Optimization and Wi-Fi Interference Analysis of Video Streaming over Piconet Pervasive Bluetooth Network

OPTIMASI DA
DAN ANALISIS INTERFERENSI WI
WI-FI PADA
VIDEO
EO STREAMING
S
MELALUI JARINGAN
GAN
BLU
BLUETOOTH
PICONET PERVASIVE

ANDI HASAD

SEKOLAH PASCASARJANA
IN
INSTITUT
PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2012


PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN
SUMBER INFORMASI
Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis Optimasi dan Analisis
Interferensi Wi-Fi pada Video Streaming melalui Jaringan Bluetooth Piconet
Pervasive adalah karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum
diajukan dalam bentuk apapun kepada perguruan tinggi manapun. 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 2012

Andi Hasad
G651100011

ABSTRACT
ANDI HASAD. Optimization and Wi-Fi Interference Analysis of Video
Streaming over Piconet Pervasive Bluetooth Network. Under direction of SUGI
GURITMAN and HENDRA RAHMAWAN.
The objective of this research is to develop a piconet pervasive system that

meets the Cisco standard for QoS video streaming value of the throughput, delay,
jitter and packet loss, by performing the optimization and analysis of video
streaming on the network, by utilizing the bluetooth cell phones and computers
media in an condition which have Wi-Fi or do not have Wi-Fi. The stages of
research are analysis of bluetooth network system, design a prototype system,
audio video compression, hint track, optimization, system testing, performance
measurement, and analysis of measurement results. The results showed packet
loss value for all video compression on a client-server distance of 4 m - 10 m has
been fulfilling the Cisco standard of QoS video streaming, where the smallest
value obtained at 8 kbps data rate of 3.03% packet loss to an condition that does
not have Wi-Fi, and a distance of client - server 4 m. In condition that have Wi-Fi
interference, for signal strength of -78 dBm, the smallest value obtained of 4.03%
packet loss, while the Wi-Fi signal strength of -58 dBm, obtained the value of
4.11% packet loss. Delay parameters of the video compression meets the QoS of
video streaming in which the delay have values ranged from 0.31 - 1.81
milliseconds, while the standard of maximum delay for QoS video streaming is 5
seconds.
Keywords : video streaming, bluetooth, QoS, optimization, Wi-Fi interference

RINGKASAN

ANDI HASAD. Optimasi dan Analisis Interferensi Wi-Fi pada Video
Streaming melalui Jaringan Bluetooth Piconet Pervasive. Dibimbing oleh SUGI
GURITMAN dan HENDRA RAHMAWAN.
Bluetooth merupakan teknologi wireless yang dapat menghubungkan
perangkat mobile yang berbeda melalui Industrial Scientific Medical (ISM) band
(Stalling, 2005). Standar yang digunakan bluetooth mengacu pada spesifikasi
IEEE 802.15 (SIG, 2011). Meskipun teknologi bluetooth telah dimiliki oleh ratarata telepon seluler maupun komputer, namun pemanfaatannya masih belum
maksimal. Umumnya pengguna telepon seluler ataupun komputer menggunakan
bluetooth hanya untuk bertukar informasi/data. Hal ini dikarenakan bluetooth
memiliki kelemahan terbesar yaitu keterbatasan bandwidth bluetooth yaitu 732
kbps (Wang, 2004). Salah satu cara mengatasi kelemahan pada jaringan bluetooth
yaitu penggunaan protokol yang sesuai dan penggunaan kompresi video (Arnaldy,
2010).
Tujuan penelitian ini adalah mengembangkan sistem piconet pervasive
untuk mendapatkan nilai throughput, delay, jitter serta packet loss yang
memenuhi QoS video streaming standar Cisco, dengan melakukan optimasi dan
analisis pada jaringan bluetooth dengan memanfaatkan media telepon seluler dan
komputer, pada lingkungan yang memiliki Wi-Fi maupun yang tidak memiliki
Wi-Fi. Penelitian dilakukan di Laboratorium Network Computer Centric (NCC)
Departemen Ilmu Komputer, Institut Pertanian Bogor dan di Laboratorium

Teknik Elektro, Universitas Islam 45 Bekasi, dimana pengujian sistem,
pengukuran dan analisis hasil pengukuran berlangsung mulai bulan Agustus 2011
sampai Januari 2012, sedangkan penyempurnaan penulisan tesis diselesaikan
pada bulan Juli 2012. Bahan dan alat yang digunakan dalam penelitian adalah
video dengan format 3gp dengan ukuran data rate 8 kbps, 16 kbps dan 24 kbps.
Resolusi encoding video adalah 176x144 pixels. Alat yang digunakan pada
lingkungan pengembangan sisi server antara lain komputer dengan Sistem
Operasi Microsoft Windows XP, USB Bluetooth Generic, software Wireshark dan
Darwin Streaming Server. Pada lingkungan pengembangan sisi client digunakan
telepon seluler Nokia N73 dengan spesifikasi Symbian OS dan Bluetooth v 2.0.
Software pendukung yang digunakan antara lain : GnuBox, AnalogX, MP4Box,
Pazera, Xilisoft, Inssider, dan Net Surveyor Professional.
Metode penelitian meliputi beberapa tahapan penelitian, meliputi : analisis
sistem jaringan bluetooth piconet pervasive, rancang bangun sistem, kompresi
audio video, hint track, optimasi, pengujian sistem, pengukuran kinerja, dan
analisis hasil pengukuran. Pada tahap analisis sistem dilakukan identifikasi
kebutuhan sistem jaringan bluetooth piconet pervasive. Identifikasi kebutuhan
dilakukan berdasarkan studi pustaka dan literatur mengenai hardware dan
software yang dibutuhkan selama penelitian. Pada tahap rancang bangun sistem,
perancangan dan pembangunan prototipe dilakukan untuk koneksi bluetooth dari

komputer (server) ke telepon seluler (client). Perancangan dan konfigurasi yang
dilakukan pada sisi server terdiri dari software dan hardware. Pada sisi server,

software yang digunakan adalah Darwin Streaming Server dan AnalogX
sedangkan konfigurasi pada sisi client (telepon seluler) dilakukan dengan
melakukan instalasi software Gnubox, selanjutkan dilakukan konfigurasi pada
acces point. Setelah itu dilanjutkan dengan konfigurasi pada GnuBox. Pada tahap
kompresi dan konversi audio video, proses kompresi digunakan untuk
memperkecil data rate video. Format kompresi video yang digunakan yaitu 3gp,
sedangkan audio yaitu amr. Video yang telah dikompresi kemudian dilakukan
hintrack, kemudian dikirimkan melalui jaringan bluetooth. Pada tahap optimasi
dilakukan optimasi pada server dengan melakukan tune-up pada DSS atau
AnalogX, sedangkan pada sisi client optimasi dapat dilakukan diantaranya dengan
meminimalisir background yang berjalan, yang mengkonsumsi memori pada
telepon seluler dan melakukan tune up pada GnuBox atau pada bluetooth device.
Pengujian dilakukan menggunakan Darwin Streaming Server, dan AnalogX pada
sisi server dan GnuBox serta real player pada sisi client. Protokol yang digunakan
adalah RFCOMM dengan intermediate protocol berupa Internet Protocol (IP) dan
dilakukan secara iterasi sampai video berhasil dikirimkan dan data hasil
pengukuran yang didapatkan memenuhi standar QoS. Apabila video belum

berhasil dikirimkan, maka akan kembali ke tahap kompresi audio video, namun
apabila video sudah berhasil dikirimkan dan belum memenuhi standar QoS, maka
proses akan kembali ke tahap optimasi. Parameter yang digunakan dalam
mengukur kinerja jaringan bluetooth ini adalah throughput, delay, jitter dan
packet loss. Pengukuran parameter ini menggunakan capture traffic jaringan
yaitu Wireshark. Pengukuran throughput dilakukan berdasarkan data yang
diperoleh dari capture traffic jaringan yaitu jumlah paket dan waktu pengiriman.
Pengukuran dilakukan beberapa kali ulangan untuk data rate dari video yang
berbeda, kemudian dari masing-masing tipe data rate dirata-ratakan. Analisis
hasil pengukuran dilakukan setelah video berhasil dikirimkan dan data hasil
pengukuran berhasil memenuhi standar QoS. Pada tahap ini dilakukan analisis
dari berbagai data yang telah didapatkan dari tahapan sebelumnya, termasuk
melakukan analisis pengaruh interferensi dari berbagai tingkat kekuatan sinyal
Wi-Fi yaitu -100 dBm, -78 dBm dan -58 dBm.
Pada penelitian ini berhasil dikembangkan sistem piconet pervasive dari
penelitian sebelumnya yang mendapatkan packet loss terkecil 6.14%, yaitu
dengan melakukan optimasi pada DSS di sisi server serta GnuBox dan bluetooth
device di sisi client. Nilai packet loss terkecil yang didapatkan adalah 3.03% pada
lingkungan yang tidak memiliki Wi-Fi dan 4.03% pada lingkungan yang memiliki
Wi-Fi. Untuk parameter delay, seluruh video kompresi telah memenuhi QoS video

streaming yaitu nilai delay yang diperoleh berkisar antara 0.31 – 1.81 milidetik,
sedangkan standar QoS delay untuk video streaming terbesar adalah 5 detik.
Semua parameter throughput, delay, jitter dan packet loss telah memenuhi syarat
untuk melakukan video streaming sesuai standar Cisco. Berdasarkan data hasil
pengukuran dan analisis hasil pengukuran direkomendasikan untuk melakukan
video streaming melalui jaringan bluetooth piconet pervasive pada lingkungan
yang memiliki maupun yang tidak memiliki Wi-Fi, digunakan video dengan
resolusi encoding 176 x 144 pixels dan ukuran data rate 8 kbps.
Kata kunci: video streaming, bluetooth, QoS, optimasi, interferensi Wi-Fi

© Hak Cipta milik IPB, tahun 2012
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 apapun tanpa izin IPB.


OPTIMASI DAN ANALISIS INTERFERENSI WI-FI PADA
VIDEO STREAMING MELALUI JARINGAN
BLUETOOTH PICONET PERVASIVE

ANDI HASAD

Tesis
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Magister Ilmu Komputer pada
Program Studi Ilmu Komputer

SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2012

Judul Tesis

: Optimasi dan Analisis Interferensi Wi-Fi pada Video

Streaming melalui Jaringan Bluetooth Piconet Pervasive

Nama

: Andi Hasad

NRP

: G651100011

Disetujui
Komisi Pembimbing

Dr. Sugi Guritman
Ketua

Hendra Rahmawan, S.Kom., M.T.
Anggota

Diketahui

Ketua Program Studi

Dekan Sekolah Pascasarjana

Ilmu Komputer

Dr. Yani Nurhadryani, S.Si., M.T.

Dr. Ir. Dahrul Syah, M.Sc.Agr.

Tanggal Ujian : 18 Juli 2012

Tanggal Lulus :

Penguji Luar Komisi pada Ujian Tesis : Endang Purnama Giri, S.Kom., M.Kom.

PRAKATA
Puji syukur kehadirat Allah SWT, karena atas limpahan rahmat dan
hidayah-Nya, penulis dapat menyelesaikan penulisan laporan penelitian ini
sebagai syarat dalam menyelesaikan studi di Magister Sains, Ilmu Komputer,

Institut Pertanian Bogor dengan judul Optimasi dan Analisis Interferensi Wi-Fi
pada Video Streaming melalui Jaringan Bluetooth Piconet Pervasive. Shalawat
serta salam semoga senantiasa tercurah kepada Nabi Muhammad, SAW, keluarga,
para sahabat yang mulia dan umatnya.
Penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada Dr. Sugi
Guritman dan Hendra Rahmawan, S.Kom., M.T, selaku dosen pembimbing yang
telah bersedia dan meluangkan waktu untuk memberi bimbingan, pengetahuan
dan arahan yang sangat bermanfaat bagi penulis. Penulis juga mengucapkan
terima kasih atas bantuan dari semua pihak khususnya dari keluarga, istri tercinta
Ika Febriyanti, S.E., ibunda tersayang

Hj. Hanisa Nur, mama Yok Astuti,

ayahanda Andi Abdul Hafid Hakbad, B.A., dan keluarga besar Drs. Herry
Kisriyanto, M.M., yang senantiasa mendukung baik secara langsung maupun
tidak langsung, dalam pelaksanaan penelitian dan studi penulis selama ini. Tidak
lupa ucapan terima kasih penulis sampaikan kepada Ketua Departemen Ilmu
Komputer Dr. Yani Nurhadryani, S.Si., M.T., beserta seluruh dosen dan staf Ilmu
Komputer, yang senantiasa memberikan motivasi dan bantuan dalam pelaksanaan
penelitian ini. Terakhir, ucapan terima kasih yang tak terhingga tentunya penulis
sampaikan kepada Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi (DIKTI) yang telah
membiayai penulis dari awal studi sampai selesai melalui beasiswa BPPS.
Semoga karya ilmiah ini bermanfaat untuk kemajuan ilmu pengetahuan
khususnya di bidang video streaming melalui jaringan bluetooth dan semoga
Allah, SWT berkenan membalas semua kebaikan dengan senantiasa melimpahkan
hidayah, perlindungan dan kasih sayang-Nya kepada kita sekalian.
Bogor, Juli 2012

Andi Hasad

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Mallawa pada hari Rabu, 23 Juli 1975
sebagai anak kedua dari empat bersaudara pasangan Andi
Abdul Hafid Hakbad, B.A dan Hj. Hanisa Nur. Saat masih
kecil, penulis mengenyam pendidikan di SDN Centre No. 3
Mallawa,

Kab.

Barru,

Sulawesi

Selatan,

kemudian

melanjutkan pendidikan menengahnya ke SMP Negeri 1 Mallusetasi, dan SMU
Negeri 1 Soppeng Riaja. Pendidikan S1 ditempuh di Jurusan Teknik Elektro,
Universitas Hasanuddin, Makassar. Setelah menamatkan studi, penulis sempat
berkarir di beberapa perusahaan sebagai Engineer dan Supervisor serta menangani
beberapa proyek di bidang telekomunikasi, kemudian memfokuskan diri sebagai
staf pengajar di Fakultas Teknik, Universitas Islam “45” (UNISMA) Bekasi. Pada
tahun 2010 penulis berkesempatan melanjutkan pendidikan ke jenjang
Pascasarjana (S2) di Program Studi Ilmu Komputer, Fakultas Matematika dan
Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor, atas biaya beasiswa BPPS
Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi (DIKTI).

i

DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR TABEL .............................................................................................. iii
DAFTAR GAMBAR ......................................................................................... iv
PENDAHULUAN
Latar Belakang ..........................................................................................
Tujuan Penelitian ......................................................................................
Perumusan Masalah ..................................................................................
Ruang Lingkup penelitian .........................................................................
Hasil dan Manfaat Penelitian ....................................................................

1
2
3
3
3

TINJAUAN PUSTAKA
Bluetooth ...................................................................................................
Bluetooth Protocol Stack ..........................................................................
Arsitektur Client Server ............................................................................
Solusi Kelemahan Video Streaming Bluetooth ........................................
Arsitektur Video Streaming Jaringan Bluetooth .......................................
Streaming Protocol ..................................................................................
Quality of Services (QoS) .........................................................................
Format Video ............................................................................................
Hint Track .................................................................................................
GnuBox .....................................................................................................
Alokasi Frekuensi dan Klasifikasi Daya Pancar Radio Bluetooth ...........
Perbedaan Bluetooth dengan Wi-Fi ..........................................................
Interferensi Wi-Fi .....................................................................................
Sistem Piconet Pervasive ..........................................................................

4
5
8
9
9
10
11
12
13
13
14
15
15
16

METODE PENELITIAN
Waktu dan Tempat ....................................................................................
Bahan dan Alat penelitian .........................................................................
Metode Penelitian .....................................................................................
Analisis Sistem Jaringan Bluetooth Piconet Pervasive ............................
Rancang Bangun Sistem ...........................................................................
Kompresi Audio Video .............................................................................
Hint Track .................................................................................................
Optimasi ....................................................................................................
Pengukuran Kinerja ..................................................................................
Pengujian Sistem ......................................................................................
Analisis Hasil Pengukuran ........................................................................

17
17
17
18
19
20
21
21
21
23
23

HASIL DAN PEMBAHASAN
Penelitian Pendahuluan .............................................................................
Analisis Sistem Jaringan Bluetooth Piconet Pervasive ............................
Perancangan Prototipe dan Implementasi Sistem .....................................
Optimasi ....................................................................................................

24
25
26
33

ii

Halaman
Interferensi Wi-Fi .....................................................................................
Pengukuran Kinerja dan Analisis Hasil Pengukuran ...............................
Video Streaming pada Jarak 4 .................................................................
Video Streaming pada Jarak 6 .................................................................
Video Streaming pada Jarak 8 .................................................................
Video Streaming pada Jarak 10 ...............................................................
Perbandingan Parameter pada Jarak 4 m, 6 m, 8 m dan 10 m ..................

34
35
35
41
46
51
56

SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan .................................................................................................. 59
Saran - Saran ............................................................................................ 60
DAFTAR PUSTAKA ....................................................................................... 61
LAMPIRAN ..................................................................................................... 63

iii

DAFTAR TABEL

Halaman
1

Alokasi frekuensi bluetooth ........................................................................ 14

2

Klasifikasi daya pancar radio bluetooth ...................................................... 14

3

Spesifikasi video sebelum dikompresi dan dikonversi ................................ 27

4

Spesifikasi video setelah dikompresi dan dikonversi ................................. 27

5

Data hasil pengukuran pada jarak 4 m dengan data rate 8 kbps ................. 35

6

Data hasil pengukuran pada jarak 4 m dengan data rate 16 kbps .............. 37

7

Data hasil pengukuran pada jarak 4 m dengan data rate 24 kbps .............. 39

8

Data hasil pengukuran pada jarak 6 m dengan data rate 8 kbps ................ 41

9

Data hasil pengukuran pada jarak 6 m dengan data rate 16 kbps ............... 43

10 Data hasil pengukuran pada jarak 6 m dengan data rate 24 kbps ............... 44
11 Data hasil pengukuran pada jarak 8 m dengan data rate 8 kbps ................ 46
12 Data hasil pengukuran pada jarak 8 m dengan data rate 16 kbps ............... 48
13 Data hasil pengukuran pada jarak 8 m dengan data rate 24 kbps ............... 49
14 Data hasil pengukuran pada jarak 10 m dengan data rate 8 kbps ............... 52
15 Data hasil pengukuran pada jarak 10 m dengan data rate 16 kbps ............. 53
16 Data hasil pengukuran pada jarak 10 m dengan data rate 24 kbps ............. 54

iv

DAFTAR GAMBAR

Halaman
1

Jaringan bluetooth (a) point-to-point (b) point-to-multipoint .....................

5

2

Jaringan bluetooth scatternet ......................................................................

5

3

Bluetooth protocol stack .............................................................................

6

4

Bluetooth protocol stack yang digunakan pada penelitian .........................

6

5

Arsitektur client server ................................................................................

8

6

Arsitektur video streaming pada jaringan bluetooth .................................. 10

7

Diagram alir tahapan penelitian ................................................................. 18

8

Contoh hasil proses hint track .................................................................... 28

9

Konfigurasi pada server dan client............................................................. 30

10 Grafik perbandingan parameter untuk data rate pada jarak 4 m
dan lingkungan yang tidak memiliki dan memiliki interferensi Wi-Fi ....... 40
11 Grafik perbandingan parameter untuk data rate pada jarak 6 m
dan lingkungan yang tidak memiliki dan memiliki interferensi Wi-Fi ....... 45
12 Grafik perbandingan parameter untuk data rate pada jarak 8 m
dan lingkungan yang tidak memiliki dan memiliki interferensi Wi-Fi ....... 51
13 Grafik perbandingan parameter untuk data rate pada jarak 10 m
dan lingkungan yang tidak memiliki dan memiliki interferensi Wi-Fi ....... 56
14 Grafik perbandingan parameter untuk data rate pada jarak 4 m 10 m dan lingkungan yang tidak memiliki dan memiliki interferensi
Wi-Fi .......................................................................................................... 57

1

PENDAHULUAN
Latar Belakang
Bluetooth merupakan teknologi wireless yang dapat menghubungkan
perangkat mobile yang berbeda melalui ISM (Industrial Scientific Medical) band
(Stalling, 2005). Standar yang digunakan bluetooth mengacu pada spesifikasi
IEEE 802.15 (SIG, 2011). Teknologi wireless bluetooth dapat menghubungkan
berbagai perangkat mobile seperti komputer/notebook dengan telepon seluler
apabila pada komputer/notebook dan telepon seluler tersebut memiliki fasilitas
bluetooth.
Sebuah peralatan bluetooth dapat berkomunikasi dengan peralatan lain pada
jarak 10 meter, bahkan saat ini telah dikembangkan standar baru yang dapat
menjangkau jarak 100 meter (SIG, 2011).
Meskipun teknologi bluetooth telah dimiliki oleh rata-rata telepon seluler
maupun komputer, namun pemanfaatannya masih belum maksimal. Umumnya
pengguna telepon seluler ataupun komputer menggunakan bluetooth hanya untuk
bertukar informasi/data. Hal ini dikarenakan bluetooth memiliki kelemahan
terbesar yaitu keterbatasan bandwidth (Wang, 2004).
Penelitian yang dilakukan oleh Catania dan Zammit (2008) dengan
melakukan pengujian video streaming menggunakan jaringan bluetooth pada
komputer dengan sistem operasi Linux, menghasilkan bahwa waktu yang
dibutuhkan pada transmisi video streaming, akan semakin besar sesuai dengan
bertambahnya ukuran paket data yang dikirimkan. Penelitian ini juga
menghasilkan bahwa perbedaan versi bluetooth pada sisi telepon seluler,
memiliki pengaruh terhadap jumlah paket data yang dapat diterima oleh telepon
seluler tersebut.
Gupta, Singh dan Jain (2010) telah melakukan pengujian berbagai transmisi
video streaming menggunakan jaringan bluetooth pada telepon seluler untuk
stream video clip dan real time video dari telepon seluler ke komputer dan dari
komputer ke telepon seluler, menggunakan platform Java. Hasilnya, kualitas
video yang dikirim semakin berkurang seiring dengan bertambahnya jarak dan
adanya interferensi Wi-Fi.

2

Salah satu cara mengatasi kelemahan pada jaringan bluetooth yaitu
penggunaan protokol yang sesuai dan penggunaan kompresi video (Arnaldy,
2010). Untuk komunikasi peer to peer dan client server yang dilakukan pada 1
channel, protokol yang dapat digunakan adalah RFCOMM, sedangkan untuk
banyak client, protokol yang digunakan untuk melakukan koneksi client-server
adalah L2CAP (Gupta, Singh dan Jain, 2010).
Penelitian yang dilakukan oleh Arnaldy (2010) yang menganalisis pengaruh
video bit rate pada sistem piconet pervasive, dengan symbian OS pada sisi client,
menghasilkan nilai packet loss terkecil yaitu 6.14% untuk bit rate 24 kbps,
sedangkan untuk parameter throughput dan delay, seluruh video kompresi telah
memenuhi QoS video streaming berdasarkan standar Cisco. Nilai delay yang
diperoleh berkisar antara 0.225 – 0.240 milidetik, dimana standar QoS untuk
delay berkisar antara 4 – 5 detik. Namun demikian, penelitian ini belum
menghasilkan nilai packet loss yang memenuhi standar QoS video streaming yaitu
< 5% (Szigeti dan Hattingh, 2004), dan tidak memberikan solusi nilai optimum
pada througput, delay, jitter serta packet loss supaya dapat melakukan video
streaming yang memenuhi standar QoS, berdasarkan ukuran data dan jarak.
Penelitian ini juga belum melihat bagaimana pengaruh interferensi Wi-Fi pada
transmisi jaringan bluetooth, yang secara teoritis memungkinkan terjadi, karena
sama-sama menggunakan frekuensi 2.4 GHz (Kondo, 2010). Oleh karena itu,
dalam penelitian ini difokuskan pada optimasi untuk menghasilkan nilai
throughput, delay, jitter dan packet loss yang memenuhi standar QoS video
streaming, dan melakukan analisis bagaimana pengaruh interferensi Wi-Fi pada
video streaming melalui jaringan bluetooth.

Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian ini adalah mengembangkan sistem piconet pervasive
untuk mendapatkan nilai throughput, delay, jitter serta packet loss yang
memenuhi QoS video streaming standar Cisco, dengan melakukan optimasi dan
analisis pada jaringan bluetooth dengan memanfaatkan media telepon seluler dan
komputer, pada lingkungan yang memiliki Wi-Fi maupun yang tidak memiliki
Wi-Fi.

3

Perumusan masalah
Bagaimana mendapatkan nilai throughput, delay, jitter dan packet loss yang
memenuhi QoS video streaming standar Cisco, dari hasil optimasi dan analisis
pengaruh interferensi Wi-Fi pada video streaming melalui jaringan bluetooth ?.

Ruang Lingkup Penelitian
Ruang lingkup penelitian sebagai berikut :
 Jaringan bluetooth

yang digunakan adalah client-server dengan komputer

sebagai server dan telepon seluler sebagai client
 Topologi jaringan adalah point-to-point
 Lingkungan yang memiliki Wi-Fi dan lingkungan yang tidak memiliki Wi-Fi
 Wi-Fi yang digunakan beroperasi pada frekuensi 2.4 GHz
 Sistem operasi yang digunakan pada komputer yaitu Windows XP, sedangkan
pada telepon seluler yaitu Symbian OS
 Ukuran data rate video adalah 8 kbps, 16 kbps dan 24 kbps
 Resolusi encoding video adalah 176x144 pixels
 Jarak dari server ke client bervariasi mulai dari 4 m, 6 m, 8 m dan 10 m
 Waktu transmisi 0 – 10000 milidetik
 Format video yang digunakan adalah 3gp
 Protokol yang digunakan adalah RFCOMM dengan intermediate protocol
berupa Internet Protocol (IP).

Hasil dan Manfaat Penelitian
Hasil dan manfaat yang diharapkan melalui penelitian ini adalah dihasilkan
sistem video streaming piconet pervasive yang memenuhi QoS video streaming
standar Cisco untuk nilai throughput, delay, jitter serta packet loss. Sistem
tersebut menghasilkan parameter yang optimum untuk ukuran data rate, resolusi
encoding dan jarak dari server ke client yang dilakukan pada lingkungan yang
memiliki interferensi Wi-Fi maupun yang tidak memiliki interferensi Wi-Fi.

4

TINJAUAN PUSTAKA
Bluetooth
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 M, yang berhasil melanjutkan perjuangan
ayahnya raja Gorm Dek Gammel, mempersatukan Denmark dengan Norwegia.
Raja Gorm Viking Denmark itu gemar makan blueberries atau arbei sehingga
giginya menjadi kebiru-biruan atau blue tooth.
Bluetooth diperkenalkan oleh Ericsson dan merupakan salah satu alternatif
teknologi wireless yang dibuat untuk peralatan mobile. Pada tahun 1998, sejumlah
perusahaan ternama, yaitu Ericsson, IBM, Nokia, Intel, dan Toshiba bergabung
membentuk sebuah kelompok bernama Bluetooth SIG (Bluetooth Special Interest
Group). Saat ini, tidak kurang dari 15.000 perusahaan di berbagai bidang
bergabung dalam sebuah konsorsium sebagai adopter teknologi bluetooth (SIG,
2011).
Sebuah peralatan bluetooth dapat berkomunikasi dengan peralatan lain
yang berada pada jarak 10 bahkan pada jarak 100 meter (tanpa penghalang).
Teknologi wireless bluetooth beroperasi pada frekuensi 2.4 GHz dan memiliki
keunggulan yaitu rendah power, rendah biaya, dan mudah digunakan.
Secara umum bentuk koneksi bluetooth dapat dibedakan ke dalam tiga
kategori, yaitu : point-to-point, point-to-multipoint, dan scatternet, seperti yang
diperlihatkan pada Gambar 1 dan Gambar 2. 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,
sedangkan jika suatu perangkat dalam jaringan bluetooth dapat melakukan
komunikasi dengan perangkat lain pada jaringan bluetooth yang lain, komunikasi
ini dinamakan koneksi scatternet (Klingsheim, 2004). Master hanya mampu
berkomunikasi dengan tujuh buah slave aktif dan maksimum sampai 255 slave
tidak aktif (Luthfi, 2009).

5

Master

Slave

Master

Slave
Client

Client

Server

Client

Client

Server

(a)

(b)

Gambar 1 Jaringan bluetooth (a) point-to-point (b) point-to-multipoint
Master

Slave

Master

Slave

Client
Client

Client
Client
Server

Server
Client

Client

Gambar 2 Jaringan bluetooth scatternet

Bluetooth Protocol Stack
Bluetooth stack merupakan agen kontrol untuk mengimplementasikan
protokol bluetooth
Protokol

bluetooth

dan mengontrol peralatan bluetooth

secara terprogram.

kemudian dibagi menjadi layer-layer / protocol stack

(Gupta, Singh dan Jain 2010).
Pada bluetooth protocol stack seperti yang terlihat pada Gambar 3, sesudah
layer aplikasi terdapat 4 layer yaitu layer TCS, SDP, WAP dan OBEX.
Telephony Control System (TCS) berfungsi sebagai penyedia layanan telepon.
Service Discovery Protocol (SDP) berfungsi untuk melayani penemuan perangkat
remote bluetooth. WAP dan OBEX menyediakan interface untuk layer atas dari
protokol komunikasi lainnya dan mengijinkan pengiriman dan penerimaan obyek.

6

Application

TCS

OBEX

WAP

SDP

RFCOMM
Logical Link Control and Adaptation Protocol
(L2CAP)
Host Controller Interface (HCI)

Link manager Protocol

Baseband/Link Controller

Radio
Gambar 3 Bluetooth protocol stack
Protokol RFCOMM mengijinkan untuk membuat virtual serial port dan
stream data, L2CAP menangani transmisi data dalam bentuk paket dan multiplex
data dari layer atas. HCI menangani komunikasi antar host dengan modul
bluetooth.

Link Manager Protocol mengatur dan mengkonfigurasi koneksi

dengan perangkat lainnya. Baseband and Link Controller mengatur koneksi fisik,
frekuensi hopping, dan assembling paket. Radio memodulasi dan demodulasi
data untuk transmisi dan penerimaan sinyal (Klingsheim, 2004). RFCOMM
memungkinkan untuk

membangun

koneksi

peer to peer dan

mudah

diimplementasikan, sedangkan L2CAP mendukung multiplexing dari berbagai
peralatan dimana data dikirim dalam bentuk paket (Gupta, Singh dan Jain 2010).
Video streaming melalui bluetooth dapat menggunakan salah satu dari 3
pilihan sebagaimana terlihat pada Gambar 4, yaitu streaming menggunakan HCI,
L2CAP atau IP.

7

Streaming
Over IP

TCP/UDP
IP
BNEP

PPP

RFCOMM
Streaming
Over
L2CAP

Logical Link Control and Adaptation Layer (L2CAP)

Streaming
Over HCI
Host Controller Interface (HCI)
Link Manager Protocol
Baseband Layer

Bluetooth Radio
Gambar 4 Bluetooth protocol stack yang digunakan pada penelitian
Pada penelitian ini video streaming dilakukan menggunakan IP dengan
pertimbangan memiliki kompleksitas yang rendah pada implementasinya, dapat
dimodifikasi di bagian software dan sesuai untuk digunakan pada bandwidth
yang terbatas (Catania dan Sammit, 2008). Proses streaming melalui IP
menggunakan Transmission Control Protocol (TCP) atau User Datagram
Protocol (UDP) sebagai media transport dengan protokol Real Time Transfort
Protocol (RTSP) dan Real Time Protocol (RTP) sebagai protokol komunikasi
antar server dengan client pada jaringan bluetooth. Sinyal kemudian diteruskan ke
layer IP, Point to Point (PPP) dan RFCOMM yang memungkinkan koneksi serial
menggunakan pilihan cable between two computers

di konfigurasi pada sisi

server, sebelum masuk ke layer L2CAP. Dari bagian ini sinyal diteruskan pada
Baseband Layer dan Bluetooth Radio.

8

Arsitektur Client Server
Arsitektur dari pengujian aplikasi yang dilakukan oleh Gupta, Singh dan
Jain (2010) diilustrasikan pada Gambar 5. Sisi client dikembangkan menggunakan
J2ME yang merupakan platform tersendiri dan digunakan pada peralatan Java.
Sisi server dikembangkan menggunakan Java SE dan menyediakan sebuah
koneksi dengan client melalui bluetooth.
Client
Bluetooth
Connection
Request

Server
Bluetooth
Connection
Request Received

User ID and
Password

Bluetooth
Connection
Established
Data
Converted
into Byte
Array

User ID and
Password
Matched

Connection
Request Granted

Video/Stills
Captured

Transferred to
Bluetooth Port

RFCOMM

Receives on
Bluetooth Port

Video Produced
from Byte Array

Video Display

Gambar 5 Arsitektur client server
Pada tahap pertama, client mencari bluetooth server dalam area
jangkauannya dan mengirim request untuk melakukan koneksi dengan server
yang aktif. Setelah autentikasi, server menyediakan koneksi wireless dengan
client dan menampilkannya pada peralatan client. Pada tahap kedua, video/stills
dicapture oleh client

menggunakan MMAPI (Multimedia API) kemudian

dikonversi ke dalam byte array. Data tersebut lalu dikirim melalui port bluetooth
menggunakan protokol RFCOMM dan diterima oleh port bluetooth pada sisi
server. Data yang berupa snapshots video secara terus menerus ditransmisikan

9

melalui wireless ke server sampai prosesnya dihentikan. Data akan disimpan di
folder server dan secara simultan dilakukan analisis terhadap ukuran data yang
dikirim, waktu yang digunakan dan data rate yang telah dikirimkan (Gupta, Singh
dan Jain, 2010).

Solusi Kelemahan Video Streaming Bluetooth
Kelemahan 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, yaitu 732 kbps
(Wang 2004).
Beberapa cara dalam menghadapi kelemahan video streaming menggunakan
jaringan bluetooth antara lain : video compression, QoS control dan intermediate
protocols. Kompresi video digunakan untuk menghilangkan kelebihan informasi
data video sehingga meningkatkan efisiensi pada transmisi jaringan bluetooth.
QoS yang meliputi congestion control

dan error control digunakan untuk

menangani packet loss, mengurangi delay dan meningkatkan kualitas video,
sedangkan intermediate protocol digunakan untuk memecah data video ke dalam
bentuk paket sebelum dikirimkan (Banerjee et al, 2010).

Arsitektur Streaming Video Jaringan Bluetooth
Arsitektur video streaming pada jaringan bluetooth diperlihatkan pada
Gambar 6,

pada tahap awal, akan dibangun koneksi antara client-server,

kemudian media server akan mengambil file kompresi video sesuai dengan
permintaan client sedangkan Qos control akan beradaptasi dengan media bitstreams pada layer intermediate. Setelah berhasil beradaptasi, video streaming
yang sudah terkompresi dibagi menjadi paket-paket pada layer intermediate yang
dipilih. Kemudian paket-paket tersebut dikirim melalui modul bluetooth. Pada
bagian penerima, modul bluetooth akan menerima paket dari udara, kemudian
paket-paket tersebut dikumpulkan kembali pada bagian intermediate protocol
untuk dikirim ke decoder dan dilakukan dekompresi (Arnaldy, 2010).

10

Gambar 6 Arsitektur video streaming pada jaringan bluetooth

Streaming Protocol
Streaming protocol bertujuan sebagai standardisasi komunikasi antara
streaming server dan komputer client. Spesifikasi streaming protocol dibedakan
menurut fungsinya yaitu : Real-time Streaming Protocol (RTSP) dan Real Time
Protocol (RTP).
 Real-time Streaming Protocol (RTSP)
RTSP adalah protokol 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 :
1. Setup, server mengalokasikan sumber daya kepada client.

11

2. Play, server mengirim sebuah stream ke sesi client yang telah dibangun dari
perintah setup sebelumnya.
3. Pause, server menunda pengiriman stream namun tetap menjaga sumber
daya yang telah dialokasikan.
4. Teardown, server memutuskan koneksi dan membebastugaskan sumber
daya yang sebelumnya telah digunakan.
Empat perintah RTSP dapat dilakukan setelah client dan server sudah
berada dalam session yang disepakati. Client melakukan proses DESCRIBE
dan server merespon dengan protokol SDP (Session Description Protocol).
 Real-Time Transport Protocol (RTP)
Protokol 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). Protokol RTP berjalan di atas Protokol 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 protokol UDP, maka RTP dapat berjalan di
atas protokol TCP. Apabila RTP berjalan menggunakan TCP sebagai media
transport, maka direkomendasikan untuk menggunakan ukuran data rate yang
rendah (16 atau 32 kbps) pada video yang akan distreamingkan
(http://publib.boulder.ibm.com/).

Quality-of-Service (QoS) Video Streaming
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 dan 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

12

fluktuasi pada jaringannya atau adanya interferensi dengan perangkat wireless
lainnya (Eudon KK dan Petersen, 2009).
Kriteria QoS video-on-demand streaming dalam standar Cisco 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 data-rate yang
ditransmisikan. Semakin besar bandwidth maka semakin baik kualitas
pengiriman videonya.
2. Throughput, 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 dibawa
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 sebagainya.
3. Delay, waktu yang dibutuhkan data untuk menempuh jarak dari asal ke tujuan.
Semakin kecil waktu delay maka akan semakin baik kualitas streaming. Delay
yang diijinkan dalam streaming video tidak boleh lebih dari 5 detik.
4. Jitter, erat kaitannya dengan parameter delay, dimana parameter jitter dapat
digunakan untuk mengetahui kestabilan dari pengiriman paket data. Parameter
jitter dalam streaming video tidak memiliki standar baku karena streaming
video bukan merupakan jitter sensitive berdasarkan dari kriteria yang
dikeluarkan oleh Cisco.
5. 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. Untuk mengetahui besarnya packet loss dapat
dilakukan dengan melihat jumlah paket yang hilang pada tools capture traffic.
(Szigeti dan Hattingh, 2004).

Format Video
Format video yang digunakan pada penelitian ini adalah 3gp, dengan video
codec H.263, dan audio codec libamr_nb (AMR). Format video codec H.263

13

didesain untuk digunakan pada video streaming dengan kapasitas bandwidth yang
terbatas, karena H.263 dikembangkan untuk video streaming dengan bandwidth
< 64 kbps (Wang, 2004).

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. Software yang digunakan untuk melakukan Hint Track dalam penelitian
ini adalah MP4Box yang merupakan software open source.

GnuBox
GnuBox merupakan salah satu software telepon seluler yang dibatasi waktu
certificate instalasi. GnuBox 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.
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 v l sampai dengan Serie 90. Beberapa tipe Nokia yang dapat
menggunakan GnuBox sesuai dengan tipenya antara lain : Nokia 3230, 6260,

14

6600, 6620, 6670, 7610, 6630, 6680, 6681, 6682, N70, N73, N90, dan 7710
(Arnaldy, 2010).

Alokasi Frekuensi dan Klasifikasi Daya Pancar Radio Bluetooth
Secara umum alokasi frekuensi bluetooth beroperasi dalam pita frekuensi
2.4 GHz, namun untuk berbagai negara pengalokasian frekuensi secara tepat dan
lebar pita frekuensi yang digunakan berbeda. Batas frekuensi serta kanal RF yang
digunakan oleh beberapa negara dapat dilihat pada Tabel 1 (Stalling, 2005).
Tabel 1 Alokasi Frekuensi Bluetooth
Negara

Range Frekuensi

Amerika Serikat, 2400 – 24835 MHz
sebagian
negara

Kanal RF
f = 2.402 +n MHz, n = 0, ... ,78

besar
Eropa,

negara lain
Jepang

2471 – 2497 MHz

f = 2473 + n MHzk, n = 0,…,22

Spanyol

2445 – 2475 MHz

f = 2449 + n MHzk, n = 0,…,22

Perancis

24465 – 24835 MHz f = 2454 + n MHzk, n = 0,…,22

Radio Frequency (RF) merupakan layer terendah dari spesifikasi bluetooth.
Unit RF merupakan sebuah transceiver yang memfasilitasi hubungan wireless
antar perangkat bluetooth yang beroperasi pada Industrial Scientific and Medical
(ISM) band dengan frekuensi 2.4 GHz. ISM band bekerja dengan frequencyhopping, 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 diklasifikasikan menjadi tiga kelas seperti diperlihatkan dalam Tabel 2
(Luthfi, 2009).
Tabel 2 Klasifikasi daya pancar radio bluetooth
Kelas Daya

Daya output maksimum (mW)

Jangkauan / Range (meter)

1