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 Uplink/ Downlink
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
Link
UE-BS: HS-DSCH 7,2Mbps
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
Throughput (bps)
700000 600000 500000 400000 300000 200000 100000 0 1
5
10
20
Jumlah User
30
40
Delay frame 1,8 1,6
Delay (s)
1,4
1 user
1,2
5 user
1
10 user
0,8
20 user
0,6
30 user
0,4
40 user
0,2 0 1
18 35 52 69 86 103 120 137 154 171 188 205 222 239 256 273 290 Frame Number
Packet Loss 40 35 30
Loss (%)
25 20 15 10 5 0 1
5
10
20
Jumlah User
30
40
Kualitas Video (PSNR) 40 35 30
PSNR (dB)
25 20 15 10 5 0 1
5
10
20
Jumlah User
30
40
Analisa Hasil Simulasi
User Bergerak (300-1100m)
Throughput 800000
Throughput (bps)
700000 600000 500000 400000 300000 200000 100000 0 300
460
620
780
Jarak ke node-B (meter)
940
1100
Delay frame 10 9 8
300 m
7
Delay (s)
460 m
6
620 m
5
780 m
4
940 m
3
1100 m
2 1 0 1
18 35 52 69 86 103 120 137 154 171 188 205 222 239 256 273 290 Frame Number
Packet Loss 100 90 80
Packet Loss (%)
70 60 50 40 30 20 10 0 300
460
620
780
Jarak (meter)
940
1100
Kualitas Video 40 35 30 PSNR (dB)
25 20 15 10 5 0 300
460
620
780
Jarak (meter)
940
1100
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
Rekomendasi ITU-T G.1010
Packet Loss Kategori Degradasi Sangat Bagus
0
Bagus
1-3%
Sedang
4 -15 %
Jelek
Packet Loss
16 - 25 %
Delay Kategori Degradasi Excellent
Besar Delay < 150 ms
Good
150 s/d 300 ms
Poor
300 s/d 450 ms
Unnaceptable
> 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
