Analisis Kualitas Layanan QoS Audio Vide (1)
4
ANALISIS KUALITAS LAYANAN (QOS) AUDIO-VIDEO LAYANAN KELAS
VIRTUAL DI JARINGAN DIGITAL LEARNING PEDESAAN
Bryan Yonathan1, Yoanes Bandung1, Armein Z.R. Langi1
1
DSP Research and Technology Group
KK Teknologi Informasi – Sekolah Teknik Elektro dan Informatika
Institut Teknologi Bandung
bryan.el152@gmail.com, ybandung@gmail.com, azr.langi@gmail.com
ABSTRAK
Kelas virtual sebagai suatu layanan harus menyediakan dan memenuhi kualitas layanan atau Quality of Service
(QoS) yang memadai. Kualitas layanan (QoS) kelas virtual ini terukur dari kualitas audio dan kualitas video
yang sampai di penerima. Kualitas tersebut dipengaruhi oleh konfigurasi tipe codec audio, laju bit codec audio,
tipe codec video, dan laju bit codec video. Paper ini menjelaskan analisis untuk mengetahui pengaruh
konfigurasi laju bit codec audio, dan laju bit codec video terhadap kualitas audio dan video. Analisis dilakukan
dengan merancang dan mengimplementasikan layanan kelas virtual pada skala laboratorium kemudian
dilanjutkan pengujian pada testbed di Kecamatan Serang Panjang Kabupaten Subang Propinsi Jawa Barat.
Kata kunci: QoS, PESQ, PSNR, audio-video streaming, kelas virtual
PENDAHULUAN
Pembelajaran jarak jauh (distance learning)
secara umum dapat diartikan sistem atau proses
pembelajaran pendidikan dengan guru/instruktur
yang terpisah ruang dari murid-muridnya (Agosti,
2006). Ada dua kata kunci yaitu penggunaan
telekomunikasi (jaringan Internet) dan perangkat
elektronik (komputer atau Personal Computer, PC).
Salah satu bentuk pembelajaran jarak jauh
adalah layanan kelas virtual atau virtual class.
Layanan kelas virtual adalah layanan pembelajaran
jarak jauh yang memungkinkan suatu proses belajar
mengajar di dalam kelas dapat dibagi secara virtual
ke kelas-kelas lain pada lokasi yang berbeda-beda
(remote). Layanan kelas virtual dimungkinkan oleh
keberadaan teknologi komputasi dan jaringan
Internet (Agosti, 2006).
Pusat Penelitian Teknologi Informasi dan
Komunikasi – Institut Teknologi Bandung (PPTIK
ITB) bekerja sama dengan Universitas Pendidikan
Indonesia
(UPI)
mengembangkan
konsep
peningkatan kualitas pendidikan sekolah dasar
melalui pemanfaatan teknologi informasi dan
komunikasi. Salah satunya adalah ”TIK untuk
Kelas” yaitu menyelenggarakan layanan kelas virtual
untuk membantu guru mengajar tanpa harus bertatap
muka langsung dengan para siswa (Langi, 2009).
Konsep ini telah diujicobakan pada komunitas
sekolah dasar di testbed Keerom-Papua dan testbed
e-Indonesia Initiative 2011 (eII2011)
Konferensi Teknologi Informasi dan Komunikasi untuk Indonesia
14-15 Juni 2011, Bandung
Subang-Jawa Barat seperti terlihat di dalam Gambar
1 dan Gambar 2.
5
Gambar 1. Kondisi saat pelaksanaan distance
learning: kelas riil (atas) dan kelas virtual (bawah)
di Testbed Keerom, Papua
Layanan kelas virtual menggunakan teknologi
multimedia streaming. Multimedia streaming adalah
teknologi berbasis komunikasi client-server yang
memungkinkan
data
multimedia
dapat
ditransmisikan.
Contoh
aplikasi
multimedia
streaming adalah pembelajaran digital dengan virtual
class (virtual class, e-learning), konferensi
multimedia, dan video-on-demand (VoD). Tujuan
utama
dari
aplikasi
streaming
adalah
mentransmisikan data secara real-time dari sumberke-penerima sedemikian hingga data dapat diterima
dan ditayangkan secara kontinyu tanpa terinterupsi,
meskipun pada kenyataannya akan sangat bergantung
kepada fluktuasi kondisi jaringan. Streaming secara
real-time dapat dilakukan dengan mode komunikasi
baik peer-to-peer (unicast), multicast, maupun
broadcast. Layanan ini menggunakan VLC sebagai
inti. VLC adalah perangkat lunak open source
berfungsi lengkap untuk multimedia streaming dan
multimedia player. VLC merupakan portable
multimedia player, encoder, and streamer yang
mendukung banyak tipe codec, format file, dan
beragam protokol streaming (Bryan dkk, 2010).
QUALITY OF SERVICE
Gambar 2. Kondisi saat pelaksanaan distance
learning: kelas riil (kiri) dan kelas virtual (kanan) di
Testbed Subang, Jawa Barat
Namun, pengoperasian layanan kelas virtual di
kedua lokasi testbed masih belum memberikan hasil
yang memuaskan. Penerapan layanan kelas virtual
menyisakan tantangan akan rendahnya kualitas suara
dan gambar mengakibatkan program pembelajaran
jarak jauh tidak dapat diterima dengan baik oleh para
siswa (Aditya dkk, 2010). Rendahnya kualitas suara
dan gambar pada layanan multimedia streaming
dapat dipahami mengingat kebutuhannya akan
sumber daya jaringan yang tinggi seperti kapasitas
jaringan yang memadai, latensi (waktu tunda) serta
tingkat paket hilang yang serendah mungkin.
Sementara sumber daya jaringan berbasis WiFi di
daerah-daerah pedesaan serba memiliki keterbatasan.
KELAS VIRTUAL
Kelas virtual (virtual class) adalah layanan
pembelajaran jarak jauh yang memungkinkan suatu
proses belajar mengajar di dalam kelas dapat dibagi
secara virtual ke kelas-kelas lain pada lokasi yang
berbeda-beda (remote). Tentunya keberadaan layanan
kelas virtual ini dimaksudkan untuk membantu guru
mengajar di dalam kelas. Layanan kelas virtual
dimungkinkan oleh keberadaan teknologi komputasi
dan jaringan Internet.
e-Indonesia Initiative 2011 (eII2011)
Konferensi Teknologi Informasi dan Komunikasi untuk Indonesia
14-15 Juni 2011, Bandung
QoS adalah kemampuan suatu jaringan untuk
menyediakan
layanan
yang
baik
dengan
menyediakan kapasitas jaringan, mengatasi jitter dan
delay (waktu tunda) (Iversen, 2010). QoS dirancang
untuk membantu pengguna menjadi lebih produktif
dengan memastikan bahwa pengguna mendapatkan
kinerja yang handal dari aplikasi-aplikasi berbasis
jaringan. QoS mengacu pada kemampuan jaringan
untuk menyediakan layanan yang lebih baik pada
trafik jaringan tertentu melalui teknologi yang
berbeda-beda. QoS merupakan suatu tantangan yang
besar dalam jaringan berbasis IP dan internet secara
keseluruhan (Yuksel dkk, 2007).
Teknologi QoS adalah teknologi yang
memungkinkan administrator jaringan untuk dapat
menangani berbagai efek akibat terjadinya konjesti
pada lalu lintas aliran paket dari berbagai layanan.
Penanganan QoS dilakukan dengan memanfaatkan
sumber daya jaringan secara optimal, dibandingkan
dengan menambah kapasitas fisik jaringan tersebut.
QoS bertujuan untuk menyediakan kualitas
layanan yang berbeda-beda untuk beragam
kebutuhan akan layanan di dalam jaringan IP,
sebagai contoh untuk menyediakan bandwidth yang
khusus,
menurunkan
hilangnya
paket-paket,
menurunkan waktu tunda dan variasi waktu tunda di
dalam proses transmisinya. QoS menawarkan
kemampuan untuk mendefinisikan atribut-atribut
layanan yang disediakan, baik secara kualitatif
maupun kuantitatif. QoS memiliki fungsi-fungsi
sebagai berikut (Revathi dan Balasubramanian,
2009):
6
1.
2.
3.
4.
Pengkelasan paket untuk menyediakan
pelayanan yang berbeda-beda untuk kelas
paket yang berbeda-beda,
Penanganan congestion (kongesti) untuk
memenuhi dan menangani kebutuhan
layanan yang berbeda-beda,
Pengendalian lalu lintas paket untuk
membatasi dan mengendalikan pengiriman
paket-paket data,
Pensinyalan untuk mengendalikan fungsifungsi
perangkat
yang
mendukung
komunikasi di dalam jaringan IP.
Pada jaringan berbasis packet switched, kualitas
layanan dipengaruhi oleh berbagai faktor, yang dapat
dibagi menjadi faktor manusia dan faktor teknis.
Faktor-faktor manusia meliputi: stabilitas layanan,
ketersediaan layanan, waktu tunda, dan informasi
pengguna. Faktor-faktor teknis meliputi: realibility,
scalability, effectiveness, maintainability,Grade of
Service (GOS), dll. Terdapat banyak hal bisa terjadi
pada paket ketika mereka melakukan perjalanan dari
asal ke tujuan, yang mengakibatkan masalah-masalah
berikut dilihat dari sudut pandang pengirim dan
penerima,atau yang sering disebut sebagai parameterparameter QoS (Yuksel dkk, 2007).
Waktu tunda (delay)
Waktu tunda (delay) merupakan akumulasi
berbagai waktu tunda dari ujung ke ujung pada
jaringan Internet. Waktu tunda mempengaruhi
kualitas layanan (QoS) karena waktu tunda
menyebabkan suatu paket lebih lama mencapai
tujuan. ITU-T G.114 merekomendasikan waktu tunda
tidak lebih besar dari 150 ms untuk berbagai aplikasi,
dengan batas 400 ms untuk komunikasi suara yang
masih dapat diterima. Rekomendasi tersebut
ditunjukkan di Tabel 1. sebagai berikut:
Tabel 1. Pengelompokan waktu tunda berdasarkan
ITU G.114
Waktu Tunda
(ms)
Kualitas
0 - 150
Baik
150 - 400
Cukup, masih dapat diterima
> 400
Buruk
Waktu tunda end-to-end seperti ditunjukkan
Gambar 3 terdiri atas waktu tunda pengkodean
(codec delay), waktu tunda paketisasi (packetization
delay), waktu tunda serialisasi (serialization delay),
waktu tunda propagasi (propagation delay), dan
waktu tunda akibat jitter buffer (dejitter buffer
delay).
e-Indonesia Initiative 2011 (eII2011)
Konferensi Teknologi Informasi dan Komunikasi untuk Indonesia
14-15 Juni 2011, Bandung
Gambar 3. Waktu tunda (delay) pada jaringan
Variasi waktu tunda (jitter)
Variasi waktu tunda (jitter) merupakan
perbedaan selang waktu kedatangan antar paket di
terminal tujuan. Variasi waktu tunda dapat
disebabkan oleh terjadinya kongesti, kurangnya
kapasitas jaringan, variasi ukuran paket, serta
ketidakurutan paket.
Tabel 2 di bawah ini menunjukkan standar nilai
variasi waktu tunda yang mempengaruhi kualitas
layanan multimedia streaming.
Tabel 2. Standar nilai variasi waktu tunda
berdasarkan ITU G.114
Variasi waktu tunda
Kualitas
(ms)
Baik
0 – 20
Dapat diterima
20 – 50
Tidak dapat diterima
> 50
Paket hilang (packet loss)
Paket hilang (packet loss) merupakan penyebab
utama pelemahan audio dan video pada multimedia
streaming. Paket hilang dapat disebabkan oleh
pembuangan paket di jaringan (network loss) atau
pembuangan paket di gateway/terminal sampai
kedatangan terakhir (late loss). Network loss secara
normal disebabkan kemacetan (router buffer
overflow), perubahan rute secara seketika, kegagalan
link, dan lossy link seperti saluran nirkabel.
Kemacetan atau kongesti pada jaringan merupakan
penyebab utama dari paket hilang. Tabel 3
menunjukkan rekomendasi nilai paket hilang yang
mempengaruhi kualitas layanan (QoS).
Tabel 3. Rekomendasi nilai paket hilang berdasarkan
ITU G.114
Paket Hilang (%)
Kualitas
0–1
Baik
1–5
Dapat diterima
> 10
Tidak dapat diterima
Throughput
Throughput merupakan rate(kecepatan) transfer
data efektif, yang diukur dalam bit per second (bps).
Throughput merupakan jumlah total kedatangan
paket yang sukses yang diamati pada destination
7
selama interval waktu tertentu dibagi oleh durasi
interval waktu tersebut.
Pengukuran kualitas layanan multimedia internet
Terdapat dua metode untuk menentukan kualitas
layanan multimedia internet, yaitu melalui metode
subjektif dan objektif. Pada perancangan ini
digunakan metode objektif untuk mengukur kualitas
layanan multimedia Internet. Untuk mengukur
kualitas video digunakan metode objektif Peak
Signal to Noise Ratio (PSNR) (Wang, 2006). Untuk
mengukur kualitas suara digunakan metode objektif
Perceptual Evaluation of Speech Quality (PESQ).
Gambar 4. Algoritma PESQ
TESTBED SUBANG
Peak Signal to Noise Ratio (PSNR)
Faktor penting pada PSNR adalah mean squared
error (MSE) dan kemungkinan nilai maksimum dari
luminance (untuk 8-bit, nilainya 28 – 1 = 255).
Perhitungannya adalah sebagai berikut:
=
[
,
,
.
= 20. log#$ %
&''
( )*
+
(1)
(2)
Jaringan testbed Subang terdiri dari dua sekolah
dasar yaitu SDN Cinta Mekar dan MI Al-Huda yang
keduanya berlokasi di Kecamatan Serang Panjang,
Kabupaten Subang (Gambar 5). Pada tahun 2009,
telah dibangun infrastruktur jaringan nirkabel yang
menghubungkan kedua sekolah, dipasang modem
3G/HSDPA untuk menghubungkan dengan jaringan
internet, serta dipasang server layanan digital
learning yang menyediakan sarana berkomunikasi
antara kedua sekolah.
f(i,j) adalah sinyal orisinal pada pixel(i, j), F(i, j)
adalah sinyal terdegradasi, dan M x N adalah ukuran
videonya. Hasil perhitungan ini memiliki satuan
desible, dengan nilai sekitar 30 sampai 40 untuk
medium atau high quality video.
Perceptual Evaluation of Speech Quality (PESQ)
Perceptual Evaluation of Speech Quality (PESQ)
merupakan kelanjutan dari Perceptual Speech
Quality Measure (PSQM) dan telah distandarisasi
oleh
ITU-T
P.862
(ITU,
2001).
PESQ
menggabungkan metode PSQM dan Perceptual
Analysis Measurement System (PAMS). Mekanisme
PESQ merupakan penyempurnaan dari PSQM. Jika
pada PSQM belum ada mekanisme time alignment
dan equalization, maka pada PESQ kedua
mekanisme tersebut telah ditambahkan. Gambaran
umum struktur algoritma PESQ dapat dilihat pada
Gambar 4. Konsepnya sama seperti sebelumnya yaitu
membandingkan antara sinyal keluaran dengan sinyal
aslinya kemudian hasil tersebut dikonversikan ke
dalam skala MOS. Skala MOS yang didefinisikan
pada P.862 PESQ ini memiliki range dari -0.5
(terburuk) hingga 4.5 (terbaik). Berbeda dengan
standar skala MOS dimana nilai terbaik dicapai
dengan angka 5. Hal tersebut dikarenakan pada
pengukuran kualitas pastinya terjadi degradasi sinyal.
Sinyal keluaran tidak mungkin sama persis seperti
aslinya. Oleh karena itu nilai 5 yang
mengindikasikan 'sempurna' diturunkan menjadi 4.5
untuk menunjukkan pada prinsipnya terjadi degradasi
pada sinyal.
e-Indonesia Initiative 2011 (eII2011)
Konferensi Teknologi Informasi dan Komunikasi untuk Indonesia
14-15 Juni 2011, Bandung
Gambar 5. Komunitas Pembelajaran Digital di
Subang, Jawa Barat
PERANGKAT APLIKASI PENGUJI
Ping
Ping (Packet Internet Groper) adalah aplikasi
yang digunakan untuk memeriksa konektivitas
jaringan berbasis teknologi Transmission Control
Protocol/Internet Protocol (TCP/IP). Dengan
8
menggunakan utilitas ini, dapat diuji apakah sebuah
komputer terhubung dengan komputer lainnya. Hal
ini dilakukan dengan cara mengirim sebuah paket
kepada alamat IP yang hendak diujicoba
konektivitasnya dan menunggu respons yang terjadi.
Salah satu fungsi dari perintah ping adalah
mengetahui responsifitas komunikasi sebuah
jaringan. Besarnya nilai waktu tunda atau latensi
yang dilaporkan oleh ping menjadi indikasi seberapa
responsif komunikasi terjadi dengan komputer yang
dituju. Semakin besar nilai waktu tunda
menunjukkan semakin lamban respons yang
diberikan. Sehingga nilai waktu tunda ini juga bisa
digunakan sebagai indikator kualitas jaringan.
Iperf
Iperf merupakan aplikasi untuk menghitung
kinerja suatu jaringan dengan mengukur bandwidth,
delay, jitter dan datagram loss. Iperf juga merupakan
suatu aplikasi client-server, sehingga untuk
mengukur bandwidth dari suatu host ke host yang
lain maka salah satu host harus menjalankan Iperf
sebagai server dan host lainnya dijalankan sebagai
server. Untuk melakukan pengukuran jitter dan
datagram loss dapat diuji dengan membangkitkan
trafik UDP pada iperf, sedangkan throughput diuji
dengan membangkitkan trafik TCP pada iperf.
IAVPTT
Pada tahun 2010, telah dihasilkan Integrated
Audio-Video Performance Test Tool (IAVPTT) yang
merupakan sistem terintegrasi untuk mengevaluasi
kualitas audio dan video dari sebuah layanan virtual
class (Claudio dkk, 2010). Pengukuran kualitas audio
dan video pada IAVPTT dilakukan dengan
membandingkan data audio-video asli di alamat
pengirim dengan data audio-video hasil streaming
yang diterima di alamat penerima. Namun,
pengukuran kualitas tersebut harus dilakukan secara
real-time karena bergantung kondisi jaringan pada
saat itu juga. Test tool itu melakukan pengukuran
secara end-to-end dengan melewatkan trafik data
melalui suatu infrastruktur jaringan dari pengirim ke
penerima. Adanya parameter karakteristik kinerja
jaringan yang meliputi throughput, waktu tunda
(delay), variasi waktu tunda (jitter), dan paket hilang
(packet loss) akan mempengaruhi kualitas audio dan
video. Sementara infrastruktur tersebut pun memiliki
arsitektur topologi dan load jaringan. Selama ini
belum diketahui apa hubungan antara parameterparameter di atas terkait multimedia streaming untuk
layanan virtual class.
e-Indonesia Initiative 2011 (eII2011)
Konferensi Teknologi Informasi dan Komunikasi untuk Indonesia
14-15 Juni 2011, Bandung
Gambar 6. Cara Kerja IAVPTT pada Jaringan
VLC (Video LAN Client)
VLC adalah perangkat lunak open source
berfungsi lengkap untuk multimedia streaming dan
multimedia player. VLC merupakan portable
multimedia player, encoder, and streamer yang
mendukung banyak tipe codec, format file, dan
beragam protokol streaming. VLC mampu
melakukan streaming melalui jaringan internet dan
men-transcoding-kan file-file multimedia kemudian
menyimpannya kedalam berbagai format. VLC
berlisensi GNU General Public License (GPL).
Pada proses streaming, VLC mampu berperan
sebagai streamer (pengirim) maupun client
(penerima). VLC dapat menerima masukan dari
Video File, DVD, MPEG hardware encoding card,
Satelit, maupun Digital TV. Kemudian VLC dapat
mengirimkan data-data masukan itu secara unicast
atau multicast menuju client [5].
PENGUJIAN DAN ANALISIS
Pengujian skala laboratorium
Pengujian skala laboratorium dilakukan dengan
menset topologi yang merepresentasikan testbed
Subang (Gambar 7). Ada dua wireless access point
yang masing-masing terhubung dengan komputer.
Karakteristik
jaringan
wireless
laboratorium
ditunjukkan pada Tabel 4.
Gambar 7. Topologi Pengujian Laboratorium
Tabel 4. Karakteristik Wireless Laboratorium
Parameter
Nilai
Throughput
9 Mbps
Delay
3 ms
Jitter
0.9 ms
Packet Loss
0.1 %
9
Setelah jaringan dibangun, tahap berikutnya
adalah mengukur beban jaringan (load network) yang
dihasilkan dari multimedia streaming. Pengukuran ini
dilakukan untuk mengetahui seberapa besar nilai
beban jaringan yang dihasilkan dari suatu konfigurasi
codec audio dan video. Video codec yang digunakan
adalah H.264 sementara audio codecnya MPEG
Audio. Source yang digunakan adalah Handycam.
Data hasil pengukuran ditunjukkan pada Tabel 5.
Gambar 9. Infrastruktur Testbed Subang
Tabel 5. Data Pengukuran Skala Laboratorium
Laju Bit Video
(Kbps)
Laju Bit Audio
(Kbps)
64
64
Beban
Jaringan
(Kbps)
218
128
64
256
Parameter
Nilai
Throughput
6 Mbps
298
Delay
4 ms
64
444
Jitter
1 ms
512
64
808
Packet Loss
0.08%
64
128
279
128
128
411
256
128
542
512
128
860
Pada saat pengujian, pada masing-masing lokasi
ditempatkan perangkat yang sama. Hal ini sesuai
dengan skenario kegiatan Open Lesson. Konfigurasi
dari perangkat dan jaringan dapat dilihat pada
Gambar 10.
900
860
808
800
Load Network (Kbps)
Tabel 6. Karakteristik WiFi testbed Subang
700
600
542
500
411
400
300
298
279
218
200
64
Gambar 10. Konfigurasi Perangkat Jaringan
444
128
256
512
Bit Rate Video (Kbps)
Audio 64 Kbps
Audio 128 Kbps
Gambar 8. Grafik Pengaruh Bit Rate Video terhadap
Load Network
Dari hasil pengukuran dapat diketahui bahwa
konfigurasi laju bit video 512 Kbps yang
menghasilkan beban jaringan sekitar 808-860 Kbps.
Nilai tersebut hanya 9.6% dari throughput jaringan.
Pengujian skala testbed
Pengujian skala testbed dilakukan pada 29 April
2011 sebagai persiapan kegiatan Open Lesson Virtual
Class minggu berikutnya. Testbed Subang memiliki
topologi seperti ditunjukkan Gambar 9. Ada dua SD
yang terhubung dengan WiFi secara point-to-point.
Karakteristik WiFi testbed Subang ditunjukkan pada
Tabel 6.
e-Indonesia Initiative 2011 (eII2011)
Konferensi Teknologi Informasi dan Komunikasi untuk Indonesia
14-15 Juni 2011, Bandung
Menindaklanjuti
hasil
pengujian
skala
laboratorium, pada pengujian skala testbed dilakukan
pengukuran yang berbeda yakni pengukuran kualitas
audio dan video. Pengukuran ini dilakukan untuk
mengetahui apakah konfigurasi codec menghasilkan
kualitas audio dan video yang baik saat dilewatkan
pada jaringan. Data hasil pengukuran ditunjukkan
pada Tabel 7 dan Tabel 8.
Tabel 7. Data Pengukuran Kualitas Video
Laju Bit Video
(Kbps)
128
Laju Bit Audio
(Kbps)
128
256
128
17.01
512
128
17.48
PSNR
16.54
10
KESIMPULAN
17.6
17.48
17.4
17.2
17.01
PSNR
17
16.8
16.6
16.54
16.4
16.2
16
128
256
512
Bit Rate Video (Kbps)
Gambar 11. Grafik Pengaruh Bit Rate Video
terhadap PSNR
Tabel 8. Data Pengukuran Kualitas Audio
Laju Bit Video
(Kbps)
512
Laju Bit Audio
(Kbps)
64
512
128
PESQ
4.196
4.483
UCAPAN TERIMA KASIH
Penelitian
ini
merupakan
bagian
dari
pengembangan teknologi digital learning untuk
daerah pedesaan yang dikerjakan di Pusat Penelitian
Teknologi Informasi dan Komunikasi, Institut
Teknologi Bandung (PPTIK-ITB)
DAFTAR PUSTAKA
4.55
4.5
4.483
4.45
4.4
4.35
PESQ
Kombinasi laju bit video 512 Kbps dengan laju
bit audio 128 Kbps menghasilkan beban jaringan
hanya 9.6% dari throughput jaringan 9 Mbps pada
testbed skala laboratorium.
Pada testbed Subang, kualitas video yang
dihasilkan laju bit video 512 Kbps paling tinggi
dengan PSNR senilai 17.48. Sementara kualitas
audio yang dihasilkan laju bit audio 128 Kbps paling
tinggi dengan PESQ senilai 4.489.
Dari hasil pengujian skala laboratorium dan
skala testbed diperoleh rekomendasi konfigurasi
codec laju bit video 512 Kbps dengan laju bit audio
128 Kbps. Konfigurasi tersebut telah memenuhi
syarat beban jaringan dan syarat kualitas audio dan
video. Selanjutnya rekomendasi tersebut akan
digunakan saat kegiatan Open Lesson di Subang pada
4-5 Mei 2011.
4.3
4.25
4.2
4.196
4.15
4.1
4.05
64
128
Bit Rate Audio (Kbps)
Gambar 12. Grafik Pengaruh Bit Rate Audio
terhadap PESQ
Dari hasil pengukuran dapat diketahui bahwa
konfigurasi laju bit video 512 Kbps dengan laju bit
audio 128 Kbps menghasilkan PSNR tertinggi 17.48.
Nilai tersebut berada pada skala cukup baik.
Sementara konfigurasi laju bit video 512 Kbps
dengan laju bit audio 128 Kbps menghasilkan PESQ
tertinggi 4.483. Nilai tersebut berada pada skala
sangat baik. Mengingat kebutuhan (requirement) dari
pengajaran yang memprioritaskan suara yang dapat
terdengar baik dan jelas maka konfigurasi laju bit
video 512 Kbps dengan laju bit audio 128 Kbps
direkomendasikan untuk kegiatan Open Lesson di
Testbed Subang.
e-Indonesia Initiative 2011 (eII2011)
Konferensi Teknologi Informasi dan Komunikasi untuk Indonesia
14-15 Juni 2011, Bandung
Agosti, G. (2006), Distance Education in the Era of
Internet, Encyclopedia of Developing Regional
Communities
with
Information
and
Communication Technology, Idea Group
Reference.
Langi, A. Z. R., Widyantoro, D. H., Bandung, Y.,
Saptawati, G. A. P., Liliasari, 2009. ”ICT-based
approaches for improving the quality of primary
education in rural areas.” Proceedings of
International Conference on Rural Information
and Communication Technology (r-ICT) 2009.
Bandung.
Aditya Arie Nugraha, Bryan Yonathan, Yoanes
Bandung, Armein Z.R. Langi, 2010. “Tantangan
dalam Implementasi Layanan Digital Learning
Pedesaan: Studi Kasus Jaringan Testbed
Keerom-Papua”, Prosiding Konferensi dan
Temu Nasional Teknologi Informasi dan
Komunikasi (TIK) untuk Indonesia 2010,
Bandung.
Bryan Yonathan, Aditya Arie Nugraha, Yoanes
Bandung, Armein Z.R. Langi, “Layanan Kelas
Virtual dengan Multimedia Streaming untuk
Mendukung Digital Learning Pedesaan: Studi
Kasus Keerom Papua”, Prosiding Konferensi
dan Temu Nasional Teknologi Informasi dan
Komunikasi (TIK) untuk Indonesia, Bandung,
2010.
Yuksel, M.; Ramakrishnan, K. K.; Kalyanaraman, S.;
Houle, J. D.; Sadhvani, R. (2007). "IEEE
11
International Workshop on Quality of Service” .
Evanston, IL, USA. pp. 109–112.
P. Revathi and R. Balasubramanian, “Efficiency
Analysis on QoS Multicast routing protocols
under Cross-layer Approach with Bandwidth
estimated Admission Control,” International
Journal of Algorithms, Computing and
Mathematics, vol 2, no 3, August 2009.
ITU-T, One-Way Transmission Time, 2000.
Rekomendasi ITU-T G.114
Wang, Yubing. 2006. "Survey of Objective Video
Quality Measurements." Computer Science
Department Worcester Polytechnic Institute,
Massachusetts, USA, Tech. Rep. WPI-CS-TR06-02.
ITU. 2001. “Telecommnication Standardization
Sector Of. ITU-T Recommendation P.862,
Perceptual evaluation of speech quality (PESQ),
an objective method for end-to-end speech
quality assessment of narrowband telephone
networks and speech codecs.”
Claudio Franciscus, Bryan Yonathan, Yoanes
Bandung, Armein Z.R. Langi, “Integrated
Audio/Video Performance Test Tool untuk
Mengevaluasi Kualitas Layanan Multimedia
Internet”, Prosiding Konferensi dan Temu
Nasional Teknologi Informasi dan Komunikasi
(TIK) untuk Indonesia, Bandung, 2010.
e-Indonesia Initiative 2011 (eII2011)
Konferensi Teknologi Informasi dan Komunikasi untuk Indonesia
14-15 Juni 2011, Bandung
ANALISIS KUALITAS LAYANAN (QOS) AUDIO-VIDEO LAYANAN KELAS
VIRTUAL DI JARINGAN DIGITAL LEARNING PEDESAAN
Bryan Yonathan1, Yoanes Bandung1, Armein Z.R. Langi1
1
DSP Research and Technology Group
KK Teknologi Informasi – Sekolah Teknik Elektro dan Informatika
Institut Teknologi Bandung
bryan.el152@gmail.com, ybandung@gmail.com, azr.langi@gmail.com
ABSTRAK
Kelas virtual sebagai suatu layanan harus menyediakan dan memenuhi kualitas layanan atau Quality of Service
(QoS) yang memadai. Kualitas layanan (QoS) kelas virtual ini terukur dari kualitas audio dan kualitas video
yang sampai di penerima. Kualitas tersebut dipengaruhi oleh konfigurasi tipe codec audio, laju bit codec audio,
tipe codec video, dan laju bit codec video. Paper ini menjelaskan analisis untuk mengetahui pengaruh
konfigurasi laju bit codec audio, dan laju bit codec video terhadap kualitas audio dan video. Analisis dilakukan
dengan merancang dan mengimplementasikan layanan kelas virtual pada skala laboratorium kemudian
dilanjutkan pengujian pada testbed di Kecamatan Serang Panjang Kabupaten Subang Propinsi Jawa Barat.
Kata kunci: QoS, PESQ, PSNR, audio-video streaming, kelas virtual
PENDAHULUAN
Pembelajaran jarak jauh (distance learning)
secara umum dapat diartikan sistem atau proses
pembelajaran pendidikan dengan guru/instruktur
yang terpisah ruang dari murid-muridnya (Agosti,
2006). Ada dua kata kunci yaitu penggunaan
telekomunikasi (jaringan Internet) dan perangkat
elektronik (komputer atau Personal Computer, PC).
Salah satu bentuk pembelajaran jarak jauh
adalah layanan kelas virtual atau virtual class.
Layanan kelas virtual adalah layanan pembelajaran
jarak jauh yang memungkinkan suatu proses belajar
mengajar di dalam kelas dapat dibagi secara virtual
ke kelas-kelas lain pada lokasi yang berbeda-beda
(remote). Layanan kelas virtual dimungkinkan oleh
keberadaan teknologi komputasi dan jaringan
Internet (Agosti, 2006).
Pusat Penelitian Teknologi Informasi dan
Komunikasi – Institut Teknologi Bandung (PPTIK
ITB) bekerja sama dengan Universitas Pendidikan
Indonesia
(UPI)
mengembangkan
konsep
peningkatan kualitas pendidikan sekolah dasar
melalui pemanfaatan teknologi informasi dan
komunikasi. Salah satunya adalah ”TIK untuk
Kelas” yaitu menyelenggarakan layanan kelas virtual
untuk membantu guru mengajar tanpa harus bertatap
muka langsung dengan para siswa (Langi, 2009).
Konsep ini telah diujicobakan pada komunitas
sekolah dasar di testbed Keerom-Papua dan testbed
e-Indonesia Initiative 2011 (eII2011)
Konferensi Teknologi Informasi dan Komunikasi untuk Indonesia
14-15 Juni 2011, Bandung
Subang-Jawa Barat seperti terlihat di dalam Gambar
1 dan Gambar 2.
5
Gambar 1. Kondisi saat pelaksanaan distance
learning: kelas riil (atas) dan kelas virtual (bawah)
di Testbed Keerom, Papua
Layanan kelas virtual menggunakan teknologi
multimedia streaming. Multimedia streaming adalah
teknologi berbasis komunikasi client-server yang
memungkinkan
data
multimedia
dapat
ditransmisikan.
Contoh
aplikasi
multimedia
streaming adalah pembelajaran digital dengan virtual
class (virtual class, e-learning), konferensi
multimedia, dan video-on-demand (VoD). Tujuan
utama
dari
aplikasi
streaming
adalah
mentransmisikan data secara real-time dari sumberke-penerima sedemikian hingga data dapat diterima
dan ditayangkan secara kontinyu tanpa terinterupsi,
meskipun pada kenyataannya akan sangat bergantung
kepada fluktuasi kondisi jaringan. Streaming secara
real-time dapat dilakukan dengan mode komunikasi
baik peer-to-peer (unicast), multicast, maupun
broadcast. Layanan ini menggunakan VLC sebagai
inti. VLC adalah perangkat lunak open source
berfungsi lengkap untuk multimedia streaming dan
multimedia player. VLC merupakan portable
multimedia player, encoder, and streamer yang
mendukung banyak tipe codec, format file, dan
beragam protokol streaming (Bryan dkk, 2010).
QUALITY OF SERVICE
Gambar 2. Kondisi saat pelaksanaan distance
learning: kelas riil (kiri) dan kelas virtual (kanan) di
Testbed Subang, Jawa Barat
Namun, pengoperasian layanan kelas virtual di
kedua lokasi testbed masih belum memberikan hasil
yang memuaskan. Penerapan layanan kelas virtual
menyisakan tantangan akan rendahnya kualitas suara
dan gambar mengakibatkan program pembelajaran
jarak jauh tidak dapat diterima dengan baik oleh para
siswa (Aditya dkk, 2010). Rendahnya kualitas suara
dan gambar pada layanan multimedia streaming
dapat dipahami mengingat kebutuhannya akan
sumber daya jaringan yang tinggi seperti kapasitas
jaringan yang memadai, latensi (waktu tunda) serta
tingkat paket hilang yang serendah mungkin.
Sementara sumber daya jaringan berbasis WiFi di
daerah-daerah pedesaan serba memiliki keterbatasan.
KELAS VIRTUAL
Kelas virtual (virtual class) adalah layanan
pembelajaran jarak jauh yang memungkinkan suatu
proses belajar mengajar di dalam kelas dapat dibagi
secara virtual ke kelas-kelas lain pada lokasi yang
berbeda-beda (remote). Tentunya keberadaan layanan
kelas virtual ini dimaksudkan untuk membantu guru
mengajar di dalam kelas. Layanan kelas virtual
dimungkinkan oleh keberadaan teknologi komputasi
dan jaringan Internet.
e-Indonesia Initiative 2011 (eII2011)
Konferensi Teknologi Informasi dan Komunikasi untuk Indonesia
14-15 Juni 2011, Bandung
QoS adalah kemampuan suatu jaringan untuk
menyediakan
layanan
yang
baik
dengan
menyediakan kapasitas jaringan, mengatasi jitter dan
delay (waktu tunda) (Iversen, 2010). QoS dirancang
untuk membantu pengguna menjadi lebih produktif
dengan memastikan bahwa pengguna mendapatkan
kinerja yang handal dari aplikasi-aplikasi berbasis
jaringan. QoS mengacu pada kemampuan jaringan
untuk menyediakan layanan yang lebih baik pada
trafik jaringan tertentu melalui teknologi yang
berbeda-beda. QoS merupakan suatu tantangan yang
besar dalam jaringan berbasis IP dan internet secara
keseluruhan (Yuksel dkk, 2007).
Teknologi QoS adalah teknologi yang
memungkinkan administrator jaringan untuk dapat
menangani berbagai efek akibat terjadinya konjesti
pada lalu lintas aliran paket dari berbagai layanan.
Penanganan QoS dilakukan dengan memanfaatkan
sumber daya jaringan secara optimal, dibandingkan
dengan menambah kapasitas fisik jaringan tersebut.
QoS bertujuan untuk menyediakan kualitas
layanan yang berbeda-beda untuk beragam
kebutuhan akan layanan di dalam jaringan IP,
sebagai contoh untuk menyediakan bandwidth yang
khusus,
menurunkan
hilangnya
paket-paket,
menurunkan waktu tunda dan variasi waktu tunda di
dalam proses transmisinya. QoS menawarkan
kemampuan untuk mendefinisikan atribut-atribut
layanan yang disediakan, baik secara kualitatif
maupun kuantitatif. QoS memiliki fungsi-fungsi
sebagai berikut (Revathi dan Balasubramanian,
2009):
6
1.
2.
3.
4.
Pengkelasan paket untuk menyediakan
pelayanan yang berbeda-beda untuk kelas
paket yang berbeda-beda,
Penanganan congestion (kongesti) untuk
memenuhi dan menangani kebutuhan
layanan yang berbeda-beda,
Pengendalian lalu lintas paket untuk
membatasi dan mengendalikan pengiriman
paket-paket data,
Pensinyalan untuk mengendalikan fungsifungsi
perangkat
yang
mendukung
komunikasi di dalam jaringan IP.
Pada jaringan berbasis packet switched, kualitas
layanan dipengaruhi oleh berbagai faktor, yang dapat
dibagi menjadi faktor manusia dan faktor teknis.
Faktor-faktor manusia meliputi: stabilitas layanan,
ketersediaan layanan, waktu tunda, dan informasi
pengguna. Faktor-faktor teknis meliputi: realibility,
scalability, effectiveness, maintainability,Grade of
Service (GOS), dll. Terdapat banyak hal bisa terjadi
pada paket ketika mereka melakukan perjalanan dari
asal ke tujuan, yang mengakibatkan masalah-masalah
berikut dilihat dari sudut pandang pengirim dan
penerima,atau yang sering disebut sebagai parameterparameter QoS (Yuksel dkk, 2007).
Waktu tunda (delay)
Waktu tunda (delay) merupakan akumulasi
berbagai waktu tunda dari ujung ke ujung pada
jaringan Internet. Waktu tunda mempengaruhi
kualitas layanan (QoS) karena waktu tunda
menyebabkan suatu paket lebih lama mencapai
tujuan. ITU-T G.114 merekomendasikan waktu tunda
tidak lebih besar dari 150 ms untuk berbagai aplikasi,
dengan batas 400 ms untuk komunikasi suara yang
masih dapat diterima. Rekomendasi tersebut
ditunjukkan di Tabel 1. sebagai berikut:
Tabel 1. Pengelompokan waktu tunda berdasarkan
ITU G.114
Waktu Tunda
(ms)
Kualitas
0 - 150
Baik
150 - 400
Cukup, masih dapat diterima
> 400
Buruk
Waktu tunda end-to-end seperti ditunjukkan
Gambar 3 terdiri atas waktu tunda pengkodean
(codec delay), waktu tunda paketisasi (packetization
delay), waktu tunda serialisasi (serialization delay),
waktu tunda propagasi (propagation delay), dan
waktu tunda akibat jitter buffer (dejitter buffer
delay).
e-Indonesia Initiative 2011 (eII2011)
Konferensi Teknologi Informasi dan Komunikasi untuk Indonesia
14-15 Juni 2011, Bandung
Gambar 3. Waktu tunda (delay) pada jaringan
Variasi waktu tunda (jitter)
Variasi waktu tunda (jitter) merupakan
perbedaan selang waktu kedatangan antar paket di
terminal tujuan. Variasi waktu tunda dapat
disebabkan oleh terjadinya kongesti, kurangnya
kapasitas jaringan, variasi ukuran paket, serta
ketidakurutan paket.
Tabel 2 di bawah ini menunjukkan standar nilai
variasi waktu tunda yang mempengaruhi kualitas
layanan multimedia streaming.
Tabel 2. Standar nilai variasi waktu tunda
berdasarkan ITU G.114
Variasi waktu tunda
Kualitas
(ms)
Baik
0 – 20
Dapat diterima
20 – 50
Tidak dapat diterima
> 50
Paket hilang (packet loss)
Paket hilang (packet loss) merupakan penyebab
utama pelemahan audio dan video pada multimedia
streaming. Paket hilang dapat disebabkan oleh
pembuangan paket di jaringan (network loss) atau
pembuangan paket di gateway/terminal sampai
kedatangan terakhir (late loss). Network loss secara
normal disebabkan kemacetan (router buffer
overflow), perubahan rute secara seketika, kegagalan
link, dan lossy link seperti saluran nirkabel.
Kemacetan atau kongesti pada jaringan merupakan
penyebab utama dari paket hilang. Tabel 3
menunjukkan rekomendasi nilai paket hilang yang
mempengaruhi kualitas layanan (QoS).
Tabel 3. Rekomendasi nilai paket hilang berdasarkan
ITU G.114
Paket Hilang (%)
Kualitas
0–1
Baik
1–5
Dapat diterima
> 10
Tidak dapat diterima
Throughput
Throughput merupakan rate(kecepatan) transfer
data efektif, yang diukur dalam bit per second (bps).
Throughput merupakan jumlah total kedatangan
paket yang sukses yang diamati pada destination
7
selama interval waktu tertentu dibagi oleh durasi
interval waktu tersebut.
Pengukuran kualitas layanan multimedia internet
Terdapat dua metode untuk menentukan kualitas
layanan multimedia internet, yaitu melalui metode
subjektif dan objektif. Pada perancangan ini
digunakan metode objektif untuk mengukur kualitas
layanan multimedia Internet. Untuk mengukur
kualitas video digunakan metode objektif Peak
Signal to Noise Ratio (PSNR) (Wang, 2006). Untuk
mengukur kualitas suara digunakan metode objektif
Perceptual Evaluation of Speech Quality (PESQ).
Gambar 4. Algoritma PESQ
TESTBED SUBANG
Peak Signal to Noise Ratio (PSNR)
Faktor penting pada PSNR adalah mean squared
error (MSE) dan kemungkinan nilai maksimum dari
luminance (untuk 8-bit, nilainya 28 – 1 = 255).
Perhitungannya adalah sebagai berikut:
=
[
,
,
.
= 20. log#$ %
&''
( )*
+
(1)
(2)
Jaringan testbed Subang terdiri dari dua sekolah
dasar yaitu SDN Cinta Mekar dan MI Al-Huda yang
keduanya berlokasi di Kecamatan Serang Panjang,
Kabupaten Subang (Gambar 5). Pada tahun 2009,
telah dibangun infrastruktur jaringan nirkabel yang
menghubungkan kedua sekolah, dipasang modem
3G/HSDPA untuk menghubungkan dengan jaringan
internet, serta dipasang server layanan digital
learning yang menyediakan sarana berkomunikasi
antara kedua sekolah.
f(i,j) adalah sinyal orisinal pada pixel(i, j), F(i, j)
adalah sinyal terdegradasi, dan M x N adalah ukuran
videonya. Hasil perhitungan ini memiliki satuan
desible, dengan nilai sekitar 30 sampai 40 untuk
medium atau high quality video.
Perceptual Evaluation of Speech Quality (PESQ)
Perceptual Evaluation of Speech Quality (PESQ)
merupakan kelanjutan dari Perceptual Speech
Quality Measure (PSQM) dan telah distandarisasi
oleh
ITU-T
P.862
(ITU,
2001).
PESQ
menggabungkan metode PSQM dan Perceptual
Analysis Measurement System (PAMS). Mekanisme
PESQ merupakan penyempurnaan dari PSQM. Jika
pada PSQM belum ada mekanisme time alignment
dan equalization, maka pada PESQ kedua
mekanisme tersebut telah ditambahkan. Gambaran
umum struktur algoritma PESQ dapat dilihat pada
Gambar 4. Konsepnya sama seperti sebelumnya yaitu
membandingkan antara sinyal keluaran dengan sinyal
aslinya kemudian hasil tersebut dikonversikan ke
dalam skala MOS. Skala MOS yang didefinisikan
pada P.862 PESQ ini memiliki range dari -0.5
(terburuk) hingga 4.5 (terbaik). Berbeda dengan
standar skala MOS dimana nilai terbaik dicapai
dengan angka 5. Hal tersebut dikarenakan pada
pengukuran kualitas pastinya terjadi degradasi sinyal.
Sinyal keluaran tidak mungkin sama persis seperti
aslinya. Oleh karena itu nilai 5 yang
mengindikasikan 'sempurna' diturunkan menjadi 4.5
untuk menunjukkan pada prinsipnya terjadi degradasi
pada sinyal.
e-Indonesia Initiative 2011 (eII2011)
Konferensi Teknologi Informasi dan Komunikasi untuk Indonesia
14-15 Juni 2011, Bandung
Gambar 5. Komunitas Pembelajaran Digital di
Subang, Jawa Barat
PERANGKAT APLIKASI PENGUJI
Ping
Ping (Packet Internet Groper) adalah aplikasi
yang digunakan untuk memeriksa konektivitas
jaringan berbasis teknologi Transmission Control
Protocol/Internet Protocol (TCP/IP). Dengan
8
menggunakan utilitas ini, dapat diuji apakah sebuah
komputer terhubung dengan komputer lainnya. Hal
ini dilakukan dengan cara mengirim sebuah paket
kepada alamat IP yang hendak diujicoba
konektivitasnya dan menunggu respons yang terjadi.
Salah satu fungsi dari perintah ping adalah
mengetahui responsifitas komunikasi sebuah
jaringan. Besarnya nilai waktu tunda atau latensi
yang dilaporkan oleh ping menjadi indikasi seberapa
responsif komunikasi terjadi dengan komputer yang
dituju. Semakin besar nilai waktu tunda
menunjukkan semakin lamban respons yang
diberikan. Sehingga nilai waktu tunda ini juga bisa
digunakan sebagai indikator kualitas jaringan.
Iperf
Iperf merupakan aplikasi untuk menghitung
kinerja suatu jaringan dengan mengukur bandwidth,
delay, jitter dan datagram loss. Iperf juga merupakan
suatu aplikasi client-server, sehingga untuk
mengukur bandwidth dari suatu host ke host yang
lain maka salah satu host harus menjalankan Iperf
sebagai server dan host lainnya dijalankan sebagai
server. Untuk melakukan pengukuran jitter dan
datagram loss dapat diuji dengan membangkitkan
trafik UDP pada iperf, sedangkan throughput diuji
dengan membangkitkan trafik TCP pada iperf.
IAVPTT
Pada tahun 2010, telah dihasilkan Integrated
Audio-Video Performance Test Tool (IAVPTT) yang
merupakan sistem terintegrasi untuk mengevaluasi
kualitas audio dan video dari sebuah layanan virtual
class (Claudio dkk, 2010). Pengukuran kualitas audio
dan video pada IAVPTT dilakukan dengan
membandingkan data audio-video asli di alamat
pengirim dengan data audio-video hasil streaming
yang diterima di alamat penerima. Namun,
pengukuran kualitas tersebut harus dilakukan secara
real-time karena bergantung kondisi jaringan pada
saat itu juga. Test tool itu melakukan pengukuran
secara end-to-end dengan melewatkan trafik data
melalui suatu infrastruktur jaringan dari pengirim ke
penerima. Adanya parameter karakteristik kinerja
jaringan yang meliputi throughput, waktu tunda
(delay), variasi waktu tunda (jitter), dan paket hilang
(packet loss) akan mempengaruhi kualitas audio dan
video. Sementara infrastruktur tersebut pun memiliki
arsitektur topologi dan load jaringan. Selama ini
belum diketahui apa hubungan antara parameterparameter di atas terkait multimedia streaming untuk
layanan virtual class.
e-Indonesia Initiative 2011 (eII2011)
Konferensi Teknologi Informasi dan Komunikasi untuk Indonesia
14-15 Juni 2011, Bandung
Gambar 6. Cara Kerja IAVPTT pada Jaringan
VLC (Video LAN Client)
VLC adalah perangkat lunak open source
berfungsi lengkap untuk multimedia streaming dan
multimedia player. VLC merupakan portable
multimedia player, encoder, and streamer yang
mendukung banyak tipe codec, format file, dan
beragam protokol streaming. VLC mampu
melakukan streaming melalui jaringan internet dan
men-transcoding-kan file-file multimedia kemudian
menyimpannya kedalam berbagai format. VLC
berlisensi GNU General Public License (GPL).
Pada proses streaming, VLC mampu berperan
sebagai streamer (pengirim) maupun client
(penerima). VLC dapat menerima masukan dari
Video File, DVD, MPEG hardware encoding card,
Satelit, maupun Digital TV. Kemudian VLC dapat
mengirimkan data-data masukan itu secara unicast
atau multicast menuju client [5].
PENGUJIAN DAN ANALISIS
Pengujian skala laboratorium
Pengujian skala laboratorium dilakukan dengan
menset topologi yang merepresentasikan testbed
Subang (Gambar 7). Ada dua wireless access point
yang masing-masing terhubung dengan komputer.
Karakteristik
jaringan
wireless
laboratorium
ditunjukkan pada Tabel 4.
Gambar 7. Topologi Pengujian Laboratorium
Tabel 4. Karakteristik Wireless Laboratorium
Parameter
Nilai
Throughput
9 Mbps
Delay
3 ms
Jitter
0.9 ms
Packet Loss
0.1 %
9
Setelah jaringan dibangun, tahap berikutnya
adalah mengukur beban jaringan (load network) yang
dihasilkan dari multimedia streaming. Pengukuran ini
dilakukan untuk mengetahui seberapa besar nilai
beban jaringan yang dihasilkan dari suatu konfigurasi
codec audio dan video. Video codec yang digunakan
adalah H.264 sementara audio codecnya MPEG
Audio. Source yang digunakan adalah Handycam.
Data hasil pengukuran ditunjukkan pada Tabel 5.
Gambar 9. Infrastruktur Testbed Subang
Tabel 5. Data Pengukuran Skala Laboratorium
Laju Bit Video
(Kbps)
Laju Bit Audio
(Kbps)
64
64
Beban
Jaringan
(Kbps)
218
128
64
256
Parameter
Nilai
Throughput
6 Mbps
298
Delay
4 ms
64
444
Jitter
1 ms
512
64
808
Packet Loss
0.08%
64
128
279
128
128
411
256
128
542
512
128
860
Pada saat pengujian, pada masing-masing lokasi
ditempatkan perangkat yang sama. Hal ini sesuai
dengan skenario kegiatan Open Lesson. Konfigurasi
dari perangkat dan jaringan dapat dilihat pada
Gambar 10.
900
860
808
800
Load Network (Kbps)
Tabel 6. Karakteristik WiFi testbed Subang
700
600
542
500
411
400
300
298
279
218
200
64
Gambar 10. Konfigurasi Perangkat Jaringan
444
128
256
512
Bit Rate Video (Kbps)
Audio 64 Kbps
Audio 128 Kbps
Gambar 8. Grafik Pengaruh Bit Rate Video terhadap
Load Network
Dari hasil pengukuran dapat diketahui bahwa
konfigurasi laju bit video 512 Kbps yang
menghasilkan beban jaringan sekitar 808-860 Kbps.
Nilai tersebut hanya 9.6% dari throughput jaringan.
Pengujian skala testbed
Pengujian skala testbed dilakukan pada 29 April
2011 sebagai persiapan kegiatan Open Lesson Virtual
Class minggu berikutnya. Testbed Subang memiliki
topologi seperti ditunjukkan Gambar 9. Ada dua SD
yang terhubung dengan WiFi secara point-to-point.
Karakteristik WiFi testbed Subang ditunjukkan pada
Tabel 6.
e-Indonesia Initiative 2011 (eII2011)
Konferensi Teknologi Informasi dan Komunikasi untuk Indonesia
14-15 Juni 2011, Bandung
Menindaklanjuti
hasil
pengujian
skala
laboratorium, pada pengujian skala testbed dilakukan
pengukuran yang berbeda yakni pengukuran kualitas
audio dan video. Pengukuran ini dilakukan untuk
mengetahui apakah konfigurasi codec menghasilkan
kualitas audio dan video yang baik saat dilewatkan
pada jaringan. Data hasil pengukuran ditunjukkan
pada Tabel 7 dan Tabel 8.
Tabel 7. Data Pengukuran Kualitas Video
Laju Bit Video
(Kbps)
128
Laju Bit Audio
(Kbps)
128
256
128
17.01
512
128
17.48
PSNR
16.54
10
KESIMPULAN
17.6
17.48
17.4
17.2
17.01
PSNR
17
16.8
16.6
16.54
16.4
16.2
16
128
256
512
Bit Rate Video (Kbps)
Gambar 11. Grafik Pengaruh Bit Rate Video
terhadap PSNR
Tabel 8. Data Pengukuran Kualitas Audio
Laju Bit Video
(Kbps)
512
Laju Bit Audio
(Kbps)
64
512
128
PESQ
4.196
4.483
UCAPAN TERIMA KASIH
Penelitian
ini
merupakan
bagian
dari
pengembangan teknologi digital learning untuk
daerah pedesaan yang dikerjakan di Pusat Penelitian
Teknologi Informasi dan Komunikasi, Institut
Teknologi Bandung (PPTIK-ITB)
DAFTAR PUSTAKA
4.55
4.5
4.483
4.45
4.4
4.35
PESQ
Kombinasi laju bit video 512 Kbps dengan laju
bit audio 128 Kbps menghasilkan beban jaringan
hanya 9.6% dari throughput jaringan 9 Mbps pada
testbed skala laboratorium.
Pada testbed Subang, kualitas video yang
dihasilkan laju bit video 512 Kbps paling tinggi
dengan PSNR senilai 17.48. Sementara kualitas
audio yang dihasilkan laju bit audio 128 Kbps paling
tinggi dengan PESQ senilai 4.489.
Dari hasil pengujian skala laboratorium dan
skala testbed diperoleh rekomendasi konfigurasi
codec laju bit video 512 Kbps dengan laju bit audio
128 Kbps. Konfigurasi tersebut telah memenuhi
syarat beban jaringan dan syarat kualitas audio dan
video. Selanjutnya rekomendasi tersebut akan
digunakan saat kegiatan Open Lesson di Subang pada
4-5 Mei 2011.
4.3
4.25
4.2
4.196
4.15
4.1
4.05
64
128
Bit Rate Audio (Kbps)
Gambar 12. Grafik Pengaruh Bit Rate Audio
terhadap PESQ
Dari hasil pengukuran dapat diketahui bahwa
konfigurasi laju bit video 512 Kbps dengan laju bit
audio 128 Kbps menghasilkan PSNR tertinggi 17.48.
Nilai tersebut berada pada skala cukup baik.
Sementara konfigurasi laju bit video 512 Kbps
dengan laju bit audio 128 Kbps menghasilkan PESQ
tertinggi 4.483. Nilai tersebut berada pada skala
sangat baik. Mengingat kebutuhan (requirement) dari
pengajaran yang memprioritaskan suara yang dapat
terdengar baik dan jelas maka konfigurasi laju bit
video 512 Kbps dengan laju bit audio 128 Kbps
direkomendasikan untuk kegiatan Open Lesson di
Testbed Subang.
e-Indonesia Initiative 2011 (eII2011)
Konferensi Teknologi Informasi dan Komunikasi untuk Indonesia
14-15 Juni 2011, Bandung
Agosti, G. (2006), Distance Education in the Era of
Internet, Encyclopedia of Developing Regional
Communities
with
Information
and
Communication Technology, Idea Group
Reference.
Langi, A. Z. R., Widyantoro, D. H., Bandung, Y.,
Saptawati, G. A. P., Liliasari, 2009. ”ICT-based
approaches for improving the quality of primary
education in rural areas.” Proceedings of
International Conference on Rural Information
and Communication Technology (r-ICT) 2009.
Bandung.
Aditya Arie Nugraha, Bryan Yonathan, Yoanes
Bandung, Armein Z.R. Langi, 2010. “Tantangan
dalam Implementasi Layanan Digital Learning
Pedesaan: Studi Kasus Jaringan Testbed
Keerom-Papua”, Prosiding Konferensi dan
Temu Nasional Teknologi Informasi dan
Komunikasi (TIK) untuk Indonesia 2010,
Bandung.
Bryan Yonathan, Aditya Arie Nugraha, Yoanes
Bandung, Armein Z.R. Langi, “Layanan Kelas
Virtual dengan Multimedia Streaming untuk
Mendukung Digital Learning Pedesaan: Studi
Kasus Keerom Papua”, Prosiding Konferensi
dan Temu Nasional Teknologi Informasi dan
Komunikasi (TIK) untuk Indonesia, Bandung,
2010.
Yuksel, M.; Ramakrishnan, K. K.; Kalyanaraman, S.;
Houle, J. D.; Sadhvani, R. (2007). "IEEE
11
International Workshop on Quality of Service” .
Evanston, IL, USA. pp. 109–112.
P. Revathi and R. Balasubramanian, “Efficiency
Analysis on QoS Multicast routing protocols
under Cross-layer Approach with Bandwidth
estimated Admission Control,” International
Journal of Algorithms, Computing and
Mathematics, vol 2, no 3, August 2009.
ITU-T, One-Way Transmission Time, 2000.
Rekomendasi ITU-T G.114
Wang, Yubing. 2006. "Survey of Objective Video
Quality Measurements." Computer Science
Department Worcester Polytechnic Institute,
Massachusetts, USA, Tech. Rep. WPI-CS-TR06-02.
ITU. 2001. “Telecommnication Standardization
Sector Of. ITU-T Recommendation P.862,
Perceptual evaluation of speech quality (PESQ),
an objective method for end-to-end speech
quality assessment of narrowband telephone
networks and speech codecs.”
Claudio Franciscus, Bryan Yonathan, Yoanes
Bandung, Armein Z.R. Langi, “Integrated
Audio/Video Performance Test Tool untuk
Mengevaluasi Kualitas Layanan Multimedia
Internet”, Prosiding Konferensi dan Temu
Nasional Teknologi Informasi dan Komunikasi
(TIK) untuk Indonesia, Bandung, 2010.
e-Indonesia Initiative 2011 (eII2011)
Konferensi Teknologi Informasi dan Komunikasi untuk Indonesia
14-15 Juni 2011, Bandung