BAB 4. MEDIUM ACCESS SUBLAYER
description
Transcript of BAB 4. MEDIUM ACCESS SUBLAYER
BAB 4. MEDIUM ACCESS SUBLAYER
Jaringan dibagi dalam 2 kategori : Hubungan point to point Hubungan broadcast
Broadcast channel sering disebut : Multi access Random Access Channels
4.1. Lokal dan Metropolitan Area Network
MAC : sangat penting bagi LAN LAN : basis komunikasi LAN umumnya multi access channel WAN : point to point
Karakteristik LAN :
1. Garis tengah tidak lebih dari beberapa km2. Total data rate beberapa Mb/sekon3. Dipunyai oleh suatu organisasi
WAN :
Terbentang diseluruh daerah/negara Data rate < 1 Mb/s Dipunyai oleh beberapa organisasi Umumnya pakai existing public
telephone network
MAN : antara WAN dan MAN(Metropolitan Area Network)
Meliputi seluruh daerah/kota Menggunakan teknologi LAN Menggunakan kabel TV (CATV) sebagai
medium
LAN menarik karena : Menghubungkan beberapa komputer
lokal Dapat dikembangkan secara incremental
Harga dan performance memadai Reliable (error rate 1000 X lebih rendah
dari WAN) Protokol lebih sederhana dan efisien Yang terpenting Berbagi pakai
4.1.1. Alokasi kanal statis pada LAN dan MAN
FDM : Frequency Division Multiplexing
Bandwidth dibagi menjadi N bagian yang sama dimana tiap pemakai memiliki frekwensi band sendiri, tanpa ada interferensi
FDM : sederhana dan efisien untuk pemakai yang terbatas, tetapi masing-masing mempunyai trafik tinggi
FDM : - Utilisasi kanal rendah
- Terutama untuk jumlah pemakai yang besar dan trafiknya “ bursty” sistem komputer umumnya data bursty (Peak traffic : mean traffic = 1000 : 1)
Pemanfaatan kanal pada tiap saat : << N
tidak efisien
Mean time delay T :
C : kapasitas kanal (bps) : laju kedatangan frame/sekon1/µ : frame length (mean) bits
Bila kanal dibagi N sub kanal :
kapasitas per sub kanal : C/N bps mean input rate : /N
frame/sekon
TC
1
Berarti : Mean time delay = N x lebih jelek dari T
TC N N
N
C
N T
FDM
1
.
Asumsi yang dibuat :1. Model stasiun : N buah stasiun yang independent,
mempunyai program atau user yang menghasilkan frame bila sebuah frame dihasilkan stasiun akan diblokir sampai frame tersebut
ditransmisikan probilitas frame dihasilkan selama t = . t ( konstanta laju kedatangan dari frame
baru)
4.1.2. Alokasi Saluran Dinamik pada LAN dan MAN
2. Asumsi saluran tunggal hanya 1 kanal tersedia untuk komunikasi semua stasiun berprioritas sama, kecuali bila
diatur lain.
3. Asumsi tabrakan (Collision) semua stasiun dapat mendeteksi tabrakan frame ditransmisi ulang
4.a. Waktu kontinu transimisi frame dapat dilakukan setiap saat tidak terdapat master clock
4.b. Waktu slot (Slotted time) waktu dibagi menjadi interval-interval
diskrit (slot) transmisi frame selalu dimulai pada awal
sebuah slot
5.a. Carrier Sense Stasiun dapat mengetahui suatu saluran
sedang dipakai sebelum mencoba menggunakannya.
5.b. No Carrier Sense Stasiun tidak mendeteksi keadaan
saluran Setelah beberapa saat baru diketahui
transmisi berhasil / gagal
4.2. Multiple Access Protocols
Protokol yang pertama ada :Protokol ALOHA
Murni (pure) Berslot (slotted)
Univesity of Hawaii tahun 1970-an Norman Abramson Jaringan paket radio
ALOHA murni
Ide dasar : membiarkan pengguna untuk melakukan
transmisi kapan saja bila memiliki data pengirim akan mengetahui frame yang
dikirimkan rusak atau tidak setelah 270 mdetik
No Sense system Menggunakan sistem contention
(persaingan)
Rata-rata frame terkirim per satuan waktu:
S = G e-2G
dimana :
S : mean new frame sent per frame time, menurut poisson
G : mean old (retrans) and new frames combined per frame time (poisson)
‘frame time’ :Jumlah waktu yang diperlukan untuk mentransmisikan frame standard denganpanjang yang tetap = Yaitu panjang frame dibagi bit rate
Bila S > 1 :Pengguna menghasilkan frame pada kecepatan yang lebih tinggi dari yang dapat ditangani saluran
Akibatnya :
hampir seluruh frame mengalami tabrakan
Besar throughput yang layak :O < S < 1G pada umumnya S
Pada beban rendah : no collision =G S
Pada beban tinggi = G > S
ALOHA Berslot (Slotted Aloha)
S = G.e –G
Karena ada time slot sender dilarang mengirim bila ada (CR)
menunggu slot baru Vulnerable period menjadi 1/2
t
t0 + t
vulnerable
Tabrakan dengan awal frame yang diarsir
Tabrakan dengan akhir frame yang diarsir
t0 + 2 t t0 + 3 t
waktu
t = waktu yang dibutuhkan untuk mengirim sebuah frame
0.1
0.2
0.3
0.4
0 0.5 1 1.5 2
S (
trou
gh
pu
t p
er
fram
e t
ime)
Throughput Versus offered traffic
Slotted aloha : S = Ge. -
G
(36%)
Pure aloha : S = G.e -2G
best s = 1/2 e (18%)
0.1
0.2
0.3
0.4
0 0.5 1 1.5 2throughput Versus off ered traffic
Slotted aloha : S = Ge.- G
(36%)
Pure aloha : S = G.e -2G
best s = 1/ 2 e (18%)
PROTOKOL LAN
Pada LAN, stasiun melakukan deteksi terhadap Carrier ( transmisi) disebut carrier sense protocol
4.2.1. Presistent dan Non presistent CSMA
1. Presistent CSMA : Bila stasiun mempunyai data untuk dikirim akan dilakukan pendeteksian saluran
Bila saluran sibuk stasiun menungguBila saluran kosong mengirim frame
Bila terjadi tabrakan stasiun menunggu beberapa waktu untuk berusaha mengirim kembali
Disebut 1 presistent karena probability of transmit = 1, yaitu bila saluran kosong
Presistent : selalu mendeteksi adanya saluran sampai saluran benar-benar kosong
Kemungkinan terjadinya tabrakan
Stasiun mendeteksi saluran ‘ kosong ‘ padahal mungkin paket yang baru dikirim stasiun lain belum sampai. Hal ini terjadi karena delay propagasi
Dua stasiun bersama-sama menunggu saluran yang baru dipakai stasiun lain, begitu selesai kedua-duanya serentak mengirim paket maka akan terjadi TABRAKAN !!!
Waktu tunda dari paket :
Waktu saat paket dikirim dari stasiun pengirim sampai seluruh paket diterima oleh stasiun penerima - sangat penting !!!
2. Non Presistent CSMA
Stasiun tidak selalu mendeteksi saluran secara terus menerus
Suatu saat stasiun mendeteksi saluran : Bila dipakai maka batal dan
menunggu Setelah beberapa saat (cukup lama),
maka akan mendeteksi kembali Waktu tundanya menjadi lebih lama
P-Presistent CSMA
Diterapkan pada slotted ALOHA Stasiun siap mengirim - setelah dideteksi
saluran kosong maka : Stasiun mengirim dengan probabilitas: p Stasiun menunggu slot berikutnya bila kosong akan dikirim dengan prob. q = 1- p
Proses berulang sampai seluruh frame selesai
4.2.2. CSMA / CD
CD : Collision Detection setelah mengetahui adanya tabrakan segera membatalkan /
menghentikan transmisi, tanpa menunggu selesainya paket yang dikirim
menghemat waktu dan bandwidth MODUL yang digunakan pada CSMA / CD
mempunyai 3 periode : transmit contention idle
frame frame frame
idle
Contention slot
Contention interval
transmisi
t0 t1
t0
= waktu yang dibutuhkan frame berjalan sepanjang bus
Waktu tunggu untuk mendapatkan saluran :
2 -
4.2.3. Collision Free Protocol
Pada CSMA / CD masih mungkin terjadi tabrakan yaitu pada interval “contention”
Bila (panjang saluran) besar dan frame pendek - masa kritis (contention) menjadi lebih panjang diatasi dengan Protokol Bit map
Pada Collision Free Protocol :
Akses ke kanal (oleh stasiun) diurutkan berdasarkan bit - map
Setiap stasiun mempunyai jatah waktu akses tertentu (unik) dan tidak dapat dipakai oleh stasiun lain
Bila stasiun baru siap setelah gilirannya berlalu stasiun tersebut harus menunggu giliran pada periode berikutnya
1 1 1 731 1 1 51 1 1
0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7
0 1 2 3 4...
8 slot contention frame 8 slot contentiond
contoh : ada 8 stasiun, 8 contention slot Interval terbagi 2 : contention dan
frame
Analisa :
Bila jumlah stasiun : NWaktu tunggu rata-rata untuk transmit : N (satuan waktu)No stasiun kecil waktu tunggu 1,5N No stasiun besar waktu tunggu 0,5N
Rata-rata N
Overhead per frame: N bitJumlah data : d bit
Efisiensi : d / (N + d)
Untuk beban tinggi semua stasiun mengirim overhead = 1 bit per frame
Efisiensi : d / d + 1
Binary Count Down
Pada protokol diatas, overhead = 1 bit per stasiun, diperbaiki dengan memberikan panjang alamat sama dan dibroadcast-kan. Bit-bit pada setiap posisi dari stasiun yang berbeda di OR-kan disebut Binary Count Down, caranya dengan membandingkan.
contoh : 0010,0100,1001,1010
pemenangnya 1010
I II
4.3. STANDARD IEEE 802 UNTUK LAN & MAN
802.1
802.2
802.3
802.4
802.5
802.6
802.9
802.7
802.8
802.1 : Arsitektur definisi primitif interface
802.2 : LLC (Logical Link Control) 802.3 : CSMA 802.4 : Token Bus LAN 802.5 : Token Ring 802.6 : MAN DQDB 802.7 : Broad band 802.8 : Fiber Optik 802.9 : Integrated Data & Voice Net
4.3.1. 802.3 CSMA/CD dan Ethernet
802.3 - CSMA / CD - Metode aksesnya Ethernet - Nama protokolnya
Nama produk yang mengimplementasikan CSMA / CD
PENGKABELANNO
1
2
3
4
NAMA
10Base5
10Base2
10BaseT
10BaseF
SEG. MAKS
500m
200m
100m
2000m
SIMPUL / SEG
10Base5
10Base2
10BaseT
10BaseF
KEUNTUNGAN
baik untuk backbone
termurah
mudah pemeliharaan
baik untuk antar
gedung
Ad.1 : Koneksi ke kabel - menggunakan Vampire tap Beroperasi pada 10Mbps Sinyal : base band - 500 m
Ad.2 : Koneksi ke kabel - BNC Per segmen hanya mampu menangani 30
mesin Transmisi sinyal - Manchester encoding
Koneksi bus ke komputer - via transceiver cable (max : 50 m)
Panjang kawat maksimal 802.3 : 500 m Bila > 500 m - perlu repeater (passive
device) Menggunakan - Manchester encoding
core
cable
transceiver
Interface board
Transceiver cable
computer
(a)
(a) position of the transceiver and interface
Repeater
transceiver
To computer
(b)
(b) Connecting two cable segments with a repeater
PreambleDestination
addressSourceaddress
Data Pad Checksum
Start of frame
delimiter
Length of data
field
Frame format 802.3
7 1 2 or 6 2 or 6 2 0-1500 0-46 4Byte
Protocol MAC Sublayer 802.3
Frame didahului dengan : preamble 10101011 = untuk sinkronisasi
Pengalamatan = 2 atau 6 bytesuntuk kec.10 Mbps dipakai 6 bytes
Bit tertinggi (ke-47) = 0 address biasa = 1 group address
Bila semua bit DA = 1 broad cast Bit ke-46 untuk membedakan alamat
lokal dan global
Panjang data maksimum : 1500 bytes Panjang frame minimum : 64 bytes
Bila frame tidak mengandung informasi, panjang data = 0
harus ditambahkan pad sehingga frame minimum tercapai (64 bytes) Mengapa ?
Untuk menjaga agar frame pendek ini diselesaikan lebih dulu sebelum bit pertama mencapai
B (sisi terjauh) gambar 4.22
A B
Setelah collision, waktu dibagi menjadi beberapa “slot”
Slot time = 2 ( worst case ) diambil dari max. allowable cable length
2,5 km dengan 5 repeaters Slot time 512 bit time 51.2 sec
after 1 st collision a station waits for 0 or 1 slot-time
2 nd collision waits 0,1,2 or 3 slot-time
After 3 rd collision waits 0,1,2,…,7 slot-time
BINARY EXPONENTIAL BACK OFF
After the n th collision wait time : 0 - (2 n -1) slots
Untuk Max. 16 collisions - reports a failure
Application
Presentation
Session
Transport
Network
Data link
PhysicalPhysical
Logical link control
Med. access control
-LLC, 802.2
- MAC
Perbandingan 802 Protocol Layer dengan Model Referensi OSI
Ethernet 802.3
Menggunakan teknik CSMA / CD Bit rate 10 Mbps - Manchester encoded
Coax Cable segment
( 500 m max )
Transceiver cable 50 m max
Coax cable
Transceiver and
connection to coax cable - 100 max per
segment
stasiun
Batasan-batasan single Ethernet cable segment
Konfigurasi Ethernet - Yang “besar”
Seg 1 Seg 2
Seg 4 Seg 5
stasiun
repeater
Seg 3Kabel koox
Remote repeater
Point to point link
Periode waktu dari mulainya transmisi, selama stasiun pada “vulnareble to collision”.
Contoh dalam kondisi terjelek sebagai berikut :Bila waktu propagasi sinyal dari ujung ke ujung jaringan adalah : 22,5 sec yaitu = 225 bit times pada 10 Mbps
Collision Window - minimum packet size
Sesaat sebelum paket A sampai, B mengirim paket tabrakan
A mendengar ada tabrakan setelah : (t+22,5)+22,5 sec
atau : 45 sec = 450 bit time sesudah A mulai mengirimCollision Window : 450 bit time
A
B
t + st
Pada saat ‘ t’ mulai transmisi t + 22.5 paket dari A
hampir sampai di B
Minimum paket size : 64 oktets
64 oktet = 64 x 8 x 0,1 = 51,2 sec
atau = 512 bit timesMinimum paket harus > dari collision window Bagaimana kalau < ??
Pada Ethernet : tidak menjamin pesan akan sampai ditujuan pada waktu yang pasti
non deterministik
4.3.2. IEEE 802.4 TOKEN BUS
Memperbaiki kekurangan CSMA/CD Tidak menggunakan metode persaingan dapat menerapkan sistem prioritas
dijaringan - prioritas urutan, dilayani distasiun - preoritas mendapatkan
besar alokasi waktu pengaksesan Topologi yang digunakan bus bukan topologi
ring Broadband 75 ohm cable Kabel single dan dual Tidak kompatibel dengan 802.3
Protokol Token Bus
Inisialisasi :Stasiun mempunyai alamat dengan urutan dilakukan dari alamat tertinggi ke rendahMetode akses yang dipakai : Token PassingStasiun hanya bisa mengirim frame / mengakses jaringan bila stasiun tersebut memiliki Token
Token Bus 802.4 Membutuhkan media untuk transmisi data
(physical Layer)
- Broadband - 10 Mbps- Carrier Band - 5 Mbps
Membutuhkan aturan untuk akses ke jaringan (Medium Access Control)
-Token Passing Menggunakan topologi bus dan membentuk logical
ring
Cara kerja jaringan : Token berputar sepanjang logical ring urut dari
alamat tertinggi Hanya stasiun yang memegang token dapat
mengirim data
Waktu akses pada jaringan merupakan fungsi dari sejumlah stasiun yang aktif pada ring dan lama waktu pegang token pada masing2 stasiun
tersebut disebut: Token Rotation Time
TRT = nTh + nTp
n : Jumlah StasiunTh : Token Holding TimeTp : Token Passing Time
Stasiun pemegang token adalah juga sebagai stasiun pengontrol jaringan saat itu.
1 2 4 8 16 32 64 128 256
1.0
0.9
0.8
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
Number of stations trying to send
Ch
an
nel effi
cien
cy
0
1024 byte frames
512 byte frames
256 byte frames
128 byte frames
64 byte frames
Broadband coaxial cable
17
14 20
13 1
1
719
Direction of token motion
This station not currently in the logical ring
Logical ring
TOKEN BUS
Destination address
Source address
Data Checksum
1 1 1 2 or 6 2 or 6 0-8182 4 1
Byte
Frame control
Start delimiter
Preamble End delimiter
Frame format 802.4
00000001
00000000
00000010
00000011
00000100
00001000
00001100
Frame control field
Claim - token
Solicit-successor-1
Solicit-successor-2
Who - follows
Resolve - contention
Token
Set-successor
Claim token during ring initialization
Allow station to enter the ring
Allow station to enter the ring
Recover from lost token
Used when multiple stations want to enter
Claim token during ring initialization
Claim token during ring initialization
Name Meaning
The token bus control frames
Disebut Deterministik karena pesan dapat dijamin sampai ketempat tujuan pada waktu yang pasti (dapat diperkirakan)
Stasiun dapat keluar dari ring (bila tidak ingin mengirim pesan) dan masuk kedalam ring bila akan mengirim pesan
masuk : solicit successorkeluar : set successorwalau diluar ring tetap pada mode“pendengar”
Mempunyai option pilihan preoritas untuk pengiriman datanya
Preoritas tertinggi (6) 4 THTPreoritas terendah (0) TRT
TOKEN RING 802.5
Dikembangkan oleh IBM (Zurich) Menggunakan Token passing sebagai
metode akses Menggunakan twisted-pair kabel Menggunakan topologi ring yang
membentuk “physical ring” Beroperasi pada 4 Mbps - 6 Mbps Merupakan hubungan point to point
A
B
station
Ring interface
Unidirectional ring
1 bit delay
Ke stasiun Dari stasiun(a)
Ke stasiun Dari stasiun(b)
Ring interface
(a) : listen mode
(b) : transmit mode
Di ring interface : bit akan dicopy ke 1 bit buffer / 1 bit delay setiap interface
Cara Kerja Jaringan :
Token berputar sepanjang ring stasiun yang memegang token berhak mengirim pesan
Pesan di “gabung” dengan token sibuk ke tujuan
Stasiun tujuan akan mengcopy pesan Pesan akan dihapus oleh pengirim pada
saat token sibuk kembali ke pengirim Stasiun akan mengubah status token
sibuk menjadi token bebas dan mengirimnya kestasiun berikutnya
Stasiun juga berfungsi sebagai repeater yang memperbaiki data setiap saat
Dalam kondisi beban penuh digunakan cara round robbin
Tidak ada address field pada token ring Gambarkan skenario-nya!!! Ada 2 komponen delay pada token ring
1 bit delay pada masing-masing stasiun
Sinyal propagasi - delay
A
stasiun
Unidirectional ring
Ring interface
A
B
C
D
(a) a ring network,
1 bit delay
To station
From station
(b) listen mode ( c) transmit mode
To station
From station
Ring interface
(b) (c)
SD AC ED a) TOKEN FORMAT 1 1 1
SD AC FC
1 1 1
DA SA DATA CHECK.S ED FS
1 14~2/62/6
P P P T M R R R
1 2 3 4 5 6 7 8
Data frame format
P : harga preoritas
T : token bit, 0 = bebas
M : monitor bit
R : harga reservasi No bit
byte
Dua operasi dari ring interface : Listen mode : hanya mengcopy Transmit mode : terjadi setelah
pengambilan token dan memasukan data yang ada ke ring
Ada Ack pada token ring, dibutuhkan 1 bit untuk itu. Initial : 0 pada diterima : 1 FSC
THT( token holding time) pada token ring umumnya : 10 msec, kecuali ditentukan lain
Frame status terdiri dari A dan C bit dengan 3 kemungkinan kombinasi:A = 0 C = 0 : tidak sampai ketujuanA = 1 C = 0 : sampai ketujuan tetapi data
tidak diterimaA = 1 C = 1 : sampai ketujuan dan data
dicopy
Frame transmission
stasiun yang siap kirim menunggu token dengan preoritas preoritas yang ada padanya
untuk meyakinkan stasiun mengirim pada urutan preoritas dipakai cara stasiun membaca harga reservation bit (AC field)
Bila > dari waiting frame stasiun mengulang bit tetap
Bila < stasiun mengganti dengan priority dari waiting frame
KOMENTAR IEEE 802.3/4/5
CSMA / CD paling sederhana dan sangat praktis, tanpa menunggu token. Mempunyai delay yang kecil untuk beban LAN kecil
Akses ke jaringan pada CSMA / CD adalah probabilistik, mekanisme preoritas tidak ada. Tidak dapat dijamin pesan sampai ke tujuan pada waktu yang pasti
Token passing mempunyai delay sedang, tetapi deterministik terutama untuk beban tinggi diadopsi MAP
CSMA/CD menggunakan passive transmissi medium (tiap stasiun tidak membutuhkan generator) lebih reliable
Ring interface adalah aktif Melokalisasi kesalahan pada ring lebih
mudah daripada bus Token management, khususnya
penambahan stasiun baru cukup complex, terutama pada token ring
CSMA / CD kurang praktis untuk data rate yang sangat tinggi
Collision window berkaitan dengan propagasi dan data rate 10 Mbps
Bila min frame menjadi besar tidak efesien
PR : Bab 4 no. 21, 25, 32 dari buku
Untuk menghubungkan LAN dan LAN Pada lapisan jalur data Umumnya merupakan penghubung antar
802-LAN Hanya dibahas Bridge - 802
Alasan mengapa suatu organisasi menggunakan beberapa LAN :
1. Kebutuhan yang berbeda dari beberapa Universitas / Departemen beberapa LAN perlu bridge
4.4. BRIDGE
2. Letak geografis yang berbeda - dibeberapa bangunan yang terpisah
3. Beban yang terlalu banyak - ribuan workstation perlu dipecah menjadi beberapa LAN Perlu Bridge
4.Jarak yang terlalu jauh antar mesin (mis. 802.3 > 2,5 km)
dengan kabel tunggal - round trip delay besar
perlu dipecah beberapa LAN perlu bridge
5. Bridge dapat menyeleksi yang harus diteruskan atau tidak dengan diprogram tidak hanya mengcopy Repeater
6.Bridge dapat memberikan keamanan bagi organisasi
B B B B
File server
Bridge Backbone LAN
WS
LAN Gb. 4.34
P
P
P802.3
P802.3
P
P
P802.4
P802.4
P802.3 P802.4
P802.3 P802.4
P
P802.4P802.3
Host AHost B
Bridge
Network
LLC
MAC
Phy
CSMA / CD LAN TOKEN BUS LAN
Bridges from 802.x to 802.yOperation of a LAN bridge from 802.11 to 802.3.
Bridges from 802.x to 802.y (2)The IEEE 802 frame formats. The drawing is not to
scale.
3. Adanya perbedaan max. frame length 802.3 : 1518 bytes 802.4 : 8191 bytes 802.5 : tak terbatas, tergantung THT defaultTHT 10 msec 5000 bytes P SD AC FC DA/SA L D PAD CS ED FS
IEEE 802 Frame-format
3
4
5
Local InternetworkingA configuration with four LANs and two bridges.
Spanning Tree BridgesTwo parallel transparent bridges.
Spanning Tree Bridges (2)
(a) Interconnected LANs. (b) A spanning tree covering the LANs. The dotted lines are not part of the spanning tree.
Remote BridgesRemote bridges can be used to interconnect distant
LANs.
Repeaters, Hubs, Bridges, Switches, Routers and Gateways
(a) Which device is in which layer.
(b) Frames, packets, and headers.
Repeaters, Hubs, Bridges, Switches, Routers and Gateways (2)
(a) A hub. (b) A bridge. (c) a switch.
Repeater hanya tahu : volt tidak faham akan frame , paket ataupun header.
Hub mempunyai sejumlah input line secara elektrikalmembentuki single collision domain.
Bridge menghubungkan 2 atau lebih LAN dengan melaakukan konversi.
Switch hampir sama dengan bridge hanya biasanya menghubungkan antar PC
4.4.1. MASALAH BRIDGE PADA 802.X DAN 802.Y
1.Masing-masing menggunakan frame format yang berbeda.
802.3 : Xerox 802.4 : General motor, Boing, Motorola
tidak mau mengubah , tidak kompatibel 802.5 : IBM
2.802.3 mengijinkan 1 - 20 Mbps (10 Mbps) 802.4 mengijinkan 1 - 10 (10 Mbps) 802.5 mengijinkan 1 - 4 Mbps (4 Mbps)
Dari 802.3 / 802.4 ke 802.5 diperlukan buffer
Dari 802.4 ke 802.3 perlu perluasan band width karena adanya collision pada 802.3’S
Masalah-masalah lain : 802.3 ke 802.3 : tidak ada masalah 802.4 ke 802.3 : ada 2 masalah yaitu :
802.4 mempunyai preoritas, 802.3 tidak biasanya preoritas dihilangkan
802.4 mempunyai bit 1 pada header sebagai pengirim token ack dari destination . Bridge menjadi ?
802.5 ke 802.3 mempunyai masalah mirip diatas
802.5 mempunyai A dan C bit pada frame station untuk mengcopy/ melewatkan
bridge ? 802.3 ke 802.4 : harus meletakkan bit
preoritas 802.4 ke 802.4 : tidak ada masalah 802.5 ke 802.4 : A dan C bit 802.3 ke 802.5 : bit preoritas 802.4 ke 802.5 : frame 802.4 terlalu panjang
Untuk hubungan lebih dari 1 bridge IEEE mempunyai 2 desain pendekatan
4.4.2.TRANSPARENT BRIDGE CSMA / CD
- Token Bus
Segala sesuatunya benar-benar transparan
tinggal memasang plug antar jaringan tanpa perubahan apa-apa sistem jalan
bekerja secara, ‘promises mode’, menerima setiap frame untuk dikirim kesegala macam LAN yang dikehendaki
Bridge bekerja berdasarkan tabel alamat yang ada padanya untuk menentukan frame dibuang atau dilewatkan
Routing procedure tergantung pengirim dan penerima framea) Bila penerima dan pengirim berasal dari LAN
yang sama frame dibuangb) Bila penerima dan pengirim dari LAN yang
berbeda dilewatkanc) Bila penerima tidak jelas / tidak diketahui
digunakan flooding Flooding : sering menimbulkan masalah karena
setiap frame yang datang harus dicopy Diatasi dengan Spanning Tree Bridge
TUGAS BACA !!!
4.4.3. SOURCE ROUTING BRIDGE TOKEN RING
Diasumsikan pengirim frame mengetahui ada / tidaknya alamat yang ditujukan di LAN
Bila tujuan bukan pada LAN tersebut address tujuan diset dengan bit-1
Konstruksi path pada header frame masing-masing LAN mempunyai 12 bit number masing-masing Bridge mempunyai 4 bit
number Urutannya no. Bridge - LAN - Bridge….
(lihat gb.4.38 dari A ke D L1,B1,L2,B2 &L3)Menggunakan algoritma ‘backward learning’
Tiga kemungkinan implementasi :
1. Software : bekerja pada ‘promiscous mode’ mengcopy semua frame dimemori
bila ada tujuan bit di set 1 diproses bila tidak ada tidak diproses
2. Hybrid : antar muka Bridge LAN mengecek high order
destination bit. Bila ada frame diberikan
3. Hardware: antar muka Bridge LAN mengecek high order
destination bit menelusuri rute ke bridge mana frame harus
diteruskan hanya frame yang harus dilewatkan saja yang
ke bridge
4.4.4. Perbandingan Bridge Transparan & S. Routing Bridge
Item Bridge Transparant S. Routing Bridge
Orientasi Connectionless connection - orientedTransparansi sepenuhnya transparan tidak transparanKonfigurasi automatis manualrouting suboptimal optimalpencarian backward learning discovery framekegagalan ditangani oleh bridge ditangani oleh hostkompleksitas pada bridge pada host
4.5. LAN BERKECEPATAN TINGGI
1. FDDI2. Fast Ethernet
4.5.1. FDDI
Fiber Distributed Data Interface menyerupai token passing ring media, serat optik
singel mode double mode
kecepatan transmisi data : 100 Mb /dt kendali media akses
menggunakan prinsip kerja protokol token berbasis waktu
mengalokasikan jumlah lebar pita max pada setiap stasiun untuk transmisi sinkron
lebar pita yang tidak teralokasi dimanfaatkan oleh transmisi asinkron asinkron
dikeluarkan oleh ANSI
FDDI - RING
Bridge
Ethernet
Computer
Ethernet
Token pas
Token ring
FDDI - Dipakai sebagai back bone untuk menghubungkan LAN dan komputer
FDDI : Lebih sering menggunakan multimode
fiber sebab kecepatan hanya 100Mb/s lebih sering menggunakan LED dari
pada Laser karena : cost umumnya langsung
dihubungkan ke user work station cukup untuk menstranfer data pada
100 Mbps
1 errorpada setiap 2,5 x 1010 bit Terdiri dari 2 fiber ring, 1 transmisi searah dengan
jarum jam dan 1 transmisi berlawanan dengan arah jarum jam
(a)
Physical layer tidak menggunakan Manchester Encoding menggunakan 4 out of 5 encoding masing-masing group dari 4 MAC
diencoded dalam 5 bit dimedium 16 dari 32 kombinasi untuk data
3 : untuk delimiter 2 : untuk kontrol 3 : hardware signalling 8 : tidak dipakai (persediaan untuk
pengembangan versi berikutnya).
MAC menggunakan 3 timer
a)Token holding timerberapa lama stasium dapat mentransmit untuk 1x memegang token
b)Token Rotation Timer
lama perputaran token
c) Valid Transmission Timer
waktu time out dan perbaikan dari kerusakan ring
Mempunyai algoritma “prioritas” seperti pada 802.4
Tiga aplikasi utama FDDI
1.Jaringan Back - End2.Jaringan Back - Bone3.Jaringan Front - End
Contoh aplikasi pada lingkup Multi Campus di Technical University of Aachen (Csab 90) :
LINGKUP APLIKASI FDDI
1. Data Centre Environment sebagai Back - End2. Office and Building Environment sebagai Front
- End3.Campus Environment sebagai Back - Bone
Campus
Data center
20 km, 50sta
Office buildingCampus
2kmsegment
Multi Campus
60km
segment
ARSITEKTUR PROTOKOL FDDI & KOMPONEN FDDI - RING
Data link layer
Physical layer
MEDIA ACCES CONTROL (MAC )
PHYSICAL LAYER
PHYSICAL MEDIA
DEPENDENT (PMD)
STATION MANAGEMENT
Pada standar FDDI secara umum terdapat 4 protokol yang terlibat, yaitu :
1. Kendali media akses (media access control / MAC )
2. Protokol lapisan fisik (physical layer protokol / PHY)
3. Physical media dependent (PMD)4. Station management (SMT)
CLASS A STATION
CLASS A STATION
CLASS B STATION
CLASS B STATION
CLASS B STATION
CLASS A STATION
WIRING CONCENTRATOR
SECOND RING
PRIMARY RING
DUAL FIBER CABLES
Pada FDDI terdapat tiga jenis stasiun yang terdiri atas :
1. Statiun hubungan - ganda ( dual attachment station / DAS ) disebut juga stasiun kelas A.
2.Stasiun hubungan tunggal (single attachment station / SAS) disebut juga stasiun kelas B.
3. Konsentrator.
FAULT - TOLERANCERekonstruksi jaringan FDDI setelah terjadi kerusakan kabel antara dua stasiun hubungan - ganda [Kesl 91]
1
2
3
4
6
5
Primary ring
secondary ring Cable break
1
2
3
4
6
5
Primary ring
secondary ring
Cable break
Rekonfigurasi jaringan FDDI setelah terjadinya kerusakan kabel antara konsentrator dengan stasiun hubungan tunggal [kesl-91]
1. A seizes token and begins transmitting
frame F1 to C
D
CB
A
2. A appends token to end of transmission
D
CB
A
ILUSTRASI
OPERASI
FDDI-RING
3. B seize tokentransmits F2 to D
D
CB
A
4. B emits token D copies F2 A
absorbsF1
D
CB
A
5. A lets F2 and token pass B absorbs F2
D
CB
A
6. B lets token pass
D
CB
A
KESIMPULAN
FDDI merupakan jaringan kerja yang memiliki banyak kelebihan dibandingkan jaringan kerja sebelumnya
FDDI beroperasi pada kecepatan transmisi data 100 Mbps
Mampu mempertahankan kecepatan transfer data efektif sebesar 80 Mbps,
FDDI mampu dihubungkan antara 500 sampai dengan 1000 stasiun, dengan jarak keseluruhan antara 100 sampai 200 km.
PEWAKTU PADA KENDALI MEDIA AKSES FDDI :
• TOKEN ROTATION TIMER ( TRT )
• TOKEN HOLDING TIMER ( THT )
• VALID TRANSMISSION TIMER ( TVX )
TVX > max ( D_Max ) + Token_Time + F_Max + S_Min
TRT-TTRTStart TRTLate_ct-0
TRT Running
Token arrived ?
Late_ct = 0 ? TRT = 0 ?Late_ct-0Send synch
frames (if any) THT-TRTTRT-TTRTStart TRT
Send synch frames(I f any)
start THT
THT Running
THT = 0 or no moreasynch, frames ?
T*pr < THT ?
Send asynch frame
Late_ct ++TRT-TTRTStart trt
yes
yes no
yes
yes
no
no
Algoritma operasi FDDI-RING
Jumlah dari seluruh alokasi stasiun asinkron tidak akan melampaui nilai maksimum dari lebar pita asinkron yang digunakan pada jaringan, yaitu :
TTRT - ( D_Max + F_Max + Token - time )
1
0
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240
100
80
60
40
20
Token rotation and token holding timers (ms)
TRTTHT
EVENT A B C D E F
Late counter
Lebar pita maksimum yang digunakan oleh seluruh stasiun adalah : jumlah_stasiun x ( lebar pita_sinkron +
waktu _tunda_stasiun )
A Token arrives - pass to next stationB Token captured - synchronous
transmission beginsC Synchronous transmission complete,
asynchronous transmission beginsD No more time - asynchronous
transmission ends, token issuedE Token rotation - timer expires - late
counter setF Token arrives - late counter cleared,
token rotation timer accumulates lateness
Token rotation Station Number cycle Parameter 1 2 3 4
1 ARRIVAL TIME 0 1 2 32 ARRICAL TIME 4 121 142 163
Elapsed Time 4 120 140 160TRT Value 96 80* 60* 40*
Synchronous 20 20 20 20Asynchronous 96 0 0 0
3 ARRIVAL TIME 184 205 242 263 Elapsed Time 180 84 100 100
TRT Value 20* 20 20 20Synchronous 20 20 20 20Asynchronous 0 0 16 0
CONTOH OPERASI FDDI RING
Operasi empat buah stasiun kerja pada suatu jaringan
4 ARRIVAL TIME 284 305 326 363 Elapsed Time 100 100 84 100
TRT Value 0 0 16 0Synchronous 20 20 20 20Asynchronous 0 0 16 0
5 ARRIVAL TIME 384 405 426 447 Elapsed Time 100 100 100 84
TRT Value 0 0 0 16Synchronous 20 20 20 20Asynchronous 0 0 0 16
* = Late _ct set to 1 ( otherwise late _ct set to 0 ; all times inmsdefault values : TTRT = 100 ms, interstation delay = 1 ms, synchronous bandwidth = 20 ms
KARAKTERISTIK FDDI
Beberapa karakteriktik dari FDDI, diantaranya adalah :
Kendali media akses (Medium Access Control)-nya menggunakan token passing yang bersandar pada prinsip kerja token ring dari standar IEEE 802.5
Memiliki kompabilitas dengan keluarga dari jaringan kerja lokal IEEE 802 dengan memanfaatkan 802 LLC (Logical Link Control)
Memiliki kemampuan untuk menggunakan serat optik modus-ganda (multi-mode) ataupun serat optik modus-tunggal (single-mode)
Memiliki topologi ring-ganda (dual-ring) yang dapat menjamin operasi berlanjut tanpa kegagalan (fault tolerance)
Beroperasi pada kecepatan transmisi data 100 Mbps dan kemampuan untuk mempertahankan kecepatan transfer data efektif pada 80 Mbps
Mampu dihubungkan dengan sejumlah stasiun (asumsi standarnya tidak melebihi 1000 hubungan fisik)
Jalur serat secara keseluruhan dapat mencapai 100 hingga 200 km
Memiliki kemampuan untuk mengalokasikan lebar-pita secara dinamis, sehingga baik pelayaran data sinkron maupun asinkron dapat dipenuhi secara simultan
KESIMPULAN
FDDI merupakan jaringan kerja yang memiliki banyak kelebihan dibandingkan jaringan kerja yang ada saat ini, dimana FDDI beroperasi pada kecepatan transmisi data 100 Mbps dan mampu mempertahankan kecepatan transfer data efektif sebesar 80 Mbps, selain itu FDDI mampu dihubungkan antara 500 sampai dengan 1000 stasiun, dengan jarak keseluruhan antara 100 sampai 200 km.
FDDI menggunakan prinsip kerja protokol Token Berbasis waktu (Timed Token Protocol) pada Kendali Media Akses nya untuk mengalokasikan secara dinamis sejumlah lebar-pita maksimum pada tiap stasiun, sehingga baik pelayanan data - sinkron maupun asinkron dapat dipenuhi secara simultan.
Kendali Media Akses pada FDDI menggunakan skema pengendali terdistribusi sehingga seluruh stasiun memiliki peranan yang sama dalam proses pengendalian dan pengoperasian jaringan.
Jaringan FDDI merupakan jaringan Fault Tolerance yang menggunakan dua ring rotasi balik (counter rotation ring) sehingga jaringan akan dipertahankan untuk tetap beroperasi pada saat terdapat media atau stasiun yang tidak berfungsi.
FDDI menerapkan juga algoritma token ring, namun ada perbedaan yang mendasar dibandingkan dengan IEEE 802.5, dimana pada FDDI, token yang baru akan segera dilepaskan setelah suatu stasiun menyelesaikan seluruh transmisi dari frame datanya, tanpa harus menunggu bagian
kepala (leading -edge) dari frame datanya datang kembali, dehingga efisiensinya lebih tinggi. Selain itu pada FDDI kapasita pengalokasian lebar-pita dilakukan secara fleksibel dan dinamis karena adanya Protokol token berbasis waktu ( Timed Token Protocol). Dengan demikian, FDDI memiliki tingkat efesiensi yang lebih tinggi dibandingkan IEEE 802.5.
Untuk kerja FDDI sangat dipengaruhi oleh pilihan pada operasi dari Target Token Rotation Time (TTRT ), dimana pada TTRT yang besar memungkinkan lebih banyak data yang dapat ditransmisikan tiap rotasi token
Karena FDDI menggunakan media serat optik, untuk itu diperlukan investasi yang tinggi untuk mengaplikasikannya.
UNJUK KERJA FDDI
Bux dan Dykeman mengasumsikan sebagai berikut :
ukuran frame : 1,6 kbyte waktu tunda propagasi : 5,085 us/km station latency : 0,6 us jumlah stasiun : 10 - 1000 stasiun panjang fiber : 1 - 200 km ring - latency : 0,011 - 1,62 ms
100
90
80
70
60
50
0.5 1.0 1.5 2
Maxim
um
th
rou
gh
pu
t [M
bit
/s]
T_Opr=10ms
T_Opr=5ms
Ring latency [ms]
Waktu ambang dari THT pada delapan level prioritas yang berbeda sebagai berikut :
Kelas 8 : 100 ms Kelas 7 : 76,5 ms Kelas 6 : 56,2 ms Kelas 5 : 39,0 ms Kelas 4 : 25,0 ms Kelas 3 : 14,0 ms Kelas 2 : 6,2 ms Kelas 1 : 1,5 ms
100
80
60
40
20
0
25 50 75 100
thro
ug
hp
ut
[Mb
it/s
]
Arrival rate per priority level [Mbit/s]
50
40
30
20
10
0
25 50 75 100
Arrival rate per priority level [Mbit/s]
Avera
ge d
ela
y [
ms]
1
2
3
4
5
6
78
Priority levels
PERBANDINGAN DENGAN IEEE 802.5 TOKEN RING
TABEL 4.1. [Mazz 92]
Perbandingan spesifikasi ANSI FDDI dengan IEEE Token Ring
FDDI TOKEN RING 100 Mbps 4 or 16 MbpsANSI X3T9.5 Twisted pair or optical fiber2 km segments 2 km segments4.500 byte frame maximum 17.999 byte frame maximum500 active station 260 active stations4B/ 5B NRZI Menchester differentialDistributed cklocking control Centralized clocking controlMultiple connective frames No connective framesTimed token bandwidth priority reservation bandwidthallocationDistributed recovery centralized recovery
Tabel 4.2 [fort 89]
Format Frame MAC pada Standar LAN
SD AC FC DA SA DATA FSC ED FS
(a) Token ring
1 1 1 2.6 2.6 >=0 4 1 1
Preamble AC FC DA SA DATA FSC ED FS1 1 1 2.6 2.6 >=0 4 1 1
(b) FDDI (fiber distributed data interface
(b) FDDI ( Fiber Distributed Date Interface)
AC : Access ControlDA : Destination AddressED : Ending DelimiterFC : Frame ControlFCS : Frame Check SequenceFS : Frame StatusSD : Starting DelimiterSFD : Start Frame Delimiter