Pemodelan Transmisi Video Pada Jaringan Wireless Local Area Network
PEMODELAN TRANSMISI VIDEO PADA
JARINGAN WIRELESS LOCAL AREA NETWORK
TESIS
OLEH
RUDI ARIF CANDRA
117034008/TE
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2015
Universitas Sumatera Utara
PEMODELAN TRANSMISI VIDEO PADA
JARINGAN WIRELESS LOCAL AREA NETWORK
TESIS
Untuk Memperoleh Gelar Magister Teknik
Dalam Program Studi Magister Teknik Elektro
Pada Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara
OLEH
RUDI ARIF CANDRA
117034008/TE
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2015
Universitas Sumatera Utara
ii
Telah diuji pada
Tanggal: 01 Agustus 2015
PANITIA PENGUJI TESIS
Ketua
: Suherman, Ph.D
Anggota
: 1. Dr. Ali Hanafiah Rambe, ST, MT
2. Dr. Maksum Pinem, ST, MT
3. Emerson Pascawira, ST, M.Sc, Ph.D
Universitas Sumatera Utara
i
ABSTRAK
Penelitian ini membahas proses pengiriman paket video secara realtime pada
jaringan WLAN, untuk proses pengiriman paket video ini menggunakan transport
layer protokol UDP dan membandingkan proses transmisi video secara realtime
dengan pemodelan matematis untuk trafik video yakni model Two state markov dan
model Decodable rate, karena laju kedatangan byte yang berubah-ubah agar kinerja
transmisi video dapat dianalisis secara lebih akurat, jaringan 802.11 dimodelkan
dengan Bianchi model. Hasil dari penelitian jumlah user mempengaruhui kualitas
pengiriman paket video ke server baik delay maupun jumlah packet loss. Decodable
frame rate dipengaruhi oleh nilai packet loss yang diperoleh ketika percobaan
dilakukan. Semakin besar nilai packet loss, maka jumlah frame yang decodable juga
akan semakin kecil. Selisih perbandingan proses eksperimental dan model decodable
untuk trace video akiyo GOP 24 0,176 dan video akiyo GOP 40 0,094
Kata-kata kunci : WLAN, UDP , Bianchi model, Model Decodable dan Model Two
State Markov
Universitas Sumatera Utara
ii
ABSTRACT
The research discusses about the process of sending video package in real
time on WLAN (Wireless Local Area Network). To process the sending of video
package, the transport layer of the UDP (User Datagram Protocol) is used, and
compared the video transmission process in real time with mathematical model for
video traffic, namely Two-State Markov model and Decodable Rate model because
the rate of bytes is changeable. In order to analyze the video transmission
performance accurately, 802.11 network is modeled by the Bianchi model. The result
of the research showed that the number of users influenced the quality of sending
video package to server either delayed or the number of packet lost. The Decodable
Frame Rate was influenced by the packet loss value obtained when the experiment
was done. The bigger value of the packet loss was, the smaller number of the
Decodable Frame was. The difference between the experimental process and the
Decodable Model for the Akiyo Video Trace GOP 24 (The Group of Pictures 24) was
0.176 and Akiyo Video GOP 40 was 0.094.
Keywords: Wireless Local Area Network, User Datagram Protocol, Bianchi Model
Decodable Model, and Two State Markov Model
Universitas Sumatera Utara
iii
KATA PENGANTAR
Dengan mengucapkan puji syukur kepada ALLAH SWT, penulis dapat
menyelesaikan tesis dengan judul: PEMODELAN TRANSMISI VIDEO PADA
JARINGAN WIRELESS LOCAL AREA NETWORK, yang merupakan salah
satu persyaratan dalam menyelesaikan pendidikan Pascasarjana pada Program Studi
Magister Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
Pada kesempatan yang berbahagia ini penulis mengucapkan rasa terima kasih yang
sebesar-besarnya kepada: Bapak Prof. Dr. Ir. Bustami Syam, MSME sebagai Dekan
Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Bapak Suherman,ST, M.Comp Ph.D
selaku Ketua Program Studi Magister Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas
Sumatera Utara dan merangkap ketua komisi pembimbing, Bapak Dr. Ali Hanafiah
Rambe, ST, MT selaku komisi pembimbing, Bapak Dr. Maksum Pinem, ST, MT dan
Bapak Emerson Pascawira Sinulingga, ST, MS.c Ph.D, selaku Pembanding Utama I
dan II yang telah banyak memberikan dorongan semangat, arahan, petunjuk serta
nasehat yang bermanfaat dalam menentukan langkah-langkah penelitian dan
penulisan, sehingga penulis dapat menyelesaikan tesis ini tepat pada waktunya.
Semoga berkah dan karunia kepada semua pihak yang telah membantu penulis
sehingga selesainya tulisan ini. Semoga tulisan ini dapat memberikan manfaat kepada
siapa saja yang membaca. Terima kasih
Medan,
Agustus 2015
Penulis
Rudi Arif Candra
Universitas Sumatera Utara
iv
DAFTAR RIWAYAT HIDUP
Saya yang bertanda tangan di bawah ini :
Nama
: Rudi Arif Candra
Tempat / Tanggal Lahir
: Meulaboh / 23 Januari 1982
Jenis Kelamin
: Laki-Laki
Agama
: Islam
Status Perkawinan
: Menikah
Alamat Rumah
: Jalan Habib Syarif No 10 Tapaktuan Aceh Selatan
Prov. Aceh
Telepon
: 085260603335
Email
: rudi_candra@poltas.ac.id
Pendidikan Formal
1988 – 1994
: SDN – 04 Meulaboh
1994 – 1997
: SLTPN – 01 Meulaboh
1997 – 2000
: SMUN – 03 Banda Aceh
2000 – 2007 : Fakultas Teknik Jurusan Teknik
Telekomunikasi Unsyiah Banda Aceh
Demikian daftar riwayat hidup ini saya perbuat untuk dapat dipergunakan semestinya
Tertanda
(Rudi Arif Candra)
Universitas Sumatera Utara
v
DAFTAR ISI
Halaman
ABSTRAK .................................................................................................................. i
ABSTRACT ............................................................................................................... ii
KATA PENGANTAR ............................................................................................... iii
DAFTAR RIWAYAT HIDUP ................................................................................ iv
DAFTAR ISI ............................................................................................................. v
DAFTAR TABEL ................................................................................................. viii
DAFTAR GAMBAR ................................................................................................ x
BAB 1 PENDAHULUAN ...................................................................................... 1
1.1. Latar Belakang .................................................................................... 1
1.2. Perumusan Masalah ............................................................................. 5
1.3. Batasan Masalah .................................................................................. 5
1.4. Tujuan Penelitian ................................................................................. 6
1.5. Manfaat Penelitian ............................................................................... 6
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA .............................................................................. 7
2.1. Pemodelan ............................................................................................ 7
2.2. Pemodelan Trafik Video...................................................................... 9
2.2.1. Model trafik decodable frame rate ........................................... 10
2.2.2. Model trafik two state markov .................................................. 15
2.3. Pemodelan Jaringan 802.11 Dengan Model Bianchi ......................... 19
2.4. Parameter Kinerja Trafik Jaringan .................................................... 21
Universitas Sumatera Utara
vi
2.5. Analisis Statistik ................................................................................ 22
BAB 3 METODE PENELITIAN ......................................................................... 28
3.1. Langkah-Langkah Penelitian ............................................................ 28
3.2. Waktu dan Tempat Penelitian ........................................................... 29
3.3. Perancangan Perangkat Penelitian ..................................................... 29
3.3.1. Alat dan bahan ........................................................................ 29
3.3.2. Rancangan piranti lunak streaming video ............................... 31
3.4. Eksperimen dan Pengukuran ............................................................. 34
3.4.1. Konfigurasi wifi ........................................................................ 34
3.4.2. Topologi jaringan ................................................................... 35
3.4.3. Prosedur percobaan.................................................................. 36
3.5. Diagram Alir Pengambilan Data ....................................................... 37
3.6. Evaluasi Penelitian ............................................................................ 38
BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN ................................................................ 40
4.1. Hasil Pengukuran Kinerja Secara Eksperimen ................................. 40
4.2. Pemodelan Trafik Video ................................................................... 43
4.2.1. Model trafik decodable rate ..................................................... 43
4.2.2. Hasil perhitungan kinerja model markov ............................... 49
4.3. Perbandingan Hasil Pemodelan dan Hasil Eksperimen .................... 54
4.3.1. Perbandingan packet Loss akiyo gop 24 ................................. 55
4.3.2. Perbandingan packet Loss akiyo gop 40 .................................. 56
4.3.3. Analisis statistik kedekatan model dan eksperimen ................ 58
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN ................................................................. 64
5.1. Kesimpulan ......................................................................................... 64
5.2. Saran ................................................................................................... 65
Universitas Sumatera Utara
vii
DAFTAR PUSTAKA .............................................................................................. 66
LAMPIRAN .............................................................................................................. 70
Universitas Sumatera Utara
viii
DAFTAR TABEL
Nomor
Judul
Halaman
1.1
Penelitian yang terkait ....................................................................................... 2
2.1
Adopsi notasi ................................................................................................... 11
3.1
Spesifikasi file video........................................................................................ 28
3.2
Spesifikasi hardware ......................................................................................... 29
3.3
Software pendukung utama ............................................................................. 30
3.4
Listing program evalvid .................................................................................... 32
4.1
Packet loss tiap user .......................................................................................... 41
4.2
Distribusi total delay rata-rata ......................................................................... 43
4.3
Parameter model decodable rate ..................................................................... 44
4.4
Nilai decodable frame rate akiyo gop 24 ......................................................... 47
4.5
Nilai decodable frame rate akiyo gop 40 ......................................................... 47
4.6
Parameter model markov .................................................................................. 53
4.7
Packet loss model markov akiyo gop 24 dan gop 40 ....................................... 53
4.8
packet loss akiyo gop 24 ................................................................................... 55
4.9
Packet loss akiyo gop 40 ................................................................................. 56
4.10 Summary output proses eksperimental vs decodable (gop 24) ........................ 57
4.11 ANOVA dan koefisien (gop 24) ...................................................................... 57
4.12 Summary output proses eksperimental vs markov(gop 24) ............................. 59
Universitas Sumatera Utara
ix
4.13 ANOVA dan koefisien (gop 24) ...................................................................... 59
4.14 Summary output proses eksperimental vs decodable (gop 40) ....................... 60
4.15 ANOVA dan koefisien (gop 40) ..................................................................... 61
4.16 Summary output proses eksperimental vs markov (gop 40) ............................ 61
4.17 ANOVA dan koefisien (gop 40) .................................................................... 62
Universitas Sumatera Utara
x
DAFTAR GAMBAR
Nomor
Judul
Halaman
2.1
Elemen model sistem jaringan ........................................................................... 8
2.2
Contoh MPEG group of picture (N=12 dan M=3) .......................................... 10
2.3
Diagram transisi keadaan ................................................................................. 13
2.4
Aplication layer model ..................................................................................... 16
2.5
Model udp ........................................................................................................ 17
3.1
Diagram Alir pengiriman dan penerima data .................................................. 33
3.2
Tampilan properti data video ........................................................................... 34
3.3
Diagram alir konfigurasi jaringan ad-Hoc ....................................................... 35
3.4
Topologi jaringan ad-hoc ................................................................................ 36
3.5
Diagram alir pengambilan data ......................................................................... 38
4.1
Pola packet loss eksperimen ............................................................................ 40
4.2
Karakteristik delay ............................................................................................ 42
4.3
Hasil analisis model decodable frame rate ....................................................... 49
4.4
Hasil analisis model markov ............................................................................. 54
4.5
Perbandingan proses eksperimental, decodable dan markov gop 24 .............. 56
4. 6 Perbandingan proses eksperimental, decodable dan markov gop 40 .............. 57
Universitas Sumatera Utara
JARINGAN WIRELESS LOCAL AREA NETWORK
TESIS
OLEH
RUDI ARIF CANDRA
117034008/TE
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2015
Universitas Sumatera Utara
PEMODELAN TRANSMISI VIDEO PADA
JARINGAN WIRELESS LOCAL AREA NETWORK
TESIS
Untuk Memperoleh Gelar Magister Teknik
Dalam Program Studi Magister Teknik Elektro
Pada Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara
OLEH
RUDI ARIF CANDRA
117034008/TE
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2015
Universitas Sumatera Utara
ii
Telah diuji pada
Tanggal: 01 Agustus 2015
PANITIA PENGUJI TESIS
Ketua
: Suherman, Ph.D
Anggota
: 1. Dr. Ali Hanafiah Rambe, ST, MT
2. Dr. Maksum Pinem, ST, MT
3. Emerson Pascawira, ST, M.Sc, Ph.D
Universitas Sumatera Utara
i
ABSTRAK
Penelitian ini membahas proses pengiriman paket video secara realtime pada
jaringan WLAN, untuk proses pengiriman paket video ini menggunakan transport
layer protokol UDP dan membandingkan proses transmisi video secara realtime
dengan pemodelan matematis untuk trafik video yakni model Two state markov dan
model Decodable rate, karena laju kedatangan byte yang berubah-ubah agar kinerja
transmisi video dapat dianalisis secara lebih akurat, jaringan 802.11 dimodelkan
dengan Bianchi model. Hasil dari penelitian jumlah user mempengaruhui kualitas
pengiriman paket video ke server baik delay maupun jumlah packet loss. Decodable
frame rate dipengaruhi oleh nilai packet loss yang diperoleh ketika percobaan
dilakukan. Semakin besar nilai packet loss, maka jumlah frame yang decodable juga
akan semakin kecil. Selisih perbandingan proses eksperimental dan model decodable
untuk trace video akiyo GOP 24 0,176 dan video akiyo GOP 40 0,094
Kata-kata kunci : WLAN, UDP , Bianchi model, Model Decodable dan Model Two
State Markov
Universitas Sumatera Utara
ii
ABSTRACT
The research discusses about the process of sending video package in real
time on WLAN (Wireless Local Area Network). To process the sending of video
package, the transport layer of the UDP (User Datagram Protocol) is used, and
compared the video transmission process in real time with mathematical model for
video traffic, namely Two-State Markov model and Decodable Rate model because
the rate of bytes is changeable. In order to analyze the video transmission
performance accurately, 802.11 network is modeled by the Bianchi model. The result
of the research showed that the number of users influenced the quality of sending
video package to server either delayed or the number of packet lost. The Decodable
Frame Rate was influenced by the packet loss value obtained when the experiment
was done. The bigger value of the packet loss was, the smaller number of the
Decodable Frame was. The difference between the experimental process and the
Decodable Model for the Akiyo Video Trace GOP 24 (The Group of Pictures 24) was
0.176 and Akiyo Video GOP 40 was 0.094.
Keywords: Wireless Local Area Network, User Datagram Protocol, Bianchi Model
Decodable Model, and Two State Markov Model
Universitas Sumatera Utara
iii
KATA PENGANTAR
Dengan mengucapkan puji syukur kepada ALLAH SWT, penulis dapat
menyelesaikan tesis dengan judul: PEMODELAN TRANSMISI VIDEO PADA
JARINGAN WIRELESS LOCAL AREA NETWORK, yang merupakan salah
satu persyaratan dalam menyelesaikan pendidikan Pascasarjana pada Program Studi
Magister Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
Pada kesempatan yang berbahagia ini penulis mengucapkan rasa terima kasih yang
sebesar-besarnya kepada: Bapak Prof. Dr. Ir. Bustami Syam, MSME sebagai Dekan
Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Bapak Suherman,ST, M.Comp Ph.D
selaku Ketua Program Studi Magister Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas
Sumatera Utara dan merangkap ketua komisi pembimbing, Bapak Dr. Ali Hanafiah
Rambe, ST, MT selaku komisi pembimbing, Bapak Dr. Maksum Pinem, ST, MT dan
Bapak Emerson Pascawira Sinulingga, ST, MS.c Ph.D, selaku Pembanding Utama I
dan II yang telah banyak memberikan dorongan semangat, arahan, petunjuk serta
nasehat yang bermanfaat dalam menentukan langkah-langkah penelitian dan
penulisan, sehingga penulis dapat menyelesaikan tesis ini tepat pada waktunya.
Semoga berkah dan karunia kepada semua pihak yang telah membantu penulis
sehingga selesainya tulisan ini. Semoga tulisan ini dapat memberikan manfaat kepada
siapa saja yang membaca. Terima kasih
Medan,
Agustus 2015
Penulis
Rudi Arif Candra
Universitas Sumatera Utara
iv
DAFTAR RIWAYAT HIDUP
Saya yang bertanda tangan di bawah ini :
Nama
: Rudi Arif Candra
Tempat / Tanggal Lahir
: Meulaboh / 23 Januari 1982
Jenis Kelamin
: Laki-Laki
Agama
: Islam
Status Perkawinan
: Menikah
Alamat Rumah
: Jalan Habib Syarif No 10 Tapaktuan Aceh Selatan
Prov. Aceh
Telepon
: 085260603335
: rudi_candra@poltas.ac.id
Pendidikan Formal
1988 – 1994
: SDN – 04 Meulaboh
1994 – 1997
: SLTPN – 01 Meulaboh
1997 – 2000
: SMUN – 03 Banda Aceh
2000 – 2007 : Fakultas Teknik Jurusan Teknik
Telekomunikasi Unsyiah Banda Aceh
Demikian daftar riwayat hidup ini saya perbuat untuk dapat dipergunakan semestinya
Tertanda
(Rudi Arif Candra)
Universitas Sumatera Utara
v
DAFTAR ISI
Halaman
ABSTRAK .................................................................................................................. i
ABSTRACT ............................................................................................................... ii
KATA PENGANTAR ............................................................................................... iii
DAFTAR RIWAYAT HIDUP ................................................................................ iv
DAFTAR ISI ............................................................................................................. v
DAFTAR TABEL ................................................................................................. viii
DAFTAR GAMBAR ................................................................................................ x
BAB 1 PENDAHULUAN ...................................................................................... 1
1.1. Latar Belakang .................................................................................... 1
1.2. Perumusan Masalah ............................................................................. 5
1.3. Batasan Masalah .................................................................................. 5
1.4. Tujuan Penelitian ................................................................................. 6
1.5. Manfaat Penelitian ............................................................................... 6
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA .............................................................................. 7
2.1. Pemodelan ............................................................................................ 7
2.2. Pemodelan Trafik Video...................................................................... 9
2.2.1. Model trafik decodable frame rate ........................................... 10
2.2.2. Model trafik two state markov .................................................. 15
2.3. Pemodelan Jaringan 802.11 Dengan Model Bianchi ......................... 19
2.4. Parameter Kinerja Trafik Jaringan .................................................... 21
Universitas Sumatera Utara
vi
2.5. Analisis Statistik ................................................................................ 22
BAB 3 METODE PENELITIAN ......................................................................... 28
3.1. Langkah-Langkah Penelitian ............................................................ 28
3.2. Waktu dan Tempat Penelitian ........................................................... 29
3.3. Perancangan Perangkat Penelitian ..................................................... 29
3.3.1. Alat dan bahan ........................................................................ 29
3.3.2. Rancangan piranti lunak streaming video ............................... 31
3.4. Eksperimen dan Pengukuran ............................................................. 34
3.4.1. Konfigurasi wifi ........................................................................ 34
3.4.2. Topologi jaringan ................................................................... 35
3.4.3. Prosedur percobaan.................................................................. 36
3.5. Diagram Alir Pengambilan Data ....................................................... 37
3.6. Evaluasi Penelitian ............................................................................ 38
BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN ................................................................ 40
4.1. Hasil Pengukuran Kinerja Secara Eksperimen ................................. 40
4.2. Pemodelan Trafik Video ................................................................... 43
4.2.1. Model trafik decodable rate ..................................................... 43
4.2.2. Hasil perhitungan kinerja model markov ............................... 49
4.3. Perbandingan Hasil Pemodelan dan Hasil Eksperimen .................... 54
4.3.1. Perbandingan packet Loss akiyo gop 24 ................................. 55
4.3.2. Perbandingan packet Loss akiyo gop 40 .................................. 56
4.3.3. Analisis statistik kedekatan model dan eksperimen ................ 58
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN ................................................................. 64
5.1. Kesimpulan ......................................................................................... 64
5.2. Saran ................................................................................................... 65
Universitas Sumatera Utara
vii
DAFTAR PUSTAKA .............................................................................................. 66
LAMPIRAN .............................................................................................................. 70
Universitas Sumatera Utara
viii
DAFTAR TABEL
Nomor
Judul
Halaman
1.1
Penelitian yang terkait ....................................................................................... 2
2.1
Adopsi notasi ................................................................................................... 11
3.1
Spesifikasi file video........................................................................................ 28
3.2
Spesifikasi hardware ......................................................................................... 29
3.3
Software pendukung utama ............................................................................. 30
3.4
Listing program evalvid .................................................................................... 32
4.1
Packet loss tiap user .......................................................................................... 41
4.2
Distribusi total delay rata-rata ......................................................................... 43
4.3
Parameter model decodable rate ..................................................................... 44
4.4
Nilai decodable frame rate akiyo gop 24 ......................................................... 47
4.5
Nilai decodable frame rate akiyo gop 40 ......................................................... 47
4.6
Parameter model markov .................................................................................. 53
4.7
Packet loss model markov akiyo gop 24 dan gop 40 ....................................... 53
4.8
packet loss akiyo gop 24 ................................................................................... 55
4.9
Packet loss akiyo gop 40 ................................................................................. 56
4.10 Summary output proses eksperimental vs decodable (gop 24) ........................ 57
4.11 ANOVA dan koefisien (gop 24) ...................................................................... 57
4.12 Summary output proses eksperimental vs markov(gop 24) ............................. 59
Universitas Sumatera Utara
ix
4.13 ANOVA dan koefisien (gop 24) ...................................................................... 59
4.14 Summary output proses eksperimental vs decodable (gop 40) ....................... 60
4.15 ANOVA dan koefisien (gop 40) ..................................................................... 61
4.16 Summary output proses eksperimental vs markov (gop 40) ............................ 61
4.17 ANOVA dan koefisien (gop 40) .................................................................... 62
Universitas Sumatera Utara
x
DAFTAR GAMBAR
Nomor
Judul
Halaman
2.1
Elemen model sistem jaringan ........................................................................... 8
2.2
Contoh MPEG group of picture (N=12 dan M=3) .......................................... 10
2.3
Diagram transisi keadaan ................................................................................. 13
2.4
Aplication layer model ..................................................................................... 16
2.5
Model udp ........................................................................................................ 17
3.1
Diagram Alir pengiriman dan penerima data .................................................. 33
3.2
Tampilan properti data video ........................................................................... 34
3.3
Diagram alir konfigurasi jaringan ad-Hoc ....................................................... 35
3.4
Topologi jaringan ad-hoc ................................................................................ 36
3.5
Diagram alir pengambilan data ......................................................................... 38
4.1
Pola packet loss eksperimen ............................................................................ 40
4.2
Karakteristik delay ............................................................................................ 42
4.3
Hasil analisis model decodable frame rate ....................................................... 49
4.4
Hasil analisis model markov ............................................................................. 54
4.5
Perbandingan proses eksperimental, decodable dan markov gop 24 .............. 56
4. 6 Perbandingan proses eksperimental, decodable dan markov gop 40 .............. 57
Universitas Sumatera Utara