Penyambungan (Switching) pada Jaringan Analog

Pengantar Komunikasi Datajg

Definisi komunikasi data dari IEEE:The movement of encoded information by means of communication techniques Komunikasi Data timbul mengikuti perkembangan computer, mengambil konsep, teknologi dan bahasa yang diturunkan dari transmisi telegraf yang lebih dulu ada, sehingga dapat diartikan juga sebagai pertukaran data antara dua perangkat/device melalui suatu media transmisi, dengan sistem komunikasinya merupakan kombinasi hardware dan software 1. BIT Bit sering disebut unit informasi yang paling mendasar, singkatan dari binary digit, unit informasi yang direpresentasikan dengan nol atau satu. Dari teknologi telegrafi, terdapat terminologi mark untuk biner 1 dan space untuk biner 0. Tabel 1 mendefinisikan transmisi mark dan space berdasarkan CCITT Rec. V.1 dan dari beberapa sumber lainnya. Tabel 1 Ekivalensi Biner

2. CODING2.1 Pengkodean Informasi Kode biner menggunakan bit 1 dan0, jika setiap kemungkinan/karakter mempunyai n bit, maka akan terdapat 2n kemungkinan/karakter CCITT ITA No. 2 teleprinter code 5 bit atau elemen informasi per karakter American Standard Code for Information Interchange (ASCII) 7 elemen per karakter Extended Binary Coded Decimal Interchange Code (EBCDIC) dikembangkan oleh IBM dengan 8 level kode atau 256 karakter terkode

2.2 BIT, BAUDS dan SYMBOL Bit adalah binary digital yang telah dibahas di awal Baud adalah unit/satuan laju transmisi atau laju modulasi, yang mengukur transisi per detik. Transisi adalah perubahan state. Dalam system biner, baud dan bit/sec adalah sinonim. Untuk system dengan level yang lebih tinggi, biasanya M-ary, bit dan baud mempunyai arti yang berbeda. Contohnya tipe modulasi QPSK, setiap transisi membawa dua bit, sehingga laju modulasi dalam baud adalah setengah bit rate. Dalam industri istilah simbol dan baud sering dapat dipertukarkan. Dalam sistem komunikasi digital istilah symbol mengacu pada laju output data yang telah terkode dari keluaran encoder atau device lainnya. Contoh pada channel encoder, untuk forward error correction dengan laju , masukan data 4800 bit/sec akan menghasilkan keluaran terkode dengan rate 9600 symbol/sec.

3 ERROR PADA TRANSMISI DATA Cara meminimalkan laju kesalahan transmisi data: memperbaiki parameter transmisi kanal, memilih teknik modulasi yang optimal, dengan menambahkan redundancy yang sistematis sebagai proteksi terhadap kesalahan. Efisiensi kanal dinyatakan dengan throughput, yaitu untuk menyatakan berapa banyak data yang lewat pada link komunikasi. Jenis error data: single/random error dan burst error Random error terjadi jika S/N menurun, dengan asumsi noise adalah thermal noise Burst error biasanya disebabkan fading pada kanal radio dan juga bisa berasal dari impuls noise

3.1 Error Detection Error detection hanya mengidentifikasi bahwa terdapat kesalahan bit yang diterima. Error Correction mengoreksi error pada receiver. Keduanya membutuhkan sejumlah bit redundancy, yaitu bit/simbol yang ditambahkan untuk membantu proses deteksi atau koreksi error. Empat jenis cek redundancy untuk mendeteksi adanya error yang digunakan dalam komunikasi data yaitu: Parity Check Longitudinal Redundancy Check (LRC) Cyclic Redundancy Check (CRC) Checksum Forward error correction (FEC) menggunakan kode-kode biner yang didesain sebagai self-correcting untuk error yang terjadi pada proses transmisi. FEC dapat dibagi dalam dua kelompok besar yaitu : block code dan convolutional code. Contoh block code : Hamming Code Convolutional Coder menggunakan shift register dan modulo-2 adder FEC hanya dapat mengkoreksi random error. Burst error tidak dapat diatasi dengan FEC Burst error dapat diatasi dengan menggabungkan error correction coding dan interleaving pada pengirim dan error decoding dan deinterleaving pada penerima.

3.1.1 Parity Check Penambahan satu atau lebih bit untuk membuat total jumlah 1 bit menjadi genap (parity genap) atau ganjil (parity ganjil). Bit ekstra disebut parity redundant bit. Contoh pada gambar 1. Pengiriman data biner 1100010, menggunakan parity genap Karena jumlah bit 1 dalam data ada 3, maka parity bit nya dalah 1, agar jumlah bit menjadi genap Pada penerima, jika penerima mengenali 11000101 dan menghitung jumlah total angka 1 dalam unit data yaitu empat angka genap, maka data diterima benar Jika data telah rusak selama pengiriman dan penerima menerima 11100101, maka fungsi parity check menghitung angka 1 dan didapatkan jumlah bit 1 sebanyak 5, yang merupakan angka ganjil. Penerima mengenali bahwa error telah terjadi pada data.

Adalah jumlah total angka 1 genap1100010 penerima menerima data11000101Checking function1100010Even parity GeneratorParityBitData

Gambar 1. Parity Check

Bila sistem menggunakan parity check ganjil, maka parity bit 1 ditambahkan pada data agar jumlah bit 1-nya ganjil. Jika jumlah bit 1 sudah ganjil, bit parity-nya 0

3.1.2 Longitudinal Redundancy Check (LRC)

Pada teknik ini, satu blok bit diatur dalam bentuk baris dan kolom. Sebagai contoh, anggap pengirim ingin mengirim satu blok yang terdiri dari 32 bit. Sebelum pengiriman, diatur ke 32 bit dalam bentuk tabel, yang terdiri dari empat baris dan delapan kolom. Dihitung parity bit untuk masing-masing kolom dan menciptakan baris baru yang terdiri dari delapan bit yang keseluruhannya berupa parity bit untuk keseluruhan blok. Parity bit pertama dalam baris kelima dihitung berdasarkan semua bit pertama Parity bit kedua dalam baris kelima dihitung berdasarkan semua bit kedua, dan seterusnya. Kemudian melampirkan baris kelima yang terdiri atas delapan parity bit terhadap data asli dan mengirimnya ke penerima. Gambar 2 menunjukkan longitudinal redundancy check.

11100111 11011101 0011001 10101001Original Data LRC

11100111110111010011100110101001

Baris 2Baris 1

Baris 3

Baris 4

Baris 510101010

LRC

Pengirim

11100111 11011101 0011001 10101001 10101010

Original Data

Penerima

11100111 11011101 0011001 10101001 10101010Gambar 2. Longitudinal Redundancy Check (data tak terkorupsi)

Penerima mengecek blok LRC, 10101010 dan mengikuti aturan parity genap.

Gambar 3 menggambarkan unit data sebenarnya ditambah LRC, diterima oleh penerima ketika data terkorupsi selama pengiriman.

PenerimaPengirim 11100111 11011101 10001001 10100011 10101010 11100111 11011101 0011001 10101001 10101010

Gambar 3. Longitudinal Redundancy Check (data terkorupsi)

Ketika penerima mengecek LRC, beberapa bit tidak mengikuti aturan parity genap,

3.1.3 Cyclic Redundancy Check (CRC)

Data atau pesan yang diberikan (blok bit k-bit), pengirim membangkitkan suatu bagian n-bit, jadi pengirim bisa mengirim bit k+n Penerima mengecek unit data (bit k+n). Unit data dibagi oleh angka yang belum ditentukan, dan jika tidak ada sisa, maka tidak ada error. Gambar 4 menunjukkan generator CRC, gambar 5 menunjukkan pengecek CRC, dan gambar 6 menunjukkan transmisi CRC.

Data00 - - - - 0PembagiCRCk-bitn+1 bitn-bit

Gambar 4. Generator CRC

DataCRCPembagiSisa Angka yang belum ditentukan0 , menerimabukan 0 , menolak

Gambar 5. Pengecek CRC

DataCRCPengirimPenerima

Gambar 6. Transmisi CRC Berikut ini adalah ilustrasi proses yang diberikan: String n 0 diberikan pada unit data. Jumlah n kurang 1 dari jumlah bit pada pembagi yang belum ditentukan, yaitu bit n+1. Unit data yang baru saja diperpanjang dibagi dengan pembagi menggunakan proses yang disebut pembagian biner. Sisa yang dihasilkan dari pembagian adalah CRC. CRC pada bit n berasal dari langkah 2 yang menggantikan 0 yang ditambahkan pada akhir unit data. Perhatikan bahwa CRC bisa terdiri atas semua 0. Unit data tiba pada penerima data pertama, diikuti oleh CRC. Penerima memperlakukan keseluruhan string sebagai sebuah unit dan membaginya dengan pembagi yang sama yang digunakan untuk menemukan sisa CRC. Jika string bisa sampai tanpa error, pengecek CRC menghasilkan suatu sisa nol, jika string telah berubah dalam pengiriman, pembagian menghasilkan sisa yang bukan nol.

Gambar 7 menggambarkan cara kerja generator CRC. Pada langkah pertama, pembagi keempat bit (1101) dikurangi dari bit empat pertama pembagi (1001), menghasilkan 100 (0 pada sisa dikeluarkan). Selanjutnya bit dari pembagi tidak digunakan dan ditarik ke bawah untuk membuat jumlah bit pada sisa sama dengan bit pada pembagi. Langkah selanjutnya, 1000-1101 menghasilkan 101, dan seterusnya.

1 0 0 1 0 0 0 0 01 1 0 1 1 0 0 0 1 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 0 1 0 0 1Data plus ekstra 0. Angka 0 adalah angka bit pembagi dikurangi 1Ketika bit paling kiri dari sisa adalah 0, harus menggunakan 0000 bukan pembagi asliSisa atau n- bits (CRC)1101111101

Gambar 7. Generator CRC (cara kerja)

Dalam proses ini, pembagi hanya bisa dikurangi dari sisa yang memiliki bit sisa sebagian besar adalah satu. Pada saat bit sisa sebagian besar adalah 0, kita harus menggunakan 0000 bukannya pembagi asli. Pembatasan ini menyatakan secara tidak langsung bahwa pada beberapa langkah, pengurangan sisa sebagian besar akan menjadi 0-0 atau 1-1 yang keduanya sama-sama menghasilkan angka 0. Proses ini berulang-ulang hingga pembagi yang tersisa telah digunakan. Di sini, CRC nya adalah 001. Gambar 8 menunjukkan pengecek CRC untuk generator CRC. Pengirim mengirim data ditambah CRC ke penerima, setelah menerima data yang ditambahkan CRC. Di sini, pembagi bit (1101) sama dengan generator CRC. Jika semua sisanya adalah 0, maka CRC dibuang dan data diterima.

111101

1101Pembagi 1101, data plus CRC100100001, dan hasilnya 0001 0 0 1 0 0 0 0 11 1 0 1 1 0 0 0 1 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 0 0 0 0 1 1 0 1 1 1 0 1 0 0 0

Ketika bit paling kiri dari sisa adalah 0, kita harus menggunakan 0000 bukan pembagi asli.

Sisa atau hasil

Gambar 8. Pengecek CRC ( cara kerja )3.1.4. Checksum

Metode pendeteksian error yang digunakan oleh protokol-protokol dengan lapisan lebih tinggi disebut checksum. Checksum didasarkan pada konsep redundancy. Pengirim menggunakan generator checksum dan penerima menggunakan pengecek checksum. Generator checksum membagi kembali unit data menjadi segmen-segmen yang sama pada bit n (biasanya 16), segmen-segmen ini ditambahkan bersama-sama. Segmen yang ditambahkan disebut checksum field yang ditambahkan pada akhir unit data asli sebagai bit redudancy. Pengirim mengirim unit data ditambah checksum. Gambar 9 menunjukkan generator checksum. Contoh unit data terdiri dari 16 bit sebagai 10101001 00111001. Unit data dibagi menjadi dua segmen 8 bit sebagai berikut : 10101001 dan 00111001. Kedua segmen ditambahkan sebagai berikut: 101010010011100111100010 (jumlah) Checksum dalam komplemen jumlah adalah 00011101. Checksum ditambahkan pada unit data. Pola yang terkirim adalah:

10101001 00111001 00011101 Penerima menerima pola-pola di atas kemudian menambahkan tiga bagian secara bersamaan, dan akan mendapatkan semua angka 1, yang telah menggantikan semua angka 0. Ini menujukkan bahwa tidak ada error dalam pengiriman. Untuk menghitung,

10101001(segmen data)00111001(segmen data)00011101 (cek jumlah/ checksum)11111111(jumlah)00000000(komplemen)

3.2. Error Correction

Metode koreksi error single bit yang dikembangkan oleh R.W Hamming melibatkan penciptaan codeword spesial dari data. Kode Hamming menyertakan parity bit jamak dalam string bit sebelum pengiriman.. Idenya adalah bahwa bit dirubah, posisinya menentukan suatu kombinasi unik error parity check. Ketika frame dikirim, penerima menghitung kembali parity check. Jika ada error, kombinasi error memberitahu bit mana pada penerima yang error Contohnya, untuk mengkoreksi error single bit dalam suatu karakter ASCII, kode koreksi error harus menentukan yang mana dari ketujuh bit yang telah berubah. Pada kasus ini, harus dibedakan antara delapan kondisi yang berbeda; tidak ada error, error dalam posisi 1, error dalam posisi 2, dan seterusnya hingga error dalam posisi 7. Hal ini membutuhkan bit redudancy yang cukup untuk menunjukkan kedelapan keadaan. Pertama kali, mungkin terlihat bahwa sebuah kode redudancy tiga bit seharusnya cukup karena tiga bit bisa menunjukkan delapan kondisi yang berbeda (000 hingga 111) dan bisa menunjukkan lokasi kemungkinan-kemungkinan delapan perbedaan. Tetapi jika suatu error terjadi dalam bit rendundasi itu sendiri, tujuh bit data (karakter ASCII) ditambah tiga bit redudancy sama dengan 10 bit. Tiga bit hanya bisa mengidentifikasi delapan kemungkinan. Bit tambahan sangat dibutuhkan untuk menutup semua lokasi yang mungkin terjadi error. Harus ditemukan hubungan antara m dan r, di mana m adalah angka bit data dalam frame dan r adalah angka redudancy bit atau parity check. Pada umumnya, jika r parity check digunakan, ada kombinasi kemungkinan kegagalan dan keberhasilan 2r. 2r harus sama dengan atau lebih besar dibanding m+r+1. Harus diasosiasikan masing-masing posisi bit dengan sebuah kombinasi yang unik agar penerima dapat menganalisa parity check dan memutuskan di mana error terjadi. Tabel 2 menunjukkan hubungan antara data dan bit redudancy.

Tabel 2. Hubungan antara Data dan Bit RedudancyAngka data bit (m)Angka bit redudancyJumlah angka bit (m+r)2rm+r+1

123456723334443567910114 48 68 78 816 1016 1116 12

Dari tabel misalnya kode tujuh bit ASCII, akan memerlukan empat bit redudancy yang bisa ditambahkan pada akhir unit data atau menyelingi dengan bit data asli. Gambar 9 menunjukkan posisi bit redudancy pada kode Hamming.

m1m2m3m4m5m6r 4m7r 8r 2r 11110976543821Bit redudancy

Gambar 9. Posisi dari Bit Redudancy pada Kode Hamming Pada kode Hamming, setiap bit r adalah parity bit untuk satu kombinasi data bit : r 1 adalah parity bit untuk satu kombinasi data bit, yaitu:r 1 : bit 1, 3, 5, 7, 9, 11 r 2 adalah parity bit untuk satu kombinasi data bit, yaitu:r 2 : bit 2, 3, 6, 7, 10, 11 r 4 adalah parity bit untuk satu kombinasi data bit, yaitu:r 4 : bit 4, 5, 6, 7 r 8 adalah parity bit untuk satu kombinasi data bit, yaitu:r 8 : bit 8, 9, 10, 11 Masing-masing bit data mungkin diikut sertakan dalam lebih dari satu hitungan parity. Di sini, r1 dihitung menggunakan semua posisi bit yang memiliki perwakilan biner termasuk satu 1 pada posisi paling kanan. Bit r2 dihitung menggunakan semua posisi bit dengan satu 1 pada posisi kedua, dan seterusnya. Gambar 10 menunjukkan penghitungan bit.

Gambar 10. Perhitungan Bit Redudancy

Gambar 11. Perhitungan Bit Redudancy Gambar 11 menunjukkan perwujudan kode Hamming Dalam contoh tersebut, kesebelas unit bit mengandung 7 karakter ASCII dan 4 parity check. Pertama-tama kita menempatkan masing-masing karakter asli (7 bit) pada posisi yang tepat pada 11 unit bit. Langkah selanjutnya, hitung parity genap untuk berbagai macam kombinasi bit. Nilai parity untuk masing-masing kombinasi adalah nilai hubungan bit r.

Seperti ditunjukkan oleh gambar 11, untuk mendapatkan kode 11 bit akhir, pengirim mengirim kode 11 bit kepada penerima melalui garis transmisi. Sekarang misalkan pada saat pengiriman data di atas diterima, angka bit 7 telah berubah dari 1 menjadi 0, seperti ditunjukkan oleh gambar 12.

Mengirim

ErrorMenerima1010010100110100111001

Gambar 12. Kesalahan pada Bit Tunggal

Gambar 13 memperlihatkan deteksi error dengan menggunakan kode Hamming. Penerima menghitung kembali empat parity check baru (vertikal redudancy check) dengan menggunakan set bit yang sama yang digunakan pengirim ditambah hubungan parity bit r untuk setiap set.

111098765432110010100101r 1111098765432110010100101r 2111098765432110010100101r 4111098765432110010100101r 80111(Bit pada posisi 7 salah) 7( r1 dihitung dengan pengkombinasian bit 1, 3, 5, 7, 9 dan 11)

Gambar 13. Error Detection

3.3 Error Correction dengan Feedback Channel Two-way atau feedback error correction dapat digunakan dalam komunikasi data, misalnya automatic repeat request (ARQ), yang berarti pengiriman ulang data karena tiga kasus yaitu rusaknya frame, hilangnya frame dan kegagalan pengenalan. 1. Rusaknya frame : Frame yang bisa dikenali sampai ke tujuan, tetapi beberapa bit dalam kondisi error (telah berubah selama pengiriman).2. Hilangnya frame : Frame gagal sampai ke tujuan. 3. Kegagalan penerimaan: kegagalan penerimaan untuk sampai ke sumber, pengirim tidak mengenali bahwa penerimaan telah dikirim dari penerima. Tujuan ARQ adalah untuk mengubah hubungan data yang rusak menjadi baik. Tiga versi ARQ yang telah distandardisasi adalah: Stop and wait ARQ Go back N ARQ Selective reject ARQ

3.3.1 Stop and Wait ARQ Stop and Wait ARQ didasarkan pada teknik stop and wait flow control. Pengirim mengirim frame tunggal dan kemudian harus menunggu balasan (ACK). Tidak ada frame data lain yang bisa dikirim hingga penerima merespon balik (ACK) bahwa data telah diterima dari station sumber (pengirim). Pengirim mengirim frame tunggal terhadap penerima. Ada kemungkinan bahwa sebuah frame yang tiba di tujuan (penerima) telah rusak. Penerima mendeteksinya dengan menggunakan teknik deteksi error yang mengacu pada frame yang telah terkorupsi dan terbuang terlebih dahulu. Station asal diperlengkapi dengan alat pengatur waktu. Pengirim menunggu balasan dalam waktu tertentu setelah pengiriman frame. Jika tidak ada balasan yang diterima saat waktu habis, maka frame yang sama akan dikirim kembali. Dalam metode ini, pengirim seharusnya menyimpan sebuah salinan frame yang terkirim sampai balasan diterima untuk frame tesebut. Situasi lain yang mungkin adalah balasan rusak selama pengiriman. Pengirim mengirim satu frame tunggal dan penerima menerima tepat satu frame. Kemudian penerima merespon dengan balasan (ACK) terhadap pengirim. Balasan rusak selama pengiriman: Jika tidak ada balasan yang diterima saat waktu habis, pengirim mengirim frame yang sama lagi. Frame duplikat ini sampai dan diterima oleh penerima. Oleh karenanya penerima menerima dua salinan frame yang sama dan seolah-olah keduanya terpisah. Untuk menghindari masalah seperti ini, frame diberi nama 1 atau 0 secara alternatif, dan balasan positif dalam bentuk ACK 0 dan ACK 1. Gambar 14 menunjukkan stop and wait ARQ, yang menggambarkan pengiriman bagian frame dari sumber A ke tujuan B.

Sumber ATujuan BFrame 0ACK 1Frame 1ACK 0Frame 0Frame 0ACK 1frame 1ACK 0Frame 1ACK 0 Waktu pengiriman frame Waktu propagasi Waktu pengiriman ACK Interval timeoutFrame 0 hilang dan dikirim kembali Interval timeoutACK 0 hilang dan dikirim kembaliWaktu

B menghapus duplikat frame

Gambar 14. Stop and Wait ARQ

3.3.2 Go-Back-N ARQ Dalam metode ini, sebuah station bisa jadi mengirim serangkaian frame yang diberi angka dari 0 secara berurutan (beberapa nilai maksimal). Pada kasus station A sedang mengirim frame ke station B. Setelah masing-masing pengiriman, station A memasang alat pengukur waktu balasan untuk frame yang baru saja dikirim. Diasumsikan bahwa station B telah menerima frame (i - 1) dengan sukses terlebih dahulu dan A baru saja mengirim frame i. Teknik go-back-N ARQ digambarkan berdasarkan frame yang rusak, frame yang hilang dan balasan yang hilang. Gambar 15 menunjukkan contoh frame yang telah rusak. Station A mengirim enam frame dan station B (penerima) menemukan error pada frame 3. Penerima mengirim balasan 3 (ACK 3) memberitahu pengirim bahwa frame 0, 1 dan 2 telah diterima. ACK 3 terkirim sebelum frame 3 tiba pada station B, jadi frame 3 dibuang sebagai frame rusak. Setelah balasan negatif yaitu NACK 3 terkirim, frame 4 dan 5 dibuang karena station B menerima frame hanya setelah pengiriman NACK 3. Station A mengirim ketiga frame (3, 4, 5) yang terkirim sejak balasan terakhir, dan proses pun berlanjut.

Station A (pengirim)

WaktuPembuanganPembuanganPembuangan salahStation B (Penerima)NACK 3ACK 3Frame 5Frame 5Frame 4Frame 3Frame 4Frame 3Frame 2Frame 1Frame 0

WaktuMengirim kembali

Mengirim kembali

Mengirim kembali

Waktu

Gambar 15. Frame Rusak

Pada kasus lain, station A mengirim frame 0, 1 dan 2 ke station B. Frame 0 dan 1 sampai di station B sedangkan frame 2 hilang, seperti ditunjukkan oleh gambar 16 Dalam kasus ini, frame selanjutnya yang sampai ke penerima adalah frame 3. Penerima hanya mengenali frame 2 dengan demikian frame 3 dianggap error, kemudian dibuang dan dikembalikan ke balasan negatif yaitu NACK 2, menunjukkan bahwa frame 0 dan 1 telah diterima tetapi frame 2 dalam kondisi error (pada kasus ini, frame hilang). Station A telah mengirim frame 4 sebelum menerima NACK 2. frame 4 sampai di tujuan diluar urutan dan oleh karenanya dibuang. Sekali station A menerima NACK 2, maka akan dikirim kembali ketiga frame 2, 3 dan 4 yang tertunda dan proses berlanjut.

Station A (pengirim)

Frame 4WaktuStation B (penerima)NACK 2Frame 3Frame 2Frame 4Frame 3 Frame 2 Frame 1Frame 0

Hilang

Pembuangan

Waktu

PembuanganWaktu

Gambar 16. Frame hilang

3.3.3. Selective-Reject ARQ Dalam Selective-Reject ARQ, hanya kerusakan spesifik atau hilangnya frame yang dikirim ulang. Jika sebuah frame terkorupsi selama pengiriman, suatu NACK dikembalikan dan frame dikirim ulang di luar urutannya. Penerima harus bisa mengirim frame yang dipunyai dan menyisipkan frame yang dikirim ulang ke tempat yang tepat pada urutannya. Gambar 17 memberikan suatu contoh, di mana frame yang rusak diterima. Station B menerima frame 0 dan 1 dengan tepat, tetapi tidak mengirim ACK ke station A. Frame 2 sampai di station B dan ditemukan error, jadi penerima mengirim balasan negatif NACK 2 kepada pengirim. NACK 2 memberitahu pengirim bahwa frame 0 dan 1 telah diterima, tetapi frame 2 harus dikirim ulang. Namun penerima dalam sebuah sistem selective-reject terus menerima frame baru sambil menunggu pengoreksian error. Frame yang diterima setelah frame error tidak bisa dikenali hingga frame yang rusak dikirim ulang. Penerima menerima frame 3, 4, dan 5 sambil menunggu salinan baru dari frame 2. Ketika frame 2 baru sampai di station B, station B mengirim balasan ACK 5 ke station A. ACK 5 memberitahu pengirim bahwa frame 3, 4 dan 5 telah diterima.

Station A (pengirim)NACK 2Frame 2Station B (Penerima)Frame 5Frame 4Frame 3Frame 2Frame 1Frame 0

Error pada frame2

Mengirim kembali frame 2

WaktuWaktu

Gambar 17. Selective-Reject (frame data rusak)

Situasi lain yang sering terjadi adalah hilangnya frame. Frame-frame bisa diterima di luar urutan meskipun tidak bisa dikenali di luar urutan. Jika sebuah frame hilang, frame selanjutnya akan sampai di luar urutan. Dalam gambar 17 station B (penerima), berusaha merekam frame yang ada untuk disertakan. Ini akan menemukan ketidaksesuaian dan mengembalikan sebuah NACK. Penerima akan mengenali kesalahan hanya jika frame lain mengikuti. Jika frame yang hilang merupakan pengiriman terakhir, penerima tidak melakukan apa-apa dan dianggap sebagai balasan yang hilang. Selective-reject ARQ memperlakukan frame ACK dan NACK yang hilang sama dengan yang dilakukan go-back-n ARQ. Ketika pengirim mencapai kedua kapasitas window atau akhir pengirimannya, maka terbentuklah pengukuran waktu. Jika tidak ada balasan yang sampai pada waktu yang ditentukan, pengirim mengirim ulang semua frame yang masih belum dibalas. Dalam sebagian besar kasus, penerima akan mengenali duplikasi-duplikasi dan membuangnya.

4 Mode Transmisi4.1. Transmisi Asynchronous Strategi dalam transmisi asynchronous adalah menghindari masalah yang berkaitan dengan waktu dengan cara tidak mengirimkan deretan bit yang panjang dan tidak terputus-putus. Data ditransmisikan sekaligus, setiap karakter panjangnya 5 sampai 8 bit. Sinkronisasi hanya dipertahankan dalam setiap karakter, receiver memiliki peluang melakukan sinkronisasi pada permulaan setiap karakter baru. Gambar 18 memberi penjelasan mengenai teknik ini. Bila tidak ada karakter yang ditransmisikan, jalur di antara transmitter dan receiver dinyatakan dalam status idle. Definisi idle terhadap elemen-elemen pensinyalan adalah untuk biner 1. Idle bisa berupa tegangan negatif pada jalur tersebut. Permulaan karakter ditandai dengan suatu start bit dengan nilai biner 0, diikuti dengan lima sampai delapan bit yang merupakan karakter. Biasanya bit-bit data diikuti oleh sebuah parity bit Elemen akhir adalah stop element, yang berupa biner 1. Panjang minimum untuk elemen akhir ditentukan, biasanya 1, 1,5 atau 2 kali durasi bit biasa.

Bit permulaanStatus saluran idle(idle=dalam keadaan tidak sibuk)015 sampai 8 bit dataParitas ganjil atau genap atau yang tidak dipergunakan1-2 waktu bitIdle yang tersisa atau bit awal berikutnyap bitElemen berhenti

(a) Format karakter

1101000101101100Bit permulaanElemen berhentiInterval waktu yang tidak terprediksikan diantara karakter Bit permulaanElemen berhenti

(b) 8-bit deretan karakter asinkronus

12345678Elemen berhenti0150150250350450550650750850Bit permulaan47141235329423517611705799Waktu pada receiver (s)Waktu pada transmitter (s)

(c) Dampak kesalahan pada waktu

Gambar 18. Transmisi Asynchronous

4.2. Transmisi Synchronous Dengan transmisi synchronous, suatu blok bit ditransmisikan dalam suatu deretan tanpa kode start dan stop. Untuk mencegah perbedaan waktu antara transmitter dan receiver, Clock-nya harus dibuat sinkron. Salah satu kemungkinan adalah dengan menyediakan jalur clock terpisah antara transmitter dan receiver. Teknik ini bekerja dengan baik untuk jarak pendek, namun untuk jarak panjang pulsa detak akan mengalami gangguan seperti yang terjadi pada sinyal data ditambah lagi adanya kesalahan dalam hal waktu. Cara lain adalah dengan menyimpan informasi pewaktuan dalam sinyal data. Untuk sinyal-sinyal digital, hal ini bisa diperoleh dengan pengkodean Manchester Differensial. Sedangkan untuk sinyal-sinyal analog, terdapat sejumlah teknik yang dapat digunakan; misalnya frekuensi pembawa itu sendiri dapat digunakan untuk mensinkronkan receiver didasarkan atas fase frekuensi pembawa. Dengan transmisi synchronous terdapat level sinkronisasi lain yang diperlukan, yang memungkinkan receiver menentukan awal dan akhir suatu blok data. Untuk mencapai hal ini, setiap blok diawali dengan pola bit preamble dan biasanya diakhiri dengan pola bit postamble. Selain itu, bit-bit lain ditambahkan ke blok data yang membawa informasi kontrol yang digunakan dalam prosedur kontrol data link. Data ditambah kontrol informasi disebut frame. Bentuk frame yang tepat tergantung pada prosedur kontrol data link apa yang berlaku. Gambar 19 menunjukkan bentuk frame untuk transmisi synchronous. Biasanya frame diawali dengan suatu preamble yang disebut flag, yang panjangnya delapan bit. Flag yang sama juga digunakan pada postamble. Receiver mencari pola flag untuk menandai permulaan frame, diikuti dengan beberapa bit-bit kontrol kemudian bit-bit data, bit-bit kontrol lagi dan terakhir flag diulang lagi.

Flag 8 bitBit-bit kontrolFlag 8 bitBit-bit kontrolBit-bit data

Gambar 19. Format Frame Synchronous

5. Transmisi Digital pada Kanal Analog

Fasilitas telekomunikasi biasanya didesain untuk analog voice. Supaya transmisi data (digit biner dc atau bit stream dari data) melalui fasilitas voice (yaitu jaringan telepon analog), diperlukan konversi data dc menjadi sinyal dalam range voice frequency.Data digital juga dapat dibawa melalui sinyal-sinyal analog dengan menggunakan sebuah modem (modulator / demodulator). Modem mengubah suatu deretan pulsa tegangan biner (two-valued) menjadi suatu sinyal analog dengan cara menandai data digital diatas frekuensi pembawa (carrier frequency). Sinyal yang dihasilkan menempati spektrum frekuensi tertentu pada frekuensi pembawa dan disebarkan sepanjang media yang sesuai dengan frekuensi pembawa tersebut. Pada ujung yang lain, modem yang lain mendemodulasi sinyal untuk menghasilkan data yang asli.

5.1 Skema Modulasi: Amplitude Shift Keying (ASK), bit biner direpresentasikan dengan ada dan tidak adanya audio tone atau carrier, mempunyai kelemahan rentan terhadap perubahan gain. Frequency Shift Keying (FSK), bit biner direpresentasikan dengan dua frekuensi yang berbeda, kelebihannya dibanding dengan ASK adalah ketahanan terhadap variasi level, memiliki perbaikan 3-4 dB di atas ASK dalam lingkungan derau. FSK digunakan untuk transmisi data kecepatan rendah. Phase Shift Keying (PSK) merupakan pilihan untuk transmisi data kecepatan tinggi, bit biner direpresentasikan dengan dua fase yang berbeda. Dengan memultipleks bit-bit dalam 1 kanal, didapatkan modulasi m-ary, misalnya 4-ary PSK atau biasa disebut Quadrature PSK, yang mempunyai 4 state dengan setiap state terdiri dari dua bit, setiap state dimodulasi dengan fase yang berbeda. Kelebihan: kinerja error lebih baik, kemampuan noise rejection pada demodulasi, bandwidth derau yangh dihasilkan lebih kecil Kelemahan : kompleksitas dari perangkat jika dibandingkan dengan FSK.

5.2 Kapasitas Kanal

Menurut Shanon:Jika laju informasi input yang masuk ke kanal pita terbatas kurang daripada C (bit/s), terdapat pengkodean agar laju kesalahan mendekati nol bila panjang message menjadi tak berhingga, dan sebaliknya jika input kanal lebih daripada C, laju kesalahan tidak bisa dikurangi di bawah harga positif berhingga.JIka daya sinyal rata-rata S menjadi input LPF ideal yang bandwidthnya W (Hz) dan terdapat sumber derau Gaussian dengan daya rata-rata N terdistribusi seragam pada pita lewat maka kapasitas dalam bit/s dinyatakan dengan

6. Komunikasi Komputer

Beragam komputer (h/w & s/w)Ingin berkomunikasiHOW?

Harus menggunakanprotokol yang disetujui bersama Supaya semua komputer dapatberkomunikasi satu sama lain

Gambar 20. Komunikasi Komputer

6.1 Protokol komunikasi komputer Adalah : Aturan-aturan dan perjanjian yang mengatur pertukaran informasi antar komputermendefinisikan Syntax : susunan, format, dan pola bit serta bytes Semantics : Kendali sistem dan konteks informasi (pengertian yang dikandung oleh pola bit dan bytes) Suatu sistem komunikasi komputer yang kompleks tidak hanya menggunakan satu protokol Menggunakan sekelompok protokol (protocol suite /protocol family) Mengapa perlu protocol suite? Menangani beragam masalah yang timbul ketika mesin berkomunikasi melalui suatu jaringan data Hardware failure Network congestion Packet delay or loss Data corruption Data duplication or inverted arrivals Akan sangat kompleks membuat satu protokol tunggal yang menangani masalah-masalah di atas

6.2 Open System Interconnection (OSI) Reference Model

Dikembangkan oleh International Organization for Standardization (ISO) pada tahun 1984 (ISO standard 7498-1) Pada model referensi OSI, fungsi-fungsi protokol dibagi ke dalam tujuh layer masing-masing layer mempunyai fungsi tertentu Setiap layer adalah self-contained fungsi yang diberikan ke setiap layer dapat diimplementasikan secara independent dari layer yang lain Updating fungsi pada suatu layer tidak perlu mempertimbangkan layer lain Pengaruh perubahan pada suatu layer dapat dirasakan oleh layer yang lain OSI memungkinkan interkoneksi komputer multisystem

PhysicalApplicationPresentationSessionTransportNetworkData Link1276543Upper layers application issues pada umumnya diimplementasikan secara softwareApplication orientedLower layers data transport issues Layer 1 & 2 :h/w & s/w implemented Layer 3 dan 4 : s/w implementedNetwork oriented Gambar 21. Model OSI

Physical Layer Mendefinisikan spesifikasi elektrik dan mekanik perangkat komunikasi data Misalnya penentuan level tegangan yang digunakan untuk mengirimkan informasi, bentuk konektor dan jumlah pin yang digunakan, spesifikasi kabel dsb. Pembentukan dan pemutusan koneksi ke medium transmisi Komunikasi full-duplex atau half-duplex, prosedur untuk memulai dan menghentikan transmisi Pembentukan sinyal untuk ditransmisikan ke medium transmisi Line coding, modulasi dsb., Data unit: bit Contoh : RS232C

Data Link Layer Mengatur komunikasi antara mesin lokal (mesin-mesin yang berada di dalam satu jaringan yang sama) Pada proses pengiriman, layer ini menerima data dari network layer dan merubahnya menjadi aliran bit untuk ditransmisikan oleh layer fisik Pada proses penerimaan, layer ini merubah aliran bit dari layer fisik menjadi frame data link (data framing) Fungsi-fungsi yang dilakukan data link layer: Medium access control (MAC) Mengendalikan akses ke medium komunikasi Logical Link Control (LLC): Fungsi yang diperlukan untuk membentuk dan mengendalikan link lojik antara dua mesin lokal Menyediakan aliran data yang bebas kesalahan bagi network layer (error detection and handling) Mendeteksi/mengoreksi kesalahan akibat transmisi pada layer fisik Menambahkan kode untuk sinkronisasi dan deteksi kesalahan (contoh: CRC) Menyediakan mekanisme untuk menangani kehilangan (lost), kerusakan, atau duplikasi frame (contoh: retransmisi lost frame) Addressing : memberi label lokasi tujuan Physical addresing (label dicangkokkan pada kartu jaringan di pabrik) Data unit: frame Contoh protokol layer 2 : IEEE802.3, IEEE802.11 dsb.

Network Layer Menyediakan fungsional dan prosedural untuk mentransfer informasi dari sumber ke tujuan yang melalui beberapa jaringan Batas antar jaringan adalah suatu router Layer ini menyediakan fungsi: Routing (pencarian jalur menuju tujuan) Melakukan segmentation/desegmentation kalau perlu Melaporkan kegagalan pengiriman informasi (contoh ICMP (Internet Control Message Protocol) Logical addressing (contoh : IP address) Data unit: paket

Transport Layer Menyediakan transfer data secara transparan antar end system (end-to-end communication) End-to-end artinya protokol transport baru mulai bekerja di end system Menerapkan layanan transport data andal yang transparan terhadap upper layers flow control, multiplexing, manajemen virtual circuit, serta error checking & error recovery Data unit: segment

Session Layer Membentuk, me-manage, dan memutuskan session komunikasi antar presentation layer pada end system Session komunikasi terdiri atas permintaan layanan (service request) dan tanggapan layanan (service response) yang terjadi antara aplikasi yang berlokasi pada device jaringan (end system) yang berbeda Data unit: data Contoh : CCITT X.225

Presentation Layer Menyediakan fungsi pengkodean dan konversi untuk data dari application layer menjamin data yang berasal dari application layer suatu sistem dapat dibaca oleh application layer di sistem yang lain End-to-end Data unit: data Contoh : Format representasi data: EBCDIC, ASCII Skema kompresi : QuickTime, MPEG Enkripsi

Application Layer Layer OSI yang paling dekat dengan end user Menyediakan aplikasi bagi user untuk mengakses jaringan End-to-end Data unit: data Contoh protokol application layer: Telnet, FTP, SMTP (TCP/IP suit) OSI Common Management Information Protocol (CMIP) Contoh aplikasi: web browser, e-mail client

7.3 Arsitektur Protokol TCP / IP TCP / IP merupakan hasil dari pengembangan dan riset protokol yang dilakukan atas jaringan paket switched eksperimental, ARPANET dan didanai oleh DARPA (Defense Advanced Research Project Agency) dan secara umum dikenal sebagai model protokol TCP / IP. Model protokol ini terdiri atas sekumpulan protokol dalam jumlah besar yang dijadikan sebagai standar internet. Tidak ada model protokol TCP / IP resmi seperti yang ada dalam OSI. Bila didasarkan atas standar-standar protokol yang telah dikembangkan, dapat disusun tugas-tugas komunikasi untuk TCP / IP menjadi lapisan independen secara relatif: Lapisan Aplikasi (Application Layer) Lapisan Host-to-host atau transport Lapisan Internet (Internet Layer) Lapisan Akses Jaringan (Network Access Layer) Lapisan Fisik (Physical Layer)

PhysicalApplicationPresentationSessionTransportNetworkData Link1276543Network intefaceApplicationTransportIP1342TCP/IPOSIGambar 22. OSI Model dan Protokol TCP/IP

Physical layer meliputi interface fisik antara suatu perangkat transmisi data (misalnya workstation, komputer) dengan sebuah media transmisi atau jaringan. Lapisan ini berkaitan dengan karakteristik-karakteristik khusus dari media transmisi, sifat sinyal, laju data, dan lain-lain yang berkaitan dengan hal itu. Network access layer berkaitan dengan pertukaran data antara sebuah ujung sistem dengan jaringan yang menghubungkannya. Komputer pengirim harus menyediakan jaringan dengan alamat komputer yang dituju, sehingga jaringan dapat mengirimkan data ke tujuan secara tepat. Komputer pengirim juga dapat meminta layanan-layanan tertentu (misalnya prioritas), yang mungkin disediakan oleh jaringan. Software khusus yang dipergunakan pada lapisan ini tergantung pada tipe jaringan yang digunakan. Standar-standar berbeda telah dikembangkan untuk circuit switching, packet switching (misalnya X.25), LAN (misalnya Ethernet), dan lain-lain. Network access layer berkaitan dengan pengaksesan serta pengiriman data melewati sebuah jaringan untuk dua ujung sistem yang dihubungkan ke jaringan yang sama. Dua perangkat yang dihubungkan ke jaringan berbeda, memerlukan prosedur-prosedur tertentu agar data dapat melintasi jaringan yang bermacam-macam merupakan fungsi dari internet layer. IP (Internet Protocol) dipergunakan pada lapisan ini untuk menyediakan fungsi routing melintasi jaringan yang bermacam-macam. Protokol ini diterapkan tidak hanya pada ujung sistem namun juga pada jalur-jalurnya. Router adalah suatu processor yang menghubungkan dua jaringan dan fungsi utamanya adalah untuk meneruskan data dari satu jaringan ke jaringan yang lain pada jalurnya mulai dari sumber ke ujung sistem tujuan. Dengan mengabaikan sifat aplikasi yang melakukan proses pertukaran data, ada syarat-syarat umum yang harus dipenuhi agar suatu data dapat dipindahkan dengan tepat, yaitu dengan memastikan bahwa seluruh data tiba di aplikasi tujuan dan data yang tiba tersebut sesuai dengan yang diperintahkan saat data dikirim. Mekanisme-mekanisme untuk pengiriman yang andal ini berada pada lapisan host-to-host atau lapisan transport. TCP (Transmission Control Protocol) adalah protokol yang paling umum dipergunakan untuk menyediakan fungsi ini. Application layer (lapisan aplikasi) berisikan logik yang dibutuhkan untuk mendukung berbagai aplikasi pengguna. Untuk setiap jenis aplikasi yang berbeda, misalnya file transfer, diperlukan modul terpisah yang sesuai dengan aplikasi tersebut.

8 Jaringan Komunikasi Data Gambar 23 menampilkan dua kategori utama jaringan komunikasi yaitu Wide Area Networks (WAN) dan Local Area Networks (LAN).

Gambar 23. Model jaringan Sederhana

8.8.1. Wide Area Networks (WAN)Wide area networks umumnya mencakup area geografis yang luas. Biasanya, suatu WAN terdiri dari sejumlah titik penghubung. Suatu transmisi dari suatu perangkat diarahkan melalui titik-titik atau persimpangan-persimpangan internal ini menuju perangkat tujuan yang dituju. Titik-titik ini tidak berkaitan dengan isi data, melainkan dimaksudkan untuk menyediakan fasilitas switching yang akan memindah data dari satu titik ke titik yang lain sampai mencapai tujuan. Biasanya, WAN diimplementasikan menggunakan satu dari dua teknologi yaitu circuit switching dan packet switching.

8.6.2. Local Area Networks (LAN)Sama halnya dengan WAN, LAN merupakan suatu jaringan komunikasi yang saling menghubungkan berbagai jenis perangkat dan menyediakan pertukaran data di antara perangkat-perangkat tersebut. Terdapat beberapa perbedaan utama di antara LAN dan WAN:1. Lingkup LAN kecil. Biasanya meliputi bangunan tunggal atau sekelompok gedung.2. Biasanya LAN dimiliki oleh suatu organisasi yang sama yang juga menguasai semua peralatan. Hal ini membawa dua implikasi. Pertama, perawatan harus benar-benar dilakukan bila memilih LAN, kedua, manajemen jaringan LAN bertanggung jawab sampai dengan tingkat pemakai.3. Tingkat kecepatan data internal LAN biasanya lebih besar daripada tingkat kecepatan data internal WAN.Biasanya, LAN menggunakan pendekatan jaringan broadcast lebih daripada pendekatan switching. Dengan broadcast communication network, tidak ada titik-titik penengah. Pada masing-masing station, terdapat sebuah transmitter / receiver yang menghubungkan media dengan station lain. Sebuah transmisi dari satu station disiarkan dan diterima oleh semua station-station lain. Data biasanya ditransmisikan dalam bentuk paket. Karena medianya dibagi, maka hanya ada satu station pada saat itu yang dapat mentransmisikan paket.

1

Cloud

Tower PC

Server

iMac

IBM Compatible

Workstation

Cell phone

Telephone

Tower box

Radio tower

Hand held computer

Public switch

Windows Based PC

Unix Server

Apple Mac

Linux Workstation

Suns Solaris