Analisa Performansi ARQ Pada Pengendalian Kesalahan Dalam Komunikasi Data

(1)

ANALISA PERFORMANSI ARQ PADA PENGENDALIAN KESALAHAN DALAM KOMUNIKASI DATA

Diajukan untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam menyelesaikan pendidikan sarjana ( S-1 ) pada Departemen Teknik Elektro

Oleh :

NIM : 040402037 JEFRI ANDIKA

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN

(2)

ABSTRAK

Kemajuan teknologi komunikasi data terus berkembang dengan pesat, seiring dengan kebutuhan manusia akan akses informasi yang tidak hanya mudah dan cepat tetapi juga akurat. Oleh karena itu, kemampuan teknologi komunikasi data untuk menjamin keakuratan informasi yang diakses menjadi salah satu hal yang harus diperhatikan dalam membangun sistem komunikasi yang handal.

Dalam OSI (Open System Interconnection), lapis yang menjamin keakuratan data pada tingkatan frame adalah lapis kedua, yaitu lapis data link. Pada lapis ini terdapat suatu metode yang berhubungan dengan pendeteksian dan perbaikan kesalahan yang terjadi pada pentransmisian frame. Metode tersebut adalah pengendalian kesalahan (error control).

Pada Tugas Akhir ini akan dilihat analisa dari performansi ARQ pada pengendalian kesalahan dalam komunikasi data melalui setiap metode dari ARQ antara lain stop and wait ARQ, go back- N ARQ, dan selective reject ARQ.

Dari hasil analisa terlihat bahwa pada jarak 1000m bahwa delay pada LAN adalah 2 x 10-5 detik dan delay pada WAN adalah 1,27 x 10-5detik. Sehingga dari analisa dapat dibandingkan bahwa delay pada transmisi WAN lebih baik dibandingkan dengan LAN. Sedangkan dari segi efisiensi, pada jarak yang sama efisiensi WAN 0,000199 dan efisiensi LAN 0,00045. Sehingga efisiensi transmisi

(3)

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan YME atas rahmat dan karunia yang dilimpahkan-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini dengan judul “Analisa Performansi ARQ Pada Pengendalian Kesalahan Dalam Komunikasi Data”. Adapun Tugas Akhir ini dibuat untuk memenuhi syarat kesarjanaan di Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

Dalam kesempatan ini perkenankanlah penulis menyampaikan terima kasih sebesar-besarnya kepada :

1. Kedua orang tua penulis yang tercinta, Drs. S Ginting dan N br Tarigan yang telah begitu banyak memberikan dukungan moril, doa serta limpahan kasih sayang yang tiada terkira kepada penulis.

2. Bapak Maksum Pinem, ST. MT, selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir, atas segala bimbingan, pengarahan dan motivasi dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.

3. Bapak Prof. Dr. Ir Usman Baafai selaku Ketua dan Bapak Rahmat Fauzi, ST, MT selaku Sekretaris Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

4. Bapak Ir. Edy Warman, selaku Dosen Wali, atas segala bimbingan dan arahan dalam menyelesaikan perkuliahan.

5. Seluruh Dosen dan Civitas Akademik Departemen Teknik Elektro Universitas Sumatera Utara

(4)

Eka, Louis, Robert, Yensen, Jimmi dan seluruh anak Elektro 2004 yang belum tersebut namanya yang selalu membantu penulis baik dalam masalah perkuliahan maupun di luar perkuliahan. Semoga silaturrahmi tetap terjaga. Amin.

Berbagai usaha telah penulis lakukan demi terselesaikannya Tugas Akhir ini dengan baik. Namun, penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini belum sempurna karena masih banyak terdapat kekurangan baik dari segi isi maupun susunannya. Saran dan kritik dari pembaca sangat diharapkan dengan tujuan menyempurnakan dan mengembangkan kajian dalam bidang ini dikemudian hari.

Akhir kata penulis berserah diri kepada Tuhan YME, semoga penulisan Tugas Akhir ini bermanfaat bagi pembaca sekalian terutama penulis sendiri.

Medan, Desember 2010

Penulis

(5)

DAFTAR ISI

ABSTRAK ...I

KATA PENGANTAR ... II

DAFTAR ISI ... IV

DAFTAR GAMBAR ...VII

DAFTAR TABEL ... VIII

BAB I PENDAHULUAN ... 1

1.1 LATAR BELAKANG ... 1

1.2 RUMUSAN MASALAH ... 2

1.3 TUJUAN PENULISAN ... 2

1.4 BATASAN MASALAH ... 2

1.5 METODOLOGI PENULISAN ... 2

1.6 SISTEMATIKA PENULISAN ... 3

BAB II KONSEP KOMUNIKASI DATA LAPIS DATA LINK ... 4

2.1 UMUM ... 4

2.2 MODEL SISTEM KOMUNIKASI ... 4

2.2.1 MODEL OSI ... 6

2.2.2 LAPIS FISIK(PHYSICAL LAYER) ... 7

2.2.3 LAPIS JALUR DATA(DATA LINK LAYER)... 7

2.2.4 LAPIS JARINGAN(NETWORK LAYER) ... 8

(6)

2.2.6 LAPIS SESI(SESSION LAYER) ... 8

2.2.7 LAPIS PRESENTASI(PRESENTATION LAYER) ... 9

2.2.8 LAPIS APLIKASI(APLICATION LAYER) ... 9

2.3 KOMUNIKASI DATA LAPIS DATA LINK ... 10

2.3.1 LAYANAN YANG DISEDIAKAN BAGI LAPIS JARINGAN ... 10

2.3.2 FRAMING ... 12

2.3.3 KENDALI KESALAHAN ... 16

2.3.4 KENDALI ALIRAN ... 17

BAB III PENGENDALIAN KESALAHAN ARQ ... 22

3.1 UMUM ... 22

3.2 PENGENDALIAN KESALAHAN ... 22

3.3 AUTOMATIC REPEAT REQUEST (ARQ) ... 23

3.3.1 IDLE ARQ ... 23

3.3.2 CONTINOUES ARQ ... 24

3.4 STOP AND WAIT ARQ... 24

3.5 GO BACK- N ARQ ... 26

3.6 SELECTIVE REJECT ARQ ... 29

3.7 PERHITUNGAN DELAY DAN EFISIENSI ... 31

BAB IV ANALISA PERFORMANSI ARQ PADA PENGENDALIAN KESALAHAN DALAM KOMUNIKASI DATA ... 39

(7)

4.2 PARAMETER KINERJA YANG DIUKUR ... 39

4.3 PRINSIP KERJA SISTEM... 39

4.4 WAKTU TUNGGU ... 40

4.5 PERHITUNGAN DELAY ... 42

4.6 PARAMETER ASUMSI ... 42

4.7 ANALISA PERFORMANSI ARQ... 43

4.7.1 ANALISA STOP AND WAIT ARQ ... 43

4.7.2 ANALISA SELECTIVE REJECT ARQ ... 48

4.7.3 ANALISA GO BACK-N ARQ ... 50

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 53

5.1 KESIMPULAN ... 53

5.2 SARAN ... 53

(8)

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Blok diagram umum sistem komunikasi --- 4

Gambar 2.2Model Referensi OSI --- 6

Gambar 2.3(a)Komunikasi maya (b)komunikasi sebenarnya ---10

Gambar 2.4Aliran karakter (a)tanpa kesalahan(b)dengan sebuah kesalahan ---13

Gambar 2.5 (a)Data yang dikirim oleh lapis jarringan (b)Data setelah disisipi oleh lapis data link (c)Data yang dilewatkan ke lapis jaringandi mesin penerima ---14

Gambar 2.6(a)Data asli (b)Data yang terjadi pada kanal (c)Data yang tersimpan pada memory setelah proses penghapusan ---15

Gambar 2.7 Prinsip kerja Stop and Wait Flow Control ---18

Gambar 2.8Penggunaan jalur Stop and Wait (waktu transmisi =1; waktu perambatan =a) ---19

Gambar 2.9 Gambaran jendela pergeseran ---21

Gambar 3.1 Stop and Wait ARQ ---25

Gambar 3.2Go Back- N ARQ ---29

Gambar 3.3 Selective Reject ARQ ---31

Gambar 3.4 Kondisi jendela terhadap waktu rambat ---36

(9)

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Daftar Tugas Komunikasi --- 5

Tabel 4.1 Tabel Analisa Performansi Stop and Wait ARQ pada LAN --- 46

Tabel 4.2 Tabel Analisa Stop and Wait ARQ pada WAN ---49

Tabel 4.3 Tabel Analisa Selective Reject ARQ pada LAN---50

Tabel 4.4 Tabel Analisa Selective Reject ARQ pada WAN---51

Tabel 4.5 Tabel Analisa Go Back- N ARQ pada LAN ---52

(10)

ABSTRAK

Dalam OSI (Open System Interconnection), lapis yang menjamin keakuratan data pada tingkatan frame adalah lapis kedua, yaitu lapis data link. Pada lapis ini terdapat suatu metode yang berhubungan dengan pendeteksian dan perbaikan kesalahan yang terjadi pada pentransmisian frame. Metode tersebut adalah pengendalian kesalahan (error control).

Pada Tugas Akhir ini akan dilihat analisa dari performansi ARQ pada pengendalian kesalahan dalam komunikasi data melalui setiap metode dari ARQ antara lain stop and wait ARQ, go back- N ARQ, dan selective reject ARQ.

Dari hasil analisa terlihat bahwa pada jarak 1000m bahwa delay pada LAN adalah 2 x 10-5 detik dan delay pada WAN adalah 1,27 x 10-5detik. Sehingga dari analisa dapat dibandingkan bahwa delay pada transmisi WAN lebih baik dibandingkan dengan LAN. Sedangkan dari segi efisiensi, pada jarak yang sama efisiensi WAN 0,000199 dan efisiensi LAN 0,00045. Sehingga efisiensi transmisi

(11)

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Data yang ditransmisikan pada setiap jaringan komunikasi dipecah menjadi beberapa bagian yang disebut dengan frame. Dengan kata lain, data dikirim sebagai suatu deretan dari frame. Keakuratan frame yang diterima oleh tujuan, menjadi proses awal yang penting untuk menentukan keakuratan data secara keseluruhan.

Dalam OSI (Open System Interconnection), lapis yang menjamin keakuratan data pada tingkatan frame adalah lapis kedua, yaitu lapis data link. Pada lapis ini terdapat suatu metode yang berhubungan dengan pendeteksian dan perbaikan kesalahan yang terjadi pada pentransmisian frame. Metode tersebut adalah pengendalian kesalahan (error control).

(12)

1.2 Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang diatas, dirumuskan beberapa permasalahan antara lain:

1. Apa yang dimaksud dengan ARQdan bagaimana prinsipnya.

2. Metode yang digunakan antara lain stop and wait, selective reject dan go

back- N.

3. Bagaimana prinsip kerja setiap jenis ARQ tersebut. 4. Apa saja parameter kerjanya.

1.3 Tujuan Penulisan

Tujuan Penulisan Tugas Akhir ini adalah untuk menganalisa parameter kerja dari setiap metode ARQ yang dibahas.

1.4 Batasan Masalah

Agar masalah yang ditulis dalam Tugas Akhir ini tidak terlalu luas dan menyimpang dari topik yang ada, maka penulis perlu membatasi permasalahan sebagai berikut :

1. Parameter kerja yang dibahas adalah efisiensi dan delay.

2. Analisa mengambil asumsi bahwa fading pada sistem diabaikan. 3. Tidak membahas cara deteksi kesalahan.

1.5 Metodologi Penulisan

(13)

Studi Literatur, yaitu berupa studi kepustakaan dan kajian dari jurnal-jurnal pendukung baik dalam bentuk hard copy maupun softcopy.

1.6 Sistematika Penulisan

Penulisan Tugas Akhir ini disajikan dengan sistematika penulisan sebagai berikut :

BAB I PENDAHULUAN

Bab ini merupakan pendahuluan yang berisikan tentang latar belakang masalah, tujuan penulisan, batasan masalah, metode penulisan, dan s istematika penulisan dari Tugas Akhir ini.

BAB II KONSEP KOMUNIKASI DATA LAPIS DATA LINK

Bab ini membahas model sistem komunikasi dan komunikasi data lapis data link.

BAB III PENGENDALIAN KESALAHAN ARQ

Bab ini membahas pengendalian kesalahan, Automatic Repeat Request,

Selective Reject ARQ, Stop and Wait ARQ dan Go Back- N ARQ

BAB IV ANALISA PERFORMANSI ARQ PADA PENGENDALIAN

KESALAHAN DALAM KOMUNIKASI DATA

Bab ini menganalisa efisiensi dan delay dari Selective Reject ARQ,

Stop and Wait ARQ, dan Go Back- N ARQ.

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

(14)

BAB II

KONSEP KOMUNIKASI DATA LAPIS DATA LINK

2.1 Umum

Kegunaan pertama dari sistem komunikasi adalah menjalankan pertukaran data antara dua pihak. Data yang dikirim dari sumber diwakili oleh sinyal-sinyal listrik di sepanjang jalur transmisi. Untuk itu dibutuhkan suatu aturan yang harus diterapkan pada sistem komunikasi agar setiap data yang dikirim bisa sampai ke tujuan.

Aturan ini harus mampu menciptakan suatu sistem komunikasi yang dapat diandalkan (reliable) dan efisien antara dua mesin yang berdekatan. Kedekatan ini diartikan sebagai dua mesin yang secara fisik terhubung oleh sebuah saluran komunikasi yang secara konseptual bekerja seperti halnya pada kabel.

2.2 Model Sistem Komunikasi

Model sistem komunikasi sederhana diilustrasikan pada Gambar 2.1[1].

Sumber Pengirim Sistem

Transmisi Penerima Tujuan

Sistem Sumber Sistem Tujuan

Gambar 2.1 Blok diagram umum sistem komunikasi

(15)

mungkin sebuah komputer (pada suatu jaringan komputer). Setiap data yang dibangkitkan tidak dapat langsung dikirimkan, hal ini dikarenakan setiap data harus melalui seperangkat proses terlebih dahulu agar dapat ditrasnmisikan pada sistem transmisi. Proses yang dialami di bagian blok Pengirim bergantung kepada sistem transmisi yang akan menyalurkan data ke penerima.

Blok Sistem Trasnmisi dapat berupa jalur transmisi tunggal (single

transmission line) atau jaringan kompleks (complex network). Setelah melewati blok

Sistem Transmisi, data akan masuk ke blok Penerima. Proses kebalikan dari blok Pengirim terjadi pada blok Penerima. Setelah melewati proses di blok Penerima, data kemudian dapat di terima oleh blok Tujuan.

Perkembangan komunikasi data menyebabkan proses sederhana tersebut mengandung kerumitan dari segi teknis. Sehingga dibutuhkan model sistem komunikasi yang lebih baik khususnya untuk komunikasi data. Model tersebut harus mampu menjelaskan dengan lebih baik tentang tugas-tugas kunci dalam komunikasi seperti pada Tabel 2.1[1].

Tabel 2.1 Daftar tugas komunikasi Utilisasi Sistem Transmisi Pengalamatan

Antar muka Perutean

Pembangkit sinyal Pemulihan

Sinkronisasi Pembentukan pesan

Manajemen pertukaran Pengamanan

(16)

2.2.1 Model OSI

Model ini diciptakan berdasarkan sebuah proposal yang dibuat oleh

International Standards Organization (ISO). Model ini disebut ISO OSI (Open

System Internconnection) Reference Model, karena model ini ditujukan bagi

penyambungan sistem terbuka. Sistem terbuka dapat diartikan sebagai suatu sistem yang terbuka untuk berkomunikasi dengan sistem-sistem lain.

Teknik penyusunan yang sudah diterima secara luas, dan salah satunya dipilih oleh ISO, adalah lapisan (layering). Fungsi-fungsi komunikasi dibagi menjadi suatu rangkaian lapisan yang hirarkis. Masing-masing lapisan menampilkan subrangkaian fungsi yang berkaitan untuk berkomunikasi dengan sistem yang lain. Idealnya, lapisan harus ditentukan agar perubahan-perubahan dalam satu lapis tidak mempengaruhi lapis yang lain[2].

Application

Presentation

Session

Transport

Network

Data Link

Physical

Gambar 2.2 Model referensi OSI

Gambar 2.2 menunjukkan bahwa model OSI memiliki tujuh lapis. Prinsip-prinsip yang digunakan pada ketujuh lapis ini adalah :

(17)

3. Fungsi setiap lapis harus dipilih dengan sangat teliti sesuai dengan ketentuan protokol berstandar internasional.

4. Batas-batas lapis harus dipilih untuk meminimalkan aliran informasi yang melewati antar muka.

Jumlah lapis harus cukup banyak, sehingga fungsi-fungsi yang berbeda tidak perlu disatukan dalam satu lapis diluar keperluannya. Akan tetapi jumlah lapis harus diusahakan sedikit mungkin sehingga pemakaian arsitektur jaringan tidak menjadi sulit.

2.2.2 Lapis Fisik (Physical Layer)

Lapis fisik berfungsi dalam pengiriman barisan bit ke kanal informasi. Lapis ini memiliki empat karakteristik penting yaitu :

a. Mekanisme; berkaitan dengan properti fisik dari antar muka ke media transmisi. b. Elektris; berkaitan dengan tampilan bit-bit.

c. Fungsional; menentukan fungsi-fungsi yang ditampilkan oleh sirkuit tunggal dari antar muka fisik diantara sebuah sistem dengan media transmisi.

d. Prosedural; menentukan rangkaian kejadian di mana arus bit berpindah melalui medium fisik.

2.2.3 Lapis Jalur Data (Data Link Layer)

(18)

disediakan oleh lapis ini untuk lapis yang lebih tinggi adalah pendeteksian kesalahan dan pengendalian kesalahan.

2.2.4 Lapis Jaringan (Network Layer)

Lapis jaringan menyediakan transfer informasi diantara ujung sistem melewati beberapa jaringan komunikasi berurutan. Ini mengurangi lapisan tertinggi dari kebutuhan untuk mengetahui apapun mengenai transmit data yang mendasari dan mengganti teknologi-teknologi yang dipergunakan untuk menghubungkan sistem. Pada lapisan ini, sistem komputer berdialog dengan jaringan untuk menentukan alamat tujuan dan meminta fasilitas jaringan tertentu.

2.2.5 Lapis Transpor (Transport Layer)

Fungsi dasar lapis transpor adalah menerima data dari lapis di atasnya, bila perlu memecahnya data menjadi bagian-bagian yang lebih kecil, meneruskan potongan data ke lapis jaringan dan menjamin bahwa semua potongan data tersebut bisa tiba di sisi lainnya dengan benar. Semua proses tersebut harus dilakukan secara efisien dan bertujuan dapat melindungi lapisan bagian atas dari perubahan teknologi perangkat keras yang tidak dapat dihindarkan.

2.2.6 Lapis Sesi (Session Layer)

Lapis sesi menyediakan mekanisme untuk mengendalikan dialog diantara aplikasi pada ujung sistem. Layanan-layanan kunci yang disediakan oleh lapis sesi adalah sebagai berikut :

a. Disiplin dialog (dialogue discipline); ini bisa berupa dua saluran simultan (full

(19)

b. Pengelompokan (grouping); aliran data bisa ditandai dengan cara menentukan kelompok data.

c. Pemulihan (recovery); lapis ini dapat menyediakan suatu mekanisme pemeriksaan agar bila terjadi sesuatu diantara chehkpoint, sesi entiti dapat mentransmisikan kembali seluruh data mulai dari chekpoint terakhir.

2.2.7 Lapis Presentasi (Presentation Layer)

Lapis presentasi menentukan format data yang dipindahkan diantara aplikasi. Lapis presentasi juga menentukan baris program yang dipergunakan diantara entiti aplikasi, menyediakan modifikasi seleksi dan sub-sequent dari representasi yang dipergunakan. Contoh dari layanan-layanan khusus yang bisa ditampilkan pada lapis ini adalah kompresi dan enkripsi data.

2.2.8 Lapis Aplikasi (Application Layer)

Lapis Aplikasi menyediakan cara bagi program-program aplikasi untuk mengakses lingkungan OSI. Lapis aplikasi berisikan fungsi-fungsi manajemen dan mekanisme yang umumnya berguna untuk mendukung aplikasi-aplikasi yang didistribusikan.

(20)

2.3 Komunikasi Data Lapis Data Link

Lapis data link memiliki beberapa fungsi spesifik. Fungsi-fungsi ini meliputi penyediaan antar muka layanan yang baik bagi lapis jaringan, penentuan cara pengelompokan bit dari lapis fisik ke dalam frame, hal-hal yang berkaitan dengan kesalahan transmisi dan pengaturan aliran frame sehingga penerima yang lambat tidak akan dipenuhi oleh pengirim yang cepat.

2.3.1 Layanan yang Disediakan bagi Lapis Jaringan

Salah satu fungsi lapis data link adalah menyediakan layanan bagi lapis jaringan. Layanan yang penting adalah pemindahan data dari lapis jaringan di mesin sumber ke lapis jaringan di mesin yang dituju. Pada mesin pengirim ada suatu proses di mana lapis jaringan memberikan beberapa bit ke lapis data link untuk ditransmisikan. Tugas lapis data link adalah mentransmisikan bit-bit ke mesin yang dituju, sehingga di penerima bit-bit tersebut dapat diserahkan ke lapis jaringan, seperti pada Gambar 2.3(a). Transmisi sebenarnya mengikuti lintasan seperti pada Gambar 2.3(b), tapi akan lebih memudahkan jika dianggap sebagai proses dua lapis data link yang berkomunikasi dengan menggunakan protokol data link[2].

Lintasan

(21)

Lapis data link dapat dirancang sehingga mampu memberikan bermacam-macam layanan. Layanan yang ditawarkan suatu sistem dapat berbeda dengan layanan sistem lainnya. Tiga layanan yang umum disediakan adalah :

2.3.3.1Layanan unacknowledged connectionless.

Layanan unacknowledged connectionless merupakan layanan di mana mesin sumber mengirimkan sejumlah frame ke mesin yang dituju dengan tidak memberikan

acknowledgement atas diterimanya frame-frame tersebut. Tidak ada koneksi yang

terbentuk baik sebelum atau sesudah dikirimkannya frame. Bila sebuah frame hilang sehubungan dengan adanya derau, maka tidak akan ada perbaikan terhadap masalah tersebut di lapis data link.

2.3.3.2Layanan acknowledged connectionless.

Layanan acknowledged connectionless sama seperti pada layanan

unacknowledged connectionless, sama-sama tidak menggunakan koneksi. Tetapi pada

layanan acknowledged connectionless, setiap frame dikirim secara individual dengan

acknowledged. Dalam kasus ini, pengirim akan mengetahui apakah frame yang

dikirimkan ke mesin tujuan telah diterima dengan baik atau tidak. Bila ternyata belum tiba pada interval waktu yang telah ditentukan, maka frame akan dikirimkan lagi. 2.3.3.3Layanan acknowledged connection-oriented.

(22)

2.3.2 Framing

Untuk melayani lapis jaringan, lapis data link harus menggunakan layanan yang disediakan oleh lapis fisik. Yang dilakukan oleh lapis fisik adalah menerima aliran data dan berusaha mengirimkannya ke tujuan. Aliran bit ini tidak dijamin bebas dari kesalahan. Jumlah bit yang diterima mungkin bisa lebih sedikit, sama dengan, atau lebih banyak dari jumlah bit yang ditransmisikan.

Pendekatan yang umum dipakai adalah lapis data link memecah aliran bit menjadi frame-frame diskrit dan menghitung checksum setiap frame-nya. Frame adalah unit informasi di mana sumber dan tujuan merupakan satu kesatuan entitas lapis data link.

Metode dalam memecah aliran bit menjadi frame sebagai berikut :

1. Pemberian jeda waktu

Analogi dari metode pemberian jeda waktu adalah seperti memberikan spasi antara dua kata pada sebuah kalimat. Masalah yang timbul adalah adanya variasi dalam waktu tunda jalur transmisi. Beberapa waktu tunda propagasi dari suatu medium transmisi tidak dapat membedakan antara perbedaan waktu antar bit dengan perbedaan waktu antar frame.

2. Penghitung karakter.

(23)

Masalah yang dijumpai dalam algoritma ini adalah bahwa hitungan dapat dikacaukan oleh kesalahan transmisi. Misalnya, bila penghitung karakter 5 pada Gambar 2.4(b) berubah menjadi 7, maka tempat yang dituju tidak sesuai dan tidak dapat mengetahui awal frame berikutnya. Pengiriman kembali sebuah frame ke sumber untuk meminta pengiriman ulang pun tidak akan membantu, karena tempat yang dituju tidak mengetahui jumlah karakter yang terlewat untuk mendapatkan awal transmisi ulang[2].

Gambar 2.4 Aliran karakter (a)tanpa kesalahan, (b)dengan sebuah kesalahan

3. Pemberian karakter awal dan akhir.

Metode framing ini mengatasi masalah sinkronisasi ulang setelah terjadi suatu kesalahan dengan membuat masing-masing frame diawali dengan deretan karakter ASCII DLE STX (Data Link Escape Start of TeXt) dan diakhiri dengan karakter DLE ETX (Data Link Escape End of TeXt). Dalam metode ini, bila tempat yang dituju kehilangan track batas-batas frame, maka yang perlu dilakukan adalah mencari karakter DLE STX dan DLE ETX.

(24)

cara untuk mengatasi masalah ini adalah dengan membuat lapis data link pengirim menyisipkan sebuah karakter ASCII DLE tepat sebelum karakter DLE “insidentil” pada data. Lapis data link pada mesin penerima membuang DLE sebelum data diberikan ke lapis jaringan. Teknik ini disebut penyisipan karakter (character

stuffing). Dengan demikian suatu DLE STX atau DLE ETX framing dapat dibedakan

dari DLE STX dan DLE ETX pada data pada saat ada dan tidak adanya sebuah DLE. DLE-DLE pada data selalu digandakan. Gambar 2.5 memberikan contoh-contoh aliran data sebelum penyisipan, setelah penyisipan dan sesudah penyisipan[2].

DLE STX A DLE B DLE ETX

DLE STX A DLE DLE B DLE ETX

DLE yang disisipkan (a)

(b)

(c)

Gambar 2.5 (a) Data yang dikirim oleh lapis jaringan. (b) Data setelah disisipi oleh lapis data link. (c) Data dilewatkan ke lapis jaringan di mesin penerima

(25)

4. Pemberian flag awal dan akhir.

Teknik ini memungkinkan frame data berisi sembarang jumlah bit dan mengijinkan kode karakter dengan sembarang jumlah bit per karakter. Teknik ini bekerja sebagai berikut, setiap frame diawali dan diakhiri oleh pola bit khusus, 01111110, yang disebut dengan flag. Kapanpun lapis data link pengirim menemukan lima buah bit 1 yang berurutan pada data, maka lapis data link secara otomatis menyisipkan sebuah bit 0 ke keluaran aliran data.

Ketika penerima melihat lima buah bit 1 masuk yang berurutan, yang diikuti oleh sebuah bit 0, maka penerima secara otomatis menghapus bit 0 tersebut. Gambar 2.6 menggambarkan tentang penyisipan bit[2].

0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 0

0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 1 0 0 1 0

Bit-bit yang disisipkan (a)

(b)

(c)

Gambar 2.6 (a) Data asli. (b) Data yang terjadi pada kanal (c) Data yang tersimpan pada memory setelah proses penghapusan

5. Pelanggaran pengkodean lapisan fisik.

(26)

Proses itu berarti bahwa setiap bit data memiliki transisi di tengah, yang memudahkan penerima untuk mencari batas bit.

2.3.3 Kendali Kesalahan

Untuk meyakinkan semua frame dapat dikirm dengan segera ke lapis jaringan di mesin tujuan dengan urutan yang benar, maka dibutuhkan suatu metode pengendalian kesalahan. Jika dianggap bahwa pengiriman hanya memperhatikan keluaran frame tanpa memperhatikan benar atau tidaknya kedatangannya maka akan cocok untuk layanan unacknowledged connectionless tapi hampir tidak akan sesuai dengan layanan reliable connection-oriented.

Cara yang umum dilakukan untuk menjamin pengiriman reliable adalah dengan memberikan pengirim beberapa umpan balik tentang apa yang terjadi di sisi lain dari saluran. Umumnya protokol meminta penerima untuk mengirimkan kembali

frame-frame kendali khusus yang berkaitan dengan acknowledgment positif atau

negatif tentang frame yang akan datang. Bila pengirim menerima acknowlegdgment positif, maka pengirim mengetahui bahwa frame telah sampai dengan baik. Sebaliknya, acknowledgment negatif berarti bahwa terdapat sesuatu yang salah, maka

frame harus ditransmisi ulang.

Secara sistematis kendali kesalahan memasukkan satu atau lebih tahapan berikut : 1. Pendeteksian frame yang rusak.

2. Perbaikan kesalahan pada frame yang rusak.

3. Mengirimkan ACK negatif ke pengirim, ketika mendapati kerusakan frame tidak dapat diperbaiki, yang akan membuat pengirim mentransmisikan ulang

(27)

4. Memanajemen waktu dan nomor urut untuk meyakinkan setiap frame melewati lapis jaringan tepat satu kali.

Pada lapis data link, terdapat dua jenis strategi untuk pengendalian kesalahan. Strategi yang pertama adalah memasukkan sejumlah perulangan informasi yang cukup disepanjang setiap blok data yang dikirim. Informasi ini digunakan untuk mengijinkan penerima memperkecil permintaan perbaikan terhadap informasi yang diterima. Strategi yang kedua hanya memasukkan perulangan informasi yang mengijinkan penerima untuk memdeteksi kesalahan. Dengan kata lain, pada strategi kedua, penerima hanya mampu mendeteksi kesalahan tetapi tidak mampu memperbaiki kesalahan.

Strategi yang pertama didasari pada penggunaan kode perbaikan kesalahan (error-correcting codes), sedangkan yang kedua didasari pada kode pendeteksi kesalahan (error-detecting codes).

2.3.4 Kendali Aliran

(28)

2.3.4.1Kendali Aliran Stop and Wait

Bentuk paling sederhana dari kendali aliran disebut juga dengan kendali aliran berhenti-dan-tunggu (stop and wait flow control). Proses kerjanya sebagai berikut: Sumber mentransmisikan frame. Setelah tujuan menerima frame, maka tujuan akan mengirim balasan bahwa frame diterima dan siap untuk menerima frame berikutnya. Sumber harus menunggu sampai balasan tersebut diterima dalam keadaan baik sebelum mengirimkan frame berikutnya ke tujuan. Proses ini dapat digambarkan seperti pada Gambar 2.7[1].

Frame 2

ACK Frame 1 Frame 1

Frame 3

ACK Frame 2

ACK Frame 3

Sumber Tujuan

Gambar 2.7 Prinsip kerja Stop-and-Wait Flow Control

Prosedur ini bekerja dengan baik dan tentunya dapat lebih ditingkatkan bila pesan dikirim dengan frame yang lebih sedikit. Namun, yang sering terjadi adalah blok data yang dalam jumlah besar akan dipecah-pecah oleh sumber menjadi blok-blok yang lebih kecil serta mentransmisikan data dalam beberapa frame. Hal ini dilakukan karena :

a. Ukuran penyangga penerima terbatas.

b. Blok data dalam jumlah besar dapat menyebabkan transmisi menjadi lebih lama. c. Pada media yang dipakai bersama, seperti LAN, biasanya tidak

(29)

Dengan menggunakan beberapa frame untuk sebuah pesan tunggal prosedur

stop-and-wait saja tidak cukup. Inti permasalahan adalah karena hanya ada satu frame

saja yang dapat dilintaskan dalam satu waktu. Dalam situasi di mana panjang bit dari jalur lebih besar dari panjang frame, akan terjadi ketidakefisiensian yang parah. Hal ini digambarkan pada Gambar 2.8[1].

T

Gambar 2.8 Penggunaan jalur Stop and Wait (waktu transmisi =1; waktu perambatan = a)

(30)

menyelesaikan transmisi semua frame sebelum bit yang utama dari frame tersebut tiba di penerima.

2.3.4.2Kendali Aliran Sliding-Window

Kendali aliran jendela pergeseran (sliding- window) lebih kompleks dari kendali aliran stop-and-wait. Pada metode ini sumber mengirimkan sejumlah frame (multiple frame) dan bukan satu frame dalam sekali pengiriman.

Pada Gambar 2.9, jika diasumsikan A sebagai sumber dan B sebagai tujuan dengan hubungan full duplex. Maka A dan B akan mengalokasikan ruang penyangga untuk sejumlah frame. Sehingga B dapat menerima sejumlah frame dan A dibiarkan tetap mengirim tanpa menunggu balasan untuk tiap satu frame yang telah berasil ditransmisikan. Sebagai contoh, B dapat menerima frame 1, 2, 3 dan 4. Namun, menahan balasan sampai frame 4 tiba. Kemudian dengan mengembalikan balasan dengan nomor urut 5, B membalas frame 1, 2, 3 dan 4 sekaligus. A mempertahankan daftar urutan nomor yang diberisikan urutan yang dibiarkan dikirim, sedangkan B mempertahankan daftar urutan nomor yang dipersiapkan untuk menerima. Masing-masing daftar ini diibaratkan dengan jendela frame[1].

0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 . . .

(31)

0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 . . . . . .

Frame-frame yang siap diterima

Jendela dari frame yang diterima

Frame terakhir yang dibalas

Frame terakhir yang ditrerima

Jendela menyusut dari pinggiran yang mengikuti saat frame-frame diterima (b) Menurut perspektif penerima

Jendela melebar dari pinggiran yang memimpin saat ACK dikirim

(32)

BAB III

PENGENDALIAN KESALAHAN ARQ

2.4 Umum

Pengendalian kesalahan berkaitan dengan mekanisme untuk mendeteksi dan memperbaiki kesalahan yang terjadi pada pentransmisian frame. Sebagaimana dijelaskan pada bab sebelumnya bahwa data dikirim sebagai deretan frame; frame tiba sesuai dengan perintah yang sama saat dikirim; dan masing-masing frame yang ditransmisikan mengalami perubahan dan sejumlah variabel penundaan sebelum mencapai penerima.

2.5 Pengendalian Kesalahan

Pengendalian kesalahan merupakan suatu mekanisme untuk mendeteksi dan memperbaiki kesalahan yang terjadi pada pentransmisian frame. Teknik yang paling umum untuk mengendalikan kesalahan didasarkan atas beberapa atau seluruh unsur berikut :

a. Pendeteksian kesalahan b. Balasan positif

c. Retransmisi setelah waktu habis d. Balasan negatif dan retransmisi

Secara bersama-sama, mekanisme ini semua disebut sebagai Automatic Repeat

reQuest (ARQ); efek ARQ ini adalah mengubah jalur data yang tidak handal menjadi

(33)

2.6 Automatic Repeat Request (ARQ)

Automatic Repeat reQuest (ARQ) merupakan metode yang mengijinkan mesin

pengirim secara otomatis mengirim ulang kembali suatu frame ke mesin tujuan. ARQ beroperasi pada frame dan berusaha menyampaikan frame dari sumber ke tujuan melalui medium transmisi. Medium transmisi mendukung koneksi lapis fisik yang beroperasi berdasarkan protokol data link.

Ketika frame melalui suatu medium transmisi, maka ada kemungkinan frame menjadi rusak. Penyebab kerusakan frame pada suatu medium transmisi antara lain disebabkan oleh :

1. Kerusakan diakibatkan adanya derau pada media komunikasi. 2. Kerusakan diakibatkan adanya interferensi pada medium transmisi. 3. Putusnya jalur komunikasi.

4. Kerusakan yang diakibatkan oleh tubrukan pada jalur yang dipakai bersama. 5. Kerusakan pada perangkat di sisi penerima atau di sisi pengirim.

Terdapat dua buah kategori yang menggambarkan secara mudah dari proses transmisi ulang ARQ dan digunakan secara luas yaitu Idle ARQ dan Continoues ARQ.

Metode ARQ mempunyai tiga jenis metode didalamnya yaitu metode

Stop-and-Wait ARQ, metode Go Back N ARQ dan metode Selective Reject ARQ. Setiap

metode mempunyai cara kerja pendeteksi error tersendiri.

2.6.3 Idle ARQ

(34)

pengiriman ulang frame sebelumnya jika acknowledgment yang diterima mengindikasikan frame sebelumnya rusak.

Idle ARQ bersifat sederhana, tidak efisien pada protokol-protokol yang diimplementasikan dan tidak populer. Teknik ini cocok diterapkan pada jalur komunikasi yang memiliki bandwidth dan delay yang rendah.

2.6.4 Continoues ARQ

Continoues ARQ memiliki beberapa keuntungan dibandingkan dengan Idle

ARQ. Continoues ARQ menggunakan konsep transmisi dan penerimaan jendela (window). Pada metode ini, setiap frame mendapat suatu penomoran yang bersifat unik, berdasarkan modulo. Modulo dapat diartikan sebagai penomoran dasar untuk nomor urutan frame dan ukuran dari jendela. Protokol Continoues ARQ memiliki kekompleksitas yang lebih tinggi dari Idle ARQ.

Sumber mengirim sejumlah frame dan kemudian menunggu acknowledment. Pengirim frame dalam ukuran window yang cukup besar, akan menyebabkan sumber secara terus menerus mengirimkan frame. Sedangkan pengiriman frame dalam ukuran

window yang lebih kecil, menyebabkan sumber menghentikan pengiriman sementara

sampai waktu tunggu habis atau sumber menerima acknowledgment.

2.7 Stop and Wait ARQ

Stop and wait ARQ didasarkan atas teknik kontrol arus Stop and Wait (Stop

and Wait flow control). Station sumber mentransmisikan sebuah frame tunggal dan

kemudian harus menunggu balasan (ACK). Tidak ada data yang dikirim sampai

(35)

Mekanisme Stop-and-Wait ARQ

Berdasarkan pada teknik flow control stop and wait dan digambarkan dalam gambar 3.1. Stasiun sumber mentransmisi suatu frame tunggal dan kemudian harus menunggu suatu acknowledgment (ACK) dalam periode tertentu. Tidak ada data lain dapat dikirim sampai balasan dari stasiun tujuan tiba pada stasiun sumber. Bila tidak ada balasan maka frame ditransmisi ulang. Bila error dideteksi oleh tujuan, maka

frame tersebut dibuang dan mengirim suatu Negative Acknowledgment (NACK), yang

menyebabkan sumber mentransmisi ulang frame yang rusak tersebut. Gambar 3.1 adalah contoh aliran untuk Stop and wait ARQ[4].

Gambar 3.1 Stop and wait ARQ

(36)

maka frame diberi label 0 atau 1 dan positive acknowledgment dengan bentuk ACK0 atau ACK1 : ACK0 mengakui menerima frame 1 dan mengindikasi bahwa receiver siap untuk frame 0. Sedangkan ACK1 mengakui menerima frame 0 dan mengindikasi bahwa receiver siap untuk frame 1.

2.8 Go Back- N ARQ

Go back- N ARQ merupakan bentuk pengontrolan kesalahan yang didasarkan

atas teknik kontrol arus jendela penggeseran. Dalam metode ini, station sumber bisa

mengirim deretan frame yang diurutkan berdasarkan suatu modulo bilangan.

Jumlah frame balasan yang ada ditentukan oleh ukuran jendela, menggunakan

teknik sliding window. Bila terjadi suatu kesalahan, station tujuan akan membalas

(RR = Receive Ready) frame yang datang seperti biasa. Bila station tujuan

mendeteksi suatu kesalahan pada sebuah frame, station tujuan mengirim balasan

negatif (REJ = Reject) untuk frame tersebut. Station tujuan kemudian membuang

frame itu dan semua frame- frame yang nantinya akan datang sampai frame yang

mengalami kesalahan diterima dengan benar. Jadi, station sumber, bila menerima

REJ, harus melakukan retransmisi terhadap frame yang mengalami kesalahan tersebut

plus semua frame pengganti yang ditransmisikan sementara.

Mekanisme Go Back- N ARQ

Dengan mempertimbangkan bahwa sumber mengirim frame ke tujuan. Setelah setiap transmisi dilakukan, sumber menyusun pencatat waktu balasan untuk frame yang baru saja ditransmisi. Dengan menganggap bahwa tujuan sebelumnya berhasil menerima frame (i–1) dan sumber baru saja mentransmisikan frame i, maka teknik

(37)

1. Rusaknya frame

Bila frame yang diterima rusak, tujuan membuang frame dan tidak melakukan tindakan apa-apa. Dalam hal ini ada dua subkasus, yaitu :

a. Di dalam periode waktu yang memungkinkan, sumber berturut-turut mengirim

frame (i + 1). Tujuan menerima frame (i + 1) yang tidak beres dan mengirim

REJ i. Sumber harus melakukan retransmisi terhadap frame i dan semua frame urutannya.

b. Sumber tidak segera mengirimkan frame tambahan. Tujuan tidak menerima apapun serta tidak mengembalikan RR maupun REJ. Bila pewaktu sumber habis, sumber mentransmisikan frame RR yang memuat bit yang disebut dengan bit P, yang disusun berdasarkan bit 1. Tujuan menerjemahkan frame RR dengan bit P sebagai perintah yang harus di jawab dengan jalan mengirimkan RR, menunjukkan frame berikutnya yang diharapkan, yang berupa frame i. Bila Sumber menerima RR, Sumber kembali mentransmisikan

frame i.

2. Rusaknya RR

Terdapat dua subkasus :

a. Tujuan menerima frame i dan mengirimkan RR(i + 1), yang hilang saat singgah. Karena balasannya kumulatif (misalnya, RR 6 berarti semua frame sampai 5 dibalas), kemungkinan sumber akan menerima RR urutannya sampai

frame berikutnya dan akan tiba sebelum pewaktu yang dihubungkan dengan

frame i berakhir.

(38)

disebut pewaktu P-bit. Bila Tujuan gagal merespon perintah RR, atau bila respon Tujuan rusak, maka pewaktu P-bit Sumber akan berakhir. Dalam kasus ini, sumber akan kembali berusaha dengan cara membuat perintah RR yang baru dan kembali mengulang pewaktu P-bit. Prosedur ini diusahakan untuk sejumlah iterasi. Bila sumber gagal memperoleh balasan setelah beberapa upaya maksimum dilakukan. Sumber kembali mengulangi prosedur yang sama.

3. Rusaknya REJ

Bila REJ hilang, sama dengan kasus 1b.

(39)

Sumber Tujuan

Gambar 3.2 Go Back-N ARQ

3.6 Selective Reject ARQ

Dengan Selective-Reject ARQ, frame frame yang hanya ditransmisikan adalah

frame frame yang menerima balasan negatif, dalam hal ini disebut SREJ atau frame-

frame yang waktunya sudah habis. Sebagai contoh, bila frame 5 diterima rusak, B

mengirim SREJ 4, yang berarti frame 4 tidak diterima. Selanjutnya, B berlanjut

(40)

yang valid diterima. Dalam hal ini, B dapat meletakkan frame sesuai pada tempatnya

agar bisa dikirim ke software pada lapisan yang lebih tinggi.

Selective Reject lebih efisien dibanding Go back- N, karena Selective Reject

meminimalkan jumlah retransmisi. Dengan kata lain, receiver harus mempertahankan

penyangga sebesar mungkin untuk menyimpan tempat bagi frame SREJ sampai frame

yang rusak diretransmisi, serta harus memuat logika untuk diselipkan kembali frame

tersebut pada urutan yang tepat. Selain itu, transmiter juga memerlukan logika yang

lebih kompleks agar mampu mengirimkan frame di luar urutan. Karena komplikasi

seperti itu, Selective Reject ARQ tidak terlalu banyak dipergunakan dibandingkan Go

Back N ARQ.

Mekanisme Selective Reject ARQ

Sistem Selective Reject ARQ juga disebut sebagai Selective- detransmission.

Cara kerja sistem adalah seperti berikut :

1. Hanya frame yang salah dikirim ulang dan frame yang diterima oleh penerima

akan ditampung dalam satu buffer.

2. Meminimumkan retransmission. Disini receiver harus menjaga frame yang telah

diterima sehigga memiliki buffer yang besar.

3. Pada transmitter harus memiliki data mengenai tentang frame yang dikirim.

(41)

Gambar 3.3 Selective Reject ARQ

3.7 Perhitungan Delay dan Efisiensi

(42)

(3.1)

Dimana :

tprop = waktu perambatan dari sumber ke tujuan tframe = waktu untuk mentransmisikan sebuah frame

tproc = waktu pemrosesan pada masing-masing stasiun untuk bereaksi terhadap kedatangan

tack = waktu untuk mentransmisikan suatu balasan

Karena pada Tugas Akhir ini tidak membahas karakteristik mesin di sisi sumber dan tujuan, maka waktu pemrosesan (tproc) dapat diabaikan. Selain itu, mengingat ukuran frame balasan (ACK) terlalu kecil dibandingkan frame data maka waktu untuk mentransmisikan frame balasan (tack) dapat diabaikan juga. Sehingga total waktu yang dibutuhkan untuk mengirimkan data dapat dinyatakan :

(3.2)

Dari waktu tersebut, hanya yang benar-benar dihabiskan untuk mentransmisikan data dan sisanya merupakan overhead. Penggunaan atau efisiensi dari jalur tersebut adalah :

(43)

Jika ditetapkan bahwa , maka persamaan (3.3) akan lebih dapat di sederhanakan menjadi:

(3.4)

Agar mendapat kejelasan dari persamaan (3.4), diperoleh pernyataan yang berbeda untuk a, yakni :

(

3.5

)

Waktu perambatan setara terhadap jarak d dari jalur yang dibagi dengan kecepatan perambatan V. Untuk transmisi unguided melalui udara atau angkasa, V adalah kecepatan cahaya, kira-kira 3x108 m/s. Sedangkan untuk transmisi guided, V kira-kira 0,67 kali kecepatan cahaya untuk serat optik dan media dari tembaga. Waktu transmsi setara terhadap panjang frame dalam bit, L, dibagi dengan data rate R. Jadi

(3.6)

Sehingga, untuk frame dengan panjang tertentu, a sebanding dengan data rate kali panjang media. Cara yang terbaik untuk melihat a adalah tampilan panjang media dalam bit dibandingkan dengan panjang frame (L).

(44)

yang pertama mencapai Tujuan, sementara Sumber sendiri masih dalam proses pentransmisian frame. Pada t0+1, Sumber melengkapi transmisi. Pada t0+1+a, Tujuan telah menerima seluruh frame dan segera mentransmisikan frame balasan kecil. Balasan ini tiba kembali di Sumber pada t0+1+2a. Total waktu yang dilewati: 1+2a. Total waktu transmisi: 1. Penggunaannya adalah 1/(1+2a). Hasil yang sama diperoleh dengan a>1

Untuk kendali arus jendela pergeseran, laju penyelesaian untuk jalur tergantung pada ukuran jendela W dan nilai a. Berdasarkan Gambar 3.2, stasiun A (Sumber) mulai memancarkan frame pada waktu t = 0. Ujung frame pertama yang mengawali mencapai stasiun B (Tujuan) pada [1].

Frame pertama diserap seluruhnya pada . Dengan mengabaikan waktu pemrosesan dan waktu transmisi balasan dari B, maka A menerima balasan (ACK) pada . Untuk mengevaluasi kinerja, harus dipertimbangkan dua kasus sebagai berikut :

1. Kasus 1 sesuai Gambar 3.4(a) . Balasan untuk frame 1 mencapai A sebelum A menyelesaikan jendelanya. Sehingga, A dapat terus melakukan transmisi tanpa sekalipun berhenti. Laju penyelesaian normalnya adalah 1.

2. Kasus 2 sesuai Gambar 3.4(b) . A menyelesaikan jendelanya pada dan tidak dapat mengirim frame tambahan sampai . Sehingga, laju penyelesaian normalnya adalah satuan waktu W diluar perioda unit waktu

(45)

Dengan dua pertimbangan di atas dapat dinyatakan penentuan efisiensi transmisi adalah sesuai dengan persamaan (3.5)

(3.7)

(46)

Persamaan (3.5) merupakan persamaan untuk kondisi bebas kesalahan, dalam arti bahwa kondisi di atas belum memasukkan fungsi pengendalian kesalahan. Untuk dapat memasukkan fungsi pengedalian kesalahan, sebelumnya persamaan (3.5) dapat juga dinyatakan dengan :

U = Tp Tf

(3.8)

di mana Tf = waktu bagi pengirim untuk memancarkan frame tunggal sedangkan Tt = total waltu di mana jalur dipergunakan untuk mentransmisikan frame tunggal.

Untuk operasi bebas kesalahan menggunakan stop and wait ARQ.

dimana Tp adalah perambatan. Dipisahkan oleh Tf, dan mengingat bahwa a = Tp/Tf, maka akan didapat kembali persamaan (3.4). Bila terjadi kesalahan, persamaan (3.7) akan menjadi :

dimana Nr adalah jumlah transmisi frame yang diharapkan. Maka pada stop and wait ARQ memiliki persamaan :

U

(

3.11

)

(47)

probabilitasnya adalah k akan berupaya mentransmisikan frame sebaik-baiknya pk-1 (1-P). Maksudnya, sistem telah berupaya namun tidak berhasil (k-1) kemudian berupaya lagi dan berhasil; probabilitas dari kejadian ini hanya merupakan akibat dari probabilitas kejadian yang muncul terpisah. Maka :

Selanjutnya jika diasumsikan bahwa Nr adalah jumlah frame yang ditransmisikan agar berhasil mentransmisikan 1 frame . Maka pada stop and wait ARQ kita peroleh:

U (3.13)

Berdasarkan window protocol, persamaan 3.7 di aplikasikan pada operasi bebas kesalahan. Pada selective reject ARQ kita dapat asumsikan seperti pada stop

and wait ARQ. Dimana operasi bebas kesalahan didefenisikan oleh . Dimana N,. = 1/(1 - P). Jadi pada selective reject ARQ :

U (3.14)

Maka untuk Go Back-N ARQ :

(48)

Dengan memperhatikan Gambar 3.4, dapat disimpulkan bahwa K setara dengan (2a + 1) untuk W ≥ 2a +1, dan K=W untuk W < 2a + 1. Sehingga utilisasi pada Go Back N

ARQ adalah

Dimana :

a = waktu penyebaran W = ukuran window

(49)

BAB IV

ANALISA PERFORMANSI ARQ PADA PENGENDALIAN KESALAHAN DALAM KOMUNIKASI DATA

4.1 Umum

Pada Tugas Akhir ini akan dianalisa performansi dari efisiensi dan delay pada

Stop and Wait ARQ, Selective Reject ARQ, dan Go Back- N ARQ. Dan tidak

membahas tentang cara deteksi kesalahan dan mengambil asumsi bahwa fading pada sistem diabaikan.

4.2 Parameter Kinerja Yang Diukur

Parameter kinerja yang diukur pada Tugas Akhir ini adalah delay transmisi dan efisiensi transmisi frame. Delay transmisi frame merupakan waktu yang dibutuhkan sumber untuk mengirimkan sebuah frame sampai sumber memperoleh ACK positif dari tujuan. Efisiensi transmisi diartikan sebagai perbandingan antara waktu transmisi frame dengan delay transmisi frame.

4.3 Prinsip Kerja Sistem

Prinsip kerja dari sistem yang disimulasikan adalah sebagai berikut : 1. Sumber mengirimkan sejumlah frame ke Tujuan yang disebut satu jendela.

2. Sumber selanjutnya membangkitkan waktu tunggu pada saat frame paling awal ditransmisikan.

(50)

4. Tujuan mengirimkan ACK positif bila menerima frame dalam keadaan baik, sedangkan mengirimkan ACK negatif bila menerima frame dalam keadaan rusak. 5. Sumber baru dapat mengirimkan sejumlah jendela berikutnya, apabila telah

mendapatkan ACK dari Tujuan baik positif ataupun negatif.

6. Ketika Sumber tidak mendapat balasan ACK dari Tujuan sampai waktu tunggu habis. Maka Sumber akan mengirimkan suatu frame khusus yang akan membuat Tujuan merespon dengan mengirimkan ACK.

7. Pengiriman frame khusus ini akan terus dilakukan sumber dalam selang waktu tertentu sampai Sumber memperoleh balasan dari Tujuan.

8. Jika Sumber mendapati ACK positif, maka Sumber dapat mengirimkan sejumlah

frame berikutnya kepada Tujuan.

9. Jika Sumber mendapati ACK negatif terhadap suatu frame. Maka sumber akan mengirim ulang frame tersebut beserta frame setelahnya ke Tujuan.

4.4 Waktu Tunggu

Waktu tunggu merupakan waktu yang dibangkitkan Sumber untuk menunggu respon dari Tujuan akan frame yang dikirim. Dalam hal ini ada dua kondisi, pertama waktu tunggu yang dibangkitkan untuk menunggu ACK terhadap frame informasi yang telah dikirim. Kondisi kedua adalah waktu tunggu yang dibangkitkan untuk menunggu ACK terhadap frame khusus yang dikirim. Sehingga waktu tunggu pada analisa ini adalah total waktu tunggu dari kedua kondisi ini.

Untuk kondisi pertama, waktu tunggu sama dengan (2 x waktu transmisi

frame) + (3 x waktu propagasi). Pengambilan kondisi waktu tunggu ini dengan

(51)

1. Waktu minimal yang dibutuhkan untuk mengirim satu buah frame oleh Sumber sampai Sumber menerima ACK dari tujuan tentang frame tersebut adalah sama dengan waktu transmisi frame + dua kali waktu propagasi.

2. Jika ada kemungkinan ACK frame rusak, Sumber masih memiliki kesempatan untuk mengetahui kondisi frame dari ACK frame berikutnya pada jendela yang sama. Hal ini sesuai dengan kondisi Rusaknya RR pada bagian a . Hal ini dapat diperjelas dengan memperhatikan Gambar 4.1[1].

SUMBER TUJUAN

Gambar 4.1 Penentuan waktu tunggu frame informasi

Dapat diperhatikan bahwa selang waktu antara ACK frame pertama dengan ACK frame ke dua adalah sama dengan waktu untuk mentransmisikan satu buah

frame. Sehingga ACK dari frame kedua akan diterima Sumber dalam waktu yang

sama dengan (2 x wt) + (3 x wp), dengan wt adalah waktu transmisi frame dan wp adalah waktu propagasi frame atau ACK.

(52)

ACK tentang frame yang telah dikirim. Waktu tunggu ini sama dengan 2 kali waktu propagasi frame, dengan mengabaikan waktu transmisi frame khusus karena dianggap ukuran frame khusus cukup kecil.

4.5 Perhitungan Delay

Delay merupakan total waktu yang dibutuhkan oleh Sumber untuk

mengirimkan sebuah frame sampai ACK frame tersebut diterima. Jika tidak ada kesalahan pada frame atau ACK maka delay adalah sama dengan waktu transmisi

frame + dua kali waktu propagasi.

Jika terjadi kesalahan baik pada frame informasi maupun pada ACK maka nilai delay akan berbeda. Jika terjadi kesalahan pada frame informasi, maka nilai

delay ini akan dikalikan dengan berapa banyak Sumber harus mentransmisikan frame

tersebut sampai diterimanya ACK positif dari Tujuan.

Jika dalam proses itu terjadi kesalahan ACK yang menyebabkan Sumber tidak menerima ACK tetapi menerima ACK untuk frame berikutnya, maka delay transmisi

frame sebelumnya adalah sama dengan waktu tunggu frame informasi.

4.6 Parameter Asumsi

Bagian ini akan dianalisa unjuk kerja sistem dari setiap metode ARQ pada hubungan LAN dan hubungan WAN sesuai dengan parameter. Analisa akan menunjukkan bagaimana perbandingan kinerja berupa delay dan efisiensi transmisi

frame pada hubungan LAN dan WAN dengan pengaturan jarak.

1. Parameter untuk LAN untuk frame Ethernet a. Panjang frame Ethernet adalah 1000 bit

(53)

c. Laju bit adalah 100 Mbps

d. Ukuran frame data adalah 5.000 frame e. Ukuran jendela adalah 5

2. Parameter untuk WAN untuk frame ATM a. Panjang frame ATM adalah 424 bit

b. Kecepatan rambat medium fiber optik adalah 2 x 108 m/s c. Laju bit adalah 155,52 Mbps

d. Ukuran frame data adalah 5.000 frame e. Ukuran jendela adalah 5

4.7 Analisa Performansi ARQ

Pada bagian ini akan dianalisa unjuk kerja sistem dari setiap metode ARQ pada hubungan LAN dan hubungan WAN sesuai dengan parameter.

4.7.1 Analisa Stop and Wait ARQ

4.7.1.1 Analisa Stop and Wait ARQ pada LAN

Untuk hubungan LAN akan dilakukan dengan pengaturan jarak dari 100 meter sampai 10.000 meter.

Dan ukuran jendela yang dipakai 5. Untuk D = 100 m.

= 0,05

= wt + 2wp

=

(54)

U =

=

= 1,818 x 10-4

Untuk D = 500 m

= 0,25

wt + 2wp

=

= 1,5 x 10-5 detik

U = =

= 1,333 x 10-4 Untuk D = 1000m

=

0,5

wt + 2wp

=

= 2 x 10-5 detik

U = =

= 10-4 Untuk D = 5000m

=

2,5

wt + 2wp

=

(55)

U = =

Jika dibuat dalam bentuk tabel, maka hasilnya dapat dilihat seperti pada Tabel 4.1.

Tabel 4.1 Tabel Analisa Performansi Stop and Wait ARQ pada LAN

(56)

4.7.1.2 Analisa Stop and Wait ARQ pada WAN

Pada komunikasi WAN, pengaturan jarak sedikit lebih besar dari LAN yaitu dari 1.000 meter sampai 15.000 meter.

(58)

Jika dibuat dalam bentuk tabel, maka hasilnya dapat dilihat seperti pada Tabel 4.2.

Tabel 4.2 Analisa Stop and Wait ARQ pada WAN

NO JARAK

4.7.1 Analisa Selective Reject ARQ

4.7.2.1 Analisa Selective Reject ARQ pada LAN

Dan ukuran jendela yang dipakai 5.

Untuk perhitungan waktu penyebaran sama seperti pada stop and wait ARQ

Nr

=

Dimana Nr = 5000 maka 5000 = 5000 – 5000P = 1

P = 0.9998

Berdasarkan persamaan (3.14), dapat disimpulkan untuk data pada Selective

(59)

Tabel 4.3 Analisa Selective Reject ARQ pada LAN

4.7.2.2 Analisa Selective Reject ARQ pada WAN

Untuk D = 1000m.

Berdasarkan perhitungan a = 1,834 maka W≥2a+1, sehingga K =2a+1. Berdasarkan persamaan (3.16) maka diperoleh :

Nr =

Berdasarkan persamaan (3.14), dapat disimpulkan untuk data pada Selective

(60)

Tabel 4.4 Analisa Selective Reject ARQ pada WAN

4.7.3.1 Analisa Go Back- N ARQ pada LAN

Untuk D = 100m.

Berdasarkan perhitungan a = 0,05 maka W≥2a+1, sehingga K = 2a+1. Berdasarkan persamaan (3.16) maka diperoleh :

(61)

Jika dibuat dalam bentuk tabel maka hasilnya dapat dilihat pada Tabel 4.5. Tabel 4.5 Analisa Go Back- N ARQ pada LAN

NO JARAK

4.7.3.2 Analisa Go Back- N ARQ pada WAN

Untuk D = 1000m.

Berdasarkan perhitungan a = 1.8339 maka W≥2a+1, sehingga K = 2a+1. Berdasarkan persamaan (3.16) maka diperoleh :

(62)

U =

U = 0,000199

Jika dibuat dalam bentuk tabel maka hasilnya dapat dilihat pada tabel 4.6. Tabel 4.6 Analisa Go Back- N ARQ pada WAN

NO JARAK

( meter)

UKURAN

JENDELA

PROBABILITAS

TRANSMISI

WAKTU

PENYEBARAN

DELAY

TRANSMISI

(detik)

EFISIENSI

TRANSMISI

FRAME

1 1000 5 0.99906 1,834 1,27 x 10-5 0,000199

2 2500 5 0,99900 4,584 2,27 x 10-5 0,000061

3 5000 5 0,99900 9,169 5,27 x 10-5 0,000051

4 10000 5 0.99900 18,339 10,27 x 10-5 0,000026

(63)

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Dari hasil analisa dapat diambil beberapa kesimpulan sebagai berikut :

1. Karakteristik dari panjang bit dan laju bit memberikan pengaruh terhadap

delay dan efisiensi transmisi frame.

2. Jarak dari Sumber ke Tujuan sebanding dengan delay dan berbanding terbalik dengan efisiensi tansmisi frame.

3. Delay pada transmisi frame WAN sama dengan 1,27 x 10-5detik sedangkan pada LAN sama dengan 2 x 10-5 detik pada jarak 1000m. Sehingga delay transmisi frame WAN lebih baik daripada LAN.

4. Efisiensi transmisi frame pada LAN pada jarak 1000m sama dengan 0,00045 sedangkan pada WAN 0,000199. Sehingga efisiensi transmisi frame LAN lebih baik daripada WAN.

5.2 Saran

(64)

DAFTAR PUSTAKA

1. Stallings, William. 2001.”Komunikasi Data Dan Komputer, Dasar-Dasar

Komunikasi Data”. Jakarta.Salemba Teknika, hal: 5-6,199-203,213-215,232-238.

2. Tanembaum, Andrew S. 2003. “Computer Network, Fourth Edition”. USA.Prantice Hall, hal: 167-174.

3. Kasera, Sumit, Narang, Nishit, Narang, Sumita. 2005. “Communication

Networks”. India.Tata McGraw-Hill, hal: 98-102.

4. Sutantha, Edhy. 2003.“Komunikasi Data dan Jaringan komputer“, Jakarta. Salemba, hal 5-12

5. Kristanto, A, 2002, “Jaringan Komputer, Penerbit Graha Ilmu”, Yogyakarta hal 36-49,

6. Wetterod, Debra. 2003. “OSI Reference Model for Telecommunications“, USA.McGraw- Hill, hal 99-102.

7. Odom, Wendell. 2004. “CCNA INTRO Exam Certification Guide”, Indianapolis. Cisco Press, hal 31-35.