Kebutuhan Infrastruktur Untuk Video Conference

Dalam melakukan perencanaan sebelum menggelar fasilitas konferensi video melalui Internet, kita perlu memperhitungkan kebutuhan bandwidth untuk sukses-nya sebuah konferensi video.

Secara umum ada dua (2) kebutuhan bandwidth yang perlu di penuhi, yaitu:

•	Kebutuhan bandwidth untuk mengirimkan sinyal gambar / video.
•	Kebutuhan bandwidth untuk mengirimkan sinyal suara / audio.

Diantara kedua kebutuhan di atas, kebutuhan bandwidth pengiriman video menjadi sangat penting karena akan memakan sebagian besar bandwidth komunikasi yang ada. Tidak mengherankan jika teknik-teknik untuk melakukan kompresi data menjadi sangat strategis untuk memungkinkan penghematan bandwidth telekomunikasi.

Sekedar gambaran singkat, sebuah kanal video yang baik tanpa di kompresi akan mengambil bandwidth sekitar 9Mbps. Sebuah kanal suara (audio) yang baik tanpa di kompresi akan mengambil bandwidth sekitar 64Kbps. Memang akan memakan bandwidth yang sangat lebar. Dengan teknik kompresi yang ada pada hari ini, kita dapat menghemat sebuah kanal video menjadi sekitar 30Kbps dan kanal suara menjadi 6Kbps (half-duplex), artinya sebuah saluran Internet yang tidak terlalu cepat sebetulnya dapat digunakan untuk menyalurkan video dan audio sekaligus. Tentunya untuk kebutuhkan konferensi dua (2) arah dibutuhkan double bandwidth, artinya minimal sekali kita harus menggunakan kanal 64Kbps ke Internet.

Dengan banyaknya WARNET maupun RT/RW-Net yang menggunakan peralatan wireless Internet 2.4GHz pada kecepatan 11Mbps, bahkan sebagian mulai berexperimen dengan kecepatan 54Mbps pada frekuensi 5.8GHz, sebetulnya bandwidth yang ada pada infrastruktur jaringan Internet lokal sebetulnya sudah cukup lebar, bahkan mungkin sangat lebar. Jika saja para pengelola WARNET berminat untuk bersatu, sebetulnya konferensi video maupun internet telepon antar WARNET maupun RT/RW-net seharusnya dapat menjadi komoditi yang menarik untuk diberikan kepada pelanggan.

Kebutuhan Bandwidth Suara / Audio

Suara / audio akan memakan bandwidth jauh lebih sedikit di banding pengiriman gambar / video. Perkiraan kebutuhan bandwidth beserta gambaran kebutuhan kompresinya, akan diterangkan pada bagian ini. Teknik kompresi suara ini juga menjadi dasar pada internet telepon sehingga dapat melakukan hubungan SLJJ & SLI secara murah.

Pada tabel terlampir daftar beberapa teknik kompresi suara yang sering digunakan dengan beberapa parameter yang mencerminkan kinerja dari teknik kompresi suara tersebut.

Kompresi	Kbps	MIPS	ms	MOS	
G.711PCM	64	0.34	0.125	4.1	
G.726 ADPCM	32	14	0.125	3.85	
G.728 LD-CELP	16	33	0.625	3.61	
G.729 CS-ACELP	8	20	10	3.92	
G.729 x2 Encoding	8	20	10	3.27	
G.729 x3 Encoding	8	20	10	2.68	
G.729a CS-ACELP	8	10.5	10	3.7	
G.723.1 MPMLQ	6.3	16	30	3.9	
G.723.1 ACELP	5.3	16	30	3.65	

Kolom Kbps memperlihatkan berapa lebar bandwidth yang di ambil untuk mengirimkan suara yang di kompres menggunakan teknik kompresi tertentu. MIPS (Mega Instruction Per Second) memperlihatkan berapa kebutuhan waktu pemrosesan data pada saat melakukan kompresi suara dalam juta instruksi per detik. Mili-detik (ms) adalah waktu yang dibutuhkan untuk melakukan kompresi. Mean Opinion Score (MOS) adalah nilai opini pendengar di ujung pesawat penerima.

Teknik kompresi dengan standar G.711 yang menggunakan teknik Pulse Code Modulation (PCM) adalah teknik standar yang digunakan oleh operator telekomunikasi, seperti Telkom, dalam mengirimkan suara melalui jaringan data mereka. Standar G.711 merupakan teknik kompresi yang paling tidak effisien, karena akan memakan bandwidth 64Kbps untuk kanal pembicaraan. Memang G.711 akan memberikan kualitas suara terbaik, dengan Mean Opinion Score (MOS) sebesar 4.1. Karena teknik kompresi-nya tidak effisien, G.711 juga tidak memakan banyak kekuatan prosesor (komputer) yaitu hanya 0.34MIPS dan membutuhkan waktu proses 0.125ms.

Untuk memperoleh kualitas yang baik, mendekati MOS 4.1, biasa digunakan teknik kompresi dengan standar G.729 yang akan memakan bandwidth 8Kbps (hanya 1/8 dari G.711). Untuk itu membutuhkan prosesor sinyal digital yang cukup cepat dengan kemampuan mengolah data mencapai 20MIPS.

Bagi mereka yang menginginkan kompresi suara yang maksimal dapat menggunakan standar G.723.1 yang akan memakan bandwidth 5-6Kbps per kanal suara. Yang artinya sebuah kanal suara Telkom (64Kbps menggunakan G.711) akan mampu memuat kira-kira 10 kanal suara internet telepon dengan kompresi G.723.1. Memang kualitasnya tidak sebaik G.729, tapi masih lumayan untuk komunikasi biasa.

Pada saat kita berkomunikasi & berkonferensi menggunakan MS NetMeeting biasanya G.729 atau G.723.1 akan digunakan untuk mengkompres suara kita agar menghemat bandwidth saluran komunikasi Internet. Dengan teknik kompresi yang sama, MS NetMeeting dapat pula digunakan untuk berkomunikasi dengan peralatan gateway internet telepon & kita dapat berbicara menggunakan NetMeeting ke telepon biasa.

Kebutuhan Bandwidth Video

Beberapa Universal Resource Locator (URL) yang dapat membantu memberikan gambaran tentang kebutuhan bandwidth video, antara lain adalah:

http://www.crs4.it/~luigi/MPEG/mpeggloss-h.html
http://www.4i2i.com/h263_video_codec.htm
http://www-mobile.ecs.soton.ac.uk/peter/h263/h263.html

sebetulnya semua dokumen standar H.* dapat diperoleh dari International Telecommunication Union (ITU) pada http://www.itu.int, sialnya kita harus membayar lumayan mahal untuk memperoleh dokumen standar tersebut. Sekedar saran bagi anda yang ingin mencari penjelasan tentang berbagai standar H.*, ada baiknya menggunakan search engine seperti www.google.com dan masukan keyword H.261, H.263, H.323 dll untuk memperoleh naskah penjelasan berbagai standar yang dibutuhkan.

Pada saat ini, ada dua (2) buah standar kompresi video yang umum digunakan dalam pengiriman video melalui saluran komunikasi yang sempit, yaitu:

•	H.261 – biasanya menggunakan kanal ISDN dengan kecepatan p x 64Kbps, dimana p adalah 1, 2, 3, …, 30.
•	H.263 – di arahkan untuk mengirimkan gambar video berkecepatan rendah mulai dari 20-30Kbps ke atas.

Pada saat ini standar H.263 merupakan standar kompresi video yang sering digunakan dalam konferensi video melalui Internet. Beberapa hal yang perlu di perhatian adalah:

•	Jika kita menggunakan video hitam-putih akan memakan bandwidth lebih kecil daripada jika kita melakukan konferensi menggunakan video berwarna.
•	Jika kita menggunakan kecepatan pengiriman frame per second (fps) video yang rendah, akan memakan bandwith yang rendah dibandingkan frame per second (fps) yang tinggi.

Video yang cukup baik biasanya dikirim dengan kecepatan frame per second (fps) sekitar 30 fps. Jika dikirimkan tanpa kompresi, sebuah video dengan 30fps akan mengambil bandwidth kira-kira 9Mbps, amat sangat besar untuk ukuran kanal komunikasi data. Untuk memberikan gambaran bagaimana upaya untuk penghematan bandwidth dan rasio kompresi yang dibutuhkan, ada baiknya kita perhatikan tabel terlampir.

Keterangan	Rata-rata PSNR (dB)	Bitrate (Kbit/s)	Rasio Kompresi	
Orisinil, 30 fps	-	9124	1:1	
10fps, 20Kbps	38.51	22.81	133:1	
10fps, 50Kbps	41.75	56.70	54:1	
10fps, 100Kbps	43.98	112.09	27.1	
10fps, 500Kbps	48.38	505.61	6:1	

Tampak pada tabel, sebuah pengiriman video yang asli (tidak di kompres) dengan kecepatan 30fps akan memakan bandwidth 9Mbps. Dalam pengiriman video untuk konferensi video melalui Internet, biasanya kita mengurangi jumlah frame yang dikirim, misalnya menjadi 10fps. Beberapa teknik kompresi digunakan mulai dari yang paling kecil hasilnya yaitu 133:1 s/d yang akan memakan banyak bandwidth (500Kbps) dengan rasio kompresi 6:1. Terlihat bahwa video 10fps hasil kompresi 133:1 dapat dikirimkan dalam kanal 23Kbps dengan rata-rata Signal To Noise Ratio 38.51dB, cukup lumayan. Tentunya jika kita ingin memperoleh kualitas yang lebih baik, PSNR yang lebih baik, kompresi dapat dikurangi hingga rasio 6:1 atau lebih rendah lagi.

ITU-T H.263 standar kompresi video

Standar H.263 di publikasikan oleh International Telecommunications Union (ITU) untuk mendukung aplikasi konferensi video maupun video telephony.

Secara umum pola kerja H.263 adalah sebagai berikut. Video frame akan di tangkap di sumber / pengirim dan di enkode (dikompress) dengan video enkoder. Aliran video yang terkompres kemudian dikirimkan melalui jaringan atau saluran telekomunikasi dan di ujungnya di dekode (dekomresi) menggunakan video dekoder. Frame yang di dekode ini yang kemudian akan di tampilkan.

Pada hari ini, cukup banyak standar yang ada, masing-masing di disain untuk keperluan tertentu. Sebagai contoh, JPEG untuk gambar diam, MPEG2 untuk televisi digital, H.261 untuk konferensi video melalui ISDN. H.263 di arahkan untuk pengkodean video untuk kecepatan rendah (biasanya 20-30Kbps dan tentu di atasnya).

Standar H.263 menentukan kebutuhan untuk enkoder dan dekoder video. H.263 tidak menjelaskan tentang enkoder atau dekoder itu sendiri. Akan tetapi, H.263 menspesifikasikan format dan isi dari aliran data yang di enkode (kompres).

Estimasi Gerakan & Kompensasi pada H.263

Langkah pertama yang biasanya dilakukan untuk mengurangi bandwidth yang dibutuhkan dalam pengiriman data adalah dengan cara mengurangi frame video yang dikirimkan sebelumnya dengan frame yang dikirimkan saat ini, oleh karenanya hanya perbedaan atau sisanya saja yang harus di enkode dan di kirimkan. Hal ini berarti bahwa bagian dari frame video yang tidak berubah (misalnya latar belakang) tidak akan di enkode.

Pengurangan bandwidth lebih lanjut dapat dilakukan dengan cara mengestimasi daerah dari frame sebelumnya yang bergerak di frame selanjutnya (estimasi gerakan) dan mengkompensasi untuk gerakan tersebut (kompensasi gerakan). Modul untuk estimasi gerakan akan membandingkan setiap 16x16 pixel blok (macroblock) di frame selanjutnya dengan daerah sekelilingnya di frame sebelumnya dalam usaha mencari kecocokan. Daerah yang cocok akan di masukan ke posisi macroblok oleh modul kompensator gerakan. Macroblock gerakan terkompensasi akan dikurangkan dari macroblok dari frame selanjutnya. Jika estimasi gerakan dan proses kompensasi tersebut effisien, sisa macroblock yang ada akan berisi informasi yang sangat sedikit.

Koding Video H.263

H.263 adalah standar ITU-T (International Telecommunication Unions), yang di publikasi sekitar tahun 1995/1996. H.263 pada saat itu di disain untuk saluran komunikasi data berkecepatan rendah, draft awalnya bahkan menspesifikasikan kecepatan komunikasi data kurang dari 64Kbps, akan tetapi batasan ini telah di buang. Oleh karena itu, diharapkan standar H.263 dapat digunakan untuk berbagai kecepatan, tidak hanya aplikasi dengan kecepatan rendah. Bukan mustahil, standar H.263 akan menggantikan standar H.261 pada banyak aplikasi.

Algoritma pengkodean H.263 mirip dengan yang digunakan pada H.261, akan tetapi dengan beberapa perbaikan dan perubahan untuk memperbaiki kinerja dan kemampuan untuk perbaikan karena kesalahan. Beberapa perbedaan algoritma pengkodean antara H.261 dan H.263 dapat dijelaskan berikut ini. Ketelitian setengah pixel digunakan untuk kompensasi gerakan pada H.263, sedang pada H.261 digunakan ketelitian pixel penuh dan filter loop. Beberapa bagian dari struktur hirarki pengiriman data dapat digunakan sebagai pilihan (optional) saja, tidak harus di implementasikan secara ketat, oleh karena itu bagian pengkodean / pendekodean (codec) dapat dikonfigurasi secara relax untuk mengejar kecepatan rendah atau perbaikan kesalahan. Ada empat pilihan yang dapat dinegosiasikan untuk memperbaiki kinerja, yaitu:

•	Unrestricted Motion Vectors.
•	Syntax-based arithmetic coding.
•	Advance prediction.
•	Prediksi forward & backward frame seperti P-B frames pada MPEG. 

H.263 mendukung lima (5) resolusi. Selain, QCIF & CIF yang juga di dukung oleh H.261, terdapat resolusi SQCIF, 4CIF & 16CIF. SQCIF kira-kira setengah dari resolusi QCIF. 4CIF & 16CIF adalah 4 & 16 kali resolusi CIF. Dengan adanya dukungan resolusi  4CIF & 16CIF berarti codec H.263 dapat berkompetisi dengan koding video dengan kecepatan tinggi seperti standar MPEG.

Untuk memberikan gambaran dari masing-masing format gambar dapat dilihat dalam tabel berikut. Terlihat bahwa H.261 hanya mensupport QCIF dan sebagai pilihan lain hanya CIF. Berbeda dengan H.261, H.263 mendukung semua format gambar. Untuk memberikan gambaran lebar bandwidth dari masing-masing format untuk kecepatan 10 dan 30 frame per detik (fps), dengan warna hitam putih atau berwarna.

Terlihat bahwa 16CIF memiliki jumlah pixel paling banyak, di samping itu kecepatan / bandwidth yang dibutuhkan untuk mengirimkan gambar tanpa di kompress untuk mengirimkan video berwarna adalah yang paling lebar yaitu sekitar 580Mbps, amat sangat boros bandwidth. Untuk format SQCIF yang paling hemat bandwidth, jika tidak di kompress akan membutuhkan 1Mbps untuk mengirimkan video hitam putih. Tentunya bandwidth yang lebar ini dapat di perkecil jika kita dapat mengkompres video.

Format Gambar Yang Didukung	
Format Gambar	Luminance
pixel	Luminance
lines	H.261
mendukung	H.263
mendukung	Bitrate tidak di kompres (Mbit/s)	
					10 frame/s	30 frame/s	
					Abu2	Warna	Abu2	Warna	
SQCIF	128	96		Ya	1.0	1.5	3.0	4.4	
QCIF	176	144	Ya	Ya	2.0	3.0	6.1	9.1	
CIF	352	288	Pilihan	Pilihan	8.1	12.2	24.3	36.5	
4CIF	704	576		Pilihan	32.4	48.7	97.3	146.0	
16CIF	1408	1152		Pilihan	129.8	194.6	389.3	583.9	

H.261 Pengiriman Video Melalui ISDN

Berbeda dengan H.263, H.261 di rancang untuk pengiriman video melalui jaringan Integrated Services Digital Network (ISDN). Pada awalnya di tahun 1984, badan telekomunikasi internasional CCITT (International Telegraph and Telephone Consultative Committee) Study Group XV membentuk sebuah group spesialis untuk melakukan koding untuk telepon visual dengan merekomendasikan sebuah standar koding untuk pengiriman data dengan kelipatan m x 384Kbps (m=1,2,..5).

Selanjutnya, penelitian mereka menemukan sebuah standar, p x 64 Kbps (p=1,2,..,30), yang dapat digunakan untuk mengisi penuh seluruh kanal ISDN. Setelah lebih dari lima (5) tahun pengembangan, rekomendasi CCITT H.261, codec video untuk servis audio visual pada p x 64 Kbps, akhirnya berhasil di selesaikan dan di setujui pada bulan Desember 1990. Di Amerika Utara, mereka menggunakan rekomendasi H.261 yang sedikit di modifikasi. Untuk p=1 atau 2, karena keterbatasan bandwidth yang ada, hanya digunakan untuk komunikasi visual desktop face-to-face (biasanya dikenal sebagai videophone). Untuk p>=6, dimana bandwidth yang ada cukup lebar >384Kbps, karena kualitas gambar yang dikirim jauh lebih baik, kita dapat melakukan konferensi video.

WARNET & RT/RW-net untuk Konferensi Video?

Dari pembahasan di atas terlihat bahwa dibutuhkan bandwidth yang cukup lebar untuk melakukan konferensi video. Artinya  hanya WARNET, RT/RW-net atau perkantoran yang ber-bandwidth lebar >386Kbps ke Internet yang dapat melakukan konferensi video dengan baik. Konsekuensinya, WARNET, RT/RW-net, atau kantor yang menggunakan dial-up tidak mungkin memberikan servis demikian.

Kita di Indonesia cukup beruntung pada hari ini, dengan semakin murahnya peralatan Wireless Internet pada 2.4GHz, 5.2GHz, 5.8GHz pada kecepatan 11 s/d 54Mbps dapat menekan investasi untuk membangun sambungan kecepatan tinggi menjadi sekitar Rp. 3.5 s/d 7 juta saja. Gilanya, kita dapat memperoleh akses Internet kecepatan tinggi tanpa perlu menggunakan jasa Telkom sama sekali, artinya tidak perlu membayar pulsa Telkom sama sekali.

Bagi para peminat Internet kecepatan tinggi menggunakan teknologi radio (wireless), saya sangat menyarankan anda untuk bergabung dalam diskusi di mailing list kami di Internet pada alamat:

	Indowli@yahoogroups.com
	Asosiasi-warnet@yahoogroups.com
	Asosiasi-warnet-broadband@yahoogroups.com

Kadang-kadang beberapa diskusi juga dilakukan di orari-news@yahoogroups.com & majalahneotek@yahoogroups.com. Adapun berbagai naskah & materi tentang teknologi internet wireless berkecepatan tinggi juga dapat diperoleh di http://www.bogor.net/idkf/.