Pengantar JaringanTelekomunikasi
Muhammad Nasar
nasar@umm.ac.id
Outline
Jaringan komunikasi switching
Circuit switching
Packet switching
Pengertian dasar
Komunikasi adalah saling menyampaikaninformasi kepada tujuan yang diinginkan
Informasi bisa berupa
suara percakapan (voice),
musik (audio),
gambar diam (photo),
gambar bergerak (video),
data digital (text, binary, etc)
Komunikasi bisa dilakukan antara 2 atau lebihtempat yang berdekatan maupun berjauhan
Sepintas sejarah
Kentongan: orang Indonesia menggunakankentongan untuk menyampaikan informasikebakaran, bencana alam, kejahatan, panggilanuntuk kumpul, dll.
Asap: orang Indian menggunakan kode asap
Cermin: dengan memantulkan sinar matahari
Semaphore: pramuka menggunakan kode bendera
Morse: untuk komunikasi tersandi
cara-cara lain sesuai dgn jaman/keperluannya
Sejarah komunikasi modern
Sistem Komunikasi Telepon
Dimulai dengan penemuan telepon oleh AlexanderGraham Bell pada tahun 1876
Sistem Komunikasi Radio
Dimulai dengan penemuan radio oleh GuiogelmoMarconi pada tahun 1901
Sistem Komunikasi Data
Penemuan komputer yang kemudian timbul keinginanuntuk menghubungkan komputer yang satu denganyang lain (dimulai era 1960-an).
Perkembangan komunikasimodern
Komunikasi telepon jaringan PSTN (PublicSwitched Telepon Network), ISDN (IntegratedService Digital Network) : tidak hanya suara (voice),tetapi juga data digital dan video multimedia
Komunikasi radio jaringan radio seluler : AMPS,GSM, UMTS, HSDPA, HSUPA, dll yg sejenis, maupunyg berteknologi CDMA, disamping jaringan radio non-seluler seperti WiFi dan WiMAX.
Komunikasi data jaringan internet sepertikomunikasi ftp, e-mail, web, e-commerse, dll multimedia cloud computing
Diagram blok sistem komunikasimodern
Klasifikasi jaringan komunikasi
Bds cara node mempertukarkan informasi
Communication
Network
Switched
Communication
Network
Broadcast
Communication
Network
Circuit-Switched
Communication
Network
Packet-Switched
Communication
Network
Datagram
Network
Virtual Circuit
Network
Topik PembahasanTopik Pembahasan
Konsep nodes dan links
Jaringan komunikasi biasa digambarkan dalam node dan link
Node: merepresentasikan end-terminal, perangkat jaringan;digambarkan dengan bentuk lingkaran, kotak
Link: merepresentasikan hubungan/koneksi antar nodes; digambarkandengan garis
Sebagai perangkat jaringan, node dapat memiliki fungsi:
Router
Switcher
Multiplexer
Kategori link / jaringan
Berdasarkan jangkauan dibedakan menjadi 3
LAN (Local Area Network), dibatasi suatu areaseperti lab, perkantoran disebuah gedung atau sebuahsekolah dan jangkauan biasanya hingga 1 km.
MAN (Metropolitan Area Network), lebih besardari pada LAN. Meliputi sebuah kota / wilayah tertentu.
WAN (Wide Area Network), lingkup sangat luas;biasanya sudah menggunakan satelit ataupun kabelbawah laut, menghubungkan antar negara. Dapatdikatakan sebagai internet.
Mengapa perlu switching?
Indonesia
8 juta pengguna fix telephone
30 juta pengguna internet
180 juta pengguna ponsel
Dunia
More..
Mengapa perlu switching?
Latar belakang :
Bandwidth suatu saluran komunikasi, baikvoice maupun data, tidak termanfaatkanmaksimal
Munculnya idle time (saluran terus terhubungmeski sudah tidak terpakai).
Biaya telekomunikasi jadi sangat mahal,terutama untuk jarak jauh
Ilustrasi
X
Point-to-point switched
Tanpa MUX dengan MUX
Analog Digital
(Sentral & Transmisi Digital,
Akses Lokal Analog)
Beberapa prinsip switching
Switching tidak melihat isi data/ informasi yangditransmisikannya
Transmisi data dimulai dan diakhiri di station(komputer, terminal, telepon, dsb).
Rute ditentukan di setiap node yang dilalui.
Koneksi antar node dilakukan secara multiplex
Biasanya terhubung sebagian, sebagian lainnya sebagaikoneksi redundant/back-up (untuk meningkatkanreliabilitas jaringan)
[1] Circuit switching
Circuit switching merupakan teknologitelekomunikasi dimana dua node jaringanmembentuk suatu saluran komunikasi khusus(sirkuit) yang menghubungkan mereka selama sesikomunikasi sebelum node dapat berkomunikasi.
Node seolah-olah tersambung secara fisik melaluisebuah sirkit (saluran).
Banyak diterapkan pada sistem telepon konvensional
[1] Prinsip
Menerapkan sebuah path komunikasi yang dedicatedantara 2 buah node (Connection Oriented).
Prosesnya melibatkan 3 tahap:
Circuit Establishment (terminal - nodes - terminal)
Signal Transfer (analog voice, digitized voice, binary data)
Circuit Disconnect
Jika sirkit tidak tersedia maka terjadi blocked(nada/tanda sibuk)
Ada garansi quality of service (bandwidth, latency,jitter)
Tidak akan ada informasi yg hilang sepanjang sirkittersambung terus menerus
[1] Proses
incoming links
outgoing links
Switch
How to Demultiplex?
How to Multiplex?
How to Switch?
Information
CircuitEstablishment
Data Transmission
CircuitTermination
Host 1
Host 2
Switch 1
Switch 2
propagation delay
between Host 1
and Switch1
propagation delay
between Host 2
and Switch2
processing delay at Switch 1
time
[1] Timing
[1] Timing
[1] Routing
Pelanggan : a, b, c, d
Local loop : link antara pelanggan danjaringan Biasanya : twisted pair ~10 km
exchanges : switching lokal dalam sebuahjaringan. Mendukung ribuan pelanggandalam local area.
Trunks : cabang-cabang antara exchanges.Membawa multiple voice-frequency denganmenggunakan FDM (Frequency DivisionMultiplex) atau synchronous TDM (TimeDivision Multiplex).
Efisiensi jaringan diperoleh dengan cara meminimisasi switching dan kapasitas transmisi
a dan b terkoneksi dalam satu buahend office, sedangkan c dan d koneksiyang lebih kompleks
[1] Routing
B
A
C
D
E
F
1
4
2
3
5
7
6
Jalur komunikasi A – D terbentuk melalui routing yang terbaik dan akan tetapselama komunikasi berlangsung/belum diputus oleh salah satu pihak.
Switching offices
[1] Contoh
Physical copper
connection set up
when call is made
[1] Contoh (contd.)
Ada proses pembangunan hubungan dan hubungan tetapterjaga selama percakapan berlangsung
Sumber daya jaringan dialokasikan (reserved) dan didudukisecara tetap (dedicated) dari pengirim sampai penerima selamapembicaraan berlangsung
Bukan strategi yang efisien
Selama terjadi hubungan, saluran fisik akan digenggam bahkanselama periode “silence” (saat di mana tidak ada informasi yangdikirimkan)
[1] Multiplexing/demultiplexingdengan teknik TDM
Time dibagi dalam frames dan frames dibagi dalam slot
Posisi slot dalam frame menunjukkan kepemilikan data dari suatu percakapan
misalnya slot 0 milik percakapan berwarna merah
Membutuhkan sinkronisasi antara pengirim dan penerima
Time slot menjadi identitas data pengirim maupun penerima
Time slot yang sudah diduduki tidak bisa digunakan oleh yang lainnya kecuali bilapercakapan sudah selesai.
Di sepanjang percakapan, jika ada waktu jeda yang tidak berisi informasi maka kapasitastime slot yang tersedia tidak akan termanfaatkan tidak efisien
Frames
0
1
2
3
4
5
0
1
2
3
4
5
Slots =
[1] Keuntungan & Kelemahan
KEUNTUNGAN
Sekali koneksi terjadi:
Jaringan transparan(seolah hanya koneksilangsung antar stations)
Fixed data rate tanpaadanya delay
Sangat baik untukkomunikasi real time
KELEMAHAN
Tidak efisien
Selama koneksiberlangsung, time slotakan selalu didudukiwalaupun tidak ada datayang dikirim
Delay sebelumterbentuknya hubungan(call set up delay)
Pertanyaan ?
[2] Packet Switching
[2] Packet Switching
Data ditransmisikan dalam paket-paket kecil (<1500 byte).
Jika source mempunyai message yang lebih panjang, sebelumdikirim message itu akan dipecah dahulu (paketisasi).
Tiap paket berisi data dari user (informasi yang akandikirimkan) dan header.
Header berisi info agar bagaimana paket bisa melalui jaringandan mencapai alamat tujuan
Source (sender’s) address
Destination (recipient’s) address
Packet size
Sequence number
Error checking information
Mengapa perlu paketisasi?
Memungkinkan suatu paket (yang menjadi bagian dari suatu pesan)diterima, diproses, dan diteruskan oleh suatu node ketika paketlainnya masih dipersiapkan efisiensi waktu pemrosesan.
Jika ada error, tidak seluruh pesan perlu di re-transmisi.
Kapasitas memori internal network node dapat dikurangi.
Waktu transmisi dapat dikurangi
Mengapa perlu paketisasi? (contd)
Paket yang berbeda dari pesan yang sama dapat dikirim terpisahatau melalui rute yang berbeda Connectionless
Pada sisi penerima, header setiap paket akan dibuang kemudianpaket diurutkan kembali menjadi sebuah informasi/pesan sesuaidengan yang dikirimkan
Paket dikirimkan hanya pada saat data siap untuk dikirim. Pada saatkondisi “silence”/idle maka link dapat digunakan oleh yang lainnya(jaringan digunakan bersama/shared bandwidth).
Tidak ada garansi Quality of service, ada kemungkinan paket hilang
Contoh Teknologi Packet Switched:
Public data network
Frame relay
TCP/IP (internet)
[2] Proses paketisasi
Hello Bob
He
ll
o
b
Bo
H
He
H
H
H
H
ll
o
Bo
b
Message
Segmented
Message
Packetized
Message
H=Header
Paket 1
Paket 2
Paket 3
Paket 4
Paket 5
[2] Contoh paketisasi
[2] Contoh paketisasi
[2] Routing pada Packet Switched
1
4
2
3
5
7
6
8
Connectionless: jalur/ routing dapat berbeda untuk setiap paket
Connection-oriented: jalur/routing tetap untuk seluruh paket
[2] Keuntungan
Efisiensi line sangat tinggi; hubungan single node-to-node dapat disharesecara dinamis oleh banyak paket.
Dua buah station yang berbeda data-ratenya dapat saling menukar paket.
Ketika traffic mulai padat, beberapa call diblok (permintaan koneksitambahan ditolak sampai beban di jaringan menurun)
Dalam kondisi padat, paket masih dapat diterima akan tetapi delaydelivery bertambah.
Sistem prioritas dapat diterapkan.
[2] Kelemahan
Tidak memberikan garansi Quality ofservice: delay antrian, jitter, loss packet
Ada dua pendekatan yang berhubungandengan jaringan Packet Switching, yaitu
Datagram, dan
Virtual circuit
Virtual Circuit vs Datagram
•Datagram: Connectionless
–Tiap paket memiliki alamat tujuan yang lengkap (header)
–Penentuan routing dilakukan terhadap setiap paket di setiap node
–Paket-paket yang berbeda namun berasal dari pesan yang sama dapat menggunakanrute yang berbeda, tergantung kepadatan jalur.
–Paket-paket akan mencari alternatif routing dimana akan mengabaikan node yanggagal
•Virtual Circuit: Connection Oriented
–Sebuah route antara station dikonfigurasi sebelum terjadi transfer data
–Setiap paket memiliki VC identifier.
–Penetapan routing dilakukan sekali untuk semua paket.
–Semua paket akan melalui rute yang sama
–Apabila ada node yang gagal, semua virtual circuit yang mendefinisikan lewat nodetersebut akan lenyap
Pertanyaan ?
Virtual Circuit vs Datagram
Node-node jaringan memroses tiap paket secaraindependen
Jika host A megirim dua paket berurutan ke host B pada sebuahjaringan paket datagram, jaringan tidak dapat menjamin bahwakedua paket tersebut akan dikirim bersamaan, kenyataannyakedua 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 dariketika dikirimkan
Tiap paket header harus berisi alamat tujuan yang lengkap
Packet Swiched Datagram
Virtual-circuit packet switching adalah campuran dari circuit switchingdan paket switching
Seluruh data ditransmisikan sebagai paket-paket
Seluruh paket dari satu deretan paket dikirim setelah jalur ditetapkanterlebih dahulu (virtual circuit)
Urutan paket yang dikirimkan dijamin diterima di tujuan
Bagaimanapun: Paket-paket dari virtual circuit yang berbeda masihdimungkinkan 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 Switched Virtual Circuit
(+) dan (–) pada virtual circuit vs datagram
Datagram :
+Tidak ada waktu call setup
+Adaptasi yang cepat jika terjadicongestion/network overload.
+Adaptasi yang cepat jika terjadinode failure.
-Kedatangan paket bisa tidaksesuai dengan urutannya.
-Adanya beban pemrosesankarena setiap paket di proses disetiap node
-Receiver tidak memiliki persiapanterhadap paket yang datang
Virtual Circuit :
+Kedatangan paket sesuai urutannya.
+Terdapat mekanisme error control.
+Penetapan satu rute untuk satukoneksi.
+Penerima telah bersiap untukmenerima paket yang datang
-Adanya delay saat connection setup.
-Adaptasi terhadap node failurekurang baik.
-Adaptasi terhadap network overloadkurang baik
Beberapa Perbandingan Circuit Switched danPacket Switched (1/2)
Circuit switched
Packet Switchedconnectionless
Packet Switchedconnection-oriented
Dedicated transmissionpath
No dedicated path
No dedicated path
Continuous transmissionof data
Transmission of packet
Transmission of packet
Messages are not stored
Packet may be stored untildelivered
Packet stored until delivered
The path is established forentire conversation
Route established for eachpacket
Route established for entirepacket
Call setup delay
Packet transmission delay
Call setup delay; packettransmission delay
Busy signal if called partybusy
Sender may be notified ifpacket not delivered
Sender notified ifconnection denial
Overload may block callsetup
Overload increases packetdelay
May block call setup;increases packet delay
Circuit switched
Packet Switchedconnectionless
Packet Switchedconnection-oriented
User responsible formessage lossprotection
Network may beresponsible forindividual packet
Network may beresponsible for packetsequences
Fixed bandwidthtransmission
Dynamic use ofbandwidth
Dynamic use ofbandwidth
No overhead bits aftercall setup
Overhead bits in eachpacket
Overhead bits in eachpacket
Electromechanical orcomputerized switchingnodes
Small switching nodes
Small switching nodes
Beberapa Perbandingan Circuit Switched danPacket Switched (2/2)
• Performansi
• Propagation delay
• Transmission time
• Node delay
Circuit Switching vs Packet Switching