Virtual-Circuit Networks: Frame Relay dan ATM Diah Ayu Retnani,10/308840/PTK/ 07017-MTI Olivia Kembuan,10/309378/PTK/07091-MTI Willy Permana Putra,09/295105/PTK/06491-MTI MTI Teknik Elektro FT UGM, Yogyakarta
1.1
PENGANTAR
Dalam paper ini, kita membahas teknik switching. Secara umum terdapat tiga jenis teknik switching: circuit switching, packet switching, dan pesan switching. Juga disebutkan bahwa packet switching dapat menggunakan dua pendekatan: pendekatan virtual-sirkuit dan pendekatan datagram. Akan ditunjukkan menunjukkan bagaimana pendekatan-sirkuit virtual dapat digunakan pada WAN. Dua umum teknologi WAN menggunakan virtual-circuit switching. Frame Relay adalah relatif tinggi kecepatan protokol yang dapat memberikan beberapa layanan tidak tersedia di lain teknologi WAN seperti DSL, TV kabel, dan garis T. ATM, sebagai protokol berkecepatan tinggi, dapat menjadi komunikasi superhighway ketika menyebarkan pembawa lapisan fisik seperti SONET (Synchronous Optical Network). Pertama-tama kita membahas Frame Relay kemudian akan didiskusikan jaringan ATM secara lebih detail. Akhirnya, akan ditunjukkan bagaimana teknologi ATM, yang awalnya dirancang sebagai teknologi WAN, dapat juga bisa digunakan di dalam teknologi LAN, yang lebih dikenal sebagai ATM LAN. 1.2
FRAME RELAY
Frame Relay adalah sirkuit virtual pada jaringan skala luas (WAN) yang dirancang dalam menanggapi tuntutan untuk WAN tipe baru di akhir 1980-an dan awal 1990-an. Sebelum Frame Relay, beberapa organisasi yang menggunakan sirkuit virtual switching jaringan yang disebut X.25, yang melakukan switching pada network layer. Kecewa dengan X.25, beberapa organisasi mulai membangun WAN pribadi mereka dengan menyewa Tl atau T-3 baris dari public service provider. Untuk menanggapi kelemahan di atas X.25 tersebut maka dirancanglah teknologi Frame Relay. Frame Relay adalah sebuah WAN dengan fitur berikut: 1. Frame Relay beroperasi pada kecepatan yang lebih tinggi (1,544 Mbps dan baru-baru ini 44,376 Mbps).Ini berarti bahwa dapat dengan mudah digunakan sebagai pengganti dari mesh TI atau T-3 baris. 2. Frame Relay beroperasi hanya dalam lapisan fisik dan data link. Ini berarti dapat mudah digunakan sebagai jaringan backbone untuk memberikan layanan kepada protokol yang sudah memiliki lapisan protokol jaringan, seperti Internet. 3. Frame Relay memungkinkan data bursty.
4. Frame Relay memungkinkan ukuran frame dari 9000 byte, yang dapat menampung semua ukuran frame LAN. 5. Frame Relay lebih murah daripada WAN tradisional lainnya. 6. Frame Relay memiliki deteksi eror pada layer data link saja. Tidak ada flow control atau kesalahan control Pada Gambar 1 ditunjukkan perbedaan antara X.25 dan Frame Relay :
Gambar 1 Perbedaan X.25 dan Frame Relay
1.2.1
Arsitektur
Frame Relay menyediakan sirkuit virtual permanen dan sirkuit virtual diaktifkan. Gambar 18.1 menunjukkan contoh dari suatu jaringan Frame Relay terhubung ke Internet.
Gambar 2 Frame Relay pada Jaringan
Frame Relay adalah jaringan sirkuit virtual. Sebuah sirkuit virtual Frame Relay diidentifikasi dengan nomor yang disebut Data Link Connection Identifier (DLCI). Sirkuit virtual menyediakan jalur komunikasi dua arah dari satu DTE ke DTE yang lain dan menggunakan alamat yang unik disebut DLCI. Sejumlah sirkuit virtual dapat di multipleks melalui satu jalur fisik untuk ditransmisikan pada suatu jaringan. VCIs di Frame Relay disebut juga DLCIs. A. Permanent Versus Switched Virtual Circuits Switched Virtual Circuits (SVC), adalah koneksi sementara yang digunakan ketika terjadi transfer data antar perangkat DTE melewati jaringan Frame Relay. Empat status pada SVC : 1. Call setup 2. Data transfer 3. Idling 4. Call termination PVC adalah jalur/path tetap, oleh karena itu tidak dibentuk berdasarkan permintaan atau berdasarkan “call-by-call”. Walaupun jalur aktual melalui jaringan berdasarkan variasi waktu ke waktu (TDM) tetapi “circuit” dari awal ke tujuan tidak akan berubah. PVC tidak pernah putus (disconnect), oleh karena itu, tidak pernah terdapat status “call setup” dan “termination”. Hanya terdapat 2 status : • Data transfer • Idling Koneksi Permanent Virtual Circuit (PVC) memiliki dua buah kekurangan dibandingan switched virtual circuit (SVC). Pertama, PVC lebih mahal karena kedua pihak yang menggunakan koneksi (sumber dan tujuan) membayar untuk koneksi walaupun tidak digunakan. Kedua, sebuah koneksi hanya dibuat dari satu sumber ke satu
tujuan saja. Jika sumber memerlukan koneksi dengan beberapa tujuan, diperlukan satu PVC lagi untuk setiap koneksi. Sedangkan SVC bersifat temporari atau sementara, koneksi yang singkat terbentuk hanya saat data dikirimkan antara sumber ke tujuan. sebuah SVC memerlukan fase pembentukan dan pengakhiran koneksi. B. Frame Relay Layers Frame Relay hanya memiliki layer physical dan data link. Gambar 3 menunjukkan
Frame pada Frame Relay.
Gambar 3 Frame pada Frame Layer
Berikut merupakan deskripsi dari frame pada Frame Relay : Field alamat (DLCI) . Enam bit pertama dari byte pertama membentuk bagian pertama dari DLCI. Command / respon (CIR). Perintah / tanggapan (C / R) bit disediakan untuk memungkinkan lapisan atas untuk mengidentifikasi sebuah frame sebagai perintah atau tanggapan. Extended alamat (EA). EA mengindikasi apakah byte saat ini adalah byte akhir dari alamat. Forward explicit congestion notification (FECN). Bit FECN bisa disetting pada switch apapun untuk mengindikasi terjadinya kongesti pada jaringan. Backward explicit congestion notification (BECN). Bit BECN telah diatur (dalam frame yang menuju ke arah lain) untuk mengindikasi masalah kongesti pada jaringan. Discard eligibility (DE). Bit DE menunjukkan tingkat prioritas frame.
1.3
ATM
Asynchronous Transfer Mode (ATM) adalah protokol sel relay yang didesain oleh ATM Forum dan diadopsi oleh ITU-T. ATM menggunakan cell berukuran kecil (53-byte) yang lebih mudah diproses dibandingkan cell variable pada X.25 at au frame relay. Kecepatan transfer bisa setinggi sampai 1.2 Gigabit. Merupakan line digital berkualitas tinggi dan low noise dan tidak memerlukan error checking. Bisa menggunakan media transmisi dari coaxial, twisted pair, atau fiber optic. Bisa tansmit data secara simultan Kombinasi ATM dan SONET akan memungkinkan interkoneksi berkecepatan tinggi dari semua jaringan di dunia. Bahkan, ATM dapat dianggap sebagai "jalan raya" dari informasi superhighway. Di antara tantangan yang dihadapi oleh para desainer ATM, ada enam yang menonjol, yaitu : 1. Kebutuhan yang utama untuk sebuah sistem transmisi ialah untuk mengoptimalkan penggunaan high-data-rate transmisi media, dalam serat optik tertentu. 2. Sistem harus berantarmuka dengan sistem yang ada dan mendukung interkoneksi WAN di antara mereka tanpa menurunkan efektivitas atau membutuhkan pengganti. 3. Desain harus diterapkan dengan biaya yang terjangkau sehingga biaya tidak akan menjadi penghalang saat dilakukan adopsi. 4. Sistem baru harus mampu bekerja sama dan mendukung hirarki telekomunikasi yang ada (local loop, provider lokal, long-distance carriers, dan sebagainya). 5. Sistem baru harus berorientasi koneksi untuk memastikan keakuratan dan dapat memprediksi pengiriman. 6. Yang terakhir tapi bukan akhir dari semuanya, satu tujuan adalah untuk memindahkan sebanyak mungkin fungsi ke hardware (untuk kecepatan) dan menghiLANgkan fungsi software sebanyak mungkin (sekali lagi untuk kecepatan). 1.3.1 Arsitektur ATM adalah jaringan cell-switched. Perangkat akses user, disebut endpoints, dihubungkan melalui antarmuka pengguna-ke-jaringan atau user-to-network interface (UNI) ke switch di dalam jaringan. Switch yang terhubung melalui antarmuka jaringanke-jaringan yang lain atau network-to-network interfaces (NNIs).
Gambar 4 Arsitektur Jaringan ATM
Koneksi antara dua endpoint dicapai melalui jalur transmisi atau transmission paths (TPS), jalur-jalur vitual atau virtual paths (YPs), dan sirkuit-sirkuit virtual atau virtual circuits (YCs). Sebuah jalur transmisi (TP) adalah koneksi fisik (kawat, kabel, satelit, dan sebagainya) antara endpoint dan beralih atau antara dua switch. Pikirkan dua switch sebagai dua kota. Jalur transmisi adalah set semua jalan raya yang secara langsung menghubungkan kedua kota. Sebuah jalur transmisi dibagi menjadi beberapa jalur virtual. Sebuah jalur virtual atau virtual path (VP) memberikan sambungan atau satu set koneksi antara dua switch. Pikirkan jalur virtual sebagai jalan raya yang menghubungkan dua kota. Setiap jalan raya jalur virtual; himpunan semua jalan raya adalah jalur transmisi. Sel jaringan didasarkan pada sirkuit virtual (VC). Semua sel milik satu pesan ikuti sirkuit virtual yang sama dan tetap berada di urutan awal sampai mereka mencapai tujuan mereka. 1.3.2
Switching
ATM menggunakan rute beralih ke sel dari sebuah titik akhir sumber ke titik akhir tujuan. Sebuah rute mengaktifkan sel menggunakan kedua VPLS dan VCls. Routing membutuhkan seluruh identifier. Teknologi switching telah menciptakan banyak fitur menarik untuk meningkatkan kecepatan switch dalam menangani data. ATM dapat men-switch data pada kecepatan gigabit (1000 Mbps). Sebuah jaringan ATM memiliki satu atau lebih switch berkecepatan tinggi, yang terhubung ke host-host komputer atau switch-switch ATM lainnya. ATM menggunakan fiber optikal untuk koneksi, termasuk koneksi dari host komputer ke ATM switch, yang menyediakan transfer rate yang lebih tinggi dibanding kabel tembaga. Biasanya koneksi antara host komputer dengan ATM switch berkisar antara 100-155 Mbps. Layer terbawah pada jaringan ATM menggunakan fixed-size frame yang disebut cells. Karena tiap sel panjangnya sama, perangkat keras ATM switch dapat memproses sel-sel secara cepat. Switch ATM bertanggung jawab untuk transit sel melalui jaringan ATM. Switch ATM menerima sel dari titik ujung ATM atau switch ATM yang lain, membaca, mengupdate informasi header dari sel dan men-switch kearah tujuan.
1.3.3
Layer pada ATM
Standar ATM mendefinisikan tiga lapisan. Mereka, dari atas ke bawah, aplikasi adaptasi lapisan, lapisan ATM, dan lapisan fisik ( dapat dilihat pada Gambar 5).
Gambar 5 Layer ATM
Lapisan ATM menyediakan routing, manajemen lalu lintas, switching, dan multiplexinglayanan. Ini proses lalu lintas keluar dengan menerima segmen 48 byte dari AAL sublayers dan mentransformasikannya menjadi sel 53 byte oleh penambahan sebuah header 5-byte. Adaptasi aplikasi layer (AAL) dirancang untuk memungkinkan dua konsep ATM. Pertama, ATM harus menerima semua jenis muatan, baik frame data dan aliran bit. Sebuah data frame bisa datang dari sebuah protokol upper-layer yang menciptakan sebuah bingkai yang jelas untuk dikirim ke jaringan operator seperti ATM. Sebuah contoh yang baik adalah Internet. ATM harus juga membawa muatan multimedia. Hal ini dapat menerima sedikit aliran terus menerus dan istirahat mereka menjadi potongan-potongan yang akan dienkapsulasi ke dalam sel pada lapisan ATM. AAL menggunakan dua sublayers untuk menyelesaikan tugas ini. Apakah data bingkai data atau aliran bit, payload harus tersegmentasi ke segmen 48-byte yang akan dibawa oleh sel. Pada tujuan, segmen ini perlu disusun kembali untuk menciptakan muatan asli. The AAL mendefinisikan sebuah Sublayer, disebut segmentasi dan reassembly (SAR) sublayer, untuk melakukannya. Segmentasi berada di sumber; reassembly, di tempat tujuan. Sebelum data tersegmentasi oleh SAR, mereka harus disiapkan untuk menjamin integritas data. Hal ini dilakukan oleh sublayer yang disebut konvergensi sublayer (CS). ATM mendefinisikan empat versi dari AAL: Aall, AAL2, AAL3 / 4, dan AAL5. • AAL Tipe 1 Biasanya service-service kelas A menggunakan AAL tipe 1. Antara sumber dan tujuan terjadi transfer informasi timing. Jika diperlukan informasi mengenai data juga dapat ditransfer. Indikasi kehilangan informasi yang mengalami error akan dikirimkan ke layer yang lebih tinggi jika gangguan tersebut tidak dapat diatasi dalam AAL.
•
AAL Tipe 2
Pada tipe ini sumber membangkitkan suatu bit rate yang variabel akan memungkinkan cell-cell yang membawa informasi tersebut tidak terisi penuh dan tingkat pengisian field informasi cell berubah-ubah, untuk itu diperlukan fungsi yang lebih banyak dalam sub-layer SAR. Field CRC memungkinkan SAR untuk melakukan koreksi bit error dalam SAR-SDU. • AAL Tipe ¾ ITU-T merekomendasikan pemakaian AAL3/4 untuk transfer data yang sensitif terhadap loss tetap tidak sensitif terhadap delay. AAL3/4 digunakan untuk komunikasi data yang bersifat connection oriented dan connectionless oriented. • AAL Tipe 5 Diaplikasikan untuk service VBR dan antara sumber dengan tujuan tidak ada relasi waktu. AAL 5 menyediakan service SAR dengan AAL3/4 yaitu untuk aplikasi transfer data, menyediakan service mode dan operation mode Tujuan dari AAL5 adalah untuk memberikan service dengan overhead yang lebih kecil dan deteksi error yang lebih baik dibawah CPCS layer. AAL5 akan digunakan untuk aplikasi signalling dan frame relay melalui ATM. AAL5 dibagi menjadi SAR dan CS, CS dibagi lagi menjadi CPCS dan SSCS. Fungsi SSCS bergantung aplikasi yang bebas. Jika diperlukan, salah satu fungsi SSCS yang mungkin adalah untuk multiplexing untuk AAL connection yang berbeda. Meskipun kita membahas semua versi ini, kita perlu memberitahukan pembaca bahwa umum versi saat ini AALI dan AAL5. Yang pertama digunakan dalam video streaming audio dan komunikasi; yang kedua, dalam komunikasi data. AALI AALI mendukung aplikasi yang mentransfer informasi pada tingkat bit konstan, seperti video dan suara. Hal ini memungkinkan ATM dapat terhubung ada jaringan telepon digital seperti saluran suara dan garis T. Sublayer CS membagi bit stream ke dalam segmen 47byte dan melewati mereka di sublayer SAR di bawah. Perhatikan bahwa sublayer CS tidak menambahkan header. Sublayer SAR menambahkan 1 byte dari header dan melewati segmen 48-byte keATM layer. 1.4
ATM LANs
ATM adalah bagian utama dari suatu Wide-Area Netowrk (WAN ATM), bagaimanapun juga teknologi dapat disesuaikan dengan jaringan lokal (ATM LAN). Teknologi dengan kecepatan pengiriman data yang tinggi (155 dan 622 Mbps) telah menarik perhatian desainer yang mencari kecepatan yang lebih besar di LAN. Selain itu, teknologi ATM memiliki beberapa keuntungan yang membuatnya sebagai LAN yang ideal: • Teknologi ATM mendukung berbagai jenis koneksi yang berbeda antara dua pengguna akhir. ATM mendukung koneksi permanen dan sementara. • Teknologi ATM mendukung komunikasi multimedia dengan berbagai tingkatan bandwidth untuk aplikasi yang berbeda. Hal ini dapat menjamin bandwidth beberapa megabit per detik untuk video real-time. Hal ini juga dapat memberikan dukungan untuk teks transfer.during luar jam-puncak.
• 1.4.1
Sebuah LAN ATM dapat dengan mudah diadaptasi untuk ekspansi dalam sebuah organisasi. Arsitektur
Saat ini, kita memiliki dua cara untuk menggabungkan teknologi ATM di sebuah arsitektur LAN: menciptakan sebuah pure ATM LAN atau membuat legacy ATM LAN. Taksonomi ATM LAN arsitektur ditunjukkan pada Gambar 6.
Gambar 6 Taksonomi ATM LAN Arsitektur
A. Arsitektur Pure ATM Dalam LAN Pure ATM, sebuah switch ATM digunakan untuk menghubungkan stasiun-stasiun di LAN, dengan cara yang sama sama seperti stasiun tersambung ke switch Ethernet. Pendekatan ini memiliki kelemahan besar. Sistem ini perlu dibangun dari tanah;LAN yang ada tidak bisa di-upgrade ke LAN ATM murni. B. Arsitektur Legacy LAN Pendekatan kedua adalah dengan menggunakan teknologi ATM sebagai backbone untuk terhubung tradisional. Keuntungan arsitektur ini adalah bahwa output dari beberapa LAN dapat di-multiplexing bersama-sama untuk menciptakan input yang tinggi-data-rate ke switch ATM. Ada beberapa isu yang harus diselesaikan terlebih dahulu. C. Arsitektur Campuran Mungkin solusi terbaik adalah dengan mencampur dua arsitektur sebelumnya. Ini berarti menjaga LAN yang sudah ada dan, pada saat yang sama, yang memungkinkan stasiun baru yang akan LANgsung terhubung ke saklar ATM. LAN arsitektur campuran memungkinkan migrasi secara bertahap warisan LAN ke LAN ATM dengan menambahkan lebih banyak dan lebih LANgsung dihubungkan ke stasiun switch. 1.4.2
LAN Emulation (LANE)
Komunikasi Ethernet pada ATM memerlukan sebuah aplikasi pemandu (driver) atau antarmuka untuk mengatasi konversi dari format-format paket dan protocol pemetaan untuk sebuah peralatan akhir. Peralatan-peralatan ATM client tampil menjadi
Ethernet client secara penuh, untuk komunikasi peralatan mereka dari Media LANs bersama. Kemampuan ini ditunjukan sebagai LANE, yang dispesifikasikan oleh Forum ATM. Perangkat lunak pemandu LANE harus terletak diatas ATM adaptation layer untuk bertindak sebagai pemandu diantara peralatan Ethernet client dan jaringan ATM. Pemandu ini adalah wakil ATM untuk peralatan akhir Ethernet. Pemandu (driver) dapat terletak pada satu dari peralatan untuk melayani banyak Ethernet client. LANE mendefinisikan layanan-layanan untuk Ethernet LANs yang ada untuk bergerak melintasi sebuah jaringan ATM. Layanan-layanan dapat didukung oleh sebuah perangkat lunak layer di peralatan akhir. Pada tingkat permukaan, teknologi yang digunakan dalam ATM LAN tampaknya seperti ide bagus. Namun, banyak masalah yang harus diselesaikan, dengan ringkasan sebagai berikut: •
Tanpa koneksi versus berbasis koneksi. LAN tradisional, seperti Ethernet, adalah protocol connectionless. stasiun A mengirimkan paket data ke stasiun yang lain setiap kali paket siap. Tidak ada pembentukan koneksi atau koneksi fase terminasi. Di sisi lain, ATM merupakan protokol berorientasi koneksi, sebuah stasiun yang ingin mengirim sel ke stasiun yang lain harus terlebih dahulu membuat sambungan dan, setelah semua sel yang dikirim, mengakhiri sambungan.
•
Fisik versus pengenal alamat virtual-sirkuit. Terkait erat dengan yang pertama masalah adalah perbedaan dalam menangani. Sebuah protokol connectionless, seperti Ethernet, mendefinisikan rute paket melalui alamat sumber dan tujuan. Namun, protokol berorientasi koneksi, seperti ATM, mendefinisikan rute sel melalui koneksi virtual pengidentifikasi (VPIs dan VCIs).
•
Multicasting dan pengiriman penyiaran. LAN tradisional, seperti Ethernet, bisa baik multicast dan broadcast paket, stasiun dapat mengirimkan paket ke grup stasiun atau untuk semua stasiun. Tidak ada cara mudah untuk multicast atau siaran pada jaringan ATM meskipun point-to-multipoint koneksi yang tersedia.
•
Interoperabilitas. Dalam arsitektur campuran, stasiun tersambung ke LAN warisan harus mampu berkomunikasi dengan stasiun LANgsung terhubung ke switch ATM.
1.4.3
Model Client/Server
LANE dirancang sebagai model klien / server untuk menangani empat yang telah dibahas sebelumnya masalah. Protokol ini menggunakan satu jenis klien dan tiga jenis server, seperti yang ditunjukkan dalam Gambar 7.
Gambar 7 Model Client/Server pada LANE
LEC (LAN Emulation Client) hanya menafsirkan permintaan dan melewati hasilnya ke server emulasi LAN konfigurasi servers. LECS digunakan untuk sambungan awal antara client dan server LANE.LAN emulasi (LES) perangkat lunak diinstal pada LES. Bila stasiun menerima frame yang akan dikirim ke stasiun lain menggunakan alamat fisik, LEC mengirimkan khusus bingkai ke LES. 1.4.4
Arsitektur Campuran Client/Server
Gambar 8 menunjukkan klien dan server dalam arsitektur campuran ATM LAN. Dalam gambar, tiga jenis server yang terhubung ke switch ATM (mereka benar-benar dapat menjadi bagian dari switch). Juga kami menunjukkan dua jenis klien. Stasiun A dan B, yang dirancang untuk mengirim dan menerima JALUR komunikasi, secara LANgsung dihubungkan ke switch ATM. Stasiun C, D, E, F, G, dan H dalam LAN warisan tradisional dihubungkan ke switch melalui konverter. Konverter ini bertindak sebagai klien LEC dan berkomunikasi atas nama stasiun tersambung mereka.
Gambar 8 Arsitektur Gabungan pada LAN ATM menggunakan LANE
REFERENCES [1] B. A. Forouzan, Data Communications and Networking, 4rd ed. New York: The McGraw-Hill Companies, Inc., 2007, pp.517-540 [2] Herianto,“Jaringan Komputer2”, http://herianto.files.wordpress.com/ 2007/04/ resume- jarkom2.pdf [3] [4] Osvari A, “Membangun Jaringan Komunikasi Data Dengan Frame Relay”, http://www.unsri.ac.id/upload/arsip
