TUGAS AKHIR
ANALISIS KUALITAS TRANSMISI VIDEO DENGAN
DECODABLE FRAME RATE
Diajukan untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam menyelesaikan Pendidikan Sarjana (S-1) pada Departemen Teknik Elektro
Oleh
M. Mulia Maulana
NIM : 100402102
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
LEMBAR PENGESAHAN
TUGAS AKHIR
ANALISIS KUALITAS TRANSMISI VIDEO DENGAN
DECODABLE FRAME RATE
Disusun Oleh :
M. MULIA MAULANA
100402102
Disetujui Oleh :
Pembimbing Tugas Akhir
SUHERMAN, ST. M.Com, Ph.D.
NIP. 19780202 200312 1001
Diketahui Oleh :
Ketua Departemen Teknik Elektro FT USU
Ir. SURYA TARMIZI KASIM, M.Si.
NIP. 19540531 198601 1 002
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
ABSTRAK
Seiring meningkatnya kebutuhan masyarakat akan informasi video, dibutuhkan sistem transmisi video yang baik. Kinerja suatu transmisi video dapat diketahui dengan melakukan simulasi atau dengan model matematis. Kinerja transmisi yang baik akan menghasilkan kualitas video yang baik pula pada sisi penerima.
Pada Tugas Akhir ini, penulis akan menganalisis kinerja transmisi video pada jaringan 802.11 menggunakan model Decodable Frame Rate. Decodable Frame Rate adalah model pengukuran transmisi video yang menggunakan nilai probabilitas terdekodekannya data video yang diterima. Semakin besar nilai
decodable frame maka kualitas video yang diterima pada sisi penerima akan semakin baik pula.
Dari hasil percobaan dengan jumlah 6 user diperoleh jumlah frame yang
decodable adalah 34% dari jumlah frame yang dikirimkan. Sedangkan dari hasil analisis model decodable frame rate diperoleh jumlah frame yang decodable
adalah 3% dari jumlah frame yang dikirimkan. Jumlah frame yang decodable
dipengaruhi oleh nilai packet loss ketika video ditransmisikan. Semakin besar jumlah user maka nilai packet loss juga akan semakin meningkat dan frame yang
KATA PENGANTAR
Segala puji dan syukur penulis haturkan kehadirat Allah S.W.T yang telah memberikan kemampuan dan ketabahan dalam menghadapi segala cobaan, halangan, dan rintangan dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini, serta shalawat beriring salam penulis hadiahkan kepada junjungan Nabi Besar Muhammad S.A.W.
Tugas Akhir ini penulis persembahkan kepada yang teristimewa yaitu ayahanda Legisan dan ibunda Rajiem serta kakak saya, Nur Anita Utami yang senantiasa mendukung dan mendoakan penulis.
Tugas Akhir ini merupakan bagian dari kurikulum yang harus diselesaikan untuk memenuhi persyaratan menyelesaikan pendidikan Sarjana Strata Satu di Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. Adapun judul Tugas Akhir ini adalah :
“ ANALISIS KUALITAS TRANSMISI VIDEO DENGAN DECODABLE FRAME RATE”
1. Bapak Suherman, ST. M.Com, Ph.D. selaku dosen Pembimbing Tugas Akhir saya, atas nasihat, bimbingan, dan motivasi dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.
2. Bapak Dr. Maksum Pinem, ST, MT. dan Bapak Rahmad Fauzi, ST, MT. selaku penguji seminar dan sidang Tugas Akhir saya.
3. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si dan Bapak Rahmad Fauzi ST, MT selaku Ketua dan Sekretaris Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara
4. Seluruh staf pengajar yang telah memberi bekal ilmu kepada penulis dan seluruh pegawai Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara atas segala bantuannya.
5. Sahabat baik saya Puti Mayangsari Fhatony yang selalu ada untuk penulis.
6. Teman-teman angkatan 2010 di Elektro, Dhuha, Sylvester, Eden, Ilham, Yahya, Dani, Chandra, Deni, Lutphi, Diki, Andika, Rimbo, Ryan, Kharisma, Pakwin, Ipin, Irsyad, Adi, Ricky, Fatih, Fadlan, dan lain-lain yang tidak bisa penulis sebutkan satu per satu, semoga silaturahmi kita terus terjaga.
7. Keluarga Besar Ikatan Mahasiswa Teknik Elektro dan semua pengurus IMTE.
8. Serta Keluarga Besar MME-GS yang telah memberikan banyak sekali pembelajaran.
Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih banyak kekurangan baik dari segi materi maupun penyajiannya. Oleh karena itu saran dan kritik dengan tujuan menyempurnakan dan mengembangkan kajian dalam bidang ini sangat penulis harapkan.
Akhir kata penulis berserah diri pada Allah SWT, semoga Tugas Akhir ini bermanfaat bagi pembaca sekalian terutama bagi penulis sendiri.
Medan, 19 Agustus 2015
Penulis
DAFTAR ISI
ABSTRAK ... i
KATA PENGANTAR ... ii
DAFTAR ISI ... v
DAFTAR GAMBAR ... viii
DAFTAR TABEL ... ix
I. PENDAHULUAN ... 1
1.1 Latar Belakang ... 1
1.2 Rumusan Masalah ... 2
1.3 Tujuan Penulisan Tugas Akhir ... 2
1.4 Batasan Masalah ... 2
1.5 Metode Penelitian ... 3
1.6 Sistematika Penulisan ... 4
II. DASAR TEORI ... 6
2.1 Sistem Transmisi Video ... 6
2.1.3 Codec FFMPEG ... 9
2.2 Model Decodable Frame Rate ... 9
2.2.1 Jumlah dari Decodable Frame I yang Diharapkan (Ndec I) ... 10
2.2.2 Jumlah dari Decodable Frae P yang Diharapkan (Ndec P) ... 11
2.3 Jaringan Wireless ... 11
2.3.1 Jaringan 802.11 ... 11
2.3.2 Mode Infrastruktur ... 12
2.3.3 Mode Ad-Hoc ... 13
III. METODE PENELITIAN ... 14
3.1 Umum ... 14
3.2 Perangkat yang Digunakan ... 14
3.2.1 Perangkat Keras ... 14
3.2.2 Perangkat Lunak ... 15
3.3 Topologi Jaringan ... 16
3.4 Konfigurasi Wifi ... 17
3.5 Pengambilan Data ... 18
3.6 Prosedur Percobaan ... 18
3.7.1 Delay ... 21
3.7.2 Packet Loss ... 21
3.7.3 Evaluasi Percobaan ... 21
IV. ANALISIS KUALITAS TRANSMISI VIDEO DENGAN DECODABLE FRAME RATE ... 22
4.1 Analisis Hasil Percobaan ... 22
4.1.1 Delay ... 22
4.1.2 Packet Loss ... 23
4.2 Penentuan Faktoe Packet Loss Rate pada Model Decodable Frame Rate ... 25
4.3 Hasil Analisis Model Decodable Frame Rate ... 28
4.4 Perbandingan Hasil Percobaan dengan Model Decodable Frame Rate ... 30
V. KESIMPULAN DAN SARAN ... 32
5.1 Kesimpulan ... 32
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 MPEG Group of Picture ... 8
Gambar 2.2 Mode Infrastruktur ... 12
Gambar 2.3 Mode Ad-Hoc ... 13
Gambar 3.1 Topologi Jaringan Percobaan ... 16
Gambar 3.2 Diagram Alir Konfigurasi Wifi ... 17
Gambar 3.3 Diagram Alir Konfigurasi Wifi ... 18
Gambar 3.4 Diagram Alir Piranti lunak Transmisi Video ... 19
Gambar 4.1 Grafik Hasil Perhitungan Delay ... 23
Gambar 4.2 Grafik Hasil Perhitungan Packet Loss ... 24
Gambar 4.3 Diagram Transisi Keadaan ... 25
Gambar 4.4 Grafik Nilai Decodable Frame Rate ... 29
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Notasi Parameter Decodable Frame Rate ... 10
Tabel 3.1 Spesifikasi Perangkat Keras ... 15
Tabel 4.1 Hasil Perhitungan Delay ... 22
Tabel 4.2 Hasil Perhitungan Packet Loss ... 24
Tabel 4.3 Nilai Decodable Frame Rate ... 28
ABSTRAK
Seiring meningkatnya kebutuhan masyarakat akan informasi video, dibutuhkan sistem transmisi video yang baik. Kinerja suatu transmisi video dapat diketahui dengan melakukan simulasi atau dengan model matematis. Kinerja transmisi yang baik akan menghasilkan kualitas video yang baik pula pada sisi penerima.
Pada Tugas Akhir ini, penulis akan menganalisis kinerja transmisi video pada jaringan 802.11 menggunakan model Decodable Frame Rate. Decodable Frame Rate adalah model pengukuran transmisi video yang menggunakan nilai probabilitas terdekodekannya data video yang diterima. Semakin besar nilai
decodable frame maka kualitas video yang diterima pada sisi penerima akan semakin baik pula.
Dari hasil percobaan dengan jumlah 6 user diperoleh jumlah frame yang
decodable adalah 34% dari jumlah frame yang dikirimkan. Sedangkan dari hasil analisis model decodable frame rate diperoleh jumlah frame yang decodable
adalah 3% dari jumlah frame yang dikirimkan. Jumlah frame yang decodable
dipengaruhi oleh nilai packet loss ketika video ditransmisikan. Semakin besar jumlah user maka nilai packet loss juga akan semakin meningkat dan frame yang
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Teknologi nirkabel menjadi area yang paling berkembang di bidang jaringan telekomunikasi. Jaringan nirkabel mampu menangani komunikasi suara, data, dan video. Teknologi nirkabel mempunyai keunggulan di antaranya biaya pembangunan yang relatif murah, instalasi mudah serta kemampuannya menjangkau area geografi yang lebih luas.
Kebutuhan masyarakat akan informasi yang cepat kini tidak hanya pada informasi pesan dan suara, melainkan informasi gambar dan suara atau biasa disebut sebagai video. Transmisi video sering kali menjadi alternatif dalam berkomunikasi.
Seiring meningkatnya kebutuhan masyarakat akan informasi video, dibutuhkan sistem transmisi video yang baik. Kinerja suatu transmisi video dapat diketahui dengan melakukan simulasi atau dengan model matematis. Kinerja transmisi yang baik akan menghasilkan kualitas video yang baik pula pada sisi penerima.
1.2 Rumusan Masalah
Adapun rumusan masalah dari Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut:
1. Apa yang dimaksud dengan Decodable Frame Rate?
2. Bagaimana memodelkan jaringan transmisi video dengan model
Decodable Frame Rate?
3. Bagaimana membandingkan model Decodable Frame Rate dengan hasil percobaan?
1.3 Tujuan Penulisan Tugas Akhir
Tujuan penulisan tugas akhir ini adalah untuk menganalisis kualitas video yang ditransmisikan pada jaringan 802.11 dengan model Decodable Frame Rate.
1.4 Batasan Masalah
Agar isi dan pembahasan Tugas Akhir ini menjadi terarah, maka penulis membuat batasan masalah yang dibahas. Adapun batasan masalah pada penulisan Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut :
1. Percobaan transmisi video menggunakan user sampai dengan 6 user. 2. Realisasi video streaming menggunakan jaringan 802.11 dengan mode
Ad-hoc, dimana elemen – elemen seperti bandwidth, dan noise, yang terjadi serta alokasi frekuensi adalah di luar kendali percobaan.
3. Protokol transport pada model video streaming menggunakan User Datagram Protocol (UDP).
5. Video yang ditransmisikan memiliki codec dengan jenis urutan frame I dan P.
6. Parameter yang ditinjau adalah Decodable Frame Rate atau proses yang dapat didekodekan.
1.5 Metode Penelitian
Untuk dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini maka penulis menerapkan beberapa metode studi di antaranya adalah sebagai berikut:
1. Studi literatur
Studi literatur berupa studi kepustakaan dan kajian dari buku-buku dan tulisan-tulisan lain yang terkait, serta diskusi dengan dosen pembimbing Tugas Akhir.
2. Studi lapangan
Studi dilakukan dengan melaksanakan percobaan pengiriman video menggunakan program streamer video yang diimplementasikan dengan program Java untuk memperoleh data– data yang diperlukan.
3. Analisis data
1.6 Sistematika Penulisan
Untuk memudahkan pemahaman terhadap Tugas Akhir ini maka penulis menyusun sistematika penulisan sebagai berikut:
BAB I PENDAHULUAN
Bab ini merupakan bab pendahuluan yang berisikan tentang latar belakang masalah, rumusan masalah, tujuan penulisan, batasan masalah, metode penulisan dan sistematika penulisan.
BAB II DASAR TEORI
Bab ini membahas teori-teori yang mendukung sistem pentransmisian video meliputi, kompresi video, susunan Group Of Picture (GOP), model Decodable Frame Rate, serta Jaringan 802.11 yang digunakan untuk mentransmisikan video.
BAB III METODELOGI PENELITIAN
BAB IV ANALISIS KUALITAS VIDEO DENGAN DECODABLE FRAME RATE
Bab ini membahas analisis kualitas video dengan mengamati parameter – parameter yang diperoleh dari model yang digunakan dan membandingkannya dengan hasil percobaan.
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
BAB II
DASAR TEORI
2.1 Sistem Transmisi Video
Video dapat ditransmisikan melalui jaringan kabel ataupun wireless.
Peningkatan jumlah penggunaan transmisi video pun seiring dengan peningkatan penggunaan teknologi jaringan wireless. Transmisi video pada jaringan wireless
membutuhkan bandwidth yang besar, sehingga video yang akan ditransmisikan perlu dikompresi dan dikodekan agar dapat menghemat penggunaan bandwidth.
2.1.1 Kompresi Video
Video adalah kumpulan dari gambar – gambar yang berurutan. Apabila data urutan gambar ini langsung ditransmisikan akan membutuhkan bandwidth
yang besar dan waktu transmisi yang lebih lama. Kompresi diperlukan pada transmisi video agar proses transmisi menjadi lebih cepat dan menggunakan
bandwidth yang lebih kecil. Kompresi video diperoleh dengan memanfaatkan kesamaan atau perulangan (redundancy) yang ada dalam sebuah sinyal video. Sebagai contoh, frame berturut – turut di urutan video menunjukkan redundancy
karena biasanya berisi objek yang sama, mungkin hanya terjadi beberapa gerakan antara frame [2].
mirip sehingga kompresi dapat lebih tinggi dengan memanfaatkan kesamaan antar
frame [2].
Moving Picture Expert Group (MPEG) dibentuk oleh ISO pada tahun 1988 bertujuan mengembangkan standar untuk mengompresi gambar bergerak (video) dan audio terkait pada media penyimpanan digital, standar yang dihasilkan ini dikenal sebagai MPEG-1. Tahap kedua dari pengembangan ini, dikenal sebagai MPEG-2 yang merupakan perpanjangan dari MPEG-1 dikembangkan untuk aplikasi televisi digital dan untuk bit rate yang lebih tinggi. Standar ketiga disebut MPEG-3, awalnya dikembangkan untuk aplikasi bit rate
yang lebih tinggi seperti HDTV, tetapi kenyataannya bahwa aplikasi tersebut bisa juga ditangani oleh konteks MPEG-2, maka tujuan pengembangan tersebut dicakup dalam MPEG-2, akibatnya tidak ada standar MPEG-3.
Saat ini, standar sebagian video televisi digital dan HDTV untuk sebagian besar wilayah Amerika Utara, Eropa dan Asia didasarkan pada MPEG-2. Tahap ketiga dari pengembangan ini dikenal sebagai MPEG-4, dirancang untuk memberikan efisiensi kompresi dan ketahanan terhadap kesalahan ditingkatkan [2]. Selain kode MPEG terdapat berbagai jenis kode lain yang tidak dibahas dalam Tugas Akhir ini.
2.1.2 Struktur Video
yang terjadi antar frame dan kemudian membentuk prediksi yang tepat mengompensasi sebuah gerakan video [2].
Terdapat tiga jenis umum frame yang terdapat pada video, yaitu frame I,
frame P dan frame B. Frame MPEG I (Intra-coded) frame dikodekan secara independen dan diterjemahkan dengan sendirinya. Frame MPEG P ( Predictive-coded) dikodekan berdasarkan prediksi hasil frame I atau frame P sebelumnya dalam urutan video. Frame MPEG B (Bi-directionally predictive coded) dikodekan berdasarkan prediksi dari frame sebelum dan sesudah frame I atau P [1].
Secara umum, urutan seluruh video dapat diuraikan menjadi unit – unit yang lebih kecil, kemudian dikodekan secara bersamaan, ini disebut sebagai GOP (Group of Picture). Gambar 2.1 menunjukkan sebuah contoh GOP. Pola GOP ditandai oleh dua parameter yaitu, G (N, M); N adalah jarak dari frame I ke frame
I berikutnya, sedangkan M adalah jarak dari frame P ke frame I. GOP terdiri dari satu frame I, tiga frame P, dan delapan frame B, sehingga disebut G (12, 3).
Frame I kedua ditandai sebagai awal untuk GOP berikutnya. Kemudian tanda panah menunjukkan bahwa frame B dan frame P dikodekan berdasarkan pada sebelum atau sesudah frame I atau frame P [1].
2.1.3 Codec FFMPEG
Fast Forward MPEG (FFMPEG) merupakan proyek yang berasal dari grup video standar MPEG. FFMPEG adalah program komputer yang dapat merekam, mengonversikan dan streaming audio dan video digital dalam berbagai format. FFMPEG merupakan aplikasi command line yang terdiri dari kumpulan
library perangkat open source. Termasuk libavcodec, library untuk audio codec
atau video codec yang digunakan oleh beberapa proyek lain, dan libavformat,
library untuk audio atau video mux kontainer dan demux kontainer.
2.2 Model Decodable Frame Rate
Ketika ditransmisikan ke jaringan frame video dibagi menjadi beberapa paket kecil sesuai dengan ukuran paket maksimum dari jaringan. Sebuah frame
video dianggap sebagai sebuah frame yang decodable jika sebagian besar dari paket yang dituju mampu membentuk frame yang diterima [3].
Decodable Frame Rate adalah model perhitungan yang digunakan untuk mengevaluasi kualitas video [1]. Semakin besar nilai decodable, maka semakin baik pula kualitas video yang diterima pada sisi end user [4]. Nilai decodable
didefinisikan sebagai pembagian dari Decodable Frame Rate, dimana jumlah dari
decodable frame dibagi dengan total jumlah dari frame dikirim oleh video sumber secara matematis dituliskan pada Persamaan 1, dimana adalah penjumlahan dari dan [1].
Sebuah frame dianggap decodable ketika semua data di setiap frame
diterima. Namun, frame hanya dianggap decodable jika, dan hanya jika, semua
frame di atasnya juga dapat decodable. Dalam kasus terburuk, GOP tidak dianggap decodable karena ada kesalahan pada frame I, karena semua frame lain dalam GOP tergantung langsung atau tidak langsung terhadap frame I [1].
Parameter Decodable Frame Rate yang ditunjukkan pada Tabel 1 diperoleh berdasarkan struktur GOP MPEG pada Gambar 2.1.
Tabel 2.1 Notasi Parameter Decodable Frame Rate Total jumlah dari masing-masing jenis frame.
Jumlah dari framedecodable pada setiap jenis.
Total jumlah dari decodable frame pada sebuah aliran video.
Total jumlah dari GOP pada sebuah aliran video. Jumlah rata – rata paket untuk data yang dikirimkan
dari masing-masing jenis frame Packet loss rate
2.2.1 Jumlah dari Decodable Frame I yang Diharapkan ( )
Dalam sebuah GOP, frame I berhasil didekodekan hanya jika semua paket
frame I dikirim dan diterima dalam keadaan utuh atau tidak ada data yang hilang [4]. Oleh karena itu, probabilitas bahwa decodable frame I berhasil adalah:
(2)
Sehingga, jumlah dari decodable frame I yang diharapkan untuk seluruh video adalah [4]:
2.2.2 Jumlah dari Decodable Frame P yang Diharapkan
Dalam sebuah GOP, decodable frame P berhasil hanya jika frame P atau I sebelumnya juga decodable dan semua paket yang termasuk frame P yang
decodable. Dalam GOP , terdapat frame P, dan probabilitas dari frame P yang
decodable adalah:
(4)
(5) (6)
Dengan demikian, jumlah dari decodable frame P yang diharapkan untuk seluruh video adalah:
∑ (7)
2.3 Jaringan Wireless
Teknologi wireless telah membantu untuk menyederhanakan jaringan dengan memungkinkan beberapa pengguna komputer untuk secara bersamaan berbagi sumber daya tanpa tambahan atau penggunaan kabel. Sumber daya ini mungkin termasuk koneksi internet, jaringan printer, file data, dan bahkan
streaming audio dan video [5].
2.3.1 Jaringan 802.11
WiFi mengacu pada standar komunikasi IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineers) yang dikenal dengan IEEE 802.11 untuk Wireless Local Area Networks (WLAN) [6]. IEEE merilis spesifikasi 802.11 pada Juni 1999. Spesifikasi awal dikenal sebagai 802.11, menggunakan frekuensi 2,4 GHz dan didukung data rate maksimum 1 sampai 2 Mbps. Pada akhir 1999, dua spesifikasi baru dirilis, 802.11b (dikenal sebagai Wi-Fi) dengan peningkatan kinerja hingga 11 Mbps pada frekuensi 2,4 GHz sedangkan 802.11a dengan frekuensi 5 GHz mampu mencapai 54 Mbps [7].
2.3.2 Mode Infrastruktur
Pada mode infrastruktur, seperti yang terlihat pada Gambar 2.2, semua perangkat nirkabel, mobile dan komputer terhubung ke sebuah access point yang menyediakan koneksi dari frekuensi radio nirkabel ke jaringan LAN. Access point
melakukan konversi dari standar 802.11 ke standar 802.3 Ethernnet LAN. Data dari jaringan kabel LAN dikonversikan oleh Access point menjadi sinyal radio dan ditransmisikan keluar lingkungan. Semua client nirkabel dan perangkat dalam jangkauan dapat menerima data tersebut [8].
Laptop Laptop
LAN
Access Point
Access Point
2.3.3 Mode Ad-Hoc
Pada mode Ad-hoc, semua komputer terhubung secara langsung menggunakan gelombang radio tanpa melalui Access Point. Pada Gambar 2.3 menunjukkan jaringan komputer berkomunikasi secara langsung dengan komputer lainnya. Jaringan dengan mode Ad-Hoc dapat digunakan dimana saja, hal ini berguna dalam situasi yang menuntut pengaturan jaringan cepat pada daerah– daerah yang tidak memiliki infrastruktur jaringan lainnya [8].
Laptop Laptop
BAB III
METODE PENELITIAN
3.1 Umum
Untuk mempermudah proses pengiriman video, data video dimodelkan berdasarkan video trace, dalam hal ini menggunakan video trace akiyo_cif [9].
Video trace adalah informasi data video mengenai waktu pengiriman dan jumlah
byte. Dari pada mengirim data video asli yang membutuhkan video reader dan
render yang memperumit desain serta menambah delay di lapisan aplikasi. Tugas akhir ini menggunakan byte dummy untuk mewakili isi data video.
3.2 Perangkat yang Digunakan
Dalam Penelitian membutuhkan beberapa perangkat yang digunakan untuk memodelkan sistem transmisi video. Perangkat yang digunakan mencakup perangkat keras dan perangkat lunak.
3.2.1 Perangkat Keras
Tabel 3.1 Spesifikasi Perangkat Keras
Jenis Spesifikasi Sistem Operasi Merk Laptop Intel(R) Core(TM)
i5-Dalam penelitian ini juga digunakan perangkat lunak untuk memodelkan transmisi video pada jaringan 802.11 antara lain:
a. Evalvid, merupakan perangkat lunak yang digunakan untuk menganalisa kualitas video yang yang ditransmisikan baik secara nyata maupun simulasi. Video trace didapat dengan bantuan Evalvid, sehingga file video dapat dipecah ke dalam frame I dan P. Proses menjalankan program Evalvid tersebut dilakukan melalui Command Prompt dengan mengetik
1. xvid_encraw i akiyo_cif.yuv w 352 h 288 framerate 30 -max_key_interval 30 -o a01.m4v (Untuk membagi video akiyo dengan lebar 32 dan panjang 288 dengan frame rate 30).
2. MP4Box -hint -mtu 1024 -fps 30 -add a01.m4v a01.mp4 (Menambahkan 1024 byte dengan 30 frame per sekon).
3. mp4trace -f -s 192.168.0.2 12346 a01.mp4 > st_a01 (Mengirimkan himted mp4 file udp/tcp ke host tujuan).
b. Netbean, merupakan editor java yang digunakan untuk merancang piranti lunak transmisi video.
3.3 Topologi Jaringan
Tugas Akhir ini menggunakan jaringan uji berskala kecil yaitu dengan menggunakan 7 unit laptop. Dengan 1 laptop digunakan sebagai server dan 6 lainnya digunakan sebagai user. Dimana semua laptop ini terhubung menggunakan jaringan 802.11 dengan mode Ad-hoc seperti yang ditunjukan pada Gambar 3.1.
Server User1
User2 User6
User5 User3
User4
3.4 Konfigurasi Wifi
Percobaan ini menggunakan 6 laptop sebagai user dan 1 laptop sebagai
server. Untuk menghubungkan ketujuh laptop tersebut ke server diperlukan konfigurasi agar 1 laptop lainnya dapat berfungsi sebagai Access Point. Diagram alir untuk proses konfigurasi yang dilakukan agar laptop server berfungsi sebagai
Access Point ditunjukkan pada Gambar 3.2.
Gambar 3.2 Diagram Alir Konfigurasi Wifi
Pertama, pastikan driver wireless pada laptop berfungsi dengan baik. Kemudian mulai pengaturan wireless menggunakan command prompt dengan mengetikan perintah: netsh wlan set hostednetwork mode=allow
ssid=mulia key=qwerty1234. Kemudian ketik perintah: netsh wlan start
3.5 Pengambilan Data
Video dikirimkan dengan memanfaatkan teknologi jaringan 802.11 yang diakses melalui perangkat jaringan wireless yang terdapat pada masing-masing laptop yang digunakan pada percobaan. Uji coba pengiriman video dilakukan di Gedung Magister Teknik Elektro, Universitas Sumatera Utara.
Pengukuran dilakukan dengan cara mencatat waktu kirim, waktu terima, urutan paket dan nomor frame dari data video yang dikirimkan menggunakan peranti lunak pengiriman video. Diagram alir pengambilan data untuk menganalisa kualitas video yang dikirimkan dapat dilihat pada Gambar 3.3.
Konfigurasi Jaringan 802.11
Install UDP Receiver pada sisi Server dan UDP Sender pada sisi User
Masukan Data Video ke Program Pengiriman Video
Jalankan program streamer video pada sisi Server dan User
Catat waktu kirim, waktu terima, urutan paket dan nomor frame
Selesai Mulai
Gambar 3.3 Diagram Alir Pengambilan Data
3.6 Prosedur Percobaan
Perangkat lunak terdiri dari dua bagian pertama UDP receiver yang diinstal pada sisi server dan UDP sender diinstal pada sisi user. Prosedur pemrograman meliputi pembukaan soket koneksi, masukkan IP Address dan masukkan UDP
port yang digunakan. Seperti yang terlihat pada Gambar 3.4, proses perancangan peranti lunak terdiri dari dua bagian, yaitu bagian UDP receiver dan bagian UDP
sender.
Percobaan transmisi paket data video dilakukan dengan menggunakan 6laptop sebagai user dan 1 laptop sebagai server. Percobaan dilakukan secara bertahap dengan peningkatan jumlah user. Pada percobaan ini dilakukan 6 skenario, yaitu:
a. Skenario pertama, pengiriman paket data video dari user1 menuju
server.
b. Skenario kedua, pengiriman paket data video dengan 2 user terdiri dari
user1 dan user2 menuju server.
c. Skenario ketiga, pengiriman paket data video dengan 3 user terdiri dari
user1, user2 dan user3 menuju server.
d. Skenario keempat, pengiriman paket data video dengan 4 user terdiri dari user1, user2, user3 dan user4 menuju server.
e. Skenario kelima, pengiriman paket data video dengan 5 user terdiri dari
user1, user2, user3, user4 dan user5 menuju server.
f. Skenario keenam, pengiriman paket data video dengan 6 user terdiri dari
user1, user2, user3, user4, user5 dan user6 menuju server.
3.7 Evaluasi Percobaan
Parameter kinerja yang digunakan dalam mengukur kinerja jaringan 802.11 pada percobaan ini adalah delay, packet loss, dan decodable frame rate.
3.7.1 Delay
Delay adalah waktu tunda rata – rata yang dibutuhkan paket data dari pengirim ke penerima. Untuk menghitung delay dengan rumus:
(8)
3.7.2 Packet Loss
Packet loss adalah jumlah paket data yang hilang saat proses transmisi terjadi. Packet loss dapat disebabkan oleh berbagai faktor, mencakup penurunan sinyal dalam media jaringan, jumlah paket melebihi batas saturasi jaringan, paket yang rusak dan diakibatkan kesalahan jaringan.
(9)
3.7.3 Decodable Frame Rate
Decodable Frame Rate adalah perbandingan antara jumlah frame yang dapat didekodekan dengan jumlah frame yang dikirimkan oleh sumber video, atau dinyatakan dengan rumus:
BAB IV
ANALISIS KUALITAS TRANSMISI VIDEO DENGAN
DECODABLE FRAME RATE
Bab ini membahas perhitungan dan analisis delay, total delay, packet loss, dan decodable frame rate dari hasil percobaan dan model yang digunakan.
4.1Analisis Hasil Percobaan
Perhitungan hasil percobaan dilakukan dengan mengambil nilai rata – rata dari setiap skenario percobaan.
4.1.1 Delay
Delay adalah waktu tunda yang dibutuhkan packet data dari pengirim ke penerima. Dari hasil percobaan jumlah frame yang diterima untuk skenario pertama dengan 1 user adalah 1514, menggunakan persamaan (8) diperoleh delay
rata – rata pada percobaan ke–1 sebesar 0,16 ms. Kemudian dengan semua skenario percobaan diperoleh delay rata – rata pada setiap percobaan seperti yang ditunjukan pada Tabel 4.1.
Tabel 4.1 Hasil Perhitungan Delay
Skenario
Percobaan I II III IV V VI
Berdasarkan hasil percobaan, semakin banyak user yang menggunakan layanan transmisi video ke server, semakin besar pula delay yang dibutuhkan hingga sampai ke penerima seperti yang ditunjukan pada Gambar 4.1. Hal ini disebabkan oleh padatnya jaringan sehingga membutuhkan waktu yang lebih lama untuk paket dapat selesai dikirimkan, sehingga delay akan meningkat berbanding lurus dengan jumlah user
Gambar 4.1 Grafik Hasil Perhitungan Delay
4.1.2 Packet Loss
Packet loss adalah jumlah paket data yang hilang saat proses transmisi terjadi. Dengan menggunakan persamaan (9) diperoleh:
percobaan dengan seluruh skenario, packet loss dari setiap skenario dapat dilihat pada Tabel 4.2.
Tabel 4.2 Hasil Perhitungan Packet Loss
Skenario
Percobaan I II III IV V VI
Packet Loss (%) 68,11 85,14 86,78 89,87 91,51 92,62
Hilangnya paket disebabkan oleh pembuangan paket di jaringan. Pembuangan paket biasanya disebabkan kemacetan yang terjadi pada jaringan seiring bertambahnya jumlah pengguna jaringan tersebut. Berdasarkan hasil percobaan, semakin banyak user yang menggunakan layanan transmisi video ke
server, semakin banyak pula paket yang hilang dan tidak sampai ke penerima seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.2.
Gambar 4.2 Grafik Hasil Perhitungan Packet Loss
4.2Penentuan Faktor Packet Loss Rate pada Decodable Frame Rate
Untuk dapat menganalisis model Decodable Frame Rate, nilai faktor loss rate pada saat video ditransmisikan harus diketahui. Penentuan nilai faktor loss rate berdasarkan pada perubahan keadaan dari urutan paket ketika video yang ditranmisikan.
Gambar 4.3 mengilustrasikan perubahan keadaan ketika video ditransmisikan. Kondisi jaringan yang menyebabkan packet loss disebut sebagai
kondisi “Bad” dengan probabilitas . Kondisi jaringan yang tidak menyebabkan
packet lossdisebut kondisi “Good” dengan probabilitas .
Good
PG
Bad
PB PGB
PGG = 1-PGB PBB = 1- PBG
PBG
Gambar 4.3 Diagram Transisi Keadaan [3]
Perubahan dari keadaan Good menjadi Bad disebut dengan . Sedangkan perubahan dari keadaan Bad menjadi Good disebut dengan . Probabilitas steady state dari masing-masing keadaan Good dan Bad dinyatakan oleh persamaan (11.a) dan (11.b) [3].
Dari hasil percobaan skenario pertama dengan 1 user diketahui probabilitas adalah 0.769; probabilitas adalah 0,231; probabilitas adalah 0,5; dan probabilitas adalah 0,5. Dengan menggunakan persamaan (11.a) dan (11.b) maka probabilitas steady state untuk masing-masing keadaan Good dan Bad adalah:
Nilai rata-rata probabilitas packet loss dapat diperoleh dengan menggunakan persamaan (12) [3].
(12)
Dari nilai probabilitas yang sudah diperoleh, menggunakan persamaan (12) dapat diperoleh nilai probabilitas rata-rata packet loss:
Protokol transport adalah UDP yang tidak melakukan retransmisi, namun lapisan medium access pada standar 802.11 diasumsikan melakukan retransmisi sebanyak N kali, sehingga jumlah probabilitas paket yang dapat diterima secara benar diberikan oleh persamaan (13) [1].
Dimana N adalah jumlah maksimum retransmisi dan adalah packet loss
dari lapisan transport. Oleh karena itu, probabilitas packet los (loss rate) diberikan oleh persamaan (14). Dalam percobaan ini, jumlah retransmisi pada jaringan 802.11 diasumsikan sebanyak 5 kali (N=5).
(14)
Menggunakan persamaan (14) nilai probabilitas packet loss untuk model
Decodable Frame Rate dapat diperoleh:
Karena media transmisi video pada percobaan ini menggunakan jaringan 802.11, maka nilai packet loss rate dipengaruhi oleh probabilitas dari keberhasilan transmisi pada jaringan 802.11 yang diberikan oleh persamaan (15).
(15)
Nilai packet loss rate merupakan probabilitas dari kegagalan transmisi dari jaringan 802.11 yang diberikan oleh persamaan (16)
(16)
Probabilitas digunakan pada analisis model Decodable Frama Rate.
4.3Hasil Analisis Model Decodable Frame Rate
Setelah mengetahui nilai packet loss rate dari percobaan, jumlah dari masing-masing frame I dan P yang decodable ( dan ) pada skenario percobaan pertama dengan 1 user dapat diperoleh dengan menggunakan persamaan (3) dan (7).
Untuk nilai decodable frame P:
∑
Setelah melakukan percobaan dengan 6 skenario, jumlah dari frame I dan
frame P yang decodable dari masing-masing skenario percobaan ditunjukkan pada Tabel 4.3. Dengan jumlah total frame pada video adalah 24 (terdiri dari 1 frame I dan 23 frame P). Maka nilai decodable frame rate dapat diperoleh dengan menggunakan persamaan (10).
Tabel 4.3 Nilai Decodable Frame Rate
Skenario
Decodable Frame Rate, semakin banyaknya jumlah user maka semakin kecil nilai
4.4Perbandingan Hasil Percobaan dengan Model Decodable Frame Rate
Jumlah frame yang decodable pada hasil percobaan dengan 6 skenario dapat dilihat pada tabel 4.4
Tabel 4.4 Perbandingan Decodable Frame dari Hasil Percobaan dengan Model Decodable Frame Rate
Skenario Percobaan
Decodable Frame Percobaan Model
I 50% 100%
II 40% 47%
III 37% 24%
IV 36% 14%
V 32% 8%
VI 32% 5%
Pada Gambar 4.5 untuk hasil analisis Model Decodable Frame Rate terlihat bahwa frame yang didekodekan pada saat skenario percobaan I seluruh
frame yang dikirimkan merupakan frame yang didekodekan. Ketika skenario VI,
frame yang didekodekan berkurang hingga 5% dari jumlah frame yang dikirimkan.
Namun, untuk hasil percobaan pada saat skenario I, frame yang didekodekan hanya 50% dari jumlah frame yang dikirim. Ketika skenario VI,
Gambar 4.5 Grafik Perbandingan Hasil Percobaan dengan Model Decodable Frame Rate
0% 20% 40% 60% 80% 100% 120%
0 1 2 3 4 5 6 7
DECOD
A
BL
E
F
RA
M
E
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1Kesimpulan
Berdasarkan percobaan dan analisis, dapat disimpulkan bahwa:
1. Decodable frame rate dipengaruhi oleh nilai packet loss yang diperoleh ketika percobaan dilakukan. Semakin besar nilai packet loss, maka jumlah frame yang decodable juga akan semakin kecil
2. Pada saat skenario percobaan I dengan jumlah 1 user, seluruh frame yang dikirimkan dapat dikodekan (decodable) hingga ke sisi penerima. Namun ketika saat skenario VI dengan jumlah user bertambah hingga 6 user, jumlah frame decodable hanya 5%. Hal ini menunjukkan
Decodable frame rate juga dipengaruhi oleh banyaknya jumlah user
yang terhubung ke server, semakin besar jumlah user maka semakin kecil frame yang decodable.
3. Terdapat perbedaan pada hasil percobaan dengan model analisis
Decodable Frame Rate, pada hasil percobaan jumlah frame yang
decodable lebih stabil (tidak banyak berkurang) dibandingkan dengan hasil analisis pada model Decodable Frame Rate dimana jumlah frame
yang decodable menurun drastis seiring dengan bertambahnya jumlah user.
4. Jumlah frame yang decodable akan mempengaruhi kualitas video yang di terima oleh sisi penerima, semakin banyak jumlah frame yang
5.2Saran
1. Ketika melakukan percobaan, sebaiknya dilakukan pada ruangan yang bebas dari sinyal jaringan wireless lain, sehingga tidak mengganggu koneksi ad-hoc antar laptop ketika percobaan dilakukan.
2. Sebaiknya perangkat yang digunakan memiliki spesifikasi yang sama sehingga program simulasi pengiriman video dapat berjalan dengan maksimal.
DAFTAR PUSTAKA
[1] C.-H. Lin, C.-H. Ke dan C.-K. Shieh, “A Study of MPEG Video Transmission
in Lossy Wireless Networks,” Departement of Electrical Engineering, Taiwan.
[2] J. G. Apostolopoulos, W.-t. Tan dan S. J. Wee, “Video Streaming: Concepts,
Algorithms, and Systems,” Hewlett-Packard Company, Palo Alto, CA, USA, 2002.
[3] C.-H. Lin dan N. K. Chilamkurti, “The Packet Loss Effect on MPEG Video
Transmission in Wireless Networks,” Proceedings of the 20th International Conference on Advanced Information Networking and Applications
(AINA’06), 2006.
[4] H. Koumaras dan A. Kourtis, “End-to-End Prediction Model of Video Quality
and Decodable Frame Rate for MPEG Broadcasting Services,” International Journal On Advances in Networks and Services, vol. I, p. 19, 2008.
[5] Rabbit and Dynamic C, “An Introduction to Wi-Fi,” Digi International Inc., USA, 2008.
[6] LAN/MAN Committe of the IEEE Computer Society, “Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications,” The Institute of Electrical and Electronics Engineers, Inc., United States of America, 2007.
[7] B. A. Forouzan, Data Communication and Networking, New York: McGraw-Hill, 2007.
[8] W. Stallings, Wireless Communications And Networks, Upper Saddle River, NJ: Pearson Prentice Hall, 2005.
LAMPIRAN
Lampiran I
Berikut ini adalah kode program transmisi video yang diinstall pada sisi user.
import java.io.*;
import java.net.*;
class UDPSender {
public static void main(String args[]) throws Exception
{// while(true){
int [] dataVideo = {15876, 1223, 1116, 937, 1163, 1168, 1079, 1234, 1290, 1388, 1230, 1383, 1727, 2016, 2387, 3010, 3526, 3753, 3946, 3897, 3644, 3300, 2789, 2589, 2693, 15972, 2341, 2909, 3210, 3332, 3530, 3382, 2901, 2758, 2863, 3144, 3062, 3210, 3146, 3069, 2991, 2682, 2374, 2166, 2321, 2424, 2615, 2792, 2608, 2232, 15720, 1337, 1737, 1976, 2239, 2319, 2237, 1736, 2459, 2549, 2671, 2726, 2502, 2455, 2356, 2288, 2766, 2765, 2963, 3265, 3501, 3721, 3551, 3340, 2431, 16039, 2528, 3128, 3341, 3389, 3362, 2842, 2484, 2367, 2598, 3100, 3227, 3086, 2946, 2969, 2837, 2889, 2903, 2840, 2906, 3069, 2908, 2585, 1939, 2137, 15854, 2075, 2082, 2266, 3021, 3207, 3105, 2759, 3022, 2975, 2649, 2626, 2694, 2477, 2514, 2386, 2080, 1863, 1510, 1284, 1246, 1547, 1936, 1803, 1782, 15721, 1947, 1818, 1926, 2366, 2263, 2422, 2312, 2140, 2410, 3180, 3467, 3386, 3129, 2779, 2929, 2575, 2293, 2094, 2134, 2182, 2020, 2088, 1895, 2071, 16002, 2279, 2653, 2690, 2772, 2738, 2934, 2950, 2707, 2728, 2422, 2513, 2694, 2659, 2464, 1983, 1758, 1848, 1876, 1699, 1649, 1646, 1513, 1285, 1234, 15859, 1662, 1981, 2216, 2243, 2110, 1898, 1952, 1802, 1636, 1603, 1701, 1992, 1981, 1753, 2121, 1595, 1353, 1258, 1458, 1636, 1528, 1707, 1992, 2030, 15761, 1759, 1961, 1878, 1794, 1827, 1943, 2398, 2685, 2619, 2545, 2667, 2691, 2846, 2889, 3043, 3042, 3033, 3055, 2997, 2961, 2787, 2787, 2705, 2713, 16075, 2249, 2192, 2414, 2170, 1914, 2120, 2178, 2208, 2514, 2795, 2929, 2811, 2866, 2532, 2367, 2776, 2861, 2610, 2559, 2647, 2466, 2514, 2621, 2837, 15921, 2378, 2668, 2728, 2559, 2338, 1816, 1941, 2589, 3033, 2864, 2856, 2754, 2566, 2008, 1560, 1869, 2154, 2165, 2004, 1936, 2010, 2006, 1956, 2133, 15895, 2510, 3269, 3357, 3239, 3101, 2946, 2764, 2743, 2770, 2740, 2717, 2456, 2209, 2399, 2646, 2650, 2347, 2080, 2291, 2569, 2567, 2124, 2127, 1880};
//Generate dummy bytes: 1024 bytes;
String s = "AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA" +"AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA"
+"AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA"
String serverHostname = new String ("169.254.145.14");
if (args.length > 0)
serverHostname = args[0];
DatagramSocket clientSocket = new DatagramSocket();
InetAddress IPAddress = InetAddress.getByName(serverHostname);
System.out.println ("Attemping to connect to"+IPAddress+") via UDP port 9999");
byte[] sendData = new byte[1024];
byte[] receiveData = new byte[1024];
int jumlahPerulahan=5;
for(int j=0;j<jumlahPerulahan;j++){
for (int i=0; i<dataVideo.length;i++){
int packetNumber= (int)Math.ceil((double)dataVideo[i]/1024);
for(int x=0;x<packetNumber;x++){
System.out.println("Sending packet: "+seq+" Frame: "+i);
double time =System.currentTimeMillis();
sendData = str.getBytes();
DatagramPacket sendPacket =
new DatagramPacket(sendData, sendData.length,
IPAddress, 9999);
clientSocket.send(sendPacket);
seq++;
}
Thread.sleep(40);
}
}
clientSocket.close();
}
catch (UnknownHostException ex) {
System.err.println(ex);
}
catch (IOException ex) {
System.err.println(ex);
}
}
Lampiran II
Berikut ini adalah kode pogram transmisi video yang diinstall pada sisi server.
import java.io.*;
import java.net.*;
class UDPReceiver {
public static void main(String args[]) throws Exception
Lampiran III
Langkah – langkah percobaan model transmisi Decodable Frame Rate pada jaringan 802.11g
1. Konfigurasi Jarigan 802.11g
Konfigurasi dilakukan untuk membuat salah satu laptop menjadi akses point atau server, untuk itu kita perlu mengetikan perintah berikut pada command prompt:
netsh wlan set hostednetwork mode=allow ssid=mulia key=qwerty1234
Perintah tersebut berfungsi untuk membuat access pointdengan nama “mulia”
dan security key adalah qwerty1234. Maka access point berhasil dibuat, sehingga muncul tampilan command prompt seperti pada Gambar 1.
Gambar 1 Pembuatan access point pada laptop server
Kemudian untuk mengaktifkan access point tersebut dapat dilakukan dengan mengetikan perintah:
netsh wlan start hostednetwork
Gambar 2 Aktifkan access point pada server
Setelah konfigurasi wireless berhasil dilakukan, setiap laptop user dapat dihubungkan ke server, seperti yang ditunjukan pada gambar 3
Gambar 3 Hubungkan seluruh user ke server
2. Install UDP Receiver pada sisi Server dan UDP Sender pada sisi User
Setelah semua user terhubung ke server, kemudian kita memasang program
streamer video UDP Receiver pada sisi server dan UDP Sender pada sisi
user.
Gambar 4a UDP Sender pada sisi user
Untuk UDP Receiver kita menggunakan program pada Lampiran II dengan menggunakan NetBeans IDE, seperti pada Gambar 4b.
Gambar 4b UDP Reciver pada sisi server
3. Masukan Data Video ke Program Pengiriman Video pada sisi User
Data video kita peroleh dari video Akiyo_cif.yuv menggunakan Evalvid pada
Gambar 5 Direktori Evalvid pada command prompt
Setelah masuk ke dalam direktori Evalvid, ketikan perintah berikut:
xvid_encraw i akiyo_cif.yuv w 352 h 288 framerate 30
-max_key_interval 30 -o a01.m4v
(Untuk membagi video akiyo dengan lebar 32 dan panjang 288 dengan frame rate 30).
MP4Box -hint -mtu 1024 -fps 30 -add a01.m4v a01.mp4
(Menambahkan 1024 byte dengan 30 frame per sekon).
mp4trace -f -s 192.168.0.2 12346 a01.mp4 > st_a01
(Mengirimkan himted mp4 file udp/tcp ke host tujuan dan menghasilkan
data video dengan nama “st_a01” dalam bentuk .txt seperti yang
ditunjukan pada Gambar 6).
Gambar 6 Data video
Gambar 7 Masukan data video pada UDP sender 4. Jalankan program streamer video pada sisi Server dan pada sisi User
Untuk dapat menjalankan program streamer, terlebih dahulu harus memasukan alamat IP server dan port UDP yang digunakan masing – masing pada program UDP sender.
Setelah alamat IP dan port UDP ditentukan, maka kita dapat menjalankan program UDP receiver terlebih dahulu untuk membuka port UDP, agar user
dapat mengirimkan data video ke server. Hal ini dilakukan secara bertahap mulai dari skenario I hingga skenario VI.
5. Catat waktu kirim, waktu terima, urutan paket dan nomor Frame
Lampiran IV
![Gambar 2.1 MPEG Group of Picture [1]](https://thumb-ap.123doks.com/thumbv2/123dok/601971.71889/20.595.188.481.592.691/gambar-mpeg-group-of-picture.webp)
