## Rancang Bangun Sistem Virtual Reality Nirkabel Berbasis WLAN
Muh Dimas Ariyanto 1 , Ahmad Wahyu Purwandi 2 , Moh Abdullah Anshori 3
1,3 Program Studi Jaringan Telekomunikasi Digital, Jurusan Teknik Elektro, Politeknik Negeri Malang, Indonesia
2 Program Studi Teknik Telekomunikasi, Jurusan Teknik Elektro, Politeknik Negeri Malang, Indonesia
1 riyan.gendut@gmail.com , 2 purwandi2@gmail.com , 3 anshori_ma@yahoo.com
Abstract  —  Virtual  Reality  technology  is  one  of  the  technologies  that  currently  growing  and  gaining  interest,  due  to  its  wide  application potential in multiple fields. Virtual Reality is a technology that allows a user interact with computer as well as other users through a virtual environment  that  replicates  natural  human  senses,  in  this  case  encompassing  hearing  and  sight.  This  research  would  explore  design, realisation, and analysis of a wireless Virtual Reality system based on WLAN, using widely available hardware that is smartphone device. Practical implementation with widely available technology is prioritised compared to overall quality provided by the system. Operating system used for the PC is Microsoft Windows 10, and for smartphone Android version 6.0.1 is used as base. XAMPP distribution is used as HTTP server  on  top of  Windows  operating  system  on  PC.  Stereoscopic/360 degree  MP4  video  format  is  chosen as  streaming  load.  The  designed Virtual Reality system is capable of using hotspot capability of a smartphone to perform streaming of stereoscopic video with 1080s and 720s resolution.  The  designed  room  dimension  is  up  to  6x4  meter  for  a  single  transceiver  configuration,  and  up  to  6x8  for  two  transceiver configuration. These dimension limitation is based on -3dB signal power drop that occurs at 5 meter distance in the performed test, as such the furthest distance between a transceiver and a client must be within 5 meter.

## Keywords: Virtual Reality, WLAN, Video, Streaming, Smartphone.
Abstrak — Teknologi Virtual Reality merupakan salah satu teknologi yang semakin berkembang dan diminati pada saat ini, dikarenakan potensi  penerapannya  yang  sangat  luas  pada  berbagai  bidang.  Teknologi  Virtual  Reality  merupakan  teknologi  yang  memungkinkan manusia  berinteraksi  dengan  komputer  maupun dengan  manusia lain melalui  lingkungan virtual yang  meniru  indra manusia  secara alamiah,  dengan  kata  lain  mencakup  penglihatan  dan  pendengaran.  Penelitian  ini  membahas  perancangan,  realisasi,  serta  analisis sebuah sistem  Virtual Reality nirkabel dengan berbasis WLAN, menggunakan perangkat keras yang tersedia pada masyarakat yakni perangkat  smartphone.  Mengutamakan  penerapan  praktis  dengan  teknologi  yang  tersedia  pada  masyarakat  dibandingkan  kualitas keseluruhan sistem. Sistem operasi yang digunakan adalah Microsoft Windows 10 untuk PC dan Android versi 6.0.1 untuk smartphone. Menggunakan distribusi XAMPP pada PC/laptop Windows sebagai server HTTP. Media yang digunakan berupa video 360°/stereoskopik berformat  mp4.  Sistem  Virtual  Reality  yang  dirancang  mampu  menggunakan  hotspot  smartphone  untuk  melakukan  streaming  pada resolusi 1080s serta 720s. Rancangan luas ruangan yang dibuat adalah hingga 6x4 meter untuk konfigurasi dengan satu pemancar, dan hingga 6x8 meter  untuk  konfigurasi  dengan  dua  pemancar.  Batasan  ukuran  ruangan  ini  didasarkan  pada  titik  penurunan kekuatan sinyal sebesar -3dB yang terjadi pada jarak 5 meter pada kedua resolusi, sehingga batasan jarak terjauh antara klien dan server adalah 5 meter.
Kata kunci: Virtual Reality, WLAN, Video, Streaming, Smartphone.

## I. PENDAHULUAN
Perkembangan teknologi akan selalu berjalan seiring dengan waktu,  membuka  potensi  dan  lapangan  perkembangan  yang belum pernah dibayangkan sebelumnya. Hal ini terutama terjadi pada  perkembangan  teknologi  informasi  dan  komunikasi, dengan  kemampuan  untuk  memproses  dan  menyampaikan informasi  melalui  media  yang  semakin  beraneka  ragam,  serta sistem komunikasi yang semakin kompleks.
Teknologi Virtual  Reality merupakan  salah  satu  teknologi yang  semakin  berkembang  dan  diminati  pada  saat  ini, dikarenakan  potensi  penerapannya  yang  sangat  luas  pada berbagai bidang. Teknologi Virtual Reality merupakan teknologi yang  memungkinkan  manusia  berinteraksi  dengan  komputer maupun  dengan  manusia  lain  melalui  lingkungan  virtual  yang
meniru  indra  manusia  secara  alamiah,  dengan  kata  lain mencakup penglihatan dan pendengaran.
Namun, masih banyak kendala dan keterbatasan yang dialami oleh  sistem Virtual  Reality modern.  Salah  satunya  adalah mahalnya sistem Virtual Reality akibat biaya pengembangan dan eksperimentasi  [1].  Akibatnya,  sistem Virtual  Reality sebagai medium  hiburan  hanya  dapat  dinikmati  sebagian  masyarakat, dan  aplikasi  pada  bidang  pendidikan  menjadi  sulit  untuk dilakukan.  Padahal,  aplikasi  pada  bidang  pendidikan  memiliki potensi pengembangan dan pangsa pasar yang sangat luas, dan akan  memungkinkan  revolusi  medium  pembelajaran  pada berbagai tingkat pendidikan.
Dengan  demikian,  dibutuhkan  sebuah  solusi  untuk membangun sebuah sistem Virtual Reality yang terangkau oleh
masyarakat. Salah satu cara untuk melakukannya adalah dengan menggunakan perangkat dan teknologi yang sudah tersebar luas di  masyarakat,  semisal  perangkat smartphone .  Dengan menggunakan perangkat smartphone yang telah tersebar luas di masyarakat bahkan di kalangan pelajar, biaya yang dibutuhkan untuk mengakses teknologi Virtual Reality dapat ditekan dengan cukup besar.
Pada  konferensi  Google  I/O  2015  meluncurkan  spesifikasi untuk sistem virtual reality Google Cardboard berupa platform untuk  mengembangkan  aplikasi  serta  spesifikasi  perangkat headset dan lensa [2].
Selain  itu,  sistem Virtual  Reality yang  ada  saat  ini  kurang cocok  terutama  pada  aplikasi  yang  ditujukan  untuk  anak-anak yang  cenderung  bergerak  kesana-kemari,  akibat  keterbatasan dari kabel yang digunakan untuk transfer data maupun daya pada perangkat,  sehingga  mempersempit  potensi  penerapan Virtual Reality itu sendiri.
Penelitian ini membahas perancangan, realisasi, serta analisis sebuah sistem Virtual Reality nirkabel dengan berbasis WLAN, menggunakan  perangkat  keras  yang  tersedia  pada  masyarakat yakni perangkat smartphone .

## II. METODE

## A. Tahap Penelitian
Adapun  tahap  penelitian  yang  akan  ditunjukan  dalam Gambar 1.
Gambar 1. Diagram Alur Tahap Penelitian
1. Penelitian dimulai dengan studi literatur tentang penelitian sebelumnya,  serta  teori  pendukung  dalam  penyusunan penelitian ini diantaranya teknologi WLAN, sistem operasi Android, sistem server HTTP XAMPP, serta sistem monitor jaringan Wireshark.
2. Kemudian  direncanakan  konfigurasi  sistem,  yakni  laptop dengan  XAMPP  sebagai server HTTP,  Wireshark  sebagai
monitor  lalu-lintas  jaringan,  serta  menggunakan  aplikasi berbasis Android sebagai client untuk melakukan stream. 3. Sistem yang telah direncanakan dan dikonfigurasi kemudian diuji  untuk  menentukan  batasan-batasan  sistem,  dalam penelitian ini adalah throughput, delay , dan cakupan sinyal.
4. Hasil  pengujian  kemudian  digunakan  untuk  melakukan perencanaan  dan  perancangan  sistem  kembali,  dengan menerapkan batasan yang telah ditentukan dalam pengujian
B. Alat dan Bahan
1. Perangkat  lunak  yang  digunakan  pada  penelitian  ini ditunjukan dalam tabel berikut.
T ABEL I D AFTAR P ERANGKAT L UNAK Nama Bahan Keterangan XAMPP Digunakan sebagai HTTP Host agar berkas pada server dapat diakses oleh jaringan Wireshark Digunakan untuk mengumpulkan dan menganalisa data Google Android Digunakan sebagai titik akses WLAN serta sebagai sistem operasi klien untuk mengakses berkas pada server .
VR 3d Movie Player Digunakan sebagai perangkat lunak klien stream. WiFi Analyzer Digunakan untuk mengumpulkan dan menganalisa data. 2. Perangkat  keras  yang  digunakan  pada  penelitian  ini ditunjukan dalam Tabel berikut.
T ABEL II D AFTAR P ERANGKAT K ERAS Nama Alat Keterangan Personal Computer (PC) atau Laptop Sebagai perangkat keras server penampung data serta sistem perekaman data hasil penelitian. Smartphone Android Sebagai perangkat keras klien dan titik akses WLAN, sebagai platform untuk menjalankan dan melakukan pemrosesan sistem Virtual Reality beserta input sensor dll. Smartphone Android Sebagai perangkat keras pengukuran sinyal. Router ZTE F609 Sebagai perangkat keras titik akses WLAN. Google Cardboard set Sebagai frame untuk menempatkan Smartphone yang dilengkapi bersudut lebar.

## C. Teknik Pengumpulan Data
Data-data  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini  antara  lain delay dan throughput jaringan ketika dilakukan streaming media Virtual  Reality berupa  video  dan  audio  antara server/host komputer laptop dan client berupa aplikasi smartphone Android. Data  yang  juga  diukur  adalah  kekuatan  sinyal  dari  jaringan WLAN ketika streaming media virtual reality dilakukan. Transmission Control Protocol/Internet Protocol (TCP/IP), jika diterjemahkan adalah Protokol Kendali Transmisi/Protokol Internet,  adalah  gabungan  dari  protokol  TCP  ( Transmission Control  Protocol )  dan  IP  ( Internet  Protocol )  sebagai sekelompok  protokol  yang  mengatur  komunikasi  data  dalam proses tukar menukar data dari satu komputer ke komputer lain di  dalam  jaringan  internet  untuk  memastikan  pengiriman  data sampai ke alamat yang dituju [3].
Delay rata-rata  antar  paket  dalam  sebuah  transmisi  dapat dihitung dengan persamaan berikut:
paket total n T Delay = (1)
Keterangan :
T total = Jumlah total waktu transmisi (sekon) n paket = Jumlah total paket yang ditransmisikan
Throughput adalah  kecepatan  rata-rata  data  ditransmisikan dalam suatu jaringan, dinyatakan dengan satuan baud atau bit per sekon.  Secara  umum, throughput yang  lebih  tinggi  dianggap lebih baik, namun pada penelitian ini selama throughput berada lebih tinggi daripada bit rate berkas yang dilakukan streaming maka  akan  dianggap  baik,  meskipun  mungkin  lebih  rendah daripada throughput stream lainnya.
Selain Delay dan Throughput ,  data  lain  yang  dikumpulkan adalah  kekuatan  sinyal.  Kekuatan  sinyal  dikumpulkan  melalui antena  pada smartphone yang  terpisah  dari smartphone yang melakukan stream . Kekuatan sinyal diukur dengan satuan dBm, menggunakan variabel kontrol jarak bersatuan meter.
Pengujian kekuatan sinyal dilakukan menggunakan perangkat smartphone yang terpisah dari perangkat yang sedang melakukan stream. Hal  ini  untuk  mencegah  proses  pencatatan data dari mengganggu kapasitas pemrosesan smartphone. Selain itu,  pada  konfigurasi hotspot tidak  dimungkinkan  melakukan pengukuran  kekuatan  sinyal  melalui  perangkat  yang  sama, karena perubahan jarak tidak dapat dilakukan antara perangkat klien dengan router WLAN.
Dari data yang dicatat kemudian akan diamati jarak kekuatan sinyal  berkurang  sebesar  3  dB  terhadap baseline ,  dengan  kata lain jarak yang menyebabkan penurunan kekuatan sinyal sebesar 50%.  Hal  ini  dilakukan  karena  kebanyakan  faktor  yang mempengaruhi  kekuatan  sinyal  adalah  faktor  lingkungan, sehingga  untuk  jangkauan  diluar  jarak  -3dB  tidak  ada  jaminan bahwa kondisi lingkungan tidak akan mengganggu operasi. -3dB dianggap  sebagai  titik  nyaman  dimana  kemungkinan  tertinggi bagi  sinyal  dalam  sistem  untuk  melebihi  pengaruh  faktor lingkungan.

## III. HASIL DAN PEMBAHASAN
Gambar 2. Grafik perbandingan throughput terhadap bit rate total berkas video
Stream pada kualitas 240s dan 360s berada dalam kapasitas jaringan  baik  konfigurasi Hotspot maupun  ZTE  F609,  namun kualitas  stream  tidak  memadai  di  sisi  pengguna.  Sedangkan stream pada kualitas 1440s dan 2160s berada di luar kapasitas jaringan,  ditandai  dengan  rusaknya  citra  yang  diterima  pada klien dan gagalnya stream.
Dengan demikian dapat ditentukan bahwa performa jaringan dan  data  pada  kedua  konfigurasi  terbaik  terjadi  pada  kualitas
stream 1080s  dan  720s,  karena  kedua  resolusi  berada  dalam kapasitas jaringan dan kualitas stream yang didapat cukup jelas di sisi pengguna.
Gambar 3. Grafik pengukuran kekuatan sinyal terhadap jarak.
Pada kualitas stream 1080s, yang dari pengujian sebelumnya ditentukan sebagai kualitas stream optimal, penurunan sebesar - 3 dB dari baseline -42 dBm ke -45dBm terjadi antara jarak 5 dan 6 meter. Jarak kegagalan stream yang terekam pada kualitas ini adalah 85 meter.
Pada  kualitas  stream  720s,  dengan baseline  -23  dBm maka penurunan  -3  dB  terjadi  pada  kurang  dari  dua  meter,  namun dengan baseline -44 dBm maka penurunan -3 dB terjadi antara 5 dan 6 meter. Jarak kegagalan stream yang terekam pada kualitas ini adalah 85 meter.
Asumsi baseline -44 dBm untuk kualitas 720s dilakukan oleh peneliti  karena  baseline  tersebut  cukup  dekat  dengan  baseline dari  stream  1080s,  dan  karena  -23  dBm  merupakan  nilai  yang peneliti anggap kurang realistis untuk diharapkan selalu terjadi pada jarak 1 meter. Asumsi ini dapat diabaikan, dan desain untuk ruangan dapat dibuat untuk menggunakan repeater dalam jarak jangkauan  dua  meter.  Namun  pendapat  pribadi  peneliti  adalah untuk menggunakan jarak jangkauan 5 meter.
Desain  ruangan  1  dengan  satu  antena/pemancar  untuk menyambungkan  ke  server  diletakkan  pada  sudut  ruangan. Dengan  menggunakan  rancangan  ini,  ruangan  yang  dihasilkan maksimal berukuran 3x4 meter, untuk memastikan titik terjauh dari antena/pemancar server berjarak maksimal 5 meter.
Desain  ini  dibuat  dengan  mempertimbangkan  titik  terjauh dari  pemancar  yang  berada  di  salah  satu  sudut  ruangan,  yakni titik  sudut  ruangan  yang  berseberangan.  Dengan  menganggap jarak ini sebagai hipotenusa dari sebuah segitiga siku-siku, dapat ditemukan sisi-sisi lain. Dalam hal ini karena 5 merupakan salah satu bilangan pythagorean triple, dapat segera diketahui bahwa sisi-sisi lain akan berukuran 3 dan 4 meter.

## Gambar 4. Rancangan ruangan 1
Desain  ruangan  2  dengan  satu  antena/pemancar  server diletakkan  di  tengah  salah  satu  sisi  ruangan.  Dengan
menggunakan rancangan ini, ruangan yang dihasilkan maksimal berukuran  6x4  meter,  untuk  memastikan  titik  terjauh  dari antena/pemancar server berjarak maksimal 5 meter.

## Gambar 5. Rancangan ruangan 2
Desain  ruangan  3  dengan  dua  antena/repeater  server diletakkan  di  dua  sudut  berlawanan  ruang.  Dengan menggunakan rancangan ini, ruangan yang dihasilkan maksimal berukuran  5x5  meter,  untuk  memastikan  setiap  titik  dalam ruangan  maksimal  memiliki  jarak  paling  jauh  lima  meter  dari salah satu pemancar.
Jarak  antara  kedua  pemancar  dalam  rancangan  ini  adalah kurang lebih sebesar tujuh meter.
Gambar 6. Rancangan ruangan 3
Desain  ruangan  4  dengan  dua  antena/repeater  server diletakkan di dua sisi berlawanan ruang. Dengan menggunakan rancangan ini, ruangan yang dihasilkan maksimal berukuran 6x8 meter,  untuk  memastikan  setiap  titik  dalam  ruangan  maksimal memiliki jarak paling jauh lima meter dari salah satu pemancar.
Gambar 7. Rancangan ruangan 4

## IV. KESIMPULAN
Sistem virtual reality yang dirancang mampu menggunakan hotspot  smartphone untuk  melakukan streaming pada  resolusi 1080s serta 720s dengan luas ruangan hingga 6x4 meter untuk konfigurasi dengan satu pemancar, dan hingga 6x8 meter untuk konfigurasi  dengan  dua  pemancar.  Batasan  ukuran  ruangan  ini
didasarkan  pada  titik  penurunan  kekuatan  sinyal  sebesar  -3dB yang  terjadi  pada  jarak  5  meter  pada  kedua  resolusi,  sehingga batasan jarak terjauh antara klien dan server adalah 5 meter.
REFERENSI
[1]   A. Amer dan P. Peralez, “Affordable altered perspectives: Making  augmented  and  virtual  reality  technology accessible,”  dalam Global  Humanitarian  Technology Conference (GHTC) , San Jose, 2014.
[2]   Google,  Inc.,  “Google  Cardboard  (I/O  2015)  Technical Specification v2.0,”  2015.  [Online].  Available: https://vr.google.com/cardboard/manufacturer.  [Diakses 5 Maret 2018].
[3]   J. Postel, “"Internet Protocol - DARPA Internet Program Protocol  Specification,"  RFC  791,”  University  of Southern  California  Information  Sciences  Institute,  Los Angeles, 1981.