kb komunikasi dimulai pada detik 2.55683, besar paket 240 kb komunikasi dimulai pada detik 2.55683, besar paket 360 kb komunikasi dimulai pada detik 2.55683 [ Tabel 2]. Tabel 2. Awal waktu koneksi 12 node Pasang ankon eksi Detik ke- 120 kb 240 kb 360 kb 1-2 2.55683 2.55683 2.55683 4-5 56.3331 56.3331 56.3331 4-6 146.965 146.965 146.965 6-7 55.63423 55.63423 55.6342 7-8 29.54617 29.54617 29.5461 7-9 7.70302 7.70302 7.70302 Tabel 3. Awal waktu koneksi 16 node Pasangan Detik ke - Koneksi 120 kb 240 kb 360 kb 1-2 2.55683 2.55683 2.55683 4-5 56.3331 56.3331 56.3331 4-6 146.965 146.965 146.965 6-7 55.6342 55.6342 55.6342 7-8 29.5461 29.5461 29.5461 7-9 7.70302 7.70302 7.70302 8-9 20.4854 20.4854 20.4854 9-10 76.2582 76.2582 76.2582 Tabel 4. Awal waktu koneksi 20 node Pasangan Detik ke- Koneksi 120 kb 240 kb 360 kb 4-2 56.3331 2.5568 2.5568 4-5 146.9656 56.3331 56.3331 6-7 55.6342 55.6342 55.6342 7 8 29.5461 29.5461 29.5461 7-9 7.7030 7.7030 7.7030 8-9 20.4854 20.4854 20.4854 9-10 76.2582 76.2582 76.2582 4 2 2.5568 2.5568 2.5568 9-11 31.4649 31.4649 31.4649 11-12 62.7733 62.7733 62.7733 24
Jurnal Ilmiah Ilmu Komputer, Vol 14 No. 1, Mei 2010 : 22 28 Tabel 5. Awal waktu koneksi 24 node Pasangan Detik ke- Koneksi 120 kb 240 kb 360 kb 1 2 2.5568 2.5568 2.5568 4 5 56.3331 56.3331 56.3331 4 6 146.9656 146.9656 146.9656 6 7 55.6342 55.6342 55.6342 7 8 29.5461 29.5461 29.5461 7 9 7.7030 7.7030 7.7030 8 9 20.4854 20.4854 20.4854 9 10 76.2582 76.2582 76.2582 9 11 31.4649 31.4649 31.4649 11-12 62.7733 62.7733 62.7733 11 13 46.4558 46.4558 46.4558 13-14 83.9008 83.9008 83.9008 Tabel 9. Delay rataan 24 node CODEC Delay rata-rata [detik] G711 0.00310128 0.00508426 0.11622 G723 0.00268671 0.0036575 0.00469444 G729 0.00267837 0.0036721 0.00467627 Hasil simulasi ditampilkan dalam bentuk grafik. Dengan cara ini dapat lebih mudah dilihat perbedaan hasil yang diperoleh A. Analisis Delay Pada skemario simulasi menggunakan jumlah node 12, jumlah antrian 200, 400, 600 dan luas wilayah 150 x150, 200 x 200, 250 x 250 m 2, besarnya delay yang dihasilkan memiliki pola grafik yang sama seperti terlihat pada Gambar 5. Untuk besar paket 120 kb nilai delay yang diperoleh jika menggunakan codec G711 selalu lebih besar dibandingkan dengan nilai delay menggunakan codec G711 dan G723. Pada skenario menggunakan 12 node nilai delay yang dihasilkan untuk codec G723 adalah selalu paling kecil. Perbandingan nilai delay untuk masing masing codec bisa dilihat pada tabel berikut : Tabel 6. Delay rataan 12 node CODEC Delay rata-rata [detik] G711 0.00279569 0.00390224 0.0050494 G723 0.00265112 0.00364351 0.00460105 G729 0.00636399 0.00381573 0.00488445 Gambar 4. Delay rata-rata untuk skenario simulasi 12 node. Hasil yang dperoleh pada simulasi dengan skenario 12 node menunjukan nilai delay yang dihasilkan menunjukan bahwa penggunaan codec G723 lebih unggul jika dibandingkan dengan penggunaan codec G711 dan G729. Hal ini dikarenakan codec G723 memiliki nilai sendrate yang lebih kecil dibandingkan dengan G711 dan G729. Pada skenario simulasi menggunakan jumlah node yang lebih banyak yaitu 16, 20 dan 24 diperoleh hasil seperti pada gambar 2, gambar 3 dan gambar 4. Dengan skenario simulasi jumlah node 16 nilai delay terbesar adalah pada skenario simulasi menggunakan codec G711, dan nilai delay terkecil adalah pada skenario simulasi menggunakan codec G723, untuk nilai besar paket 120 kb, 240 kb dan 360 kb. Tabel 7 Delay rataan 16 node CODEC Delay rata-rata [detik] G711 0.00291342 0.0041372 0.0057604 G723 0.00266668 0.00207024 0.00246478 G729 0.00280962 0.00396325 0.00514004 Tabel 8. Delay rataan 20 node CODEC Delay rata-rata [detik] G711 0.0028297 0.00400857 0.0052503 G723 0.00265899 0.00367172 0.00462837 G729 0.00288434 0.00410482 0.00537214 Gambar 5. Delay rata-rata untuk skenario simulasi 16 node. 25
Perbandingan Kualitas Layanan Wireless VOIP pada Codec G.711, G.723 dan G.729 Tabel 12. Jitter rataan 20 node G711 0.520276 0.792252 1.09116 G723 0.254031 0.305211 0.313172 G729 1.17267 0.6129 0.78318 G711 0.564466 0.865803 1.29361 G723 0.329601 0.313581 0.354538 G729 0.618227 0.978582 1.43576 Tabel 13. Jitter rataan 24 node Gambar 6. Delay rata-rata untuk skenario simulasi 20 node. G711 0.92753 1.92458 171.891 G723 0.321726 0.353165 0.470121 G729 0.323923 0.383191 0.45424 Dari tabel data rata-rata jitter untuk skenario 12,16,20 dan 24 node dilihat bahwa nilai jitter G723 selalu lebih kecil nilainya untuk skenario dengan besar paket 120kb, 240kb dan 360kb. Hal ini dikarenakan pada codec G723 memiliki bits rate sebesar 6,4 kbps. Sedangkan pada codec G711 memiliki bits rate 64kbps, dan codec G729 memiliki bits rate 8kbps. Gambar 7. Delay rata-rata untuk skenario simulasi 24 node. Dari semua grafik delay yang diperoleh dengan menggunakan jumlah node 12, 16, 20 dan 24 menunjukan hasil yang seragam, codec G.723 memiliki nilai delay terkecil. Untuk semua skenario simulasi yang dijalankan tidak diberikan adanya background traffic pada saat simulasi berlangsung. B. Analisis Jitter Gambar 8. Jitter rata-rata untuk skenario simulasi 12 node. Hasil simulasi untuk data jitter yang diperoleh pada skenario menggunakan 12 node, nilai rata-rata jitter nya dapat dilihat pada tabel 10 hingga Tabel 13. Tabel 10. Jitter rataan 12 node G711 0.520276 0.792252 1.09116 G723 0.254031 0.305211 0.313172 G729 1.17267 0.6129 0.78318 Tabel 11. Jitter rataan 16 node G711 0.681841 1.07664 1.79686 G723 0.294263 0.286484 0.307204 G729 0.527221 0.759282 1.11267 Gambar 9. Jitter rata-rata untuk skenario simulasi 16 node. 26
Jurnal Ilmiah Ilmu Komputer, Vol 14 No. 1, Mei 2010 : 22 28 Tabel 16 throughput rataan G.729 Node Throughput [ Mbps ] 12 node 0,13882 0,06796 0,09950 24 node 0,01243 0,02282 0,03323 Gambar 10. Jitter rata-rata untuk skenario simulasi 24. Gambar 12. Troughput untuk skenario 12 node codec G711. Gambar 11. Jitter rata-rata untuk skenario simulasi 20. Analisis Throughput Troughput yang dihasilkan dari proses simulasi menggunakan codec G.711 dapat dilihat pada Gambar 9 dan Gambar 10. Dari grafik tersebut dapat dilihat bahwa semakin besar nilai paket yang dikirimkan melalui jaringan dan semakin banyaknya jumlah node yang berkomunikasi maka nilai troughputnya akan semakin besar. Pada penggunaan codec G.711 perubahan nilai troughputnya cukup besar. Hal ini dikarenakan pada codec G.711 pengiriman paket datanya sebesar 64kbps, sehingga akan membebani jaringan. Gambar 13. Trouhghput untuk skenario 24 node codec G711. Hasil simulasi untuk codec G.723 dapat dilihat pada Gambar 11 dan Gambar 12. Dari dua grafik tersebut terlihat bahwa perubahan troughput yang dihasilkan dengan mengimplementasikan codec G.723 sangat kecil. Sehingga kapasitas jaringan yang digunakan untuk melakukan pengiriman data tidak penuh oleh paket data suara yang dikirimkan. Hal ini dikarenakan pada codec G.723 pengiriman paket data yang diterapkan adalah sebesar 6,4kbps. Tabel 14 throughput rataan G.711 Node Throughput [ Mbps ] 12 node 0,04996 0,09292 0,13616 24 node 0,11084 0,22010 0,22683 Tabel 15 throughput rataan G.723 Node Throughput [ Mbps ] 12 node 0,00510 0,00950 0,01410 24 node 0,00995 0,01833 0,02929 Gambar 14. Troughput untuk skenario 12 node codec G723. 27
Perbandingan Kualitas Layanan Wireless VOIP pada Codec G.711, G.723 dan G.729 A. Kesimpulan KESIMPULAN DAN SARAN Gambar 15. Troughput untuk skenario 24 node codec G723. Pada simulasi menggunakan codec G.729 seperti yangterlihat pada Gambar 9 dan Gambar 10, perubahan nilai throughput yang dihasilkan dari 12 node ke 24 node tidak begitu besar, sehingga tidak membebani jaringan. Dari penelitian ini dapat dilihat bahwa delay dan jitter untuk G.723 lebih kecil dari G.711 dan G.729. Hal ini menunjukan bahwa implementasi codec G.711, G.723 dan G.729 pada protocol H.323 menunjukan codec G.723 lebih baik dari G.711 dan g.729 karena codec G723 mengimplementasikan algoritma dengan nilai bits rate paling kecil yaitu sebesar 6,4kbps. Nilai troughput yang dihasilkan oleh codec G.723 lebih baik dibandingkan dengan codec G.711 dan G.729. B. Saran Pada penelitian selanjutnya dapat dilakukan hal-hal berikut : 1. Penggunaan background traffic dalam proses simulasi. 2. Node-node yang melakukan komunikasi diberi kecepatan secara konstan. 3. Penggunaan routing protocol yang lebih bervariasi. DAFTAR PUSTAKA Dalgic I, Fang H. Comparison of H.323 and SIP for IP Telephony Signaling. 3Com Corporation. Technology Development Center. 5400 Bayfront Plaza, M/S 3219, Santa Clara, CA 95052. Patel T. 2007. Capacity Estimation of VoIP Channels on Wireless Networks [tesis]. The University of Texas at Austin Gambar 16. Troughput untuk skenario 12 node codec G729. Gambar 17. Troughput untuk skenario 24 node codec G729. Secara keseluruhan penerapan codec G.723 pada komunikasi VoIP lebih baik daripada G.711 dan G.729. Papageorgiou PA. 2001. Comparison of H.323 vs SIP. University of Maryland Poretsky S, Perser J, Erramili S, Khurana S. 2006. Terminologi for Benchmarking Network-layer Traffic Control Mechanism.IETF.RFC 4689. Puangpronpitag S. 2003. Design and Performance Evaluation of Multicast Congestion Control for the Internet. The University Of Leeds School Of Computing. Sukoco H. 2005. TCP-Friendly Congestion Control Menggunakan Pendekatan Layered Multicast untuk Aplikasi Multicast [tesis]. Bandung: Program Pascasarjana, Institut Teknologi Bandung. Tharom T. 2002. Teknis dan Bisnis VoIP. Jakarta: Elex Media Komputindo. Zizhi Q, Lingfen S, Nicolai H, and Emmanuel I. 2004. A new method for VoIP Quality of Service control use combined adaptive sender rate and priority marking. University of Plymouth, Plymouth PL4 8AA, UK. 28
29 Jurnal Ilmiah Ilmu Komputer, Vol 14 No. 1, Mei 2010 : 22 28