Transcript Packet Switching - Tektro UNJANI 2011

SISTEM
TELEKOMUNIKASI
(EL 2031)
Sistem Komunikasi Data
Sofyan Basuki
[email protected]
085724677888
085320900567
Teknik Elektro – Universitas Jenderal Ahmad Yani
Bandung – Cimahi
2011
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.)
A
Ring
network
F
C
B
E
D
Bus network
Bus network & Ring network
- Useless for telephony  hanya boleh ada satu
percakapan yang berlangsung pada saat yang bersamaan
- Digunakan untuk LAN (local area network)
Struktur jaringan (cont.)
- Konfigurasinya star network
Jumlah saluran total = N = n
S
A
Struktur jaringan
F
B
E
C
Mesh network
D
- 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 pendek
Semakin banyak n dan semakin panjang saluran 
much too expensive
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 Jaringan
Untuk 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 masingmasing. 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 Protokol
Enkapsulasi (Encapsulation atau
pembungkusan paket data)
 Segmentasi dan perakitan ulang
 Kontrol Koneksi
 Pengiriman berurutan
 Kontrol Aliran Data (Flow Control)
 Kontrol Kesalahan (Error Control)
 Pengalamatan
 Multiplexing
 Layanan 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 REFERENSI
OSI (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)
Tiap panggilan telepon
dialokasikan 64kb/s. Sehingga
2.5Gb/s saluran trunk dp
memuat 39,000 calls.
Tujuan
“Yg
Dipanggil”
Sumber
“Pemanggi
l”
Sentral Lokal
(Central Office)
“C.O.”
Sentral Lokal
(Central Office)
“C.O.”
Sentral Trunk
(Trunk
Exchange)
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, errorfree 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)
1
2
Paket
untuk satu
output
Data
Hdr
Data
Hdr
R
R
R
N


Data
Hdr
X(t)
Panjang
Antrian
X(t)
Link rate, R
Packet
buffer
Dropped packets
B
Waktu
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
Statistical Multiplexing
rate
A
x
A
x
B
x
waktu
rate
B
x
waktu
Statistical Multiplexing Gain
rate
A+B
2x
C < 2x
A
B
waktu
STATISTICAL MULTIPLEXING GAIN = 2x/C

Catatan: Gain dapat ditentukan untuk probabilitas loss tertentu. Dalam
contoh in x dan C dipilih sehingga tidak ada loss
C
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
A
B
R
C
A
A
B
B
C
C
Packet Switching: Formula Little
L = .w
Dimana:
 L = jumlah pelanggan rata-rata dalam antrian
  = rate kedatangan pelanggan, dalam pelanggan/det.
 w = waktu rata-rata satu pelanggan menunggu dalam antrian
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-andforward + 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-andforward + 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