Sistem Komunikasi Data

Sistem Komunikasi Data

Sofyan Basuki

[email protected]

085724677888

085320900567

SISTEM TELEKOMUNIKASI(EL 2031)

Teknik Elektro – Universitas Jenderal Ahmad YaniBandung – Cimahi2011

Simplified Communications Model

Simplified Data Communications Model

Ringkasan Perkembangan Telekomunikasi

Ringkasan Perkembangan Telekomunikasi

Model Jaringan

Node Jaringan

Node pd jaringan adalah mesin atau komputer yg menyediakan koneksi bagi user dalam kasus circuit switching, atau merelay data user dalam kasus komunikasi data

Node dapat berupa customer nodes, switching nodes, transmission nodes dan service nodes

Node juga dapat diklasifikasikan sebagai:◦ terminal: terminal CRT, PC, work station, telepon

◦ host: komputer ‘besar’ atau workstation ‘besar’

◦ multiplexors/concentrators

◦ switch lokal - memungkinkan fasilitas dan device yg terhubung utk berkomunikasi secara langsung satu dg lainnya

◦ switch tandem - untuk interkoneksi antar node

◦ gateway - peralatan untuk interkoneksi antar jaringan

Fungsi-Fungsi Jaringan Komunikasi

Fungsi dasar yg harus dilaksanakan oleh jaringan telekomunikasi:◦ switching - utk interkoneksi kanal

◦ routing - utk memilih sebuah lintasan utk persyaratan tertentu

◦ Flow control - memperlambat atau menolak trafik

◦ konversi kecepatan dan kode

◦ keamanan - mencegah akses dari yg tidak berhak

◦ backup - mampu bereaksi terhadap kegagalan

◦ monitoring - kegagalan, trafik, akuntabilitas

◦ internetworking - utk menyediakan komunikasi dengan dan melalui jaringan lain

◦ manajemen jaringan - untuk me-manage resource jaringan

Klasifikasi Jaringan

Node jaringan mempunyai berbagai nama yg berbeda:◦ Data Circuit Terminating equipment (DTE) - ITU-T

◦ Interface Message Processor (IMP) - ARPANET

◦ Switch - jaringan telepon

◦ Router - LAN

◦ dsb

Peralatan user biasa disebut Data Terminal Equipment (DTE) - ITU-T :◦ terminal

◦ telepon set

◦ host

◦ PC

◦ workstation, dll

Topologi Ring Pola dari topologi ring hampir sama dengan

topologi bus, tetapi kedua terminal yang berada di ujung saling di hubungkan sehingga hubungan antar terminal berlangsung dalam suatu lingkaran tertutup

Keuntungan : Kegagalan koneksi akibat gangguan media dapat diatasi dengan jalur lain yang masih terhubung. Penggunaan sambungan point to point membuat transmission error dapat diperkecil.

Kerugian : Transfer data menjadi lambat bila data yang dikirim melalui banyak komputer.

Topologi Bus Merupakan topologi yang menghubungkan

semua terminal ke satu jalur komunikasi yang kedua ujungnya ditutup dengan terminator. Terminator adalah perankat yang menyediakan resistansi listrik untuk menyerap sinyal pada akhir transmisi sambungan agar sinyal tidak terlontar kembali dan diterima lagi oleh stasiun jaringan.

Keuntungan : Murah, karena tidak memakai banyak media dan kabel yang dipakai sudah umum. Setia komputer dapat saling berhubungan langsung.

Kerugian : Sering terjadi hang (crash talk) ketika lebih dari satu pasang memakai jalur di waktu yang sama.

Topologi Star Pada topologi star, terdapat sebuah terminal pusat

(hub/switch) yang mengatur dan mengendalikan semua kegiatan komunikasi data. Trafik data mengalir dari node ke terminal pusat dan diteruskan ke node (station) tujuan.

Keuntungan : Akses ke station lain (client atau server) cepat. Dapat menerima workstation baru selama port di central node (Hub/Switch) tersedia. Hub/Switch bertindak sebagai konsentrator. Hub/Switch dapat disusun seri (bertingkat) untuk menambah jumlah station yang terkoneksi di jaringan. Mendukung user yang banyak dibanding topologi bus maupun ring.

Kerugian : Bila traffic data cukup tinggi dan terjadi collision, semua komunikasi akan ditunda, dan koneksio akan dilanjutkan / dipersilahkan dengan cara random ketika hub/switch mendeteksi tidak adal jalur yang sedang gunakan oleh node lain.

Struktur jaringan (cont.)

Bus network & Ring network- Useless for telephony hanya boleh ada satu

percakapan yang berlangsung pada saat yang bersamaan- Digunakan untuk LAN (local area network)

A B

F E D

C

Bus network

Ring network

Struktur jaringan (cont.)- Konfigurasinya star network

Jumlah saluran total = N = n

S

Struktur jaringan

Mesh network- n = jumlah node- Jumlah link total = N = (½)n(n-1)

Jika n >> 1, maka N berbanding lurus dengan n2

- Practicable bila n kecil dan saluran pendekSemakin banyak n dan semakin panjang saluran

much too expensive

A

BF

E

D

C

Klasifikasi Jaringan

Jaringan juga dapat diklasifikasikan berdasarkan cakupan geografisnya:

◦ Local Area Network (LAN) : dibatasi beberapa Km, kantor atau kampus

◦ Metropolitan Area Network (MAN) puluhan Km, kota

◦ Wide Area Network (WAN) ratusan - ribuan Km

◦ Terrestrial radio networks

◦ Wireless communications

◦ Satellite networks - internasional

Klasifikasi Jaringan Lainnya

Centralized vs Distributed (control regime)

Publik vs privat (kepemilikan)

Voice, data dan video (tipe informasi)

Analog, digital, radio, satelit (teknik transmisi)

Mesh (mata jala), bus, ring, star, tree (topologi)

Broadband atau narrowband (data rate dan kecepatan respon)

Single media (mis. Telepon) atau multimedia (mis. Broadband ISDN)

Arsitektur komunikasi

Arsitektur JaringanUntuk mengurangi kerumitan, jaringan

diorganisasikan sebagai suatu tumpukan level atau layer.

Tujuan tiap layer adalah memberikan layanan kepada layer yang berada di atasnya

Tiap layer memiliki protokolnya masing-masing. Protokol adalah aturan suatu "percakapan" dapat dilakukan. Protokol layer n pada satu mesin akan berbicara dengan protokol layer n pula pada mesin lainnya.

Himpunan layer dan protokol disebut arsitektur jaringan

Fungsi-fungsi ProtokolEnkapsulasi (Encapsulation atau

pembungkusan paket data)Segmentasi dan perakitan ulangKontrol KoneksiPengiriman berurutanKontrol Aliran Data (Flow Control)Kontrol Kesalahan (Error Control)PengalamatanMultiplexingLayanan Transmisi

Tipe Layanan

1. Connection-oriented◦ Serupa model telepon◦ Pengirim mendorong obyek (bit) pada sebuah ujung,

dan si penerima mengambil bit-bit di ujung lainnya sesuai dengan urutannya.

◦ Berdasar kualitas layanannya (Quality of service), Connection oriented yang reliable bila layanan yang bersangkutan tidak pernah kehilangan data, biasanya dengan acknowledgment.

◦ Dengan adanya acknowledgment, kemungkinan terjadinya delay akan membuat koneksi menjadi unreliable. Contoh: digitized voice.

◦ Byte stream, aliran byte, tidak ada batas ukuran pesan. Contoh Remote login. Ketika menerima 2 KB, sulit ditentukan apakah pesat tersebut telah diterima sebagai 2 KB, atau 2 pesan 1KB.

◦ Message sequence, ukuran pesan telah ditentukan. Contoh Urutan halaman. Bila dua pesan 1 KB dikirimkan, keduanya akan tiba di tujuan sebagai 2 buah pesan 1 KB yang berlainan.

2. Connectionless-oriented Serupa model layanan sistem surat pos. Setiap paket dapat memiliki alamat yang dituju,

mempunyai rutenya masing-masing yang independen. Paket dapat diterima dalam suatu urutan yang tidak

sama pada saat dikirimkan. Unreliable connectionless (tidak menggunakan

acknowledgment) sering disebut datagram. Contoh telegram.

Untuk keperluan pengiriman paket yang pendek/kecil, tapi memiliki tingkat reliabilitas tinggi, digunakan layanan acknowledgment datagram.

Layanan request-reply, sebuah datagram berisi permintaan, dan balasan yang diterima merupakan jawabannya.

MODEL-MODEL REFERENSIOSI (Open System Interconnection)

Circuit Switching

The ITU-T defines switching as:"the establishing, on demand, of an individual connection from a desired inlet to a desired outlet within a set of inlets and outlets for as long as is required for the transfer of information".

Circuit fisik dibangun diantara titik-titik ujung yang berkomunikasi (lintasan ‘dedicated’ selama durasi percakapan)

Setelah dibangun sinyal data bidirectional dapat mengalir secara kontinyu

Kualitas lintasan ‘dedicated’ dijamin selama durasi panggilan Tiga phase dalam life-cycle suatu koneksi:

◦ pembangunan circuit◦ transfer data◦ penutupan circuit

Jika circuit tidak tersedia: “sinyal sibuk” Delay utk membangun circuit relatif besar Contoh: Jaringan telepon, ISDN

Circuit Switching (Jaringan Telepon)

Sumber“Pemanggil”

Sentral Lokal(Central Office)

“C.O.”

Tujuan“Yg

Dipanggil”

Sentral Lokal(Central Office)

“C.O.”

Sentral Trunk(Trunk

Exchange)

Tiap panggilan telepon dialokasikan 64kb/s. Sehingga

2.5Gb/s saluran trunk dp memuat 39,000 calls.

Circuit Switching: Timing-1

Circuit Switching: Timing-2

Asumsi

- Jumlah Hop = M

- Delay pemrosesan per Hop = P

- Delay propagasi link = L

- Kecepatan transmisi = W bit/det

- Ukuran paket = B bit

TOTAL DELAY = total propagasi + total transmisi + total prosesing

TOTAL DELAY =

Node Circuit Switching

Node (switch) pada circuit switching

Circuit Switching: Multiplexing/Demultiplexing

Waktu dibagi dalam frame, dan frame dibagi dalam slot Posisi slot relatif di dalam frame menentukan kepercakapan

mana data tersebut dimiliki Perlu sinkronisasi antara pengirim dan penerima Jika percakapan tidak digunakan kapasitas circuit lost

Untuk data ?◦Karakteristik data : large burst, short

duration, error-free transmission ◦Bila digunakan circuit switching

Tidak efisien Ada delay call setup Data dikirimkan dengan data rate yang tetap

(endpoints yang berkomunikasi harus bekerja pada data rate ini)

◦Digunakan packet switching

Packet switching◦Message dipotong-potong menjadi

sejumlah data yang lebih pendek yang disebut paket

◦Setiap paket dilengkapi alamat sumber dan tujuan

◦Paket-paket ini diterima, disimpan, diproses lalu ditransmisikan lagi oleh setiap node dalam jaringan yang dilewati sampai akhirnya mencapai tujuan

◦Pada teknik ini tidak ada resource jaringan yang didedikasikan (no dedicated resource) penggunaan resource jaringan lebih efisien, tetapi ada potensi kongesti

Packet Switching

Paket dikirim dalam format deretan bit disebut paket Paket mempunyai struktur berikut:

◦ Header dan trailer memuat informasi kontrol (mis. Address tujuan, check sum)

Tiap paket diteruskan melalui jaringan dari node ke node sepanjang lintasan (routing)

Pada tiap node paket diterima, disimpan sementara dan diteruskan ke node berikutnya (store-and-forward network)

Kapasitas tidak dialokasikan utk paket-paket

Packet Switching : Node Switching

Packet Switching: Multiplexing/Demultiplexing

Data dari sembarang percakapan dapat ditransmisikan kapan saja

Satu percakapan dapat menggunakan keseluruhan kapasitas link (jika hanya sendiri)

Bagaimana utk memberi tahu mereka saling terpisah?◦ Menggunakan meta data (header) yg menunjukan data (ID, sumber,

tujuan, dll)

Packet Switching (Statistical Multiplexing)

Karena buffer “menyerap” temporer burst, maka link output tidak perlu beroperasi pada rate NxR

Tetapi buffer mempunyai kapasitas terbatas B, maka kehilangan paket mungkin terjadi

Link rate, RX(t)

Dropped packets

B

Dropped packets

Panjang Antrian

X(t)

Waktu

Packet buffer

Paket untuk satu

outputData Hdr

Data Hdr

Data Hdr

RR

R

1

2

N

Statistical Multiplexing

B

A

waktu

waktu

rate

rate

x

x

A x

B x

Statistical Multiplexing Gain

STATISTICAL MULTIPLEXING GAIN = 2x/C

Catatan: Gain dapat ditentukan untuk probabilitas loss tertentu. Dalam contoh in x dan C dipilih sehingga tidak ada loss

A

B

C

2x

C < 2x

A+B

waktu

rate

Mengapa Internet menggunakan Packet Switching? Efisiensi penggunaan link yang mahal

◦ Link diasumsikan mahal dan langka

◦ Packet switching memungkinkan banyak aliran bursty utk menggunakan bersama link secara efisien

◦ Circuit switching jarang digunakan untuk jaringan data, karena sangat tidak efisien dalam penggunaan link

Ketahanan terhadap kegagalan link dan router◦ Untuk keandalan yang tinggi Internet harus menggunakan subnet

datagam, sehingga jika beberapa link atau router rusak message dapat di-reroute-kan.

Packet Switching: Model Node

Biasanya sangat berguna untuk memodelkan router atau node switching lainnya sebagai mempunyai antrian utk tiap link outputnya

R

A

BC

A A

B

C

B

C

Packet Switching: Formula Little

Dimana: L = jumlah pelanggan rata-rata dalam antrian = rate kedatangan pelanggan, dalam pelanggan/det. w = waktu rata-rata satu pelanggan menunggu dalam antrian

L = .w

Datagram Packet Switching: Timing-1

Datagram Packet Switching : Timing-2

Asumsi

- Jumlah Hop = M

- Delay pemrosesan per Hop = P

- Delay propagasi link = L

- Delay transmisi paket = T

- Ukuran message = N paket

TOTAL DELAY = total propagasi + total transmisi + total store-and-forward + total prosesing

TOTAL DELAY =

Datagram Packet Switching: Routing

Virtual Circuit Packet Switching

Hybrid dari circuit switching dan packet switching

Data message ditransmisikan dalam bentuk paket-paket dengan ukuran maksimum tertentu

Semua paket-paket dari suatu aliran paket melalui lintasan (yg sudah dibangun) yg sama

Jaminan dalam urutan pengiriman paket

Paket-paket dari VC yang berbeda dapat saling disisipkan

Contoh: X.25, Frame Relay, ATM

Virtual Circuit Packet Switching: Phase

Komunikasi dg VC packet switching berlangsung dalam 3 phase (bandingkan persamaan dan perbedaannya dg circuit switching):◦ pembangunan VC

◦ transfer data

◦ penutupan VC

Header paket tidak perlu memuat informasi penuh dari alamat tujuan

Virtual Circuit Packet Switching: Timing-1

Virtual Circuit Packet Switching : Timing-2

Asumsi

- Jumlah Hop = M

- Delay pemrosesan per Hop = P

- Delay propagasi link = L

- Delay transmisi paket = T

- Ukuran message = N paket

TOTAL DELAY = total propagasi + total transmisi + total store-and-forward + total prosesing

TOTAL DELAY =

Circuit Switching vs Packet Switching

Keuntungan paling penting dari packet switching terhadap circuit switching: dp mengeksploit statistical multiplexing:◦ penggunaan bandwidth yg efisien

◦ secara statistik: ratio antara peak dan average rate adalah 3:1 utk audio dan 15:1 utk trafik data

Namun packet switching perlu menangani kongesti:

Router lebih kompleks

Lebih sulit utk mendapatkan service jaringan yg baik (mis. Delay dan jaminan bandwidth)

Dalam praktek kombinasi:◦ IP over SONET, IP over Frame Relay