ANALISIS PERBANDINGAN VIDEO CODEC VP8 DAN H264 PADA SERVER VOIP UNTUK VIDEO CALL

37

ANALISIS PERBANDINGAN VIDEO CODEC VP8 DAN H264 PADA SERVER

VOIP UNTUK VIDEO CALL

Moh.Abdullah Anshori 1, Septriandi Wira Yoga 2, Muhammad Syirajuddin 3

1,2,3 Jurusan Teknik Elektro, Politeknik Negeri Malang 1 anshori_ma@yahoo.com, 2 sepampre@gmail.com

Abstrak

Video Conference adalah seperangkat teknologi telekomunikasi interaktif yang memungkinkan dua pihak atau lebih pada lokasi yang berbeda untuk dapat berinteraksi audio dan video secara simultan. Di dalam mengimplementasikan Video Conference tentunya membutuhkan biaya yang tidak sedikit, karena diperlukan beberapa perangkat keras yang harus disediakan seperti Server yang digunakan untuk Server Video Conference. Untuk dapat menekan biaya di dalam pembangunan Video Conference, solusinya adalah menggunakan Mini PC yang dapat difungsikan sebagai Server Video Conference. Dengan mengimplementasikan Mini PC untuk pembangunan Server Video Conference diharapkan Server tersebut mampu melayani beberapa pengguna aplikasi Video Conference, serta tetap dapat menghasilkan kualitas video dan audio sesuai dengan kualitas layanan (QoS), seperti delay dan

throughput yang sesuai untuk pembangunan Video Conference. Dalam Video Confrence terdapat 2 model yaitu CODEC VP8 dan CODEC H264. Hasil penelitian single board computer mampu melayani kapasitas pelanggan pada resolusi video untuk CODEC VP8 dan H264. Server single board computer mampu melayani komunikasi VoIP sebanyak 10 user dan 5 panggilan secara bersamaan dalam satu server yang sama dengan CPU load sebesar 1.94 dan RAM usage 25 % saat komunikasi video berlangsung. Penentuan jumlah kapasitas pengguna ditentukan dengan besarnya resolusi video yang digunakan, jumlah client yang berkomunikasi secara bersamaan, dan proses CPU serta RAM pada statistics single board computer.

Kata kunci : video, audio, conference, VP8, H264

I. PENDAHULUAN

Video Conference adalah seperangkat teknologi telekomunikasi interaktif yang memungkinkan dua pihak atau lebih pada lokasi yang berbeda untuk dapat berinteraksi audio

dan video secara real time. Teknologi utama yang digunakan dalam sistem video conference adalah kompresi digital dari

audio dan video stream yang real time. Manfaat video conference secara umum adalah untuk komunikasi antar instansi pemerintah, komunikasi dalam bidang bisnis, dapat digunakan untuk media komunikasi dalam dunia pendidikan. Di dalam mengimplementasikan video conference tentunya membutuhkan biaya yang tidak sedikit, karena diperlukan beberapa perangkat keras yang harus disediakan seperti contohnya Server yang digunakan untuk server video conference. Server tersebut tentunya perlu melayani sejumlah perangkat yang akan berkomunikasi satu sama lain. Untuk dapat menekan biaya di dalam pembangunan video conference, solusinya adalah menggunakan Mini PC yang dapat difungsikan sebagai server video conference.[1]

Mini PC adalah sebuah komputer lengkap yang dibangun dari mikroprosesor, memori, input / output dan fitur lain dengan bentuk single board yang berfungsi layaknya komputer desktop atau laptop. Beberapa jenis dari Mini PC yang populer saat ini adalah Raspberry Pi, Cubie Board, Panda Board, Banana Pi dan lainnya. Raspberry Pi atau Raspi bersifat open source yang dapat dimodifikasi sesuai kebutuhan penggunanya. Memiliki spesifikasi yang mampu mengerjakan project-project yang biasa dikerjakan oleh komputer desktop misalnya membuat

NAS (Network Attached Storage), Media Server, Print Server, Server Torent, Wifi Internet Radio Player dan lain lain. Keunggulan dari Raspberry Pi adalah memiliki harga yang jauh lebih murah dibandingkan komputer desktop.[2]

Dalam Video Confrence itu sendiri terdapat beberapa macam jenis Video CODEC diantaranya adalah VP8 dan H264. Dua model CODEC ini memiliki resolusi yang sangat tinggi untuk hal Video Streaming yang merupakan dari Video Confrence. Yang membedakan keduanya adalah kapasitas dan jenis filenya. Dengan mengimplementasikan Mini PC yaitu Orange pi serta Video CODEC untuk pembangunan Server video conference diharapkan Server tersebut mampu melayani

38

beberapa pengguna aplikasi video conference, serta tetap dapat menghasilkan kualitas video dan audio sesuai dengan standar

delay, throughput, dan packet loss yang sesuai untuk pembangunan video conference antara VP8 dan H264.

II. TINJAUAN PUSTAKA

A. VVoIP (Video Voice over Internet Protocol)

Voice and Video over Internet Protocol (VVoIP) adalah istilah dibidang telekomunikasi yang digunakan untuk mengindentifikasi proses penggunaan fasilitas internet untuk mengelola pengiriman layanan baik audio maupun komunikasi visual melalui metode streaming. Prinsip dasar VVoIP berkaitan dengan konversi sinyal audio dan gambar menjadi bentuk data digital. Data digital selanjutnya di kompres menjadi bagian-bagian yang disebut juga dengan paket. Paket – paket ini sesuai urutannya diproses menjadi komunikasi poin to poin

dengan aliran data melalui IP. Aliran data dapat digunakan untuk berbagi data secara dua arah baik tunggal maupun bersamaan atau conference.[3]

Proses dasar VVoIP meliputi tahapan yang ditunjukkan pada Gambar 1. Proses ini dimulai dengan mengkonversikan audio dan video menjadi paket digital melalui proses sampling yang akan dikonversi menjadi paket IP dan selanjutnya paket ditransmisikan melalui jaringan IP. Kemudian pada sisi penerima, konversi paket digital dikembalikan menjadi sinyal audio dan video analog. Proses kompresi dilakukan oleh algoritma encoding audio dan video yang dinamakan codec, yang mengijinkan panggilan melalui IP. Pada umunya tiap jenis

codec memiliki perbedaan kualitas audio, bandwidth yang dibutuhkan, periode sampling, ukuran frame dan lain-lain..

Gambar 1. Format Paket VVoIP.[3]

B. CODECS

Codecs digunakan untuk mengkonversi sinyal audio atau video analog menjadi sinyal digital yang terkodekan. Pada umumnya tiap jenis codec memiliki perbedaan kualitas audio,

bandwidth yang diperlukan, periode sampling, ukuran frame, dan lain-lain. Setiap layanan, program, gateway dan lainnya memiliki dukungan codecs yang berbeda dan pada saat panggilan berlangsung codec digunakan. Codecs juga memiliki digitalisasi delay karena setiap Codecs membutuhkan sejumlah data yang akan ditampung sebelum diproses. Jika Codecs yang digunakan sangat baik akan lebih banyak memakan CPU usage

dan juga mempengaruhi kualitas panggilan.[4]

C. Server VVOIP Asterik

Asterisk merupakan open source software yang biasanya digunakan untuk membangun suatu sistem layanan komunikasi serta memberikan kemudahan kepada penggunanya untuk mengembangkan layanan telepon sendiri dengan kustomisasi yang seluas-luasnya diberikan kepada pihak pengguna[5]. Dari

pengertian open source sendiri berarti setiap pengembang dapat melihat dan mengubah source code yang ada, sehingga Asterisk

juga dapat dikatakan sebagai PBX yang lengkap dalam bentuk perangkat lunak, dan menyediakan semua fitur seperti PBX. Kelebihan Asterisk adalah dapat jalan dibanyak platform OS, antara lain Linux, Windows,BSD, dan OS X, dan juga dapat melakukan koneksi dengan hampir semua standar yang berbasis teleponi, dengan menggunakan hardware yang tidak begitu mahal sebagai gateway nya[6]. Banyak fitur yang disediakan, diantaranya Voicemail, Call Conferencing, Interactive Voice Response, Call Queuing, Three Way Calling, Caller ID Service,

Analog Display Service Interface, Protokol VoIP SIP, H323 (sebagai client dan gateway), IAX, MGCP (hanya menyediakan fungsi call manager), SCCP/Skinny, dan masih banyak lagi fitur yang disediakan Asterisk.[7]

D. Orange Pi PC

Orange Pi PC adalah sebuah single board computer yang bisa dijadikan komputer mini dengan berat hanya 38 gram. Komputer yang diberi nama Orange Pi PC ini, berjalan dengan sistem operasi Linux. Orange Pi PC menggunakan sistem Allwinner H3 pada chip nya (SoC) yang juga mencakup prosessor ARM Cortex-A7 4 CPU 1.6 GHz, GPU Mali400MP2 @600MHz, RAM sebesar 1 GB. Peng-upgrade-an dapat dilakukan dengan menambah SD Card yang dapat menyimpan

boot untuk jangka panjang. RP Foundation menyediakan distro

Linux Debian dan Arch ARM Linux untuk di download, serta alat pendukung untuk pemrograman P2A DChyton, Perl serta BBC untuk BASIC.[8]

E. Packet Loss

Menurut ITU-T E.800, Quality of Service (QoS) adalah performansi yang menentukan derajat kepuasan pengguna terhadap service yang diberikan oleh jaringan berdasarkan parameter – parameter. Pada penelitian digunakan parameter

packet loss dari sisi pengguna untuk menentukan QoS. Probabilitas packet loss merupakan besarnya kemungkinan jumlah paket data yang hilang pada saat transmisi.[9]

III. METODE PENELITIAN A. Tahap Penelitian

39

Penjelasan flowchart tahapan penelitian pada Gambar 2 adalah sebagai berikut:

1. Pembuatan sistem ini dimulai dengan studi literatur yaitu mempelajari penelitian terdahulu yang terkait dengan perancangan aplikasi yang akan di buat dan dasar teori yang menunjang pembuatan sistem. 2. Dalam perencanaan sistem meliputi desain tampilan

web dan penentuan hasil tampilan video conference dan penentuan menu yang akan tampil pada web tersebut.

3. Dalam pembuatan system pertama instalasi software maupun penentuan kebutuhan untuk pembuatan system sesuai dengan perencanaan

4. Ketika sistem telah sesuai dengan perencanaan maka dapat dilakukan pengujian, akan tetapi ketika perencanaan belum memenuhi dengan perencanaan maka dapat di teliti mulai langkah pertama.

5. Setelah semua sesuai maka akan dilakukannya pengujian sistem, pengujian sistem dilakukan pada dua sisi yaitu yang pertama dari sisi Server dan darisisi Client. Dari sisi Server kita akan mengukur performa dari Orange Pi sebagai Server di lihat dari kemampuan CPU Usage dan RAM ketika Client sedang menjalakan video conference, untuk sisi Client kita akan mengukur delay, packet loss, dan throughput saat video conference di akses oleh Client.

6. Berikutnya membandingkan QoS untuk model VP8 dan H264 untuk mencari mana yang lebih baik berdasarkan data yang dipakai..

B. Blok Diagram Sistem

Skema pengujian yang akan dilaksanakan ditunjukkan pada rancangan pada Gambar 3.

Gambar 3. Blok diagram rancangan system

Gambar 4. Gambar server beserta client yang digunakan

Pada blok diagram rancangan sistem pada Gambar 3 dan Gambar 4 di atas akan dijelaskan mengenai alur yang dilakukan selama penelitian, diantaranya sebagai berikut:

Penggunaan media transmisi menggunakan sinyal wifi yang dipancarkan oleh single board computer. Server yang digunakan yaitu Asterisk berbasis sistem operasi linux dan terdapat komponen teknologi komunikasi video stream. Prosedur pertama yang dilakukan yaitu meng-install sistem operasi Armbian dan server Asterisk terlebih dahulu pada

EMMC Flash yang merupakan tempat media penyimpanan dari

single board computer. Proses instalasi selesai, maka proses selanjutnya konfigurasi server Asterisk yaitu Network Configuration, audio dan video codec dan penambahan user account SIP dapat dilakukan. Setelah semua proses konfigurasi selesai, maka komunikasi dapat dilakukan dengan menghubungkan softphone client dengan jaringan wifi pada

server video stream. Client yang sudah terhubung dengan jaringan dapat melakukan komunikasi dengan men-dial nomor ekstensi client lainnya dan dapat berkomunikasi selama masih perangkat yang digunakan client masih terhubung dengan jaringan server video stream..

IV. ANALISIS DATA

A. Pengujian Panggilan menggunakan Video CODEC

Pada tahapan pengujian telah dilaksanakan panggilan

Multiport dengan jumlah user sebanyak 6, 7, dan 8 user yang dibagi dalam 1 grup dan 2 grup. Kemudian dilaksanakan menggunakan jaringan Hotspot Raspberry, jaringan lokal Gedung AI, dan Jaringan lokal antar Gedung AI-AH.

1. Menghubungkan smartphone dengan access point

OrangePBX. Aktifkan WiFi -> hubungkan dengan OrangePBX seperti pada Gambar 5.

40

Gambar 5. Menyambungkan client ke server VVOIP

2. Setelah tersambung dengan OrangePBX, selanjutnya yaitu mengaktifkan ekstensi pada softphone berdasarkan ekstensi yang sudah dibuat pada halaman web FreePBX. Pilih menu Assistant -> Use SIP Account -> mengisi username, password, dan domain, untuk transport pilih UDP -> klik Login seperti pada Gambar 6.

Gambar 6. Login ke server yang disediakan

3. Setelah berhasil mengaktifkan esktensi SIP pada Linphone, selanjutnya adalah mengubah pengaturan video untuk video support dan codecs yang digunakan pada menu Settings. Settings -> Preferences -> Video. Seperti pada Gambar 7

Gambar 7. Melakukan setting pemanggilan B. Analisis Parameter QoS

Berikut adalah hasil pengukuran untuk parameter QoS berupa besarnya data yang digunakan dalam komunikasi video

conference yang digunakan. Nilai pada setiap simultan berarti pasangan, sehingga penggujian dilakukan menggunakan 10 client atau 5 simultan. Berikut Tabel 1 sampai Tabel 4 yang merupakan hasil pengukuran dari throughput dari komunikasi

video conference menggunakan 4 jenis video yang tersedia.

TABEL I. HASIL RATA-RATA PENGUNAAN BANDWITH UNTUK MODE QCIF

Resolusi Simultan Throughput (Kbps) Teori Pengujian Codec VP8 Pengujian Codec H264 Q C IF 1 512 336 648 2 1024 522 996 3 1536 970 1832 4 2048 1482 1614 5 2560 1216 1630

TABEL II.HASIL RATA-RATA PENGUNAAN BANDWITH UNTUK MODE QVGA

Resolusi Simultan Throughput (Kbps) Teori Pengujian Codec VP8 Pengujian Codec H264 QVGA 1 760 744 859 2 1520 1714 1308

41

3 2280 1612 2764

4 3040 2994 4748

5 3800 3166 Gagal

TABEL III.HASIL RATA-RATA PENGUNAAN BANDWITH UNTUK MODE VGA

Resolusi Simultan Throughput (Kbps) Teori Pengujian Codec VP8 Pengujian Codec H264 VGA 1 1320 2128 1182 2 2640 2832 2222 3 3960 3918 4120 4 5280 5618 5510 5 6600 5908 Gagal

TABEL IV. HASIL RATA-RATA PENGUNAAN BANDWITH UNTUK MODE 720P

Resolusi Simultan Throughput (Kbps) Teori Pengujian Codec VP8 Pengujian Codec H264 720p 1 2304 3018 2632 2 4608 5292 4288 3 6912 6798 Gagal 4 9216 Gagal Gagal 5 11520 Gagal Gagal

Pada Tabel 1 sampai dengan 4 terlihat bahwa nilai

throughput yang didapat memiliki jumlah yang berbeda. Hasil pengukuran pada tabel diatas diurutkan berdasarkan jenis video dengan resolusi yang paling kecil yaitu QCIF sampai dengan resolusi paling tinggi 720p. Setiap resolusi yang digunakan menggunakan 2 sampai dengan 10 client pada percobaan.

Pada Tabel 1 dari 5 percobaan untuk masing masing VP8 dan H264 berjalan dengan baik dimana tidak ada kegagalan saat melakukan uji coba tersebut. Dari hasil pengukuran yang didapat throughput yang digunakan H264 lebih banyak ketimbang yang digunakan oleh VP8. Dimana paling tinggi untuk kondisi 5 simultan adalah 1216 kbps untuk VP8 dan 1630 kbps untuk H264.

Pada Tabel 2 dari 5 percobaan untuk masing masing VP8 dan H264 memiliki hasil yang berbeda dimana pada H264 mengalami kegagalan saat menggunakan 5 simultan. Hal ini dikarenakan H264 sudah mencapai batasnya ketika

menggunakan 5 simultan pada mode tersebut. Dari segi

throughput H264 masih lebih tinggi dimana pada saat kondisi 4 simultan memiliki kapasitas sebesar 4748 kbps sedangkan VP8 hanya sebesar 2994 kbps.

Pada Tabel 3 dari 5 percobaan untuk masing masing VP8 dan H264 memiliki hasil yang berbeda dimana pada H264 mengalami kegagalan saat menggunakan 5 simultan. Hal ini dikarenakan H264 sudah mencapai batasnya ketika menggunakan 5 simultan pada mode tersebut. Dari segi

throughput VP8 masih lebih tinggi dimana pada saat kondisi 4 simultan memiliki kapasitas sebesar 5618 kbps sedangkan H264 hanya sebesar 5510 kbps.

Pada Tabel 4 dari 5 percobaan untuk masing masing VP8 dan H264 memiliki hasil yang berbeda dimana pada H264 mengalami kegagalan saat mulai menggunakan 3 simultan. Hal ini dikarenakan H264 sudah mencapai batasnya ketika menggunakan 5 simultan pada mode tersebut. Dari segi

throughput VP8 masih lebih tinggi dimana pada saat kondisi 2 simultan memiliki kapasitas sebesar 5292 kbps sedangkan H264 hanya sebesar 4288 kbps.

Setelah melakukan pengukuran untuk throughput untuk masing masing codec video berdasarkan resolusinya, yang berikutnya adalah mengukur masing masing packet loss berdasarkan resolusi yang digunakan dengan kondisi 2 simultan karena pada tabel sebelumnya hanya berhasil sampai 2 simultan untuk mode 720p. Dalam hal ini akan ditampilkan dalam 2 tabel yaitu resolusi QCIF dan QVGA untuk Tabel 5 dan resolusi VGA dan 720p untuk Tabel 6.

TABEL V. HASIL PENGUKURAN PACKET LOSS UNTUK QCIF DAN QVGA

Pengujian Ke- Packet Loss QCIF (%) QVGA (%) Codec VP8 Codec H264 Codec VP8 Codec H264 1 0 0 0 0 2 0 0 0 0 3 0 0 0 0 4 0 0 0 0.39 5 0 0 1.14 0 6 0 0 0 0 7 0 0 2.97 0 8 0 0.23 0 0 9 0 0 0 0 10 0 0.78 0 0 11 0 0.9 0 5.47 12 0 2.34 0 0 13 0 2.34 0 0 14 0 4.3 0 3.91 15 0 0.62 0 0

42

Rata-Rata 0 0.767333 0.274 0.651333

TABEL VI. HASIL PENGUKURAN PACKET LOSS UNTUK VGA DAN 720P

Pengujian Ke- Packet Loss VGA (%) 720p (%) Codec VP8 Codec H264 Codec VP8 Codec H264 1 0 0 0 0 2 0 0.24 0 0.39 3 0 0 0 0 4 0.15 0 0 0 5 0 0 9.61 8.89 6 17.66 0 1.95 0.78 7 0.48 0 0 0.39 8 0 13.44 0.39 0 9 15.23 0 0.78 0 10 0 1.95 0 3.52 11 0 0.73 0 0.78 12 0 0 2.34 3.12 13 0 0.78 1.56 0.39 14 0 0 19.61 8.89 15 0 0 10.94 15.94 Rata-Rata 2.234667 1.142667 3.145333 2.872667 Setelah melakukan pengujian yang menghasilkan Tabel 5 dan Tabel 6 di atas. Lalu dibuat perbandingan paket loss rata rata pada Tabel 7 untuk mempermudah pembacaan beserta grafiknya pada Gambar 8.

TABEL VII. TABEL RATA RATA PACKET LOSS

Mode Packet Loss (%) Codec VP8 Codec H264 QCIF 0 0.767333 QVGA 0.274 0.651333 VGA 2.234667 1.142667 720p 3.145333 2.872667

Gambar 8. Grafik rata rata untuk packet loss

Dari tabel dan gambar di atas menunjukan beberapa hasil yang menunjukkan kemampuan codec untuk setiap mode resolusi. Untuk mode resolusi QCIF dan QVGA nilai packet loss H264 lebih tinggi daripada VP8 dimana untuk QCIF 0 berbanding 0.767333 persen sedangkan untuk QVGA 0.274 berbanding 0.651333 persen. Hal ini dikarenakan pada mode resolusi tersebut kapasitas H264 lebih tinggi dari VP8 sehingga kemungkinan data yang hilang semakin besar. Sedangkan untuk mode resolusi VGA dan 720p nilai packet loss VP8 lebih tinggi daripada H264 dimana untuk VGA 2.234667 berbanding 1.142667 persen sedangkan untuk 720p 3.145333 berbanding 2.872667 persen. Hal ini dikarenakan pada mode resolusi tersebut kapasitas VP8 lebih tinggi dari H264 sehingga kemungkinan data yang hilang semakin besar.

V.

PENUTUP

A. Kesimpulan

Berdasarkan hasil pengujian dan pembahasan yang telah dilakukan diatas, dapat dilihat bahwa video codec VP8 dan H264 memiliki kemampuan yang berbeda untuk setiap resolusi video yang digunakan. Misalnya dalam hal throughput

menandakan bahwa H264 dapat bekerja maksimal pada mode resolusi QCIF dan QVGA hal ini dapat dilihat nilai throughput

untuk H264 selalu lebih besar dibandingkan VP8 yang bekerjanya kurang maksimal. Sebaliknya pada saat mode resolusi VGA dan 720p, video codec VP8 bekerja lebih baik daripada H264 dimana nilai throughput VP8 selalu diatas dari H264. Tidak hanya itu, dari tingkat keberhasilan VP8 jauh lebih tinggi pada mode resolusi 720p dimana tidak pernah mengalami kegagalan pada 5 model simultan sementara H264 mengalami kegagalan dalam 3 model simultan yang menandakan H264 kurang mendukung untuk mode resolusi 720p. Untuk nilai paket loss berbanding lurus dengan nilai throughput yang didapat, dimana semakin besar nilai thrpughput/kapasitasnya maka kemungkinan ada data yang hilang juga semakin besar.

B. Saran

Sebagai saran guna penelitian selanjutnya, Penelitian dapat dilakukan menggunakan jaringan diluar Politeknik

0 2 4 Pe rsen ta se (% ) Mode Resolusi

Grafik Rata Rata Packet

Loss

Codec VP8 Codec H264

43

Negeri Malang. Serta dapat menggunakan Codec yang lain untuk medapatkan layanan VoIP yang lebih efisien.

REFERENSI

[1] A.Vyavahare, V. (2016). Live Audio and Video Transmission System Using Raspberry Pi. International Journal of Innovative Research in Computer and Communication Engineering.

[2] Abdullah, H. M. (2016). Perancangan Jaringan Voice over IP (VoIP) Berbasis Raspberry Pi untuk Sistem Komunikasi Area Remote. Politeknik Telkom.

[3] Hitham Assem, B. (2013). Assessing and Improving the VVoIP Call Quality.

[4] Hamilton Institute National University of Ireland Maynooth. Nuzul Luthfihadi, A. S. (2014). Analisis Kualitas Layanan Video Call Menggunakan Codec H.263 dan H.264. Konsentrasi Teknik Telekomunikasi.

[5] Permadi, E. S. (2015). Rancang Bangun Jaringan Komunikasi VoIP Server Portable Menggunakan Raspberry Pi. Politeknik Negeri Malang. [6] Prof. Sayli Deshmukh, A. A. (2014). RasPBX Using Asterisk Server.

INTERNATIONAL JOURNAL OF COMPUTER ENGINEERING & TECHNOLOGY (IJCET).

[7] Saefulloh, M. (2014). Rancang Bangun VoIP Menggunakan Software Open Source ArsterixNow.

[8] Somanta, A. P. (2016). Perancangan Modul Praktikum dan Analisis Perbandingan Audio Codec untuk VOIP.

[9] Wicaksono, A. F. (2016). Rancang Bangun Server VOIP IP PBX Pada Jaringan Politeknik Negeri Malang Berbasis Single Board Computer.