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.

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.

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).

TCU

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.

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

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

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 Stationsdipilih dalam proses yang disebut “Claim Token Process”setelah Active Monitor dipilih,stasiun-stasiun lainnya menjadi ”Standby Monitors”(SBM).

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 < S < 1 (4.1) Dimana λ = rata-rata kecepatan kedatangan paket (paket/detik)

X = panjang paket (bit) R = bit rate (bit/detik)

diterima dengan sukses di tujuan. Delay yang dialami oleh masing-masing pengiriman paket terdiri atas beberapa komponen, yaitu :

1. waktu yang dibutuhkan paket tersebut untuk berjalan dari DTE ke interface jaringan.

2. waktu yang dihabiskan paket tersebut dalam buffer saat menunggu giliran pengiriman.

3. waktu yang dibutuhkan untuk mengirimkan paket tersebut dalam jaringan.

4. waktu yang dihabiskan paket tersebut dalam buffer penerima.

5. waktu yang dibutuhkan paket untuk berjalan dari interface jarngan ke DTE penerima.

Pengukuran delay dalam jaringan sangat penting untuk menentukan apakah jarigan tersebut layak dan sesuai dengan kebutuhan pengguna. Hal ini disebabkan karena sering kali informasi yang dikirim dalam paket hanya valid dalam selang waktu tertentu, sehingga besarnya delay sangat penting untuk dipertimbangkan.

3.8.1 Analisis Throughput Multiple Token Operation

Throughput dalam LAN adalah rata-rata pengiriman paket sukses dalam satu satuan waktu. Dengan menganalisis besarnya throughput jaringan terhadap berbagai variasi kedatangan dapat membantu kita menentukan apakah jaringan tersebut dapat diandalkan.

Untuk menganalisa throughput, sering dinyatakan dalam persamaan

S =

0 < S < 1

(4.2)

Dimana λ = Rata-rata kecepatan kedatangan paket (paket/detik) M = Jumlah DTE

Jika jaringan tidak digunakan pada kecepatan maksimumnya, throughput ternormalisasi akan menurun hingga harga efektifnya. Throughputefektif (S’)

Dapat dihitung dengan persamaan.

S’ = (4.3)

Dimana R’ adalah bit rate terendah dari jaringan (bit/detik)

3.8.2 Analisis Delay Multiple Token Operation

Model Multiple Token Operation diasumsikan bahwa free token yang baru, dibangkitkan sesegera mungkin setelah bit terakhir dari paket meninggalkan stasiun pengirim. Lalu stasiun pengirim mengisyaratkan ke stasiun yang lain bahwa kanal sibuk

(busy) kecuali untuk interval waktu sebesar . Sehingga rata-rata waktu

layanan efektif sebesar ̅, dan delay rata-rata untuk Multiple Token Operation dapat dituliskan :

̅ _̅ ̅̅̅̅ (4.4)

Dimana D = Delay

̅

= Rata-rata waktu pengiriman paket

= Ring Latency

= Delay ternormalisasi

= Throughput

3.9 Model Sistem

Gambar dari model sistem jaringan untuk simulasi yang akan dibahas dalam tugas akhir ini dapat dilihat pada Gambar 3.4.

Gambar 4.1 Model jaringan untuk simulasi

M

1

2

3

3.10 Flowchart Penelitian Kinerja Multiple Token

Adapun flowchart penelitian kinerja Multiple token digambarkan pada Gambar 3.5 sehingga mempermudah melihat program perhitungan yang dijalankan.

Mulai

Model

Masukkan Data

Analisis

Gambar 3.5 Flowchart Penelitian

BAB IV

ANALISIS KINERJA

MULTIPLE TOKEN OPERATION

4.1 Umum

Pada bab ini di analisis kinerja

Local Area Network

(LAN) metode akses

Multiple Token Ring

. Adapun kinerja yang akan diuji adalah

delay

dan

throughput

, dengan memvariasikan parameter jumlah terminal dan

bit latency

.

Dari perhitungan ada beberapa parameter yang diaplikasikan baik dari jumlah

stasiun dan

bit latency

yaitu M =10: 20: 400, λ= 10

packet/s, R = 4.

,

Ẋ

= 1000

bit

Pengujian yang dibuat dilakukan dengan cara menjalankan program

komputer tersebut dengan berbagai perubahan variabel

input

dan dianalisa hasil

keluarannya. Data input sebagai nilai variabel dari program simulasi ini adalah

data masukan yang berupa jumlah terminal dan

bit latency

.

Metode simulasi yang digunakan adalah simulasi kejadian diskrit, dimana

pemodelan sistem memfokuskan terhadap adanya perubahan variabel keadaan

sistem secara seketika dalam titik-titik waktu tertentu. Pencatatan terhadap

kejadian. Dalam proses simulasi ini, kejadian yang berlangsung adalah

kedatangan paket data di terminal. Sedangkan variabel keadaan sistem yang

dicatat adalah waktu berlangsungnya seluruh proses simulasi.

Tabel 4.1

Parameter perhitungan

throughput

protokol akses acak

Parameter

Deskripsi

a

(

Delay

propagasi)

Divariasikan (0,01) sampai (1,0)

G

(Attempt rate)

Divariasikan (

) sampai (

)

4.2 Flowchart Perhitungan

Kinerja Multiple Token

Adapun

flowchart

perhitungan kinerja

multiple token

digambarkan pada

Gambar 4.2 sehingga mempermudah melihat program yang dijalankan.

mulai

Inisialisasi Monitor

Inisialisasi data-data paket

Gambar 4.1

Flowchart

perhitungan

4.3 Analisis kinerja

Throughput

terhadap jumlah stasiun

Dengan M sebagai jumlah stasiun, λ adalah jumlah

packet/second

dan

adalah jumlah bit/second, maka diperoleh nilai

throughput

:

S=M.λ.

.

Gambar 4.2

memperlihatkan grafik hubungan kinerja

throughput

terhadap jumlah stasiun.

maka :

S=M.λ.

(4.1)

Gambar 4.2 Hasil perhitungan

throughput

terhadap jumlah stasiun

Tabel 4.2 menampilkan trafik jumlah stasiun terhadap

throughput

dan

menghasilkan besaran

delay.

Pada grafik dan tabel yang tertera dapat disimpulkan bahwa semakin

banyak jumlah stasiun yang dihitung akan semakin besar pula jumlah

throughput

yang terjadi.

4.4 Analisis jumlah stasiun terhadap

delay

Dari Gambar 4.2 didapat dilihat perbedaan

delay

yang dihasilkan dengan

memvariasikan jumlah station dan

bit latency

yang menjadi acuan pembanding.

Dengan rumus perhitungan dapat kita lihat

Dimana

ɑʹ

didapat dari rumus

ɑʹ = τ’

(4.3)

Gambar 4.3 Hasil perhitungan jumlah stasiun terhadap

delay

Tabel 4.3 Hasil Perhitungan Jumlah Stasiun terhadap

Delay

Tabel 4.3 menampilkan trafik perhitungan jumlah stasiun terhadap

delay

dengan menvariasikan

bit latency

.

70

1.3115

1.6208

2.0074

2.3940

2.7806

390 48.3845 80.2865 120.1640 160.0415 199.9190

4.3 analisis tabel perhitungan jumlah stasiun terhadap

delay

Dari tabel diatas terlihat pada M= 10 dengan

bit latency

20 dihasilkan

delay

sebesar 1.24 detik.apalabila parameter kita ubah lagi M = 390 dengan

bit latency

20 maka

delay

yang dihasilkan 199.9 detik.

4.5 Analisis perhitungan jumlah stasiun terhadap

delay

ternormalisasi

Dari Gambar 4.3 dibawah menunjukkan perrbedaan

delay ternormalisasi

yang di hasilkan dengan memvariasikan jumlah stasiun dan

bit latency

yang

menjadi acuan pembanding untuk melihat seberapa besar

delay ternormalisasi

yang terjadi apabila parameter yang saya sarankan diubah-ubah.

ɑʹ =τ’.

⁄

(4.4)

Gambar 4.4 Hasil perhitungan jumlah stasiun terhadap

delay

ternormalisasi

Tabel 4.4 Analisis hasil perhitungan jumlah stasiun terhadap

delay

ternormalisasi

Tabel 4.4 menampilkan trafik perhitungan jumlah stasiun terhadap

delay

30

0.0500

0.1700

0.3200

0.4700

0.6200

4.4 Tabel hasil perhitungan jumlah stasiun terhadap

delay

ternormalisasi

Dari tabel 4.4 terlihat pada M= 10 dengan

bit latency

20 dihasilkan

delay

sebesar 0.220 detik. apalabila parameter diubah lagi M= 390 dengan

bit latency

20 maka

delay

yang dihasilkan 7.82 detik

Gambar 4.5 Grafik analisis

throughput

terhadap

transfer delay

4.5 Tabel hasil perhitungan

throughput

terhadap

transfer delay

Tabel 4.5 menampilkan trafik perhitungan

throughput

terhadap

transfer delay

sehingga menghasilkan

delay

.

S

1

5

10

15

20

0.9750

48.3845

80.2865

120.1640

160.0415

199.9190

4.5 Tabel analisis

throughput

terhadap

transfer delay

Dari tabel diatas terlihat pada S = 0.0250 dengan

bit latency

20 dihasilkan

transfer delay

sebesar 1.2482 detik. Apalabila parameter diubah lagi S= 0.9750

dengan

bit latency

20 maka

delay

yang dihasilkan 199.9190 detik.

4.7 Analisis Hasil Simulasi

Program simulasi token

ring

ini dirancang untuk mensimulasikan kinerja

jaringan token

ring

dengan menvariasikan

bit latency

dan jumlah terminal,

sehingga menghasilkan keluaran angka dan grafik yang akan dianalisis. Dari hasil

simulasi tersebut dilihat bahwa perubahan dan penambahana

bit latency

dan

jumlah terminal akan mempengaruhi

throughput

dan

delay

jaringan. Semakin

besar

bit latency

dan semakin banyak jumlah terminal yang tersambung maka

througput

dan

delay

juga meningkat.

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5. 1 Kesimpulan

1. Untuk perbandingan throughput terhadap jumlah station pada M = 10 menghasilkan throughput sebesar 0.0250 detik dan pada M = 390 throughput yang dihaslkan sebesar 0.9750 detik.

2. Untuk perbandingan jumlah station terhadap delay dengan menvariasikan bit latency. Pada M = 10 dengan bit latency 20 maka delay delay yang di peroleh sebesar 1.2482 detik bila kita bandingkan pada M = 390 maka delay yang diperoleh dengan bit latency yang sama sebesar 199.9190 detik.

3. Untuk perbandingan jumlah station terhadap delay ternormalisasi dengan menvariasikan bit latency maka pada M = 10 dan bit latency 20 delay ternormalisaasi yang di hasilkan sebesar 0.2200 detik bila bandingkan dengan M = 390 maka delay ternormalisaasi yang dihasilkan sebesar 7.8200 detik.

4. Untuk perbandingan throughput terhadap delay transfer dengan menvariasikan bit latency maka dapat kita lihat bila throughput sebesar 0.0250 dengan bit latency sebesar 20 maka transfer delay yang diterima sebesar 1.2482 detik jika kita berikan throughput sebesar 0.9750 maka delay treansfer yang diperoleh sebesar 199.9190 detik.

5. Token ring menghasilkan kinerja terbaik untuk trafik yang padat dan jumlah user yang besar.

6. Hasil simulasi dilakukan untuk mewakili sistem yang sebenarnya, karena data yang dihasilkan sesuai dengan teori yang ada.

5. 2 Saran

Setelah pengerjaan Tugas Akhir ini, penulis menyampaikan beberapa saran dibawah ini. 1. Sebaiknya dikemudian hari dilakukan analisis kinerja protokol multiple token

operation dengan parameter analisis yang berbeda.