Prinsip-prinsip switching pada jaringan telekomunikasi

1. Prinsip-prinsip switching pada jaringan telekomunikasi Muhammad Nasar nasar@umm.ac.id

2. Agenda • Klasifikasi jaringan komunikasi • Switching dalam jaringan komunikasi • Circuit Switching • Packet Switching • Quis (tugas kelas)

3. Klasifikasi Jaringan Komunikasi Jaringan komunikasi dapat diklasifikasikan berdasarkan 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

4. 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

5. Kategori link / jaringan • Berdasarkan jagkauan dibedakan menjadi 3 • LAN (Local Area Network), yaitu sebuah jaringan yang dibatasi oleh suatu area seperti sebuah lab, perkantoran disebuah gedung atau sebuah sekolah dan jangkauan biasanya hingga 1 km. • MAN (Metropolitan Area Network), yaitu sebuah jaringan yang lebih besar dari pada sebuah LAN. Jangkauan meliputi sebuah kota / wilayah tertentu. • WAN (Wide Area Network), yaitu suatu jaringan yang memiliki lingkup sangat luas biasanya sudah menggunakan satelit ataupun kabel bawah laut, menghubungkan antar negara. Sebagai contoh keseluruhan jaringan BANK BNI ada yg di Indonesia ataupun yg ada di negaranegara lain. Jaringan inipun dapat dikatakan sebagai internet.

6. Apa itu switching? • SWITCH = SAKLAR ? • SWITCHING = PENSAKLARAN • Sistem kontrol penggantian/pengalihan/pengubahan/pemindahan secara elektronik • Apa yang disaklar?

7. Mengapa perlu switching? • Bandwidth suatu saluran komunikasi, baik voice maupun data, tidak akan termanfaatkan maksimal jika tidak disiasati dengan teknik switching ! • Tanpa switching, saluran akan terus terhubung meski sudah tidak terpakai. • Tanpa switching, biaya komunikasi jadi sangat mahal akibat monopoli pemakaian saluran !

8. Beberapa prinsip switching • Transmisi data/ informasi jarak jauh biasanya dilakukan melalui beberapa switching node yang saling terhubung sehingga membentuk suatu jaringan switching, atau dapat juga disebut jaringan komunikasi switched. • Setiap node yang terdapat dalam jaringan switching bekerja tanpa memperhatikan isi data/ informasi yang ditransmisikannya • Transmisi data dimulai dan diakhiri di perangkat yang dinamakan station. Station dapat berupa komputer, terminal, telepon, dsb. • Data ditransmisikan melalui suatu rute yang ditentukan oleh proses switching di setiap node yang dilalui. • Koneksi node ke node lainnya biasanya dilakukan secara multiplex • Jaringan komunikasi biasanya dibuat terhubung sebagian. Sebagian lainnya digunakan sebagai koneksi redundant/back-up untuk meningkatkan reliabilitas jaringan. • Teknologi switching dibagi ke dalam dua jenis : • Circuit switching • Packet switching Akan dibahas

9. Contoh Switching Network Sederhana

10. Prinsip Circuit Switched • Karakteristik circuit switched: • Menerapkan sebuah path komunikasi yang dedicated (permanen)antara 2 buah node. Istilah yang sering digunakan untuk kondisi ini disebut Connection Oriented • Prosesnya melibatkan 3 tahap: • Circuit Establishment • Point to Point dari terminal ke terminal melalui switching nodes • Internal Switching dan multiplexing antar switching nodes • Signal Transfer (mungkin analog voice, digitized voice, binary data) • Circuit Disconnect • Jika sirkit tidak tersedia maka akan terjadi blocked (nada/tanda sibuk) • Ada garansi quality of service (bandwidth, latency, jitter) • Tidak akan ada informasi yg hilang sepanjang sirkit tersambung terus menerus • Contoh konkret : public telephone network, PBX (Public Branches eXchange utk gedung)

11. X FAX G4 Perkembangan teknologi circuit switched Voice only network Point-to-point  switched Tanpa MUX  dengan MUX Analog  Digital (Sentral & Transmisi Digital, Akses Lokal Analog) Multimedia Network (Voice, data, video) ISDN (Sentral, Transmisi, & Akses Lokal Digital) PC ISDN X Videoconference

12. Physical copper connection set up when call is made Contoh Circuit Switching (1/2) Switching offices

13. Contoh Circuit Switching (2/2) • 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 dimana tidak ada informasi yang dikirimkan)

14. Routing dalam Circuit Switched a dan b terkoneksi dalam satu buah end office, sedangkan c dan d koneksi yang lebih kompleks • Pelanggan : a, b, c, d • local loop : link antara pelanggan dan jaringan. Hampir semuanya menggunakan twisted pair. Panjangnya antara beberapa kilometer dan beberapa puluh kilometer. • exchanges : switching lokal dalam sebuah jaringan. • Switching Lokalmendukung pelanggan-pelanggan yang dikenal dengan nama end office yang biasanya dapat mendukung beribu-ribu pelanggan dalam local area. • trunks : cabang-cabang antara exchanges. Trunks membawa multiple voice-frequency dengan menggunakan FDM (Frequency Division Multiplex) atau synchronous TDM (Time Division Multiplex). • Efisiensi jaringan diperoleh dengan cara meminimisasi switching dan kapasitas transmisi

15. C 3 D B 2 1 5 6 A 4 E 7 F Routing pada Circuit Switched Jalur komunikasi A – D terbentuk melalui routing yang terbaik danakan tetap selama komunikasi berlangsung/belum diputus oleh salahsatu pihak.

16. How to Multiplex? How to Demultiplex? How to Switch? Circuit Switched : Generic Switching Process Switch incoming links outgoing links

17. Circuit Switched: Multiplexing/Demultiplexing (TDM) • Time dibagi dalam frames dan frames dibagi dalam slot • Posisi slot dalam frame menunjukkan kepemilikan data dari suatu percakapan • Sebagai contoh, slot 0 milik percakapan berwarna merah • Membutuhkan sinkronisasi antara pengirim dan penerima • Dalam suatu percakapan, time slot tertentu digunakan sebagai identitas data baik bagi pengirim maupun penerima. Time slot yang sudah diduduki tidak akan 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 Frames 0 1 2 4 5 0 1 2 4 5 3 3 Slots =

18. Circuit Establishment Transmission Circuit Termination Circuit Switched :Timing Host 1 Host 2 Switch 1 Switch 2 Information processing delay at Swich 1 propagation delay between Host 1 and Switch1 propagation delay between Host 2 and Switch2 time

19. KEUNTUNGAN 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) Circuit Switched :Keuntungan dan Kelemahan

20. Packet Switching…

21. Prinsip Packet Switching • Dalam Packet Switching, data yang ditransmisikan dibagi-bagi ke dalam paket-paket kecil (<1500byte). • Jika source mempunyai message yang lebih panjang untuk dikirim, message itu akan dipecah ke dalam barisan-barisan paket. • Tiap paket berisi data dari user (data informasi yang akan dikirimkan)dan header. Header berisi minimal adalah info agar bagaimana paket bisa melalui jaringan dan mencapai alamat tujuan. Umumnya header berisi : • Source (sender’s) address • Destination (recipient’s) address • Packet size • Sequence number • Error checking information

22. Mengapa perlu paketisasi? (1/2) • Untuk komunikasi end-to-end yang terdiri atas banyak link, transmisi paket memungkinkan suatu paket yang menjadi bagian dari suatu pesan diterima, diproses, dan diteruskan oleh suatu node ketika paket lainnya masih dipersiapkan  adanya efisiensi waktu pemrosesan. • Jumlah data yang harus di re-transmisi karena adanya error menjadi berkurang (tidak seluruh pesan perlu di re-transmisi). • Kapasitas memori internal network node dapat dikurangi. • Waktu transmisi dapat dikurangi

23. Mengapa perlu paketisasi? (2/2) • Masing-masing paket akan dikirimkan ke jaringan secara independen (tidak tergantung pada rute paket sebelum atau sesudahnya). Paket yang berbeda dari pesan yang sama dapat melalui rute yang berbeda. Istilah untuk karakteristik ini disebut 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 Layanan Packet Switched: • Public data network • Frame relay • Internet (connectionless) • LAN (connectionless)

24. Contoh Paketisasi

25. Contoh Paketisasi Hello Bob Message He ll o Bo b Segmented Message Packetized Message He H H ll H o H Bo H b Paket 1 Paket 2 Paket 3 Paket 4 Paket 5 H=Header

26. Contoh Paketisasi

27. Keuntungan Packet Switched • Efisiensi line sangat tinggi; hubungan single node-to-node dapat dishare secara dinamis oleh banyak paket. Paket-paket diqueue dan ditransmisikan secepat mungkin. Secara kontras, dalam circuit switching, waktu pada link node-to-node adalah dialokasikan terlebih dahulu menggunakan time-division multiplexing. • Jaringan packet-switched dapat membuat konversi data-rate. Dua buah station yang berbeda data-ratenya dapat saling menukar paket. • Ketika traffic mulai padat, beberapa call diblok, yang menunjukkan jaringan menolak permintaan koneksi tambahan sampai beban di jaringan menurun. Dalam packet switchied network, paket masih dapat diterima akan tetapi delay delivery bertambah. • Prioritas dapat digunakan. Jadi kalau sebuah node mempuyai sejumlah queued packet untuk ditransmisikan, paket dapat ditransmisikan pertama kali berdasarkan prioritas yang lebih tinggi. Paket-paket ini mempunyai delay yang lebih kecil daripada lower-priority packets.

28. Kelemahan Packet Switched • Tidak memberikan garansi Quality of service: delay antrian, jitter, loss packet

29. Ada dua pendekatan yang berhubungan dengan jaringan Packet Switching, yaitu • Datagram, dan • Virtual circuit

30. Virtual Circuit vs Datagram • Datagram: Connectionless • Tiap paket memiliki alamat tujuan yang lengkap • 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

31. Virtual Circuit vs Datagram

32. 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

33. 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

34. 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

35. 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 (+) dan (–) pada virtual circuit vs datagram

36. Beberapa Perbandingan Circuit Switched dan Packet Switched (1/2)

37. Beberapa Perbandingan Circuit Switched dan Packet Switched (2/2)

38. Circuit Switching vs Packet Switching • Performansi • Propagation delay • Transmission time • Node delay

39. Sessi diskusi…

40. Quis (tugas di kelas) Jawablah secara singkat dan jelas (3 menit/soal) : • Pada pertemuan sebelumnya diperlihatkan evolusi komputer dari abad ke abad. Menurut anda, seperti apakah prediksi komputer masa depan (abad berikutnya)? • Apa sesungguhnya peran TI dalam konteks sistem informasi manajemen? • Apa yang dimaksud dengan konvergensi pada era teknologi informasi? • Bedakan antara LAN, MAN, WAN ? • Bedakan antara teknologi circuit switching dan teknologi packet switching, dan berikan contoh (diterapkan dimana)? • Bedakan antara connection oriented dengan connectionless ?