Data Link Kontrol

Pengiriman data melalui link komunikasi data yang terlaksana dengan penambahan kontrol layer dalam tiap device komunikasi, dinyatakan sebagai data link control atau data link protocol. Data link adalah medium tramsmisi antara stasiun-stasiun ketika suatu prosedur data link control dipakai. 

Keperluan-keperluan dan tujuan-tujuan untuk komunikasi data secara efektif antara dua koneksi stasiun transmisi-penerima secara langsung, untuk melihat kebutuhan bagi data link control: 

Frame synchronization  : data dikirim dalam blok-blok yang disebut frame. Awal dan akhir tiap frame harus dapat diidentifikasikan.

Memakai variasi dari konfigurasi line :

·        Flow control : stasiun pengirim harus tidak mengirim frame-frame pada rate/kecepatan yang lebih cepat daripada stasiun penerima yang dapat menyerapnya.

·        Error control: bit-bit error yang dihasilkan oleh sistem transmisi harus diperbaiki.

·        Addressing  (peng-alamat-an) : pada line multipoint, identitas dari dua stasiun yang be rada dalam suatu transmisi harus diketahui.

·        Kontrol dan data pada link yang sama : biasanya tidak diinginkan mempunyai path komunikasi yang terpisah untuk sinyal-sinyal kontrol. Karena itu, reciver harus mampu membedakan kontrol informasi dari data yang sedang ditransmisi.

·        Link management : permulaan, pemeliharaan dan penghentian dari pertukaran data memerlukan koordinasi dan kerjasama diantara stasiun-stasiun. Diperlukan prosedur untuk manajemen pertukaran ini.

5.1 Konfigurasi-Konfigurasi Line

Ada 3 karakteristik yang membedakan berbagai konfigurasi data link, yaitu : topology, duplexity dan line discipline (rancangan tata tertib). 

Topology dan Duplexity

Topology dari suatu data link, menyatakan pengaturan fisik dari stasiun pada suatu link. 

Ada dua konfigurasi topology : 

·        Point to point, jika hanya ada dua stasiun.

·   Multipoint, jika ada lebih dari dua stasiun. Dipakai dalam suatu komputer (stasiun utama/stasiun primary) dan suatu rangkaian terminal (stasiun sekunder/stasiun secondary).

Duplexity dari suatu link menyatakan arah dan timing dari aliran sinyal. 

Jenis-jenisnya : 

·     Simplex transmission, aliran sinyal selalu dalam satu arah. Contoh : hubungan komputer dengan printer. Transmisi simplex ini jarang dipakai karena tidak mungkin untuk mengirim error atau sinyal kontrol kembali melalui link ke sumber data.

·        Half-duplex link, dapat mentransmisi dan menerima tidak secara simultan.

·       Full-duplex link , dua stasiun dapat mengirim dan menerima data satu terhadap yang lain secara simultan.

Pensinyalan digital, dapat memakai full-duplex dan half-duplex link. Untuk pensinyalan analog, penentuan duplexity tergantung pada frekuensi, baik penggunaan transmisi guided atau unguided, dimana bila suatu stasiun transmisi dan penerimaan pada frekuensi yang sama, berarti beroperasi dalam mode half-duplex sedangkan bila suatu stasiun mentransmisi pada suatu frekuensi dan menerima pada frekuensi yang lain maka beroperasi dalam mode full-duplex. 

Line Discipline (Rancangan tata tertib)

Beberapa tata tertib diperlukan dalam penggunaan link transmisi. Pada mode half-duplex, hanya satu stasiun yang dapat mentrasmisi pada suatu waktu. Baik mode half-duplex atau full-duplex, suatu stasiun hanya mentransmisi jika mengetahui bahwa receiver telah siap untuk menerima. 

Point to Point Link

Bila stasiun ingin mengirim data ke stasiun yang lain, maka pertama dilakukan penyelidikan (dinyatakan sebagai enq/enquiry) stasiun lain untuk melihat apakah siap menerima. Stasiun kedua merespon dengan suatu positive acknowledge (ack) untuk indikasi telah siap. Stasiun pertama kemudian mengirim beberapa data, sebagai suatu frame. 

Setelah beberapa data dikirim, stasiun pertama berhenti untuk menunggu hasilnya. Stasiun kedua menetapkan penerimaan data (ack) yang sukses. Stasiun pertama kemudian mengirim suatu message akhir transmisi (eot) yang menghentikan pertukaran dan mengembalikan sistem seperti semula. Bila terjadi error pada transmisi, suatu negative acknowledgment (nak) dipakai untuk mengindikasikan bahwa suatu sistim tidak siap menerima, atau data yang diterima error. Hal ini diperlihatkan sebagai garis tipis dalam gambar. Jika hal ini terjadi maka stasiun mengulang tindakan akhirnya atau mungkin memulai beberapa prosedur perbaikan error (erp). Garis tebal pada gambar memperlihatkan keadaan normal. 

Ada 3 fase dalam prosedur kontrol komunikasi ini : 

·        Establishment (penentuan) : memutuskan stasiun mana yang transmisi dan mana yang menerima dan apa receiver siap untuk menerima.

·        Data transfer : data ditransfer dalam satu atau lebih blok-blok acknowledgment.

·         Termination : membatasi koneksi logika (hubungan transmitter-receiver). 

Multipoint links

Aturan umum yang dipakai dalam situasi ini yaitu poll dan select. 

·        Poll     : primary meminta data dari suatu secondary.

·         Select : primary mempunyai data untuk dikirim dan memberitahu suatu secondary bahwa data sedang datang.  

Dalam hal ini dapat disimpulkan bahwa : 

·        Point to point : tidak perlu address.

·        Primary -secondary multipoint : perlu satu address, untuk mengidentifikasi secondary.

·        Peer multipoint : perlu dua address, untuk mengidentifikasi transmitter dan receiver.

5.2 Flow control

Adalah suatu teknik untuk memastikan/meyakinkan bahwa suatu stasiun transmisi tidak menumpuk data pada suatu stasiun penerima.  Tanpa flow control, buffer dari receiver akan penuh sementara sedang memproses data lama. Karena ketika data diterima, harus dilaksanakan sejumlah proses sebelum buffer dapat dikosongkan dan siap menerima banyak data. 

Gambar 5.4a tiap tanda panah menyatakan suatu perjalanan frame tunggal. Suatu data link antara dua stasiun dan transmisinya bebas error. Tetapi bagaimanapun, setiap frame yang ditransmisi semaunya dan sejumlah delay sebelum diterima. 

Gambar 5.4b suatu transmisi dengan losses dan error.

Bentuk sederhana dari flow control, yaitu stop-and-wait flow control. 

Cara kerjanya : suatu entity sumber mentransmisi suatu frame. Setelah diterima, entity tujuan memberi isyarat untuk menerima frame lainnya dengan mengirim acknowledgment ke frame yang baru diterima. Sumber harus menunggu sampai menerima acknowledgment sebelum mengirim frame berikutnya. Entity tujuan kemudian dapat menghentikan aliran data dengan tidak memberi acknowledgment. 

Untuk blok-blok data yang besar, sumber akan memecah menjadi blok-blok yang lebih kecil dan mentransmisi data dalam beberapa frame. Hal ini dilakukan dengan alasan : 

·        Transmisi yang jauh, dimana bila terjadi error maka hanya sedikit data yang akan ditransmisi ulang.

·        Pada suatu multipoint line.

·        Ukuran buffer dari receiver akan terbatas.

Efek dari pertambahan delay dan kecepatan transmisi

Misal message panjang yang dikirim sebagai suatu rangkaian frame-frame f₁,f₂,…,f_n, Untuk suatu prosedur polling, kejadian yang terjadi : 

Stasiun S1 mengirim suatu poll dari stasiun S2. 

S₂ merespon dengan f₁. 

S₁ mengirim suatu acknowledgment. 

S2 mengirim f2. 

S₁ meng-acknowledgment. 

. 

. 

. 

S₂ mengirim f_n. 

S1 meng-acknowledgment. 

Waktu total untuk mengirim data tersebut : T_D= T + nT_F

Dimana :  

TI =   waktu untuk memulai rangkaian = tprop+ tpoll+ tproc

T_F =   waktu untuk mengirim satu frame = t prop + tframe+ tproc+ tprop + t_ack + tproc

Bila dianggap T1 relatif kecil dan dapat turun, proses antara transmisi dan penerima diabaikan dan frame acknowledgment sangat kecil; maka : 

T_D= n(2t_prop+ t_frame) 

Dari waktu itu, hanya n x tframe yang sebenarnya dihasilkan pada transmisi data, maka

efisiensi dari line : 

U = 

U =

Bila a = t_prop/t_frame, maka : U = 1 / (1+2a) 

Persamaan diatas untuk a yang konstan, bentuk ekspresi lainnya : 

  

            a =   

 atau : 

a =    =    

Dimana :        d = jarak link

V = kecepatan penyebaran

R = data rate

L = panjang frame

Contoh : pada local network dimana transmisi data digital melalui modem; data rate = 9600 bps, karena range jarak dari 0,1 – 10 Km, dengan data rate 0,1 – 10 Mbps, maka dipakai V = 2x10⁸ m/s; ukuran frame yang dipakai 500 bit; jika dipakai pada jarak pendek d = 100 m, maka a = 9600 bps x 100 m = 9,6x10^-6 dan pemakaiannya efektif.  2x10⁸ m/s x 500 bits 

Jika dipakai pada jarak yang jauh d = 5000 Km, maka a = 9600 x 5x10⁶ = 0,48 dan  2x108 x 500  Efisiensi = 0,5. 

Protocol Sliding Window

Sliding-window flow control dapat digambarkan dalam operasi sebagai berikut : 

Dua stasiun A dan B, terhubung melalui suatu link full-duplex. B dapat menerima n buah frame karena menyediakan tempat buffer untuk n buah frame. Dan A memperbolehkan pengiriman n buah frame tanpa menunggu suatu acknowledgement. Tiap frame diberi label nomor tertentu. B mengakui suatu frame denga n mengirim suatu acknowledgement yang mengandung serangkaian nomor dari frame berikut yang diharapkan dan B siap untuk menerima n frame berikutnya yang dimulai dari nomor tertentu. Skema ini dapat juga dipakai untuk multiple frame acknowledge. 

5.3 Error Control

Berfungsi untuk mendeteksi dan memperbaiki error-error yang terjadi dalam transmisi frame-frame. Ada 2 tipe error yang mungkin : 

·        Frame hilang : suatu frame gagal mencapai sisi yang lain

·        Frame rusak : suatu frame tiba tetapi beberapa bit-bit-nya error. 

Teknik-teknik umum untuk error control, sebagai berikut : 

·        Deteksi error ; dipakai CRC.

·        Positive acknowledgment : tujuan mengembalikan suatu positif acknowledgment untuk penerimaan yang sukses, frame bebas error.

·        Transmisi ulang setelah waktu habis : sumber mentransmisi ulang suatu frame yang belum diakui setelah suatu waktu yang tidak ditentukan.

·        Negative acknowledgment dan transmisi ulang : tujuan mengembalikan negative acknowledgment dari frame-frame dimana suatu error dideteksi. Sumber mentransmisi ulang beberapa frame.

Mekanisme ini dinyatakan sebagai Automatic repeat Request (ARQ) yang terdiri dari 3 versi : 

·        Stop and wait ARQ.

·        Go-back-N ARQ.

·        Selective-reject ARQ.

5.4 Protokol-Protokol Data Link Control

Protokol-protokol bit-oriented didisain untuk memenuhi variasi yang luas dari kebutuhan data link, termasuk : 

·        Point to point dan multipoint links.

·        Operasi Half -duplex dan full-duplex.

·        Interaksi primary-secondary (misal : host-terminal) dan peer (misal : komputer-komputer).

·        Link-link dengan nilai a yang besar (misal : satelit) dan kecil (misal : koneksi langsung jarak pendek).

Sejumlah protokol-protokol data link control telah dipakai secara luas dimana-mana : 

·        High-level Data Link Control (HDLC).

·        Advanced Data Communication Control Procedures.

·        Link Access Procedure, Balanced (LAP-B).

·        Synchronous Data Link Control (SDLC).

Karakteristik-karakteristik Dasar

HDLC didefinisikan dalam tiga tipe stasiun, dua konfigurasi link, dan tiga model operasi transfer data. 

Tiga tipe stasiun yaitu : 

·  Stasiun utama (primary station) : mempunyai tanggung jawab untuk mengontrol operasi link. Frame yang dikeluarkan oleh primary disebut commands.

·   Stasiun sekunder (secondary station) : beroperasi dibawah kontrol stasiun utama. Frame yang dikeluarkan oleh stasiun-stasiun sekunder disebut responses. Primary mengandung link logika terpisah dengan masing-masing stasiun secondary pada line.

·     Stasiun gabungan (combined station) : menggabungkan kelebihan dari stasiun-stasiun primary dan secondary. Stasiun kombinasi boleh mengeluarkan kedua - duanya baik commands dan responses.

Dua konfigurasi link, yaitu : 

·    Konfigurasi tanpa keseimbangan (unbalanced configuration) : dipakai dalam operasi point to point dan multipoint. Konfigurasi ini terdiri dari satu primary dan satu atau lebih stasiun secondary dan mendukung tansmisi full-duplex maupun half -duplex.

·   Konfigurasi dengan keseimbangan (balanced configuration ) : dipakai hanya dalam operasi point to point. Konfigurasi ini terdiri dari dua kombinasi stasiun dan mendukung transmisi full-duplex maupun half-duplex.

Tiga mode operasi transfer data, yaitu : 

·       Normal Response Mode (NRM) : merupakan unbalanced configuration. Primary boleh memulai data transfer ke suatu secondary, tetapi suatu secondary hanya boleh mentransmisi data sebagai response untuk suatu poll dari primary tersebut.

·       Asynchronous Balanced Mode (ABM) : merupakan balanced configuration. Kombinasi stasiun boleh memulai transmisi tanpa menerima izin dari kombinasi stasiun yang lain.

·     Asynchronous Response Mode (ARM) : merupakan unbalanced configuration. Dalam mode ini, secondary boleh memulai transmisi ta npa izin dari primary (misal : mengirim suatu respon tanpa menunggu suatu command). Primary masih memegang tanggung jawab pada line, termasuk inisialisasi, perbaikan error dan logika pemutusan. 

Struktur frame

HDLC memakai transmisi synchronous. Frame ini mempunyai daerah-daerah : 

·        Flag : 8 bit

·        Address : satu atau lebih oktaf.

·        Control : 8 atau 16 bit.

·        Informasi : variabel.

·        Frame Check Sequence (FCS) : 16 atau 32 bit.

·        Flag : 8 bit.

Flag address dan control dikenal sebagai header, FCS dan flag dinyatakan sebagai trailer. 

Daerah-daerah Flag

Membatasi frame dengan pola khusus 01111110. Flag tunggal mungkin dipakai sebagai flag penutup untuk satu frame dan flag pembuka untuk berikutnya. Stasiun yang terhubung ke link secara kontinu mencari rangkaian flag yang digunakan untuk synchronisasi pada start dari suatu frame. Sementara menerima suatu frame, suatu stasiun melanjutkan untuk mencari rangkaian flag tersebut untuk menentukan akhir dari frame. 

Apabila pola 01111110 terdapat didalam frame, maka akan merusak level frame synchronisasi. Problem ini dicegah dengan memakai bit stuffing. Transmitter akan selalu menyisipkan suatu 0 bit ekstra setelah 5 buah rangkaian ‘1’ dalam frame. Setelah mendeteksi suatu permulaan flag, receiver memonitor aliran bit. Ketika suatu pola 5 rangkaian ‘1’ timbul, bit ke enam diperiksa. Jika bit ini ‘0’, maka akan dihapus. Jika bit ke 6 dan ke 7 keduanya adalah ‘1’, stasiun pengirim memberi sinyal suatu kondisi tidak sempurna. 

Dengan penggunaan bit stuffing maka terjadi data transparency (=transparansi data). 

Daerah Address

Dipakai untuk identitas stasiun secondary yang ditransmisi atau untuk menerima frame. Biasanya formatnya dengan panjang 8 bit, tetapi dengan persetujuan lain boleh dipakai dengan panjang 7 bit dan LSB dalam tiap oktet adalah ‘1’ atau ‘0’ bergantung sebagai akhir oktet dari daerah address atau tidak. 

Daerah Control

HDLC mendefinisikan tiga tipe frame : 

·        Information frames (I-frames) : membawa data untuk ditransmisi pada stasiun, dikenal sebagai user data, untuk control dasar memakai 3 bit penomoran, sedangkan untuk control yang lebih luas memakai 7 bit.

·        Supervisory frames (S-frames) : untuk kontrol dasar memakai 3 bit penomoran, sedangkan untuk control yang lebih luas memakai 7 bit.

·        Unnumbered frames (U-frames) : melengkapi tambahan fungsi kontrol link.

Daerah Informasi

Dtampilkan dalam I-frames dan beberapa U-frames.  Panjangnya harus merupakan perkalian dari 8 bit. 

Daerah Frame Check Sequence (FCS)

Dipakai untuk mengingat bit-bit dari frame, tidak termasuk flag-flag. Biasanya panjang FCS adalah 16 bit memakai definisi CRC-CCITT. 32 bit FCS memakai CRC-32. 

Operasi

Operasi dari HDLC terdiri dari pertukaran I-frames, S-frames, dan U-frames antara sebuah primary dan sebuah secondary atau antara dua primary. 

Information Frames

Tiap I-frame mengandung serangkaian nomor dari frame yang ditransmisi dan suatu poll/final (P/F) bit. Poll bit untuk command (dari primary) dan final bit (dari secondary) untuk response. 

Dalam Normal response mode (NRM), primary menyebarkan suatu pull yang memberi izin untuk mengirim, dengan mengeset poll bit ke ‘1’, dan secondary mengeset final bit ke ‘1’ pada akhir respon I-frame -nya. 

Dalam asynchronous response mode (ARM) dan Asynchronous balanced mode (ABM), P/F bit kadang dipakai untuk mengkoordinasi pertukaran dari S- dan U-frames. 

Supervisory Frame

S-frame dipakai untuk flow dan error control. 

Unnumbered Frames

U-frame dipakai untuk fungsi kontrol. Frame ini tidak membawa rangkaian nomor-nomor dan tidak mengubah flow dari penomoran I-frame. 

Frame-frame ini dikelompokkan menjadi kategori-kategori : 

·  Mode-setting commands and responses ; mode-setting command ditransmisi oleh stasiun primary/kombinasi untuk inisialisasi atau mengubah mode dari stasiun secondary/kombinasi.

·   Information transfer commands and responses; dipakai untuk pertukaran informasi antara stasiun-stasiun.

·     Recovery commands and responses ; dipakai ketika mekanisme ARQ yang normal tidak berkenan atau tidak akan bekerja.

·        Miscellaneous commands and responses .