Pengembangan Model Quality of Experience untuk Televisi IPTV secara Empiris

PENGEMBANGAN MODEL QUALITY OF EXPERIENCE
UNTUK IPTV SECARA EMPIRIS

KUSDARNOWO HANTORO

SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2014

PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA

Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis berjudul Pengembangan Model
Quality of Experience untuk IPTV secara Empiris adalah benar karya saya
dengan arahan komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apapun
kepada perguruan tinggi manapun. Sumber-sumber informasi yang berasal atau
dikutip dari karya yang diterbitkan maupun dari penulis lain telah disebutkan
dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir tulisan ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut
Pertanian Bogor.

Bogor, April 2014

Kusdarnowo Hantoro
NIM G651110181

* Pelimpahan hak cipta atas karya tulis dari penelitian kerja sama dengan pihak
luar IPB harus didasarkan pada perjanjian kerjasama yang terkait

i

RINGKASAN

KUSDARNOWO H. Pengembangan Model Quality of Experience untuk IPTV
secara Empiris. Dibimbing oleh HERU SUKOCO dan HARY BUDIARTO.
Quality of Experience (QoE) terkait erat dengan harapan, pengalaman dan
persepsi subyektif pelanggan terhadap kinerja aplikasi komunikasi multimedia.
Sedang Quality of Service (QoS) terbatas pada ukuran kualitas jaringan. Untuk
mendapatkan nilai QoE berdasarkan pengukuran nilai-nilai QoS, maka ITU
(International Telecommunication Union) merekomendasikan suatu metode

dalam merumuskan hubungan kuantitatif antara QoS dan QoE dengan nama ITUT G.1070.
Langkah awal yang dilakukan yaitu dengan mempersiapkan scenario yang
diarahkan pada cakupan infrastruktur jaringan IPTV yang terdiri dari stasiun pusat
(headend), transmisi local (core network) dan transmisi public (access network).
Langkah berikutnya yaitu melakukan pengukuran QoS dengan cara mengalirkan
video berformat H.264 melalui infrastruktur jaringan IPTV dengan bit rate antara
1000 hingga 8000 kbps. Pada masing-masing node jaringan tersebut, dilakukan
perekaman video serta data-data jaringannya (packet loss, delay dan jitter).
Langkah selanjutnya melakukan penghitungan nilai QoS ke QoE menggunakan
ITU-T G.1070 dan membandingkan rekaman video dengan hasil pengukuran
ITU-T G.1070.
Hasil pengukuran pada stasiun pusat (headend) menunjukkan nilai packet
loss yang kecil (≤0.10%), delay (≤32ms), jitter (≤5ms) dan nilai QoE video (Vq)
yang stabil berkisar antara 4 (Good). Ini menunjukkan bahwa kondisi jaringan
headend sudah menunjukkan jaminan terhadap QoE video yang baik.
Untuk pengukuran pada transmisi lokal (core network) dengan bit rate ≥
2000 kbps menunjukkan nilai packet loss yang kecil (≤0.10%) dan nilai QoE
video berkisar antara 4 (Good). Delay rata-rata RTP sebesar kurang lebih 60 ms
dan jitter RTP rata-rata 16.5 ms memberikan pengaruh terhadap QoE video yang
fluktuatif. Sedang untuk TCP hasilnnya relative lebih baik karena nilai QoS yang

kecil (packet loss 0.0%,delay rata-rata 5 ms, jitter rata-rata 5.2 ms). Nilai QoE
yang fluktuatif menunjukkan kinerja jaringan yang belum cukup baik dalam
mendukung layanan IPTV.
Pada pengukuran transmisi publik (access network) dengan bit rate ≥ 2000
kbps menunjukkan nilai packet loss rata-rata yang kecil (≤0.10%), delay rata-rata
RTP sebesar kurang lebih 60 ms dan jitter RTP rata-rata 7.2 ms dan nilai QoE
video yang stabil antara 4 (Good) dan 5 (Excellent). Sama seperti headend, kinerja
jaringan sudah menunjukkan jaminan layanan IPTV.
Kata Kunci : Quality of Service, Quality of Experience, Mean Opinion Score,
IPTV, video streaming, ITU-T G.1070.

ii

SUMMARY

KUSDARNOWO H. Pengembangan Model Quality of Experience untuk Televisi
IPTV secara Empiris. Supervised by HERU SUKOCO and HARY BUDIARTO.
Quality of Experience is closely related to expectations, customer
experience and subjective perception of the performance of multimedia
communications applications. Quality of Service is limited to the size of the

network quality.
The initial step in conducting the study is to prepare the IPTV network
infrastructure consisting of a central station (headend), local transmission (core
network) and a public transmission (access network). The next step is to do the
Quality of Service measurement by flowing through IPTV network infrastructure
a video format H.264 with a bit rate ranging from 1000 to 8000 kbps. Each node
of the network is recording video packet data network (packet loss, delay and
jitter). After that, map Quality of Service to Quality of Experience value using the
ITU - T G1070.
Transmission measurements at the central station (headend) show that the
small values of QoS. Packet loss values lower than 0.10%, the value is lower than
32ms delay, and jitter values lower than 5ms. Video QoE value (VQ) ranged
between 4 (Good). Stable QoE ensure good network performance.
For transmission measurements on the local (core network), with a bit rate
of ≥ 2000 kbps, shows that packet loss value is small (≤ 0.10%) and video QoE
values ranged between 4 (Good). Average delay of RTP is approximately 60 ms
and average jitter of RTP is 16.5 ms giving effect to the choppy video QoE. As
for the TCP, it is relatively better because of the small value of QoS. Value of
packet loss is approximately 0.0%, average delay is 5 ms and average jitter is 5.2
ms. Fluctuations QoE describe poor network performance to support IPTV

services.
For the measurement of the transmission to the public (access network)
shows that the value of small packet loss (≤ 0.10%), the value of the RTP delay is
around 60ms and jitter values of the RTP is 7.2ms. Video QoE value stable range
between 4 (Good). Just as the headend, network performance has provided a good
guarantee for IPTV services.

Keywords : Quality of Service, Quality of Experience, Mean Opinion Score, IPTV,
video streaming, ITU-T G.1070.

iii

@ Hak Cipta Milik IPB, Tahun 2014
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 tidak merugikan kepentingan IPB.
Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh karya tulis ini

dalam bentuk apapun tanpa izin IPB.

iv

PENGEMBANGAN MODEL QUALITY OF EXPERIENCE
UNTUK IPTV SECARA EMPIRIS

KUSDARNOWO HANTORO

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

SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2014

v

Penguji Luar Komisi pada Ujian Tesis: Dr Irman Hermadi, SKomMSc

vi

Judul

: Pengembangan Model Quality of Experience untuk IPTV secara

Nama
NIM

: Kusdarnowo Hantoro
: G651110181

Empiris

Disetujui oleh
Komisi Pembimbing

Dr Heru Sukoco, SSiMT
Ketua

Dr Hary Budiarto, MKom
Anggota

Diketahui oleh

Ketua Program Studi
Ilmu Komputer

Dekan Sekolah Pascasarjana

Dr Wisnu Ananta, STMT

Dr Ir Dahrul Syah, MScAgr

Tanggal Ujian: 23 Januari 2014

Tanggal Lulus: 15 April

vii

PRAKATA
Syukur Alhamdulillah penulis panjatkan kepada Allah Subhanahu wa Ta’ala
atas segala limpahan karunianya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan.
Topik pada tesis penelitian ini dilakukan sejak Maret hingga September 2013 ialah
tentang kualitas video IPTV yang merupakan aplikasi jaringan komputer yang
berjudul Pengembangan Model Quality of Experience untuk IPTV secara
Empiris.
Tesis ini disusun sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister
Komputer pada Program Ilmu Komputer Sekolah Pascasarjana Institut Pertanian
Bogor.
Pada kesempatan ini penulis menyampaikan penghargaan dan ucapan terima kasih
kepada :
1. Bapak Dr Heru Sukoco, SSiMT dan Bapak Dr Hary Budiarto, MKom
selaku komisi pembimbing yang telah meluangkan waktu, tenaga dan
pikiran sehingga tesis ini dapat diselesaikan.
2. Bapak Dr Irman Hermadi, SKomMSc selaku dosen penguji yang telah

mem-berikan arahan dan masukan untuk perbaikan tesis ini.
3. Bapak Toto Haryanto, SKomMSi selaku moderator dan Sekretaris Jurusan
yang banyak memberikan petunjuk untuk kelancaran penyelesaian tesis.
4. Bapak Rusdianto Roestam, MScPhD dan Bapak Dr AA Ananda Kusuma
beserta anggota Tim IPTV BPPT lainnya yang telah memberikan arahan
dan kesempatan untuk melakukan penelitian ini.
5. Bapak Ir M Istanto Wahyuhadi almarhum selaku General Manager pada
PT. TV One yang memberikan pandangannya tentang topik penelitian ini.
6. Kedua orang tuaku, almarhum Bapak dan Ibu tercinta, yang telah
melahirkan dan mendidikku untuk selalu tawakal kepada Allah Subhanahu
Wa Ta’ala.
7. Keluargaku tercinta yang selalu membantu dan berdoa siang dan malam
untuk kelancaran penyusunan laporan tesis ini.
8. Staf Pengajar Program Studi Ilmu Komputer.
9. Staf Administrasi Departemen Ilmu Komputer atas kerjasamanya
membantu kelancaran proses administrasi hingga akhir studi.
10. Rekan-rekan MKOM13 yang setia berdiskusi dan membantu dengan
ikhlas.
Penulis menyadari bahwa masih banyak kekurangan dalam penulisan tesis ini,
namun demikian penulis berharap tesis ini dapat bermanfaat untuk bidang ilmu

komputer, bidang pendidikan dan bidang umum lainnya. Semoga karya ilmiah ini
dapat bermanfaat bagi nusa, bangsa dan agama. Amin .
Bogor, April 2014
Kusdarnowo Hantoro

viii
DAFTAR ISI
PRAKATA
DAFTAR GAMBAR
DAFTAR TABEL
1 PENDAHULUAN
Latar Belakang
Tujuan Penelitian
Manfaat Penelitian
Ruang Lingkup

VII
IX
X
1
1
2
3
3
4
4
5
6
7
8

2

TINJAUAN PUSTAKA
Televisi digital dan IPTV
Infrastruktur Jaringan IPTV
Quality of Service
Quality of Experience dan Mean Opinion Score
Metodologi pengukuran QoE dan ITU-T G.1070

3

METODOLOGI PENELITIAN
Konfigurasi Server
Persiapan Infrastruktur
Perekaman Video
Penyimpanan nilai-nilai QoS
Pemetaan nilai parameter QoS

13
15
16
18
19
20

4

HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
Pengukuran Skala Lab (1 segmen)
Pengukuran Skala LAN (2 segmen)
Pengukuran Skala WAN (Antar Gedung)

21
21
23
28

5 SIMPULAN DAN SARAN
DAFTAR PUSTAKA

33
34

ix
DAFTAR GAMBAR
1. Komponen standar sistem siaran IPTV
4
2. Infrastruktur Jaringan IPTV
5
3. Pengukuran QoE IPTV
7
4. Ilustrasi perbedaan pengukuran yang digunakan untuk menemukan relasi
QoS ke QoE
8
5. Diagram model ITU-T G.1070
9
6. Video Quality Estimation ITU-T G.1070
10
7. Topologi fisik jaringan BPPT
13
8. Topologi lojik jaringan IPTV BPPT
14
9. Metode Penelitian
15
10. Topologi untuk pengukuran
17
11. Topologi pengukuran untuk 1 segmen (headend)
17
12. Topologi untuk pengukuran 2 segmen (core network)
18
13. Topologi untuk pengukuran 2 segmen berbeda area (access network)
18
14. Pengukuran nilai packet loss terhadap nilai video bit rate skala headend
22
15. Pengukuran nilai kualitas video pada skala headend
22
17. Hasil perekaman video streaming pada skala headend
23
16. Pengukuran nilai delay dan jitter pada skala headend
23
18. Perbandingan nilai packet loss video menggunakan protocol RTP dan TCP
pada skala core network
25
19. Perbandingan nilai kualitas video menggunakan protocol RTP dan TCP
pada skala core network
26
20. Perbandingan nilai delay menggunakan protocol RTP dan TCP pada skala
core network
26
22. Hasil perekaman video pada bit rate 1000 kbps
27
21. Perbandingan nilai jitter menggunakan protocol RTP dan TCP pada skala
core network
27
23. Hasil perekaman video pada bit rate 3000 kbps
28
25. Perbandingan packet loss menggunakan protokol RTP dan TCP pada skala
access network
30
24. Perbandingan delay menggunakan protocol RTP dan TCP pada skala access
network
30
26. Perbandingan nilai jitter menggunakan protokol RTP dan TCP pada skala
access network
31
27. Perbandingan nilai kualitas video menggunakan protokol RTP dan TCP
pada skala access network
31
28. Hasil perekaman video pada video bit rate 1000 kbps skala access network 32

x

DAFTAR TABEL

1. Mean Opinion Score
2. Codec Information
3. Koefisien database
4. Struktur file hasil perekaman jaringan (pcap)
5. Hasil Pengukuran pada skala headend
6. Hasil pengukuran dgn protokol RTP skala core network
7. Hasil pengukuran dgn protokol TCP skala core network
8. Hasil pengukuran dgn protokol RTP skala access network
9. Hasil pengukuran dgn protokol TCP skala access network

8
11
11
20
21
24
25
29
29

1

1 PENDAHULUAN
Latar Belakang

Perkembangan jaringan internet dengan segala kelebihannya memberikan
peluang bagi penerapan siaran televisi digital berbasis internet. Perkembangan
spektrum broadband yang dapat melayani data dengan kecepatan tinggi memberi
peluang layanan televisi digital berbasis IP (Internet Protocol) disebut dengan
IPTV. Menggunakan jaringan IP berarti membutuhkan kehandalan jaringan yang
baik yang dapat menjamin kualitas layanan yang dapat dirasakan oleh pelanggan
(Quality of Experience/QoE). Perlu penelitian pendahuluan tentang kemampuan
jaringan dalam mendukung IPTV (Simpson 2006).
QoE merupakan nilai hasil pengukuran kualitas layanan jaringan yang
sangat dibutuhkan oleh penyedia layanan multimedia seperti IPTV. Dengan
mendapatkan nilai ini, esuaimaka para penyedia layanan bisa memberikan layanan
sesuai dengan nilai QoE yang didapatkan sehingga bisa memberikan kepuasan
kepada para pengguna layanannya (karena pengguna layanan mendapatkan
kualitas layanan sesuai dengan yang ditawarkannya).
Hasil kajian dari laboratorium Universitas Catalunya, Spanyol (Cerqueira
et al. 2009) menunjukkan sebagian besar teknik-teknik pengukuran QoS pada
jaringan berguna untuk mengkontrol tingkatan kualitas aplikasi baik pada jaringan
kabel dan nirkabel. Metrik QoS saat ini, seperti packet loss rate, packet delay rate,
packet jitter dan throughput, umumnya digunakan untuk menunjukkan
dampaknya terhadap tingkatan kualitas video dari sudut pandang jaringan, tetapi
tidak merefleksikan pandangan dari sisi pemakai. Akibatnya, parameter-parameter
QoS ini gagal menangkap aspek subyektif dari sisi pengalaman pemakai.
Untuk mengatasi keterbatasan pengukuran QoS dalam merefleksikan
aspek subyektif pemakai (QoE) sebagai indikator bagaimana perangkat jaringan
dapat mencerminkan kebutuhan pemakai membuat banyak peneliti tertarik
melakukan penelitian. Arianit Maraj dan Adrian Shehu (Maraj dan Shehu 2012)
dari Polytecnic University Kosovo melakukan penelitian tentang aspek-aspek
yang mempengaruhi kualitas QoS terhadap QoE yang merupakan kriteria utama
dalam implementasi pada jaringan layanan IPTV.
Pablo Pérez dari Alcatel Lucent, Madrid (Perez et al. 2011) mengajukan
model Qualitative Monitoring QoE (QuEM) yang dapat mendeteksi dan
mengukur ketidaksesuaian (impairment) yang disebabkan gangguan transmisi
jaringan data paket. Pengamatan subyektif dilakukan untuk mengamati stream
dan menilai QoE IPTV.
Yu-Chun Chang dan teman-teman membuat sebuah peta yang dapat
digunakan memvisualisasikan antara metric QoS dan QoE (Chang et al. 2010)
yang disebut dengan RadarChart. Penelitian tentang HTTP video streaming telah
menggunakan RadarChart untuk memetakan antara QoS dan QoE (Mok et al.
2011).
Markus Fiedler (Markus Fiedler 2010) mengajukan suatu formulasi generik

2
yang menghubungkan parameter QoE dan QoS secara eksponensial, disebut
dengan hipotesa IQX. Jose Joskowicz dan rekan-rekan dari ETSE
Telecommunication. Campus Universitario, Vigo, Spanyol, mengajukan suatu
formulasi matematika sederhana untuk mengestimasi kualitas persepsi video
berdasarkan codec yang digunakan, format tampilan, bit rate dan bobot gambar
bergerak pada konten video. Pendekatan ini menyajikan kemudahan dalam
menghitung kualitas QoE video karena kualitas QoE video adalah fungsi dari bit
rate sehingga tidak membutuhkan simulasi atau perangkat lunak yang rumit untuk
mengestimasinya.
NTT DoComo, Jepang secara intensif melakukan penelitian tentang
hubungan secara kuantitatif antara QoE dan QoS. Hal ini diperlukan agar dapat
membangun mekanisme kontrol yang efektif dari QoE ke QoS dengan parameter
terukur (Yamagishi dan Hayashi 2008). Pada tahun 2013, ITU (International
Telecommuncation Union) telah mengadopsi hasil penelitian tersebut sebagai
rekomendasi standar ITU-T G.1070 bagi pengukuran QoE berdasarkan parameterparameter QoS dan informasi video codec.
Saat ini PDIS (Pusat Data, Informasi dan Standardisasi) BPPT telah
menyediakan layanan IPTV pada jaringan BPPT. Untuk mendapatkan gambaran
terhadap hasil implementasi pada jaringan nyata layanan IPTV di BPPT maka
perlu dilakukan pengukuran QoE siaran IPTV. Karena itu, untuk merealisasikan
tujuan tersebut, rekomendasi ITU-T G.1070 dipilih untuk diterapkan sebagai
standar pengukuran QoE bagi kinerja layanan IPTV di BPPT.

Perumusan Masalah

Untuk dapat menjaga persaingan, penyedia jasa layanan internet/Internet
Service Provider (ISP) harus mempertahankan kualitas layanannya terhadap
pelanggan agar tidak berpindah ke ISP lain. ISP menggunakan parameter kualitas
layanan jaringan (network Quality of Service/QoS) seperti packet loss, delay atau
jitter untuk memberikan jaminan layanan yang berkualitas. Namun parameterparameter tersebut hanya cukup memberikan gambaran kondisi jaringan komputer
dan belum cukup memberikan gambaran dari sisi kualitas layanan kepada
pelanggan akhir. Tingkat kualitas yang dirasakan oleh pelanggan akhir tersebut
disebut dengan Quality of Experience. Sehingga diperlukan nilai-nilai untuk:
1. Memprediksi tingkat kualitas kinerja jaringan pada layanan IPTV
2. Mengetahui tingkatan QoS agar dapat memberikan nilai QoE yang
diinginkan pada layanan IPTV.
3. Mengetahui bagaimanakah korelasi antara nilai QoS dan QoE pada
layanan penyiaran IPTV.

Tujuan Penelitian
Penelitian ini merupakan bagian dari penelitian tentang QoE pada layanan
IPTV khususnya tentang QoE video. Tujuannya adalah:

3
1. Diperolehnya nilai baku dari parameter QoS pada penyiaran IPTV
2. Memberikan gambaran kinerja layanan jaringan IPTV yang diterapkan
di BPPT
3. Diperolehnya alat bantu pengukuran QoS yang baku untuk layanan
IPTV.
.
Manfaat Penelitian

Hasil akhir penelitian ini diharapkan dapat bermanfaat bagi beberapa
pihak terkait yaitu:
1. Penyedia Jasa Layanan Internet
Untuk memberikan pilihan layanan kepada pelanggan sesuai
kehandalan jaringan yang dimiliki
2. Manajemen jaringan
Data kualitas QoE yang dihasilkan dapat menjadi dasar untuk
mengambil kebijakan pemeliharaan jaringan
3. Peneliti bidang QoE
Bisa dijadikan bahan informasi tambahan bagi para peneliti tentang
implementasi ITU-T G.1070 dalam menganalisis keterkaitan QoS dan
QoE.

Ruang Lingkup
Berkaitan dengan waktu pelaksanaan penelitian ini, maka perlu
dibatasi ruang lingkup penelitian supaya lebih terarah, yaitu:
1. Penelitian dilakukan dalam lingkungan jaringan BPPT di Serpong,
Tangerang
2. Metode pengukuran menggunakan ITU-T G.1070
3. Pengukuran dilakukan terhadap QoE video streaming saja
4. Penerapan pengukuran terbatas pada jaringan kabel (TV cable)
5. Pengukuran dilakukan terhadap nilai kualitas obyektif (packet loss,
delay dan jitter) pada jaringan komputer BPPT secara real time.
6. Hasil akhir berupa file capture (format pcap) yang merupakan data
utama dalam menganalisa jaringan.
7. Perangkat yang digunakan dalam melakukan penelitian ini yaitu :
a. Komputer Server IPTV SysMaster berbasis Linux CentOS
b. Komputer Klien Intel Core i3 (2 unit) dan Core i7 (2 unit)
c. Perangkat packet analyzer Wireshark dan packet monitoring
PRTG
d. Televisi LED 42 inci
e. 1 unit Set Top Box
f. Jaringan nyata (real time) BPPT Serpong

4
2 TINJAUAN PUSTAKA
(
Televisi digital dan IPTV
Sistem televisi digital terdiri dari sekumpulan perangkat standar seperti
ditunjukkan pada gambar 1 yaitu yang menggambarkan video dan audio sebagai
komponen dasar siaran televisi digital; kemampuan interaksi dan layanan-layanan
baru lainnya (seperti e-commerce, akses Internet) adalah layanan tambahan pada
sistem sebagai middleware. Layanan-layanan ini disediakan oleh televisi digital
bersamaan dengan transmisi data video dan audio. Ini adalah konsep baru siaran
televisi bagi pemakai, dimana pengiriman data aplikasi tidak memiliki hubungan
langsung dengan acara televisi (Marcelo 2009).

Gambar 1. Komponen standar sistem siaran IPTV

Saat ini, industri perlahan-lahan beralih dan migrasi dari TV konvensional
ke era TV digital. Sebagian besar operator TV meningkatkan jaringan mereka dan
memasangkan standar lebih lanjut yang berupa digital. Operator mengajak
pelanggan ke teknologi mutakhir dari teknologi analog ke digital lalu ke layanan
lebih canggih yang dikenal dengan TV berbasis Internet Protocol (IPTV). IPTV
adalah metode baru transportasi konten TV digital melalui jaringan dan sebagai
bagian yang biasanya ditawarkan operator jaringan di seluruh dunia. IPTV adalah
istilah yang menggambarkan sebuah sistem yang memungkinkan penyampaian
program real-time televisi, film, dan jenis-jenis konten video interaktif melalui
jaringan berbasis IP (Driscoll 2007).

5
Infrastruktur Jaringan IPTV

menunjukkan secara umum infastruktur jaring
ringan IPTV serta
Gambar 2 me
pendukungnya (Driscoll 2007).
beberapa perangkatt pe

Gambar 2. Infrastruktur Jaringan IPTV

ata C
Center
1. IPTV Data
ngan “national headend”, merupakan pusatt da
data IPTV yang
Dikenal denga
konten dari berbagai sumber seperti video, cont
content producer,
menerima kont
aggregator, kabel, saluran satelit. Begitu dite
diterima, berbagai
content aggre
keras mulai dari encoder,server video hingga
ga IP router dan
perangkat ker
keamanan data disiapkan agar konten video dise
disebarkan melalui
perangkat keam
basis IP.
jaringan berba
etwork
2. Core Netw
stilah ini mengacu pada fasilitas komunikasi
si kapasitas tinggi
Biasanya istila
bone menyediakan
hubungkan node utama. Core network/ backbone
yang menghubun
ng berbeda. Untuk
pertukaran informasi antara sub-jaringan yang
jalur untuk pe
ah backbone lebih
rusahaan yang melayani satu organisasi, istilah
jaringan perusa
stilah core network
unakan, sedangkan untuk penyedia layanan, istila
sering digunak
digunakan.
lebih sering di
ss Ne
Network
3. Access
ngguna akhir atau
ngan yang menghubungkan langsung ke pengg
Sebuah jaringa
Access network terhubung ke "backbone" yyang merupakan
pelanggan. Ac
bagai switch yang
ur berkecepatan tinggi yang terdiri dari berbag
jaringan jalur

6
saling terhubung. Kumpulan switch tersebut dapat membentuk suatu
jaringan kampus atau kota di suatu negara.
4. IPTVCD
IPTV Consumer Device (IPTVCD) adalah perangkat yang memungkinkan
untuk mengakses IPTV. IPTVCD terkoneksi ke access network dan
berfungsi mendekodekan dan memproses aliran data video yang berbasis
IP. IPTVCD yang meminimalisasi atau mengurangi efek dari masalah
jaringan saat memproses konten IPTV. Dengan semakin banyaknya
penggunaan broadband, fungsionalitas IPTVCD terus berubah dan
bertambah canggih.

Quality of Service

QoS (Quality of Service) adalah istilah pada jaringan komputer yang
menunjukkan tingkatan jaminan layanan kinerja. Secara praktis, QoS adalah
mekanisme pengukuran yang menjamin data audio dan video terkirim pada
jaringan dengan delay yang minimum(Brent Kelly, 2002).
Komponen-komponen QoS meliputi :
[ ]

=

=

|

| |

=

|

|

|

(1)

[ ]

(2)

100%

(3)

Delay adalah selisih waktu antara pengiriman dan penerimaan paket data. Sebagai
contoh jika paket data dikirim pada pukul 9.00 kemudian diterima pukul 9.05
maka delaynya adalah 5 menit (9.05 – 9.00). One way delay merupakan nilai ratarata delay dari sejumlah N paket data yang dikirim.
Perubahan atau selisih dari delay disebut dengan jitter. Sebagai contoh, jika delay
paket data pertama 5 menit, paket ke dua 3 menit dan paket ke empat 7 menit
maka jitter paket pertama adalah 2 menit (5 – 3 menit) dan jitter paket ke dua 4
menit ( 7 – 3 menit).
Persentasi paket yang hilang saat dikirimkan didefinisikan sebagai packet loss.
Jika jumlah paket data yang dikirim 100 dan yang diterima hanya 80 maka telah
terjadi packet loss 20% ( (100 – 80)/100 * 100%).

7
Quality of Experience dan Mean Opinion Score

Pengertian dari QoE (Quality of Experience) menurut ITU-T Focus Group
(ITU-T 2007) adalah persepsi subyektif pemakai (end user) terhadap keseluruhan
pemanfaatan aplikasi atau layanan. Tidak seperti pengukuran QoS yang dilakukan
hanya terhadap jalur komunikasi, pengukuran QoE IPTV meliputi pula proses
coding/decoding, analisa jaringan transmisi dan persepsi dari pelanggan seperti
ditunjukkan pada Gambar 3 (Cerqueira et al. 2009).

Gambar 3. Pengukuran QoE IPTV

Pengertian QoE dapat dikelompokkan ke dalam 3 kelompok yaitu :
1. Kualitas isi audio/video dari sumber
2. QoS, yang merujuk pada proses pengiriman konten sepanjang jaringan
3. Persepsi manusia/pemakai (Human perception) di antaranya termasuk
ambiensi, tingkatan harapan kualitas dan lain-lain
Dua kategori pertama mudah untuk dilakukan pengukuran sedang yang terakhir
sulit dilakukan. Persepsi pemakai sering dilakukan dengan pengukuran
berdasarkan Mean Opinion Score (MOS) yang diperoleh dari beberapa tes panel
terhadap pemakai (Kuipers et al. 2010).
Pada ranah pengukuran QoE menggunakan skala MOS, video dipertimbangkan
sebagai meta-metric yang dihasilkan dari nilai-nilai metrik lainnya untuk
menghasilkan nilai komputasi dari persepsi pemakai. Dengan mengkombinasikan
delay, nilai jitter yang diterima, codec untuk komunikasi dan packet loss maka
dapat dihasilkan nilai komputasi untuk memprediksi nilai QoE.

MOS diukur dengan 5 skala pengukuran (ITU-T P800 1996) seperti terlihat pada
Tabel 1, yaitu :

8
Tabel 1. Mean Opinion Score

Skala
5
4
3
2
1

MOS
Excellent
Good
Fair
Poor
Bad

Metodologi pengukuran QoE dan ITU-T G.1070
Terdapat tiga metodologi untuk pengukuran QoE seperti ditunjukkan pada
Gambar 4, yaitu :
1. No-Reference Model (NR), NR tidak memerlukan pengetahuan dari
sumber asli untuk pembanding dalam memprediksi QoE saat
memantau parameter-parameter QoS pada kondisi nyata (real time).
2. Reduce-Reference Model (RR), menggunakan pengetahuan yang
terbatas dari sumber aslinya untuk dikombinasikan saat pengukuran
pada kondisi nyata (real time) agar mendapat prediksi nilai QoE.
3. Full-Reference Model (FF), menggunakan pengetahuan dari sumber
asli sebagai referensi saat pengukuran sebenarnya.

Gambar 4. Ilustrasi perbedaan pengukuran yang
digunakan untuk menemukan relasi QoS
ke QoE

Cara yang paling dapat diandalkan untuk mengukur QoE adalah tes
subyektif, dimana biasanya urutan video disajikan kepada pemirsa yang berbeda,
dan hasilnya dirata-ratakan. Tes subyektif sulit untuk diterapkan, dan perlu waktu
yang cukup. Untuk alasan ini, dikembangkan metode pengukuran RR dengan
menggunakan kualitas metrik berbeda untuk mengevaluasi dan estimasi kualitas
video. Yamagishi dari NTT DoComo(Takahashi dan Yamagishi 2008)
mengusulkan kepada ITU sebuah model matematis eksperimental yang kemudian
menjadi rekomendasi untuk pengukuran QoE yaitu ITU-T G.1070. Model ITU-T

9
G.1070 (ITU-T 2012) menggunakan parameter obyektif untuk mendapatkan
prediksi nilai persepsi subyektif (QoE). Model ITU-T G.1070 menggunakan
perhitungan terhadap parameter yang terkait dengan video, suara dan komunikasi
jaringan (delay,jitter dan packet-loss).

Gambar 5. Diagram model ITU-T G.1070

Hal-hal yang terkait video akan menentukan parameter-parameter kualitas video
yaitu :
•

Parameter Video
1. Video codec :
1. Tipe codec (MPEG-2,MPEG-4 dll)
2. Format Video (QVGA, VGA dll)
3. Key frame
4. Ukuran layar video (diagonal)
2. Video bit rate
3. Frame rate

Sedang hal-hal yang terkait jaringan komunikasi yaitu :
• Parameter jaringan
1. End to end delay

10
2. Packet loss
Pada Gambar 6 di bawah menunjukkan metode pengukuran kualitas video yang
berdasarkan pada parameter-parameter video dan jaringan.

Gambar 6. Video Quality Estimation ITU-T G.1070

Fungsi estimasi nilai kualitas video
Persamaan berikut ini digunakan untuk menghitung nilai perkiraan (Vq) dari MOS
(Mean Opinion Score) Video.
=1+

(4)

Nilai Vq berkisar antara 1 dan 5 sesuai nilai MOS. Vq memberikan nilai kualitas
video yang diakibatkan oleh pengaruh packet-loss, perubahan frame rate dan
video bit rate yang dinyatalan dengan persamaan berikut :
(5)

Dimana PplV adalah packet-loss yang dihasilkan dari pengukuran, dan DPplV
adalah degradasi packet loss yang diakibatkan perubahan frame rate dan video bit
rate. Seperti yang ditunjukkan pada persamaan berikut :
=

+

+

,

0<

(6)

11

Icoding merupakan nilai distorsi kualitas gambar dasar (basic I frame ) video
(

=

(

) (

)

(7)

DFrV adalah penurunan nilai frame rate yang dipengaruhi video bit rate selama
transmisi pada jaringan.
=

+

,

0<

,

:

(8)

Optimal frame rate (Ofr) merupakan nilai frame rate yang terbaik yang dihasilkan
pada video bit rate tertentu.
=

+

,1 <

30,

:

(9)

Koefisien-koefisien v1,v2,v3 ...v12 dihasilkan dari tabel database standar dari ITU
sebagai berikut :
Tabel 3. Codec Information

Tabel 2. Koefisien database

12
Contoh :
Jika video codec yang akan dikirim (streaming) adalah H.264 standar ITU maka
parameter-parameter yang digunakan adalah pada bagian kolom #5. Bila hasil
pengukuran pada video bit rate 2000 kbps dan frame rate = 30 fps dan didapatkan
packet loss 0.1%, maka :
BrV = 3000 kbps, FrV = 30 fps dan PplV = 0.1 % sedangka nilai variable pada kolom
#5 adalah :
v1 = 5.517, v2 = 1.29 x 10-2, dan seterusnya hingga v12 = 13.648.
Sehingga, dari persamaan (8) diperoleh nilai DFrV sebesar 1.834 dan dari
persamaan (6) dan (7) didapat DPplV= 3.363 maupun Icoding = 2.950
Kemudian hasil nilai-nilai dimasukkan pada persamaan (5), maka hasilnya adalah
Vq=4.0..

13
3 METODOLOGI PENELITIAN

Infrastruktur Jaringan BPPT

Penelitian dilakukan pada jaringan dalam kondisi sebenarnya, untuk itu
perlu pemahaman tentang topologi jaringan fisik dan lojik BPPT. Lokasi
pengujian berada di Puspitek Serpong, Tangerang, Banten. Gambar 7 berikut
adalah topologi fisik jaringan BPPT.

Gambar 7. Topologi fisik jaringan BPPT

BPPT memiliki beberapa kantor cabang selain di jalan Thamrin dan Serpong yaitu
Yogyakarta, Denpasar, Lampung dan Batam. Penelitian ini dibatasi hanya pada
lingkup jaringan di Puspitek,Serpong.

14

Gambar 8. Topologi lojik jaringan IPTV BPPT

Secara lojik sepertii di
ditunjukkan Gambar 8, topologi jaringan IPTV
PTV BPPT terbagi
menjadi 2 bagiann yyaitu pertama jaringan pada gedung Teknol
knologi 3 (disebut
dengan Q1) sebagai
ai headend dan core network. Sedang di unit
unit-unit lainnya di
BPPT (disebut dengan
gan Q
Q2) sebagai access network.

Metode Penelitian

Metode peneliti
litian yang dilakukan seperti ditunjukkan pada
da Gambar 9 yaitu
pertama dengan me
mempersiapkan skenario yang diarahkann pada cakupan
infrastruktur jaringan
ngan IPTV yang terdiri dari stasiun pusat (heade
headend), transmisi
lokal (core network
ork) dan transmisi publik (access net
network). Kedua,
mengkonfigurasi serve
server dan klien pada jaringan. Langkahh be
berikutnya yaitu
melakukan pengukur
ukuran QoS dengan cara mengalirkan videoo be
berformat H.264
melalui infrastruktur
ur jaringan IPTV pada bit rate antara 1000 hin
hingga 8000 kbps.
Pada masing-masing
ng node jaringan tersebut, dilakukan perekam
aman video serta
data-data jaringannya
nnya (packet loss, delay dan jitter). Selanjut
njutnya melakukan
penghitungan nilai
ai QoS ke QoE menggunakan ITU-T
-T G.1070 dan
membandingkan rekam
kaman video dengan hasil pengukuran ITU-T G
G.1070.

15

Gambar 9. Metode Penelitian

Konfigurasi Server
Tujuan dari konfigurasi adalah mengatur perangkat server IPTV dan klien serta
perangkat-perangkat pendukung lainnya dalam jaringan dan memastikannya

16
berjalan dengan baik dan benar.
Konfigurasi server broadcaster meliputi konfigurasi IP, port encoder dan System
Master Console. Master console memiliki fungsi menu yang berbeda –beda, ada
sebanyak 14 fungsi namun hanya 4 saja yang difungsikan yaitu meliputi :
1. System Management
Merupakan bagian konfigurasi global dari broadcaster server yang terdiri
dari manaemen user, manajemen jaringan, manajemen servis, manajemen
lokasi, dan manajemen samba server.
2. Channel Management
Digunakan untuk melakukan manajemen dari setiap channel yang telah
dibuat atau yang belum dibuat, meliputi: penamaan channel, nomer id
channel, tipe channel, encoder section ( bagian ini mengatur parameterparameter konten yang harus diberikan seperti: video output, audio output,
resolusi, output aspect ratio, sample rate, burst sample rate, audio delay
dan volume, ASI video dan audio PID, output I-frame Interval per detik,
keluaran video dan audio codec).
3. User Objects Management
Library dari konten-konten VOD yang terdapat pada samba server akan di
atur dalam user objects management. Bagian pengindeksan dari setiap
konten dari samba server diperlukan untuk dapat menentukan index dari
setiap konten, nama konten, penamaan ekstensi konten, dan pengarahan
dari alamat konten tujuan agar dapat dipanggil oleh system.
4. Local FilesManagement
Sebagai media dengan fungsi monitoring dari setiap file – file konten
VOD yang telah di unggah sebelumnya. File – file konten VOD yang telah
ada pun tidak semua file – file konten akan tampak pada window samba
directory, hanya berjumlah 18 – 20 konten yang dapat terlihat jelas pada
window samba directory

Persiapan Infrastruktur
Pada Gambar 10 di bawah, topologi pengujian (Q) dibagi menjadi 2 yaitu topologi
yang mewakili jaringan pada PDIS dan PTIK di gedung Teknologi 3 (Q1) dan
jaringan selain PDIS dan PTIK (Q2) yaitu BPPT Serpong.

17

Gambar 10. Topologi untuk pengukuran

Sehingga te
terdiri dari:
PDIS (headend)
• Peng
Pengujian pada 1 segmen mewakili jaringann PD
PDIS dan PTIK
• Peng
Pengujian pada 2 segmen ( 1 router) mewakilii P
(cor
(core network)
outer) mewakili
• Peng
Pengujian pada 2 segmen berbeda area (2 router
ork)
gedun
gedung Teknologi 3 dan BPPT (access network)
bar 13 berikut
Seperti tam
ampak pada Gambar 11, Gambar 12, dan Gamba
ini:

Gambar 11. Topologi pengukuran untuk 1 segmen (headend)

18

Gamb
mbar 12. Topologi untuk pengukuran 2 segmen (core netwo
work)

Gamba
bar 13. Topologi untuk pengukuran 2 segmen berbeda area
rea (access network)

Perekaman Video
ada sisi klien dilakukan di beberapa titik/node
node. Jumlah node
Perekaman video pada
ekaman akan menangkap gambar video maupun
aupun information
yaitu 3 node. Perek
kan. Sumber video yang akan digunakan mengg
nggunakan format
codec yang digunakan.
frame rate 30 fps dan jumlah frame 220 yang
ng digunakan oleh
yaitu H.264 dengann fr
(National Telecommunication and Information
ion Administration
standar NTIA-ITS (N
communication System)(NTIA,2013).
- International Telecom
deo akan dialirkan (streaming) menggunakan
kan video bit rate
Masing-masing video
dari 1000 kb/s hingga 8000 kb/s. Lalu akann di
direkam pada sisi
yang berbeda mulaii da
node klien.

19
Perekaman data jaringan
Perekaman data jaringan menggunakan aplikasi packet analyzer Wireshark dan
dilakukan bersamaan waktunya dengan perekaman video. Jumlah node yang
ditetapkan yaitu 3 titik (node). Pemilihan waktu perekaman yaitu pk 09.00, 12.00
dan 15.00. Pemilihan waktu ini untuk mengetahui beban trafik jaringan yang
terjadi. Setiap pengujian akan dicatat nilai packet loss, delay dan jitternya.
Agar memudahkan dalam mendokumentasikan data rekaman maka perlu
memberikan nama file hasil perekaman dengan aturan sebagai berikut:
a. File perekaman data jaringan
Urutan penamaan file :
[codec][noskenario][bitrate 2digit didepan]-[pengujianke]
Contoh :
Mpg2Q1a25-0010.pcap
Artinya :
Codec : MPEG-2, Skenario topologi : Q1a, Bitrate : 2500, pengujian ke
10.
b. File perekaman video
Urutan penamaan file sama seperti data jaringan hanya ditambahkan vdo
di akhir file.
[codec][noskenario][bitrate 2digit didepan]-[pengujianke]vdo
Contoh :
Mpeg2Q1a25-0010vdo.pcap
Artinya :
Codec : MPEG-2, Skenario topologi : Q1a, Bitrate : 2500, pengujian ke
10.

Penyimpanan nilai-nilai QoS

Data yang diperoleh pada saat perekaman data jaringan dengan Wireshark masih
berbentuk pcap yang memuat seluruh data paket yang melewati jalur pada
jaringan yang diujicobakan. Perlu pemilahan terhadap data paket yang terkait
transmisi dari server pengirim ke klien yang dituju. Tabel 4 berikut ini adalah
contoh struktur file pcap yang sudah dipilah berdasarkan protocol RTP dengan IP
server 10.x.x.x dan IP klien 10.y.y.y.

20
Tabel 4. Struktur file hasil perekaman jaringan (pcap)

No. Time

Source

Destination Protocol Length Info

Delta
Time

Unknown RTP

1 0.000000 10.x.x.x 10.y.y.y

RTP

82 version 0

2 0.000152 10.x.x.x 10.y.y.y

RTP

82

3 0.000289 10.x.x.x 10.y.y.y

RTP

82

4 0.000354 10.x.x.x 10.y.y.y

RTP

82

5 0.000451 10.x.x.x 10.y.y.y

RTP

82

6 0.000582 10.x.x.x 10.y.y.y

RTP

82

7 0.000685 10.x.x.x 10.y.y.y

RTP

82

8 0.000984 10.x.x.x 10.y.y.y

RTP

82

Unknown RTP
version 0
Unknown RTP
version 0
Unknown RTP
version 0
Unknown RTP
version 0
Unknown RTP
version 0
Unknown RTP
version 0
Unknown RTP
version 0

0.000000
0.000152
0.000137
0.000065
0.000097
0.000131
0.000103
0.000299

Keterangan :
No
Time
Source
Destination
Protocol
Length
Delta

: nomor frame paket
: waktu tiba frame paket/delay
: IP Server
: IP Klien
: Protokol yang digunakan
: ukuran frame paket
: selisih delay (jitter)

Dari data-data yang sudah terkumpul akan didapatkan nilai-nilai QoS (delay, jitter
dan packet loss).

Pemetaan nilai parameter QoS
Parameter-parameter QoS yang digunakan untuk melakukan pengukuran
prediksi nilai QoE video adalah packet loss, delay, jitter. Hasil perekaman data
QoS jaringan pada tiap-tiap node akan dipetakan menggunakan standar formula
ITU-T G.1070 yang dipresentasikan dengan Vq seperti pada contoh persamaan (4).

21
4 HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

Hasil dari kegiatan pengujian kualitas video yang dilakukan pada jaringan
PDIS telah menghasilkan sebanyak lebih dari 100 gambar. Pengukuran dilakukan
menggunakan Wireshark. Uji coba streaming telah dilakukan pada skala lab (1
segmen) untuk headend, LAN (2 segmen) untuk core network dan WAN (antar
gedung) untuk acess network.

Pengukuran Skala Lab (headend)
Pengukuran ini untuk mengetahui kualitas QoE video terdistribusi pada skala lab
pada PDIS yang merupakan headend stasiun siaran utama. Tujuannya ialah
melakukan pengukuran dalam lingkungan perangkat yang terjamin kelayakannya.
Proses streaming ini dilakukan dengan mentransmisikan video menggunakan
protokol RTP. Perekaman data menggunakan Wireshark yang berbasis open
source. Untuk perekaman video menggunakan aplikasi video capturing Camtasia
versi trial.
Tabel 5. Hasil Pengukuran pada skala headend

Bit Rate (kbps)
1000
1500
2000
2500
3000
4000
5000
6000
7000
8000
*)

Packet Loss
(%)
0.00
0.09
0.10
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00

Delay
(ms)

Jitter(ms)
31
26
24
31
31
31
29
32
30
32

4
3
3
4
3
3
3
4
3
4

Vq*)
3.80
3.90
3.90
4.20
4.30
4.30
4.30
4.40
4.40
4.40

Perhitungan Vq menggunakan formulasi ITU-T G.1070

Pada Tabel 5, dari hasil pengukuran didapatkan nilai packet loss yang stabil
( 2500 kbps menunjukkan bahwa kondisi jaringan
headend sudah menunjukkan jaminan terhadap kualitas QoE video yang baik
(Gambar 15).

i

MOS Video

Video Quality (G.1070)
5
4.5
4
3.5
3
2.5
2
1.5
1
0.5
0
0

1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000
Video Bit rate (kbps)

Gambar 15. Pengukuran nilai kualitas video pada skala headend

Penurunan nilai delay menjadi sekitar 25 ms (artinya terjadi percepatan dalam
transmisi) pada rentang 1000 sd 2500 kbps berpengaruh sangat kecil terhadap
packet loss. Untuk peningkatan delay dengan kisaran 30 ms dan jitter yang stabil
(