Analisis Kinerja Multiple Token Operation pada jaringan LAN token Ring Chapter III V
BAB III
TOKEN RING
3.1
Token Ring
Token ring adalah sebuah arsitektur jaringan yang menggunakan topologi
jaringan cincin (ring) dan sistem token passing untuk mengontrol akses menuju jaringan.
Arsitektur jenis ini sangat cocok untuk jaringan yang menangani trafik data yang padat
dari banyak user misalnya di lingkungan perkantoran maupun laboratorium.
Tidak seperti metode akses media CSMA/CD, token ring lebih deterministik. Ini
berarti setiap node dijamin akan mendapat giliran ntuk mengirimkan paket dalam siklus
waktu tertentu. Saat sebuah user ingin mengirimkan data, dia harus menunggu hingga
adapter-nya menerima token bebas (bit token=0). Ketika menangkap token bebas
tersebut, user menciptakan sebuah frame dengan
mengeset bit token menjadi 1,
menyisipkan alamat asal dan tujuan, beberapa informasi kontrol, data yang ingin
dikirimkan, dan kemudian memulai pengiriman frame. Selama pengiriman frame tidak
ada token yang beredar dalam ring sehingga tidak ada user lain yang dapat melakukan
pengiriman.
Hal ini mencegah terjadinya tubrukan (Collisions) dalam jaringan. frame yang
dikirimkan akan dilewatkan dari satu user ke user lain dalam jaringan hingga tiba pada
alamat user yang dituju. User tujuan mengkopi data, mengeset bit-bit pengontrol untuk
mengindikasikan bahwa alamatnya dikenali dan sukses mengkopi data, kemudian
mengirim ulang frame tersebut. saat frame kembali ke user pengirim karena transmisi
telah berhasil, maka frame tersebut dibuang dari jaringan. User pengirim membuat token
bebas yang baru dan melepaskannya ke jaringan.
Universitas Sumatera Utara
3.2
Arsitektur Jaringan Token Ring
Jaringan Token ring biasanya digunakan untuk lingkungan teknik dan
perkantoran. Arsitektur dari jaringan ini dapat dilihat pada Gambar 3.1.
Gambar 3.1 Arsitektur Token Ring
Pada Gambar 3.2 dapat dilihat bahwa DTE tidak terhubug langsung kejaringan,
tetapi melalui sebuah konsentrator yang disebut Trunk Coupling Unit (TCU). TCU terdiri
dari relay-relay dan komponen elektronik lainnya yang dibutuhkan untuk mengirim dan
menerima sinyal dari maupun menuju kabel.
TCU
repeater
repeater
repeater
Gambar 3.2 Trunk Coupling Unit
Ada tiga state pada tiap TCU, yaitu :
1.
Listen state : selama penerimaan bit, repeater juga melakukan modifikasi pada bit
yang diterima dan diteruskan kembali (dibutuhkan 1 bit delay).
Universitas Sumatera Utara
2.
Transmit state
:
jika
stasiun
hendak
mengirim,
maka
repeater
akan
mengirimkannya melalui outgoing link.
3.
Bypass state
: bit dikuatkan dan langsung diteruskan ke repeater berikutnya.
TCU diatur sedemikian rupa sehingga apabila DTE dalam keadaan tidak aktif, TCU
akan berada dalam kondisi bypass. Pengaturan ini dilakukan untuk memelihara
kelangsungan pengiriman data melalui ring.
3.3
Prinsip Kerja Token Ring
Cara kerja jaringan token ring, sebuah token bebas mengalir dalam jaringan. Jika
suatu node ingin mengirimkan paket data, maka paket data yang akan dikirimkan
ditempelkan pada token, kemudian token itu membawa paket data ke tujuan. Pada waktu
token berisi data, node lain tidak dapat menggunakan token itu sampai token itu
menyelesaikan tugasnya mengirimkan data. Bila paket data telah disampaikan ke tujuan,
node pengguna tadi melepaskan token untuk dipakai oleh node yang lain. Cara kerja ini
dinamakan
token
passing
scheme.
Metode aksesnya melalui lewatnya sebuah token dalam sebuah lingkaran seperti
cincin. Dalam lingkaran token, komputer-komputer dihubungkan satu dengan yang
lainnya seperti sebuah cincin. Sebuah sinyal token bergerak berputar dalam sebuah
lingkaran (cincin) dalam sebuah jaringan dan bergerak dari sebuah komputer-menuju ke
komputer berikutnya, jika pada persinggahan di salah satu komputer ternyata ada data
yang ingin ditransmisikan, token akan mengangkutnya ke tempat dimana data itu ingin
ditujukan, token bergerak terus untuk saling mengkoneksikan diantara masing-masing
komputer Protokol Token Ring membutuhkan model jaringan bintang dengan
menggunakan kabel twisted pair atau kabel fiber optik dan dapat melakukan kecepatan
transmisi 1Mbps, 4 Mbps atau 16 Mbps. Untuk mengkoneksikan station membutuhkan
Universitas Sumatera Utara
Multistation Access Unit (MAU). Menghubungkan token ring dapat dilakukan dengan
type 1,2, 3.
3.4
Jenis-Jenis Token Ring
Terdapat beberapa kondisi ketika sebuah free token baru boleh dibangkitkan.
Variasi oleh sistem pembangkitan free token menyebabkan adanya perbedaan teknik
dalam pentransmisian data pada jaringan token ring, yaitu Multiple Token Operation,
Single Token Operation dan Single Packet Operation . Ketiga jenis token ring diatas akan
dijelaskan lebih lanjut pada sub bab berikutnya.
3.4.1
Multiple Token Operation
Pada jaringan token ring multiple token operation , stasiun pengirim
membangkitkan free token yang baru dan segera menduduki ring mengikuti bit terakhir
dari data terkirim. Sesuai namanya yang Multiple Token , dalam sistem ini dijinkan
beberapa busy token dan satu free token pada ring dalam satu waktu. Untuk jumlah token
lebih dari satu dalam ring, panjang paket dan latency stasiun harus sinkron sehingga busy
token tidak berkembang cukup jauh sampai akhirnya kemudian dihapus oleh stasiun
yang mengirimkannya sebelum free token baru kembali dibangkitkan.
3.4.2
Single Token Operation
Berbeda dengan Multiple Token Operation , pada Single Token Operation
mengharuskan stasiun pengirim menunggu sampai stasiun itu sendiri menghapus busy
tokennya sebelum kembali membangkitkan free token yang baru. Jika sebuah paket lebih
panjang daripada ring latency, kiranya stasiun akan menerima dan menghapus busy
tokennya sendiri sebelum menyelesaikan transmisi data. Dalam situasi ini, stasiun hanya
boleh melanjutkan pengiriman data dan membangkitkan free token yang baru hanya
setelah bit terakhir data telah terkirim. Oleh karena itu perbedaan Single Token Operation
Universitas Sumatera Utara
dengan Multiple Token Operation hanya terletak pada ukuran paket yang lebih pendek
dibanding ring latency nya.
3.4.3
Single Packet Operation
Pada Single Packet Operation , sebuah stasiun tidak akan membangkitkan sebuah
free token baru sampai akhirnya token telah selesai mengitari penuh sebuah ring dan
menghapus/mengosongkan semua paket yang ditransmisikannya. Sistem ini menjamin
tidak adanya interferensi dalam dua transmisi data. Single Packet Operation lebih baik
satu step dibanding Single Token Operation , dimana Single Packet Operation hanya
mengijinkan paket penuh termasuk busy token yang harus dihapus/dikosongkan sebelum
sebuah free token baru dibangkitkan.
3.5
Format Frame Token Ring
Ada dua format dasar yang digunakan dalam token ring, yang pertama adalah control
token dan yang lainnya adalah frame standar untuk mengirimkan data. Control token
berfungsi untuk mengedalikan hak kirim masing-masing DTE. Adapun format frame
untuk control token maupun frame data menggunakan Manchester encoding . Konversi bit
kedalam Manchester encoding data seperti pada Gambar 3.3.
Gam 3.4
Gambar 3.3 Manchester Encoding
3.6
Pentransmisian Frame
Universitas Sumatera Utara
Pada saat sebuah DTE ingin mengirimkan data,data tersebut terlebih dahulu
disusun ke dalam format frame standar. DTE tersebut harus menunggu sebuah token
bebas (token dengan prioritas yang sama atau lebih rendah), kmudian mengubah status
token dari bebas menjadi sibuk dan mulai meyisipkan data. Pada saat frame memutari
ring, tiap DTE membaca alamat tujuan yang ada pada frame tersebut. Apabila alamat
tujuan tidak cocok, DTE tersebut akan mengabaikan frame yang datang melewatkannya
ke DTE berikutnya hingga frame tersebut tiba pada DTE dengan alamat yang sesuai.
Setelah data berhasil diterima, DTE tujuan mengirim kembali frame tersebut ke DTE
yang mengirimkannya untuk diabsorbsi (dibuang dari ring).
3.7
Ring Management
Mekanisme operasi jaringan ring adalah
mekanisme yang membutuhkan
keadaan steady state. Jika sebuah DTE baru ingin bergabung dalam jaringan yang sedang
beroperasi, DTE tersebut harus menjalani prosedur inisialisasi untuk memastikan operasi
yang benar dari ring yang sedang aktif tidak terganggu. Saat sedang beroperasi setiap
DTE yang aktif harus memantau kinerja ring, apabila ring tidak bekerja dengan benar dan
memberikan hak yang adil pada setiap DTE. Fungsi untuk menjaga kinerja yang benar
dari ring disebut Ring Management.
Terdapat dua tipe DTE yang berada dalam ring, Active Monitor (AM) station,
and Standby Monitor (SBM) stations. Hanya ada satu Active Monitor station per ring.
Active Monitor station ini berfungsi sebagai ring manager , dan stasiun-stasiun lainnya
berfungsi sebagai Standby Monitor Stations. DTE manapun dalam ring dapat menjadi
Active Monitor . Active Monitor Stations dipilih dalam proses yang disebut “Claim Token
Process”setelah Active Monitor dipilih,stasiun-stasiun lainnya menjadi ”Standby
Monitors”(SBM).
Active Monitor bertugas :
Universitas Sumatera Utara
1. Menjaga “Master Clock” untuk memastikan delay ring yang tepat (24
bit
delay dalam sebuah ring).
2. Membangkitkan “Neighbor Notification ” setiap tujuh detik untuk
memantau token dan pentransmisian frame.
3. Mendeteksi token dan frame yang hilang dengan mengatur bit monitor
4. Membersihkan ring.
Standby Monitor bertugas :
1. Mendeteksi kegagalan Active Monitor.
2. Memulai proses “Monitor Contention ” untuk ikut dalam proses
“Neighbor Notification ”.
3.8
Definisi Throughput dan Delay
Throughput dalam LAN adalah rata-rata pengiriman paket sukses dalam satu
satuan waktu. Dengan menganalisa besarnya throughput jaringan terhadap berbagai
variasi kedatangan dapat membantu kita menentukan apakah jaringan tersebut dapat
diandalkan.
Untuk menganalisa throughput, sering dinyatakan dalam persamaan
0
TOKEN RING
3.1
Token Ring
Token ring adalah sebuah arsitektur jaringan yang menggunakan topologi
jaringan cincin (ring) dan sistem token passing untuk mengontrol akses menuju jaringan.
Arsitektur jenis ini sangat cocok untuk jaringan yang menangani trafik data yang padat
dari banyak user misalnya di lingkungan perkantoran maupun laboratorium.
Tidak seperti metode akses media CSMA/CD, token ring lebih deterministik. Ini
berarti setiap node dijamin akan mendapat giliran ntuk mengirimkan paket dalam siklus
waktu tertentu. Saat sebuah user ingin mengirimkan data, dia harus menunggu hingga
adapter-nya menerima token bebas (bit token=0). Ketika menangkap token bebas
tersebut, user menciptakan sebuah frame dengan
mengeset bit token menjadi 1,
menyisipkan alamat asal dan tujuan, beberapa informasi kontrol, data yang ingin
dikirimkan, dan kemudian memulai pengiriman frame. Selama pengiriman frame tidak
ada token yang beredar dalam ring sehingga tidak ada user lain yang dapat melakukan
pengiriman.
Hal ini mencegah terjadinya tubrukan (Collisions) dalam jaringan. frame yang
dikirimkan akan dilewatkan dari satu user ke user lain dalam jaringan hingga tiba pada
alamat user yang dituju. User tujuan mengkopi data, mengeset bit-bit pengontrol untuk
mengindikasikan bahwa alamatnya dikenali dan sukses mengkopi data, kemudian
mengirim ulang frame tersebut. saat frame kembali ke user pengirim karena transmisi
telah berhasil, maka frame tersebut dibuang dari jaringan. User pengirim membuat token
bebas yang baru dan melepaskannya ke jaringan.
Universitas Sumatera Utara
3.2
Arsitektur Jaringan Token Ring
Jaringan Token ring biasanya digunakan untuk lingkungan teknik dan
perkantoran. Arsitektur dari jaringan ini dapat dilihat pada Gambar 3.1.
Gambar 3.1 Arsitektur Token Ring
Pada Gambar 3.2 dapat dilihat bahwa DTE tidak terhubug langsung kejaringan,
tetapi melalui sebuah konsentrator yang disebut Trunk Coupling Unit (TCU). TCU terdiri
dari relay-relay dan komponen elektronik lainnya yang dibutuhkan untuk mengirim dan
menerima sinyal dari maupun menuju kabel.
TCU
repeater
repeater
repeater
Gambar 3.2 Trunk Coupling Unit
Ada tiga state pada tiap TCU, yaitu :
1.
Listen state : selama penerimaan bit, repeater juga melakukan modifikasi pada bit
yang diterima dan diteruskan kembali (dibutuhkan 1 bit delay).
Universitas Sumatera Utara
2.
Transmit state
:
jika
stasiun
hendak
mengirim,
maka
repeater
akan
mengirimkannya melalui outgoing link.
3.
Bypass state
: bit dikuatkan dan langsung diteruskan ke repeater berikutnya.
TCU diatur sedemikian rupa sehingga apabila DTE dalam keadaan tidak aktif, TCU
akan berada dalam kondisi bypass. Pengaturan ini dilakukan untuk memelihara
kelangsungan pengiriman data melalui ring.
3.3
Prinsip Kerja Token Ring
Cara kerja jaringan token ring, sebuah token bebas mengalir dalam jaringan. Jika
suatu node ingin mengirimkan paket data, maka paket data yang akan dikirimkan
ditempelkan pada token, kemudian token itu membawa paket data ke tujuan. Pada waktu
token berisi data, node lain tidak dapat menggunakan token itu sampai token itu
menyelesaikan tugasnya mengirimkan data. Bila paket data telah disampaikan ke tujuan,
node pengguna tadi melepaskan token untuk dipakai oleh node yang lain. Cara kerja ini
dinamakan
token
passing
scheme.
Metode aksesnya melalui lewatnya sebuah token dalam sebuah lingkaran seperti
cincin. Dalam lingkaran token, komputer-komputer dihubungkan satu dengan yang
lainnya seperti sebuah cincin. Sebuah sinyal token bergerak berputar dalam sebuah
lingkaran (cincin) dalam sebuah jaringan dan bergerak dari sebuah komputer-menuju ke
komputer berikutnya, jika pada persinggahan di salah satu komputer ternyata ada data
yang ingin ditransmisikan, token akan mengangkutnya ke tempat dimana data itu ingin
ditujukan, token bergerak terus untuk saling mengkoneksikan diantara masing-masing
komputer Protokol Token Ring membutuhkan model jaringan bintang dengan
menggunakan kabel twisted pair atau kabel fiber optik dan dapat melakukan kecepatan
transmisi 1Mbps, 4 Mbps atau 16 Mbps. Untuk mengkoneksikan station membutuhkan
Universitas Sumatera Utara
Multistation Access Unit (MAU). Menghubungkan token ring dapat dilakukan dengan
type 1,2, 3.
3.4
Jenis-Jenis Token Ring
Terdapat beberapa kondisi ketika sebuah free token baru boleh dibangkitkan.
Variasi oleh sistem pembangkitan free token menyebabkan adanya perbedaan teknik
dalam pentransmisian data pada jaringan token ring, yaitu Multiple Token Operation,
Single Token Operation dan Single Packet Operation . Ketiga jenis token ring diatas akan
dijelaskan lebih lanjut pada sub bab berikutnya.
3.4.1
Multiple Token Operation
Pada jaringan token ring multiple token operation , stasiun pengirim
membangkitkan free token yang baru dan segera menduduki ring mengikuti bit terakhir
dari data terkirim. Sesuai namanya yang Multiple Token , dalam sistem ini dijinkan
beberapa busy token dan satu free token pada ring dalam satu waktu. Untuk jumlah token
lebih dari satu dalam ring, panjang paket dan latency stasiun harus sinkron sehingga busy
token tidak berkembang cukup jauh sampai akhirnya kemudian dihapus oleh stasiun
yang mengirimkannya sebelum free token baru kembali dibangkitkan.
3.4.2
Single Token Operation
Berbeda dengan Multiple Token Operation , pada Single Token Operation
mengharuskan stasiun pengirim menunggu sampai stasiun itu sendiri menghapus busy
tokennya sebelum kembali membangkitkan free token yang baru. Jika sebuah paket lebih
panjang daripada ring latency, kiranya stasiun akan menerima dan menghapus busy
tokennya sendiri sebelum menyelesaikan transmisi data. Dalam situasi ini, stasiun hanya
boleh melanjutkan pengiriman data dan membangkitkan free token yang baru hanya
setelah bit terakhir data telah terkirim. Oleh karena itu perbedaan Single Token Operation
Universitas Sumatera Utara
dengan Multiple Token Operation hanya terletak pada ukuran paket yang lebih pendek
dibanding ring latency nya.
3.4.3
Single Packet Operation
Pada Single Packet Operation , sebuah stasiun tidak akan membangkitkan sebuah
free token baru sampai akhirnya token telah selesai mengitari penuh sebuah ring dan
menghapus/mengosongkan semua paket yang ditransmisikannya. Sistem ini menjamin
tidak adanya interferensi dalam dua transmisi data. Single Packet Operation lebih baik
satu step dibanding Single Token Operation , dimana Single Packet Operation hanya
mengijinkan paket penuh termasuk busy token yang harus dihapus/dikosongkan sebelum
sebuah free token baru dibangkitkan.
3.5
Format Frame Token Ring
Ada dua format dasar yang digunakan dalam token ring, yang pertama adalah control
token dan yang lainnya adalah frame standar untuk mengirimkan data. Control token
berfungsi untuk mengedalikan hak kirim masing-masing DTE. Adapun format frame
untuk control token maupun frame data menggunakan Manchester encoding . Konversi bit
kedalam Manchester encoding data seperti pada Gambar 3.3.
Gam 3.4
Gambar 3.3 Manchester Encoding
3.6
Pentransmisian Frame
Universitas Sumatera Utara
Pada saat sebuah DTE ingin mengirimkan data,data tersebut terlebih dahulu
disusun ke dalam format frame standar. DTE tersebut harus menunggu sebuah token
bebas (token dengan prioritas yang sama atau lebih rendah), kmudian mengubah status
token dari bebas menjadi sibuk dan mulai meyisipkan data. Pada saat frame memutari
ring, tiap DTE membaca alamat tujuan yang ada pada frame tersebut. Apabila alamat
tujuan tidak cocok, DTE tersebut akan mengabaikan frame yang datang melewatkannya
ke DTE berikutnya hingga frame tersebut tiba pada DTE dengan alamat yang sesuai.
Setelah data berhasil diterima, DTE tujuan mengirim kembali frame tersebut ke DTE
yang mengirimkannya untuk diabsorbsi (dibuang dari ring).
3.7
Ring Management
Mekanisme operasi jaringan ring adalah
mekanisme yang membutuhkan
keadaan steady state. Jika sebuah DTE baru ingin bergabung dalam jaringan yang sedang
beroperasi, DTE tersebut harus menjalani prosedur inisialisasi untuk memastikan operasi
yang benar dari ring yang sedang aktif tidak terganggu. Saat sedang beroperasi setiap
DTE yang aktif harus memantau kinerja ring, apabila ring tidak bekerja dengan benar dan
memberikan hak yang adil pada setiap DTE. Fungsi untuk menjaga kinerja yang benar
dari ring disebut Ring Management.
Terdapat dua tipe DTE yang berada dalam ring, Active Monitor (AM) station,
and Standby Monitor (SBM) stations. Hanya ada satu Active Monitor station per ring.
Active Monitor station ini berfungsi sebagai ring manager , dan stasiun-stasiun lainnya
berfungsi sebagai Standby Monitor Stations. DTE manapun dalam ring dapat menjadi
Active Monitor . Active Monitor Stations dipilih dalam proses yang disebut “Claim Token
Process”setelah Active Monitor dipilih,stasiun-stasiun lainnya menjadi ”Standby
Monitors”(SBM).
Active Monitor bertugas :
Universitas Sumatera Utara
1. Menjaga “Master Clock” untuk memastikan delay ring yang tepat (24
bit
delay dalam sebuah ring).
2. Membangkitkan “Neighbor Notification ” setiap tujuh detik untuk
memantau token dan pentransmisian frame.
3. Mendeteksi token dan frame yang hilang dengan mengatur bit monitor
4. Membersihkan ring.
Standby Monitor bertugas :
1. Mendeteksi kegagalan Active Monitor.
2. Memulai proses “Monitor Contention ” untuk ikut dalam proses
“Neighbor Notification ”.
3.8
Definisi Throughput dan Delay
Throughput dalam LAN adalah rata-rata pengiriman paket sukses dalam satu
satuan waktu. Dengan menganalisa besarnya throughput jaringan terhadap berbagai
variasi kedatangan dapat membantu kita menentukan apakah jaringan tersebut dapat
diandalkan.
Untuk menganalisa throughput, sering dinyatakan dalam persamaan
0