ANALISA KINERJA MPEG-4 VIDEO STREAMING PADA JARINGAN HSDPA Oleh: Fanny Nurindra P 2203 109 017 Dosen pembimbing : Dr.Ir.Achmad Affandi, DEA Ir.Djoko Suprajitno Rahardjo, MT
Latar Belakang 3GPP Release 5 mengeluarkan pengembangan UMTS yaitu HSDPA dengan data rate mencapai 14,4 Mbps. Data rate tinggi memungkinkan berbagai aplikasi multimedia: streaming video, streaming musik, mobile TV, game online, dsb MPEG-4 merupakan standard kompresi video terkini yang digunakan oleh banyak mobile network. Membantu agar didapatkan hasil yang memenuhi QoS layanan, serta menjamin kompatibilitas.
Latar Belakang (lanjutan) Streaming melalui jaringan nirkabel dipengaruhi oleh: Kualitas jaringan Pergerakan user, jarak, dan interferensi mempengaruhi kualitas sinyal yang diperoleh Banyaknya user yang terhubung Beban jaringan yang bertambah dapat mempengaruhi performa secara keseluruhan.
Permasalahan Bagaimana mengimplementasikan atau memodelkan video streaming melalui HSDPA ke dalam platform simulasi? Bagaimana pengaruh pertambahan jumlah user terhadap performa video streaming? Bagaimana pengaruh pergerakan user dalam range node B terhadap kinerja dan kualitas video streaming?
Batasan Masalah Pengujian berdasarkan simulasi pada Network Simulator 2.28, dengan tambahan modul EURANE (Enhanced UMTS Radio Access Network Extension for NS-2) 1.11 dan Evalvid. Video codec yang akan digunakan yaitu MPEG-4 Parameter yang akan dianalisa yaitu throughput, delay frame, packet loss, dan PSNR
Tujuan Mengimplementasikan dan mensimulasikan video streaming melalui HSDPA dengan menggunakan Network Simulator 2. Menganalisa pengaruh pertambahan jumlah user terhadap performa video streaming Menganalisa pengaruh pergerakan user terhadap performa dan kualitas video streaming
Konsep HSDPA Release 5 WCDMA oleh 3GPP memperkenalkan sebuah kanal transport pada arah downlink baru yang meningkatkan dukungan pada pengiriman paket data yang cepat. Di samping itu, latency jauh berkurang dan mampu menyediakan peak data rate hingga 14 Mbps. Untuk mengimplementasikan HSDPA, tiga kanal baru ditambahkan pada platform WCDMA: 1. High Speed Downlink Shared Channel (HS-DSCH) 2. High Speed Shared Control Channel (HS-SCCH) 3. High Speed Uplink Dedicated Physical Control Channel (HS-DPCCH)
Network Simulator Network Simulator (NS) merupakan simulator jaringan yang dikembangkan oleh University of California Berkeley yang dapat digunakan untuk mensimulasikan jaringan dengan berbagai media. NS mensimulasikan bermacam-macam protokol jaringan seperti TCP/UDP/RTP, sumber traffik seperti FTP, Telnet, CBR dan VBR.
Perancangan dan Simulasi
Konfigurasi Node Link Uplink/ Downlink UE-BS: HS-DSCH 7,2Mbps Delay queue type queue size BS -RNC 622Mbit 2ms DummyDropTail 2000 RNC -SGSN 622Mbit 0.4ms DummyDropTail 1000 SGSN -GGSN 622Mbit 10ms DummyDropTail 1000 GGSN - node1 622Mbit 15ms DummyDropTail 1000 node1 - node2 100Mbit 35ms DummyDropTail 1000
Error Model L = A + S + R A = atenuasi (path loss) S = slow fading (shadowing) R = fast fading (multi-path fading) Dalam implementasinya error model dibangkitkan dalam Matlab untuk kemudian diinput pada simulasi
MULAI Menyiapkan Video dalam format MPEG-4 Membuat tracefile dari vdeo Perancangan Jaringan Simulasi environment indoor Simulasi environment vehicular Penambahan user 1 40 user Pergerakan user dengan jarak 300m 1000m Pengukuran parameter unjuk kerja Pengukuran parameter unjuk kerja Analisa Hasil Pengukuran Kesimpulan SELESAI
Tracefile Video Input Video yang digunakan adalah video Foreman dengan resolusi CIF (352 x 288), yang terdiri dari 300 frame. Rata-rata bitrate 694 kbps Frame Number Frame Type Frame Size (Byte) Number of UDP-packets Sender Time (ms) 1 H 29 1 34 2 I 8322 9 67 3 P 2671 3 99 4 B 1585 2 132 5 B 1505 2 165 6 P 2819 3 198 7 B 1579 2 231 8 B 1479 2 264 9 I 8382 9 298 10 B 1677 2 330
Analisa Hasil Simulasi Peningkatan Jumlah User (1-40) Throughput 800000 700000 Throughput (bps) 600000 500000 400000 300000 200000 100000 0 1 5 10 20 30 40 Jumlah User
Delay frame Delay (s) 1,8 1,6 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 1 18 35 52 69 86 103 120 137 154 171 188 205 222 239 256 273 290 Frame Number 1 user 5 user 10 user 20 user 30 user 40 user
Packet Loss Loss (%) 40 35 30 25 20 15 10 5 0 1 5 10 20 30 40 Jumlah User
Kualitas Video (PSNR) 40 35 30 PSNR (db) 25 20 15 10 5 0 1 5 10 20 30 40 Jumlah User
Analisa Hasil Simulasi User Bergerak (300-1100m) Throughput 800000 700000 Throughput (bps) 600000 500000 400000 300000 200000 100000 0 300 460 620 780 940 1100 Jarak ke node-b (meter)
Delay frame Delay (s) 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 1 18 35 52 69 86 103 120 137 154 171 188 205 222 239 256 273 290 Frame Number 300 m 460 m 620 m 780 m 940 m 1100 m
Packet Loss Packet Loss (%) 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 300 460 620 780 940 1100 Jarak (meter)
Kualitas Video 40 35 30 PSNR (db) 25 20 15 10 5 0 300 460 620 780 940 1100 Jarak (meter)
KESIMPULAN Dalam uji pembebanan, semakin bertambah jumlah user maka: throughput akan semakin turun delay semakin meningkat packet loss meningkat PSNR semakin turun Pada pengujian dengan user yang bergerak dan menjauhi BTS, maka diperoleh hasil: throughput akan semakin turun delay semakin meningkat packet loss meningkat PSNR semakin turun
Kesimpulan (lanjutan...) Performa video streaming melalui HSDPA sangat baik pada beban rendah (<5 user) dan dekat dengan BTS (<300 m) Jumlah user maksimum untuk mendapatkan performa sesuai standar minimum: 8 user Jarak maksimum agar diperoleh performa yang masih dapat diterima: 420 meter
TERIMA KASIH
Packet Loss Rekomendasi ITU-T G.1010 Delay Kategori Degradasi Packet Loss Sangat Bagus 0 Bagus 1-3 % Sedang 4-15 % Jelek 16-25 % Kategori Degradasi Excellent Good Poor Unnaceptable Besar Delay < 150 ms 150 s/d 300 ms 300 s/d 450 ms > 450 ms
PSNR to MOS (ITU-R) PSNR PSNR (db) MOS Perceived Quality > 37 5 Excellent 31-37 4 Good 25-30 3 Fair 20-24 2 Poor < 20 1 Bad