Pengantar Jaringan Telekomunikasi Muhammad Nasar nasar@umm.ac.id

Outline Jaringan komunikasi switching Circuit switching Packet switching

Pengertian dasar Komunikasi adalah saling menyampaikan informasi 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 lebih tempat yang berdekatan maupun berjauhan

Sepintas sejarah Kentongan: orang Indonesia menggunakan kentongan untuk menyampaikan informasi kebakaran, bencana alam, kejahatan, panggilan untuk 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 Alexander Graham Bell pada tahun 1876 Sistem Komunikasi Radio Dimulai dengan penemuan radio oleh Guiogelmo Marconi pada tahun 1901 Sistem Komunikasi Data Penemuan komputer yang kemudian timbul keinginan untuk menghubungkan komputer yang satu dengan yang lain (dimulai era 1960-an).

Perkembangan komunikasi modern Komunikasi telepon  jaringan PSTN (Public Switched Telepon Network), ISDN (Integrated Service 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, maupun yg berteknologi CDMA, disamping jaringan radio non-seluler seperti WiFi dan WiMAX. Komunikasi data  jaringan internet seperti komunikasi ftp, e-mail, web, e-commerse, dll  multimedia  cloud computing

Diagram blok sistem komunikasi modern

Klasifikasi jaringan komunikasi Bds cara node mempertukarkan informasi Communication Network Switched Communication Network Broadcast Communication Network Topik Pembahasan Circuit-Switched Communication Network Packet-Switched Communication Network Datagram Network Virtual Circuit Network

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; digambarkan dengan 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 area seperti lab, perkantoran disebuah gedung atau sebuah sekolah dan jangkauan biasanya hingga 1 km. MAN (Metropolitan Area Network), lebih besar dari pada LAN. Meliputi sebuah kota / wilayah tertentu. WAN (Wide Area Network), lingkup sangat luas; biasanya sudah menggunakan satelit ataupun kabel bawah laut, menghubungkan antar negara. Dapat dikatakan 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, baik voice maupun data, tidak termanfaatkan maksimal Munculnya idle time (saluran terus terhubung meski sudah tidak terpakai). Biaya telekomunikasi jadi sangat mahal, terutama untuk jarak jauh

Point-to-point  switched (Sentral & Transmisi Digital, 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 yang ditransmisikannya 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 sebagai koneksi redundant/back-up (untuk meningkatkan reliabilitas jaringan)

[1] Circuit switching Circuit switching merupakan teknologi telekomunikasi dimana dua node jaringan membentuk suatu saluran komunikasi khusus (sirkuit) yang menghubungkan mereka selama sesi komunikasi sebelum node dapat berkomunikasi. Node seolah-olah tersambung secara fisik melalui sebuah sirkit (saluran). Banyak diterapkan pada sistem telepon konvensional

[1] Prinsip Menerapkan sebuah path komunikasi yang dedicated antara 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 sirkit tersambung terus menerus

[1] Proses How to Multiplex? How to Demultiplex? How to Switch? incoming links Switch outgoing links How to Multiplex? How to Demultiplex? How to Switch?

processing delay at Switch 1 [1] Timing Host 1 Host 2 Switch 1 Switch 2 Information processing delay at Switch 1 propagation delay between Host 1 and Switch1 Circuit Establishment Data Transmission Circuit Termination propagation delay between Host 2 and Switch2 time

[1] Routing a dan b terkoneksi dalam satu buah end office, sedangkan c dan d koneksi yang lebih kompleks Efisiensi jaringan diperoleh dengan cara meminimisasi switching dan kapasitas transmisi Pelanggan : a, b, c, d Local loop : link antara pelanggan dan jaringan Biasanya : twisted pair ~10 km exchanges : switching lokal dalam sebuah jaringan. Mendukung ribuan pelanggan dalam local area. Trunks : cabang-cabang antara exchanges. Membawa multiple voice-frequency dengan menggunakan FDM (Frequency Division Multiplex) atau synchronous TDM (Time Division Multiplex).

[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 tetap selama komunikasi berlangsung/belum diputus oleh salah satu pihak.

[1] Contoh Switching offices Physical copper connection set up when call is made Switching offices

[1] Contoh (contd.) Ada proses pembangunan hubungan dan hubungan tetap terjaga selama percakapan berlangsung Sumber daya jaringan dialokasikan (reserved) dan diduduki secara tetap (dedicated) dari pengirim sampai penerima selama pembicaraan berlangsung Bukan strategi yang efisien Selama terjadi hubungan, saluran fisik akan digenggam bahkan selama periode “silence” (saat di mana tidak ada informasi yang dikirimkan)

[1] Multiplexing/demultiplexing dengan teknik TDM Frames Slots = 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 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 bila percakapan sudah selesai. Di sepanjang percakapan, jika ada waktu jeda yang tidak berisi informasi maka kapasitas time slot yang tersedia tidak akan termanfaatkan  tidak efisien

[1] Keuntungan & Kelemahan Sekali koneksi terjadi: Jaringan transparan (seolah hanya koneksi langsung antar stations) Fixed data rate tanpa adanya delay Sangat baik untuk komunikasi real time KELEMAHAN Tidak efisien Selama koneksi berlangsung, time slot akan selalu diduduki walaupun tidak ada data yang dikirim Delay sebelum terbentuknya 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, sebelum dikirim message itu akan dipecah dahulu (paketisasi). Tiap paket berisi data dari user (informasi yang akan dikirimkan) dan header. Header berisi info agar bagaimana paket bisa melalui jaringan dan 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 paket lainnya 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 terpisah atau melalui rute yang berbeda Connectionless Pada sisi penerima, header setiap paket akan dibuang kemudian paket diurutkan kembali menjadi sebuah informasi/pesan sesuai dengan yang dikirimkan Paket dikirimkan hanya pada saat data siap untuk dikirim. Pada saat kondisi “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 Bo b H He H ll H o H Bo H b Message He ll o Bo b Segmented Message Packetized Message H He H ll H o H Bo H b Paket 1 Paket 2 Paket 3 Paket 4 Paket 5 H=Header

[2] Contoh paketisasi

[2] Contoh paketisasi

[2] Routing pada Packet Switched 3 2 1 8 5 6 4 7 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 dishare secara dinamis oleh banyak paket. Dua buah station yang berbeda data-ratenya dapat saling menukar paket. Ketika traffic mulai padat, beberapa call diblok (permintaan koneksi tambahan ditolak sampai beban di jaringan menurun) Dalam kondisi padat, paket masih dapat diterima akan tetapi delay delivery bertambah. Sistem prioritas dapat diterapkan.

[2] Kelemahan Tidak memberikan garansi Quality of service: delay antrian, jitter, loss packet

Ada dua pendekatan yang berhubungan dengan 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 menggunakan rute yang berbeda, tergantung kepadatan jalur. Paket-paket akan mencari alternatif routing dimana akan mengabaikan node yang gagal 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 node tersebut akan lenyap

Pertanyaan ?

Virtual Circuit vs Datagram

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 dari ketika dikirimkan Tiap paket header harus berisi alamat tujuan yang lengkap

Packet Switched Virtual Circuit 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 diterima di tujuan Bagaimanapun: Paket-paket dari virtual circuit yang berbeda masih dimungkinkan terjadi interleaving Pengirim data dengan virtual circuit melalui 3 fase : Penetapan VC Pentransferan data Pemutusan VC Alamat tujuan paket pada header tidak perlu lengkap

(+) dan (–) pada virtual circuit vs datagram Tidak ada waktu call setup Adaptasi yang cepat jika terjadi congestion/network overload. Adaptasi yang cepat jika terjadi node failure. Kedatangan paket bisa tidak sesuai dengan urutannya. Adanya beban pemrosesan karena setiap paket di proses di setiap node Receiver tidak memiliki persiapan terhadap paket yang datang Virtual Circuit : Kedatangan paket sesuai urutannya. Terdapat mekanisme error control. Penetapan satu rute untuk satu koneksi. Penerima telah bersiap untuk menerima paket yang datang Adanya delay saat connection setup. Adaptasi terhadap node failure kurang baik. Adaptasi terhadap network overload kurang baik

Beberapa Perbandingan Circuit Switched dan Packet Switched (1/2) Packet Switched connectionless Packet Switched connection-oriented Dedicated transmission path No dedicated path Continuous transmission of data Transmission of packet Messages are not stored Packet may be stored until delivered Packet stored until delivered The path is established for entire conversation Route established for each packet Route established for entire packet Call setup delay Packet transmission delay Call setup delay; packet transmission delay Busy signal if called party busy Sender may be notified if packet not delivered Sender notified if connection denial Overload may block call setup Overload increases packet delay May block call setup; increases packet delay

Packet Switched connectionless Packet Switched connection-oriented Beberapa Perbandingan Circuit Switched dan Packet Switched (2/2) Circuit switched Packet Switched connectionless Packet Switched connection-oriented User responsible for message loss protection Network may be responsible for individual packet Network may be responsible for packet sequences Fixed bandwidth transmission Dynamic use of bandwidth No overhead bits after call setup Overhead bits in each packet Electromechanical or computerized switching nodes Small switching nodes

Circuit Switching vs Packet Switching Performansi Propagation delay Transmission time Node delay