iv
Tesis Ini Telah Diuji pada Tanggal 25 Agustus 2016
Panitia Penguji Tesis Berdasarkan SK Rektor
Universitas Udayana, No.: 4171/UN.14.4/HK/2016, Tanggal: 19 Agustus 2016
Ketua : Dr. I Md. Oka Widyantara, ST., MT Anggota :
1. N.M.A.E Dewi Wirastuti, ST., M.Sc., Ph.D. 2. Prof. Ir. Rukmi Sari Hartati, MT., Ph.D.
3. Prof. Ir. Ida Ayu Dwi Giriantari, M.Eng., Sc, Ph.D. 4. Dr. Nyoman Gunantara, ST., MT.
v
SURAT PERNYATAAN BEBAS PLAGIAT
Saya yang bertandatangan dibawah ini :
Nama : Aditya Dwipayana
NIM : 1391761012
Program Studi : Magister Teknik Elektro
Judul Tesis : Performansi Seamless Video Session Continuity Pada Jaringan 802.11n Menggunakan Proxy
Dengan ini menyatakan bahwa karya ilmiah Tesis ini bebas plagiat. Apabila di kemudian hari terbukti plagiat dalam karya ilmiah ini, maka saya bersedia menerima sangsi peraturan Mendiknas RI no 17 Tahun 2010 dan Peraturan Perundang-undangan yang berlaku.
Denpasar 25 Agustus 2016 Yang membuat pernyataan
vi
UCAPAN TERIMAKASIH
Segenap puja dan puji syukur penulis panjatkan kehadapan Ida Sang Hyang Widhi Wasa sebagai sumber dari segala sumber pengetahuan, karena hanya atas asung wara nugraha-Nya, tesis yang berjudul “PERFORMANSI SEAMLESS VIDEO SESSION PADA JARINGAN 802.11n MENGGUNAKAN PROXY” ini dapat diselesaikan.
Pada kesempat ini perkenankanlah penulis mengucapkan terimakasih yang sebesar-besarnya kepada Dr. I Made Oka Widyantara, ST., MT, pembimbing satu yang dengan penuh perhatian telah memberikan dorongan, semangat, bimbingan, dan saran selama penulis mengikuti program magister, khususnya dalam penyelesaian tesis ini. Terimakasih sebesar-besarnya pula penulis sampaikan kepada Ni Made Ary Esta Dewi Wirastuti, S.T., M.Sc., Ph.D, pembimbing II yang dengan penuh perhatian dan kesabaran telah memberikan bimbingan dan saran kepada penulis. Ucapan yang sama juga ditujukan kepada Rektor Universitas Udayana Prof. Dr. dr. I Ketut Suastika, Sp.PD-KEMD atas kesempatan dan fasilitas yang diberikan kepada penulis untuk mengikuti dan menyelesaikan pendidikan Program Magister di Universitas Udayana. Ucapan terimakasih ini juga ditujukan kepada Direktur Program Pascasarjana Universitas Udayana yang dijabat oleh Prof.Dr.dr. A.A. Raka Sudewi, Sp.S(K) atas kesempatan yang diberikan kepada penulis untuk menjadi mahasiswa Program Magister pada Program Pascasarjana Universitas Udayana. Tidak lupa pula penulis ucapkan terimakasih kepada Prof. Ir Ida Ayu Dwi Giriantari, M.Eng.Sc.,Ph.D sebagai Ketua Program Studi Magister Teknik Elektro Program Pascasarjana Universitas Udayana dan juga sebagai penguji tesis yang telah banyak memberikan masukan. Terimakasih pula penulis sampaikan kepada Prof. Ir. Rukmi Sari Hartati, MT., Ph.D dan Dr. Nyoman Gunantara, ST., MT selaku penguji tesis yang memberikan banyak saran dan masukan dalam penelitian tesis ini. Bapak dan Ibu Dosen di Program Studi Teknik Elektro Program Pascasarjana Universitas Udayana yang sudah mendidik selama perkuliahan. Seluruh staf pengelola Program Studi Teknik Elektro Program Pascasarjana Universitas Udayana yang telah melayani administrasi selama menjadi mahasiswa.
Pada kesempatan ini penulis menyapaikan ucapan ucapkan terima kasih kepada Ibu, Ayah, kakak, adik dan sang dambaan hati Gst Ayu Fifi Wardani yang tidak henti-hentinya memberikan semangat sehingga terselesaikannya tesis ini. Terima kasih kepada teman-teman pascasarjana angkatan 2013 terutama kepada sahabat saya Edy Hermawan untuk lecutan dan semangatnya. Akhir kata, penulis sampaikan terimakasih kepada teman-teman serta semua pihak yang telah membantu pelaksanaan dan penyelesaian tesis ini semoga Ida Sang Hyang Widhi Wasa/Tuhan Yang Maha Esa selalu melimpahkan rahmat-Nya kepada kita semua.
Denpasar 25 Agustus 2016
vii ABSTRAK
PERFORMANSI SEAMLESS VIDEO SESSION CONTINUITY PADA JARINGAN 802.11n MENGGUNAKAN PROXY
Session continuity pada aplikasi video streaming sangat dibutuhkan oleh pengguna dengan mobilitas tinggi karena mampu mempertahankan session video ketika pengguna berpindah dari satu jaringan ke jaringan lain. Penelitian-penelitian untuk meningkatan kinerja seamless video session telah dilakukan salah satunya penggunaan session proxy. Pada penelitian ini, penggabungan antara session proxy dan frame proxy diusulkan. Session proxy berfungsi untuk mencatat session id dan mengekstrak video menjadi sequence frame sedangkan frame proxy berfungsi untuk melakukan download sequence frame secara simultan. Frame proxy mulai mengirimkan sequence frame ke player setelah 100 frame awal video berhasil didownload. Selama sequence frame ditampilkan oleh player, frame proxy tetap melakukan download sequence frame secara pararel sampai seluruh sequence frame berhasil didownload. Penggabungan session proxy dan frame proxy memberikan kemungkinan player untuk memiliki frame cadangan yang akan ditampilkan ke player selama terjadi handover. Pengukuran kinerja dilakukan pada dua jenis handover yaitu hard handover dan soft handover. Nilai PSNR, delay dan frameloss diukur pada setiap jenis handover, sehingga setiap jenis handover memiliki dua skenario pengukuran QoS yaitu sebelum dan sesudah penerapan proxy.
Penelitian ini menunjukan perbaikan kinerja video streaming setelah penggunaan session proxy dan frame proxy. Berdasarkan parameter delay terjadi peningkatan kinerja sebesar 42,9% pada hard handover dan peningkatan kinerja sebesar 47% pada soft handover. Pada hard handover maupun soft handover tidak ditemukan adanya frame loss. Dan nilai PSNR mampu dipertahankan pada kedua skenario handover karena frame hasil download di sisi client adalah frame yang sama persis dengan frame pada sisi server. Dengan demikian penggunaan session proxy dan frame proxy pada protokol RTSP mampu mewujudkan seamless video session continuity dengan perbaikan performansi yang sangat signifikan jika dilihat dari parameter PSNR, frame loss dan delay.
Kata Kunci—Video Streaming, 802.11n, RTSP, PSNR, Delay, Frame Loss, Session Proxy, Frame Proxy.
viii ABSTRACT
PERFORMANCE OF SEAMLESS VIDEO SESSION CONTINUITY OVER 802.11n NETWORK USING PROXY
Session continuity in video streaming applications are needed by high mobile users. It can retain video session when user moves from one network to anothers. Several research to improve the performance of seamless video session has been done. One of those were proposed the use of a session proxy to keep the session during a handover. This study proposed a merger between session proxy and frame proxy. Session proxy served to record the session id and extract video frames into a sequence frame. Frame proxy served to download the frame sequence simultaneously. Frame proxy start sending frame sequence to the player after the initial 100 frames successfully downloaded. During the sequence frame is displayed by a player, the frame proxy keeps downloading frame sequence in parallel until the entire sequence of frames successfully downloaded. Merger of session proxy and frame proxy has given the possibility of player to have a spare frame to be displayed to the player during a handover. Performance measurement performed on two types of handover ie hard handover and soft handover. PSNR, delay and frame loss measured for each type of handover, so each kind of handover has two scenarios of QoS measurements, ie. before and after applying the proxy.
This study showed improvement of video streaming performance after using the session proxy and proxy frame. Based on delay parameter, performance has been increased by 42.9% in the hard handover and increased performance by 47% in soft handover. Frame loss was not found in the hard handover and soft handover. PSNR can be maintained in both handover scenarios because the frame downloaded on the client side was exactly the same frame with the frame on the server side. Thus, the use of session proxy and proxy frame on the RTSP protocol was able to realize video seamless session continuity with the significant performance improvements based on PSNR, frame loss and delay parameters.
Keyword—Video Streaming, 802.11n, RTSP, PSNR, Delay, Frame Loss, Session Proxy, Frame Proxy.
ix DAFTAR ISI
SAMPUL DALAM ...i
PRASYARAT GELAR ...ii
LEMBAR PENGESAHAN ...ii
LEMBAR PANITIA PENGUJI ...iii
SURAT PERNYATAAN BEBAS PLAGIAT ...x
UCAPAN TERIMAKASIH ...vi
ABSTRAK ...vii
ABSTRACT ...viii
DAFTAR ISI ...ix
DAFTAR TABEL ...xiv
DAFTAR GAMBAR ...xv
DAFTAR SINGKATAN ...xvii
DAFTAR LAMPIRAN ...xviii
BAB I PENDAHULUAN ...1
1.1 Latar Belakang ...1
1.2 Rumusan Masalah...3
1.3 Tujuan dan Manfaat Penelitian ...3
1.4 Ruang Lingkup dan Batasan Masalah ...3
1.5 Keaslian Penelitian ...4
x
BAB II KAJIAN PUSTAKA ...8
2.1 State Of The Art ...8
2.2 Video Streaming ...9 2.3 Streaming Arsitektur ...11 2.3.1 Content Preparation ...12 2.3.2 Streaming Server ...12 2.3.3 IP Streaming Network ...12 2.3.4 Media Player ...13 2.4 Streaming Protocol ...13 2.4.1 HTTP ...14 2.4.2 RTP ...14 2.4.3 RTCP ...16 2.4.4 RTSP ...16 2.4.5 RTMP ...17 2.4.6 SMIL ...18
2.5 Steaming Media Distribution ... 19
2.5.1 Unicast ...19 2.5.2 Multicast ...19 2.5.3 Broadcast ...20 2.6 RTSP Proxy Architecture ...21 2.6.1 RTSP Session Proxy ...21 2.6.2 RTSP Frame Proxy ...22 2.7 WLAN ...22
xi
2.8 Standar Wireless Area Network ...23
2.8.1 802.11b ...23 2.8.2 802.11.a ...23 2.8.3 802.11g ...24 2.8.4 802.11n ...24 2.8.5 802.11d ...25 2.8.6 802.11h ...25 2.8.7 802.11j ...25 2.8.8 802.11c ...26 2.8.9 802.11F ...26 2.8.10 802.11i ...26 2.8.11 802.11e ...26 2.8.12 802.11k ...27 2.8.13 802.11m ...28 2.8.14 802.11p ...28 2.8.15 802.11r ...28 2.8.16 802.11s ...29 2.8.17 802.11.2 (802.11T) ...29 2.8.18 802.11u ...29 2.8.19 802.11v ...30 2.8.20 802.11w ...30
2.9 Wireless Local Area Network (WLAN) Handover ...31
xii
2.11 Motion JPEG Video ...33
2.12 Peak-to-peak Signal-to-Noise Ratio (PSNR) ...35
2.13 Java ...36
BAB III METODE PENELITIAN ...37
3.1 Tempat dan Waktu Penelitian ...37
3.2 Rancangan Penelitian ...37
3.3 Data Penelitian ...38
3.4 Instrumen Penelitian ...39
3.5 Alur Analisis Penelitian ...39
3.6 Metode Analisa ...43
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ...45
4.1 Implementasi ...45
4.2 Implementasi Jaringan ...45
4.2.1 Konfigurasi Access Point A ...45
4.2.2 Konfigurasi Access Point B ...46
4.2.3 Konfigurasi Router ...47
4.3 Implementasi Sistem Seamless Video Session Continuity ...49
4.3.1 Server ...50
4.3.2 Session Proxy ...52
4.3.3 Frame Proxy ...53
4.3.4 Client ...53
4.4 Analisa Quality of Service (QOS) ...55
xiii
4.4.2 Analisa QOS Dengan Session Proxy dan Frame Proxy ...59
BAB V PENUTUP ...64
5.1 Kesimpulan ...64
5.2 Saran ...65
xiv
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Kedudukan Penelitian ...10
Tabel 2.2 Perbandingan Standar 802.11 ...30
Tabel 2.3 Quality and Impairment Scale ...36
Tabel 3.1 Kebutuhan Perangkat Keras ...39
Tabel 4.1 Konfigurasi Access Point A ...46
Tabel 4.2 Konfigurasi Access Point B ...46
Tabel 4.3 Konfigurasi Router ...47
Tabel 4.4 Hasil Percobaan Hard Handover Tanpa Session Proxy dan Frame Proxy ...55
Tabel 4.5 Hasil Percobaan Soft Handover Tanpa Session Proxy dan Frame Proxy ...59
Tabel 4.6 Hasil Percobaan Hard Handover Dengan Session Proxy dan Frame Proxy ...60
Tabel 4.7 Hasil Percobaan Soft Handover Dengan Session Proxy dan Frame Proxy ...62
xv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1 Diagram Fishbone Penelitian ...7
Gambar 2.1 Streaming System Infrastucture ...11
Gambar 2.2 Stage of Streaming ...11
Gambar 2.3 Steps of streaming Content Preparation ...12
Gambar 2.4 RTP Packet Header ... 14
Gambar 2.5 Session Pada RTSP ...17
Gambar 2.6 RTMP Message Header ...18
Gambar 2.7 SMIL Code for Playing a Streaming Presentation ...18
Gambar 2.8 IP Unicasting ...19
Gambar 2.9 IP Multicasting ...20
Gambar 2.10 IP Broadcasting ...20
Gambar 2.11 STA Roaming/Handoff ...27
Gambar 2.12 WLAN Handoff ...32
Gambar 2.13 Header dari Mjpeg ...35
Gambar 3.1 Domain Penelitian ...37
Gambar 3.2 Aplikasi Tiny_psnr.exe ...38
Gambar 3.3 Topologi Jaringan ...40
Gambar 3.4 Alur Kerja Sistem ...40
Gambar 3.5 Alur Data Satu Sesi Video Streaming ...41
Gambar 4.1 Konfigurasi Router ...47
xvi
Gambar 4.3 Kualitas Sinyal Access Point A ...48
Gambar 4.4 Kualitas Sinyal Access Point B ...49
Gambar 4.5 System Variabels Windows User ...49
Gambar 4.6 Sub Sistem Server ...50
Gambar 4.7 Sub Sistem Client ...54
Gambar 4.8 PSNR Hard Handover Tanpa Session Proxy dan Frame Proxy ..56
Gambar 4.9 Delay Hard Handover Tanpa Session Proxy dan Frame Proxy ...56
Gambar 4.10 PSNR Soft Handover Tanpa Session Proxy dan Frame Proxy...58
Gambar 4.11 Delay Soft Handover Tanpa Session Proxy dan Frame Proxy ...58
Gambar 4.12 PSNR Hard Handover Dengan Session Proxy dan Frame Proxy ...60
Gambar 4.13 Delay Pada Hard Handover Dengan Session Proxy dan Frame Proxy ...60
Gambar 4.14 PSNR Soft Handover Dengan Session Proxy dan Frame Proxy ...61
Gambar 4.15 Delay Soft Handover Dengan Session Proxy dan Frame Proxy ...61
Gambar 4.16 Sequence Frame Tanpa Session Proxy dan Frame Proxy Pada Soft Handover ...63
Gambar 4.17 Sequence Frame Dengan Session Proxy dan Frame Proxy Pada Soft Handover ...63
xvii
DAFTAR SINGKATAN
AP : Access Point
WLAN : Wireless Lan
IAPP : Inter Access Point Protocol
MN : Mobile Node
STA : Station
QOS : Quality of Service
QOE : Quality of Experience
PSNR : Peak Signal to Noise Ration
RTSP : Real Time Streaming Protocol
IP : Internet Protocol
TCP : Transmition Control Protocol
Mjpeg : Motion JPEG
PC : Personal Computer
IP : Internet Protocol
HTTP : Hypertext Transfer Protocol
RTP : Real Time Transport Protocol
UDP : User Datagram Protocol
RTCP : Real-Time Control Protocol
xviii
