Jarkom2012-3

Report
Datalink Layer
Computer Networks
Eko Prasetyo
Teknik Informatika
Universitas Muhammadiyah Gresik
2012
Datalink Layer
data-link layer berfungsi
mentransfer data dari satu simpul
(node) ke simpul yang berdekatan
melalui saluran (link)
“link”
Terminologi:
host dan router adalah simpul
 Saluran komunikasi yang
menghubungkan simpul yang
berdekatan adalah link

◦ wired link
◦ wireless link
◦ LAN

Data di encapsulate menjadi
frame
2
Posisi datalink dalam stack model
OSI
3
Tugas Utama Datalink Layer
Services Provided to the Network Layer
 Framing
 Error Control
 Flow Control

4
Services Provided to the Network
Layer
(a) Virtual communication.
(b) Actual communication.
5
Prinsip dasar (1)

Masalah utama dalam komunikasi data ialah
realibility atau keandalan.
◦ Sinyal yang dikirim melalui medium tertentu dapat
mengalami pelemahan, distorsi, keterbatasan
bandwidth
Data yang dikirim dapat menjadi rusak, hilang,
berubah
 Tugas data link layer adalah menangani
kerusakan dan hilangnya data antar 2 titik
komunikasi yang terhubung oleh satu medium
transmisi fisik

6
Prinsip dasar (2)
A mengirim data ke B. Jalur antara A dan B
tidak reliable, sehingga mungkin ada data
yang rusak/hilang.
 Bagaimana menjamin transmisi data A ke B
tetap reliable?

7
Prinsip dasar (3)

A tidak mengirim data yang panjang ke B.
◦ Data dibagi menjadi frame, sehingga kerusakan sebuah frame
tidak merusak keseluruhan data.
Bagaimana B dapat mendeteksi bahwa frame yang
dikirim A mengalami kerusakan?
 A menambahkan error check bits ke frame, sehingga
B dapat memeriksa frame dan menentukan apakah
telah terjadi perubahan

8
Prinsip dasar (4)


Bagaimana A mengetahui data yang dikirimnya telah diterima B?
B dapat mengirimkan ack/pemberitahuan jika data diterima dengan
benar, dan nak/pemberitahuan data salah jika data rusak
A dapat mengirimkan ulang frame yang rusak
Mengapa frame dapat hilang?

Apa yang terjadi jika frame dapat hilang?


◦ Bagian alamat/id/header mengalami kerusakan, sehingga frame tidak dikenali
◦ Temporer disconnection
◦ B tidak mengetahui ada pengiriman dari A, sehingga tentunya juga tidak
mengirimkan ack ke A.
◦ B mengirimkan ack namun hilang di jalan.
9
Prinsip dasar (5)
A harus memiliki timer, yang akan mengirim ulang
jika tidak menerima kabar dari B
 Jangka waktu timeout harus diatur.

◦ Jika timeout terlalu cepat, A akan mengirimkan ulang
sebelum ack dari B tiba.
◦ Jika timeout terlalu lama, A akan menunggu terlalu lama
jika ada frame yang hilang
10
Prinsip dasar (6)
A mengirim frame 1
A mengalami timeout, dan mengirimkan ulang frame 1
A menerima ack, melanjutkan mengirim frame 2
 A menerima ack kedua untuk frame 1, namun dianggap
sebagai ack untuk frame 2 (error)
 Untuk mencegah hal tersebut maka A harus memberikan
frame number, sehingga B dapat memberikan ack spesifik
untuk frame number tertentu



11
Peran data link layer
Physical layer: mengkodekan data menjadi sinyal
yang dikirim melalui medium transmisi
 Data Link layer berfungsi menangani kesalahan
transmisi, serta memberikan layanan ke network
layer.
 Untuk itu beberapa hal yang dilakukan oleh
Data Link Layer adalah:

◦ Framing
◦ Flow control
◦ Error control (error detection, error correction)
12
Framing

Tujuan:
◦ Mengurangi kemungkinan error
◦ Menyesuaikan dengan kapasitas buffer
penerima yang terbatas
Hubungan antara packets and frames.
13
Teknik Framing
 Character
count
◦ Protokol : Ethernet
 Flag
byte – byte stuffing
◦ Protokol : PPP
 Flag
bits – bit stuffing
◦ Protokol : HDLC
14
Framing : character count
A character stream. (a) Without errors. (b) With one error.


Setiap frame diawali dengan field yang menyatakan panjang frame
Jika field ini rusak, maka frame tidak dapat dikenali lagi
15
Framing : flag byte
Awal dan akhir frame ditandai dengan byte(s)
khusus
 Byte penanda dapat merupakan simbol yang
sama atau berbeda
 Masalah: kode byte(s) yang digunakan dapat
muncul di dalam data yang terkirim, sehingga
dapat mengakibatkan kesalahan penentuan
frame
 Solusi: byte stuffing, mengganti byte serupa pada
data dengan simbol lain

16
Framing : flag byte
(a) A frame delimited by flag bytes.
(b) Four examples of byte sequences before and after stuffing.
17
Framing : flag bits


Serupa dengan flag bytes, namun menggunakan bit
Lebih cocok untuk data biner
◦ Misalnya ditentukan flag adalah: 01111110
Pada pengirim: setiap muncul 5 bit 1 berurutan,
tambahkan bit 0
 Pada penerima: jika menerima 5 bit 1 berurutan,
maka:

◦ Jika bit berikutnya 0: hapus
◦ Jika bit berikutnya: 10: end-of-frame
◦ Jika bit berikutnya: 11: error
18
Framing : flag bits

Bit stuffing
(a) The original data.
(b) The data as they appear on the line.
(c) The data as they are stored in receiver’s memory
destuffing.
after
19
Pengaruh noise pada sinyal digital
20
Error Control

Menangani error jaringan yang disebabkan masalah
transmisi
◦ Network errors
 mis, perubahan nilai suatu bit saat transmisi
 Dikendalikan oleh network hardware dan software
◦ Human errors:
 mis., kesalahan dlm pengetikan angka
 Dikendalikan oleh program aplikasi

Kategori dari error jaringan
◦ Data terkorupsi (perubahan data)
◦ Data hilang
21
Error Control (Cont.)

Laju Error (Error Rate)
◦ Bit error rate (BER) menunjukan probabilitas bit terkena error. Harga tipikal BER = 109 untuk link electrik, dan 10-12 untuk link optik
◦ 1 bit error dalam n bit yang ditransmisikan. mis., 1 dalam 100,000  Bit Error rate
(BER) = 10-5

Burst error
◦ Banyak bit yang terkorupsi pada saat bersamaan
◦ Error-error tidak terdistribusi secara uniform

Fungsi-fungsi utama
◦ Mencegah error
◦ Mendeteksi error
◦ Mengkoreksi errors
Dimana pemeriksaan error yang baik ?
 Low error rate (e.g. fiber):
◦

Error rate :
 Phone lines - moderate
 Coaxial cable - low
 Fiber optic - very low
 Wireless - very high
Melakukan pemeriksaan error pada layer yang lebih tinggi, pada kumpulan data yang besar (multiframe objects).
High error rate (e.g. wireless):
◦
Melakukan pemeriksaan error dalam data link layer, pada setiap frame tunggal.
22
Sumber-Sumber Error
Noise saluran dan distorsi – penyebab
utama
 Lebih mungkin pd media elektrik
◦ Sinyal elektrik yang tidak diinginkan
◦ Disebabkan gangguan peralatan dan alam
◦ Menurunkan performansi suatu circuit

Tanda-tanda
◦ Bit-bit extra
◦ Bit-bit berubah (“flipped” bits)
◦ Bit-bit hilang
23
Sumber Error dan Pencegahan
Source of Error
What causes it
How to prevent it
More important
mostly on analog
Line Outages
Faulty equipment, Storms, Accidents
(circuit fails)
White Noise
(Gaussian Noise)
Movement of electrons (thermal
energy)
Increase signal strength
(increase SNR)
Impulse Noise
Sudden increases in electricity
(e.g., lightning, power surges)
Shield or move the wires
Cross-talk
Multiplexer guard bands are too small
or wires too close together
Increase the guard bands, or
move or shield the wires
Echo
Poor connections (causing signal to be
reflected back to the source)
Fix the connections, or
tune equipment
Attenuation
Gradual decrease in signal over
distance (weakening of a signal)
Use repeaters or amplifiers
Intermodulation
Noise
Signals from several circuits combine
Move or shield the wires
Jitter
Analog signals change (small changes in
amp., freq., and phase)
Tune equipment
Harmonic
Distortion
Amplifier changes phase (does not
correctly amplify its input signal)
Tune equipment
(Spikes)
24
Deteksi Error
Pengirim mengkalkulasi Error
Detection Value (EDV) dan
mentransmisikan bersama data
Mathematical
calculations
Data yg akan
ditransmisikan
EDV
Penerima kalkulasi ulang EDV
dan bandingkan dengan EDV
yang diterima
Mathematical
calculations
?
=
– Jika sama  tidak ada error
Makin besar ukuran, makin
baik deteksi error (tetapi
efisiensi lebih rendah)
saat transmisi
– Jika berbeda  Terjadi
error saat transmisi
25
Error Detection and Correction

Umumnya penanganan error transmisi dilakukan pada data link
layer.
◦ Error control dapat pula dilakukan pada layer lain (biasanya higher layer)


Error dapat dideteksi dan dikoreksi dengan menggunakan data
tambahan / redundant pada setiap pengiriman data
Jenis error:
◦ Single bit error: hanya sebuah bit yang berubah. Disebabkan oleh white
noise
 Misal : data yang dikirim : 1111001010111
 Data yang diterima :
1111101010111
◦ Burst error: sederetan bit-bit mengalami error. Disebabkan oleh impulse
noise
 Misal : data yang dikirim : 1111001010111
 Data yang diterima :
1111110101011

Makin tinggi data rate, makin besar efeknya
26
Teknik Deteksi dan Koreksi Error

Parity checks
◦ Protokol : Asynchronous Xmission


Longitudinal Redundancy Checking (LRC)
Hamming Code
◦ Protokol : wireless (802.11), broadband (802.16)

Polynomial checking
◦ Checksum
◦ Cyclic Redundancy Check (CRC)
 Protokol : Ethernet, PPP, HDLC, SDLC
27
Error Detection and Correction

Ada 2 teknik yang digunakan:
◦ Error - Detecting Codes
◦ Error - Correcting Codes

Error correcting codes memerlukan data redundant lebih besar
dibandingkan dengan error detecting codes
◦ Begitu terdeteksi, error harus dikoreksi
Teknik Koreksi Error
 Retransmisi (Backward error correction)
◦ Sederhana, efektif, murah, umum digunakan
◦ Dikoreksi dengan retransmisi data
◦ Penerima, jika mendeteksi error, meminta pengirim untuk retransmit
message
◦ Sering disebut Automatic Repeat Request (ARQ)

Forward Error Correction
◦ Peralatan penerima dapat mengkoreksi sendiri messages yang datang
28
Forward Error Correction (FEC)


Peralatan penerima dapat mengkoreksi sendiri message
yang datang (tanpa retransmisi)
Perlu informasi ekstra untuk koreksi
◦ Kirim bersama dengan data
◦ Memungkinkan data untuk di-check dan dikoreksi oleh penerima
◦ Jumlah informasi extra : biasanya 50-100% dari data

Berguna untuk transmisi satelit
◦ Transmisi satu arah (retransmisi tidak dimungkinkan)
◦ Waktu transmisi sangat panjang (retransmisi akan memakan
waktu lama)
◦ Biaya FEC tdk signifikan (dibandingkan biaya total peralatan)
29
Contoh Penggunaan Parity Bit
Untuk dikirimkan: huruf V pd 7-bit ASCII: 0110101
EVEN parity
sender
receiver
01101010
Operator : XOR
parity
ODD parity
Operator : ~XOR
sender
receiver
01101011
parity
30
Hamming Code
Dibuat oleh Richard Hamming (1915-1998)
 Hamming code dapat digunakan untuk
melakukan error correction.
 Codeword (berukuran n-bit) merupakan
gabungan data berukuran m-bit dan redundant
check bits berukuran r-bit, (n=m+r).
 Hamming distance:Jumlah bit yang berbeda
antara dua buah codeword (gunakan XOR):

◦ 1110 dan 1111 memiliki 1 bit yang berbeda: d=1
◦ 1010 dan 1100 memiliki 2 bit yang berbeda: d=2
31
Hamming distance
32
KODE HAMMING (DETEKSI DAN KOREKSI
KESALAHAN)
Data: 0 1 1 0 (6)
Posisi : 1 2 3 4 5 6 7
d3d2d1d0
p 1 p 2 d3 p 4 d2 d1 d0
p1 p2 0 p4 1 1 0
p1 bertanggung jawab pada posisi: 1,3,5,7
p2 bertanggung jawab pada posisi: 2,3,6,7
p4 bertanggung jawab pada posisi: 4,5,6,7
Menggunakan paritas genap : saat pendeteksian, hasil operasi
XOR harus 0 (genap)
p1 : p1  0  1  0 = genap  p1 = 1
p2 : p2  0  1  0 = genap  p2 = 1
p4 : p4  1  1  0 = genap  p4 = 0
Kode Hamming:
1100110
33
MISAL KODE HAMMING PARITAS GENAP DARI BCD
ADALAH 1 1 1 0 1 1 0 , BERAPA NILAI BCD TSB?
Posisi : 1 2 3 4 5 6 7
p 1 p 2 d3 p 4 d2 d1 d0
1 1 1 0 1 1 0
Yang benar: 1 1 0 0 1 1 0
Data : 0110 (6)
p1 : 1 + 1 + 1 + 0 = ganjil  salah
p2 : 1 + 1 + 1 + 0 = ganjil  salah
p4 : 0 + 1 + 1 + 0 = genap  benar
Bit yang salah adalah posisi: 3 ????
34
Penggunaan kode Hamming untuk
mengoreksi burst errors.


Normal : mengirimkan
data blok per baris
Trik :mengirimkan data
blok pada tiap kolom
35
Penggunaan kode Hamming untuk
mengoreksi burst errors.



Normal : mengirimkan
data blok per baris
Trik :mengirimkan data
blok pada tiap kolom
Ketika terjadi burst
error, error hanya
terjadi pada sederet bit
kolom (satu bit tiap
baris
Warna kuning : burst error
36
Polynomial Checking



Tambahkan 1 atau lebih karakter pada akhir pesan
(berdasarkan algoritma matematik)
Dua tipe: Checksum dan CRC
Checksum
◦ Kalkulasi dengan menambahkan nilai desimal dari tiap karakter
pada pesan
◦ Bagi total dengan 255 dan
◦ Simpan sisanya (nilai 1 byte) dan gunakan ini sbg checksum
◦ 95% efektif

Cyclic Redundancy Check (CRC)
◦ Dihitung dengan kalkukasi sisa ke problem pembagian
37
Error detection: CRC


Cyclic redundancy check (CRC) merupakan method yang umum
digunakan untuk mendeteksi error
CRC beroperasi pada sebuah frame/block. Setiap block data (berukuran
m bit  m=M(x)+R(x)) yang akan dikirim akan terlebih dahulu dihitung
CRC checksumnya (berukuran R bit dari standart).
◦ M(x) = pesan yang dikirim. G(x) = generator polynomial. R=jumlah bit CRC yang
digunakan (mengikuti standart)
◦ Kalikan M(x) dengan 2R
◦ Lakukan pembagian modulo 2 dengan G(x) untuk mendapatkan sisa R(x)



Kemudian M(x)+R(x) sumnya akan dikirim sebagai frame (dengan
ukuran m bit).
Pada sisi penerima, CRC checksum akan dihitung kembali berdasarkan
pada frame yang diterima, dan dibandingkan dengan checksum yang
dikirimkan. Jika hasil baginya tidak 0, berarti frame telah rusak.
CRC menggunakan prinsip modulo bilangan 2.
38
Aritmrtika modulo

Operasi penambahan dan pengurangan =
XOR
39
Standart CRC Internasional
Name
CRC-1
CRC-4-ITU
CRC-5-EPC
CRC-5-ITU
CRC-5-USB
CRC-6-ITU
CRC-7
CRC-8-CCITT
CRC-8Dallas/Maxim
CRC-8
CRC-8-SAE
J1850
CRC-8-WCDMA
CRC-10
CRC-11
Polynomial
Representations: normal /
reversed / reverse of reciprocal
x + 1 (most hardware; also known as parity
bit)
0x1 / 0x1 / 0x1
4
x + x + 1 (ITU-T G.704, p. 12)
0x3 / 0xC / 0x9
x5 + x3 + 1 (Gen 2 RFID)
0x09 / 0x12 / 0x14
5
4
2
x + x + x + 1 (ITU-T G.704, p. 9)
0x15 / 0x15 / 0x1A
5
2
x + x + 1 (USB token packets)
0x05 / 0x14 / 0x12
6
x + x + 1 (ITU-T G.704, p. 3)
0x03 / 0x30 / 0x21
7
3
x + x + 1 (telecom systems, ITU-T G.707, ITUT G.832, MMC, SD)
0x09 / 0x48 / 0x44
8
2
x + x + x + 1 (ATM HEC), ISDN Header Error
Control and Cell Delineation ITU-T I.432.1
(02/99)
0x07 / 0xE0 / 0x83
x8 + x5 + x4 + 1 (1-Wire bus)
x8 + x7 + x6 + x4 + x2 + 1
0x31 / 0x8C / 0x98
0xD5 / 0xAB / 0xEA
x8 + x4 + x3 + x2 + 1
x8 + x7 + x4 + x3 + x + 1
x10 + x9 + x5 + x4 + x + 1 (ATM; ITU-T I.610)
x11 + x9 + x8 + x7 + x2 + 1 (FlexRay)
0x1D / 0xB8 / 0x8E
0x9B / 0xD9 / 0xCD
0x233 / 0x331 / 0x319
0x385 / 0x50E / 0x5C2
CRC-12
x12 + x11 + x3 + x2 + x + 1 (telecom systems)
0x80F / 0xF01 / 0xC07
CRC-15-CAN
x15 + x14 + x10 + x8 + x7 + x4 + x3 + 1
0x4599 / 0x4CD1 / 0x62CC
40
Standart CRC Internasional
Name
CRC-16-IBM
CRC-16-CCITT
CRC-16-T10-DIF
CRC-16-DNP
CRC-16-DECT
CRC-16-Fletcher
Polynomial
x16 + x15 + x2 + 1 (Bisync, Modbus, USB, ANSI X3.28, many others; also known as CRC-16 and
CRC-16-ANSI)
x16 + x12 + x5 + 1 (X.25, V.41, HDLC, XMODEM, Bluetooth, SD, many others; known as CRCCCITT)
x16 + x15 + x11 + x9 + x8 + x7 + x5 + x4 + x2 + x + 1 (SCSI DIF)
x16 + x13 + x12 + x11 + x10 + x8 + x6 + x5 + x2 + 1 (DNP, IEC 870, M-Bus)
x16 + x10 + x8 + x7 + x3 + 1 (cordless telephones)
Not a CRC; see Fletcher's checksum
Representations: normal / reversed /
reverse of reciprocal
0x8005 / 0xA001 / 0xC002
0x1021 / 0x8408 / 0x8810[8]
0x8BB7[20] / 0xEDD1 / 0xC5DB
0x3D65 / 0xA6BC / 0x9EB2
0x0589 / 0x91A0 / 0x82C4
Used in Adler-32 A & B CRCs
CRC-24
CRC-24-Radix-64
x24 + x22 + x20 + x19 + x18 + x16 + x14 + x13 + x11 + x10 + x8 + x7 + x6 + x3 + x + 1 (FlexRay) 0x5D6DCB / 0xD3B6BA / 0xAEB6E5
x24 + x23 + x18 + x17 + x14 + x11 + x10 + x7 + x6 + x5 + x4 + x3 + x + 1 (OpenPGP)
0x864CFB / 0xDF3261 / 0xC3267D
0x2030B9C7 / 0x38E74301 /
CRC-30
x30 + x29 + x21 + x20 + x15 + x13 + x12 + x11 + x8 + x7 + x6 + x2 + x + 1 (CDMA)
0x30185CE3
CRC-32-Adler
Not a CRC; see Adler-32
See Adler-32
x32 + x26 + x23 + x22 + x16 + x12 + x11 + x10 + x8 + x7 + x5 + x4 + x2 + x + 1 (V.42, Ethernet, 0x04C11DB7 / 0xEDB88320 /
CRC-32-IEEE 802.3 SATA, MPEG-2, PNG,[22] POSIX cksum)
0x82608EDB
CRC-32C
x32 + x28 + x27 + x26 + x25 + x23 + x22 + x20 + x19 + x18 + x14 + x13 + x11 + x10 + x9 + x8 + 0x1EDC6F41 / 0x82F63B78 /
(Castagnoli)
x6 + 1 (iSCSI & SCTP, G.hn payload, SSE4.2)
0x8F6E37A0
x32 + x30 + x29 + x28 + x26 + x20 + x19 + x17 + x16 + x15 + x11 + x10 + x7 + x6 + x4 + x2 + x + 0x741B8CD7 / 0xEB31D82E /
CRC-32K (Koopman) 1
0xBA0DC66B[11]
0x814141AB / 0xD5828281 /
CRC-32Q
x32 + x31 + x24 + x22 + x16 + x14 + x8 + x7 + x5 + x3 + x + 1 (aviation; AIXM)
0xC0A0A0D5
0x0004820009 / 0x9000412000 /
CRC-40-GSM
x40 + x26 + x23 + x17 + x3 + 1 (GSM control channel)
0x8002410004
0x000000000000001B /
0xD800000000000000 /
CRC-64-ISO
x64 + x4 + x3 + x + 1 (HDLC — ISO 3309, Swiss-Prot/TrEMBL; considered weak for hashing)
0x800000000000000D
x64 + x62 + x57 + x55 + x54 + x53 + x52 + x47 + x46 + x45 + x40 + x39 + x38 + x37 + x35 + x33 0x42F0E1EBA9EA3693 /
+ x32 + x31 + x29 + x27 + x24 + x23 + x22 + x21 + x19 + x17 + x13 + x12 + x10 + x9 + x7 + x4 + x 0xC96C5795D7870F42 /
CRC-64-ECMA-182 + 1 (as described in ECMA-182 p. 51)
0xA17870F5D4F51B49
41
Contoh deteksi error dengan CRC
Contoh:

Akan mengirim karakter “W”
◦ Dalam desimal 8710
◦ Biner : M(x) = x6 + x4 + x2 + x + 1 = 1010111
Generator menggunakan
standart CRC-44
ITU, polynomial x + x + 1

◦
◦

Maka G(x) = 5-bit string “10011".
R=4 (CRC 4-bit)
Kalikan M(x) dengan 2R
◦
M(x) * 24 = 10101110000
Menentukan checksum:
1.
Bagi M(x) dengan generator G(x)
2.
Sisanya adalah checksum (1011)
3.
Tambahkan checksum ke data asal:


1011 ke M(x)
Menjadi : 10101111011
42
Contoh deteksi error dengan CRC
– Cont’d





Data dan checksum dikirimkan.
Pada sisi penerima, data dan
checksum yang diterima dibagi
dengan generator.
Jika sisanya 0, berarti tidak
terjadi kesalahan
Jika sisanya bukan 0, berarti
terjadi kesalahan
Misalnya M(x) yang diterima :
◦ 10101111011, Sisa yang dihasilkan :
0000 (valid)
◦ 10100111011, Sisa yang dihasilkan :
1100 (error) – Paling powerful dan paling umum
– Deteksi 100% error, jika jum error ≤ ukuran R
• CRC-16 (99.998%) dan CRC-32 (99.9999%)
43
Flow control



Mengendalikan aliran transmisi data, sehingga pengirim tidak
membanjiri penerima
Proses utk meminta data transmisi dikirim ulang (Automatic Repeat
Request / ARQ)
Dapat dilakukan pada layer data link maupun layer di atasnya
◦ Stop and wait protocol (Stop and wait ARQ)
 Sender mengirimkan sebuah message dan menunggu acknowledgment, lalu
kjrim message berikutnya
 Receiver menerima message dan mengirimkan acknowledgement, dan
menunggu message berikutnya
 Protokol : Stop and wait ARQ
◦ Sliding window (Continuous ARQ)
 Sender secara kontinyu mengirimkan paket tanpa menunggu acknowledge dari
penerima
 Receiver secara kontinyu menerima messages tanpa harus memberikan
acknowledment dg segera
 Protokol : Go Back N, Selective Repeat
44
Stop and Wait ARQ
Sender
Receiver
Kirim paket, lalu tunggu
kabar dari receiver
Kirim acknowledgement
Kirim paket
berikutnya
Kirim negative
acknowledgement
Kirim ulang paket
45
Stop and Wait Protocol

Dengan stop and wait protocol utilisasi kanal akan rendah.
◦ bit rate: jumlah bit yang dikirim setiap satuan waktu
◦ transmission time: waktu yang digunakan untuk mengirim sebuah frame.
◦ Untuk frame dengan ukuran L, maka
 transmission time (ttrans) = L / bit rate
◦ transmission delay/latency/propagation (tprop): waktu yang diperlukan
sebuah bit untuk mencapai tujuan

Utilisasi channel :
46
Stop and Wait Protocol


Jika latency jauh lebih besar dari transmission time,
maka utilisasinya akan sangat rendah.
Contoh:
◦ Pada link antara stasiun bumi dan satelit dengan jarak 36000 km
dengan data rate 1 Mbps. Cepat rambat gelombang
elektromagnetik menurut Maxwell adalah 3x108 m/sec. Ukuran
frame 1000 byte(=8000 bit). Berapa utilisasi channel ?
◦ t trans untuk frame berukuran 8000 bit : 8000/106 =
8ms
◦ Tprop (latency) = 36000km/3X108=120ms
◦ U = 8 / (8 + 2*120) = 0,032
Very Bad !!!
47
Continuous ARQ
pengirim dapat mengirim hingga w
(ukuran window) buah frame tanpa
harus menerima konfirmasi
terlebih dahulu
 penerima harus memiliki buffer
yang mampu menampung n buah
frame
 frame memiliki nomor identitas
(sequence number)
 ack menyatakan frame terakhir
yang diterima sesuai urutan

Perhatikan bahwa
acknowledgments sekarang
mengidentifikasi paket yang
di- acknowledged
48
Sliding Window Protocol

utilisasi saluran:
◦ jika w x t trans > 2 x tprop, maka dapat dicapai utilisasi
100% (pengirim dapat melakukan pengiriman frame
secara kontinu)
49
Go-Back-N

Allow up to N unACKed pkts in the
network
◦ N is the Window size

Sender Operation:
◦ If window not full, transmit
◦ ACKs are cumulative
◦ On timeout, send all packets previously sent
but not yet ACKed.
◦ Uses a single timer – represents the oldest
transmitted, but not yet ACKed pkt
50
Go Back N & Selective Repeat
Pipelining and error recovery. Effect on an error when
(a) Receiver’s window size is 1 (Go Back N).
(b) Receiver’s window size is large (Selective Repeat.
51
Selective Repeat

Penerima memberitahu secara individu semua paket
yang diterima dengan benar
◦ Buffer paket, dibutuhkan untuk kejadian penerimaan paket layer
diatasnya
Pengirim hanya mengirimkan paket yang belum ada ACK
 Sender window

◦ N memutus urutan #’s
◦ Batas urutan #s yang terkirim, paket yang belum ACK
52
Selective Repeat Example
PKT0
0123 456789
PKT1
PKT2
PKT3
0 1234 56789
01 2345 6789
ACK0 ACK1
0 1234 56789
ACK2
0 1234 56789
ACK3
Time-Out
PKT4
01234 5678 9
PKT1
ACK4
ACK1
01234 5678 9
Sender
Pembandingan :
Menggunakan GBN atau
SR ?
 Jika error rate rendah,
gunakan GBN
 Jika error rate tinggi, gunakan
SR
 Jika bandwidth murah,
gunakan GBN
 Jika bandwidth mahal,
gunakan SR
 Jika memori mahal di B,
gunakan GBN
 Jika memori murah di B,
gunakan SR
Receiver
53
Protokol Data Link

Klasifikasi
◦ Asynchronous transmission
◦ Synchronous transmission

Berbeda oleh
◦ Message delineation
◦ Frame length
frame k-1
◦ Frame field structure
frame k
frame k+1
54
Asynchronous Transmission
Kadang disebut start-stop transmission
Digunakan oleh
receiver utk
memisahkan
karakter dan utk
synch.
Tiap karakter dikirim secara
independen
Kirim antara
transmisi
(deretan stop
bits)
Digunakan pada point-to-point full duplex circuits
(digunakan oleh Telnet saat menghubungkan ke komputer Unix/Linux)
55
Asynchronous File Transfer

Digunakan pada
◦ Point-to-point asynchronous circuits
◦ Biasanya melalui saluran telepon via modem
◦ Komputer ke komputer untuk transfer file data

Karakteristik dari file transfer protocols
◦ Dirancang untuk transmit error-free data
◦ Kelompokkan data kedalam blocks untuk
ditransmisikan (tidak dikirimkan character by
character)

File transfer Protocols yang populer
◦ Xmodem, Zmodem, dan Kermit
56
File Transfer Protocols
• satu dari async file transfer protocol paling tua
• menggunakan stop-and-wait ARQ.
Xmodem
Start of
Header
SOH
Packet #
Checksum
Packet # compl.
(128 bytes)
• Xmodem-CRC: menggunakan 1 byte CRC (drpd checksum)
• Xmodem-1K: Xmodem-CRC + message field 1024 byte
Zmodem • Menggunakan CRC-32 dg continuous ARQ
• Pengaturan dinamis dari ukuran paket (tergantung circuit)
Kermit
• Sangat fleksibel, powerful dan popular
• Biasanya menggunakan CRC-24 dan ukuran 1K,
tetapi adjustable
57
Synchronous Transmission

Data dikirim dalam satu blok yg besar
◦ disebut frame atau paket
◦ Biasanya sekitar seribu karakter (bytes)

Mencakup informasi addressing
◦ Terutama berguna dalam multipoint circuits

Mencakup satu serie dari karakter-karakter
synchronization (SYN)
◦ Digunakan utk membantu receiver mengenali data yg
datang

Kategori Synchronous transmission protocols
◦ Bit-oriented protocols: SDLC, HDLC
◦ Byte-count protocols: Ethernet
◦ Byte-oriented protocols: PPP
58
Byte-Oriented Protocol
8
STX




Text (Data)
ETX
STX - start of text
ETX - end of text
Masalah: bagaimana jika ETX muncul pada bagian data dari
frame
Solusi:



8
Gunakan karakter khusus DLE (“Data Link Escape”) sebelumnya
Jika DLE muncul dalam text, gunakan DLE lainnya sebelumnya
Contoh-contoh protocol:

Bisync, PPP, DDCMP
59
Byte-Count Protocol



Sender: Menyisipkan panjang data (dalam byte) pada awal
frame
Receiver: mengekstrak panjang ini dan menguranginya
setiap satu byte dibaca, jika counter menjadi nol satu
frame lengkap diproses
Contoh: Ethernet
60
Bit-Oriented Protocol
8
Start
sequence

8
Text (Data)
End
sequence
Digunakan suatu flag: deretan bit tetap (pola tetap) untuk indikasi awal dan
akhir suatu paket
◦ Pola start sequence dan end sequence dapat sama, mis pd HDLC” ‘01111110’




Secara prinsip, sembarang deretan dp digunakan, tetapi kemunculan flag
harus dicegah di dalam data
Protokol standard menggunakan deretan 8-bit 01111110 sbg satu flag
INVENTED ~ 1970 oleh IBM utk SDLC (synchronous data link protocol)
Data transparan
◦ Krnnya 0111111 yang tidak boleh muncul di didalam data
◦ Untuk mencegah pola start dan end sequence pada data digunakan ‘bit stuffing’
61
SDLC – Synchronous Data Link Control
• Bit-oriented protocol dikembangkan IBM
• Menggunakan controlled media access protocol
Awal
(01111110)
Akhir
(01111110)
data
Address
tujuan(8 atau
16 bit)
CRC-32
Identifikasi tipe frame:
- Informasi (utk transfer data user)
- Supervisory (utk error dan flow control)
62
Ethernet (IEEE 802.3)

Protokol LAN paling luas digunakan, dikembangkan
bersama oleh Digital, Intel, dan Xerox, sekarang sebagai
standar IEEE
◦ formal standard: IEEE 802.3ac
Menggunakan contention based media access control
 Byte-count data link layer protocol
 Tidak ada masalah transparency

◦ Menggunakan sebuah field berisi jumlah bytes (bukan flags) untuk
membatasi frames

Koreksi error: optional
63
Frame Ethernet (IEEE 802.3)
• Digunakan pd Virtual LANs; (jika
tidak field ini diabaikan
• Jika digunakan, 2 byte pertama
di-set ke: 24.832 (8100H)
Pengulangan pola
dari (1010101010)
(jumlah byte pada
field message)
Digunakan untuk no urut/sequence number,
ACK/NAK, dll, (1 atau 2 byte)
00
01
10
11
Digunakan untuk
pertukaran info kontrol
(mis., tipe protokol
network layer yang
digunakan)
64
Point-to-Point Protocol (PPP)
• Byte-oriented protocol dikembangkan awal 90’an
• Umum digunakan pada saluran dial-up dari PC di rumah
• Dirancang terutama untuk saluran. telepon point-to-point (dapat
digunakan juga untuk saluran multipoint)
(s/d 1500 byte)
Menspesifikasikan protokol network
layer yang digunakan (mis. IP, IPX)
65
ADSL (Asymetric Digital Subscriber
Line)
Suatu teknologi modem yang bekerja pada frekuensi
antara 34 kHz (ada yang 25 kHz) sampai 1104 kHz.
Modem konvensional (voiceband modem) 0.3 - 4 kHz.
Band suara berfrekuensi : 0 – 20 kHz)
 Keuntungan ADSL adalah memberikan kemampuan
akses internet berkecepatan tinggi dan suara/fax
secara simultan (di sisi pelanggan dengan
menggunakan splitter untuk memisahkan saluran
telepon dan saluran modem).

1.1 MHz spectrum
available:
Typically divided into 256
channels, some for
upstream, some for
downstream, one (0 to
4000 Hz) for old phone
calls:
66
Perbandingan ADSL dengan
voiceband modem





Berada di luar komputer atau eksternal dan dihubungkan melalui
kabel jaringan Ethernet, USB, atau internal PCI (jarang ditemui).
MS Windows dan SO lainnya tidak mengenali modem ADSL
eksternal, harus menggunakan jaringan untuk mensetting (web
based).
Modem ADSL menggunakan frekuensi modulasi dari 25 - 1104 kHz,
saluran suara pada spektrum 0-4 kHz. Modem voiceband
menggunakan frekuensi 0.3-4 kHz. Suara berfrekuensi 0 – 20 kHz.
Modem ADSL kecepatan transfer data, upstream sekitar 64 kbps –
128 kbps, downstream 384 kbps – 512 kbps (ada upstream 3.5
Mbps dan downstream 24 Mbps).Voiceband modem terbatas pada
kisaran 50-56 kbps.
Modem ADSL hanya dapat dihubungkan dengan line DSLAM
(Digital Subscriber Line Access Multiplexer) yang telah dipasangkan
kepadanya, sedangkan modem konvensional dapat dihubungkan
secara langsung di seluruh dunia.
67
USB MODEM CDMA



Venus VT-12 adalah sebuah
modem CDMA 2000 1xRTT
dengan frekuensi 800 MHz
Mendukung akses internet
dengan kecepatan tinggi,Voice,
SMS
Data Speeds : Up to 153.6 Kbps
(averaging 60 to 100 Kbps)
68
EVDO (Evolution Data Only)
Mobile Broadband







EVDO, EV-DO, 1xEvDO dan 1xEV-DO merupakan sebuah standart
pada wireless broadband berkecepatan tinggi.
EVDO - "Evolution, Data Only" atau "Evolution, Data optimized".
Istilah resminya dikeluarkan oleh Assosiasi Industri Telekomunikasi
yaitu CDMA2000, merupakan interface data berkecepatan tinggi
pada media udara.
EVDO satu dari dua macam standar utama wireless Generasi ke-3
atau 3G. adapun standart yang lainnya adalah W-CDMA.
Menggunakan teknik multiplexing seperti CDMA atau CodeDivision Multiple Access dan TDMA atau Time Division Multiple
Access untuk meningkatkan dan memaksimalkan thoroughput
pengguna individu dan sistem secara keseluruhan.
EVDO berada pada jaringan CDMA, mirip dengan ponsel.
Koneksi data yang handal karena terpisah dari koneksi suara,
kecepatan download mencapai 3.1 Mbps dan uploadnya hingga 1.8
Mbps. Ini adalah teknologi maju CDMA yang dikembangkan oleh
QUALCOMM.
69
EVDO (Evolution Data Only)
Mobile Broadband


Cara kerja :
◦
CDMA, Coded Division Multiple Access, menggunakan metode matematis untuk dapat melewatkan multiple wireless
devices untuk mengirim data secara bersamaan pada frekuensi yang sama.
◦
Setiap perangkat, seperti telepon seluler, ditandai dengan tanda unik matematis.
◦
Tanda Unik tersebut diterapkan pada sinyal asli dan dikirim sebagai sinyal modified.
◦
Penerima juga menerapkan invers tanda matematika dari sinyal kirim untuk mendapatkan sinyal asli.
EvDO menggunakan teknologi relay dari BTS (Base Transceiver Station) terdekat yang
telah di-install card EvDO. Syaratnya, BTS tersebut harus punya back up koneksi hingga 6
Mbps per BTS-nya.
◦




Jika melihat spesifikasi standar dari teknologi EvDO, maka anda mendapat kecepatan sebesar 3,1 Mbps untuk
download dan 1,8 Mbps untuk upload
Secara teori EVDO mampu melewatkan 2.4 Mbps. Lebih cepat dari DSL dan broadband
cable yang ada.
Pada sebuah video conference di Amerika, yang digunakan oleh seseorang yang berada
didalam kendaraan pada kecepatan 60 mil/jam (90km/jam), sedangkan pada demo yang lain
sebuah telepon dicoba dari sebuah bullet train yang bergerak melebihi 150 mil/jam (240
km/jam).
Lebih mengirit spektrum frekuensi dari regulator dan amat mahal
EVDO banyak digunakan di Amerika, Korea. Tidak banyak pengaruh di Eropa dan sebagian
Asia (sudah menggunakan 3G).
70
EVDO di Indonesia

Diluncurkan di Balikpapan menjelang pertandingan FIFA final Piala Dunia antara Italia
vs Perancis (tahun 2006).

Sampai pertandingan berakhir, video streaming seolah adalah tayangan TV biasa tanpa
ada gangguan proses buffering atau delay.

Proses download file sebesar 150 MB dari server yang ada di Amerika dalam waktu
hanya 25 menit !

Beberapa teknologi koneksi yang dapat digeser dengan kehadiran EvDO ini. Seperti
WIMAX, WiFi, ADSL, dan dial up.

Koneksi real time capture saat trial langsung di kota Balikpapan. Hasilnya berkisar
antara 350 Kbps hingga 800 Kbps. Dilakukan dengan cara bergerak dari tengah kota
menuju ke bandara. Gerak mobil hampir tidak memberi pengaruh berarti pada saat
perpindahan antar BTS.

Kenapa tidak semua operator CDMA 1X mengimplementasi EvDO ?
◦ Kesediaan dari provider tersebut untuk melakukan investasi besar pada BTS mereka dengan
menambah ruang untuk transmisi data daripada voice.
◦ Di Indonesia masih banyak provider telekomunikasi yang bermasalah dalam jalur voice
mereka.
71
Efisiensi Transmisi

Tujuan suatu jaringan:
◦ Memindahkan sebanyak mungkin bit dengan error minimum
 efisiensi lebih tinggi biaya lebih rendah

Faktor yg mempengaruhi efisiensi jaringan:
◦ Karakteristik dari circuit (laju error/error rate, kecepatan/speed)
◦ Kecepatan dari peralatan, Teknik Error control
◦ Protocol yang digunakan
 Bit-bit informasi (memuat informasi user)
 Bit-bit Overhead (digunakan untuk error checking, pembatas
frame, dll.)
=
Total jumlah bit info ditransmisikan
Total jumlah bit ditransmisikan
72
Efisiensi Transmisi dari Protocol
Async Transmission:
7-bit ASCII (info bits), 1 parity bit, 1 stop bit, 1 start bit
Efisiensi transmisi = 7 / 10  70%
mis.,V.92 modem dg 56 Kbps  laju efektif 39.2 Kbps
SDLC Transmission
Asumsi 100 karakter info (800 bit), 2 flag (16 bit)
Address (8 bits), Control (8 bits), CRC (32 bits)
Efisiensi transmisi = 800 / 864  92.6%
mis.,V.92 modem with 56 Kbps  51.9 Kbps effective rate
Lebih besar panjang message, efisiensi lebih baik
namun, paket yang lebih besar kemungkinan mendapatkan error lebih
besar (kemungkinan lebih banyak memerlukan retransmisi) 
kapasitas terbuang
73
ANY QUESTIONS ?
74

similar documents