Sejarah Perkembangan Komputer

KOMPUTER GENERASI PERTAMA

 Dengan terjadinya Perang Dunia Kedua, negara-negara yang terlibat dalam perang tersebut berusaha mengembangkan komputer untuk mengeksploit potensi strategis yang dimiliki komputer. Hal ini meningkatkan pendanaan pengembangan komputer serta mempercepat kemajuan teknik komputer. Pada tahun 1941, Konrad Zuse, seorang insinyur Jerman membangun sebuah komputer, Z3, untuk mendesain pesawat terbang dan peluru kendali 

Pihak sekutu juga membuat kemajuan lain dalam pengembangan kekuatan komputer. Tahun 1943, pihak Inggris menyelesaikan komputer pemecah kode rahasia yang dinamakan Colossus untuk memecahkan kode-rahasia yang digunakan Jerman. Dampak pembuatan Colossus tidak terlalu mempengaruhi perkembangan industri komputer dikarenakan dua alasan. Pertama, colossus bukan merupakan komputer serbaguna (general-purpose computer), ia hanya didesain untuk memecahkan kode rahasia. Kedua, keberadaan mesin ini dijaga kerahasiaannya hingga satu dekade setelah perang berakhir. 

Usaha yang dilakukan oleh pihak Amerika pada saat itu menghasilkan suatu kemajuan lain. Howard H. Aiken (1900-1973), seorang insinyur Harvard yang bekerja dengan IBM, berhasil memproduksi kalkulator elektronik untuk US Navy. Kalkulator tersebut berukuran panjang setengah lapangan bola kaki dan memiliki rentang kabel sepanjang 500 mil. The Harvd-IBM Automatic Sequence Controlled Calculator, atau Mark I, merupakan komputer relai elektronik. Ia menggunakan sinyal elektromagnetik untuk menggerakkan komponen mekanik. Mesin tersebut beropreasi dengan lambat (ia membutuhkan 3-5 detik untuk setiap perhitungan) dan tidak fleksibel (urutan kalkulasi tidak dapat diubah). Kalkulator tersebut dapat melakukan perhitungan aritmatik dasar dan persamaan yang lebih kompleks.

Perkembangan komputer lain pada masa kini adalah Electronic Numerical Integrator and Computer (ENIAC), yang dibuat oleh kerjasama antara pemerintah Amerika Serikat dan University of Pennsylvania. Terdiri dari 18.000 tabung vakum, 70.000 resistor, dan 5 juta titik solder, komputer tersebut merupakan mesin yang sangat besar yang mengkonsumsi daya sebesar 160kW. 

 Komputer ini dirancang oleh John Presper Eckert (1919-1995) dn John W. Mauchly (1907-1980), ENIAC merupakan komputer serbaguna (general purpose computer) yang bekerja 1000 kali lebih cepat dibandingkan Mark I.

Pada pertengahan 1940-an, John von Neumann (1903-1957) bergabung dengan tim University of Pennsylvania dalam usha membangun konsep desin komputer yang hingga 40 tahun mendatang masih dipakai dalam teknik komputer. Von Neumann mendesain Electronic Discrete Variable Automatic Computer(EDVAC) pada tahun 1945 dengan sebuh memori untuk menampung baik program ataupun data. Teknik ini memungkinkan komputer untuk berhenti pada suatu saat dan kemudian melanjutkan pekerjaannya kembali. Kunci utama arsitektur von Neumann adalah unit pemrosesan sentral (CPU), yang memungkinkan seluruh fungsi komputer untuk dikoordinasikan melalui satu sumber tunggal. Tahun 1951, UNIVAC I (Universal Automatic Computer I) yang dibuat oleh Remington Rand, menjadi komputer komersial pertama yang memanfaatkan model arsitektur von Neumann tersebut .

Baik Badan Sensus Amerika Serikat dan General Electric memiliki UNIVAC. Salah satu hasil mengesankan yang dicapai oleh UNIVAC adalah keberhasilannya dalam memprediksi kemenangan Dwilight D. Eisenhower dalam pemilihan presiden tahun 1952. 

Komputer Generasi pertama dikarakteristik dengan fakta bahwa instruksi operasi dibuat secara spesifik untuk suatu tugas tertentu. Setiap komputer memiliki program kode-biner yang berbeda yang disebut “bahasa mesin” (machine language). Hal ini menyebabkan komputer sulit untuk diprogram dan membatasi kecepatannya.

Ciri lain komputer generasi pertama adalah penggunaan tube vakum (yang membuat komputer pada masa tersebut berukuran sangat besar) dn silinder magnetik untuk penyimpanan data. 

KOMPUTER GENERASI KEDUA

Pada tahun 1948, penemuan transistor sangat mempengaruhi perkembangan komputer. Transistor menggantikan tube vakum di televisi, radio, dan komputer. Akibatnya, ukuran mesin-mesin elektrik berkurang drastis.   

Transistor mulai digunakan di dalam komputer mulai pada tahun 1956. Penemuan lain yang berupa pengembangan memori inti-magnetik membantu pengembangan komputer generasi kedua yang lebih kecil, lebih cepat, lebih dapat diandalkan, dan lebih hemat energi dibanding para pendahulunya. Mesin pertama yang memanfaatkan teknologi baru ini adalah superkomputer. IBM membuat superkomputer bernama Stretch, dan Sprery-Rand membuat komputer bernama LARC. Komputerkomputer ini, yang dikembangkan untuk laboratorium energi atom, dapat menangani sejumlah besar data, sebuah kemampuan yang sangat dibutuhkan oleh peneliti atom. Mesin tersebut sangat mahal dan cenderung terlalu kompleks untuk kebutuhan komputasi bisnis, sehingga membatasi kepopulerannya. Hanya ada dua LARC yang pernah dipasang dan digunakan: satu di Lawrence Radiation Labs di Livermore, California, dan yang lainnya di US Navy Research and Development Center di Washington D.C. Komputer generasi kedua menggantikan bahasa mesin dengan bahasa assembly. Bahasa assembly adalah bahasa yang menggunakan singkatan-singakatan untuk menggantikan kode biner.

Pada awal 1960-an, mulai bermunculan komputer generasi kedua yang sukses di bidang bisnis, di universitas, dan di pemerintahan. Komputer-komputer generasi kedua ini merupakan komputer yang sepenuhnya menggunakan transistor. Mereka juga memiliki komponen-komponen yang dapat diasosiasikan dengan komputer pada saat ini: printer, penyimpanan dalam disket, memory, sistem operasi, dan program. 

Salah satu contoh penting komputer pada masa ini adalah IBM 1401 yang diterima secaa luas di kalangan industri. Pada tahun 1965, hampir seluruh bisnis-bisnis besar menggunakan komputer generasi kedua untuk memproses informasi keuangan.

Program yang tersimpan di dalam komputer dan bahasa pemrograman yang ada di dalamnya memberikan fleksibilitas kepada komputer. Fleksibilitas ini meningkatkan kinerja dengan harga yang pantas bagi penggunaan bisnis. Dengan konsep ini, komputer dapa tmencetak faktur pembelian konsumen dan kemudian menjalankan desain produk atau menghitung daftar gaji. Beberapa bahasa pemrograman mulai bermunculan pada saat itu. Bahasa pemrograman Common Business-Oriented Language (COBOL) dan Formula Translator (FORTRAN) mulai umum digunakan. Bahasa pemrograman ini menggantikan kode mesin yang rumit dengan kata-kata, kalimat, dan formula matematika yang lebih mudah dipahami oleh manusia. Hal ini memudahkan seseorang untuk memprogram dan mengatur komputer. Berbagai macam karir baru bermunculan (programmer, analyst, dan ahli sistem komputer). Industri piranti lunak juga mulai bermunculan dan berkembang pada masa komputer generasi kedua ini.

KOMPUTER GENERASI KETIGA   

Walaupun transistor dalam banyak hal mengungguli tube vakum, namun transistor menghasilkan panas yang cukup besar, yang dapat berpotensi merusak bagian-bagian internal komputer. Batu kuarsa (quartz rock) menghilangkan masalah ini. Jack Kilby, seorang insinyur di Texas Instrument, mengembangkan sirkuit terintegrasi (IC : integrated circuit) di tahun 1958. IC mengkombinasikan tiga komponen elektronik dalam sebuah piringan silikon kecil yang terbuat dari pasir kuarsa. Pada ilmuwan kemudian berhasil memasukkan lebih banyak komponen-komponen ke dalam suatu chip tunggal yang disebut semikonduktor. Hasilnya, komputer menjadi semakin kecil karena komponenkomponen dapat dipadatkan dalam chip. Kemajuan komputer generasi ketiga lainnya adalah penggunaan sistem operasi (operating system) yang memungkinkan mesin untuk menjalankan berbagai program yang berbeda secara serentak dengan sebuah program utama yang memonitor dan mengkoordinasi memori komputer.

KOMPUTER GENERASI KEEMPAT

Setelah IC, tujuan pengembangan menjadi lebih jelas: mengecilkan ukuran sirkuit dan komponenkomponen elektrik. Large Scale Integration (LSI) dapat memuat ratusan komponen dalam sebuah chip. Pada tahun 1980-an, Very Large Scale Integration (VLSI) memuat ribuan komponen dalam sebuah chip tunggal.  

Ultra-Large Scale Integration (ULSI) meningkatkan jumlah tersebut menjadi jutaan. Kemampuan untuk memasang sedemikian banyak komponen dalam suatu keping yang berukurang setengah keping uang logam mendorong turunnya harga dan ukuran komputer. Hal tersebut juga meningkatkan daya kerja, efisiensi dan keterandalan komputer. Chip Intel 4004 yang dibuat pada tahun 1971 membawa kemajuan pada IC dengan meletakkan seluruh komponen dari sebuah komputer (central processing unit, memori, dan kendali input/output) dalam sebuah chip yang sangat kecil. Sebelumnya, IC dibuat untuk mengerjakan suatu tugas tertentu yang spesifik. Sekarang, sebuah mikroprosesor dapat diproduksi dan kemudian diprogram untuk memenuhi seluruh kebutuhan yang diinginkan. Tidak lama kemudian, setiap perangkat rumah tangga seperti microwave oven, televisi, dn mobil dengan electronic fuel injection dilengkapi dengan mikroprosesor.

Perkembangan yang demikian memungkinkan orang-orang biasa untuk menggunakan komputer biasa. Komputer tidak lagi menjadi dominasi perusahaan-perusahaan besar atau lembaga pemerintah. Pada pertengahan tahun 1970-an, perakit komputer menawarkan produk komputer mereka ke masyarakat umum. Komputer-komputer ini, yang disebut minikomputer, dijual dengan paket piranti lunak yang mudah digunakan oleh kalangan awam. Piranti lunak yang paling populer pada saat itu adalah program word processing dan spreadsheet. Pada awal 1980-an, video game seperti Atari 2600 menarik perhatian konsumen pada komputer rumahan yang lebih canggih dan dapat diprogram. 

Pada tahun 1981, IBM memperkenalkan penggunaan Personal Computer (PC) untuk penggunaan di rumah, kantor, dan sekolah. Jumlah PC yang digunakan melonjak dari 2 juta unit di tahun 1981 menjadi 5,5 juta unit di tahun 1982. Sepuluh tahun kemudian, 65 juta PC digunakan. Komputer melanjutkan evolusinya menuju ukuran yang lebih kecil, dari komputer yang berada di atas meja (desktop computer) menjadi komputer yang dapat dimasukkan ke dalam tas (laptop), atau bahkan komputer yang dapat digenggam (palmtop). 

IBM PC bersaing dengan Apple Macintosh dalam memperebutkan pasar komputer. Apple Macintosh menjadi terkenal karena mempopulerkan sistem grafis pada komputernya, sementara saingannya masih menggunakan komputer yang berbasis teks. Macintosh juga mempopulerkan penggunaan piranti mouse.

Pada masa sekarang, kita mengenal perjalanan IBM compatible dengan pemakaian CPU: IBM PC/486, Pentium, Pentium II, Pentium III, Pentium IV (Serial dari CPU buatan Intel). Juga kita kenal AMD k6, Athlon, dsb. Ini semua masuk dalam golongan komputer generasi keempat.

Seiring dengan menjamurnya penggunaan komputer di tempat kerja, cara-cara baru untuk menggali potensial terus dikembangkan. Seiring dengan bertambah kuatnya suatu komputer kecil, komputerkomputer tersebut dapat dihubungkan secara bersamaan dalam suatu jaringan untuk saling berbagi memori, piranti lunak, informasi, dan juga untuk dapat saling berkomunikasi satu dengan yang lainnya. Komputer jaringan memungkinkan komputer tunggal untuk membentuk kerjasama elektronik untuk menyelesaikan suatu proses tugas. Dengan menggunakan perkabelan langsung (disebut juga local area network, LAN), atau kabel telepon, jaringan ini dapat berkembang menjadi sangat besar. 

KOMPUTER GENERASI KELIMA

 Mendefinisikan komputer generasi kelima menjadi cukup sulit karena tahap ini masih sangat muda. Contoh imajinatif komputer generasi kelima adalah komputer fiksi HAL9000 dari novel karya Arthur C. Clarke berjudul 2001:Space Odyssey. HAL menampilkan seluruh fungsi yang diinginkan dari sebuah komputer generasi kelima. Dengan kecerdasan buatan (artificial intelligence), HAL dapat cukup memiliki nalar untuk melakukan percapakan dengan manusia, menggunakan masukan visual, dan belajar dari pengalamannya sendiri.  

Walaupun mungkin realisasi HAL9000 masih jauh dari kenyataan, banyak fungsi-fungsi yang dimilikinya sudah terwujud. Beberapa komputer dapat menerima instruksi secara lisan dan mampu meniru nalar manusia. Kemampuan untuk menterjemahkan bahasa asing juga menjadi mungkin. Fasilitas ini tampak sederhan. Namun fasilitas tersebut menjadi jauh lebih rumit dari yang diduga ketika programmer menyadari bahwa pengertia manusia sangat bergantung pada konteks dan pengertian ketimbang sekedar menterjemahkan kata-kata secara langsung.

Banyak kemajuan di bidang desain komputer dan teknologi semkain memungkinkan pembuatan komputer generasi kelima. Dua kemajuan rekayasa yang terutama adalah kemampuan pemrosesan paralel, yang akan menggantikan model non Neumann. Model non Neumann akan digantikan dengan sistem yang mampu mengkoordinasikan banyak CPU untuk bekerja secara serempak. Kemajuan lain adalah teknologi superkonduktor yang memungkinkan aliran elektrik tanpa ada hambatan apapun, yang nantinya dapat mempercepat kecepatan informasi. 

Jepang adalah negara yang terkenal dalam sosialisasi jargon dan proyek komputer generasi kelima. Lembaga ICOT (Institute for new Computer Technology) juga dibentuk untuk merealisasikannya. Banyak kabar yang menyatakan bahwa proyek ini telah gagal, namun beberapa informasi lain bahwa keberhasilan proyek komputer generasi kelima ini akan membawa perubahan baru paradigma komputerisasi di dunia. Kita tunggu informasi mana yang lebih valid dan membuahkan hasil.  

Media Transmisi Jaringan Komputer

Sumber : Data Communications and Networking By Behrouz A.Forouzan.Edisi Ke Empat
Chapter7

191. Media transmisi

lapisan fisik dan secara langsung dikendalikan oleh lapisan fisik. Anda bisa mengatakan itu media transmisi milik lapisan nol. 
Gambar 7.1 menunjukkan posisi transmisi media ada kaitannya dengan lapisan fisik.
Gambar 7.1 Medium transmisi dan layer fisik

Media transmisi dapat secara luas didefinisikan sebagai segala sesuatu yang dapat membawa informasi dari sumber ke tujuan. Misalnya, media transmisi untuk dua orang yang memiliki percakapan makan malam adalah udara. Udara juga bisa digunakan untuk menyampaikan pesan dalam sinyal asap atau semafor. Untuk pesan tertulis, transmisi media mungkin pembawa surat, truk, atau pesawat terbang.

Dalam komunikasi data definisi informasi dan transmisi sedang lebih spesifik. Media transmisi biasanya ruang bebas, kabel logam, atau kabel serat optik. Informasi biasanya merupakan sinyal yang merupakan hasil dari konversi data dari formulir lain.

Penggunaan komunikasi jarak jauh menggunakan sinyal listrik dimulai dengan penemuan telegraf oleh Morse pada abad ke-19. Komunikasi dengan telegraf lambat dan tergantung pada media logam.

Memperluas jangkauan suara manusia menjadi mungkin ketika telepon itu ditemukan pada tahun 1869. Komunikasi telepon pada saat itu juga membutuhkan media logam untuk membawa sinyal-sinyal listrik yang merupakan hasil dari konversi dari suara manusia. 

192. BAB 7 MEDIA TRANSMISI

Bagaimanapun itu  Komunikasi tidak dapat diandalkan karena buruknya kualitas kabel.jalur itu sering bising dan teknologinya tidak canggih.

Komunikasi nirkabel dimulai pada tahun 1895 ketika Hertz dapat mengirim frekuensi tinggi sinyal. Kemudian, Marconi merancang metode untuk mengirim pesan-pesan jenis telegraf di atas Samudera Atlantik.

Kami telah melalui perjalanan panjang. Media logam yang lebih baik telah diciptakan (twisted pair) dan kabel koaksial, misalnya). Penggunaan serat optik telah meningkatkan data menilai luar biasa. Ruang bebas (udara, vakum, dan air) digunakan lebih efisien, sebagian teknologi (seperti modulasi dan multiplexing) yang dibahas dalam bab sebelumnya.

Sebagaimana dibahas dalam Bab 3, komputer dan perangkat telekomunikasi lainnya digunakan sinyal untuk merepresentasikan data. Sinyal-sinyal ini ditransmisikan dari satu perangkat ke perangkat lainnya di bentuk energi elektromagnetik, yang disebarkan melalui media transmisi.

Energi elektromagnetik, kombinasi medan listrik dan magnet yang bergetar

hubungan satu sama lain, termasuk daya, gelombang radio, cahaya inframerah, cahaya tampak, ultraviolet cahaya, dan X, gamma, dan sinar kosmik. Masing-masing ini merupakan bagian dari elektromagnetik spektrum. Tidak semua bagian spektrum saat ini dapat digunakan untuk telekomunikasi, namun. Media untuk memanfaatkan yang dapat digunakan juga terbatas pada beberapa jenis.

Di telekomunikasi, media transmisi dapat dibagi menjadi dua kategori besar:

dipandu dan terarah. Media yang dipandu termasuk kabel twisted-pair, kabel coaxial, dan kabel serat optik. Media terarah adalah ruang bebas. Gambar 7.2 menunjukkan taksonomi ini.

Gambar 7.2 Kelas media transmisi

7.1 MEDIA YANG DIANDALKAN

Media yang dipandu, yang merupakan saluran yang menyediakan saluran dari satu perangkat ke perangkat lainnya, termasuk kabel twisted-pair, kabel koaksial, dan kabel serat optik. Sinyal bepergian sepanjang salah satu media ini diarahkan dan dikandung oleh batas-batas fisik medium. Kabel twisted-pair dan coaxial menggunakan konduktor logam (tembaga) yang menerima dan mentransmisikan sinyal dalam bentuk arus listrik. Serat optik adalah kabel yang menerima dan mentransmisikan sinyal dalam bentuk cahaya.

BAGIAN 7.1 MEDIA YANG DIPERLUKAN  .193

Kabel Twisted-Pair

Sepasang twisted terdiri dari dua konduktor (biasanya tembaga), masing-masing dengan plastiknya sendiri insulasi, dipilin bersama, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 7.3.

Gambar 7.3 Kabel twisted-pair

Salah satu kabel digunakan untuk membawa sinyal ke penerima, dan yang lain hanya digunakan sebagai referensi dasar.

Selain sinyal yang dikirim oleh pengirim pada salah satu kabel, interferensi (noise) dan crosstalk dapat mempengaruhi kedua kabel dan membuat sinyal yang tidak diinginkan.

Jika kedua kabel itu sejajar, efek dari sinyal yang tidak diinginkan ini tidak sama kedua kabel karena mereka berada di lokasi yang relatif berbeda  terhadap sumber kebisingan atau crosstalk (e, g., satu lebih dekat dan yang lainnya lebih jauh). Ini menghasilkan perbedaan pada penerima. Oleh twist, dengan pasangan, keseimbangan dipertahankan. Misalnya, katakanlah dalam satu putaran, satu kawat lebih dekat ke sumber suara dan yang lainnya lebih jauh; di putaran berikutnya, kebalikannya benar. Memutar membuat kemungkinan bahwa kedua kawat sama-sama dipengaruhi oleh pengaruh eksternal (kebisingan atau crosstalk). Ini berarti bahwa penerima, yang menghitung perbedaan antara keduanya, tidak menerima sinyal yang tidak diinginkan. Sinyal yang tidak diinginkan sebagian besar dibatalkan. Dari pembahasan di atas, jelas bahwa jumlah tikungan per satuan panjang (e,g., inci) memiliki beberapa efek pada kualitas kabel.

Kabel Twisted-Pair unshielded Versus Shielded

Kabel twisted pair yang paling umum digunakan dalam komunikasi disebut sebagai unshielded twisted-pair (UTP). IBM juga telah menghasilkan versi kabel twisted-pair untuk penggunaannya disebut twisted-pair terlindung (STP). Kabel STP memiliki foil logam atau jalinan jalinan meliputi yang membungkus setiap pasang konduktor terisolasi. Meski casing logam meningkatkan kualitas kabel dengan mencegah penetrasi kebisingan atau crosstalk, itu bulkier dan lebih mahal. Gambar 7.4 menunjukkan perbedaan antara UTP dan STP. Diskusi kami berfokus terutama pada UTP karena STP jarang digunakan di luar IBM.

Kategori

Asosiasi Industri Elektronik (EIA) telah mengembangkan standar untuk mengklasifikasikan kabel twisted-pair unshielded menjadi tujuh kategori. Kategori ditentukan oleh kabel kualitas, dengan 1 sebagai yang terendah dan 7 sebagai yang tertinggi. Setiap kategori EIA cocok untuk penggunaan khusus. Tabel 7. Saya menunjukkan kategori-kategori ini.

Konektor

Konektor UTP yang paling umum adalah RJ45 (RJ singkatan dari jack terdaftar), seperti yang ditunjukkan pada Gambar 7.5. RJ45 adalah konektor kunci, yang berarti konektor dapat disisipkan hanya dalam satu cara.

194.  BAB 7 MEDIA TRANSMISI

Gambar 7.4 Kabel UTP dan STP

Tabel 7.1 Kategori kabel twisted-pair unshielded

Kinerja

Salah satu cara untuk mengukur kinerja kabel twisted-pair adalah untuk membandingkan redaman versus frekuensi dan jarak. Kabel twisted-pair dapat melewati berbagai frekuensi. Namun, Gambar 7.6 menunjukkan bahwa dengan meningkatnya frekuensi, atenuasi, diukur dalam desibel per kilometer (dB / km), meningkat tajam dengan frekuensi di atas 100 kHz. Perhatikan bahwa pengukur adalah ukuran ketebalan kawat.

BAGIAN 7.1 MEDIA YANG DIPERLUKAN  .195

Gambar 7.5 konektor UTP

Gambar 7.6 Kinerja UTP

autentication (dB/Km)

Aplikasi

Kabel twisted-pair digunakan dalam saluran telepon untuk menyediakan saluran suara dan data. The loop lokal-garis yang menghubungkan pelanggan ke kantor telepon sentral --- umumnya terdiri dari kabel unshielded twisted-pair. Kami membahas jaringan telepon di Bab 9.

Garis DSL yang digunakan oleh perusahaan telepon untuk menyediakan data rate tinggi koneksi juga menggunakan kemampuan bandwidth tinggi dari kabel twisted-pair unshielded. Kami membahas teknologi DSL di Bab 9.

Jaringan area lokal, seperti 10 Base-T dan 100 Base-T, juga menggunakan kabel twisted-pair. Kami membahas jaringan ini di Bab 13.

Kawat koaksial

Kabel koaksial (atau membujuk) membawa sinyal rentang frekuensi yang lebih tinggi daripada yang dipilin kabel, sebagian karena dua media dibangun cukup berbeda. Dari pada memiliki dua kabel, membujuk memiliki pusat konduktor inti kawat padat atau terdampar (biasanya tembaga) tertutup dalam selubung insulasi, yang, pada gilirannya, terbungkus dalam konduktor luar dari foil logam, jalinan, atau kombinasi keduanya. Pembungkus logam luar berfungsi baik sebagai perisai terhadap kebisingan dan sebagai konduktor kedua, yang melengkapi sirkuit. Konduktor luar ini juga tertutup dalam selubung insulasi, dan seluruh kabelnya dilindungi oleh penutup plastik (lihat Gambar 7.7).

196.  BAB 7  MEDIA TRANSMISI

Gambar 7.7 Kabel koaksial

Standar Kabel Koaksial

Kabel koaksial dikategorikan berdasarkan peringkat pemerintah radio (RG) mereka. Setiap nomor RG menunjukkan satu set spesifikasi fisik yang unik, termasuk pengukur kawat dari konduktor dalam, ketebalan dan jenis isolator dalam, konstruksi perisai, dan ukuran dan jenis casing luar. Setiap kabel yang ditentukan oleh peringkat RG adalah diadaptasi untuk fungsi khusus, seperti yang ditunjukkan pada Tabel 7.2.

Tabel 7.2. Kategori kabel koaksial

Konektor Kabel Coaxial

Untuk menghubungkan kabel koaksial ke perangkat, kita memerlukan konektor coaxial. Yang paling umum jenis konektor yang digunakan saat ini adalah konektor Bayone-Neill-Concelman (BNe). Gambar 7.8 menunjukkan tiga tipe konektor yang populer: konektor BNC, Konektor BNC T, dan terminator BNC.

Konektor BNC digunakan untuk menghubungkan ujung kabel ke perangkat, seperti Set TV. Konektor BNC T digunakan dalam jaringan Ethernet (lihat Bab 13) untuk bercabang ke koneksi ke komputer atau perangkat lain. Terminator BNC digunakan di ujung kabel untuk mencegah pantulan sinyal.

BAGIAN 7.1 MEDIA YANG DIINGINKAN  .197

Gambar 7.8 Konektor BNC

Kinerja

Seperti yang kita lakukan dengan kabel twisted-pair, kita dapat mengukur kinerja kabel koaksial. Kami melihat pada Gambar 7.9 bahwa atenuasi jauh lebih tinggi dalam kabel koaksial daripada di kabel twisted-pair. Dengan kata lain, meskipun kabel koaksial memiliki bandwidth yang jauh lebih tinggi, sinyal melemah dengan cepat dan membutuhkan penggunaan repeater yang sering.

Gambar 7.9 Kinerja kabel koaksial

autentication (dB/Km)

Aplikasi

Kabel koaksial secara luas digunakan dalam jaringan telepon analog di mana jaringan koaksial tunggal bisa membawa 10.000 sinyal suara. Kemudian digunakan dalam jaringan telepon digital di mana kabel koaksial tunggal bisa membawa data digital hingga 600 Mbps. Namun, koaksial kabel di jaringan telepon sebagian besar telah diganti hari ini dengan kabel serat optik.

198. BAB 7 MEDIA TRANSMISI

Jaringan TV kabel (lihat Bab 9) juga menggunakan kabel koaksial. Di kabel tradisional Jaringan TV, seluruh jaringan menggunakan kabel koaksial. Belakangan, bagaimanapun, penyedia TV kabel menggantikan sebagian besar media dengan kabel serat optik; jaringan hibrida menggunakan kabel koaksial hanya di batas jaringan, dekat tempat konsumen. TV kabel menggunakan kabel koaksial RG-59.

Aplikasi umum lainnya dari kabel koaksial adalah pada LAN Ethernet tradisional (lihat Bab 13). Karena bandwidthnya yang tinggi, dan akibatnya data rate yang tinggi, koaksial kabel dipilih untuk transmisi digital di LAN Ethernet awal. 10Base-2, atau Tipis

Ethernet, menggunakan kabel koaksial RG-58 dengan konektor BNe untuk mengirimkan data pada 10 Mbps dengan jangkauan 185 m. LOBase5, atau Thick Ethernet, menggunakan RG-11 (kabel koaksial tebal) untuk mengirim 10 Mbps dengan jangkauan 5000 m. Thick Ethernet memiliki konektor khusus.

Gambar 7.10 Membungkuk sinar cahaya

Seperti yang diperlihatkan gambar, jika sudut insidensi I (arit yang dihasilkan sinar dengan garis tegak lurus terhadap antarmuka antara dua zat) kurang dari sudut kritis, sinar membiaskan dan bergerak lebih dekat ke permukaan. Jika sudut insiden sama dengan sudut kritis, cahaya membungkuk di sepanjang antarmuka. Jika sudutnya lebih besar dari sudut kritis, sinar tersebut memantul (membuat belokan) dan bergerak lagi dalam substansi yang lebih padat. Perhatikan bahwa sudut kritis adalah properti substansi, dan nilainya berbeda dari satu zat ke yang lain.

Serat optik menggunakan refleksi untuk memandu cahaya melalui saluran. Inti kaca atau plastik dikelilingi oleh kelongsong kaca kurang padat atau plastik. Perbedaan kepadatan dari dua material harus sedemikian rupa sehingga seberkas cahaya yang bergerak melalui inti dipantulkan dari cladding bukannya dibiaskan ke dalamnya. Lihat Gambar 7.11.

Gambar 7.11 Serat Optik

BAGIAN 7.1 MEDIA TERPASANG  .199

Mode Propagasi

Teknologi saat ini mendukung dua mode (multimode dan mode tunggal) untuk menyebarkan cahaya sepanjang saluran optik, masing-masing membutuhkan serat dengan karakteristik fisik yang berbeda. Multimode dapat diimplementasikan dalam dua bentuk: step-index atau graded-index (lihat Gambar 7.12).

Gambar 7.12 Mode propagasi

Multimode                                                                                                                                                  Multimode dinamakan demikian karena beberapa balok dari sumber cahaya bergerak melalui inti di jalur yang berbeda. Bagaimana balok-balok ini bergerak di dalam kabel tergantung pada struktur inti, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 7.13.

Dalam serat langkah-indeks multimode, kepadatan inti tetap konstan dari pusat ke tepi. Seberkas cahaya bergerak melalui kepadatan konstan ini dalam lurus sampai mencapai antarmuka inti dan kelongsongnya. Di antarmuka, ada perubahan mendadak karena kepadatan yang lebih rendah; ini mengubah sudut gerak balok. Itu indeks langkah berjangka mengacu pada perubahan mendadak ini, yang berkontribusi pada distorsi dari sinyal saat melewati serat.

Jenis serat kedua, yang disebut serat bergradasi indeks multimode, mengurangi distorsi ini dari sinyal melalui kabel. Indeks kata di sini mengacu pada indeks bias.

Seperti yang kita lihat di atas, indeks pembiasan berkaitan dengan densitas. Serat bergradasi-indeks, oleh karena itu, adalah satu dengan berbagai kepadatan. Kepadatan tertinggi di pusat inti dan menurun secara bertahap ke yang terendah di tepi. Gambar 7.13 menunjukkan dampak dari variabel ini densitas pada propagasi berkas cahaya.

Single-Mode                                                                                                                                               Single-mode menggunakan serat step-index dan sumber cahaya yang sangat terfokus

yang membatasi balok ke berbagai sudut kecil, semua dekat dengan horizontal. The singlemode serat itu sendiri diproduksi dengan diameter yang jauh lebih kecil daripada multimode serat, dan dengan kepadatan substansial lebih rendah (indeks bias). Penurunan densitas menghasilkan sudut kritis yang cukup dekat hingga 90 ° untuk membuat propagasi balok hampir horisontal. Dalam hal ini, propagasi dari berbagai balok hampir identik, dan penundaan dapat diabaikan. Semua balok sampai di tujuan "bersama" dan bisa  digabungkan dengan sedikit distorsi pada sinyal (lihat Gambar 7.13).

200.  CHAPTER 7 MEDIA TRANSMISI

Gambar 7.13 Mode

Ukuran Serat

Serat optik didefinisikan oleh rasio diameter inti mereka dengan diameter cladding mereka, keduanya dinyatakan dalam mikrometer. Ukuran umum ditunjukkan pada Tabel 7.3. Perhatikan bahwa ukuran terakhir yang tercantum hanya untuk mode-tunggal.

Tabel 7.3 Jenis serat

Komposisi Kabel

Gambar 7.14 menunjukkan komposisi kabel serat optik yang khas. Jaket luar dibuat baik dari PVC atau Teflon. Di dalam jaket itu ada helai Kevlar untuk memperkuat kabel. Kevlar adalah bahan kuat yang digunakan dalam pembuatan rompi antipeluru. Di bawah Kevlar adalah hal lain lapisan plastik untuk melindungi serat. Serat berada di pusat kabel, dan itu terdiri dari kelongsong dan inti.

Konektor Kabel Fiber-Optik

Ada tiga jenis konektor untuk kabel serat optik, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 7.15.

BAGIAN 7.1 MEDIT YANG DILIHAT .201

Gambar 7.14 Konstruksi serat

Konektor Kabel Fiber-Optik

Ada tiga jenis konektor untuk kabel serat optik, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 7.15.

Gambar 7.15 Konektor kabel serat optik

Konektor subscriber channel (SC) digunakan untuk TV kabel. Ini menggunakan push / pull sistem penguncian. Konektor straight-tip (ST) digunakan untuk menghubungkan kabel ke perangkat jaringan. Ini menggunakan sistem penguncian bayonet dan lebih dapat diandalkan daripada SC. MT-RJ adalah konektor yang memiliki ukuran yang sama dengan RJ45.

Kinerja

Plot atenuasi versus panjang gelombang pada Gambar 7.16 menunjukkan sangat menarik fenomena dalam kabel serat optik. Atenuasi lebih datar daripada dalam kasus twisted pair kabel dan kabel koaksial. Kinerja sedemikian rupa sehingga kita membutuhkan lebih sedikit (sebenarnya 10 kali lipat kurang) repeater ketika kita menggunakan kabel serat optik.

Aplikasi

Kabel serat-optik sering ditemukan di jaringan tulang punggung karena bandwidthnya yang lebar hemat biaya. Hari ini, dengan multiplexing-wavelength-division multiplexing (WDM), kita dapat mentransfer data dengan laju 1600 Gbps. Jaringan SONET yang kita diskusikan di Bab 17 menyediakan tulang punggung seperti itu.

202.  BAB 7 MEDIA TRANSMISI

Gambar 7.16 Kinerja serat optik

Beberapa perusahaan TV kabel menggunakan kombinasi serat optik dan kabel koaksial, sehingga menciptakan jaringan hibrida. Serat optik menyediakan struktur tulang punggung sementara kabel koaksial menyediakan koneksi ke tempat pengguna. Ini adalah konfigurasi hemat biaya karena kebutuhan bandwidth yang sempit di ujung pengguna tidak membenarkan penggunaan serat optik.

Jaringan area lokal seperti jaringan 100Base-FX (Fast Ethernet) dan 1000Base-X

juga menggunakan kabel serat optik.

Keuntungan dan Kerugian Serat Optik

Keuntungan Kabel serat optik memiliki beberapa keunggulan dibandingkan kabel metalik (twisted pair atau koaksial).

O Bandwidth lebih tinggi. Kabel serat optik dapat mendukung bandwidth yang lebih tinggi secara dramatis (dan karenanya kecepatan data) dari kabel twisted-pair atau coaxial. Saat ini, tarif data dan penggunaan bandwidth lebih dari kabel serat optik terbatas bukan oleh medium tetapi oleh generasi sinyal dan teknologi penerimaan tersedia.

O Kurang atenuasi sinyal. Jarak transmisi serat optik secara signifikan lebih besar

dibandingkan dengan media yang dipandu lainnya. Sebuah sinyal dapat berjalan selama 50 km tanpa membutuhkan regenerasi. Kami membutuhkan repeater setiap 5 km untuk kabel coaxial atau twisted-pair.

O Imunitas terhadap interferensi elektromagnetik. Suara elektromagnetik tidak dapat mempengaruhi kabel serat optik.

O Resistance to corrosive materials. Glass is more resistant to corrosive materials than copper.

O Ringan. Kabel serat optik jauh lebih ringan daripada kabel tembaga.

O Imunitas yang lebih besar untuk disadap. Kabel serat optik lebih kebal terhadap penyadapan kabel tembaga. Kabel tembaga menciptakan efek antena yang dapat dengan mudah disadap.

Kekurangan Ada beberapa kerugian dalam penggunaan serat optik.

O Instalasi dan pemeliharaan. Kabel serat optik adalah teknologi yang relatif baru. Nya

instalasi dan pemeliharaan membutuhkan keahlian yang belum tersedia di mana-mana.

O Perambatan cahaya searah. Perbanyakan cahaya bersifat unidirectional. Jika kita

membutuhkan komunikasi dua arah, dua serat diperlukan.

O Biaya. Kabel dan antarmuka relatif lebih mahal daripada yang lain

media yang dipandu. Jika permintaan bandwidth tidak tinggi, seringkali penggunaan serat optik tidak bisa dibenarkan.

BAGIAN 7.2 MEDIA UNGUIDED: WIRELESS  .203

7.2 UNGUIDED MEDIA: WIRELESS

Gelombang media transportasi gelombang elektromagnetik tanpa menggunakan konduktor fisik. Jenis komunikasi ini sering disebut sebagai komunikasi nirkabel. 

Sinyalbiasanya disiarkan melalui ruang bebas dan dengan demikian tersedia bagi siapa saja yang memiliki perangkat yang mampu menerimanya.

Gambar 7.17 menunjukkan bagian spektrum elektromagnetik, mulai dari 3 kHz hingga 900 THz, digunakan untuk komunikasi nirkabel.

Gambar 7.17 Spektrum elektromagnetik untuk komunikasi nirkabel

Sinyal-sinyal yang terbawa arus dapat berpindah dari sumber ke tujuan dengan beberapa cara: ground

propagasi, propagasi langit, dan propagasi garis-of-sight, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 7.18.

Dalam propagasi tanah, gelombang radio berjalan melalui bagian terendah atmosfer, memeluk bumi. Sinyal-sinyal frekuensi rendah ini berasal dari segala arah dari antena pemancar dan mengikuti kelengkungan planet ini. Jarak tergantung pada jumlah daya di sinyal: Semakin besar kekuatan, semakin besar jaraknya. Di propagasi langit, gelombang radio frekuensi tinggi memancar ke atas ke dalam ionosfer (lapisan atmosfer di mana partikel ada sebagai ion) di mana mereka dipantulkan kembali bumi. Transmisi jenis ini memungkinkan untuk jarak yang lebih jauh dengan daya output yang lebih rendah. Dalam propagasi garis-atau-pandangan, sinyal frekuensi sangat tinggi ditransmisikan secara lurus garis langsung dari antena ke antena. Antena harus terarah, saling berhadapan,dan cukup tinggi atau cukup dekat untuk tidak terpengaruh oleh kelengkungan bumi. Line-of-sight propagasi adalah sulit karena transmisi radio tidak bisa sepenuhnya terfokus.

204.  BAB 7 MEDIA TRANSMISI

Gambar 7.18 Metode Propagasi

Bagian spektrum elektromagnetik didefinisikan sebagai gelombang radio dan gelombang mikro dibagi menjadi delapan rentang, yang disebut band, masing-masing diatur oleh otoritas pemerintah. Band-band ini dinilai dari frekuensi sangat rendah (VLF) untuk frekuensi sangat tinggi (EHF). Tabel 7.4 mencantumkan pita-pita ini, rentangnya, metode propagasi, dan beberapa aplikasi.

Tabel 7.4 Band

Kami dapat membagi transmisi nirkabel menjadi tiga kelompok besar: gelombang radio, gelombang mikro, dan gelombang inframerah. Lihat Gambar 7.19.

BAGIAN 7.2 MEDIA UNGUIDED: WIRELESS  .205

Gambar 7.19 Gelombang transmisi nirkabel

Gelombang radio

Meskipun tidak ada demarkasi yang jelas antara gelombang radio dan gelombang mikro, elektromagnetik gelombang mulai dalam frekuensi antara 3 kHz dan 1 GHz biasanya disebut

gelombang radio; gelombang berkisar dalam frekuensi antara 1 dan 300 GHz disebut gelombang mikro. Namun, perilaku ombak, bukan frekuensinya, lebih baik kriteria untuk klasifikasi.

Gelombang radio, untuk sebagian besar, adalah omnidirectional. Ketika antena mentransmisikan gelombang radio, mereka disebarkan ke semua arah. Ini berarti bahwa pengiriman dan menerima antena tidak harus selaras. Antena pengiriman mengirim gelombang yang bisa diterima oleh antena penerima apa pun. Properti omnidirectional memiliki kerugian, terlalu. Gelombang radio yang ditransmisikan oleh satu antena rentan terhadap interferensi oleh antena lain yang dapat mengirim sinyal menggunakan frekuensi atau band yang sama.

Gelombang radio, khususnya gelombang yang menyebar di mode langit, dapat melakukan perjalanan jarak jauh. Ini membuat gelombang radio menjadi kandidat yang baik untuk penyiaran jarak jauh seperti radio AM.

Gelombang radio, khususnya frekuensi rendah dan menengah, dapat menembus dinding. Karakteristik ini dapat menjadi keuntungan sekaligus kerugian. Ini merupakan keuntungan karena, misalnya, radio AM dapat menerima sinyal di dalam gedung. Itu merugikan karena kita tidak dapat mengisolasi komunikasi hanya di dalam atau di luar gedung. Itu pita gelombang radio relatif sempit, hanya di bawah 1 GHz, dibandingkan dengan gelombang mikro pita. Ketika band ini dibagi menjadi subband, subbands juga sempit, mengarah ke a data rate rendah untuk komunikasi digital.

Hampir seluruh band diatur oleh otoritas (misalnya, FCC di United Negara). Menggunakan bagian manapun dari band membutuhkan izin dari pihak berwenang.

206.  BAB 7 MEDIA TRANSMISI

Gambar 7.20 Antena Omnidirectional

Gelombang radio digunakan untuk komunikasi multicast,

seperti radio dan televisi, dan sistem paging.

Antena Omnidirectional

Gelombang radio menggunakan antena omnidirectional yang mengirim sinyal ke semua arah.

Berdasarkan panjang gelombang, kekuatan, dan tujuan transmisi, kita dapat memiliki beberapa jenis antena. Gambar 7.20 menunjukkan antena omnidirectional.

Aplikasi

Karakteristik omnidirectional dari gelombang radio membuat mereka berguna untuk multicasting, di mana ada satu pengirim tetapi banyak penerima. AM dan radio FM, televisi, maritim radio, telepon tanpa kabel, dan paging adalah contoh multicasting.

Gelombang mikro

Gelombang elektromagnetik yang memiliki frekuensi antara I dan 300 GHz disebut gelombang mikro.

Gelombang mikro bersifat unidirectional. Ketika antena mengirimkan gelombang gelombang mikro, mereka dapat difokuskan secara sempit. Ini berarti bahwa mengirim dan menerima antena harus selaras. Sifat searah memiliki keunggulan yang jelas. Sepasang antena dapat disejajarkan tanpa mengganggu sepasang antena yang sejajar. Berikut ini menjelaskan beberapa karakteristik perambatan gelombang mikro:

O Gelombang mikro adalah garis pandang. Karena menara dengan antena yang terpasang

harus saling melihat satu sama lain, menara yang terpisah jauh harus sangat tinggi.

Kelengkungan bumi serta rintangan penghalang lainnya tidak memungkinkan dua pendek

menara untuk berkomunikasi dengan menggunakan gelombang mikro. Repeater sering dibutuhkan untuk longdistance komunikasi.

O Gelombang mikro frekuensi tinggi tidak dapat menembus dinding. Karakteristik ini bisa

kerugian jika penerima berada di dalam gedung.

O Pita gelombang mikro relatif luas, hampir 299 GHz. Karena itu subband lebih luas

dapat ditugaskan, dan data rate yang tinggi adalah mungkin

O Penggunaan bagian-bagian tertentu dari band membutuhkan izin dari pihak berwenang.

Antena Searah

Gelombang mikro membutuhkan antena unidireksional yang mengirimkan sinyal ke satu arah. Dua jenis antena digunakan untuk komunikasi gelombang mikro: piringan parabola dan hom (lihat Gambar 7.21).

Antena parabola antena didasarkan pada geometri parabola: Setiap baris sejajar dengan garis simetri (line of sight) memantulkan kurva pada sudut-sudut seperti itu semua garis berpotongan pada titik yang biasa disebut fokus. Parabolic dish berfungsi sebagai corong, menangkap berbagai gelombang dan mengarahkan mereka ke titik yang sama. dengan cara ini, lebih banyak sinyal pulih dari yang dimungkinkan dengan satu titik penerima.

BAGIAN 7.2 MEDIA UNGUIDED: WIRELESS  .207

Gambar 7.21 Antena Omnidirectional

Transmisi keluar disiarkan melalui tanduk yang ditujukan ke piringan. Gelombang mikro tekan piring dan dibelokkan ke atas dalam pembalikan jalur penerimaan.

Sebuah antena tanduk tampak seperti sendok raksasa. Transmisi keluar disiarkan sebuah batang (menyerupai pegangan) dan dibelokkan ke luar dalam serangkaian paralel sempit balok yang melengkung. Transmisi yang diterima dikumpulkan dengan bentuk scooped dari tanduk, dengan cara yang mirip dengan parabola, dan dibelokkan ke dalam batang.

Aplikasi

Gelombang mikro, karena sifatnya unidirectional, sangat berguna ketika unicast (satu-ke-satu) komunikasi diperlukan antara pengirim dan penerima. Mereka digunakan dalam telepon seluler (Bab 16), jaringan satelit (Bab 16), dan LAN nirkabel (Bab 14).

Gelombang mikro digunakan untuk komunikasi unicast seperti telepon seluler, jaringan satelit, dan LAN nirkabel.

Inframerah

Gelombang inframerah, dengan frekuensi dari 300 GHz hingga 400 THz (panjang gelombang dari 1 mm hingga 770 nm), dapat digunakan untuk komunikasi jarak dekat. Gelombang inframerah, memiliki tinggi frekuensi, tidak dapat menembus dinding. Karakteristik menguntungkan ini mencegah gangguan antara satu sistem dan sistem lainnya; sistem komunikasi jarak dekat dalam satu ruangan tidak dapat dipengaruhi oleh sistem lain di ruang sebelah. Saat kami menggunakan remote inframerah kami kontrol, kami tidak mengganggu penggunaan remote oleh tetangga kami. Namun, ini Karakteristik yang sama membuat sinyal inframerah tidak berguna untuk komunikasi jarak jauh. Di Selain itu, kita tidak bisa menggunakan gelombang inframerah di luar gedung karena sinar matahari mengandung gelombang inframerah yang dapat mengganggu komunikasi.

208.  BAB 7 MEDIA TRANSMISI

Aplikasi

Band inframerah, hampir 400 THz, memiliki potensi yang sangat baik untuk transmisi data. Seperti lebar pita lebar dapat digunakan untuk mengirimkan data digital dengan data rate yang sangat tinggi. The Inframerah Data Association (IrDA), sebuah asosiasi untuk mensponsori penggunaan inframerah gelombang, telah menetapkan standar untuk menggunakan sinyal-sinyal ini untuk komunikasi antara perangkat seperti keyboard, mouse, PC, dan printer. Misalnya, beberapa produsen menyediakan port khusus yang disebut port IrDA yang memungkinkan keyboard nirkabel untuk berkomunikasi dengan PC. Standar awalnya mendefinisikan laju data 75 kbps untuk jarak hingga 8 m. Standar terbaru mendefinisikan laju data 4 Mbps.

Sinyal inframerah didefinisikan oleh IrDA mengirimkan melalui saling berhadapan; port IrDA aktif keyboard perlu mengarahkan ke PC agar transmisi terjadi.

Sinyal infra merah dapat digunakan untuk komunikasi jarak dekat

di daerah tertutup menggunakan propagasi garis-of-sight.

Switching jaringan Komputer

Sumber : Data Communications and Networking By Behrouz A.Forouzan.Edisi Ke Empat
Chapter8


Switching
Jaringan adalah sekumpulan perangkat yang terhubung. Setiap kali kami memiliki banyak perangkat, kami punya masalah bagaimana menghubungkan mereka untuk membuat komunikasi antara satu komputer ke komputer yang lainnya. Satu Solusinya adalah dengan membuat koneksi point-to-point antara setiap pasangan perangkat (mesh topologi), atau antara perangkat pusat dan setiap perangkat lain (topologi bintang). metode ini tidak praktis dan boros ketika diterapkan ke jaringan yang sangat besar. Jumlah dan panjang tautan memerlukan terlalu banyak infrastruktur agar hemat biaya, dan sebagian besar tautan itu akan selalu menganggur. Topologi lainnya menggunakan koneksi multipoint, seperti bus, dikesampingkan karena jaraknya antara perangkat dan jumlah perangkat meningkat di luar kapasitas media dan peralatan.

Solusi yang lebih baik adalah beralih. Jaringan yang diaktifkan terdiri dari serangkaian yang saling terkait node, yang disebut switch. Switch adalah perangkat yang mampu menciptakan koneksi sementara antara dua atau lebih perangkat yang terhubung ke switch. Di jaringan yang diaktifkan, beberapa di antaranya node terhubung ke sistem akhir (komputer atau telepon, misalnya). Lainnya hanya digunakan untuk routing. Gambar 8.1 menunjukkan jaringan yang dialihkan.

Gambar 8.1 Switched network

/

Sistem akhir (perangkat komunikasi) diberi label A, B, C, D, dan seterusnya, dan switch diberi label I, II, III, IV, dan V. Setiap switch terhubung ke beberapa tautan.

hal 213

214.  CHAPTER 8 SWITCHING

Secara tradisional, tiga metode switching di antaranya adalah : switching sirkuit, packet switching, dan pengiriman pesan. switching sirkuit dan packet  switching biasanya paling banyak digunakan hari ini. yang ketiga telah dihapus dalam komunikasi umum tetapi masih memiliki aplikasi jaringan.  kemudian Kami dapat membagi jaringan saat ini menjadi tiga kategori besar: jaringan circuit-switched, jaringan packet-switched, dan pesan-switched. Jaringan packet-switched dapat dibagi menjadi dua subkategori-jaringan virtual-circuit dan jaringan datagram

ditunjukkan pada Gambar 8.2.

Gambar 8.2 Taksonomi jaringan diaktifkan

Kita dapat mengatakan bahwa rangkaian jaringan  virtual memiliki beberapa karakteristik umum dengan jaringan circuit-switched dan datagram. pertama kali kita membahas circuit-switched jaringan, kemudian jaringan datagram, dan akhirnya jaringan sirkuit virtual.

  Hari ini kecenderungan dalam packet switching adalah menggabungkan jaringan datagram dan virtualcircuit jaringan. Jaringan mengarahkan paket pertama berdasarkan ide pengalamatan datagram, tetapi kemudian jaringan virtual-circuit membagi sisa paket yang berasal dari yang sama sumber dan pergi ke tujuan yang sama. Kami akan melihat beberapa jaringan ini di masa depan.

  Dalam pengalihan pesan, setiap switch menyimpan seluruh pesan dan meneruskannya ke saklar berikutnya. Meskipun, kami tidak melihat perpindahan pesan di lapisan bawah, masih digunakan di beberapa aplikasi seperti surat elektronik (e-mail). Kami tidak akan membahas topik ini dalam buku ini.

CHAPTER 8.1 JARINGAN SIRCUIT-SWITCHED

Jaringan circuit-switched terdiri dari satu set switch yang terhubung dengan tautan fisik.

Koneksi antara dua stasiun adalah jalur khusus yang dibuat dari satu tautan atau lebih. Namun, setiap koneksi hanya menggunakan satu saluran khusus pada setiap tautan. Setiap tautan biasanya dibagi menjadi n saluran dengan menggunakan FDM atau TDM seperti yang dibahas pada Bab 6

Jaringan circuit-switched terbuat dari satu set switch yang terhubung dengan tautan fisik, di mana setiap tautan dibagi menjadi n saluran.

Gambar 8.3 menunjukkan jaringan circuit-switched trivial dengan empat switch dan empat tautan. Setiap tautan dibagi menjadi n (n adalah 3 dalam gambar) saluran dengan menggunakan FDM atau TDM.

CHAPTER 8.1 JARINGAN SIRKUIT-SWITCH .215

Gambar 8.3 Jaringan circuit-switched trivial

Kami telah menunjukkan secara eksplisit  simbol multiplexing untuk menekankan pembagian tautan ke saluran meskipun multiplexing dapat secara implisit termasuk dalam sakelar lain.

Sistem akhir, seperti komputer atau telepon, terhubung langsung ke A. Kami menunjukkan dua sistem akhir untuk kesederhanaan. Ketika sistem akhir A membutuhkan untuk berkomunikasi dengan sistem akhir M, sistem A perlu meminta koneksi ke M itu harus diterima oleh semua switch serta  M  itu sendiri. Ini disebut fase pengaturan; sirkuit (saluran) dicadangkan pada setiap tautan, dan kombinasi sirkuit atau saluran mendefinisikan jalur khusus. Setelah jalur khusus yang terbuat dari sirkuit terhubung dimana (saluran) didirikan, transfer data dapat dilakukan. Setelah semua data ditransfer,sirkuit harus turun.

Kami perlu menekankan beberapa poin di sini:

- Circuit switching berlangsung di lapisan fisik.

- Sebelum memulai komunikasi, stasiun harus membuat reservasi untuk sumber daya untuk digunakan selama komunikasi. Sumber daya ini, seperti saluran (bandwidth di FDM dan slot waktu di TDM), ganti buffer, waktu pemrosesan switch, dan switch port input / output, harus tetap didedikasikan selama seluruh durasi transfer data sampai fase teardown. 

- Data yang ditransfer antara dua stasiun tidak lebih (transfer layer fisik dari sinyal). Data adalah aliran kontinyu yang dikirim oleh stasiun sumber dan diterima oleh stasiun tujuan, meskipun mungkin ada periode yang silence.

- Tidak ada pengalamatan yang terlibat selama transfer data. Switch mengalihkan data berdasarkan bandwidth yang diduduki (FDM) atau slot waktu (TDM). Tentu saja, ada pengalamatan yang digunakan selama fase pengaturan, seperti yang akan kita lihat pada bab berikutnya.

 Dalam switching sirkuit, sumber daya harus disediakan selama fase pengaturan; sumber daya tetap didedikasikan untuk seluruh durasi transfer data sampai fase teardown.

216.  CHAPTER 8 SWITCHING

Contoh 8.1

Sebagai contoh sederhana, mari kita gunakan jaringan circuit-switched untuk menghubungkan delapan telepon dalam skala kecil daerah. Komunikasi melalui saluran suara 4-kHz. Kami berasumsi bahwa setiap tautan menggunakan FDM untuk menghubungkan maksimal dua saluran suara. Bandwidth setiap tautan kemudian 8 kHz. Gambar 8.4 menunjukkan situasinya. Telepon 1 terhubung ke telepon 7; 2 hingga 5; 3 hingga 8; dan 4 hingga 6. Tentu saja situasi dapat berubah ketika koneksi baru dibuat. Switch mengontrol koneksi.

Gambar 8.4 Jaringan circuit-switched yang digunakan dalam Contoh 8.1

Contoh 8.2

Sebagai contoh lain, jaringan circuit-switched yang menghubungkan komputer dalam dua remote kantor perusahaan swasta. Kantor-kantornya terhubung menggunakan saluran T-l yang disewa dari komunikasi penyedia layanan. Ada dua 4 X 8 (4 input dan 8 output) switch di jaringan ini. Untuk setiap switch, empat port output dilipat ke port input untuk memungkinkan komunikasi antara komputer di kantor yang sama. Empat port output lainnya memungkinkan komunikasi antara kedua kantor. Gambar 8.5 menunjukkan situasinya.

Gambar 8.5 Jaringan circuit-switched yang digunakan dalam Contoh 8.2

CHAPTER 8.1 JARINGAN SIRKUIT BERALIH   .217

Tiga Fase

Komunikasi sebenarnya dalam jaringan circuit-switched membutuhkan tiga fase: koneksi setup, transfer data, dan teardown koneksi.

Tahap Penyiapan

Sebelum keduanya berkomunikasi (atau beberapa pihak dalam panggilan konferensi) dapat berkomunikasi, A rangkaian khusus (kombinasi saluran dalam tautan) perlu dibuat. Sistem akhir biasanya terhubung melalui jalur khusus ke switch, jadi pengaturan koneksi berarti membuat saluran khusus di antara switch. Misalnya, pada Gambar 8.3, ketika sistem A perlu terhubung ke sistem M, ia mengirimkan permintaan pengaturan yang menyertakan alamat sistem M, untuk beralih I. Beralih Saya menemukan saluran antara itu sendiri dan beralih IV yang dapat didedikasikan untuk tujuan ini. Ganti Saya kemudian mengirim permintaan untuk beralih IV, yang menemukan saluran khusus antara dirinya dan switch III. Switch III menginformasikan sistem M dari niat sistem A saat ini.

Pada langkah selanjutnya untuk membuat koneksi, sebuah pengakuan dari kebutuhan sistem M untuk dikirim ke arah yang berlawanan dengan sistem A. setelah sistem A menerimanya maka setatus  koneksi itu yang ditetapkan.

Perhatikan bahwa pengalamatan end-to-end diperlukan untuk membuat koneksi antara dua sistem akhir. Ini dapat berupa, alamat komputer yang ditetapkan oleh administrator dalam jaringan TDM, atau nomor telepon dalam jaringan FDM.

Data Transfer Phase

Setelah pembentukan sirkuit khusus (saluran), kedua pihak dapat mentransfer data.

Teardown Phase

Ketika salah satu pihak perlu memutus sambungan, sebuah sinyal dikirim ke setiap sakelar untuk dibebaskan sumber daya.

Efisiensi

Dapat dikatakan bahwa jaringan circuit-switched tidak seefisien dua jenis jaringan lainnya  karena sumber daya dialokasikan selama seluruh durasi sambungan. Sumber daya ini tidak tersedia untuk koneksi lain. Di jaringan telepon, orang biasanya mengakhiri komunikasi ketika mereka menyelesaikan percakapan mereka. Namun, dalam jaringan komputer, komputer dapat dihubungkan ke komputer lain bahkan jika tidak ada aktivitas untuk waktu yang lama. Dalam hal ini, memungkinkan sumber daya untuk dikhususkan berarti koneksi lain di ambil alih.

Delay/Menunda

Meskipun jaringan circuit-switched biasanya memiliki efisiensi rendah, penundaan dalam tipe ini jaringan minimal. Selama transfer data, data tidak tertunda di setiap switch; 

sumber daya dialokasikan untuk durasi koneksi. Gambar 8.6 menunjukkan gagasan tentang penundaan dalam jaringan circuit-switched ketika hanya dua switch yang terlibat.
Seperti yang ditunjukkan Gambar 8.6, tidak ada waktu menunggu di setiap sakelar. Penundaan total sudah jatuh tempo ke waktu yang dibutuhkan untuk membuat koneksi, mentransfer data, dan memutus sambungan.

218.  CHAPTER 8 SWITCHING

Gambar 8.6 Delay in a circuit-switched network(Keterlambatan dalam jaringan circuit-switched)

Penundaan itu yang disebabkan oleh pengaturan pada jumlah dari empat bagian itu: waktu propagasi dari sumber permintaan komputer slope of the first gray box (kemiringan kotak abu-abu pertama), waktu transfer sinyal permintaan height of the first gray box (tinggi kotak abu-abu pertama), waktu propagasi dari pengakuan dari tujuan komputer slope of the second gray box (kemiringan kotak abu-abu kedua), dan waktu transfer sinyal dari pengakuan height of the second gray box (ketinggian kotak abu-abu kedua). Penundaan karena transfer data adalah jumlah dari dua bagian: waktu propagasi slope of the colored box (kemiringan kotak berwarna) dan waktu transfer data height of the colored box (tinggi kotak berwarna),yabisa sangat panjang. Kotak ketiga menunjukkan waktu yang dibutuhkan untuk merobek di sirkuit. Kami telah menunjukkan kasus di mana penerima meminta pemutusan sambungan, yang menciptakan penundaan maksimum.

Teknologi Switched Sirkuit di Jaringan Telepon

Seperti yang akan kita lihat di Bab 9, perusahaan telepon sebelumnya telah memilih sirkuit yang terhubung untuk beralih di lapisan fisik; hari ini kecenderungannya bergerak menuju teknik switching lainnya. Misalnya, nomor telepon digunakan sebagai alamat global, dan sistem pensinyalan (disebut SS7) digunakan untuk pengaturan dan pembongkaran fase.

Beralih pada lapisan fisik di telepon tradisional

jaringan menggunakan pendekatan circuit-switching.

8.2 JARINGAN DATAGRAM

Dalam komunikasi data, kita perlu mengirim pesan dari satu sistem ke sistem yang lain. Jika pesan akan melewati jaringan packet-switched, ia perlu dibagi ke dalam paket ukuran tetap atau variabel. Ukuran paket ditentukan oleh jaringan dan protokol yang mengatur.

Dalam switching paket, tidak ada alokasi sumber daya untuk paket. Ini artinya tidak ada bandwidth yang dipesan pada tautan, dan tidak ada waktu pemrosesan terjadwal Dalam komunikasi data, kita perlu mengirim pesan dari satu sistem ke sistem yang lain. Jika pesan akan melewati jaringan packet-switched, ia perlu dibagi ke dalam paket variabel ukuran tetap .

CHAPTER 8.2 JARINGAN DATAGRAM  .219

Ukuran paket ditentukan oleh jaringan dan protokol yang mengatur. Dalam paket switching , tidak ada alokasi sumber daya untuk paket. Ini artinya tidak ada bandwidth yang dipesan pada tautan, dan tidak ada waktu pemrosesan terjadwal untuk setiap paket. Sumber daya dialokasikan sesuai permintaan. Alokasi dilakukan pada firstcome, pertama dilayani pada dasar. Ketika sebuah saklar menerima paket, tidak peduli apa sumbernya atau tujuan, paket harus menunggu jika ada paket lain yang sedang diproses. Seperti sistem lain dalam kehidupan sehari-hari kita, kurangnya reservasi ini dapat menyebabkan keterlambatan. Misalnya, jika kami tidak memiliki reservasi di restoran, kami mungkin harus menunggu.

Dalam jaringan packet-switched, tidak ada reservasi sumber daya;

sumber daya dialokasikan sesuai permintaan.

Dalam jaringan datagram, setiap paket diperlakukan secara independen dari semuanya. Bahkan jika paket adalah bagian dari transmisi multi-rangkap, jaringan memperlakukannya seolah-olah itu hanya sendirian. Paket dalam pendekatan ini disebut sebagai datagrams.

Datagram switching biasanya dilakukan pada lapisan jaringan. Kami secara singkat membahas jaringan datagram di sini sebagai perbandingan dengan jaringan circuit-switched dan virtual-circuitswitched. Dalam Bagian 4 dari teks ini, kita membahas lebih rinci.

Gambar 8.7 menunjukkan bagaimana pendekatan datagram digunakan untuk mengirim empat paket stasiun A ke stasiun X. Switch dalam jaringan datagram secara tradisional disebut sebagai router. Itulah mengapa kami menggunakan simbol yang berbeda untuk setiap switch dalam gambar.

Gambar 8.7 Sebuah jaringan datagram dengan empat switch (router)

Dalam contoh ini, keempat paket (atau datagrams) milik pesan yang sama, tetapi dapat menempuh jalan yang berbeda untuk mencapai tujuan mereka. Hal ini karena tautan mungkin terlibat dalam membawa paket dari sumber lain dan tidak memiliki bandwidth yang diperlukan untuk membawa semua paket dari A ke X. Pendekatan ini dapat menyebabkan datagram transmisi untuk tiba di tempat tujuan mereka menjadi rusak dengan penundaan yang berbeda antar paket. Paket mungkin juga hilang atau menurun karena kurangnya sumber daya. Dalam kebanyakan protokol, itu adalah tanggung jawab dari protokol lapisan atas untuk menyusun ulang datagram atau meminta datagram yang hilang sebelum meneruskannya ke aplikasi.

Jaringan datagram kadang-kadang disebut sebagai jaringan tanpa sambungan. Itu Istilah connectionless di sini berarti bahwa switch (packet switch) tidak menyimpan informasi tentang status koneksi. Tidak ada fase setup atau teardown. Setiap paket diperlakukan sama oleh sebuah saklar terlepas dari sumber atau tujuannya.

220.  CHAPTER 8 SWITCHING

Tabel Routing

Jika tidak ada fase setup atau teardown, bagaimana paket diarahkan ke tujuan mereka dalam jaringan datagram? Dalam jenis jaringan ini, setiap switch (atau switch paket) memiliki routing tabel yang didasarkan pada alamat tujuan. Tabel routing bersifat dinamis dan diperbarui secara berkala. Alamat tujuan dan penerusan yang sesuai port output dicatat dalam tabel. Ini berbeda dari tabel sirkuit yang terhubung jaringan di mana setiap entri dibuat ketika fase pengaturan selesai dan dihapus ketika fase teardown selesai. Gambar 8.8 menunjukkan tabel routing untuk a beralih.

Gambar 8.8 Tabel routing dalam jaringan datagram

Beralih dalam jaringan datagram menggunakan tabel routing yang didasarkan pada alamat tujuan.

Alamat tujuan

Setiap paket dalam jaringan datagram membawa header yang berisi, di antara informasi lain,alamat tujuan paket. Ketika switch menerima paket, ini alamat tujuan diperiksa; tabel routing dikonsultasikan untuk menemukan yang sesuai port tempat paket harus diteruskan. Alamat ini, tidak seperti alamat dalam jaringan virtual-circuit-switched, tetap sama selama seluruh perjalanan paket.

Alamat tujuan di header paket di jaringan datagram

tetap sama selama seluruh perjalanan paket.

Efisiensi

Efisiensi jaringan datagram lebih baik daripada jaringan circuit-switched; sumber daya hanya dialokasikan ketika ada paket yang akan ditransfer. Jika suatu sumber mengirim sebuah paket dan ada penundaan beberapa menit sebelum paket lain dapat dikirim, sumber daya dapat dialokasikan selama menit ini untuk paket lain dari sumber lain.

CHAPTER 8.3 JARINGAN VIRTUAL-CIRCUIT .221

Delay/Penundaan

Mungkin ada penundaan yang lebih besar dalam jaringan datagram dari pada di jaringan sirkuit virtual.  Meskipun tidak ada fase penyiapan dan pembongkaran, setiap paket mungkin mengalami penundaan pada A beralih sebelum diteruskan. Selain itu, karena tidak semua paket dalam pesan tentu melakukan perjalanan melalui switch yang sama, penundaan tidak seragam untuk paket-paket pesan. Gambar 8.9 memberikan contoh keterlambatan dalam jaringan datagram untuk satu paket tunggal.

Gambar 8.9 Penundaan dalam jaringan datagram

Paket berjalan melalui dua switch. Ada tiga waktu transmisi (3T), tiga penundaan propagasi (kemiringan 3't bukan garis), dan dua waktu tunggu (WI + w2) 'Kami abaikan waktu pemrosesan di setiap sakelar. Penundaan totalnya 

Total delay = 3T + 3t + WI + W2

Jaringan Datagram di Internet

Seperti yang akan kita lihat di bab-bab selanjutnya, Internet telah memilih pendekatan datagram beralih ke lapisan jaringan. Ia menggunakan alamat universal yang didefinisikan dalam jaringan layer untuk merutekan paket dari sumber ke tujuan.

Beralih di Internet dilakukan dengan menggunakan datagram

pendekatan untuk beralih paket pada lapisan jaringan.

8.3 JARINGAN VIRTUAL-CIRCUIT

Jaringan virtual-circuit adalah persilangan antara jaringan circuit-switched dan sebuah datagram jaringan. Ini memiliki beberapa karakteristik dari keduanya.

1. Seperti dalam jaringan circuit-switched, ada fase setup dan teardown sebagai tambahan

ke fase transfer data.

2. Sumber daya dapat dialokasikan selama fase pengaturan, seperti dalam jaringan circuit-switched, atau sesuai permintaan, seperti dalam jaringan datagram. 

3. Seperti dalam jaringan datagram, data yang terkemas dan setiap paket membawa alamat di header. Namun, alamat di header memiliki yurisdiksi lokal (itu menentukan apa yang harus menjadi saklar berikutnya dan saluran di mana paket sedang mengotori), bukan yurisdiksi end-to-end. Pembaca dapat menanyakan bagaimana saklar tahu di mana mengirim paket jika tidak ada alamat tujuan akhir yang dibawa oleh sebuah paket.

Jawabannya akan jelas ketika kita membahas pengidentifikasi sirkuit virtual di bagian bab berikutnya.

4. Seperti dalam jaringan circuit-switched, semua paket mengikuti jalur yang sama yang ditetapkan selama koneksi.

5. Jaringan virtual-circuit biasanya diimplementasikan pada layer data link, sementara jaringan circuit-switched diimplementasikan pada layer fisik dan jaringan datagram

di lapisan jaringan. Tapi ini bisa berubah di masa depan.

222.  BAB 8 SWITCHING
Gambar 8.10 adalah contoh dari jaringan sirkuit virtual.
Jaringan telah mengubahnya dan mengijinkan lalu lintas dari sumber ke tujuan. Sumber atau tujuan dapat berupa komputer, sakelar paket, jembatan, atau perangkat lain yang menghubungkan jaringan lain.

Gambar 8.10 Jaringan rangkaian-virtual

Addressing

Dalam jaringan sirkuit virtual, dua jenis pengalamatan terlibat: global dan lokal (Pengidentifikasi sirkuit virtual).

Global Addressing

Sumber atau tujuan harus memiliki alamat global-alamat yang unik dalam lingkup jaringan atau internasional jika jaringan adalah bagian dari jaringan internasional. Namun, kita akan melihat bahwa alamat global dalam jaringan sirkuit virtual hanya digunakan untuk membuat pengidentifikasi sirkuit virtual, seperti yang dibahas selanjutnya.

Virtual-Circuit Identifier

Pengidentifikasi yang benar-benar digunakan untuk transfer data disebut pengidentifikasi sirkuit virtual (Vel). Sebuah vel, tidak seperti alamat global,sejumlah sirkuit kecil yang hanya memiliki lingkup switch; digunakan oleh bingkai antara dua switch. Ketika sebuah bingkai tiba di sebuah saklar, ia memiliki VCI; ketika ia pergi, ia memiliki VCl yang berbeda. Gambar 8.11 menunjukkan bagaimana VCI dalam suatu data bingkai berubah dari satu beralih ke yang lain. Perhatikan bahwa VCI tidak perlu menjadi angka yang besar karena setiap switch dapat menggunakan set VCls uniknya sendiri.

BAGIAN 8.3 JARINGAN VIRTUAL-CIRCUIT  .223

Gambar 8.11 Pengenal rangkaian-virtual

Tiga Fase

Seperti dalam jaringan circuit-switched, sumber dan tujuan harus melalui tiga fase dalam jaringan sirkuit virtual: setup, transfer data, dan teardown. Dalam pengaturan fase, sumber dan tujuan menggunakan alamat global mereka untuk membantu beralih membuat tabel entri untuk koneksi. Pada fase teardown, sumber dan tujuan menginformasikan beralih untuk menghapus entri yang sesuai. Transfer data terjadi antara keduanya fase. Kami pertama membahas transfer data phase.

Fase Transfer Data

Untuk mentransfer frame dari sumber ke tujuannya, semua switch harus memiliki tabel entri untuk sirkuit virtual ini. Tabel, dalam bentuknya yang paling sederhana, memiliki empat kolom. Ini berarti sakelar itu menyimpan empat informasi untuk setiap rangkaian virtual yang sudah diatur. Kami tunjukkan nanti bagaimana switch membuat entri tabel mereka, tetapi untuk saat ini kita berasumsi bahwa setiap saklar memiliki tabel dengan entri untuk semua sirkuit virtual aktif. 

Gambar 8.12 menunjukkan saklar dan tabelnya yang sesuai.

Gambar 8.12 menunjukkan frame tiba di port 1 dengan VCI 14. Ketika frame

tiba, switch terlihat di meja untuk mencari port 1 dan VCI 14. Ketika ditemukan, switch tahu untuk mengubah VCI ke 22 dan mengirimkan frame dari port 3.

  Gambar 8.13 menunjukkan bagaimana sebuah frame dari sumber A mencapai tujuan B dan bagaimana itu VCI berubah selama perjalanan. Setiap switch mengubah VCI dan mengarahkan frame.

  Fase transfer data aktif sampai sumber mengirim semua frame ke tujuan. Prosedur di switch sama untuk setiap frame pesan. Proses ini menciptakan sirkuit virtual, bukan sirkuit sungguhan, antara sumber dan tujuan.

Tahap Penyiapan

Pada fase pengaturan, switch menciptakan entri untuk sirkuit virtual. Sebagai contoh, anggaplah sumber A perlu membuat sirkuit virtual untuk B. Dua langkah diperlukan: permintaan pengaturan dan pengakuan.

224.  BAB 8 SWITCHING

Gambar 8.12 Switch dan tabel dalam jaringan sirkuit virtual

Gambar 8.13 Pengalihan data sumber-ke-tujuan dalam jaringan rangkaian virtual

BAGIAN 8.3 JARINGAN VIRTUAL-CIRCUIT  .225

Gambar 8.14 Pengaturan permintaan dalam jaringan sirkuit virtual

Permintaan Penyiapan Bingkai permintaan pengaturan dikirim dari sumber ke tujuan.

Gambar 8.14 menunjukkan prosesnya. 

a. Sumber A mengirim bingkai pengaturan untuk beralih 1.

b. Beralih 1 menerima bingkai permintaan penyiapan. Ia tahu bahwa bingkai pergi dari A ke    B keluar melalui port 3. Bagaimana switch telah memperoleh informasi ini adalah sebuah titik

tercakup dalam bab-bab selanjutnya. Saklar, dalam fase pengaturan, bertindak sebagai saklar paket;memiliki tabel routing yang berbeda dari tabel switching. 

Untuk saat ini,kita berasumsi bahwa ia tahu port output. Switch membuat entri di tabelnya untuk sirkuit virtual ini, tetapi hanya mampu mengisi tiga dari empat kolom. Tombol menugaskan port masuk (1) dan memilih VCI masuk yang tersedia (14) dan port keluar (3). Itu belum tahu VCI yang keluar, yang akan ditemukan selama langkah pengakuan. Saklar kemudian meneruskan frame melalui port 3 untuk beralih 2.

c. Beralih 2 menerima bingkai permintaan penyiapan. Peristiwa yang sama terjadi di sini seperti pada beralih 1; tiga kolom tabel selesai: dalam hal ini, port masuk (l),

VCI masuk (66), dan port keluar (2).

d. Beralih 3 menerima bingkai permintaan penyiapan. Sekali lagi, tiga kolom selesai:

port masuk (2), VCI masuk (22), dan port keluar (3).

e. Tujuan B menerima bingkai pengaturan, dan jika sudah siap menerima bingkai dari A,

itu menetapkan VCI ke frame yang masuk yang berasal dari A, dalam hal ini 77. Ini

VCI memungkinkan tujuan mengetahui bahwa frame berasal dari A, dan bukan sumber lain.

Pengakuan Sebuah bingkai khusus, yang disebut bingkai pengakuan, selesai

entri dalam tabel pengalihan. 

Gambar 8.15 menunjukkan prosesnya.

226.   BAB 8 SWITCHING

Gambar 8.15 Pengaturan pengakuan dalam jaringan sirkuit virtual

a. Tujuan mengirim pengakuan untuk beralih 3. Pengakuan membawa alamat sumber dan tujuan global sehingga switch mengetahui entri mana di meja harus diselesaikan. Bingkai juga membawa VCI 77, dipilih oleh tujuan sebagai VCI yang masuk untuk frame dari A. Switch 3 menggunakan VCI ini untuk menyelesaikan keluar Kolom VCI untuk entri ini. Perhatikan bahwa 77 adalah VCI yang masuk untuk tujuan B, tetapi

VCI keluar untuk beralih 3.

b. Beralih 3 mengirim pengakuan untuk beralih 2 yang berisi VCI yang masuk dalam

tabel, dipilih pada langkah sebelumnya. Switch 2 menggunakan ini sebagai VCI keluar dalam tabel.

c. Beralih 2 mengirim pengakuan untuk beralih 1 yang berisi VCI yang masuk dalam

tabel, dipilih pada langkah sebelumnya. Switch 1 menggunakan ini sebagai VCI keluar dalam tabel.

d. Akhirnya beralih 1 mengirim pengakuan ke sumber A yang berisi yang masuk

VCI dalam tabel, dipilih pada langkah sebelumnya.

e. Sumber menggunakan ini sebagai VCI keluar untuk frame data yang akan dikirim ke tujuan B.

Fase Teardowil

Pada fase ini, sumber A, setelah mengirim semua frame ke B, mengirim bingkai khusus yang disebut a permintaan teardown. Tujuan B merespons dengan bingkai konfirmasi teardown. Semua switch menghapus entri yang sesuai dari tabel mereka.

Efisiensi

Seperti yang kami katakan sebelumnya, reservasi sumber daya dalam jaringan sirkuit virtual dapat dibuat selama pengaturan atau dapat diminta selama fase transfer data. Dalam kasus pertama, penundaan untuk setiap paket adalah sama; dalam kasus kedua, setiap paket mungkin mengalami penundaan yang berbeda. Ada satu keuntungan besar dalam jaringan sirkuit virtual bahkan jika alokasi sumber daya adalah permintaan. Sumber dapat memeriksa ketersediaan sumber daya, tanpa benar-benar menyimpannya. Pertimbangkan keluarga yang ingin makan di restoran. Meskipun restoran mungkin tidak menerima reservasi (alokasi tabel sesuai permintaan), keluarga dapat menelepon dan mencari tahu waktu tunggu. Ini dapat menghemat waktu dan usaha keluarga.

Dalam switching sirkuit virtual, semua paket milik sumber dan tujuan yang sama

menempuh jalan yang sama; tetapi paket mungkin tiba di tempat tujuan

dengan penundaan yang berbeda jika alokasi sumber daya sesuai permintaan.

Delay in Virtual-Circuit Networks (Keterlambatan dalam Jaringan Sirkuit Virtual)

Dalam jaringan rangkaian virtual, ada penundaan satu kali untuk setup dan penundaan satu kali untuk teardown. Jika sumber daya dialokasikan selama fase pengaturan, tidak ada waktu tunggu untuk masing-masing paket. Gambar 8.16 menunjukkan penundaan untuk paket yang melakukan perjalanan melalui dua switch dalam jaringan sirkuit virtual.

  Paket tersebut berjalan melalui dua switch (router). Ada tiga transmisi kali (3T), tiga kali propagasi (3't), transfer data digambarkan oleh miring garis, penundaan pengaturan (termasuk transmisi dan propagasi dalam dua arah),dan penundaan teardown (yang termasuk transmisi dan propagasi dalam satu arah).

Kami mengabaikan waktu pemrosesan di setiap tombol. Waktu tunda total adalah

Total delay = 3T + 3't + delay setup + penundaan teardown

BAGIAN 8.4 STRUKTUR A SWITCH  .227

Gambar 8.16 Keterlambatan dalam jaringan sirkuit virtual

Teknologi Switched Circuit dalam WAN

Seperti yang akan kita lihat di Bab 18, jaringan sirkuit virtual digunakan dalam WAN yang diaktifkan sebagai Frame Relay dan jaringan ATM. Lapisan tautan data dari teknologi ini baik cocok untuk teknologi sirkuit virtual.

Beralih pada lapisan tautan data dalam WAN yang dialihkan biasanya

diimplementasikan dengan menggunakan teknik sirkuit virtual.

8.4 STRUKTUR A SWITCH

Kami menggunakan switch dalam jaringan circuit-switched dan packet-switched. Di bagian ini, kami diskusikan struktur switch yang digunakan di setiap jenis jaringan.

Struktur Saklar Sirkuit

Peralihan sirkuit saat ini dapat menggunakan salah satu dari dua teknologi: saklar ruang-divisi atau saklar pembagian waktu.

Switch Ruang-Divisi

Dalam switching ruang-divisi, jalur di sirkuit dipisahkan satu sama lain secara spasial. Teknologi ini awalnya dirancang untuk digunakan dalam jaringan analog tetapidigunakan saat ini di jaringan analog dan digital. Ini telah berkembang melalui sejarah panjang banyak desain.

228 BAB 8 SWITCHING

Crossbar Switch Switch crossbar menghubungkan n input ke output m dalam grid, menggunakan microswitches elektronik (transistor) pada setiap titik silang (lihat Gambar 8.17). Jurusan Keterbatasan desain ini adalah jumlah titik persimpangan yang diperlukan. Untuk menghubungkan n input ke m output menggunakan saklar palang membutuhkan crosspoint n xm. Misalnya, untuk terhubung 1000 input ke 1000 output membutuhkan switch dengan 1.000.000 crosspoint. Sebuah mistar gawang dengan jumlah persimpangan ini tidak praktis. Saklar seperti itu juga tidak efisien karena statistik menunjukkan bahwa, dalam praktiknya, kurang dari 25 persen titik persimpangan digunakan waktu tertentu. Sisanya menganggur.

Gambar 8.17 Sakelar palang dengan tiga input dan empat output

Multistage Switch Solusi untuk pembatasan switch palang adalah multistage switch, yang menggabungkan switch crossbar dalam beberapa (biasanya tiga) tahapan, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 8.18. Dalam satu saklar palang, hanya satu baris atau kolom (satu jalur) aktif untuk koneksi apa pun. Jadi kita perlu crosspoint N x. Jika kami bisa mengizinkan beberapa jalur di dalam saklar, kita dapat mengurangi jumlah titik persimpangan. Setiap titik silang di tahap tengah dapat diakses oleh beberapa titik silang dalam yang pertama atau tahap ketiga.

Gambar 8.18 Switch multistage

BAGIAN 8.4 STRUKTUR SWITCH   .229

Untuk mendesain switch tiga tahap, kami mengikuti langkah-langkah ini:

1. Kami membagi jalur input N ke dalam grup, masing-masing dari n baris. Untuk setiap kelompok, kami menggunakan satu palang ukuran n x k, di mana k adalah jumlah palang di tengah panggung. Dengan kata lain, tahap pertama memiliki N / n crossbars of n x k crosspoints.

2. Kami menggunakan k palang, masing-masing ukuran (N / n) x (N / n) di tengah panggung.

3. Kami menggunakan N / n crossbars, masing-masing ukuran k x n pada tahap ketiga.

Kita dapat menghitung jumlah total titik persimpangan sebagai berikut:

Dalam switch tiga tahap, jumlah total titik silang adalah

yang jauh lebih kecil dari jumlah titik persimpangan dalam saklar satu tahap (N2).

Contoh 8.3

Desain switch tiga tahap, 200 x 200 (N = 200) dengan k = 4 dan n = 20.

Solution

Pada tahap pertama kami memiliki N / n atau 10 crossbars, masing-masing berukuran 20 x 4. Pada tahap kedua, kami punya 4 crossbars, masing-masing ukuran 10 x 10. Pada tahap ketiga, kami memiliki 10 crossbars, masing-masing ukuran 4 x 20. Jumlah total crosspoint adalah 2kN + k (N / n) 2, atau 2000 crosspoints. Ini adalah 5 persen dari jumlah titik persimpangan dalam satu tahap switch (200 x 200 = 40.000).

  Saklar multitahap dalam Contoh 8.3 memiliki satu blok pemblokiran selama periode

lalu lintas padat: Seluruh gagasan peralihan multistage adalah untuk berbagi lintas titik masuk

crossbars tingkat menengah. Berbagi dapat menyebabkan kurangnya ketersediaan jika sumber daya terbatas dan semua pengguna menginginkan koneksi pada saat yang bersamaan. Pemblokiran mengacu pada waktu ketika satu input tidak dapat terhubung ke output karena tidak ada jalur yang tersedia di antara mereka-semua switch antara yang mungkin ditempati.

  Dalam switch satu tahap, pemblokiran tidak terjadi karena setiap kombinasi

input dan output memiliki titik silang sendiri; selalu ada jalan. (Kasus di mana dua

input mencoba untuk menghubungi output yang sama tidak dihitung. Jalan itu tidak terhalang; output hanya sibuk.) Pada saklar multistage yang dijelaskan pada Contoh 8.3, hanya 4 dari 20 input pertama yang dapat menggunakan switch pada satu waktu, hanya 4 dari 20 input kedua yang dapat menggunakan switch pada satu waktu, dan sebagainya. di. Sejumlah kecil palang di tengah panggung menciptakan pemblokiran.

  Dalam sistem besar, seperti yang memiliki 10.000 input dan output, jumlah

tahap dapat ditingkatkan untuk mengurangi jumlah titik persimpangan yang diperlukan. Seperti jumlahnya tahap meningkat, namun, kemungkinan pemblokiran meningkat juga. Banyak orang mengalami pemblokiran pada sistem telepon umum setelah bencana alam ketika panggilan dilakukan untuk memeriksa atau meyakinkan kerabat jauh melebihi jumlah reguler yang memuat sistem.

230.  BAB 8 SWITCHING

Clos menyelidiki kondisi nonblocking di switch multistage dan muncul dengan rumus berikut. Dalam tombol non-pemblokiran, jumlah tahap menengah switch harus minimal 2n - 1. Dengan kata lain, kita perlu memiliki k 2 2n - 1.

Perhatikan bahwa jumlah titik persimpangan masih lebih kecil daripada dalam satu tahap beralih. Sekarang kita perlu meminimalkan jumlah titik persimpangan dengan N tetap dengan menggunakan kriteria Clos. Kita bisa mengambil turunan dari persamaan sehubungan dengan n (satu-satunya variabel) dan temukan nilai n yang membuat hasilnya nol. Nilai n ini harus sama dengan atau lebih besar dari (N / 2) 1/2. Dalam hal ini, jumlah total titik persimpangan lebih besar dari atau sama dengan 4N [(2N) 112 -1]. Dengan kata lain, jumlah minimum crosspoint sesuai dengan kriteria Clos sebanding dengan N3 / 2.

Menurut kriteria Clos:

n = (NI2) 1/2

k> 2n-1

Jumlah total titik persimpangan 2 4N [(2N) 1/2 -1]

Contoh 8.4

Mendesain ulang switch tiga tahap sebelumnya, 200 x 200, menggunakan kriteria Clos dengan minimum jumlah titik persimpangan. 

Solution

 Kami membiarkan n = (200/2) 1/2, atau n = 10. Kami menghitung k = 2n - 1 = 19. Pada tahap pertama, kami memiliki 200/10, atau 20, crossbars, masing-masing dengan lOX 19 crosspoints. Di tahap kedua, kami memiliki 19 crossbars, masing-masing dengan 10 X 10 titik silang. Pada tahap ketiga, kami memiliki 20 crossbars masing-masing dengan 19 X 10 titik persimpangan. Jumlah total titik persimpangan adalah 20 (10 X 19) + 19 (10 X 10) + 20 (19 X 1O)) 9500. Jika kita menggunakan saklar satu tahap, kita membutuhkan 200 X 200 = 40.000 titik persimpangan. Nomor titik-silang dalam switch tiga tahap ini adalah 24 persen dari switch satu tahap. Lebih poin diperlukan dari pada Contoh 8.3 (5 persen). Ekstra crosspoint diperlukan untuk mencegah pemblokiran.

Sebuah saklar multistage yang menggunakan kriteria Clos dan jumlah minimum crosspoint masih membutuhkan sejumlah besar titik persimpangan. Misalnya, untuk memiliki 100.000 input / output beralih, kita butuh sesuatu yang mendekati 200 juta titik persimpangan (bukan 10 miliar). Ini Artinya, jika perusahaan telepon perlu menyediakan saklar untuk menghubungkan 100.000 telepon di kota, dibutuhkan 200 juta titik persimpangan. Jumlahnya bisa dikurangi jika kita terima pemblokiran. Saat ini, perusahaan telepon menggunakan pengalihan pembagian waktu atau kombinasi switch ruang dan waktu, seperti yang akan kita lihat sebentar lagi.

Switch Time-Division

Perpindahan time-division menggunakan time-division multiplexing (TDM) di dalam switch. Itu teknologi paling populer disebut pertukaran waktu-slot (TSI).

Time-Slot Interchange Gambar 8.19 menunjukkan sistem yang menghubungkan empat jalur input ke empat jalur output. Bayangkan setiap baris input ingin mengirim data ke jalur output

sesuai dengan pola berikut:

BAGIAN 8.4 STRUKTUR SWITCH  .231

Gambar 8.19 Pertukaran slot waktu

Sosok ini menggabungkan multiplexer TDM, demultiplexer TDM, dan TSI yang terdiri memori akses acak (RAM) dengan beberapa lokasi memori. Ukuran masing-masing

lokasi sama dengan ukuran satu slot waktu. Jumlah lokasi sama sebagai jumlah input (dalam banyak kasus, jumlah input dan output adalah sama). RAM terisi dengan data yang masuk dari slot waktu dalam urutan yang diterima. Slot adalah kemudian dikirim dalam suatu pesanan berdasarkan keputusan unit kontrol.

Kombinasi Saklar Waktu dan Ruang-Divisi 

Ketika kita membandingkan pembagian ruang dan pembagian waktu, beberapa fakta menarik muncul. Keuntungan dari switching ruang-divisi adalah bahwa itu seketika. Kerugiannya adalah jumlah titik persimpangan yang diperlukan untuk membuat pembagian ruang-divisi dapat diterima di hal pemblokiran.

Keuntungan dari pembagian waktu-divisi adalah bahwa ia tidak membutuhkan crosspoint. Kerugiannya, dalam kasus TSI, adalah bahwa memproses setiap koneksi menciptakan penundaan. Setiap slot waktu harus disimpan oleh RAM, lalu diambil dan diteruskan.

  Dalam opsi ketiga, kami menggabungkan teknologi pembagian ruang dan pembagian waktu ke Manfaatkan yang terbaik dari keduanya. Menggabungkan dua hasil dalam switch yang dioptimalkan baik secara fisik (jumlah titik persimpangan) dan secara temporal (jumlahnya) keterlambatan). Switch multistage semacam ini dapat dirancang sebagai waktu-ruang-waktu (TST) beralih.

Gambar 8.20 menunjukkan saklar TST sederhana yang terdiri dari dua tahap waktu dan satu tahap ruang dan memiliki 12 input dan 12 output. Alih-alih satu saklar time-division, itu membagi input menjadi tiga kelompok (masing-masing empat input) dan mengarahkan mereka ke tiga kali lipat susun. Hasilnya adalah bahwa penundaan rata-rata adalah sepertiga dari apa yang akan dihasilkan dari penggunaan satu pertukaran celah waktu untuk menangani semua 12 input.

Tahap terakhir adalah bayangan cermin dari tahap pertama. Tahap tengah adalah spacedivision switch (palang) yang menghubungkan kelompok TSI untuk memungkinkan konektivitas antara semua pasangan input dan output yang mungkin (misalnya, untuk menghubungkan input 3 dari grup pertama ke output 7 dari grup kedua).