Chapter 2 part 1
Getting Connected (Link, Encoding, Framing) Muhammad Al Makky
Pembahasan Chapter 2 • Eksplorasi perbedaan media komunikasi yang digunakan untuk mengirimkan data • Memahami masalah pada encode di atas media transmisi sehingga dapat dimengerti oleh penerima • Mendiskusikan gambaran urutan bit saat ditransmisikan melalui link ke dalam satu kesatuan pesan yang utuh yang dapat dikirim ke node tujuan akhir • Mendiskusikan teknik-teknik untuk mendeteksi kesalahan pada transmisi data dan menentukan aksi yang tepat
Pembahasan Chapter 2 (Lanj.) • Mendiskusikan persoalan tentang kehandalan link dalam menangani masalah transmisi • Pengenalan Media Access Control Problem • Pengenalan jaringan Carrier Sense Multiple Access (CSMA) • Pengenalan jaringan tanpa kabel dengan teknologi dan protokol berbeda-beda
Outline • • • •
Perspektif dalam menghubungkan Node Link Encoding Framing
Perspektif dalam Mengghubungkan Node
Pandangan Pengguna pada Internet
Kapasitas Link dan Teorema Shannon-Hartley • Batasan kapasitas link dalam bits per second (bps) sebagai fungsi rasio dari signal-to-noise yang diukur dalam decibels (dB). • C = B log2 (1 + S/N) – Where B = 3300 – 300 = 3000Hz, S is the signal power, N the average noise. – The signal to noise ratio (S/N) is measured in decibels is related to dB = 10 x log10(S/N). If there is 30dB of noise then S/N = 1000. – Now C = 3000 x log2(1001) = 30kbps. – How can we get 56kbps?
Links • Link adalah segala sesuatu dalam bentuk rambatan radiasi elektromagnetik melalui suatu media tertentu (kabel atau free space) • Salah satu cara untuk mengkarakterisasi link dengan media yang digunakan: – Umumnya menggunakan kabel tembaga dalam beberapa bentuk (Digital Subscriber Line (DSL) dan kabel koaksial) – Fiber Optik (layanan fiber-to-the-home dan backbone internet) – Udara atau free space (tanpa kabel)
Links • Karakteristik lainnya adalah frekuensi – Ukurannya dalam hertz, gelombang elektromagnetik
• Jarak diantara pasangan yang berdekatan, maksimum dan minimum dari gelombang diukur dalam meter, yang disebut wavelength (panjang gelombang) – Wavelength adalah kecepatan cahaya dibagi frekuensi – Frekuensi kabel tembaga adalah mulai 300Hz hingga 3300Hz; Wavelength dari 300Hz melalui kabel tembaga adalah kecepatan cahaya dalam tembaga / frekuensi – 2/3 x 3 x 108 / 300 = 667 x 103 meters.
• Menempatkan data biner dalam sinyal disebut encoding. • Modulasi yang memengaruhi perubahan sinyal adalah frequency, amplitude, and phase.
Links
Spektrum Elektromagnetik
Links
Layanan umum media link
Encoding • Encoding adalah proses menyandikan bit-bit data yang dikirim ke dalam media transmisi sehingga dapat dimengerti oleh node lainnya • Jenis-jenis encoding: – NRZ (Non-Return to Zero) – NRZI (Non-Return to Zero Inverted) – Manchester – 4B/5B
Encoding
Sinyal berjalan di atas link di antara 2 (dua) signaling component; Bit berjalan di antara adaptor jaringan
NRZ meng-encode bit stream
Encoding (NRZ) • Masalah pada NRZ (1) – Baseline wander • Penerima menerima sinyal rata-rata yang diterima • Menggunakan rata-rata untuk membedakan sinyal tinggi dan rendah • Saat sinyal rendah muncul secara signifikan, maka penerima menganggap 0, selebihnya 1 • Terlalu sering urutan 0 dan 1 menyebabkan banyak terjadi perubahan rata-rata sehingga menyebabkan sulit untuk dideteksi
Encoding (NRZ) • Masalah pada NRZ (2) – Clock recovery • Transisi yang sering dari tinggi ke rendah atau sebaliknya, maka dibutuhkan clock recovery • Proses encode dan decode dikendalikan oleh clock • Pada setiap proses clock, pengirim mentransmisikan bit dan penerima menerima bit • Pengirim dan penerima harus benar-benar sinkron
Encoding (NRZI) • NRZI – Non Return to Zero Inverted – Pengirim membuat transisi dari sinyal saat ini untuk meng-encode 1 dan tetap pada sinyal yang sama untuk meng-encode 0 – Memperbaiki urutan 1
Encoding (Manchester) • Manchester – Menggabungkan clock dan sinyal dengan mentransmisikan Ex-OR dari data hasil encode NRZ dengan clock – Clock adalah sinyal internal alternatif dari rendah ke tinggi, pasangan tinggi atau rendah dinilai sebagai satu daur clock – Dalam Manchester encoding • 0: low high transition • 1: high low transition
Encoding (Manchester) • Masalah pada Manchester – Mengalikan rate transisi sinyal yang dibuat di dalam link • Artinya penerima memiliki separuh waktu untuk mendeteksi setiap getaran sinyal (signal pulse)
– Rate perubahan sinyal disebut link’s baud rate – Dalam Manchester, bit rate adalah setengah dari baud rate
Perbandingan Encoding
Perbedaan strategi encoding
Encoding (4B/5B) • 4B/5B – Memasukkan satu bit tambahan ke dalam bit stream untuk mengakhiri runutan 0 dan 1 yang panjang – Setiap 4 bit data di-encode ke dalam kode 5 bit yang akan ditransmisikan ke penerima – Kode 5-bit dipilih agar setiap bagian tidak ada kelebihan 0 dan tidak ada 0 yang berurutan – Tidak ada pasangan hasil kode 5-bit dengan lebih dari 3 (tiga) kali 0 yang berurutan
Encoding (4B/5B) • 4B/5B – – – – – –
0000 11110 16 left 0001 01001 11111 – when the line is idle 0010 10100 00000 – when the line is dead .. 00100 – to mean halt .. 1111 11101 13 left : 7 invalid, 6 for various control signals
Framing • Fokus pada packet-switched networks, atau blok-blok data yang disebut frame, bukan bit streams yang dipertukarkan antar node • Terdapat network adaptor yang memungkinkan node untuk mempertukarkan frame
Alur bit-bit diantara Adaptor, Frame diantara Host
Framing • Saat node A mentransmisikan sebuah frame ke node B, artinya adaptor mentransmisikan frame dari memori node. Hasilnya dalam sequences bit-bit yang dikirim melalui link • Kemudian, adaptor pada node B mengumpulkan setiap sequence bit-bit yang datang dalam link dan menumpuk frame yang sesuai di dalam memori node B • Mengenal dengan benar himpunan bit-bit apa yang mendasari suatu frame, menentukan permulaan dan akhir dari frame adalah tantangan utama yang dihadapi adaptor
Framing • Cara-cara melakukan framing: – Byte Oriented Protocols (BYSYNC, PPP, DDCMP) – Bit Oriented Protocols (HDLC) – Clock Based Framing (SONET)
Framing (Byte-Oriented Protocols) • Byte-Oriented Protocols – Melihat setiap frame sebagai kumpulan byte-byte (karakter) dari pada bit-bit – BISYNC (Binary Synchronous Communication) Protocol • Dikembangkan oleh IBM (tahun 1960)
– PPP (Point to Point Protocol) – DDCMP (Digital Data Communication Protocol) • Digunakan di DECNet
Framing (BISYNC) • BISYNC – pendekatan sentinel – Frame mulai ditransmisikan dari field paling kiri – Permulaan frame dengan mengirimkan karakter spesial SYN (synchronize) – Porsi data berada diantara karakter spesial sentinel STX (start of text) dan ETX (end of text) – SOH : Start of Header – DLE : Data Link Escape – CRC: Cyclic Redundancy Check
Format Frame BISYNC
Framing (PPP) • PPP adalah protokol umum yang berjalan di atas link internet menggunakan pendekatan sentinel – Karakter spesial start of text dinotasikan sebagai Flag • 01111110
– – – –
Address, control : nomor default Protocol for demux : IP / IPX Payload : negotiated (1500 bytes) Checksum : untuk deteksi kesalahan
PPP Frame Format
Framing (DDCMP) • DDCMP – pendekatan penghitungan byte – count : berapa banyak byte-byte yang berisi di dalam frame body – Jika penghitungan corrupt maka terjadi kesalahan Framing
DDCMP Frame Format
Framing (Bit-Oriented Protocols) • Bit-oriented Protocol – Melihat setiap frame sebagai kumpulan bit-bit – HDLC : High Level Data Link Control • Beginning and Ending Sequences – 01111110
HDLC Frame Format
Framing (HDLC) • HDLC Protocol – Di sisi pengirim, setiap terdapat bit 1 berurutan sebanyak 5 (lima) kali yang ditransmisikan dari body of the message (tidak termasuk saat pengirim mencoba untuk mengirim sequence 01111110 yang berbeda), maka pengirim akan menambahkan 0 sebelum mentransmisikan bit selanjutnya
Framing (HDLC) • HDLC Protocol – Di sisi penerima, apabila bit 1 berurutan 5 (lima ) kali • Next bit 0 : Stuffed (berisi), maka harus dibuang 1 : Mungkin merupakan akhir dari frame Atau terjadi kesalahan pada bit stream • Lalu lihat pada bit selanjutnya • Jika 0 ( 01111110 ) Akhir dari frame • Jika 1 ( 01111111 ) Error, abaikan dan buang seluruh frame tersebut kemudian penerima harus menunggu untuk 01111110 selanjutnya sebelum memulai kembali untuk membaca bit-bit selanjutnya yang datang
