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