TEKNIK SWITCHING
Jaringan Telekomunikasi
Permasalahan
Hubungkan kedua ujung sistem yang ingin bertukar informasi
(perangkatnya : telepon, komputer, terminal dsb.)
Solusi Sederhana
hubungkan masing-masing pasangan dari ujung sistem dengan hubungan point-to-point yang dedicated
Solusi sederhana yang memenuhi jika jumlah ujung sistem sedikit
Suatu Jaringan Komunikasi menyediakan solusi untuk menghubungkan sejumlah besar ujung sistem
Prinsip :
Terdapat dua tipe perangkat : end system (ujung sistem) dan node-node (titik penghubung)
Masing-masing node dihubungkan sedikitnya satu node
Node-node jaringan membawa informasi dari sumber ke tujuan ujung sistem
Catatan: Node-node jaringan tidak men-generate informasi
Nama lain untuk end system (ujung sistem) : stasiun, host, terminal
Nama lain dari node (penghubung) : switch, ruter, gateway
Circuit Switch
Dalam jaringan circuit switch suatu jalur komunikasi yang dedicated (“circuit”) di sediakan antara dua terminal melalui node-node jaringan
Jalur yang dedicated ini disebut circuit switched connection atau circuit connection
Sebuah sirkit diduduki oleh kapasitas yang fixed dari setiap link sepanjang hubungan dilakukan. Kapasitas link yang tidak terpakai tidak dapat digunakan oleh sirkit yang lain
Komunikasi Circuit switch meliputi tiga fase :
Pembentukan hubungan
Transfer data
Pembubaran (terminasi) hubungan
Sinyal sibuk dibangkitkan bila saluran terpakai/diduduki atau tidak tersedia
Circuit switched digunakan pada :
Jaringan Telepon
ISDN (Integrated Services Digital Networks)
Packet Switched
Data dikirim dalam format urutan bit yang disebut paket
Paket mempunyai struktur :
Header dan Trailler membawa informasi kontrol/pensinyalan
Setiap paket dilalukan melalui jaringan dari node ke node sepanjang beberapa jalur/path (forwarding/Ruting)
Pada setiap node seluruh paket diterima, disimpan sebentar dan diteruskan ke node berikutnya (Store and forward Networks)
Paket yang ditransmisikan tidak pernah diinterup (no preemtion)
Statistical Multiplexing
Pentransmisian paket pada sebuah link mengunakan statistical multiplexing
Tidak ada alokasi yang tetap pada pentransmisian paket
Paket-paket di multipleks saat mereka datang
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
ketika dikirimkan
Tiap paket header harus berisi alamat tujuan yang lengkap

Virtual Circuit Packet Switching
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 di terima oleh penerima
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

Packet Forwarding dan Routing
Masalah utama dalam ruting :
1.Bagaimana melewatkan satu paket dari suatu interface input ke interface output dari suatu ruter (packet forwarding)
2.Bagaimana merutekannya (routing algorithm)
Packet forwarding pada jaringan datagram dan virtual circuit dilaksanakan berbeda.
Algortima perutean dalam jaringan datagram maupun virtual circuit adalah sama

Data Link Control / Data Link Protocol
Pada transmisi mungkin bisa terjadi kesalahan dan receiver perlu mengatur rate terhadap data yang diterimanya. Sehingga perlu lapisan control pada setiap perangkat komunikasi yaitu data link contol protocol.
DATA LINK adalah medium transmisi antara stasiun-stasiun ketika suatu prosedur data link control dipakai.


Masalah Rancangan Data Link Layer
Data link layer memiliki beberapa fungsi spesifik, seperti penyediaan interface layanan bagi network layer, penentuan cara pengelompokan bit dari physical layer ke dalam frame, hal yang berkaitan dengan error transmisi dan pengaturan aliran frame sehingga receiver yang lambat tidak akan terbanjiri oleh pengirim yang cepat.
Layanan yang disediakan bagi network layer
Fungsi data link layer adalah menyediakan layanan bagi network layer, yaitu pemindahan data dari network layer di mesin sumber ke network layer di mesin yang dituju. Tugas data link adalah mentransmisikan bit-bit ke mesin yang dituju, sehingga bit-bit tersebut dapat diserahkan ke network layer.
Tiga layanan dari Data Link Layer :
1. Layanan Unacknowledged Connection-Less
2. Layanan Acknowledged Connection-Less
3. Layanan Acknowledged Connection-Oriented
Layanan Unacknowledged Connectionless
Mesin sumber mengirimkan sejumlah frame ke mesin yang dituju dengan tidak memberikan ack. Tidak ada koneksi yang dibuat sebelum / sesudah dikirimkannya frame. Bila sebuah frame hilang (karena noise) maka tidak ada usaha untuk memperbaiki masalah tersebut di data link layer. Jenis layanan ini cocok bila laju error sangat rendah, sehingga recovery bisa dilakukan oleh layer yang lebih tinggi. Layanan ini sesuai untuk lalu lintas real time, seperti percakapan, dimana data yang terlambat dianggap lebih buruk dibanding data yang buruk. Sebagian besar LAN menggunakan layanan unacknowledgment connectionless pada data link layer.
Layanan Acknowledged Connection-Less
Layanan inipun tidak menggunakan koneksi, tetapi setiap frame dikirimkan secara independent dan secara acknowledgment. Dalam hal ini, si pengirim akan mengetahui apakah frame yang dikirimkan ke mesin tujuan telah diterima dengan baik / tidak. Bila ternyata belum tiba pada interval waktu yang telah ditentukan, maka frame akan dikirimkan kembali, mungkin saja hilangnya acknowledgment akan menyebabkan sebuah frame perlu dikirimkan beberapa kali dan akan diterima beberapa kali juga. Layanan ini akan bermanfaat untuk saluran unreliablem, seperti sistem tanpa kabel.
Layanan Acknowledged Connection Oriented
Dengan layanan ini, mesin sumber dan tujuan membuat koneksi sebelum memindahkan datanya. Setiap frame yang dikirim tentu saja diterima. Selain itu, layanan ini menjamin bahwa setiap frame yang diterima benar-benar hanya sekali dan semua frame diterima dalam urutan yang benar. Layanan ini juga menyediakan proses network layer dengan ekivalen aliran bit reliabel. Pada layanan connection-oriented dipakai, pemindahan data mengalami tiga fase (tahap).
Fase I
koneksi ditentukan dengan membuat kedua mesin menginisialisasi variabel-variabel dan counter yang diperlukan untuk mengawasi frame yang mana yang telah diterima dan mana yang belum.
Fase II
satu frame atau lebih mulai ditransmisikan.
Fase III
koneksi dilepaskan, pembebasan variabel, buffer dan resource lainnya yang dipakai untuk menjaga berlangsungnya koneksi.
KEPERLUAN DAN TUJUAN DATA LINK CONTROL YAITU :
untuk komunikasi data secara efektif antara dua koneksi stasiun transmisi-penerima secara langsung, untuk melihat kebutuhan bagi data link control :
Sinkronisasi Frame : data dikirim dalam blok (frame). Awal dan akhir tiap frame harus dapat diidentifikasikan. Memakai variasi dari konfigurasi line.
Flow Control : stasiun pengirim tidak harus mengirim frame pada kecepatan yang lebih cepat daripada stasiun penerima yang dapat menyerapnya.
Error control : bit-bit error yang dihasilkan oleh sistem transmisi harus diperbaiki.
Addressing (pengalamatan) : pada line multipoint, identitas dari dua stasiun yang berada dalam suatu transmisi harus diketahui.
Kontrol dan data pada link yang sama : biasanya tidak diinginkan mempunyai path komunikasi yang terpisah untuk sinyal kontrol. Karena itu, reciver harus mampu membedakan kontrol informasi dari data yang sedang ditransmisi.
Link management : permulaan, pemeliharaan dan penghentian dari pertukaran data memerlukan koordinasi dan kerjasama diantara stasiun-stasiun. Diperlukan prosedur untuk manajemen pertukaran ini.
Flow Control
Teknik untuk memastikan bahwa entitas pentransmisi tidak membanjiri entitas penerima dengan data. Sebagai penyangga receiver
Waktu transmisi = waktu yang diperlukan untuk memancarkan seluruh bit dari frame ke media
Waktu perambatan = waktu yang diperlukan bit untuk melintasi jalur antara sumber dan tujuan
Flow control merupakan suatu teknik untuk memastikan bahwa suatu stasiun transmisi tidak menumpuk data pada suatu stasiun penerima.
Tanpa flow control, buffer dari receiver akan penuh sementara sedang memproses data lama. Karena ketika data diterima, harus dilaksanakan sejumlah proses sebelum buffer dapat dikosongkan dan siap menerima banyak data.
Stop-and-wait Flow Control
Sumber mentransmisikan frame
Setelah diterima, entitas tujuan menerima frame dan mengirim balasan ack (siap) frame tersebut diterima
Sumber harus menunggu balasan ack diterima sebelum mengirim frame berikutnya
Entitas tujuan dapat menghentikan arus data dengan cara tidak memberi balasan ack.
Prosedur ini bekerja dengan baik bila dikirim dengan frame yang lebih sedikit
Fragmentasi
Blok data yang besar dipecah menjadi blok yang lebih kecil dan mentransmisikannya dalam beberapa frame
Ukuran penyangga receiver terbatas
Kesalahan dapat diketahui lebih cepat
Data yang ditransmisikan ulang lebih sedikit
Tidak dikehendaki satu stasiun menempati media dalam waktu yang panjang
Stop and wait menjadi tidak cukup
Sliding Window Flow Control
Beberapa frame sekaligus dapat dikirim
Receiver mempunyai penyangga frame W
Transmiter dapat mengirim ke frame W tanpa ACK
Tiap frame diberi nomor
ACK includes number of next frame expected
Urutan nomor dibatasi pada ukuran tertentu
Frame diberi nomor modulo 2k
Sliding-window flow control dapat digambarkan dalam operasi sebagai berikut :
Dua stasiun A dan B, terhubung link full-duplex
B dapat menerima n buah frame karena menyediakan tempat buffer untuk n buah frame
A memperbolehkan pengiriman n buah frame tanpa menunggu suatu ack
Tiap frame diberi label nomor tertentu
B mengakui suatu frame dengan mengirim suatu ack yang mengandung serangkaian nomor dari frame berikut yang diharapkan
B siap untuk menerima n frame berikutnya yang dimulai dari nomor tertentu
Skema ini dapat juga dipakai untuk multiple frame ack
Jika 2 stasiun menukar data, masing-masing membutuhkan 2 window :
untuk transmisi data
untuk menerima data
Teknik ini dikenal sebagai piggy backing. Untuk multipoint link, primary membutuhkan masing-masing secondary untuk transmisi dan menerima.
 
MULTIPLEXING

Multiplexing
Proses penggabungan beberapa kanal
Pembagian bandwith dari sebuah jalur data diantara berbagai macam jenis komunikasi
Pembagian sebuah jalur kanal komunikasi menjadi beberapa sub-kanal komunikasi
Teknik Multiplexing
Frequency Division Multiplexing (FDM)
Time Division Multiplexing (TDM)
Statistical Time Division Multiplexing (STDM)
FDM
Gabungan banyak kanal input menjadi sebuah kanal output berdasarkan frekuensi
Menggunakan guardbands
Total bandwith dari keseluruhan kanal dibagi menjadi sub-sub kanal oleh frekuensi
Guardbands
Macam FDM
FDM Data Channel Applications
FDM Voice Channel Applications
TDM
Prinsip kerjanya berkebalikan dengan FDM
Pembagian kanal-kanal menjadi sebuah keseluruhan output berdasarkan waktu
Mempunyai Time Slot
Cara Kerja
Bit-Interleaved Multiplexing
Byte-Interleaved Multiplexing
Bit-Interleaved Multiplexing
Masukan bit tunggal dari port I/O merupakan keseluruhan output pada semua kanal
Ada Time Slice
Mebutuhkan sedikit buffer pada terminal
Byte-Interleaved Multiplexing
Model pengirimannya berdasar byte (words)
Besarnya keseluruhan bandwith total dalam pengiriman bisa berlebih
STDM
TDM yang bekerja seperti FDM
Mengurangi/menghapus alokasi “idle time” pada terminal yang tak aktif
Menghapus/mengurangi blok-blok kosong dalam blok-blok pesan campuran
Teknik Encoding
Data digital, sinyal digital
Data analog, sinyal digital
Data digital, sinyal analog
Data analog, sinyal analog
Data Digital, Sinyal Digital
Sinyal Digital
Discrete, deretan voltase yang terputus-putus
Tiap pulsa merupakan elemen sinyal
Data biner ditransmisikan melalui pengkodean
kedalam bentuk elemen sinyal
Unipolar
Semua elemen sinyal mempunyai tanda yang sama
Polar
Suatu pernyataan direpresentasikan sebagai voltase
positif dan lainnya sebagai voltase negatif
Data rate
transmisi rate data dinyatakan dalam bit per detik
Duration or length of a bit
jumlah waktu yang yang diambil tranmiter untuk
memancarkan bit
Modulation rate
diukur dalam baud = elemen-elemen sinyal perdetik
Mark and Space
menunjuk pada digit biner 0 dan 1

Mengartikan sinyal
Harus diketahui
Pewaktuan setiap bit - kapan mulai dan berakhir
Level sinyal pada masing-masing posisi bit
Faktor yang menentukan kesuksesan dalam
mengartikan sinyal
perbandingan sinyal terhadap derau
rate data
Bandwidth
Perbandingan teknik
Pengkodean (1)
Spektrum sinyal
Berkurangnya komponen frekuensi tinggi,
menyebabakan kurangnya bandwith
Tanpa dc komponen memungkinkan pengkopelan ac
melalui transformer, sebagai isolasi
Mengkonsentrasikan daya ditengah bandwith
Clocking
Sinkronisasi transmitter dan receiver
Clock yang terpisah
Mekanisme sinkronisasi sinyal
Perbandingan teknik
pengkodean (2)
Pedeteksian kesalahan
Kekebalan terhadap derau dan interferensi
sinyal
beberapa kode tertentu, baik untuk mengatasi derau
Biaya dan kelengkapan
semakin tinggi rate pensinyalan, biaya semakin
mahal
beberapa kode memerlukan rate pensinyalan yang
lebih besar dari rate data aktual

Teknik Pengkodean
Nonreturn to Zero-Level (NRZ-L)
Nonreturn to Zero Inverted (NRZI)
Bipolar -AMI
Pseudoternary
Manchester
Differential Manchester
B8ZS
HDB3
Nonreturn to Zero-Level (NRZ-L)
Voltase yang berbeda bagi bit 0 dan 1
Voltase konstan selama interval bit
tidak ada transisi (tidak kembali ke level voltase 0)
Sebagai contoh ketiadaan voltase untuk biner 0,
dan voltase positif konstan untuk biner 1
Umumnya voltase negatif bagi biner 1 dan
voltase positif untuk yang lainnya.
Nonreturn to Zero Inverted
Voltase pulsa konstan untuk durasi waktu bit
Data encode ditandai kehadiran atau
ketidakhadiran transisi sinyal pada permulaan
waktu bit
Transisi (rendahke tinggi atau tinggi ke rendah)
menunjukkan biner 1
Tidak ada transisi menunjukkan biner 0
Merupakan contoh pengkodean differensial
Pengkodean Differensial
Informasi yang ditransmisikan menunjukkan
susunan simbol yang berurutan dibanding
elemen-elemen sinyal itu sendiri
Keandalan dalam mendeteksi transisi derau
daripada membandingkan niali tersebut dengan
treshold.
Dalam rancangan transmisi yang rumit, mudah
melepaskan polaritas sinyal