ANALISA KINERJA eDSL 400 UNTUK TRANSMISI SIMETRIS DAN ASIMETRIS MPEG-4 STREAMING
Achmad Affandi Djoko Suprajitno Gatot Kusraharjo Andi Bayu Manorian Laboratorium Jaringan Telekomunikasi Jurusan Teknik Elektro ITS
Kampus ITS, Keputih – Sukolilo, Surabaya – 60111 affandi@ee.its.ac.id
ABSTRAK
Layanan streaming multimedia sekarang ini menjadi salah satu content yang banyak diakses oleh pengguna internet. Salah satunya jenis adalah streaming multimedia yang mulai dikembangkan adalah MPEG-4 streaming yang membutuhkan bandwidth cukup lebar.Teknologi DSL memungkinkan untuk mengirimkan layanan suara dan data melalui media kabel tembaga pada kecepatan tinggi. Salah satu perangkat yang menggunakan teknologi tersebut adalah eDSL 400.
Melalui pemanfaatan fitur-fitur yang tersedia pada EDSL 400 CU, yang berfungsi sebagai switching hub pada jaringan IP/DSL , maka dapat ditransmisikan MPEG-4 streaming pada PC Client yang terhubung pada jaringan ini. Selanjutnya perlu diuji kehandalan perangkat ini terhadap peningkatan jumlah client dan jumlah request untuk streaming MPEG-4 melalui perangkat ini. Metode pengujian yang digunakan adalah single playlist, baik pada kondisi asimetris dan asimetris.
Dari desain dan pengujian yang dilakukan dapat dilihat bahwa bandwidth yang terukur adalah 1,6 Mbps pada mode simetris dan 2,8 Mbps pada mode asimetris. Selain itu juga terjadi kenaikan delay hingga 20 milidetik untuk kondisi multi client meskipun demikian video klip yang di-streaming-kan dapat dinikmati dengan baik pada 30 frame per second. Dengan demikian dapat disimpulkan bahwa jaringan DSL berbasis eDSL 400 ini layak dijadikan solusi mengakses layanan multimedia menggunakan kabel tembaga sebagai media transmisi.
1. PENDAHULUAN
Perkembangan teknologi informasi terutama di bidang multimedia telah melahirkan berbagai aplikasi-aplikasi audio maupun video yang berbasis jaringan seperti media streaming , live video, video confrence dan lain sebagainya [1]. Berbagai layanan multimedia ini umumnya memerlukan bandwidth yang cukup lebar.Contohnya MPEG-4 streaming yang membutuhkan bandwidth antara 64 kbps hingga 4 Mbps [2]. Meskipun demikian, media transmisi dari sentral menuju pelanggan
yang banyak digunakan saat ini masih berupa kabel tembaga dengan menggunakan modem konvensional yang mempunyai laju data maksimum 56 kbps. Keterbatasan bandwidth ini menjadi kendala tersendiri unutk dapat menikmati layanan MPEG-4 streaming dengan baik.
Solusi alternatif untuk permasalahan diatas adalah penerapan teknologi xDSL. Teknologi xDSL dapat mengirimkan layanan suara dan data melalui media kabel tembaga pada kecepatan tinggi.. Salah satu perangkat yang menggunakan teknologi tersebut adalah eDSL 400.
Untuk mendukung layanan berbasis MPEG-4 streaming dengan memanfaatkan kabel tembaga sebagai media transmisi, maka perlu dibangun sebuah jaringan IP/DSL yang handal. Melalui pemanfaatan fitur-fitur yang tersedia pada eDSL 400 CU ,yang berfungsi sebagai switching hub pada jaringan IP/DSL tersebut, maka dapat ditransmisikan MPEG-4 streaming pada PC client yang terhubung pada jaringan ini.
2. Teknologi DSL (Digital Subscriber Line) Teknologi DSL juga lebih sering dikenal dengan sebutan xDSL, dimana x merupakan variabel yang menunjukkan berbagai tipe dari DSL. Salah satu keuntungan yang ditawarkan dari penggunaan teknologi DSL ini adalah kemampuannya untuk dapat berada bersama-sama pada saluran yang sama dengan pelayanan komunikasi suara konvensional seperti POTS (Plain Old Telephony Service).
2.1 Tipe-tipe xDSL
Dalam perkembangan DSL, terdapat beberapa jenis teknologi DSL yang berkembang. Pada Tabel 1 ditunjukkan perbandingan dari beberapa tipe xDSL yang ada.
Tabel 1 Perbandingan tipe-tipe xDSL [3] ASYMMETRIC DSL
Data Rate Tipe
DSL Deskripsi downstream upstream Maksimum Jarak ADSL Asymmetric Digital
Subscriber Line
RAD
SL Adaptive Rate DSL
7 Mbps 1 Mbps 7,5 km
G.Lite Splitterless ADSL 1,5 Mbps 512 Kbps 7,5 km VDSL Very high Digital Subscriber Line 52 Mbps 16 Mbps 1,2 km SYMMETRIC DSL Data Rate Tipe
DSL Deskripsi downstream upstream Jarak Maksimum HDSL High-bit-rate Digital Subscriber Line 1,54 Mbps 1,54 Mbps 3,65 km HDSL-2 HDSL 1,54 Mbps 1,54 Mbps 5,5 km SDSL Single-line Digital Subscriber Line 2,3 Mbps 2,3 Mbps 6,7 km IDSL ISDN DSL 144 Kbps 144 Kbps 8 km .
2.2 Sistem eDSLTM 400 dari nSYS Technologies
CO., LTD
nSYS Technologies CO,LTD menyediakan suatu produk yang disebut eDSLTM 400 CU
(Central Unit), yang dapat menyediakan suatu layanan akses broadband internet, berbasis teknologi EDSL. Teknologi EDSL (Ethernet DSL) merupakan jenis teknologi DSL dimana end user akan mengakses modem (SU/Subscriber Unit) melalui ethernet.[4]
2.2.1 eDSLTM 400 CU
Central Unit (CU) dari eDSL adalah pusat kontrol dari sistem eDSL yang ditawarkan oleh Nsys Technology. CU menggunakan line telephone yang sudah ada pada jaringan telepon dan menyediakan akses telepon juga internet secara bersama. eDSLTM 400 CU mempunyai keunggulan
disisi harga dan instalasi jaringan dibandingkan dengan solusi akses internet broadband lainnya. Perangkat ini memiliki beberapa fitur antara lain :
- Transmisi data berkepatan tinggi hingga 4 Mbps dengan jangkauan 1,2 km.
- Dynamic Bandwidth Allocation yang membagi bandwidth upstream dan downstream secara asimetris, 3 Mbps upstream, 1 Mbps downstream.
- Symmetric Bandwidth Allocation yang membagi bandwidth upstream dan downstream masing-masing 2 Mbps. - Metode store and forward pada eDSL
400 CU.
- Manajemen jaringan menggunakan SNMP, GUI dan Web.
- Mendukung VLAN dan filter MAC. - Menggunakan sepasang kawat.
eDSLTM 400 CU menyediakan transmisi
data secara bersama-sama dengan layanan suara dengan jalur telepon yang secara umum telah dipasang di suatu kantor, hotel atau gedung-gedung lain. Model desainnya tampak pada gambar 1.
Gambar 1 Layanan eDSL 400 System Kecepatan transmisi data eDSLTM 400 CU
adalah 4 Mbps pada kedua arah transmisi dengan jarak 1,2 km, dan bandwidthnya dapat diatur menurut aturan berlangganan dari ISP. Lebih jauh lagi, dapat diterangkan bahwa pengaturan alokasi bandwidth juga dapat dilakukan untuk upload/download tergantung keadaan.
2.3 Teknologi MPEG-4
MPEG (Moving Picture Expert Group) adalah sebuah grup ahli yang didedikasikan membuat sebuah standard untuk audio dan video digital (ISO/IEC JTC1/SC29/WG11) [5]. Keanggotaannya terdiri dari kalangan industri dan para pakar. MPEG-1 adalah standart pertama tahun 1992 yang ditujukan untuk media penyimpan dan penerima video audio pada sebuah Compact Disc dengan bit rate sekitar 1,5 Mbit/s. Kemudian dalam bulan November 1994 muncul standart MPEG-2 yang dikembangkan untuk televisi digital. Sedangkan standart MPEG-4 dikembangkan mulai tahun 1993.
Tidak seperti pendahulunya, MPEG-4 mengurangi dampak jika sebuah decoder MPEG-4 tidak harus mendekoding seluruh MPEG-4 tool. Lebih lanjut, dengan pendekatan untuk masing-masing Audio, Video, Sistem dan DMIF dilakukan secara terpisah dan tidak untuk kombinasi dari keempatnya.
2.4 Real Time Streaming Protocol (RTSP)
Real Time Streaming Protocol (RTSP) adalah protokol level aplikasi untuk mengatur pengiriman data dengan properti real-time[6]. RTSP menyediakan framework yang luas memungkinkan pengaturan, pengiriman on-demand data real-time, seperti audio dan video. Sumber data dapat berupa data live atau klip yang disimpan. Protokol ini dimaksudkan untuk mengatur beberapa sesi pengiriman data, menyediakan cara untuk memilih kanal pengiriman seperti UDP, multicast UDP dan TCP, serta menyediakan cara untuk memilih mekanisme pengiriman.
RTSP mengatur baik tunggal atau beberapa stream waktu sinkronisasi media kontinu seperti audio dan video. RTSP bertindak sebagai “network remote protocol” untuk server multimedia. Aliran yang diatur oleh RTSP mungkin menggunakan RTP akan tetapi operasi RTSP tidak tergantung dari mekanisme transport yang digunakan untuk membawa media audio-video.
3. PERANCANGAN DAN PEMBUATAN JARINGAN
3.1 Perancangan Jaringan DSL
Desain jaringan DSL untuk layanan MPEG-4 Streaming dibuat berdasarkan model ideal dari nSys Technology sebagaiman terlihat pada gambar 2. Jaringan DSL yang dirancang terdiri atas multi client seperti pada gambar 3 dan multi client sebagaimana pada gambar 4.
Gambar 2 Rancangan Jaringan VoDSL Perangkat keras yang digunakan adalah eDSL 400 CU/SU. sebuah komputer server , lima buah komputer client, PABX 16 ext serta lima buah telepon. Pada server akan terkonfigurasi Darwin Streaming Server sedangkan pada client menggunakan QuickTime Player untuk playback.
Hal-hal yang ingin dicapai dari desain jaringan DSL untuk layanan MPEG-4 streaming ini adalah :
1. Jaringan ini mampu digunakan untuk komunikasi data melalui komputer maupun komunikasi suara melalui telepon secara bersama.
2. Kanal komunikasi dari eDSL 400 CU ke setiap client lebarnya sama serta memiliki jarak yang sama.
3. Kanal komunikasi yang terhubung ke server harus berkapasitas besar sehingga semua request MPEG-4 streaming dari client bisa ditampung.
4. Mampu melewatkan data-data dengan protokol RTSP, TCP, RTP/UDP/IP dari server menuju client maupun sebaliknya.
Berdasarkan hal-hal yang disebutkan diatas maka didesain jaringan seperti pada gambar 3. Pada jaringan ini terdapat lima buah PC client dan telepon yang terhubung pada eDSL 400 SU. Jaraknya lima meter dari eDSL 400 CU. Selain itu juga terdapat PABX sebagai sentral telepon. Server MPEG-4 terhubung pada port uplink pada eDSL 400 CU melalui kabel UTP CAT 5 yang berkapasitas 100 Mbps. Port akses untuk Darwin Streaming Server menggunakan port 1220 sedangkan protokol RTSP menggunakan port 554. Streaming file menuju client menggunakan RTP/UDP/IP pada port diatas 6970.
Gambar 3 Jaringan DSL untuk Multi Client 4. PENGUJIAN DAN ANALISA
4.1 Jaringan Client Tunggal
Pada metode pengujian dengan jaringan client tunggal, PC Client-nya adalah 192.168.1.122. Selanjutnya, model pengujian akan dibagi menjadi dua yaitu mode simetris dan mode asimetris. 4.1 Mode Simetris
Mode simetris adalah salah satu fitur yang dimiliki oleh eDSL 400 CU. Pada mode ini, bandwidth pada jaringan akan dibagi dua, yaitu 2 Mbps untuk upstream dan 2 Mbps untuk downstream pada masing-masing client. Manajemen bandwidth semacam ini dapat dilakukan melalui akses web browser maupun langsung melalui . Pengujian ini dilakukan dengan melakukan streaming pada client tunggal. Jumlah file yang di-streaming-kan berbeda-beda untuk setiap pengujian. Tujuannya untuk melihat performansi jaringan terhadap penambahan jumlah file yang di-streaming.
Hasil pengukuran bandwidth, baik upstream maupun downstream yang dilakukan sebanyak empat kali dan masing-masing selama 10 detik, dapat dilihat pada gambar 4 dan gambar 5.
Gambar 4. Pengukuran Simetris Upstream
Gambar 5. Pengukuran Simetris Downstream Dari kedua gambar diatas, terlihat bahwa bandwidth upstream rata-rata sebesar 1,61 Mbps dan bandwidth downstream rata-rata sebesar 1,6 Mbps, lihat tabel 1.
Tabel 1 Pengukuran Bandwidth Simetris
On-hook Off-hook Kondisi Telepon Up- stream Down- stream Up- stream Down-stream Band- width 1,61 Mbps Mbps 1,6 Mbps 1,61 Mbps 1,6 Tabel 2 Hasil Pengukuran Simetris Client
192.168.1.122 Jml.
Akses Nama File FP S
Laju bit (Mbps)
Delay
(ms) PacketLoss Ukuran Buffer 1 Smooth 30 682 2 0 % 9.46 2 Smooth 30 661 2,4 0.8 % 3,2 System 30 652 3 0.3 % 5,9 3 Smooth 23 604 20 16.9 % 0 System 22 617 20 6.4 % 0 Utada 14 507 14 12,7 % 0 Dari hasil Tabel 1 diatas, diketahui bahwa bandwidth antara upstream dan downstream hasilnya hampir sama yaitu sekitar 1,6 Mbps. Perbedaan ini diakibatkan oleh rugi-rugi yang terdapat pada sambungan antara client dengan eDSL 400 CU. Meskipun demikian, kondisi antara on-hook dan off-hook adalah sama. Hal ini menunjukkan bahwa line coding pada eDSL 400 CU ini berjalan dengan baik sehingga kanal POTS ,yang digunakan untuk komunikasi suara, tidak mempengaruhi kanal komunikasi data.
Sedangkan dari Tabel 2 dapat disimpulkan bahwa pada bila client meminta file streaming satu atau dua file, kedua file tersebut dapat di-streaming dan dinikmati dengan lancar, hal ini dapat diperhatikan pada nilai fps yang tetap pada 30 fps tetapi loss packet menjadi 0,9 % selain itu terdapat penambahan delay menjadi sekitar 2,4 ms yang diakibatkan karena jumlah file yang dimainkan bertambah menjadi dua.Total laju bit yang diperlukan untuk menikmati kedua file ini dengan baik adalah sekitar 1300 Kbps nilai ini masih lebih kecil dari total bandwidth yang tersedia sebagaimana terlihat pada tabel 2 yaitu sekitar 1,6 Mbps. Loss packet mulai terjadi saat file ketiga di-request , nilai loss packet menjadi sekitar 16,9 % dengan nilai FPS menjadi 23 fps untuk file Smooth. Kondisi ini menyebabkan ketiga file tidak bisa dinikmati dengan baik (gambar patah-patah). Hal ini disebabkan karena jumlah total bandwidth yang diperlukan (sekitar 1,9Mbps) lebih besar dari bandwidth yang tersedia (sekitar 1,6 Mbps), akibatnya ketiga file saling berebut bandwidth. berakibat ketiga file menjadi tampak patah-patah, bahkan delay-nya naik hingga 20 ms.
4.2 Mode Asimetris
Mode Asimetris adalah salah satu fitur manajemen bandwidth yang terdapat pada eDSL 400 CU. Fitur ini memudahkan untuk mengatur bandwidth pada upstream dan downstream secara berbeda. Pada mode asimetris, bandwidth upstream adalah 1 Mbps sedangkan downstream adalah 3 Mbps. Data – data hasil pengukuran pada mode simetris ini dirangkum dalam Tabel 3 dan 4.
Hasil pengukuran bandwidth pada mode asimetris ini, baik upstream maupun downstream yang dilakukan sebanyak empat kali dan masing-masing selama 10 detik, dapat dilihat pada gambar 6 dan gambar 7.
Gambar 6. Pengukuran Asimetris Upstream
Gambar 7. Pengukuran Asimetris Downstream Dari kedua gambar diatas, terlihat bahwa bandwidth upstream rata-rata sebesar 0,8 Mbps dan bandwidth downstream rata-rata sebesar 2,9 Mbps, lihat tabel 3.
Tabel 3 Pengukuran Bandwidth Asimetris
On-hook Off-hook
Kondisi Telepon
Up-stream Down-stream Stream Up- Down-stream Band-width 0.8 Mbps 2,9 Mbps 0,8 Mbps 2,9 Mbps Dari hasil Tabel 3 diatas, diketahui bahwa bandwidth upstream bernilai 0,8 Mbps dan downstream hasilnya sekitar 2,9 Mbps. Perbedaan ini diakibatkan oleh rugi-rugi yang terdapat pada sambungan antara client dengan eDSL 400 CU. Meskipun demikian, kondisi antara on-hook dan off-hook adalah sama. Hal ini menunjukkan bahwa line coding pada eDSL 400 CU ini berjalan dengan baik sehingga kanal POTS ,yang digunakan untuk
komunikasi suara, tidak mempengaruhi kanal komunikasi data.
Tabel 4 Hasil Pengukuran Asimetris Client 192.168.1.122 Jml Akses Nama File F P S Laju bit (Kbps) Delay (ms) Packet Loss Ukuran Buffer 1 Smooth 30 681 2.2 0 9.34 2 Smooth 30 681 2.6 0 6.5 System 30 675 2.6 0 7 3 Smooth 30 673 3 0 4.57 System 30 732 3 0 5.89 Utada 30 683 3 0 4.43 4 Smooth 24 587 40 1.53 0 System 15 503 40 3.59 0 Utada 18 612 40 5.35 0 Fruit 25 778 40 13.54 0
Sedangkan dari Tabel 4 dapat disimpulkan bahwa pada bila client meminta file streaming hingga tiga file, ketiga file tersebut dapat di-streaming dan dinikmati dengan lancar, hal ini dapat diperhatikan pada nilai fps yang tetap pada 30 fps dan loss packet 0%, tetapi terdapat penambahan delay menjadi sekitar 3 ms yang diakibatkan karena jumlah file yang dimainkan bertambah menjadi dua.Total laju bit yang diperlukan untuk minikmati ketiga file ini dengan baik adalah sekitar 2100 Kbps nilai ini masih lebih kecil dari total bandwidth yang tersedia sebagaimana terlihat pada table 4 yaitu sekitar 1,6 Mbps. Loss packet mulai terjadi saat file keempat di-request , nilai loss packet menjadi hingga sekitar 13 % dengan nilai FPS bervariasi antar 15-24 fps. Kondisi ini menyebabkan keempat file tidak bisa dinikmati dengan baik (gambar patah-patah). Hal ini disebabkan karena jumlah total bandwidth yang diperlukan (sekitar 2,8 Mbps lebih) lebih besar dari bandwidth yang tersedia (sekitar 2,8 Mbps), akibatnya keempat file saling berebut bandwidth yang ada yang kemudian justru berakibat keempat file menjadi tampak patah-patah bahkan delaynya meningkat hingga mencapai 40 ms.
5. KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan
Dari hasil pengujian dan analisa pada bab sebelumnya maka dapat disimpulkan :
1. Layanan MPEG-4 streaming melalui jaringan komunikasi berbasis eDSL 400 dapat difungsikan dengan baik menggunakan mode simetris maupun asimetris.
2. Bandwidth yang terukur pada mode asimetris adalah 2,8 Mbps untuk upstream dan 0,8 Mbps untuk downstream sedangkan pada mode simetris besarnya 1,67 Mbps untuk upstream dan 1,57 untuk downstream.
3. Pada mode asimetris, sebuah client dapat menikmati tiga streaming klip video ,yang masing-masing berlaju data 680 Kbps, secara bersamaan dengan kualitas yang baik. Sedangkan pada mode simetris hanya dua klip video yang bisa di-streaming dengan baik tanpa terjadi packet loss.
4. Penggunaan mode asimetris pada eDSL 400 CU memberikan performansi jaringan yang lebih baik dibanding mode simetris sebab kapasitas bandwidth-nya lebih besar daripada mode simetris.
5.2 Saran
Sedangkan saran yang dapat diberikan untuk pengembangan layanan berbasis DSL adalah sebagai berikut :
1. Perlu dikembangkan layanan-layanan lain yang berbasis eDSL 400 seperti distance learning, multicast live video, interactive virtual class , video on demand serta billing management untuk layanan-layanan komersial yang berbasis perangkat eDSL ini.
2. Integrasi antara desain jaringan DSL dengan berbagai content layanan yang komprehensif. Hal ini kemudian bisa ditawarkan sebagai solusi jaringan komunikasi data dan suara untuk hotel, apartemen, pabrik maupun perumahan yang menggunakan telepon PABX.
3. Implementasi penggunaan jaringan DSL sebagai backbone suatu jaringan di wilayah perumahan dengan didukung penggunaan ATM/DSL sebagai alternatif jaringan IP/DSL.
DAFTAR PUSTAKA
[1] Bennini, David , 2003, “Video over DSL”, White Paper, Aware Inc.
[2] ITU-D ,2003,” MPEG-4 Overview”, www.itu.org
[3] www.techweb.com/encyclopedia/defineterm? term=DSL
[4] nSys Technology, 2002, “eDSL 400 CU Manual”
[5] VBrick, 2003 ,”MPEG-4 Streaming-Basic” [6] Network Working Group,1998, “RFC2326
Real Time Streaming Prottocol (RTSP)” , www.ietf.org
