ANALISA PERFORMANSI LIVE STREAMING DENGAN MENGGUNAKAN JARINGAN HSDPA
Made Suhendra
Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Fakultas Teknologi Industri, Jurusan Teknik Elektro Kampus ITS Sukolilo, Surabaya 60111, INDONESIA
Email : [email protected]
Abstrak –
High Speed Downlink Packet Access (HSDPA) adalah suatu teknologi terbaru dalam sistem telekomunikasi bergerak dan merupakan teknologi generasi 3.5G. Teknologi yang juga merupakan pengembangan dari WCDMA, didesain untuk meningkatkan kecepatan transfer data 5x lebih tinggi. HSDPA mempunyai layanan berbasis paket data di WCDMA downlink dengan data rate mencapai 14,4 Mbps dan bandwith 5 MHz pada WCDMA downlink.
Aplikasi multimedia yang menggunakan transmisi video melalui jaringan komputer saat ini mengalami kemajuan yang sangat pesat. Salah satunya live streaming yang melibatkan pengintegrasian antara data, audio dan video. Dengan adanya aplikasi tersebut maka pengguna bisa menikmati layanan audio-visual secara real time.
Pada tugas akhir ini akan dibahas mengenai analisa performansi sebuah jaringan HSDPA melakukan aktivitas live streaming.
Hasil analisa data dari percobaan yang dilakukan menunjukkan bahwa performansi live streaming sangat tergantung dari beban trafik, delay,jitter, packet loss dan troughput.
Kata kunci : HSDPA, WCDMA, live streaming 1. PENDAHULUAN
Saat ini perkembangan teknologi telekomunikasi bergerak mengalami kemajuan yang sangat pesat. High Speed Downlink Packet Access (HSDPA) adalah suatu teknologi terbaru dalam sistem telekomunikasi bergerak dan merupakan teknologi generasi 3.5G.
Teknologi yang juga merupakan pengembangan dari WCDMA, didesain untuk meningkatkan kecepatan transfer data 5x lebih tinggi. HSDPA mempunyai layanan berbasis paket data di WCDMA downlink dengan data rate mencapai 14,4 Mbps dan bandwith 5 MHz pada WCDMA downlink.
Teknologi HSDPA juga memungkinkan kita untuk melakukan komunikasi tidak hanya komunikasi suara tapi juga komunikasi visual/video. Komunikasi audio visual ini antara lain video call, video conference, live streaming,
Salah satu aplikasi telekomunikasi multimedia yang menggunakan teknologi HSDPA adalah live streaming. Live streaming membutuhkan kecepatan downlink yang cukup tinggi, dan teknologi HSDPA mampu memenuhi kebutuhan akan kecepatan
downlink dan juga bandwith untuk transmisi live streaming.
Penelitian ini dilakukan untuk menganalisa performansi jaringan HSDPA dalam melakukan aktivitas live streaming. Parameter yang akan dianalisa adalah delay, jitter, troughput dan packet loss.
2. TEORI PENUNJANG
HSDPA (High Speed Downlink Packet Access)
High Speed Downlink Packet Access (HSDPA) adalah suatu teknologi terbaru dalam sistem telekomunikasi bergerak yang dikeluarkan oleh 3GPP Release 5 dan merupakan teknologi generasi 3,5 (3,5G). Teknologi yang juga merupakan pengembangan dari WCDMA ini didesain untuk meningkatkan kecepatan transfer data 5x lebih tinggi. HSDPA mempunyai layanan berbasis paket data di WCDMA downlink dengan data rate mencapai 14,4 Mbps dan bandwith 5 MHz pada WCDMA downlink. HSDPA sangat cocok untuk jenis layanan streaming, dimana layanan data ini lebih banyak pada arah downlink daripada uplink, atau dengan kata lain user lebih banyak men-download daripada meng-upload.
Evolusi WCDMA menuju HSDPA sebagian besar adalah berupa proses upgrade software pada sisi node B. Implementasi ini mengakibatkan arsitektur protocol dari WCDMA-UMTS mengalami perubahan juga. Pada WCDMA, node B merupakan entity yang langsung berhubungan dengan UE (User Equipment) dan hanya terdiri dari layer 1 atau layer fisik.
Sementara fungsi MAC (Medium Access Control) layer hanya dilakukan pada sisi UE dan RNC.
Pada HSDPA Node B tidak hanya terdiri atas layer fisik, perubahan pada Node B terjadi pada MAC layer seperti terlihat pada gambar di bawah ini.
Dimana ditambahkan MAC-hs yang merupakan entity
MAC yang menangani transport channel baru yang
diperkenalkan HSDPA, yakni HS-DSCH. MAC-hs
memiliki peran dalam fungsi retransmisi dan
scheduling dalam menangani prioritas paket. Pada
Release ’99 (WCDMA) proses retransmisi dan
scheduling dilakukan pada Radio Network Controller
(RNC), sedangkan pada HSDPA dilakukan pada node
B (BTS), sehingga waktu yang dibutuhkan untuk
transmisi lebih pendek. Dengan adanya MAC layer
pada node B, maka proses retransmisi dan scheduling
dapat terjadi lebih cepat.
Gambar 1 Arsitektur jaringan HSDPA
Live streaming
Streaming adalah sebuah jenis layanan yang langsung mengolah data yang diterima tanpa menunggu seluruh data selesai terkirim. Layanan yang bersifat streaming saat ini adalah layanan audio dan video (video streaming). Aplikasi video streaming saat ini banyak digunakan untuk berbagai hal misalnya untuk pendidikan, konferensi, pertemuan organisasi, personal,remote data dan keamanan.
Teknologi streaming dikenal juga sebagai streaming media adalah suatu teknologi untuk memainkan atau menjalankan file (audio maupun video) dari sebuah server streaming(web page) baik secara langsung maupun rekaman, dimana file tersebut harus di encoding terlebih dahulu menggunakan data rate tertentu yang cocok untuk ditransmisikan melalui internet atau jaringan yang sesuai dengan kapasitas bandwith dari user. Data rate yang digunakan harus cocok dengan data rate pelanggan atau user. Untuk itu harus dilakukan encoding file file audio maupun video dengan bermacam macam kecepatan data rate kemudian user dapat menyesuaikan dengan kecepatan jaringannya maupun kecepatan dari sistem akses datanya. User dapat melihat file audio maupun video dari server streaming secara langsung dengan memainkan langsung. Ini menghindari waktu yang lama untuk melihat file yang sangat besar. Kualitas dari file streaming tergantung dari besarnya bandwith, isi dari file tersebut(motion atau non motion),dan besarnya data yang dapat dialirkan per detik ketika melintasi jaringan.
Gambar 2. konfigurasi live streaming
Delay
Delay adalah waktu yang dibutuhkan untuk mentransmisikan data sampai ke penerima. Apabila data video menghabiskan terlalu banyak waktu pada saat berada di jaringan, maka hal tersebut akan menjadi tidak berguna, meskipun data video tersebut pada akhirnya berhasil diterima oleh client. Hal ini disebabkan di sisi client sistem masih melakukan proses decoding dan menampilkan video tersebut, sehingga total waktu yang dihabiskan akan terlalu lama untuk dapat disebut sebagai real-time.
Jitter
Jitter merupakan variasi delay yang terjadi akibat adanya selisih waktu atau interval antar kedatangan paket di penerima. Untuk mengatasi jitter maka paket data yang datang dikumpulkan dulu dalam jitter buffer selama waktu yang telah ditentukan sampai paket dapat diterima pada sisi penerima dengan urutan yang benar. Parameter jitter merupakan ukuran QoS dalam aplikasi suara dan video. Jitter dapat menyebabkan data loss terutama pada kecepatan transmisi yang tinggi.
Throughput
Di dalam jaringan telekomunikasi throughput adalah jumlah data persatuan waktu yang dikirim untuk suatu terminal tertentu di dalam sebuah jaringan, dari suatu titik jaringan atau suatu titik ke titik jaringan yang lain. System throughput atau jumlah throughput adalah jumlah rata-rata data yang dikirimkan untuk semua terminal pada sebuah jaringan. Nilai troughput sistem ditentukan dengan :
Dimana jumlah bit data dikirim
merepresentasikan jumlah kanal HS-PDSCH yang
dialokasikan sesuai dengan nilai CQI dikali dengan
jumlah bit maksimal yang boleh dikirim sesuai dengan
jenis modulasinya, sedangkan jumlah bit data error
adalah akibat dari noise AWGN.
Probabilitas Dropping / Packet Loss
Packet loss terjadi ketika ada peak load dan congestion ( kemacetan transmisi paket akibat padatnya traffic yang harus dilayani) dalam batas waktu tertentu, maka frame (gabungan data payload dan header yang ditransmisikan ) akan dibuang sebagaimana perlakuan terhadap frame data lainnya pada jarinngan berbasis IP. Packet loss untuk aplikasi voice dan multimedia tidak dapat di toleransi,sehingga harus dibuat seminimal mungkin agar streaming berjalan dengan baik.
Wireshark
Wireshark merupakan salah satu perangkat lunak terbaik untuk melakukan analisa jaringan komputer, karena dapat digunakan untuk mengcapture dengan lengkap semua data yang terjadi pada jaringan yang meliputi bandwidth, delay, dan protocol yang digunakan.
3. METODOLOGI PENELITIAN
Pengukuran dilakukan dengan cara meng capture transmisi paket-paket live streaming dari web server ke komputer client/user menggunakan wireshark.berikut flowchart alur kerja dalam analisa performansi live streaming pada jaringan HSDPA
Gambar 2. Flowchart langkah-langkah percobaan
Topologi jaringan
Proses pengerjaan akan dilakukan 3 kali pengambilan data, yang pertama dengan menggunakan satu server live streaming yang akan dikonsentrasikan pada satu PC dengan satu jalur koneksi internet dengan
layanan HSDPA. Kemudian dengan menggunakan dua server live streaming di aktifkan secara bersamaan yang dikonsentrasikan pada satu PC dengan satu jalur layanan HSDPA . Setelah itu dengan menggunakan tiga server live streaming yang diaktifkan secara bersamaan pada satu PC menggunakan satu jalur koneksi HSDPA. . Berikut ini adalah ilustrasi gambar proses pengerjaan:
Gambar 3. Ujicoba satu server live streaming
Gambar 4. Ujicoba 2 server live streaming Mulai
Pengambilan data
Simpan hasil capture
Analisa data dan kesimpulan
selesai Perancangan topologi
jaringan Instalasi software
PC
Web-server live streaming
HSDPA
PC Web-Server
Live streaming
HSDPA
Web- Server Live Streaming
Web- Server Live Streaming
Web- Server
Live Streaming
Web- Server Live Streaming
HSDPA
PC
Gambar 5. Ujicoba 3 server live streaming
Lokasi pengukuran dilakukan di satu tempat,yaitu di daerah karang menjangan.dan waktu pengukuran adalah 1 menit.
Yang pertama adalah pengukuran sumber satu server. Pertama-tama hubungkan komputer dengan koneksi HSDPA. Akses satu server live streaming, setelah tersambung, jalankan software wireshark dengan cara meng-klik start pada program wireshark.
Setelah 1 menit proses capture berlangsung, simpan data.
Percobaan kedua pengukuran dengan sumber 2 server.Langkah-langkahnya hampir sama dengan pengukuran 1 server,hanya saja pada sumber 2 server mengakses 2 server dalam waktu yang bersamaan.
Setelah mengakses 2 server lalu jalankan wireshark untuk mengcapture data selama 1 menit.setelah itu data disimpan.
Pengukuran ketiga dengan mengakses tiga server dalam waktu yang bersamaan.setelah terhubung ke tiga server,jalankan wireshark untuk meng-capture data yang terjadi selama 1 menit. Setelah itu simpan data percobaan.
4. ANALISA DATA
Dari tiga pengukuran didapatkan hasil sebagai berikut:
Ujicoba 1 server live streaming
Gambar 6 Grafik delay ujicoba 1 server live streaming Dari ujicoba yang telah dilakukan maka didapatkan hasil seperti grafik diatas. Dari grafik dapat diketahui bahwa delay frame rata-rata untuk ujicoba 1 beban server live streaming adalah 54.58ms. Delay frame tertinggi terjadi pada frame ke 55 dengan delay frame sebesar 180.00ms. Dan delay frame terendah terjadi pada paket ke 100 dengan nilai delai frame sebesar 1.95ms. Sedangkan untuk nilai Jitter rata-rata pada ujicoba 1 beban server live streaming adalah 51.40ms.
Jitter maksimal sebesar 169.30ms. Pada ujicoba 1 server live streaming,dapat disimpulkan bahwa live streaming berlangsung dengan baik karena delay frame yang terjadi masih dibawah 200ms yang merupakan standar delay untuk real time streaming protokol.
Ujicoba 2 server live streaming
Gambar 7 Grafik delay ujicoba 2 server live streaming
Dari ujicoba yang telah dilakukan didapatkan hasil grafik diatas. Dari grafik dapat diketahui bahwa delay frame rata-rata untuk ujicoba 2 server live streaming adalah 44.40ms. Delay frame tertinggi terjadi pada frame ke 123 dengan delay frame sebesar 150.00ms. Dan delay frame terendah terjadi pada paket ke 24 dengan nilai delay frame sebesar 0.97ms.
Sedangkan untuk nilai Jitter rata-rata pada ujicoba
beban 2 server live streaming adalah 46.61ms. Jitter
maksimal sebesar 142.20ms. Pada beban 2 server live
streaming,dapat disimpulkan bahwa live streaming
berlangsung dengan baik karena delay frame yang
terjadi masih dibawah 200ms yang merupakan standar
delay untuk real time streaming protokol.
Ujicoba 3 server live streaming
Gambar 8 Grafik delay ujicoba 3 server live streaming
Dari ujicoba yang telah dilakukan menghasilkan grafik diatas. Dari grafik dapat diketahui bahwa delay frame rata-rata untuk ujicoba ujicoba 3 server live streaming adalah 51.37ms. Delay frame tertinggi terjadi pada frame ke 25 dengan delay frame sebesar 168.00ms. Dan delay frame terendah terjadi pada paket ke 24 dengan nilai delai frame sebesar 0.97ms.
Sedangkan untuk nilai Jitter rata-rata pada ujicoba beban 2 server live streaming adalah 40.94ms. Jitter maksimal sebesar 167.05ms. Pada ujicoba 3 server live streaming, dapat disimpulkan bahwa live streaming juga berlangsung dengan baik sama seperti ujicoba 1 server live streaming dan 2 server live streaming karena delay frame yang terjadi masih dibawah 200ms yang merupakan standar delay untuk real time streaming protokol.
Perbandingan delay dan Jitter pada pengukuran dengan sumber 1 server, 2 server dan 3 server.
Tabel 1 perbandingan rata-rata delay dan jitter ujicoba 1 server, 2 server, 3 server.
Beban server Rata-rata delay(ms)
Rata-rata jitter(ms)
1 server 54.58 51.40
2 server 44.40 46.61
3 server 51.365 40.94
Gambar 9. Grafik perbandingan delay dan jitter ujicoba 1 server, 2 server, 3 server
Dari grafik dapat diketahui bahwa delay frame rata-rata untuk ujicoba 1 beban server live streaming adalah 54.58ms. Sedangkan untuk nilai Jitter rata-rata pada ujicoba 1 beban server live streaming adalah 51.40ms.
Dari grafik dapat diketahui bahwa delay frame rata-rata untuk ujicoba 2 server live streaming adalah 44.40ms Sedangkan untuk nilai Jitter rata-rata pada ujicoba beban 2 server live streaming adalah 46.61ms.
Dari grafik dapat diketahui bahwa delay frame rata-rata untuk ujicoba beban 3 server live streaming adalah 51.37ms. Sedangkan untuk nilai Jitter rata-rata pada ujicoba beban 3 server live streaming adalah 40.94ms.
Pengukuran troughput
Dari hasil pengukuran dengan menggunakan wireshark didapatkan data sebagai berikut:
Tabel 3. troughput ujicoba 1 server, 2 server, 3 server.
Beban server
Bytes Bps kbps
1 server 624058 10501.81 84.01 2 server 1510354 25476.09 203.81 3server 1521236 25762.34 206.10 0
20 40 60 80 100 120 140 160 180
1 17 33 49 65 81 97 113 129 145 161 177 no paket
delay(ms)
0 10 20 30 40 50 60
1 server 2 server 3 server
ms
Rata‐
rata delay(m s) Rata‐
rata
jitter(m
s)
Gambar 10. Grafik perbandingan troughput
Dari tabel dan grafik dihasilkan data troughput untuk beban 1 server adalah sebesar 84.014kbps, troughput untuk beban 2 server sebesar 203.808kbps, dan troughput untuk beban 3 server yaitu 206.098kbps.Maka dapat diambil kesimpulan bahwa semakin besar beban server maka troughputnya juga semakin besar.
Pengukuran Packet Loss.
Dari hasil pengamatan di wireshark didapatkan data packet loss sebagai berikut:
Tabel 2. packet loss yang terjadi pada ujicoba 1 server, 2 server, 3 server
Beban server Packet loss Persentase(%)
1 server 0 0
2 server 7 0.4
3 server 9 0.5
Gambar 11. Grafik perbandingan packet loss
Dari tabel dan grafik diketahui bahwa packet loss untuk ujicoba 1 server adalah 0, packet loss untuk ujicoba 2 server adalah 7 packet, dan packet loss untuk ujicoba 3 server sebesar 9 packet. Data ini menunjukkan bahwa semakin besar beban trafik yang
terjadi, maka semakin besar juga kemungkinan terjadi packet loss yang lebih tinggi. Hal ini dikarenakan terjadi delay dan jitter terjadi. Proses buffering dilakukan untuk mengurangi delay dan jitter pada transmisi live streaming.
5. KESIMPULAN
Dari analisa yang telah dilakukan pada perencanaan dan implementasi Live Streaming pada jaringan HSDPA, dengan melakukan 3 kali tahap ujicoba, diantaranya ujicoba dengan beban 1 server live streaming, ujicoba dengan 2 beban server live streaming dan ujicoba dengan 3 beban server live streaming, dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut:
1. Dari pengukuran diketahui bahwa rata-rata delay untuk ujicoba 1 server adalah 54.58ms, dan rata-rata jitter 51.40ms. Untuk ujicoba 2 server rata-rata delay yang didapat adalah 44.40ms dan rata-rata jitter 46.61. Untuk ujicoba 3 server didapat rata-rata delay sebesar 51.37ms dan rata-rata jitter sebesar 40.94ms. Jadi live streaming berjalan dengan cukup baik karena delay yang didapat tidak melebihi 200ms yang merupakan standar delay untuk real time streaming protocol yang diatur dalam RFC2326 dan ITU-T H324
2. Troughput untuk ujicoba 1 server adalah 80.014kbps, troughput untuk ujicoba 2 server sebesar 203.808kbps, dan troughput untuk ujicoba 3server sebesar 206.098kbps. Jadi semakin banyak beban trafik yang terjadi maka troughput yang dibutuhkan semakin tinggi.
3. Packet loss untuk ujicoba 1 server adalah 0 packtet (0%), packet loss untuk ujicoba 2 server sebesar 7 packet(0.4%) dan packet loss untuk ujicoba 3 server sebesar 9 packet(0.5%). Live streaming berjalan dengan baik karena jumlah packet loss yang terjadi sangat kecil.
4. Semakin besar beban menyebabkan trafik semakin padat, delay, jitter menjadi semakin tinggi dan packet loss yang terjadi juga semakin tinggi.
5. Secara umum kualitas suara dan gambar yang dihasilkan pada Live Streaming dengan beban 1 sampai 3 server cukup baik.
6. SARAN
1. Aplikasi Live streaming membutuhkan bandwith yang cukup besar, maka sebaiknya juga menggunakan layanan internet dengan bandwith yang besar agar proses Live Streaming dapat berjalan dengan baik.
2. Pengukuran aplikasi live streaming ini dilakukan pada satu tempat,untuk selanjutnya 0
50 100 150 200 250
1 server 2 server 3server Troughput(kbps)
troughpu t(kbps)
0 0.2 0.4 0.6
1 server
2 server
3 server
dalam persen
packet loss(%)
packet loss(%)
mungkin bisa dilakukan pengukuran Live streaming pada HSDPA secara mobile.
7. DAFTAR PUSTAKA
John Wiley and sons, ”WCDMA for UMTS third generation”, Finland, 2003.
John Wiley and sons,
“HSDPA/HSUPA for UMTS:
High Speed Radio Access for Mobile Communications”, Finland, 2006.
Prassad, “Principles of Digital Communication Systems and Computer Networks”, Charles River Media, 2003.
Rom and Sidi, “Multiple Access Protocol Performance and Analysis”, Springer Verlag, 1990.
A.K. Katsaggelos, Y. Eisenberg, F. Zhai, R. Berry, and T.N. Pappas, “Advances in Efficient Resource Allocation for Packet-Based Real-Time Video Transmission,” in Proc. IEEE, vol. 93, no. 1, January 2005.
R. Rejaie, “On integration of congestion control with Internet streaming applications,” in Packet Video workshop, 2003
M. Ali Ikhwal “ Analisa Performansi MPEG-4 video streaming melalui UMTS dedicated chanel. “ Tugas Akhir Teknik elektro “ 2007
http://www.nearearthllc.com/analysis/presentations/IP TV_final.pdf
http://www.ittelkom.ac.id http://www.ITU.int http://www.wikipedia.org
