ANALISIS PENGARUH VIDEO BIT RATE PADA SISTEM
PICONET PERVASIVE UNTUK APLIKASI VIDEO
STREAMING
DEFIANA ARNALDY
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2010
PERNYATAAN MENGENAI DISERTASI DAN SUMBER INFORMASI
Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis Analisis Pengaruh Video Bit Rate pada Sistem Piconet Pervasive untuk Aplikasi Video Streaming adalah karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir tesis ini.
Bogor, Juli 2010
Defiana Arnaldy NIM G651080011
ABSTRACT
DEFIANA ARNALDY. Analysis of Video Bit Rate on Pervasive Piconet System for Video Streaming Applications. Under direction of SUGI GURITMAN and SRI WAHJUNI.
The development of mobile phone technology, facilities and its features are currently growing rapidly. Bluetooth is one of mobile phone feature that is a wireless technology which can connect different devices through the ISM band. Bluetooth can be used as a media network for streaming video from computers to mobile phones. The research is aim to analyze the influence of video bit rate with in video streaming with bluetooth network. This research is to design and implement a Bluetooth connection from computer to mobile phones, other than that carried out the selection of videos and video parameter combination corresponding to stream on bluetooth network. Based on research results, streaming video can be done from computers to mobile phones with the help of Gnubox and AnalogX Proxy. While based on preliminary research results obtained value for the video bit rate that can be delivered is 8 kbps, 12 kbps, 16 kbps, 20 kbps, and 24 kilobits per second. Results from measurements obtained best value for the parameter of packet loss that is equal to 6.14% at 24 kbps video bit rate, this value is outside the video streaming quality of service based on Cisco, where packet loss value must be less than 5%. The delay in compliance QoS video streaming is obtained ranged from 0.225 – 0.240 millisecond which qualified Cisco QoS (4 – 5 second).
RINGKASAN
DEFIANA ARNALDY. Analisis Pengaruh Video Bit Rate pada Sistem Piconet Pervasive untuk Aplikasi Video Streaming Dibimbing oleh SUGI GURITMAN dan SRI WAHJUNI.
Perkembangan teknologi telepon seluler saat ini semakin pesat, fasilitas dan fitur-fiturnya pun telah berkembang, bluetooth yang merupakan salah satu fitur telepon seluler adalah teknologi wireless yang dapat menghubungkan perangkat yang berbeda yang memiliki fasilitas bluetooth melalui ISM band (industrial scientific medical) (Wang 2004). Sebagai contoh bluetooth dapat menghubungkan sebuah komputer / notebook dengan telepon seluler apabila pada komputer / notebook dan telepon seluler tersebut memiliki fasilitas bluetooth. Tujuan penelitian ini adalah menganalisis aplikasi streaming video dalam jaringan piconet dengan memanfaatkan media telepon seluler pada sisi client dan komputer pada sisi server.
Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Network Computer Centric (NCC) Departemen Ilmu Komputer, Institut Pertanian Bogor yang berlangsung mulai bulan Januari sampai Agustus 2010. Bahan dan alat yang digunakan yaitu pada sisi server terdiri dari sebuah komputer dilengkapi dengan bluetooth device dan pada sisi client terdiri dari telepon seluler dengan jenis OS Symbian serie 60 versi 2. Software yang digunakan pada sisi server adalah Sistem Operasi Windows SP3, AnalogX proxy, dan Darwin Streaming Server, sedangkan pada sisi client terdiri dari GnuBox dan RealOne Player .
Tahapan-tahapan dalam melakukan penelitian ini terdiri dari analisis sistem piconet, perancangan prototipe dan implementasi, pengukuran dan pengujian sistem piconet. Pada analisis sistem piconet dilakukan identifikasi kebutuhan piconet dari sisi server dan sisi client. Pada perancangan prototipe dan implementasi dibagi menjadi tiga tahap yaitu pra-proses, konfigurasi server, dan konfigurasi client. Pra-proses terdiri dari proses kompresi video dimana video yang akan distreaming dikompres agar memiliki ukuran yang kecil dengan mengecilkan bit rate dari video. Selanjutnya proses konversi yaitu merubah format video menjadi format 3gp yang bertujuan agar video dapat dimainkan pada media player client. Proses terakhir adalah hint track dimana video diproses agar dapat dikenali oleh protocol streaming.
Pada konfigurasi server hal yang diatur adalah streaming server yaitu Darwin Streaming Server (DSS), selanjutnya proxy AnalogX yang berfungsi untuk menghubungkan jaringan dengan DSS berikutnya membuat koneksi baru dengan mengatur koneksi jaringan diarahkan pada jaringan bluetooth. Pada konfigurasi client dilakukan dengan melakukan instalasi Gnubox kemudian mengatur access point pada telepon seluler. Setelah Gnubox terinstal dibuatlah
access point baru dengan nama Bt yang merupakan access point menggunakan
jaringan bluetooth.
Video yang distreamingkan dibagi menjadi lima skenario berdasarkan ukuran bit rate hasil dari kompresi. Ukuran bit rate yang digunakan yaitu 8 kbps, 12 kbps, 16 kbps, 20 kbps, dan 24 kbps dengan spesifikasi lainnya tidak memiliki
perbedaan. Setelah dilakukan kompresi selanjutnya dilakukan konversi dengan ukuran bit rate yang sama untuk semua skenario yaitu 20 kbps. Dari hasil proses
hint track diketahui besarnya kebutuhan bandwidth untuk video dan audio
masing-masing skenario yaitu sebesar 20 kbps untuk video dan 8 kbps untuk audio, sehingga total besarnya kebutuhan bandwidth untuk masing-masing skenario adalah 28 kbps. Besarnya kebutuhan bandwidth ini merupakan batasan kebutuhan bandwidth maksimum untuk video yang dapat distreamingkan.
Setiap skenario dilakukan lima kali ulangan pada jarak yang berbeda yaitu jarak 5 meter dan jarak 10 meter. Hasil dari pengukuran masing-masing skenario pada jarak 5 meter dan 10 meter dibandingkan untuk diketahui kinerja dari jaringan piconet. Video dengan ukuran bit rate 12 kbps pada jarak 5 meter memberikan hasil throughput yang maksimal sebesar 4.532 paket/detik dan delay minimum sebesar 0.225 milidetik, tetapi memberikan nilai packet loss tertinggi sebesar 10.36%. Sedangkan video dengan ukuran bit rate 24 kbps pada jarak 10 meter memberikan nilai yang optimal, dimana perbandingan parameter yang menjadi standar dalam analisis jaringan memberikan nilai yang seimbang artinya dari parameter throughput memberikan nilai maksimum sebesar 4.250 paket/detik, sedangkan parameter delay dan packet loss memberikan nilai minimum yaitu 0.235 milidetik dan 7.020%.
Parameter lainnya yang juga diukur dalam penelitian ini adalah jitter. Jitter erat kaitannya dengan delay, nilai dari parameter jitter mengikuti nilai parameter delay, karena jitter merupakan selisih dari delay yang dapat menggambarkan kestabilan dari suatu jaringan. Walaupun tidak ada standar baku pada streaming video untuk nilai jitter tetapi jitter dapat membantu dalam mengetahui kestabilan jaringan pada penelitian ini. Nilai jitter untuk video berjarak 5 meter memberikan pola yang sama dengan parameter delay tetapi tidak dengan video berjarak 10 meter. Nilai jitter untuk video berjarak 5 meter pada bit rate 12 kbps sebesar 0.380 milidetik yang merupakan nilai minimum seperti halnya delay. Nilai jitter untuk video berjarak 10 meter pada bit rate 24 kbps sebesar 0.410 milidetik.
Berdasarkan hasil pengukuran untuk seluruh skenario pada jarak 5 meter dan 10 meter maka dapat ditarik kesimpulan video optimum untuk streaming video dari server komputer ke client telepon seluler dengan spesifikasi pada penelitian ini adalah video pada skenario 5 yang memiliki ukuran bit rate 24 kbps. Meskipun video berhasil dikirimkan tetapi hasil yang ditampilkan pada sisi client tidak maksimal karena kompresi terhadap video, yang merupakan salah satu alternatif yang dikemukakan oleh Wang (2004) tidak memberikan jaminan kualitas video yang baik. Semakin tinggi kompresi yang diberikan pada sebuah video dalam penelitian ini kompresi video 8 kbps maka semakin banyak informasi yang hilang akibat kompresi tersebut. Packet loss yang didapatkan dalam penelitian ini berkisar antara 6.14-13.48%, sedangkan batasan packet loss yang diijinkan pada QoS streaming video adalah 5%.
Demikian halnya dengan intermediate protocol yang juga merupakan salah satu cara dalam menghadapi tantangan streaming video melalui bluetooth belum dapat memberikan hasil yang maksimal. Intermediate protocol yang digunakan pada penelitian ini yaitu IP.
© Hak Cipta milik IPB, tahun 2010 Hak Cipta dilindungi Undang-Undang
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan atau menyebutkan sumbernya. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan, penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik, atau tinjauan suatu masalah; dan pengutipan tersebut tidak merugikan kepentingan yang wajar IPB. Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh Karya tulis dalam bentuk apa pun tanpa izin IPB.
ANALISIS PENGARUH VIDEO BIT RATE PADA SISTEM
PICONET PERVASIVE UNTUK APLIKASI VIDEO
STREAMING
DEFIANA ARNALDY
Tesis
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Sains pada
Program Studi Ilmu Komputer
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2010
HALAMAN PENGESAHAN
Judul Tesis : Analisis Pengaruh Video Bit Rate pada Sistem Piconet Pervasive untuk Aplikasi Video Streaming
Nama : Defiana Arnaldy
NRP : G651080011
Program Studi : Ilmu Komputer
Disetujui Komisi Pembimbing
Dr. Sugi Guritman
Ketua Ir. Sri Wahjuni, M.T Anggota
Diketahui Ketua Program Studi
Ilmu Komputer Dekan Sekolah Pascasarjana
Dr. Ir. Agus Buono, M.Si., M.Kom. Prof. Dr. Ir. Khairil A Notodiputro, MS Tanggal Ujian : 28 Juli 2010 Tanggal Lulus :
HALAMAN PERSEMBAHAN
WxÇztÇ áxztÄt v|Çàt ~âÑxÜáxÅut{~tÇ ~tÜçt |Çwt{ |Ç| âÇàâ~ ;TÄÅ< ctÑt?
`tÅt? gË c@zç? wtÇ ixÜÜt
Â\ vtÇËà áâÜä|äx ã|à{Éâà çÉâÊ
Proud to be My Self
PRAKATA
Bismillahirrohmanirrohim. Puji syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT atas rahmat dan karunia-Nya, sehingga dapat menyelesaikan penelitian dengan judul “Analisis Pengaruh Video Bit Rate pada Sistem Piconet Pervasive untuk Aplikasi Video Streaming”.
Ucapan terima kasih tak terhingga penulis sampaikan kepada ibunda tersayang Jumtarsih atas dukungan doa, moril dan materi, serta kasih sayang yang tak ternilai harganya. Kakakku Arnolia Febrianty, S.P., M.Si tersayang serta Verra Mellyana, S.TP, M.Si tercinta yang selalu memberikan kasih sayang dan mendoakan penulis sehingga ter-support untuk menyelesaikan penelitian ini dengan sebaik-baiknya.
Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada Dr. Sugi Guritman dan Ir. Sri Wahjuni, M.T selaku dosen pembimbing yang telah bersedia memberikan bimbingan dan arahan yang sangat bermanfaat untuk pengembangan wawasan penulis, serta Hendra Rahmawan, S.Kom., M.T yang telah berkenan menjadi penguji luar komisi.
Penghargaan juga penulis sampaikan kepada Bapak Iman (Moderate Berkah Anugerah, PT) yang telah memberikan saran, arahan dan bantuannya selama penulis melakukan penelitian.
Ucapan terima kasih juga penulis sampaikan untuk teman-teman seperjuangan KOM 2008 (P’Aris, P’Altin, P’Aziz, P’Toto, dan Rosi), P’Ruhyan dan P’ Yadi serta Ibu Yuli (Administrator KOM), serta semua pihak yang telah tulus membantu dan tidak dapat penulis ucapkan satu persatu.
Semoga karya ilmiah ini bermanfaat untuk kemajuan ilmu pengetahuan, khususnya bagi upaya pemanfaatan teknologi bluetooth pada streaming video. Amin.
Bogor, Juli 2010 Defiana Arnaldy
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan pada tanggal 1 Desember 1981 di Bogor, Jawa Barat. Putra kedua dari dua bersaudara dari pasangan Ayahanda (Alm) A. Amiroenas dan Ibunda Jumtarsih.
Pendidikan S1 ditempuh di Jurusan Teknik Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor (IPB), lulus tahun 2003 dengan predikat sangat memuaskan.
Setelah lulus S1 penulis banyak terlibat dalam projek-projek yang berhubungan dengan pembangunan infrastruktur telekomunikasi. Pada tahun 2008 penulis memutuskan untuk melanjutkan pendidikan program Magister di Jurusan Ilmu Komputer, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam IPB untuk lebih memperdalam bidang jaringan telekomunikasi.
xii
DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR TABEL ... xiii
DAFTAR GAMBAR ... xiv
DAFTAR LAMPIRAN ... xv
PENDAHULUAN ... 1
Latar Belakang ... 1
Tujuan Penelitian ... 2
Manfaat Penelitian ... 2
Ruang Lingkup Penelitian ... 2
TINJAUAN PUSTAKA Bluetooth ... 4
Pervasive Computing ... 7
Stack Protocol Bluetooth... 9
Radio Frequency (RF) ... 10
GnuBox ... 11
Streaming ... 12
Streaming Protocol ... 14
Content Video Streaming ... 16
Quality-of-Service (QoS) Video Streaming ... 17
Sistem Pembelajaran Jarak Jauh (SIRANJAJA) ... 18
METODE PENELITIAN Waktu dan Tempat ... 20
Metode Penelitian ... 20
- Analisis Sistem Piconet Pervasive ... 21
- Perancangan Prototipe dan Implementasi ... 21
- Pengukuran kinerja ... 23
- Pengujian Sistem Piconet Pervasive ... 24
HASIL DAN PEMBAHASAN Penelitian Pendahuluan ... 25
Analisis Sistem Piconet Pervasive ... 27
Perancangan Prototipe dan Implementasi ... 29
Pengukuran Kinerja pada Aplikasi Sistem Piconet Pervasive ... 37
Perbandingan video jarak 5 meter dengan jarak 10 meter ... 52
SIMPULAN DAN SARAN ... 59
DAFTAR PUSTAKA ... 60
xiii
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 1 Deskripsi lapisan protocol Bluetooth ... 10
Tabel 2 Klasifikasi daya dan jangkauan pada bluetooth ... 11
Tabel 3 Perbandingan streaming berdasarkan protocol yang berbeda... 12
Tabel 4 Ukuran kompresi video dan audio ... 29
Tabel 5 Ukuran konversi video dan audio ... 30
Tabel 6 Data hasil pengukuran pada jarak 5 meter dengan bit rate 8 kbps .... 38
Tabel 7 Data hasil pengukuran pada jarak 5 meter dengan bit rate12 kbps ... 38
Tabel 8 Data hasil pengukuran pada jarak 5 meter dengan bit rate 16 kbps .. 39
Tabel 9 Data hasil pengukuran pada jarak 5 meter dengan bit rate 20 kbps . 40 Tabel 10 Data hasil pengukuran pada jarak 5 meter dengan bit rate 24 kbps .. 41
Tabel 11 Nilai rata-rata parameter video pada jarak 5 meter ... 41
Tabel 12 Data hasil pengukuran pada jarak 10 meter dengan bit rate 8 kbps .. 45
Tabel 13 Data hasil pengukuran pada jarak 10 meter dengan bit rate12 kbps . 46 Tabel 14 Data hasil pengukuran pada jarak 10 meter dengan bit rate 16 kbps 47 Tabel 15 Data hasil pengukuran pada jarak 10 meter dengan bit rate 20 kbps 48 Tabel 16 Data hasil pengukuran pada jarak 10 meter dengan bit rate 24 kbps 48 Tabel 17 Nilai rata-rata parameter untuk video dengan jarak 10 meter ... 49
xiv
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 1 Piconet (a) point-to-point dan (b) point-to-multipoint. ... 4
Gambar 2 Scatternet. ... 4
Gambar 3 Alokasi Frekuensi Radio. ... 5
Gambar 4 Komponen proses streaming video (Wang 2004). ... 6
Gambar 5 Perspektif Pervasive Computing menurut IBM (Sari 2009) ... 7
Gambar 6 Stack protocol Bluetooth. ... 9
Gambar 7 Mekanisme protocol RTSP (Mathew 2007). ... 14
Gambar 8 Skema metode penelitian ... 20
Gambar 9 Topologi arsitektur point-to-point. ... 24
Gambar 10 Contoh hasil proses hint track ... 31
Gambar 11 Folder video streaming pada DSS ... 32
Gambar 12 Skema prosedur penelitian ... 33
Gambar 13 Skema konfigurasi client ... 35
Gambar 14 Grafik perbandingan parameter throughput video jarak 5 meter .... 42
Gambar 15 Grafik perbandingan parameter delay video jarak 5 meter ... 43
Gambar 16 Grafik perbandingan parameter jitter video jarak 5 meter ... 44
Gambar 17 Grafik perbandingan parameter packet loss video jarak 5 meter ... 45
Gambar 18 Grafik perbandingan parameter throughput video jarak 10 meter .. 50
Gambar 19 Grafik perbandingan parameter delay video jarak 10 meter ... 51
Gambar 20 Grafik perbandingan parameter jitter video jarak 10 meter ... 51
Gambar 21 Grafik perbandingan parameter packet loss video jarak 10 meter ... 52
Gambar 22 Perbandingan nilai rata-rata throughput untuk setiap bit rate ... 54
Gambar 23 Perbandingan nilai parameter delay untuk setiap bit rate ... 55
Gambar 24 Perbandingan nilai parameter jitter untuk setiap bit rate ... 56
xv
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman Lampiran 1 Data penelitian pendahuluan ... 63 Lampiran 2 Data penelitian pendahuluan ... 64
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Perkembangan teknologi telepon seluler saat ini semakin pesat, fasilitas dan fitur-fiturnya pun telah berkembang. Saat ini telepon seluler bukan hanya alat untuk berkomunikasi sebatas telepon ataupun mengirim pesan. Telepon seluler telah berkembang menjadi suatu alat yang memiliki multifungsi seiring dengan ditambahkannya fitur-fitur seperti kamera, infrared, bluetooth, pemutar video dan musik, GPS (global positioning system), perekam suara, dan lain sebagainya yang dapat memudahkan penggunanya.
Bluetooth yang merupakan salah satu fitur telepon seluler adalah teknologi
wireless yang dapat menghubungkan perangkat yang berbeda yang memiliki
fasilitas Bluetooth melalui ISM band (industrial scientific medical) (Wang 2004). Sebagai contoh bluetooth dapat menghubungkan sebuah komputer/notebook dengan telepon seluler apabila pada komputer/notebook dan telepon seluler tersebut memiliki fasilitas bluetooth.
Meskipun teknologi bluetooth telah dimiliki oleh rata-rata telepon seluler maupun notebook, namun pemanfaatannya masih belum maksimal. Umumnya pengguna telepon seluler ataupun notebook menggunakan bluetooth hanya untuk bertukar informasi/data. Hal ini dikarenakan bluetooth memiliki kelemahan terbesar yaitu keterbatasan bandwidth.
Catania dan Zammit (2008) telah melakukan pengujian video streaming menggunakan jaringan bluetooth pada telepon seluler merk Nokia untuk stream video clip dan real time video dari telepon seluler ke komputer dan dari komputer ke telepon seluler. Sistem operasi pada komputer yang digunakannya adalah berbasis Linux. Kualitas video yang dikirim semakin berkurang seiring dengan bertambahnya jarak dan adanya interferensi jaringan Wi-Fi.
Salah satu cara mengatasi kelemahan pada jaringan bluetooth yaitu penggunaan protocol yang sesuai dan penggunaan kompresi video. Penggunaan kompresi video akan mempengaruhi kualitas video karena berhubungan dengan ukuran bit rate dari video tersebut. Wang (2004) menjelaskan bahwa format video H.263 merupakan format video yang sesuai untuk streaming video melalui
2 bluetooth. Format H.263 dibangun untuk streaming video kualitas rendah pada bandwidth yang kecil yaitu dari 20 hingga 64 kbps.
Wang (2004) juga menyebutkan bahwa kompresi video merupakan lahan penelitian yang masih luas, tetapi masih jarang artikel yang mengangkat topik ini. Kompresi video adalah kunci utama dalam streaming video menggunakan bluetooth.
Catania dan Zammit (2008) dalam pengujiannya mendapatkan bahwa
protocol L2CAP lebih baik dibandingkan dengan RFCOMM dalam melakukan
video streaming kualitas tinggi. Berdasarkan hasil penelitian Razavi, Fleury, dan Ghanbari (2007) setting default dari bluetooth tidak cocok untuk melakukan video stream kecuali dengan cara memaksimalkan ukuran paket dan mengemas bitstream secara dinamis kedalam paket tersebut.
(Yusa 2008) telah melakukan penelitian mengembangkan modul pembangunan content streaming pada telepon seluler dan personal computer menggunakan koneksi point-to-point, tetapi penelitian tersebut hanya melakukan
streaming dari telepon seluler ke komputer belum melakukan proses
kebalikannya, yaitu streaming dari komputer ke telepon seluler.
Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian ini adalah menganalisis pengaruh video bit rate pada aplikasi video streaming dalam jaringan piconet pervasive dengan memanfaatkan media telepon seluler dan komputer.
Manfaat Penelitian
Mendapatkan kompresi video (bit rate) yang optimal pada aplikasi video
streaming, sehingga teknologi bluetooth dapat diaplikasikan dan dimanfaatkan
pada bidang yang lebih luas.
Ruang Lingkup Penelitian
Penelitian ini dibatasi pada topologi piconet point-to-point dengan komputer sebagai server dan telepon seluler sebagai client. Sistem operasi yang digunakan pada komputer yaitu Windows service pack 3 sedangkan pada telepon
3 seluler yaitu Symbian OS serie 60. Protocol yang digunakan adalah protocol RFCOMM dengan intermediate protocol berupa IP (internet protocol).
Pada bagian pengukuran, penelitian ini akan dibatasi pada penggunaan video bit rate, jarak dari server ke client dan format video. Ukuran video bit rate yang diukur terdiri dari lima ukuran yaitu 8 kbps, 12 kbps, 16 kbps, 20 kbps dan 24 kbps, sedangkan jarak yang akan diukur yaitu 5 meter, dan 10 meter. Format video yang digunakan yaitu 3gp.
TINJAUAN PUSTAKA
Bluetooth
Bluetooth adalah teknologi wireless yang menghubungkan multiple personal device melalui suatu jaringan yang dikenal dengan nama personal area network (PAN) (Wang 2004). Bentuk dasar jaringan bluetooth dinamakan piconet. Piconet merupakan bentuk jaringan ad hoc yang dinamis. Suatu perangkat yang memanggil perangkat lain ke dalam piconet disebut master, sedangkan perangkat lain yang menerima panggilan dinamakan slave. Secara umum bentuk koneksi bluetooth dapat dibedakan ke dalam tiga kategori, yaitu: point, point-to-multipoint, dan scatternet. Gambar 1 merupakan bentuk jaringan piconet pada bluetooth (Nokia 2003).
Gambar 1 Piconet (a) point-to-point dan (b) point-to-multipoint.
Koneksi point-to-point terjadi antara satu master dan satu slave yang menjalin komunikasi. Jika slave yang tehubung ke master lebih dari satu, koneksi ini dinamakan koneksi point-to-multipoint. Suatu perangkat dalam jaringan piconet dapat melakukan komunikasi dengan perangkat lain pada jaringan piconet yang lain, komunikasi ini dinamakan koneksi scatternet (Gambar 2). Master dalam piconet hanya mampu berkomunikasi dengan tujuh buah slave aktif dan maksimum sampai 255 slave tidak aktif (Luthfi 2009).
Gambar 2 Scatternet. Master Slave Master Slave Slave Slave Master Slave Master Slave Slave Master Slave Master Slave Slave Slave (a) (b)
5 Bluetooth adalah nama orang, yaitu Harold Bluetooth (dalam bahasa Inggris) atau Harald Blatand (bahasa Denmark) yang merupakan seorang Raja Viking Denmark di tahun 940-985, yang berhasil melanjutkan perjuangan ayahnya raja Gorm Dek Gammel, mempersatukan Denmark dengan Norwegia. Bila Harald Blatand memiliki prestasi dan supremasi mempersatukan Denmark dan Norwegia,
Bluetooth abad ke-21 berperan sebagai pemersatu atau jembatan keterhubungan
antar aneka produk berteknologi high end sehingga bisa saling berinteraksi dan beroperasi melalui kendali chipset bluetooth yang dipasang pada produk-produk terkait. Benang merah antara mitologi dan supremasi teknologi pun kini menjadi lebih berkait. Bluetooth memiliki keunggulan khususnya untuk peralatan mobile yaitu: ringan, konsumsi power rendah dan mudah digunakan (Lutfi 2009).
Spesifikasi jaringan bluetooth yaitu physical layer, link layer dan
application layer yang dapat mendukung aplikasi data juga suara (voice). Link
layer pada bluetooth mendukung dua tipe model link antara master dan slave yaitu link Synchronous Connection Oriented (SCO) dan link Asynchronous Connection –Less (ACL). SCO adalah circuit switch koneksi point-to-point yang simetris dengan bandwidth mencapai 64 kbps, biasanya jenis ini digunakan pada
QoS-guarenteed bi-directional streaming seperti voice transmission, sedangkan ACL
dapat mendukung link point-to-multipoint dengan bandwidth mencapai 732 kbps untuk downlink dan 128 kbps untuk uplink. ACL memiliki bandwidth yang cukup besar untuk streaming media dan dapat mendukung tipe koneksi broadcast (Wang 2004).
Gambar 3 Alokasi Frekuensi Radio.
Teknologi bluetooth terdiri dari microchip radio penerima/pemancar yang sangat kecil/pipih dan beroperasi pada pita frekuensi standar global 2,4 GHz (Gambar 3). Teknologi ini menyesuaikan daya pancar radio sesuai dengan kebutuhan. Ketika radio pemancar mentransmisikan informasi pada jarak tertentu, radio penerima akan melakukan modifikasi sinyal-sinyal sesuai dengan jarak yang
6 selaras sehingga terjadi fine tuning. Data yang ditransmisikan oleh chipset pemancar akan diacak, diproteksi melalui enskripsi serta otentifikasi dan diterima oleh chipset yang berada di peralatan yang dituju.
Tantangan yang banyak dihadapi pada video streaming menggunakan jaringan bluetooth antara lain delay dan hilangnya data selama proses transmisi, terputusnya jaringan yang diakibatkan diluar jangkauan, juga adanya interferensi dengan device yang lain. Namun hal utama yang menjadi tantangan terbesarnya adalah terbatasnya bandwidth pada jaringan bluetooth (Wang 2004). Hal ini senada dengan permasalahan yang dihadapi pada streaming video melalui internet yaitu keterbatasan bandwidth, delay dan hilangnya data selama pengiriman, karena jaringan internet tidak menjamin quality of service (QoS) untuk streaming video (Wu et al 2001).
Beberapa cara dalam menghadapi tantangan video streaming menggunakan jaringan bluetooth antara lain: video compression, QoS control dan intermediate protocols. Ketiga hubungan tersebut dapat dilihat pada Gambar 4 (Wang 2004).
Tujuan digunakannya kompresi video adalah untuk memindahkan rangkaian informasi yang berlebih. Langkah ini merupakan bagian yang kritis karena keterbatasan bandwidth yang hanya mampu mencapai 732 kbps.
Gambar 4 Komponen proses streaming video (Wang 2004).
Streaming Server Media Encoding Client Media Decoding QoS Control Error Control Congestion Control Intermediate Protocols
Bluetooth Module Bluetooth Module Intermediate Protocols QoS Control Error Control Congestion Control Legend: Application
7 Gambar 4 menunjukkan komponen fungsional untuk streaming video pada jaringan bluetooth. Berdasarkan permintaan client, media server akan mengambil file kompresi video sesuai dengan permintaan client sedangkan Qos control akan beradaptasi dengan media bit-streams pada layer intermediate. Setelah berhasil beradaptasi, video streaming yang sudah terkompresi dibagi menjadi paket-paket pada layer intermediate yang dipilih (L2CAP, HCI, IP). Kemudian paket-paket tersebut dikirim melalui modul bluetooth. Pada bagian penerima, modul bluetooth akan menerima paket dari udara, kemudian paket-paket tersebut dikumpulkan kembali (reassembles) pada bagian intermediate protocol untuk dikirim ke decoder dan dilakukan dekompresi (Wang 2004).
Pervasive Computing
Pervasive computing berdasarkan Weiser dalam Sari (2009) didefinisikan sebagai Elemen-elemen perangkat keras dan perangkat lunak yang terkoordinasi, yang terhubung lewat kabel, infrared, atau gelombang radio yang telah membaur sehingga keberadaannya tidak terasa lagi. Sistem ini terintegrasi ke dalam kehidupan sehari-hari manusia dan sangat berpengaruh, atau pervasive. Elemen dari Sistem pervasive melakukan komputasi, mengkomunikasikan, dan bekerjasama untuk membantu manusia melakukan pekerjaaannya. Orang akan menggunakan layanannya secara tidak sadar untuk menyelesaikan tugasnya.
8 Peralatan pervasive (Pervasive Devices) biasanya memungkinkan setiap orang untuk mengakses informasi dimana saja dan kapan saja. Gambar 5 memperlihatkan definisi pervasive computing dari IBM yang memungkinkan penggunaan peralatan apapun, jaringan komputer apa saja, dan data apa saja. Perkembangan terakhir di Indonesia beberapa tahun belakangan ini memperlihatkan kecenderungan meningkatnya penggunaan peralatan digital seperti telpon genggam, yang kemungkinan besar akan diikuti penggunaan peralatan yang memiliki sumber daya komputasi namun berbentuk kecil, misalnya personal digital assistant (PDA) dan telepon pintar (smart phone) (Sari 2009). Sistem pervasive dibangun dengan beberapa komponen pendukung yang harus memenuhi karakteristik dan sifat dari konsep pervasive computing (Yurmama 2009). Karakteristik dan sifat suatu sistem dikatakan memenuhi katagori Pervasive Computing adalah:
• Adaptability dan Dynamic
Sifat dari sistem yang dapat beradaptasi dan dinamis terhadap lingkungan sekelilingnya.
• Resources awareness
Sifat pelayanan multi fidelity sistem disesuaikan dengan sumber daya lingkungan sekitarnya.
• Secure and Privacy
Kemampuan pengamanan dan perlakuan khusus terhadap subjek dan objek dengan sistem pengamanan dalam pengaksesan maupun kerjanya.
Dalam sistem pervasive computing, “Context awareness” sangat memegang peranan penting bagaimana suatu sistem dapat dikatakan sebagai pervasive sistem. Context awareness ini berhubungan erat dengan model dari user interface yang digunakan yang meliputi Task model, dialog model, domain model, dan user model. Task model menerangkan bagaimana user memberi perintah terhadap sistem. Dialog model menerangkan hubungan sisi technical sistem, Domain model menerangkan aturan beberapa objek dalam system dan User model menerangkan bagaimana aturan user dalam sistem.
9 Stack Protocol Bluetooth
Stack protocol bluetooth terdiri atas beberapa layer protocol dan dibagi menjadi dua bagian, yaitu controller dan stack on-host (Klingsheim 2004).
Bagian controller secara khusus diimplementasikan pada level hardware. Layer pada bagian controller terdiri atas:
• Host Controller Interface (HCI)
• Link Manager Protocol
• Baseband / Link Protocol
• dan Radio
Sebaliknya, bagian stack on-host diimplementasikan pada level software untuk berinteraksi dengan aplikasi dan service Layer pada bagian stack on-host, terdiri atas:
• Logical Link Control and Adaption Protocol (L2CAP)
• RFCOMM, WAP dan OBEX
• Telephony Control System (TCS)
• Service Discovery Protocol (SDP)
• dan Application
Susunan stack protocol bluetooth dapat dilihat pada Gambar 6.
Gambar 6 Stack protocol Bluetooth.
Application
Host Control Interface (HCI)
Radio RFCOMM TCS
Logical Link Control and Adaption Protocol (L2CAP)
Link Manager Protocol Baseband / Link Controller
10 Penjelasan dari lapisan-lapisan stack protocol bluetooth pada Gambar 6 di atas dapat dilihat pada Tabel 1 berikut ini.
Tabel 1 Deskripsi lapisan protocol Bluetooth
Layer Deskripsi
Application Panduan bagaimana stack
Protocol seharusnya digunakan oleh suatu
aplikasi
Telephony Control System (TCS) Menyediakan layanan telepon
Service Discovery Protocol (SDP) Digunakan untuk melayani discovery pada remote perangkat bluetooth
WAP dan OBEX Menyediakan interface untuk bagian lapisan atas dari protocol komunikasi lainnya
RFCOMM Menyediakan RSS-232 seperti serial
interface
L2CAP Multiplek data dari lapisan yang lebih tinggi
dan mengkonversin antara ukuran paket yang berbeda
HCI Menangani komunikasi antara host dengan
modul Bluetooth
Link Manager Protocol Mengatur dan mengkonfigurasi koneksi dengan perangkat yang lain
Baseband and Link Controller Mengatur koneksi fisik, frekuensi hopping, dan assembling (perakitan) paket
Radio Memodulasi dan demodulasi data untuk
transmisi dan penerimaan di udara
Radio Frequency (RF)
Radio Frequency (RF) adalah lapis terendah dari spesifikasi bluetooth. Unit RF merupakan sebuah transceiver yang memfasilitasi hubungan wireless antar perangkat bluetooth yang beroperasi pada international scientific and medical (ISM) band dengan frekuensi 2,4 GHz. ISM band bekerja dengan frequency-hopping, dan pembagiannya dibuat dalam 79 hop dengan spasi 1 MHz.
Teknologi frequency-hopping dimungkinkan berbagi jenis perangkat transmit pada frekuensi yang sama tanpa menimbulkan interferensi. Daya yang dianjurkan untuk radio bluetooth ini diklasifikasikan menjadi tiga kelas (Tabel 2).
11 Tabel2 Klasifikasi daya dan jangkauan pada bluetooth
Kelas Daya Daya output maksimum (mW) Jangkauan/Range (meter)
1 <100 (20 dBm) 100
2 1 – 2.5 (4 dBm) 10
3 1 mW (0 dBm) 0.1 - 1
Kelas daya 2 merupakan klasifikasi bluetooth yang umum ditemukan pada berbagai perangkat seperti pada telepon seluler maupun laptop/notebook. Kelas ini yang akan digunakan dalam penelitian dimana jangkauan maksimumnya sekitar 10 meter.
GnuBox
GnuBox merupakan salah satu software telepon seluler yang berfungsi membuat access point baru pada telepon seluler, sehingga telepon seluler dapat melakukan akses internet tidak melalui GPRS (general packet radio service) melainkan melalui bluetooth yang terhubung dengan komputer yang memiliki akses internet. Software ini dikembangkan pertama kali oleh symbianos.org.cvs yang didesain untuk OS Symbian 6.0, kemudian dilakukan pengembangan selanjutnya dengan memperbaiki kelemahan-kelemahan yang ada oleh xan (http://xan.dnsalias.org/gnubox/#faqwhy).
GnuBox dapat diperoleh secara gratis dari internet pada alamat resminya yaitu http://xan.dnsalias.org/gnubox/#faqwhy. Tools ini merupakan tools siap pakai dengan penggunaannya disesuaikan dengan tipe dari masing-masing tipe telepon seluler. GnuBox dibangun berbasis Symbian OS dan UIQ. Beberapa merk telepon seluler yang dapat menggunakan GnuBox antara lain Sony Ericsson, Nokia, dan Motorola. Untuk merk Sony Ericsson dan Motorola sampai saat ini terbatas hanya pada beberapa tipe yaitu Sony Ericsson P800, P900, dan P910 dan untuk Motorola tipe A920, A925, dan A1000.
Sedangkan untuk merk Nokia lebih bervariasi yaitu mulai dari Serie 60 v1 sampai dengan Serie 90. Beberapa tipe Nokia yang dapat menggunakan GnuBox sesuai dengan tipenya antara lain Nokia 3230, 6260, 6600, 6620, 6670, 7610, 6630, 6680, 6681, 6682, N70, N90, dan 7710.
12
Streaming
Streaming media adalah suatu proses pengiriman multimedia secara langsung, dimana penerima akan menerima paket data secara konstan selama paket data tersebut dikirim oleh server streaming. Kata stream sendiri mengandung arti aliran, dalam hal ini streaming merupakan suatu aliran paket data secara langsung.
Bagian utama dari real-time multimedia adalah pengiriman video secara langsung ataupun video yang tersimpan (stored video). Dalam stored video terdapat dua mode transmisi yang digunakan melalui internet, yang pertama adalah mode download dan yang kedua adalah mode streaming. Pada mode download, pengguna mengunduh seluruh file video untuk kemudian dimainkan kembali, sedangkan pada mode streaming video secara langsung ditampilkan selama transmisi berlangsung (Wu et al 2001).
Penggunaan streaming video telah banyak dimanfaatkan seperti halnya untuk proses pembelajaran (e-learning). Boullart dan Matar (2002) menyatakan bahwa e-learning dapat dipandang sebagai pengiriman informasi, komunikasi, edukasi, dan training secara on-line, dengan memanfaatkan jaringan (LAN/WAN atau internet) untuk mengirimkan, berinteraksi ataupun memfasilitasi proses e-learning tersebut.
Di dalam Wu et al (2001) disebutkan beberapa protocol yang digunakan dalam streaming video yang telah diklasifikasikan menjadi tiga kategori yaitu
Network layer protocol, transport protocol, dan session control protocol.
Sedangkan M.H. Chia dan M. Salim dalam Wang (2004) mengajukan dan membandingkan HCI, L2CAP dan IP sebagai intermediate protocol alternatif untuk streaming video menggunakan bluetooth.
Wang (2004) menyatakan bahwa untuk mengatasi tantangan streaming video pada jaringan bluetooth yaitu dengan pemilihan intermediate protocol, QoS
control, dan kompresi video. Pada pemilihan intermediate protocol terdapat tiga
pilihan yaitu streaming via HCI, streaming via L2CAP, dan streaming via IP. Berdasarkan Tabel 3 dapat dilihat untuk protocol IP bekerja pada layer Network pada OSI Layer artinya bekerja pada layer yang lebih tinggi bila dibandingkan dengann protocol lainnya. Demikian halnya dengan nilai dari
13 kompleksitasnya memiliki nilai yang rendah, dan karena bekerja pada bagian software maka dapat lebih mudah dimodifikasi.
Tabel 3 Perbandingan streaming berdasarkan protocol yang berbeda
Deskripsi HCI L2CAP IP
Logical OSI Layer Link Link Network
Implementation High Medium Low
Complexity
Modified Part Hardware Software Software
Segmentation and No Yes Yes
Reassembly Support
Point-to-Multipoint Support No Yes Yes
BT Profile N.A. AVDTP LAP or BNEP
Encapsulation RTP L2CAP+ L2CAP+ LAP
Overhead AVDTP+ /BNEP+IP+UDP+
RTP RTP
Pada bagian kompresi video Wang (2004) mengemukakan bahwa format video H.263 sesuai untuk streaming video dengan kapasitas bandwidth yang terbatas. Karena H.263 dibangun untuk streaming video kualitas rendah yaitu pada bandwidth 20 kbps – 64 kbps.
Catania dan Zammit (2008) melakukan pengujian video streaming menggunakan jaringan bluetooth antara telepon seluler dengan komputer yang berbasis Linux. Mereka melakukan perbandingan protocol antara L2CAP dengan RFCOMM dimana dihasilkan bahwa video streaming menggunakan jaringan bluetooth akan lebih baik apabila dilakukan dengan menggunakan L2CAP.
Pada penelitian ini akan dilakukan pengukuran pengaruh video bit rate terhadap aplikasi video streaming menggunakan jaringan bluetooth antara telepon seluler sebagai client dengan komputer yang berbasis Windows sebagai server. Protocol yang akan digunakan adalah RFCOMM. Penggunaan protocol RFCOMM karena API Bluetooth dari Microsoft hanya mendukung protocol ini. Sedangkan intermediate protocol yang digunakan adalah IP (internet protocol).
14
Streaming Protocol
Streaming protocol bertujuan sebagai standardisasi komunikasi antara
streaming server dan komputer client. Spesifikasi streaming protocol dibedakan
menurut fungsinya yaitu:
1. Real-time Streaming Protocol (RTSP)
RTSP adalah protocol level aplikasi yang berfungsi sebagai mekanisme kontrol pengiriman data audio atau video secara real-time (RFC-2326 1998). Protocol ini mempermudah client ketika ingin melakukan proses pause atau mencari posisi random ketika memutar kembali data. RTSP bertindak sebagai ”network remote control” yang memiliki empat buah perintah yang dikirim dari client kepada server streaming. Keempat perintah tersebut adalah:
• Setup, server mengalokasikan sumber daya kepada client.
• Play, server mengirim sebuah stream ke sesi client yang telah dibangun
dari perintah setup sebelumnya.
• Pause, server menunda pengiriman stream namun tetap menjaga sumber
daya yang telah dialokasikan.
• Teardown, server memutuskan koneksi dan membebastugaskan sumber
daya yang sebelumnya telah digunakan.
DESCRIBE Response (SDP) SETUP (Video stream)
Response SETUP (Audio stream)
Response PLAY Response PAUSE Response TEARDOWN Response
Gambar 7 Mekanisme protocol RTSP (Mathew 2007). Media
Client
Media Server
15 Empat perintah RTSP dapat dilakukan setelah client dan server sudah berada dalam session yang disepakati. Client melakukan proses DESCRIBE
dan server merespon dengan protocol SDP (Session Description Protocol).
Untuk lebih jelasnya mekanisme protocol RTSP dapat dilihat pada Gambar 7.
2. Real-time Transport Protocol (RTP)
Protocol ini didesain untuk memberikan layanan pengiriman end-to-end
untuk data dengan karakteristik real-time seperti interaktif audio dan video secara unicast atau multicast dalam sebuah jaringan komputer (RFC-3550 2003). Protocol RTP berjalan di atas protocol UDP sebagai media transport. Dalam RTP terdapat mekanisme penomoran sequence atau urutan paket RTP yang digunakan untuk merekonstruksi ulang paket. Inisialisasi penomoran sequence dilakukan secara acak untuk menjamin sekuritasnya. RTP menggunakan alamat port UDP 6872 untuk video dan 6870 untuk audio.
Apabila jaringan tidak mendukung protocol UDP, maka RTP dapat berjalan di atas protocol TCP. Apabila RTP berjalan menggunakan TCP sebagai media transport, maka direkomendasikan untuk menggunakan ukuran bit rate yang rendah (16 atau 32 kbps) pada video yang akan distreamingkan (http://publib.boulder.ibm.com/).
Untuk menjamin quality of service (QoS), RTP memerlukan mekanisme kontrol paket. Mekanisme ini yang disebut sebagai Real-time Control
Protocol (RTCP). RTCP memberikan feedback dari kualitas pendistribusian
data. RTCP menggunakan aturan port number yaitu (RTP port + 1). Paket-paket proses RTCP sebagai berikut:
• RTCP SDES : mendeskripsikan atau identifikasi source.
• RTCP SR : sender report, dikirim oleh active sender mengenai laporan statistik dari proses transmisi.
• RTCP RR : dikirim oleh receiver mengenai laporan statistik dari proses transmisi.
• RTCP BYE : paket indikasi akhir dari proses streaming. • RTCP APP : fungsi spesifikasi dari suatu aplikasi tertentu.
16
Content Video Streaming
Video kompresi
Video kompresi adalah salah satu bentuk kompresi data yang bertujuan untuk mengecilkan ukuran file audio/video dengan metode :
• Lossy yang menghasilkan format Vorbis, dan MP3;
• Loseless yang menghasilkan format FLAC;
Kompresi dilakukan pada saat pembuatanfile audio/video dan pada saat distribusi file audio/video tersebut (Anton 2006).
Secara umum, semakin tinggi level kompresi, semakin rendah kualitas subjektif yang dapat dicapai. Kualitas tidak hanya tergantung pada bit-rate tetapi juga pada konten, resolusi layar, frame rate dan algoritma yang digunakan. Frame rate adalah jumlah frame atau gambar yang diproyeksikan atau ditampilkan per detik. Beberapa kompresor bukan hanya memungkinkan untuk mengatur tingkat target data tetapi juga kedalaman warna, resolusi gambar, kunci frame frekuensi dan karakteristik tambahan lainnya. Media player yang paling populer di pasaran saat ini adalah Windows Media, RealNetworks, VLC Player dan QuickTime.
Video bit rate
Video bit rate merupakan ukuran kapasitas data video ketika dimainkan
dalam satuan detik (Passas dan Salkintzis 2005). Kualitas video diatur dalam proses encoding videonya. Gambar akan menjadi semakin baik kedalaman warnanya seiring dengan bertambahnya nilai bit rate.
Hint track
Prinsip streaming media adalah media dikirimkan kepada client secepat mungkin tanpa adanya waktu keterlambatan. Hint track bertujuan menginformasikan server tentang informasi paket RTP. Informasi ini yang akan memberikan keterangan kepada server untuk mengirimkan sequence video dan rate video dengan benar (Austerberry 2005). Masing-masing track audio dan video dikirimkan secara terpisah dan instruksi pemaketan untuk tiap-tiap stream berada dalam bentuk hint track. Masing-masing hint track akan memberitahu server bagaimana mengoptimalisasikan pemaketan jumlah data media yang spesifik.
17 Untuk masing-masing media track yang akan dikirimkan, minimal harus mempunyai satu hint track. Hint track berisi informasi transport data format, RTP payload, dan Maximum Transfer Unit (MTU).
Quality-of-Service (QoS) Video Streaming
Pengertian quality of service (QoS) adalah kemampuan menyediakan jaminan, performansi dan diferensiasi layanan dalam jaringan. QoS sebagai ukuran kolektif atas tingkat layanan yang disampaikan ke client (Szigeti & Hattingh 2004).
Tujuan utama dari proses video streaming adalah pengiriman harus tiba di tujuan dengan tepat dan video dapat dimainkan secara berurutan tanpa adanya gangguan atau interupsi. Gangguan pengiriman dapat terjadi akibat kondisi fluktuasi pada jaringannya.
Kriteria QoS video-on-demand streaming dalam standar Cisco System adalah sebagai berikut:
1. Bandwidth, besarnya kapasitas yang dapat ditransmisikan dalam jaringan.
Bandwidth sangat berpengaruh dalam pengiriman paket video streaming.
Bandwidth berpengaruh untuk tipe format video dan video bit-rate yang
ditransmisikan. Semakin besar bandwidth maka semakin baik kualitas pengiriman videonya.
2. Delay, waktu yang dibutuhkan data untuk menempuh jarak dari asal ke
tujuan. Semakin kecil waktu delay maka akan semakin baik kualitas
streaming. Delay tidak boleh lebih dari 4 atau 5 detik. Perhitungan delay
menggunakan persamaan berikut :
... [1]
Dengan
Ri = Received Time i (waktu penerimaan ke-i) Si = Sent Time i (waktu pengiriman ke-i)
3. Packet loss adalah jumlah paket yang hilang. Sedangkan packet loss ratio
(PLR) adalah perbandingan jumlah paket yang hilang terhadap total paket yang dikirim secara keseluruhan. PLR untuk standar streaming video sesuai dengan QoS streaming video Cisco adalah seperti berikut:
18
≤ 5% streaming berada dalam batasan QoS
PLR
> 5% streaming tidak berada dalam standar QoS
Untuk mengetahui besarnya packet loss dapat dilakukan dengan melihat jumlah paket yang hilang pada tools capture traffic, sedangkan nilai packet loss ratio dapat dihitung dari jumlah paket yang hilang dibagi dengan jumlah paket keseluruhan. Secara formal dapat ditulis sebagai berikut :
... [2]
Parameter lainnya yang digunakan sebagai kriteria dalam mengukur QoS adalah throughput. Throughput adalah rata-rata data yang dikirim dalam suatu jaringan, biasa diekspresikan dalam satuan bits per second (bps), bytes per second (Bps) atau packet per second (pps). Throughput merujuk pada besar data yang di bawa oleh semua trafik jaringan, tetapi dapat juga digunakan untuk keperluan yang lebih spesifik, misalnya hanya mengukur transaksi Web, VoIP (Voice over IP), atau trafik jaringan yang menuju alamat jaringan tertentu, dan lain-lain.
Throughput diukur dengan cara menghitung bytes yang dikirimkan selama rentang waktu tertentu. Besarnya selang waktu pengukuran dapat mempengaruhi hasil gambaran perilaku jaringan. Selang waktu pengukuran yang terlalu besar dapat berakibat menghilangkan gambaran perilaku burstiness yang terjadi, sedangkan selang waktu pengukuran yang terlalu kecil memberikan koleksi kelajuan data yang lebih banyak dan dapat mengubah gambaran perilaku burstiness yang sebenarnya (Brownlee & Loosley 2001). Rumus yang digunakan untuk menghitung throughput dari data yang diperoleh dari capture traffic adalah sebagai berikut :
... [3]
Sistem Pembelajaran Jarak Jauh (SIRANJAJA)
Sistem pembelajaran jarak jauh merupakan sistem pembelajaran yang memungkinkan proses belajar mengajar dapat dilakukan tanpa pertemuan fisik.
19 Dengan kemajuan teknologi, ruang perkuliahan bisa digantikan dengan ruang kelas virtual (virtual class). Virtual class adalah kelas virtual dimana dosen dan mahasiswa tidak harus bertatap muka dalam satu kelas, tetapi dapat digantikan dengan aplikasi video streaming.
Dalam Yusa (2008) telah dibangun suatu prototipe content streaming yang digunakan untuk SIRANJAJA dengan menggunakan koneksi bluetooth. Penelitian Yusa (2008) telah berhasil melakukan proses video streaming dari client telepon seluler ke server (dalam hal ini perangkat komputer). SIRANJAJA merupakan salah satu bentuk aplikasi yang dapat menerapkan streaming video.
METODE PENELITIAN
Waktu dan Tempat
Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Network Computer Centric (NCC) Departemen Ilmu Komputer, Institut Pertanian Bogor yang berlangsung mulai bulan Januari sampai Agustus 2010.
Tahapan-tahapan penelitian ini dapat dilihat pada Gambar 8 berikut:
Gambar 8Skema metode penelitian
Metode Penelitian
Metode yang digunakan pada penelitian ini meliputi beberapa tahapan dan bagian. Tahapan-tahapan tersebut adalah:
• Analisis Sistem Piconet Pervasive
Analisis Sistem Piconet
Perancangan dan implementasi
Analisis Hasil
Konfigurasi alat dan jaringan:
• Server • Client Dokumentasi Selesai Mulai Praproses: • Video kompresi • Hint track Pengujian dan Pengukuran
21 • Perancangan Prototipe dan Implementasi
• Pengukuran dan Pengujian Sistem Piconet Pervasive
Sebelum dilakukan pengambilan data dilakukan penelitian pendahuluan untuk menentukan bit rate video yang dapat distreamingkan pada kapasitas bandwidth yang terbatas.
- Analisis Sistem Piconet Pervasive
Pada tahap ini dilakukan identifikasi kebutuhan sistem piconet. Identifikasi kebutuhan dilakukan berdasarkan studi pustaka dan literatur mengenai Darwin
Streaming Server, pemrosesan video, multimedia pada telepon seluler, koneksi
bluetooth dari telepon seluler ke komputer, dan dari komputer ke telepon seluler. Identifikasi kebutuhan alat yang digunakan yaitu :
Lingkungan pengembangan sisi server
• Genuine Intel(R) CPU T2300 @ 1.66 GHz • RAM 2.49 GB
• Sistem Operasi Microsoft Windows XP Service Pack 3 • USB Bluetooth Generic
Lingkungan sisi client
• Telepon seluler dengan Symbian OS • Serie 60 versi 2
• Bluetooth v1.1
Software tambahan yang digunakan adalah software open source bernama GnuBox, AnalogX, dan MP4Box-0.4.6-dev_20091013 yang digunakan untuk melakukan hint track video.
- Perancangan Prototipe dan Implementasi
Pada tahap ini, perancangan prototipe dilakukan untuk koneksi bluetooth dari komputer ke telepon seluler, tahapan-tahapannya antara lain:
• Pra-proses Video kompresi
Video yang akan dikirim merupakan video yang telah dikompresi sehingga video tersebut dapat dikirim melalui jaringan piconet dengan bandwidth yang terbatas. Format kompresi video yang digunakan yaitu 3gp. Penggunaan format
22 tersebut selain format kompresi terkecil saat ini juga karena merupakan format video yang dapat dibaca / dimainkan pada telepon seluler pada umumnya.
Hint track
Pada proses streaming video, pertama-tama dilakukan proses hint track terhadap video yang akan distreaming sehingga video dapat dijalankan/dimainkan pada video player client. Pada penelitian ini proses hint track dilakukan dengan menggunakan tools open source bernama MP4Box versi 0.4.6. Proses hint track diperlukan untuk memberikan informasi kepada video yang distreamingkan sehingga video tersebut dapat dikenali oleh client.
• Konfigurasi server
Untuk melakukan proses streaming yang efektif maka dibutuhkan suatu server yang khusus untuk memberikan layanan streaming. Penelitian ini menggunakan software Darwin Streaming Server (DSS) yang merupakan versi
open source dari Quicktime Streaming server (QSS). Server ini mengijinkan
pengiriman video Quicktime, MPEG-4 dan 3GPP dalam suatu jaringan internet dengan menggunakan aturan standar protocol RTSP dan RTP. DSS dapat berjalan dalam platform sistem operasi Mac OS, Linux, Solaris, dan Windows. Penggunaan DSS pada penelitian ini karena sampai saat ini streaming server yang tidak berlisensi adalah DSS.
Penelitian ini menggunakan DSS versi 5.5.5 dengan Windows sebagai sistem operasinya. Konfigurasi DSS mengikuti konfigurasi secara default. Software lainnya yang digunakan untuk melakukan koneksi bluetooth antara komputer server dengan client telepon seluler adalah proxy Analog X. Analog X proxy digunakan untuk menghubungkan jaringan pada komputer dengan DSS sehingga permintaan paket dari client dapat dibaca dan diterima oleh server.
• Konfigurasi client
Client (telepon seluler) yang digunakan yaitu Nokia 6600 Serie 60 v2. Pada sisi client (telepon seluler) dilakukan proses instalasi software GnuBox yang berfungsi membuat access point baru untuk menghubungkan telepon seluler dengan komputer melalui jaringan bluetooth.
23 Setelah konfigurasi dilakukan maka telepon seluler dapat berkomunikasi dengan komputer melalui jaringan bluetooth dimana komputer bertindak sebagai server sedangkan telepon seluler bertindak sebagai client. Untuk melakukan proses streaming video digunakan video player yaitu real player dengan melakukan konfigurasi pada bagian option dengan memilih pilihan proxy sesuai dengan proxy pada access point bluetooth yaitu 6588.
- Pengukuran kinerja
Parameter yang digunakan dalam mengukur kinerja jaringan piconet ini adalah throughput, delay, dan packet loss. Pengukuran parameter ini menggunakan capture traffic jaringan yaitu Wireshark dengan melakukan lima kali pengulangan untuk setiap kombinasi video bit rate dan jarak.
Cara pengukuran untuk masing-masing parameter adalah sebagai berikut:
Throughput
Pengukuran throughput dilakukan berdasarkan data yang diperoleh dari capture traffic jaringan yaitu jumlah paket dan waktu pengiriman. Dari data-data tersebut dihitung dengan menggunakan rumus pada Persamaan 3.
Pengukuran dilakukan sebanyak lima kali ulangan untuk tipe video bit rate yang berbeda, kemudian dari masing-masing tipe video bit rate dirata-ratakan. Nilai hasil rata-rata mewakili kinerja jaringan piconet yang akan dianalisis.
Delay
Pengukuran delay dilakukan berdasarkan waktu mulai pengiriman sampai paket diterima. Data yang digunakan berasal dari capture traffic dimana cara perhitungannya yaitu dengan mengurangi waktu penerimaan paket pertama dengan waktu pengiriman paket pertama kemudian waktu penerimaan paket kedua dikurangi waktu pengiriman paket kedua dan seterusnya. Secara fungsi matematika waktu delay ditunjukkan seperti pada Persamaan 1.
Seperti halnya pada pengukuran throughput maka pada pengukuran delay juga dilakukan sebanyak lima kali ulangan untuk masing-masing video bit rate yang berbeda dan juga dilakukan pengukuran rata-rata pada masing-masing video bit rate. Sehingga nilai dari rata-rata tersebut dapat dijadikan ukuran waktu delay piconet yang akan dianalisis.
24
Packet Loss
Packet loss diukur berdasarkan sampai tidaknya suatu paket yang dikirim dari server ke client. Nilai packet loss diperoleh dari tools capture traffic jaringan dengan melihat informasi diterima tidaknya paket yang dikirim ke client. Kemudian dari sekian banyak paket data yang hilang dibagi dengan banyaknya paket yang dikirim dikalikan 100% maka diperoleh nilai packet loss rasio. Perhitungan matematik untuk mengukur packet loss dapat dilakukan dengan menggunakan Persamaan 2.
Berdasarkan data-data yang diperoleh dilakukan analisis piconet terhadap kinerja streaming video pada jaringan bluetooth antara komputer dengan telepon seluler. Data-data tersebut merupakan parameter yang digunakan untuk menganalisis kinerja jaringan sehingga didapatkan besarnya kinerja jaringan piconet pada aplikasi streaming video dari komputer ke telepon seluler.
- Pengujian Sistem Piconet Pervasive
Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui kemampuan jaringan bluetooth sebagai media streaming video serta untuk mengetahui kualitas video yang diterima pada sisi client. Pengujian point-to-point dilakukan dengan menggunakan Darwin Streaming Server, dan AnalogX proxy pada sisi server dan GnuBox serta real player pada sisi client.
Pengujian dilakukan pada video bit rate dan jarak yang berbeda. Video bit rate yang akan dilakukan pengujian yaitu 8, 12, 16, 20, dan 24 kbps. Sedangkan jarak yang akan dilakukan pengujian yaitu 5 meter, dan 10 meter. Gambar 9 menunjukkan topologi arsitektur point-to-point untuk streaming video dari komputer ke telepon seluler. Dalam kondisi ini video stream dikirim dari komputer ke satu buah telepon seluler.
Gambar 9
Topologi arsitektur
point-to-point.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Penelitian Pendahuluan
Penentuan ukuran kompresi video (bit rate) dilakukan dengan melakukan penelitian pendahuluan. Penelitian pendahuluan ini meliputi beberapa kombinasi parameter video pada kompresi video dan konversi video menjadi format 3gp sehingga didapatkan kombinasi yang sesuai. Kombinasi parameter yang berpengaruh selain dari ukuran video bit rate adalah frame rate dimana apabila
frame rate dinaikkan menjadi lebih dari 10 akan meningkatkan nilai kebutuhan
bandwidth untuk video, sedangkan untuk parameter frame size disesuaikan
dengan ukuran video aslinya sebelum dilakukan kompresi.
Parameter lainnya yang dilakukan penelitian pendahuluan adalah audio bit rate, penentuan nilai 24 kbps karena pada nilai bit rate untuk audio merupakan suatu kelipatan 8. Nilai 24 kbps merupakan nilai tertinggi yang dapat digunakan, karena berdasarkan hasil penelitian pendahuluan bit rate audio diatas 24 kbps yaitu 32 kbps akan meningkatkan kebutuhan bandwidth dan menyebabkan video gagal untuk distreaming. Sedangkan untuk parameter Codec digunakan H.264 sesuai dengan format video yang dapat dimainkan pada media player client.
Setelah dilakukan penelitian pendahuluan pada parameter kompresi selanjutnya dilakukan penelitian pendahuluan pada parameter konversi yang antara lain video dan audio bit rate, sample rate, dan video size. Untuk parameter lainnya seperti video dan audio Codec mengikuti konfigurasi dari format 3gp.
Selain melakukan percobaan pada parameter-parameter kompresi dan konversi, juga dilakukan percobaan untuk beberapa jenis video seperti video klip musik yang memiliki kualitas tinggi dan kualitas rendah juga jenis video tutorial. Video musik kualitas tinggi memiliki ukuran file sebesar 69.029 Kbyte dan untuk video musik kualitas rendah memiliki ukuran file sebesar 2.706 Kbyte sedangkan video tutorial memiliki ukuran file sebesar 4.490 Kbyte.
Berdasarkan hasil penelitian pendahuluan didapatkan bahwa jenis video tutorial lebih sesuai untuk streaming dengan kapasitas bandwidth terbatas, hal ini karena pada video tutorial frame relatif statis pergerakannya bila dibandingkan dengan frame pada video klip musik.
26 Nilai terkecil yang digunakan untuk video bit rate adalah 4 kbps dan nilai terbesar adalah 24 kbps. Untuk jenis video yang berbeda menghasilkan error yang berbeda seperti pada hasil penelitian pendahuluan video klip musik dimana memiliki error bandwidth yang tidak cukup ketika diberi perlakuan ukuran bit rate 16 kbps. Berbeda dengan video tutorial yang masih mampu hingga bit rate 24 kbps.
Selain error bandwidth yang tidak cukup terdapat kombinasi video yang berhasil distreamingkan tetapi sebelum durasi dari video tersebut selesai koneksi terputus. Artinya video tidak selesai distreamingkan dengan error waktu pengiriman melebihi batas (time out). Skenario terakhir yang dilakukan penelitian pendahuluan adalah penggunaan format mp4 dimana memberikan hasil ketika distreamingkan adalah unsupport format video artinya video gagal distreamingkan karena format yang tidak sesuai pada client telepon seluler.
Ukuran frame rate yang dilakukan percobaan yaitu dari 8 hingga 15 fps (frame per second). Frame rate merupakan nilai rata-rata banyaknya frame yang ditampilkan pada setiap detiknya. Nilai frame rate berpengaruh terhadap kualitas gambar video pada saat client menampilkan video. Kombinasi untuk frame rate disesuaikan dengan video bit rate. Bit rate yang sama dengan frame rate berbeda menghasilkan error yang berbeda, seperti yang pernah dicobakan antara kombinasi bit rate 16 kbps dengan frame rate 8 dan 10 fps. Berdasarkan hasil penelitian pendahuluan pada kombinasi video 16 kbps dengan frame rate 8 fps, video berhasil distreamingkan artinya tidak menghasilkan error, berbeda dengan kombinasi 16 kbps dengan 10 fps, diperoleh error time out. Artinya semakin besar frame rate dapat mempengaruhi nilai kebutuhan bandwidth.
Selanjutnya parameter frame size yaitu ukuran dari gambar pada video dengan satuan pixels. Berdasarkan hasil penelitian pendahuluan ukuran dari frame size yang dapat distreamingkan yaitu untuk video klip musik yaitu 720x400 pixels, sedangkan untuk video tutorial yaitu 320x240 pixels. Ukuran ini akan berbeda-beda sesuai dengan ukuran video asli sebelum dilakukan kompresi.
Beberapa contoh nilai parameter kompresi yang dilakukan pada penelitian pendahuluan dapat dilihat pada Lampiran 1. Kombinasi untuk masing-masing parameter memberikan hasil error yang berbeda-beda, dan untuk kombinasi yang
27 optimal merupakan kombinasi yang digunakan sebagai bahan penelitian ini. Setelah dilakukan percobaan kombinasi pada parameter kompresi selanjutnya dilakukan percobaan kombinasi untuk parameter konversi.
Pada parameter konversi percobaan dilakukan pada ukuran video bit rate, audio bit rate, dan video size. Ukuran video bit rate yang dicobakan yaitu mulai dari 4 hingga 24 kbps, sedangkan audio bit rate mulai dari 7.95 sampai dengan 12.2 kbps, dan untuk video size dilakukan percobaan untuk ukuran 176x144 pixel dan 238x132 pixel. Berdasarkan hasil penelitian percobaan diperoleh hasil optimum untuk streaming video pada penelitian ini yaitu ukuran video bit rate 20 kbps dengan audio bit rate 7.95 kbps dan ukuran video size 176x144 pixels.
Pada penelitian pendahuluan telah dilakukan juga satu kali proses, artinya hanya melakukan proses konversi dari video asli, tetapi hasil dari proses tersebut ketika dilakukan proses hint track memberikan nilai kebutuhan bandwidth yang besar. Oleh karena itu untuk mendapatkan video yang dapat distreamingkan pada penelitian ini mengalami tiga proses yaitu kompresi dalam hal ini untuk memperkecil ukuran bit rate video, kemudian konversi untuk merubah format video menjadi 3gp, dan terakhir hint track untuk memberikan informasi pada video sehingga dapat dikenali oleh client pada saat video tersebut distreamingkan. Analisis Sistem Piconet Pervasive
Piconet merupakan bentuk dasar jaringan bluetooth yang dapat dikategorikan menjadi point-to-point dan point-to-multipoint. Pada penelitian ini piconet yang dibentuk merupakan koneksi antara komputer dengan telepon seluler yang disebut piconet pervasive, dimana komputer bertindak sebagai server yang mengirimkan paket data, dan telepon seluler bertindak sebagai client yang menerima paket data. Paket data yang dikirimkan adalah data streaming video. Dikatakan sebagai sistem piconet pervasive karena piconet dalam penelitian ini merupakan sistem piconet yang menghubungkan dua perangkat yang berbeda sehingga keberadaan perbedaan perangkat tersebut tidak terasa lagi.
Dalam pembentukan sistem piconet diperlukan perangkat utama yaitu
bluetooth device pada sisi server dan client. Pada sisi server dipasang sebuah
28 maksimum 10 meter sedangkan pada sisi client merupakan sebuah telepon seluler yang telah memiliki fitur bluetooth didalamnya.
Pada penelitian ini sistem piconet pervasive digunakan sebagai media
streaming video dari server ke client. Streaming server yang digunakan adalah
Darwin Streaming Server (DSS) yang merupakan versi open source dari Quicktime Streaming server (QSS). Penggunaan server ini karena selain bersifat open source dan mudah digunakan juga karena server ini mengijinkan pengiriman 3GPP dalam suatu jaringan yang menggunakan aturan standar protocol RTSP dan RTP, dimana hal ini sesuai dengan kebutuhan penelitian yang menstreamingkan video dalam format 3gp.
Software pendukung yang digunakan pada proses streaming video dalam sistem piconet pervasive ini yaitu GnuBox, dan AnalogX proxy. GnuBox yang digunakan disesuaikan dengan jenis telepon seluler yang dijadikan sebagai client dalam hal ini digunakan tipe GnuBox untuk syambian OS Serie 60 v2 yang memiliki konfigurasi relatif lebih sederhana bila dibandingkan dengan Symbian OS Serie 60 yang memiliki versi diatas versi 2.
AnalogX proxy merupakan sebuah proxy server yang berfungsi untuk membagi koneksi internet pada mesin yang berbeda dalam satu jaringan. Dalam penelitian ini AnalogX proxy digunakan untuk membagi koneksi streaming server (DSS) pada server komputer dengan client telepon seluler yang dapat dikatakan sebagai dua jenis mesin yang berbeda yang tehubung dalam satu jaringan yang sama.
Perbedaan mendasar dari piconet pada umumnya dengan sistem piconet pervasive khususnya dalam penelitian ini adalah adanya tools / software Gnubox dan AnalogX proxy, yang dapat menghubungkan dua mesin yang berbeda sehingga dapat berkomunikasi dan dapat saling bertukar informasi. Keberadaan AnalogX proxy pada sisi server sangat penting seperti halnya keberadaan GnuBox pada sisi client. Kedua software ini yang menjadikan perbedaan mendasar antara sistem piconet pada umumnya dengan sistem piconet pervasive dalam penelitian ini.
29 Perancangan Prototipe dan Implementasi
Pada penelitian ini perancangan prototipe dan implementasi terdiri dari tiga proses yaitu proses, konfigurasi server, dan konfigurasi client. Pada pra-proses banyak terkait dengan video yang akan dikirimkan, kemudian pada pra-proses konfigurasi server dibahas server streaming yang digunakan yaitu DSS dan bagaimana video streaming tersebut dapat dikirimkan. Sedangkan pada konfigurasi client dibahas bagaimana telepon seluler dapat menerima paket streaming video dari server dan menampilkannya pada media player.
Pra-proses
Pada pra-proses, video yang akan dikirim untuk streaming akan mengalami tiga tahapan yaitu proses kompresi, konversi, dan hint track. Proses kompresi dilakukan untuk memperkecil bit rate video. Pada proses kompresi ini video yang dikompresi terbagi menjadi dua bagian yaitu video dan audio, masing-masing bagian dilakukan kompresi dengan ketentuan seperti yang ditunjukan pada Tabel 4. Selain ukuran bit rate yang diperkecil terdapat beberapa komponen yang turut berpengaruh terhadap hasil kompresi sehingga video dapat dikirimkan, komponen-komponen tersebut antara lain frame rate (fps) dan frame size (pixel). Tabel 4 Ukuran kompresi video dan audio
Kompresi Video Skenario
Frame size (pixel) 320 x 240
Frame rate (fps) 10
Codec H.264
Rate Control Use CBR
Audio Bit rate (kbps) 24
Sample Rate 44100
Pada Tabel 4 terlihat beberapa parameter kompresi video yang digunakan dengan bit rate video yang digunakan dibagi menjadi lima skenario yaitu 8, 12, 16, 20 dan 24 kbps, sedangkan untuk audio bit rate yang digunakan yaitu 24 kbps.
Frame rate yang digunakan berukuran 10 fps untuk seluruh skenario karena
30 menyebabkan video gagal untuk distreaming dan untuk parameter frame size digunakan sesuai dengan ukuran video aslinya sebelum dilakukan kompresi.
Setelah video dikompresi dilakukan proses konversi atau merubah format video menjadi format 3gp sehingga video dapat dimainkan pada media player client (telepon seluler). Selain melakukan konversi pada tahapan ini juga dilakukan proses kompresi. Berbeda dengan proses kompresi sebelumnya, pada proses ini kompresi dilakukan untuk menyesuaikan format video sebelumnya dengan format 3gp.
Seperti halnya proses kompresi, pada proses konversi video akan terbagi menjadi dua bagian yaitu video dan audio, dimana masing-masing bagian dapat diatur seperti terlihat pada Tabel 5 berikut.
Tabel 5 Ukuran konversi video dan audio
Konversi Video 3gp Skenario
Video bit rate (kbps) 20
Video Codec H263
Video Size 176 x 144
Audio Codec libamr_nb
Audio bit rate (kbps) 7.95
Sample rate (Hz) 8000
Chanels Mono Pada pengaturan konversi untuk masing-masing skenario memiliki ukuran
yang sama, seperti yang dapat dilihat pada Tabel 5 dimana untuk video memiliki bit rate sebesar 20 kbps artinya video yang dikirim sebesar 20 kilobit untuk setiap detiknya. Video Codec (Compressor / Decompressor) yang digunakan adalah H263 yang merupakan format Codec untuk video, sedangkan Codec untuk audio digunakan libamr_nb (AMR) yang merupakan Codec audio untuk format 3gp. Bit rate audio yang digunakan yaitu 7.95 kbps dengan sample rate sebesar 8000 Hz (8 kHz). Pemilihan nilai-nilai tersebut berdasarkan hasil penelitian pendahuluan yang telah dilakukan, apabila nilai-nilai tersebut dinaikkan maka akan meningkatkan nilai kebutuhan bandwidth yang menyebabkan video gagal untuk distreaming.
