Transcript Materi 5. Jaringan Telekomunikasi Switching

Pengantar Jaringan
Telekomunikasi
Muhammad Nasar
[email protected]
Outline



Jaringan komunikasi switching
Circuit switching
Packet switching
Pengertian dasar


Komunikasi adalah saling menyampaikan
informasi kepada tujuan yang diinginkan
Informasi bisa berupa






suara percakapan (voice),
musik (audio),
gambar diam (photo),
gambar bergerak (video),
data digital (text, binary, etc)
Komunikasi bisa dilakukan antara 2 atau lebih
tempat yang berdekatan maupun berjauhan
Sepintas sejarah






Kentongan: orang Indonesia menggunakan
kentongan untuk menyampaikan informasi
kebakaran, bencana alam, kejahatan, panggilan
untuk kumpul, dll.
Asap: orang Indian menggunakan kode asap
Cermin: dengan memantulkan sinar matahari
Semaphore: pramuka menggunakan kode bendera
Morse: untuk komunikasi tersandi
cara-cara lain sesuai dgn jaman/keperluannya
Sejarah komunikasi modern
 Sistem Komunikasi Telepon
 Dimulai dengan penemuan telepon oleh Alexander
Graham Bell pada tahun 1876
 Sistem Komunikasi Radio
 Dimulai dengan penemuan radio oleh Guiogelmo
Marconi pada tahun 1901
 Sistem Komunikasi Data
 Penemuan komputer yang kemudian timbul keinginan
untuk menghubungkan komputer yang satu dengan
yang lain (dimulai era 1960-an).
Perkembangan komunikasi
modern



Komunikasi telepon  jaringan PSTN (Public
Switched Telepon Network), ISDN (Integrated
Service Digital Network) : tidak hanya suara (voice),
tetapi juga data digital dan video  multimedia
Komunikasi radio  jaringan radio seluler : AMPS,
GSM, UMTS, HSDPA, HSUPA, dll yg sejenis, maupun
yg berteknologi CDMA, disamping jaringan radio nonseluler seperti WiFi dan WiMAX.
Komunikasi data  jaringan internet seperti
komunikasi ftp, e-mail, web, e-commerse, dll 
multimedia  cloud computing
Diagram blok sistem komunikasi
modern
Klasifikasi jaringan komunikasi

Bds cara node mempertukarkan informasi
Communication
Network
Switched
Communication
Network
Broadcast
Communication
Network
Topik Pembahasan
Circuit-Switched
Communication
Network
Packet-Switched
Communication
Network
Datagram
Network
Virtual Circuit
Network
Konsep nodes dan links

Jaringan komunikasi biasa digambarkan dalam node dan link



Node: merepresentasikan end-terminal, perangkat jaringan;
digambarkan dengan bentuk lingkaran, kotak
Link: merepresentasikan hubungan/koneksi antar nodes; digambarkan
dengan garis
Sebagai perangkat jaringan, node dapat memiliki fungsi:



Router
Switcher
Multiplexer
Kategori link / jaringan

Berdasarkan jangkauan dibedakan menjadi 3



LAN (Local Area Network), dibatasi suatu area
seperti lab, perkantoran disebuah gedung atau sebuah
sekolah dan jangkauan biasanya hingga 1 km.
MAN (Metropolitan Area Network), lebih besar
dari pada LAN. Meliputi sebuah kota / wilayah tertentu.
WAN (Wide Area Network), lingkup sangat luas;
biasanya sudah menggunakan satelit ataupun kabel
bawah laut, menghubungkan antar negara. Dapat
dikatakan sebagai internet.
Mengapa perlu switching?

Indonesia




8 juta pengguna fix telephone
30 juta pengguna internet
180 juta pengguna ponsel
Dunia

More..
Mengapa perlu switching?
Latar belakang :



Bandwidth suatu saluran komunikasi, baik
voice maupun data, tidak termanfaatkan
maksimal
Munculnya idle time (saluran terus terhubung
meski sudah tidak terpakai).
Biaya telekomunikasi jadi sangat mahal,
terutama untuk jarak jauh
Ilustrasi
X
Point-to-point  switched
Tanpa MUX  dengan MUX
Analog  Digital
(Sentral & Transmisi Digital,
Akses Lokal Analog)
Beberapa prinsip switching





Switching tidak melihat isi data/ informasi yang
ditransmisikannya
Transmisi data dimulai dan diakhiri di station
(komputer, terminal, telepon, dsb).
Rute ditentukan di setiap node yang dilalui.
Koneksi antar node dilakukan secara multiplex
Biasanya terhubung sebagian, sebagian lainnya sebagai
koneksi redundant/back-up (untuk meningkatkan
reliabilitas jaringan)
[1] Circuit switching



Circuit switching merupakan teknologi
telekomunikasi dimana dua node jaringan
membentuk suatu saluran komunikasi khusus
(sirkuit) yang menghubungkan mereka selama sesi
komunikasi sebelum node dapat berkomunikasi.
Node seolah-olah tersambung secara fisik melalui
sebuah sirkit (saluran).
Banyak diterapkan pada sistem telepon konvensional
[1] Prinsip





Menerapkan sebuah path komunikasi yang dedicated
antara 2 buah node (Connection Oriented).
Prosesnya melibatkan 3 tahap:

Circuit Establishment (terminal - nodes - terminal)

Signal Transfer (analog voice, digitized voice, binary data)

Circuit Disconnect
Jika sirkit tidak tersedia maka terjadi blocked
(nada/tanda sibuk)
Ada garansi quality of service (bandwidth, latency,
jitter)
Tidak akan ada informasi yg hilang sepanjang sirkit
tersambung terus menerus
[1] Proses
incoming links
Switch
outgoing links
How to Multiplex?
How to Demultiplex?
How to Switch?
[1] Timing
Host 1
Switch 1
Switch 2
Host 2
processing delay at Switch 1
propagation delay
between Host 1
and Switch1
Circuit
Establishment
propagation delay
between Host 2
and Switch2
Data Transmission
Information
time
Circuit
Termination
[1] Routing
a dan b terkoneksi dalam satu buah
end office, sedangkan c dan d koneksi
Efisiensi jaringan diperoleh
dengan
cara meminimisasi switching dan kapasitas transmisi
yang lebih
kompleks




Pelanggan : a, b, c, d
Local loop : link antara pelanggan dan
jaringan Biasanya : twisted pair ~10 km
exchanges : switching lokal dalam sebuah
jaringan. Mendukung ribuan pelanggan
dalam local area.
Trunks : cabang-cabang antara exchanges.
Membawa multiple voice-frequency dengan
menggunakan FDM (Frequency Division
Multiplex) atau synchronous TDM (Time
Division Multiplex).
[1] Routing
C
B
1
2
3
D
6
E
5
A
4
7
F
Jalur komunikasi A – D terbentuk melalui routing yang terbaik dan akan tetap
selama komunikasi berlangsung/belum diputus oleh salah satu pihak.
[1] Contoh
Physical copper
connection set up
when call is made
Switching offices
[1] Contoh (contd.)



Ada proses pembangunan hubungan dan hubungan tetap
terjaga selama percakapan berlangsung
Sumber daya jaringan dialokasikan (reserved) dan diduduki
secara tetap (dedicated) dari pengirim sampai penerima selama
pembicaraan berlangsung
Bukan strategi yang efisien

Selama terjadi hubungan, saluran fisik akan digenggam bahkan
selama periode “silence” (saat di mana tidak ada informasi yang
dikirimkan)
[1] Multiplexing/demultiplexing
dengan teknik TDM
Frames
Slots = 0 1 2 3 4 5






0 1 2 3 4 5
Time dibagi dalam frames dan frames dibagi dalam slot
Posisi slot dalam frame menunjukkan kepemilikan data dari suatu percakapan

misalnya slot 0 milik percakapan berwarna merah
Membutuhkan sinkronisasi antara pengirim dan penerima
Time slot menjadi identitas data pengirim maupun penerima
Time slot yang sudah diduduki tidak bisa digunakan oleh yang lainnya kecuali bila
percakapan sudah selesai.
Di sepanjang percakapan, jika ada waktu jeda yang tidak berisi informasi maka kapasitas
time slot yang tersedia tidak akan termanfaatkan  tidak efisien
[1] Keuntungan & Kelemahan
KEUNTUNGAN
 Sekali koneksi terjadi:



Jaringan transparan
(seolah hanya koneksi
langsung antar stations)
Fixed data rate tanpa
adanya delay
Sangat baik untuk
komunikasi real time
KELEMAHAN
 Tidak efisien


Selama koneksi
berlangsung, time slot
akan selalu diduduki
walaupun tidak ada data
yang dikirim
Delay sebelum
terbentuknya hubungan
(call set up delay)

Pertanyaan ?
[2] Packet Switching
[2] Packet Switching

Data ditransmisikan dalam paket-paket kecil (<1500 byte).

Jika source mempunyai message yang lebih panjang, sebelum
dikirim message itu akan dipecah dahulu (paketisasi).


Tiap paket berisi data dari user (informasi yang akan
dikirimkan) dan header.
Header berisi info agar bagaimana paket bisa melalui jaringan
dan mencapai alamat tujuan





Source (sender’s) address
Destination (recipient’s) address
Packet size
Sequence number
Error checking information
Mengapa perlu paketisasi?

Memungkinkan suatu paket (yang menjadi bagian dari suatu pesan)
diterima, diproses, dan diteruskan oleh suatu node ketika paket
lainnya masih dipersiapkan  efisiensi waktu pemrosesan.

Jika ada error, tidak seluruh pesan perlu di re-transmisi.

Kapasitas memori internal network node dapat dikurangi.

Waktu transmisi dapat dikurangi
Mengapa perlu paketisasi?





(contd)
Paket yang berbeda dari pesan yang sama dapat dikirim terpisah
atau melalui rute yang berbeda Connectionless
Pada sisi penerima, header setiap paket akan dibuang kemudian
paket diurutkan kembali menjadi sebuah informasi/pesan sesuai
dengan yang dikirimkan
Paket dikirimkan hanya pada saat data siap untuk dikirim. Pada saat
kondisi “silence”/idle maka link dapat digunakan oleh yang lainnya
(jaringan digunakan bersama/shared bandwidth).
Tidak ada garansi Quality of service, ada kemungkinan paket hilang
Contoh Teknologi Packet Switched:
 Public data network
 Frame relay
 TCP/IP (internet)
[2] Proses paketisasi
Message
Segmented
Message
Packetized
Message
Hello Bob
He ll
H
He
Paket 1
o Bo b
H
ll
Paket 2
H=Header
H
o
Paket 3
H
Bo
Paket 4
H
b
Paket 5
[2] Contoh paketisasi
B2
B
B3
B1
B3
B2
B1
C3
C2
C1
A
PacketSwitched
Network
C2
External Datagram
C1
C3
C
[2] Contoh paketisasi
[2] Routing pada Packet Switched
1
2
3
8
5
6
4
7
Connectionless: jalur/ routing dapat berbeda untuk setiap paket
Connection-oriented: jalur/routing tetap untuk seluruh paket
[2] Keuntungan





Efisiensi line sangat tinggi; hubungan single node-to-node dapat dishare
secara dinamis oleh banyak paket.
Dua buah station yang berbeda data-ratenya dapat saling menukar paket.
Ketika traffic mulai padat, beberapa call diblok (permintaan koneksi
tambahan ditolak sampai beban di jaringan menurun)
Dalam kondisi padat, paket masih dapat diterima akan tetapi delay
delivery bertambah.
Sistem prioritas dapat diterapkan.
[2] Kelemahan

Tidak memberikan garansi Quality of
service: delay antrian, jitter, loss packet

Ada dua pendekatan yang berhubungan
dengan jaringan Packet Switching, yaitu


Datagram, dan
Virtual circuit
Virtual Circuit vs Datagram
• Datagram:
Connectionless
– Tiap paket memiliki alamat tujuan yang lengkap (header)
– Penentuan routing dilakukan terhadap setiap paket di setiap node
– Paket-paket yang berbeda namun berasal dari pesan yang sama dapat menggunakan
rute yang berbeda, tergantung kepadatan jalur.
– Paket-paket akan mencari alternatif routing dimana akan mengabaikan node yang
gagal
• Virtual Circuit:
–
–
–
–
–
Connection Oriented
Sebuah route antara station dikonfigurasi sebelum terjadi transfer data
Setiap paket memiliki VC identifier.
Penetapan routing dilakukan sekali untuk semua paket.
Semua paket akan melalui rute yang sama
Apabila ada node yang gagal, semua virtual circuit yang mendefinisikan lewat node
tersebut akan lenyap

Pertanyaan ?
Virtual Circuit vs Datagram
Packet Swiched Datagram

Node-node jaringan memroses tiap paket secara
independen
Jika host A megirim dua paket berurutan ke host B pada sebuah
jaringan paket datagram, jaringan tidak dapat menjamin bahwa
kedua paket tersebut akan dikirim bersamaan, kenyataannya
kedua paket tersebut dikirimkan dalam rute yang berbeda

Paket-paket tersebut disebut datagram
Implikasi dari switching paket datagram :
Urutan paket dapat diterima dalam susunan yang berbeda dari
ketika dikirimkan
 Tiap paket header harus berisi alamat tujuan yang lengkap

Packet Switched Virtual Circuit







Virtual-circuit packet switching adalah campuran dari circuit switching
dan paket switching
Seluruh data ditransmisikan sebagai paket-paket
Seluruh paket dari satu deretan paket dikirim setelah jalur ditetapkan
terlebih dahulu (virtual circuit)
Urutan paket yang dikirimkan dijamin diterima di tujuan
Bagaimanapun: Paket-paket dari virtual circuit yang berbeda masih
dimungkinkan terjadi interleaving
Pengirim data dengan virtual circuit melalui 3 fase :
1. Penetapan VC
2. Pentransferan data
3. Pemutusan VC
Alamat tujuan paket pada header tidak perlu lengkap
(+) dan (–) pada virtual circuit vs datagram
Datagram :
Virtual Circuit :
+ Tidak ada waktu call setup
+ Kedatangan paket sesuai urutannya.
+ Adaptasi yang cepat jika terjadi + Terdapat mekanisme error control.
congestion/network overload.
+ Penetapan satu rute untuk satu
+ Adaptasi yang cepat jika terjadi
koneksi.
node failure.
+ Penerima telah bersiap untuk
- Kedatangan paket bisa tidak
menerima paket yang datang
sesuai dengan urutannya.
- Adanya delay saat connection setup.
- Adanya beban pemrosesan
karena setiap paket di proses di - Adaptasi terhadap node failure
-
setiap node
kurang baik.
Receiver tidak memiliki persiapan - Adaptasi terhadap network overload
kurang baik
terhadap paket yang datang
Beberapa Perbandingan Circuit Switched dan
Packet Switched (1/2)
Circuit switched
Packet Switched
connectionless
Packet Switched
connection-oriented
Dedicated transmission
path
No dedicated path
No dedicated path
Continuous transmission
of data
Transmission of packet
Transmission of packet
Messages are not stored
Packet may be stored until
delivered
Packet stored until delivered
The path is established for Route established for each
entire conversation
packet
Route established for entire
packet
Call setup delay
Packet transmission delay
Call setup delay; packet
transmission delay
Busy signal if called party
busy
Sender may be notified if
packet not delivered
Sender notified if
connection denial
Overload may block call
setup
Overload increases packet
delay
May block call setup;
increases packet delay
Beberapa Perbandingan Circuit Switched dan
Packet Switched (2/2)
Circuit switched
Packet Switched
connectionless
Packet Switched
connection-oriented
User responsible for
message loss
protection
Network may be
responsible for
individual packet
Network may be
responsible for packet
sequences
Fixed bandwidth
transmission
Dynamic use of
bandwidth
Dynamic use of
bandwidth
No overhead bits after
call setup
Overhead bits in each
packet
Overhead bits in each
packet
Electromechanical or
Small switching nodes
computerized switching
nodes
Small switching nodes
Circuit Switching vs Packet Switching
• Performansi
• Propagation delay
• Transmission time
• Node delay