MACAM – MACAM METODA AKSES UNTUK KOMUNIKASI DATA YB. Praharto *
ABSTRACT
The Medium Access Control (MAC) protocol is used to provide the data link layer of the Ethernet LAN system. The Ethernet network may be used to provide shared access by a group of attached nodes to the physical medium which connects the nodes. These nodes are said to form a Collision Domain. All frames sent on the medium are physically received by all receivers, however the Medium Access Control (MAC) header contains a MAC destination address which ensure only the specified destination actually forwards the received frame (the other computers all discard the frames which are not addressed to them). Keyword : contentionless, protokol, collision, random access, throughput, contention PENDAHULUAN
Berdasarkan cara pengaksesan, protokol multiple akses terbagi dalam contentionless (bebas persaingan) dimana waktu pengiriman telah ditetapkan dalam waktu sebelumnya dan contention (persaingan) dimana waktu pengiriman dipilih secara acak. Metode-metode untuk menghadapi kegagalan collision didalam dua katagorinya yang mengijinkan collision tetapi mendeteksi dan merecover dari mereka sendiri, seperti CSMA/CD, dan yang menghindari collision secara bersamaan, seperti token passing. Titik koneksi mengikuti sebuah protokol Media Access Control (MAC) untuk menentukan kapan mereka dapat mengakses medium transmisi yang dishare. CSMA/CD merupakan teknik medium access control (MAC) yang paling banyak digunakan pada topologi bus dan star dewasa ini, dimana CSMA/CD dan beberapa teknik pendahulunya dapat dikategorikan sebagai teknik random access.
*) Dosen Kopertis Wilayah VI pada Prodi Teknik Elektro STT Wiworotomo Purwokerto
69
Random access disini dalam arti bahwa tidak terdapat prediksi atau rencana (schedule) bahwa suatu station akan melakukan transmit data, dengan kata lain transmisi data dari suatu station dilakukan secara acak (tidak terduga).
TINJAUAN PUSTAKA Protokol Contention Protokol ini menggunakan sistem waktu kontinu dalam arti memberikan setiap user kebebasan untuk mengirim paket kapan saja. Untuk menghindari terjadinya tabrakan antar paket data, dilakukan dengan cara : 1) Repeated random Access protokol
Memiliki paket acknowledgement dari penerima ke pengirim untuk menginformasikan bahwa paket telah diterima. Jika pengirim tidak menerima ACK dari penerima, maka akan mengirim kembali paket datanya. Metode ini digunakan untuk ALOHA, slotted ALOHA, CSMA. 2) Random Access with reservation Pada protokol ini, waktu pengiriman dibagi – bagi menjadi beberapa timeslot (sistem waktu diskrit) setiap user hanya dapat melakukan transmisi data pada saat awal timeslot. Untuk user yang berhasil mengirim paket data ke penerima, akan memperoleh alokasi timeslot dalam kanal yang disebut reservasi, untuk pengiriman paket data selanjutnya. Apabila user telah selesai mengirim paket datanya atau timeslotnya sudah habis, maka user akan menghentikan reservasinya agar kanal dapat digunakan oleh user lain. Metode yang digunakan yaitu reservation ALOHA.
Protokol CDMA Protokol CDMA berada diantara protokol contentionless dan contention. Protokol CDMA merupakan salah satu teknik multiple akses yang tidak membedakan transmisi berdasarkan frekuensi atau timeslotnya, tetapi berdasarkan kode. Kode ini digunakan untuk mentransformasi sinyal user ke dalam sinyal spread spektrum. Beberapa sinyal spread spektrum akan tiba dipenerima,
dan
penerima
menggunakan
kode
yang
sama
untuk
mentransformasi kembali sinyal spread spektrum ke bentuk aslinya. Dengan cara ini, hanya sinyal yang diinginkan yang dapat ditransformasikan, sedangkan sinyal spread spektrum lain yang juga tiba secara bersama, akan
70
tetapi dalam bentuk sinyal spread spektrum dan diperlakukan sebagai noise yang dapat diabaikan. Apabila interferensi tidak terlalu besar atau (S/N) cukup besar untuk mengekstrak sinyal informasi tanpa kesalahan, maka protokol CDMA dapat digolongkan ke dalam protokol contentionless. Tetapi apabila jumlah interferensi besar akibat banyaknya user yang melakukan transmisi data pada waktu yang sama, maka tubrukan data akan terjadi. Kasus ini menyebabkan protokol CDMA juga digolongkan ke dalam protokol contention.
ALOHA Merupakan metode akses random, dimana setiap pemakai tidak mengetahui keadaan kanal, apakah sedang sibuk atau sedang bebas (idle), sehingga akses dilakukan secara berebutan, oleh karena itu sering terjadi tabrakan (collision ) didalam kanal. Metode ALOHA dibagi menjadi dua, yaitu : 1. Pure ALOHA Pada metode ini, akses dilakukan kapan saja tanpa mengetahui keadaan kanal sibuk atau idle, tabrakan (collision) sangat sering terjadi pada pure ALOHA. Setiap stasiun yang ingin mengirimkan informasinya dapat mengirimkan informasinya lalu mendengarkan hasilnya sampai batas waktunya (setara dengan waktu propagasi pulang balik ke stasiun terjauh). Jika penerima menanggapinya berarti frame diterima dengan baik, karena penerima menerima informasinya tanpa ada kesalahan (dengan memeriksa FCS) segera memberi jawabannya. Kalau tidak ada tanggapan maka dilakukan pengiriman ulang. Kalau gagal beberapa kali stasiun tersebut berhenti melakukan pengiriman. Paket data yang terganggu dapat diakibatkan oleh berbagai sebab dan juga oleh adanya tabrakan (collision) antara beberapa frame yang dipancarkan stasiun lain. Pengiriman kembali dilakukan oleh pengirim setelah menunggu selama selang waktu yang acak (random).
71
Efisiensi (throughput) ALOHA yang didefinisikan sebagai perbandingan antara frame yang tidak mengalami gangguan dengan jumlah frame yang dikirim. Throughput maksimumnya = 18 %. 2. Slotted ALOHA Akses dilakukan tidak sembarang waktu, namun dilakukan pada waktu – waktu yang sudah dijadwalkan. Kanal (saluran) dibagi – bagi dalam satuan waktu (slot) yang besarnya sama dengan waktu trasnmisi bagi sebuah paket. Transmisi hanya diperbolehkan pada saat awal sebuah timeslot. Tabrakan akan terjadi hanya pada masing – masing timeslot. Throughput maksimumnya = 36 %. Dengan cara ini paket tidak saling tumpang tindih secara sembarang. Hanya dua stasiun yang akan mengirimkan data pada saat yang bersamaan ayng paketnya tumpang tindih. Bagi ALOHA maupun slotted ALOHA throughput akan turun karena banyaknya collision yang terjadi. Makin banyak collision, makin banyak paket yang dikirim, tetapi makin sedikit yang lolos dari collision. Paket ini dibangkitkan karena adanya transmisi ulang. Teknik collision ini tidak stabil karena lonjakan lalu lintas yang sedikit saja untuk waktu yang singkat dapat melumpuhkan
S (trough put per frame time)
seluruh jaringan.
S lo tte d a lo h a : S = G e . - G
0 .4
(3 6 % )
0 .3 0 .2 0 .1 0
0 .5 th r o u g h p u t
P u r e a lo h a : S = G .e
-2 G
b e st s = 1/2 e
(18 % )
1 1 .5 2 V e r su s o f f e r e d tr a f f ic
Gambar perbandingan throughput dan offered traffic
72
CSMA (Carrier Sense Multiple Access)
CSMA merupakan salah satu skema dalam proses pengiriman paket, dimana pemakainya mendeteksi kanal lebih dahulu apakah kanal sibuk ataukah sedang bebas, sebelum proses pengiriman paket. Bila pemakai mendeteksi kanal dalam keadaan bebas, maka paket akan dikirimkan. Sedangkan bila kanal terdeteksi dalam keadaan sibuk, maka pengiriman paket akan ditunda untuk beberapa saat. Kemungkinan terjadinya collision (tabrakan) antar paket dapat diperkirakan. Sehingga metode ini sering disebut sebagai metode Listen Before Talk. Collision antar paket masih mungkin terjadi. Untuk itu dibuat suatu perbaikan metode CSMA dengan nama CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection), yang sering disebut juga dengan metode Listen While Talk (LWT). Metode ini dapat memperbaiki utilitas kanal dengan memperpendek lamanya waktu collision. Selama pengiriman paket, pengirim mendeteksi kanal dan segera menghentikan pengiriman paket bila terdeteksi ada collision. Karakteristik pendekatan untuk menyiapkan suatu paket ke dalam kanal adalah sebagai berikut : 1. Non-Persistent •
Bila medium idle, maka paket ditransmisikan
•
Bila medium sibuk, maka paket tidak jadi ditransmisikan (sensing terhadap kanal dilakukan sewaktu – waktu)
2. 1-Persistent •
Bila medium (kanal) terdeteksi (idle), CSMA 1-Persistent dioperasikan dengan cara pengiriman suatu paket dengan probabilitas-1.
•
Bila kanal terdeteksi sibuk, stasiun tersebut menunggu sampai kanal menjadi idle, kemudian secepatnya melakukan pengiriman dengan probabilitas 1 (sensing terhadap kanal dilakukan terus menerus)
73
Flowchart pengiriman paket pada CSMA 1-persistent start
tidak Paket
ya ya
saluran sibuk
tidak
Delay paket
Kirim paket
ya
tidak ada ACK
Ambil random backoff
3. P-Persistent •
Bila medium idle, maka paket ditransmisikan dengan probabilitas P
•
Bila medium sibuk, tunggu sampai idle, kemudian kirim paket dengan probabilitas P
74
Flowchart pengiriman paket pada CSMA P-Persistent Start
tidak Paket siap
ya Saluran sibuk
tidak Ambil random angka 0
r
tidak delay Delay paket
ya Kirim paket
tidak Ada ACK
Ambil random backoff
ya
Analisa Throughput Throughput (S) adalah total waktu yang digunakan mengirim paket dengan sukses per satuan waktu tertentu yang dapat dihitung dengan : S = Jumlah paket sukses terkirim x waktu transmisi paket Lama pengamatan
75
Offered Traffic (G) adalah total waktu paket yang ditawarkan per satuan waktu yang dapat dihitung dengan : G = Jumlah paket muncul x waktu transmisi paket Lama pengamatan Sedangkan waktu transmisi paket (t trans) terdiri dari dua komponen yaitu waktu paket (t paket) dan delay propagasi (t prop). ttransmisi = tpaket + tprop Waktu paket dapat dihitung dari persamaan : tpaket = panjang paket (byte) x 8 (bit/byte) kecepatan bit (bit detik)
Token Ring Token Ring merupakan salah satu protocol untuk LAN yang menggunakan kendali transmisi terdistribusi dan telah distandarisasi oleh IEEE nomor 802.5. Kendali tranmisi pada Token Ring dilakukan oleh bit – bit token yang beredar sekeliling jaringan dari stasiun ke stasiun berikutnya. Bit – bit tersebut ditransmisikan secara serial melalui media transmisi fisik dan akan mengalami delay tiap melalui stasiun di dalam jaringan ring. Setiap stasiun akan membangkitkan kembali dan akan meneruskan setiap bit ke stasiun berikutnya. Jadi stasiun – stasiun dalam ring juga berfungsi sebagai regenerator dan repeater. Suatu stasiun tujuan yang telah diberi alamat akan menyalin informasi yang dikirim stasiun awal bila informasi tersebut lewat, dan stasiun awal akan menghapusnya bila informasi tersebut telah membentuk satu loop penuh mengelilingi ring. Prinsip kerja Token Ring 1.
Misalkan DTE (A) akan mengirim data ke DTE (C). Maka DTE (A) menunggu token bebas dari stasiun lain
2.
DTE (A) menangkap token bebas dan mengubahnya menjadi format paket dengan alamat tujuan (C) dan pengirim (A). Sampai di (C) data dicopy.
76
3.
Frame terus berputar, hingga sampai di alamat asal (A) masih dalam format paket
4.
DTE (A) melepas kembali token bebas, setelah bit terakhir frame data diterima A
5.
DTE (A) melepas kembali token bebas , setelah bit terakhir frame dikirim oleh A
ANALISA DAN PEMBAHASAN
Hal yang harus diperhatikan selama simulasi Metode Akses yaitu pengamatan proses dan analisa throughput : •
Pengamatan proses untuk menunjukkan prinsip kerja dari CSMA dan CSMA / CD baik itu non-persistent, p-persistent, ataupun 1-persistent.
•
Pada pengamatan CSMA p-persistent, yang diatur adalah nilai p-nya sesuai dengan keperluan pengamatan. Selain nilai – p, diatur pula keecpatan simulasi, jumlah DTE dan panjang frame yang dikirimkan.
•
Pada pengamatan proses dapat diamati kemunculan paket pada rentang waktu pengamatan yang telah ditentukan pada form input. Program membangkitan offered traffic secara random tergantung pada rate yang telah ditentukan dan kemudian dapat diamati apakah paket – paket tersebut dapat terkirim dengan sukses atau mengalami back off atau collision.
•
Analisa pada Metode akses dengan menggunakan Token Ring ditentukan oleh parameter input yang digunakan. Pada bagian ini variabel – variabel yang digunakan : Jumlah DTE, Active monitor, jumlah frame, serta prioritas pengiriman frame pada masing – masing DTE.
•
Pada analisa Throughput metode akses CSMA/CD ditentukan oleh input data. Pada input data ini variable – variable yang dimasukkan : konstanta media, panjang saluran transmisi, lama pengamatan , rate paket, dan panjang paket. Sedangkan parameter – parameter simulasi yang digunakan terdiri dari :
77
-
Spasi antar paket, adalah rentang waktu dalam bit dimana suatu workstation kembali boleh mengirim paket setelah mengirimkan paketnya.
-
Panjang Bit Jamming, adalah jumlah bit yang dipakai sebagai tanda bahwa telah terjadi collision sehingga semua workstation yang sedang mengirim paket menghentikan pengiriman paket.
-
Lama
pengamatan,
adalah
rentang
waktu
pengamatan
yang
disimulasikan -
Rate paket, digunakan untuk menentukan jumlah rata – rata paket yang muncul / ditawarkan pada media setiap detik.
-
Panjang Paket, adalah panjang paket dalam byte
-
Kecepatan Bit, adalah bit yang ditransmisikan dalam media setiap detik
-
Waktu Bit
-
Waktu Transmisi
-
Konstanta Media
-
Panjang Saluran Transmisi menyatakan panjang fisik dari saluran transmisi yang digunakan dinyatakan dalam meter.
-
Delay Propagasi, telah ditentukan secara langsung oleh program berdasarkan input konstanta media dan panjang saluran transmisi.
KESIMPULAN
1. Protokol multiple akses terbagi dalam contentionless dan contention 2. Berdasarkan metode akses yang digunakan semakin kecil nilai r yang digunakan pada CSMA akan menghasilkan throughput yang semakin baik 3. Pada metode ALOHA (Pure ALOHA) maupun Slotted ALOHA throughput akan turun karena banyaknya collision yang terjadi. 4. Stasiun tidak selalu mendeteksi saluran secara terus menerus, suatu saat stasiun mendeteksi saluran apabila
saluran dipakai maka
batal dan
menunggu.
78
5. Setelah beberapa saat (cukup lama),
maka akan mendeteksi kembali
sehingga waktu tundanya menjadi lebih lama.
DAFTAR PUSTAKA
1. William Stallings, 2001, Data and Computer Communications, Salemba 2. Schreber, William L, 1988, Data Communication, McGrawHill 3. Halsall, F, 1996, Data Communication, Computer networks and open System, Addison – Wesley. 4. Black, Uyless D, 1993, Data Link Protocol, Prentice Hall 5. Modul Praktikum Komunikasi Data, 2001, STT Telkom, Bandung 6. Tanenbaum, AS, Computer Networks, Prentise Hall, 1996
79
