SIMULASI PENERAPAN MPEG-4 PFGS UNTUK PENGIRIMAN VIDEO MELALUI JARINGAN WIRELESS

Simulasi Penerapan Mpeg-4 Pfgs Untuk Pengiriman Video Melalui Jaringan Wireless

( Izza Anshory ST, MT, Indah Sulistiyowati, ST,MT )

SIMULASI PENERAPAN MPEG-4 PFGS UNTUK PENGIRIMAN VIDEO MELALUI JARINGAN WIRELESS 1 1,2

Izza Anshory, 2 Indah Sulistiyowati

Program Studi Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Sidoarjo Email : [email protected] ABSTRAK

Simulasi penerapan MPEG-4 PFGS pada pengiriman video melalui jaringan wireless dilakukan dengan tujuan untuk mengetahui peningkatkan jaminan QoS pada layer-layer yang berbeda melalui pengkodean scalable video dan apabila paket data video yang diterima mengalami kegagalan maka diminta transmisi ulang serta mengatur prioritas sistem transmisi paket data video. Pengkodean scalable video yang digunakan pada penelitian ini adalah PFGS (Progressive Fine Granularity Scalable). Pengkodean ini mempunyai karakteristik mengkodekan video menjadi banyak layer, yaitu base layer yang mempunyai informasi yang kasar dan Enhancement layer yang mempunyai perbaikan kualitas, sedangkan untuk mengatur prioritas sistem transmisi dilakukan berdasarkan informasi kanal yang dimodelkan dengan kanal model two state Markov. Hasil penelitian pada penerapan arsitektur cross layer QoS mapping untuk pengiriman video dengan asumsi jumlah frame adalah 25, resolusi video adalah 176 x 144, laju frame 25 fps dan 30 fps, format video adalah 420, nilai SNR antar 1-25 dB, probabilitas good state adalah 0,01, probabilitas bad state sebesar 0,4. maka dihasilkan peningkatan kualitas video sebesar 5,18 dB. Kata Kunci : Cross Layer, MPEG-4 PFGS, scalable video, Kanal Markov.

ABSTRACT Simulation implementation of mpeg-4 pfgs in sending video over a wireless network was aimed to determine the improvement guarantee QoS on different layers via a scalable video encoding and request retransmission if the received video data packets have failed and set the priority of data packet transmission system video. Scalable video coding is used in this study is PFGS (Progressive Fine Granularity Scalable). This coding has the characteristic of encoding video into multiple layers, the base layer having a rough information and Enhancement layer that has improved quality, while the transmission system to set priorities based on the information channel is modeled with a two-state Markov channel model. Results of research on the implementation of cross layer QoS mapping architecture for video delivery with the assumption that the number of frames is 25, the video resolution is 176 x 144, frame rate 25 fps and 30 fps, the video format is 420, values between 1-25 dB SNR, the probability of good state is 0.01, the probability of bad state of 0.4. then the resulting video quality improvement of 5.18 dB Keywords: Cross Layer, MPEG-4 PFGS, scalable video, Canal Markov.

TEKNOLOJIA Vol. 5

Page 39


1.

PENDAHULUAN

Kualitas video yang ditransmisikan pada jaringan wireless idealnya adalah tidak mengalami adanya penurunan (distorsi)) kualitas dan tidak terhambat oleh terbatasnya media transmisi, tetapi hal tersebut adalah tidak ak mungkin. Dalam praktiknya ketika terjadi pengkodean video dan proses transmisi menghasilkan degradasi pada kualitas video yang diterima. Pengiriman engiriman video melalui jaringan wireless memerlukan jaminan kualitas layanan atau Quality of Service (QoS) yang berbeda, erbeda, baik dari sisi sumber video yang akan ditransmisikan dan dari sisi informasi kualitas kondisi kanal wireless. Jaminan QoS diantara kedua sisi tersebut diperlukan untuk menjaga kualitas video yang ditransmisikan dan untuk menunjang kelancaran pengiriman iman data video tersebut melalui kanal wireless sehingga video yang ditransmisikan dapat diterima dengan kualitas yang baik.[1]. baik. Jaminan kualitas layanan (QoS) untuk pengiriman video melalui jaringan wireless dapat ditingkatkan melalui pengkodean scalable pada sumber video yang akan ditransmisikan (application application layer), layer pengaturan prioritas sistem transmisi (link ( layer) berdasarkan informasi kondisi kanal wireless (physical layer) yang dimodelkan dengan kanal two state Markov. [3]. Permasalahan pada simulasi penerapan MPEG4 PFGS pada pengiriman video melalui jaringan wireless adalah bagaimanakah penggunaan metode MPEG-4 PFGS untuk meningkatkan ningkatkan jaminan QoS di application layer dan pemodelan kanal wireless dengan model kanal two state Markov untuk mengetahui status atus kondisi kanal wireless sebagai media transmisi yang mewakili sisi link layer. Sedangkan pada simulasinya kualitas layanan tersebut diukur melalui parameter Peak Signal to Noise Ratio (PSNR) dan Mean Square Error E (MSE) untuk mengetahui kualitas penerimaan penerim video dan kualitas layanan untuk kanal wireless yang diukur melalui melalui parameter BER (Bit Error Rate).[1].

2.

DASAR TEORI

( Izza Anshory ST, MT, Indah Sulistiyowati, Sulistiyowati ST,MT )

elemennya merepresentasikan nilai intensitas. Titiktitik dimana image disampling disebut sebagai picture elements atau lebih sering dikenal sebagai pixel. Karakteristik suatu video digital akan menentukan tawar menawar antara kualitas video dan jumlah bit yang dibutuhkan untuk menyimpan dan mentransmisikannya. Adapun karakteristik dari video digital ditentukan oleh i. Resolusi atau dimensi frame yaitu ukuran sebuah frame pada video digital. Resolusi dinyatakan dalam pixel x pixel. Semakin tinggi resolusinya maka semakin baik kualitas video yang dihasilkan.

Gambar 1

ii.

Citra video berbeda

dengan resolusi yang

Kedalaman bit,, menentukan jumlah bit yang digunakan untuk merepresentasikan tiap pixel pada sebuah frame

Gambar. 2.

Citra video dengan kedalaman bit yang berbeda

Pada Gambar 2.2. menunjukkan semakin banyak jumlah pixel yang digunakan untuk merepresentasikan sebuah sebua pixel, yang berarti semakin tinggi pula kualitasnya, sehingga jumlah bit yang diperlukan semakin tinggi. Dengan 1 byte (8 bit) untuk tiap pixel, diperoleh 2 8 atau sejumlah 256 level intensitas

Pada bab ini akan dibahas tentang pustakapustaka pustaka yang berkaitan dengan penerapan cross layer QoS mapping pada pengiriman video melalui jaringan wireless.

iii. Laju frame,, menunjukkan jumlah frame yang

2.1. Video Digital Video digital dapat didefinisikan sebagai gelombang sinyal analog yang direpresentasikan kedalam sejumlah deretan digital. Video digital ini pada dasarnya tersusun oleh serangkaian frame, dan masing-masing frame merupakan gambar atau image digital. Suatu image digital direpresentasikan dengan sebuah bidang yang masing-masing masing

2.2. Jenis-jenis jenis Pengkodean Skalable Video Scalable video coding disebut juga layered coding.. Metode scalability pada awalnya diusulkan untuk menangani cell loss pada jaringan ATM. Ide

TEKNOLOJIA Vol. 5

digambar tiap detik k dan dinyatakan dalam frame/detik. Untuk mendapatkan gerakan yang halus, video digital harus menampilkan sedikitnya 25 frame per detik.

Page 40


dari metode ini adalah codec membangkitkan dua bitstream menjadi: i. Base layer: memuat informasi video yang vital. ii. Enhancement layer: memuat informasi residual untuk meningkatkan kualitas image base layer. Ada beberapa macam metode scalability, yaitu: a.

Data Partioning Single-coded video bit-stream yang dipartisi menjadi dua layer atau lebih untuk keperluan transmisi atau penyimpanan. Pada dekoder kedua layer dapat dikombinasikan untuk menghasilkan gambar dengan kualitas yang sama dengan bit-stream yang tidak dipartisi. Base layer berisi bagian kritis dari bit-stream dan ditransmisikan pada kanal dengan error yang lebih kecil. Sementara itu enhancementlayer untuk data yang kurang kritis dan ditransmisikan pada kanal dengan error lebih besar. b.

SNR Scalability SNR scalability merupakan scalability yang menggunakan lebih dari satu layer. Tiap layer mempunyai kualitas yang berbeda dalam resolusi spasial yang sama. SNR scalability membutuhkan bit lebih sedikit daripada data partitioning. Secara khusus pengkombinasian pada dekoder menghasilkan kualitas yang lebih rendah dibandingkan dengan data partitioning. Base layer dalam SNR scalability menyediakan kualitas dapat digunakan untuk menyediakan layanan multi kualitas dan pada aplikasi error-resilient. c.

Spatial Scalability Spatial scalability adalah metode pengkodean yang menyediakan dua atau lebih layer. Metode pengkodean ini lebih kompleks daripada SNR scalability tetapi juga menawarkan fleksibilitas resolusi yang berbeda pada tiap layer. Base layer dapat mencapai kualitas yang cukup baik. Kualitas dari kombinasi layer dalam beberapa kasus lebih rendah dari hasil nonscalable coding. Base layer menyediakan resolusi spatial dasar dan enhancement layer memberikan resolusi spatial penuh dari input video. d.

Temporal Scalability Temporal scalability merupakan scalability yang menggunakan lebih dari satu layer. Tiap layer mempunyai resolusi temporal yang sama atau berbeda, tetapi masih dalam resolusi spasial yang sama. Temporal scalability memerlukan kompleksitas pengkodean yang sama dengan yang dihasilkan oleh non scalable coding. Pada base layer dan enhancement layer mungkin memiliki sebagian resolusi temporal dari input video. Kualitas spasial dari base layer biasanya lebih tinggi e.

Hybrid Scalability Hybrid scalability merupakan gabungan kombinasi dari ketiga scalability, sehingga diperoleh kualitas yang lebih baik.

TEKNOLOJIA Vol. 5


2.3. MPEG-4 PFGS Teknologi MPEG-4 mendefinisikan suatu sistem multimedia untuk komunikasi yang interoperable atau fleksible dari bagian-bagian yang kompleks yang terdiri dari audio, video, synthetic audio, dan materi-materi grafik. MPEG4 dikembangkan oleh Moving Picture Experts Group (MPEG), sebuah group dari International Organization for Standardization (ISO) dan International Electrotechnical Committee (IEC) yang juga mendisain MPEG1, yang termasuk didalamnya adalah MP3 digital audio, dan MPEG2 (Standard untuk televisi digital, DVB, dan DVD), MPEG1 merupakan standard pertama yang ditujukan untuk media penyimpanan dan penerima audio pada sebuah compact disk dengan bit rate sekitar 1,5 Mbit/s. MPEG-4 secara dramatis meningkatkan kompresi audio dan video, memungkinkan distribusi content dan pelayanan dari low bandwtih ke kualitas high definition melalui broadcast, broadband, dan wireless. MPEG-4 mengirimkan rangkaian tradisional dari video 2D dan audio ke end userseefisien mungkin. MPEG-4 juga mengirimkan scenes (penampakan) multimedia interaktif dengan media yang bermacam-macam dalam bentuk 2D dan 3D. Pada MPEG-4, ketika video dan audio dicoded dengan teknik kompresi grafik, teks dan obyek tiruan mempunyai cara kodingnya sendiri-sendiri dari pada membentuk grafik teks, dan obyek tiruan tersebut ke dalam bentuk piksel-piksel atau waveforms. Hal ini membuat representasi menjadi lebih efisien dan fleksibel. Sedangkan cara terbaik memahami MPEG-4 adalah dengan membandingkan MPEG-4 dengan MPEG-2, content dihasilkan dari sumbersumber yang bervariasi seperti moving video, grafik dan teks. Setelah disusun dalam suatu bidang piksel-piksel, content akan diencoded sebagia piksel-piksel moving video. Pada sisi user, decoding merupakan operasi yang kontinue, selain itu MPEG-4 merupakan presentasi yang dinamik. Obyek-obyek yang berbeda dapat diencoded dan ditransmisikan secara terpisah ke decoder dalam stream dasarnya masing-masing. Penyusunan hanya akan terjadi setelah decoding, bukannya sebelum decoding. Untuk dapat melakukan penyusunan, MPEG4 memasukkan suatu gambaran bahasa scene yang spesial yang dinamakan BIFS (Binary Format For Scenes). Bahasa BIFS tidak hanya menggambarkan dimana dan kapan suatu obyek terlihat dalam scene, tetapi dapat juga menggambarkan kelakuan (membuat obyek untuk berputar) dan bahkan kelakuan conditional (obyek melakukan sesuatu sebagai respon dari suatu kejadian, biasanya karena adanya inputan dari user. Pengkodean MPEG-4 PFGS. Pengkodean PFGS ini mengkodekan paket data video menjadi Page 41


banyak layer, termasuk base layer dengan kualitas video yang relatif lebih rendah dan enhancement layer yang mempunyai kualitas video yang semakin meningkat atau lebih baik dari base layer. layer Pada framework PFGS menggunakan beberapa referensi dengan kualitas yang tinggi untuk prediksi dalam dala pengkodean enhancement layer dan disamping menggunakan base layer.. Penggunaan beberapa referensi dengan kualitas yang tinggi akan membuat prediksi gerak lebih akurat dan akan meningkatkan efisiensi pengkodean. [2]. Hal ini akan lebih menjamin skema pengkodean gkodean yang dapat memulihkan dari kesalahan atau kerugian. Kesalahan atau kehilangan kualitas pada layer enhancement yang lebih tinggi akan secara otomatis direkonstruksi kembali dari layer yang di bawahnya secara bertahap. Struktur GOP pengkodean MPEG-4 PFGS dapat diilustrasikan seperti pada Gambar 3. Dari penelitiannya menyimpulkan bahwa manajemen QoS diperlukan untuk memberikan jaminan yang lebih baik terhadap paket data video yang ditransmisikan.


3.2. Blok Diagram Sistem Blok diagram untuk pengiriman video melalui kanal wireless dengan menggunakan metode MPEG-4 PFGS dapat dikelompokkan ke dalam beberapa bagian yaitu video input sebagai sumber video yang akan ditransmisikan. Sumber video yang digunakan pada simulasi ini adalah news.qcif, dengan resolusi 176 x 144, dengan format video Y U V adalah 4 : 2 : 0 dan jumlah frame adalah 25 frame. Blok diagram untuk pemodelan sistem adalah sebagai berikut :

Gambar 4.. Blok diagram pemodelan sistem

3.3. Pengkodean Scalable PFGS dan Interaksi Cross Layer Pada struktur GOP (Group Group of Picture) Picture MPEG4 PFGS terdapat NGOP video frame dan juga terdapat M video layer dalam satu GOP. Setiap layer video dipaketisasi menjadi beberapa paket dengan ukuran yang tetap sebelum ditransmisikan. Seluruh distorsi dari skema mapping () ( dapat diperoleh dengan menggunakan struktur dari skalable kalable video yang diekspresikan pada persamaan berikut : Gambar 3.. Struktur GOP pada PFGS

3.

METODE PENELITIAN

3.1. Pendahuluan Metodologi penelitian mengenai pengiriman video melalui jaringan wireless dengan menggunakan pendekatan MPEG-4 4 PFGS, PFGS diawali dengan memetakan kualitas layanan yang terjadi pada proses pengiriman video di jaringan wireless, yaitu kualitas layanan nan pada sisi sumber video dan kualitas layanan pada kanal wireless. Kualitas layanan yang bisa diberikan untuk sumber video adalah dengan memberikan pengkodean skalable PFGS (Progressive Progressive Fine Granularity Scalable) Scalable . Hasil pengkodean skalable PFGS ini adalah adal video dengan kualitas dasar yang disebut dengan base layer dan video dengan kualitas yang lebih tinggi yang disebut dengan enhancement layer. layer TEKNOLOJIA Vol. 5



M

DGOP ( )  D0   Dj '. jj

(3.1)

j 1

DGOP = total distorsi yang diharapkan dari mapping NGOP skalable frame D0 = total distorsi yang diharapkan jika tidak ada data video yang diterima. Dj = sisa distorsi jika video pada layer j telah dikoreksi di penerima. Dan sesuai dengan algoritma adaptasi untuk sumber video melalui interaksi dengan jaringan transmisi yang diusulkan oleh Wuttipong Wutt [1], maka untuk mencapai total distorsi yang diharapkan dari da mapping NGOP skalable frame yang minimal adalah dengan memberikan batas pada laju layanan kanal yang diharapkan rchannel (t). Batas dan kesesuaian laju layanan kanal adalah digambarkan pada persamaan berikut : Page 42



K

     r i

i

channel

(t )

(3.2)

i 1

deretan frame-frame frame image yang bergerak, sehingga informasi dari frame sekarang dapat ditentukan secara prediksi dari frame sebelumnya.

dimana i(i) adalah batasan laju pada prioritas klass i yang bersesuaian dengan jaminan QoS dalam bentuk 

DGOP ( ) 3.4. Video Input Adapun citra dari source video yang akan disimulasikan mempunyai parameter sebagai berikut : 1. Nama file video : News.qcif 2. Resolusi video 176 x 144 3. Format video YUV adalah 4 2 0 4. Jumlah frame 25

Gambar 6.. Blok Diagram Video Encoder

Gambar 5. Source Video .News.qcif

3.5. Video Encoder Pada proses transmisi video dilakukan suatu proses kompresi dengan memanfaatkan redundansi yang terdapat pada data video, baik redundansi red spatial dan redundansi temporal. temporal Redundansi spatial adalah redundansi yang terdapat dalam suatu frame. Hal ini disebabkan karena adanya korelasi antara satu pixel dengan pixel disekitarnya sedangkan redundansi temporal adalah redundansi yang terdapat di antara sebuah frame dengan frame sebelumnya atau sesudahnya. Hal ini disebabkan karena banyak bagian frame yang tidak berubah dibanding dengan frame sebelum dan sesudahnya. Berdasarkan dua jenis redundansi tersebut, kompresi padaa data video dapat dibagi menjadi dua kategori, yaitu kompresi intraframe dan kompresi interframe. Pengkodean intraframe bertujuan untuk mengurangi redundansi spatial dengan melihat bahwa nilai pixel yang lokasinya berdekatan dalam sebuah frame adalah hampir ir sama (selisihnya kecil) atau dapat dikatakan bahwa .pada pengkodean intraframe proses kompresi terjadi di dalam satu frame tunggal sedangkan pada pengkodean interframe dapat dijelaskan sebagai berikut yaitu sebagian besar redundansi informasi terjadi diantara di TEKNOLOJIA Vol. 5

Pada gambar 6.. menunjukkan blok enkoder yang mempunyai dua buah buffer, dengan de mengasumsikan bahwa buffer di sini adalah untuk menyimpan hasil rekonstruksi dari frame sebelumnya. Frame-frame frame buffer pada proses pengkodean tersebut mempunyai fungsi sebagai berikut, frame buffer yang pertama digunakan untuk menyimpan hasil rekonstruksi rekonst base layer pada frame sebelumnya dan digunakan sebagai referensi untuk pengkodean video base layer yang sekarang dan frame buffer yang kedua digunakan untuk menyimpan hasil rekonstruksi Enhancement layer pada frame sebelumnya serta sebagai referensi untuk pengkodean seluruh Enhancement layer Pada blok QoS mapping dan adaptasi QoS dapat dijelaskan bahwa prioritas sistem transmisi didasarkan atas informasi dari kondisi kanal wireless yang dimodelkan dengan kanal two state markov yaitu kanal dalam kondisi good state dan bad state., kondisi good state ditentukan berdasarkan probabilitas error yang rendah sedangkan bad sate ditentukan berdasarkan probabilitas error yang tinggi. Dengan mengetahui kondisi kanal maka aka dilakukan prioritas sistem transmisi terhadap paket yang ditransmisikan. 3.6. Video Decoder Struktur blok video decoder seperti pada Gambar 7.. dapat dijelaskan prosesnya sebagai berikut hasil proses VLC (Variable Variable Length Coding) Coding yang berupa bitstream dikodekan kembali oleh Page 43


VLD (Variable Variable Length Decoding). Decoding Setelah dilakukan pendekodean maka langkah berikutnya adalah melakukan proses dekuantisasi. Dua buffer frame tersebut menawarkan hubungan timbal balik antara efisiensi pengkodean dan biaya ekstra untuk untu memori serta adanya kompleksitas perhitungan. Frame buffer pertama digunakan untuk menyimpan base layer yang direkonstruksi pada frame sebelumnya dan sebagai referensi untuk base layer. Selain itu juga dapat digunakan sebagai referensi untuk merekonstruksi beberapa Enhancement layer dengan kualitas yang lebih rendah dalam membangkitkan gambar ketika referensi dengan kualitas yang lebih tinggi pada frame sebelumnya tidak sesuai karena terjadi error atau terjadi packet loss.

Gambar 7.. Struktur Decoder Video Coding PFGS

Sedangkan frame buffer kedua digunakan untuk untuk menyimpan Enhancement layer yang direkonstruksi pada frame sebelumnya serta digunakan sebagai referensi prediksi untuk seluruh Enhancement layer.. Fungsi S atau switch digunakan untuk mengaktifkan buffer mana yang digunakan untuk membentuk referensi Enhancement layer berikutnya. TEKNOLOJIA Vol. 5


4.

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1. Penerapan Skalable Video MPEG-4 MPEG PFGS di Application Layer Pengkodean skalable video jenis MPEG-4 MPEG PFGS digunakan untuk meningkatkan ingkatkan jaminan QoS di application layer.. Pengkodean ini memberikan hasil sesudah diencoder berupa image base layer dan image enhancement layer. layer Kedua jenis hasil pengkodean ini nantinya akan ditransmisikan menyesuaikan dengan kondisi kanal wireless. Apabila pabila kondisi kanal wireless bagus maka yang ditransmisikan adalah image base layer, hal ini untuk mengurangi terjadinya kegagalan dalam transmisinya. Sebaliknya apabila kondisi kanal

wireless adalah jelek maka yang ditransmisikan adalah image enhancementt layer. layer Pengkodean skalable video diterapkan untuk source video yang pertama yaitu News..qcif, dengan resolusi 176 x 144 dengan format YUV adalah 4 : 2 : 0 dan jumlah frame yang diuji adalah 25 frame dengan laju frame sebesar 25 frame per second (fps)

Page 44


Untuk menilai secara obyektif dapat dilihat berdasarkan hasil pengujian Peak Signal to Noise Ratio (PSNR) dan Mean Square Error (MSE). Setelah dilakukan pengujian maka didapatkan hasil sebagai berikut : Tabel 1. Nilai PSNR untuk Base Layer dan Enhancement Layer Fram 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

PSNR (dB) Base Enhan. Layer Layer 27.69 33.69 28.66 34.93 28.71 34.61 28.87 35.35 28.92 35.72 29.88 35.89 29.97 35.93 29.98 36.12 29.99 36.32 29.9 36.49 30.13 36.52 30.23 36.62 30.37 36.74

Frame 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25

PSNR(dB) Base Enhennt Layer Layer 31.25 36.10 31.35 35.51 31.43 36.12 31.57 36.2 31.63 37.14 31.72 37.77 31.85 37.85 31.94 37.71 32.22 37.87 32.31 37.96 32.42 37.62 32.37 36.16

Tabel 2. Nilai MSE untuk Base Layer dan Enhancement Layer

MSE MSE Fram Base Enhanc Frame Base Enhenc Layer Layer Layer Layer 1 50.91 32.14 14 65.76 31.936 2 95.71 32.10 15 67.32 31.92 3 63.44 32.08 16 66.05 31.973 4 85.96 32.08 17 66.91 31.993 5 62.53 32.05 18 65.98 31.963 6 76.02 32.04 19 64.73 31.963 7 72.49 32.02 20 64.33 31.942 8 56.56 31.98 21 64.38 31.937 9 74.98 31.98 22 66.83 31.938 10 61.02 31.94 23 66.36 31.956 11 85.74 31.93 24 66.24 31.956 12 92.38 31.91 25 66.94 31.974 13 60.29 31.93


square error sebesar 31,988.. Nilai tersebut menunjukkan bahwa rata-rata base layer mempunyai nilai yang tinggi dibandingkan nilai rata-rata mean square error untuk enhancement layer. 4.2. Penerapan QoS Mapping untuk Link Layer dan Physical Layer Penerapan QoS mapping untuk link layer dilakukan dengan melakukan prioritas sistem transmisi berdasarkan informasi kondisi kanal wireless yang mewakili physical layer. Pengujian dilakukan dengan memodelkan kanal wireless dengan kanal two state Markov, kanal Markov ini mewakili kanal fading dan dengan menentukan terlebih dahulu parameter untuk probabilitas matrik transisi good state dan bad state yaitu : PG = 0,01 1  p GB P    PBG

TEKNOLOJIA Vol. 5

PBB = 0,94

PGB   1  PBG 

(4.1)

Maka dengan menggunakan persamaan probabilitas good state ke bad state dan sebaliknya di dapat nilainya sebagai berikut : PGB = 1-PGG

(4.2)

= 1-0.96 = 0.04 PBG = 1-PBB

(4.3)

= 1-0.94 =0.06

0.96 0.04  0.06 0.94

Ptransisi = 

Berdasarkan Ptransisi tersebut didapat probabilitas steady state untuk kanal pada Bad State sebesar

PB  PB 

Dari Tabel 4.1. dapat dijelaskan bahwa nilai PSNR enhancement layer mempunyai nilai lebih tinggi dibandingkan dengan nilai PSNR pada base layer. Nilai base layer sendiri mempunyai rata-rata sebesar 29,92 dB sedangkan untuk enhancement layer mempunyai rata-rata kualitas visual sebesar 35,59 dB. Hal ini menunjukkan bahwasanya pengkodean skalable membuat kualitas visual meningkat secara bertahap. Sebaliknya untuk Tabel 4.2. menunjukkan adanya perbandingan terbalik antara nilai PSNR dan MSE, nilai MSE untuk base layer mempunyai rata-rata sebesar 66,825 sedangkan untuk enhancement layer mempunyai rata-rata mean

PGG = 0,96

PGB PBG  PGB

(4.5)

0.04 = 0.4 0.04  0.06

sedangkan untuk kanal pada Good state didapat dari persamaan berikut : piG=pBG/(pBG+pGB)

(4.6)

0.06    piG 0.06 0.04 = 0.06/(0.1) = 0.6   Dari pengujian tersebut dapat dijelaskan bahwa dengan probabilitas error yang rendah maka kanal pada keadaan good state mempunyai laju kanal yang lebih besar dibandingkan dengan kanal dalam keadaan bad state Page 45


4.3. Penerapan Cross Layer QoS Mapping Dengan adanya penerapan cross layer QoS mapping diharapkan kualitas video yang akan ditransmisikan dapat ditingkatkan kualitasnya dan dibuat klas-klas klas untuk memudahkan transmisi pada kanal wireless yang dimodelkan dengan kanal markov. Kualitas layanan bisaa diberikan dengan mengatur laju transmisi data agar tidak melebihi laju pada kanal wireless, selain itu dengan mengetahui kanal dalam kondisi good state dan bad state maka pengiriman data video bisa diatur waktunya dan disesuaikan dengan kebutuhan. Setelah dilakukan pengujian terhadap penerapan cross layer QoS mapping di application layer dan QoS di link layer, maka didapatkan hasil sebagai berikut Tabel 3. Perbandingan QoS Mapping dan QoS Non Mapping PSNR Non QoS Mapping 1-13 14-25 24.69 30.95 25.68 30.85 26.01 31.73 26.87 31.87 26.92 31.73 27.88 31.02 27.97 31.14 27.93 31.44 28.94 31.88 28.9 31.11 29.99 31.62 29.88 30.95 30.57

PSNR QoS Mapping 1-13 14-25 29.76 35.10 31.88 35.51 32.58 35.11 33.34 35 34.72 35.94 34.89 35.77 34.93 35.85 35 35.71 35.12 35.97 35.09 35.16 35.12 35.62 35.11 35.16 35.34

SNR 1-13 1 1 1.25 1.58 1.99 2.51 3.16 3.98 5.01 6.30 7.94 10 12.58 13.34

14-25 15.84 19.95 25.11 31.62 39.81 50.11 63.09 79.43 100 125.89 158.49 199.53


dilakukan baik berdasarkan kualitas informasi yang dikandungnya ataupun menyesuaikan dengan kondisi kanal wireless.

5.

5.1. Kesimpulan Dari penelitian penerapan penera MPEG-4 PFGS untuk pengiriman video melalui jaringan wireless dapat disimpulkan : 1. Bahwa dengan pengkodoean skalable video didapatkan dua jenis kualitas video yaitu video dengan kualitas yang kasar atau disebut dengan base layer dan video dengan kualitas yang tinggi yang disebut dengan enhancement layer. 2. Peningkatan kualitas video dari base layer ke enhancement layer adalah sebesar 6,14 dB. 3. Dan untuk kanal wireless model markov probabilitas good state adalah 0,6 sedangkan bad state adalah 0,4. Dan dengan denga memodelkan kanal wireless dengan kanal markov maka akan diketahui kualitas kanal sehingga lebih memudahkan pada prioritas sistem transmisi. 4. Dengan menerapkan QoS mapping pada pengiriman video maka akan dihasilkan jaminan QoS yang lebih baik, yaitu terdapat terda peningkatan 5,18 dB dibandingkan sebelum diterapkannya QoS mapping 5.2. Saran Pada penelitian selanjutnya disarankan untuk lebih meningkatkan efisiensi pengkodean skalable dan ditingkatkan jumlah frame yang disimulasikan.

DAFTAR PUSTAKA 1.

2.

3. Gambar 8. Grafik Perbandingan QoS Mapping dan QoS non Mapping

Dari pengujian tersebut dapat disimpulkan bahwasanya dengan menerapkan QoS mapping pada pengiriman video maka akan dihasilkan jaminan QoS yang lebih baik, yaitu terdapat peningkatan 5,18 dB dibandingkan sebelum diterapkannya QoS mapping. Selain itu dengan QoS mapping maka prioritas sistem transmisi dapat TEKNOLOJIA Vol. 5

KESIMPULAN DAN SARAN

4.

Wuttipong Kumwilaisak,”A Kumwilaisak, Cross Layer QoS Mapping to Video Delivery in Wirelees Network”, IEEE Journal On Selected Areas In Communications, Vol. 21, No. 10, December 2003 Feng Wu et al,”Framework Framework for Efficient Progressive Fine Granularity Scalable Video Coding, IEEE Transactions on Circuits and Systems for Video Technology”, Technology vol. 11, no. 3, march 2001 M. Zorzi, R. R. Rao, and L. B. Milstein,“On Milstein,“ the accuracy of a first-order order Markov Model for data transmission on fading channels,” channels Proc. IEEE ICUPC’95, pp. 211-215, 211 November 1995. Michael Robin and Michael Poulin,”Digital Poulin, Television Fundamentals”, Fundamentals Mc.Graw Hill New York San Francisco Washington D.C, 2000

Page 46


5.

6. 7.

8.

9.

10.

11.

12.

13.

14.


Yosi Yonata,”Kompresi Video”, PT. Elex media Komputindo, Kelompok Gramedia, Jakarta, 2002 Yao Wang, et.al,”Video Processing and Communication”, Prentice Hall,2001. Yang Peng,“Cross Layer Optimization for Mobile Multimedia“, Master Thesis in Technische Universität München Lehrstuhl für Kommunikationsn, September 2004 Dapeng Wu, et.al,“Scalable Video Transport over Wireless IP Networks“, Carnegie Mellon University, Pittsburgh, PA, USA Luiz A. DaSilva,”QoS Mapping along the Protocol Stack: Discussion and Preliminary Results”, Bradley Department of Electrical and Computer Engineering, Virginia Polytechnic Institute and State University Alexandria Research Institute – Alexandria,1995 Daji Qiao and Kang G. Shin,”A Two-Step Adaptive Error Recovery Scheme for Video Transmission over Wireless Networks”, RealTime Computing Laboratory Department of Electrical Engineering and Computer Science The University of Michigan Iain Edward Garden Richardson,”Video Communication Reliable”, A thesis submitted as part of the requirement for the degree of Doctor of Philosophy awarded by The Robert Gordon University, 1999. Sebestyen dan Hundt;”Media Video Coding”, Universtat Communication IWAS Multimedia Kommunication, Mei 2001 Frank Fitzek ,et.al.,”Video Streaming in Wireless Internet”, IEEE Journal on Selected Areas in Communications,vol. 19, no. 10, pp. 2015–2028, Oct. 2001. GuiJin Wang,”Channel-Adaptive Error Control for Scalable Video overWireless Channel”, Microsoft Research, China5F, Bejing Sigma Center, No. 49, Zhichun Road Haidian District, Beijing 100080, P. R. China

TEKNOLOJIA Vol. 5

Page 47


TEKNOLOJIA Vol. 5


Page 48

SIMULASI PENERAPAN MPEG-4 PFGS UNTUK PENGIRIMAN VIDEO MELALUI JARINGAN WIRELESS

Recommend Documents