Pertemuan ke-11

STANDARD LAN IEEE 802 Oleh: Viva Arifin

PENDAHULUAN

IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineering) telah memproduksi beberapa standar untuk LAN. Standar-standar ini dikenal dengan IEEE 802, termasuk CSMA/CD, token bus dan token ring. Macam-macam standar ini berbeda pada lapisan fisik dan sub lapisan MAC (Medium Access Control sublayer), tetapi kompatibel pada lapisan data link.

Standar-standar IEEE 802 ini telah disesuaikan oleh ANSI sebagai American National Standard, oleh NBS sebagai standar pemerintah, dan oleh ISO sebagai standar internasional yang dikenal sebagai ISO 8802.

Standar-standar ini dibagi ke dalam beberapa bagian, masing-masing diterbitkan sebagai suatu buku yang terpisah. Standar 802.1 memberikan suatu pengenalan pada sekumpulan standar dan mendefinisikan operasi-operasi interface. Standar 802.2 menerangkan bagian atas lapisan data link yang menggunakan protokol LLC (Logical Link Control). Bagian 802.3 sampai dengan 802.5 menerangkan 3 standar LAN, yaitu CSMA/CD, token bus dan token ring. Masing-masing standar melingkupi lapisan fisik dan protokol sub lapisan MAC.

Tiga pembahasan berikut ini berkaitan dengan 3 standar ini.

STANDARD IEEE 802.3: ETHERNET

Standar IEEE 802.3 adalah untuk LAN 1-persistent CSMA/CD. Prosedurnya adalah bila suatu stasiun ingin mengirim, stasiun ini akan mendeteksi kabel terlebih dahulu. Jika kabelnya sibuk, stasiun menunggu sampai kabel menganggur, sebaliknya jika kabel menganggur, stasiun langsung mengirim.

Jika dua stasiun atau lebih secara serentak mulai melakukan pengiriman pada kabel yang menganggur, mereka akan bertabrakan. Semua stasiun yang bertabrakan kemudian mengakhiri transmisi mereka, menunggu waktu secara random dan mengulangi seluruh prosedur di atas kembali.

Pada awalnya standar 802.3 ini adalah sistem ALOHA yang dikembangkan oleh Norman Abramson di Hawaii. Selanjutnya,

1

prosedur pendeteksian carrier (transmisi) ditambahkan, akhirnya Xerox membentuk sistem CSMA/CD 2,94 Mbps untuk menghubungkan 100 workstation pribadi pada kabel 1 km. Sistem ini disebut Ethernet.

Ethernet Xerox ini sangat sukses, sehingga Xerox, DEC dan Intel menyusun standar untuk Ethernet 10-Mbps. Standar ini membentuk dasar untuk standar IEEE 802.3 yang dipublikasikan berbeda dari spesifikasi Ethernet yang menerangkan seluruh sistem 1-persistent CSMA/CD, yang bekerja pada kecepatan 1 Mbps sampai dengan 10 Mbps pada macam-macam media. Standar awal juga memberikan parameter-parameter untuk sistem baseband 10 Mbps yang menggunakan 50 ohm kabel koaksial.

Banyak orang menggunakan nama "Ethernet" sehubungan dengan semua protokol CSMA/CD, meskipun Ethernet sesungguhnya berkaitan dengan produk tertentu (kabel - ether) yang mengimplementasikan 802.3.

Dua tipe kabel koaksial banyak digunakan untuk protokol ini, yaitu thick ethernet dan thin ethernet. Thick ethernet mirip dengan selang kebun warna kuning dengan tanda tiap 2,5 m untuk menunjukkan tempat keran (tap) dilekatkan. (Standar 802.3 ini sesungguhnya tidak memerlukan kabel warna kuning, tetapi warna itu disarankan untuknya.)

Thin ethernet lebih kecil dan lentur, ethernet ini menggunakan standar industri konektor BNC untuk membentuk T junction, daripada menggunakan keran-keran. Thin ethernet jauh lebih murah, tetapi ethernet ini hanya berjalan sampai pada jarak dekat saja.

Kedua tipe ethernet ini adalah kompatibel dan dapat dihubungkan dengan cara-cara tertentu. Di bawah keadaan tertentu, twisted pair juga digunakan untuk protokol ini.

Pendeteksian kabel putus, keran yang buruk, atau konektor yang terlepas dapat merupakan masalah yang besar dengan semua jenis media. Untuk alasan ini, banyak teknik yang telah dikembangkan untuk menyelidiki masalah-masalah di atas. Pada dasarnya, satu pulsa dimasukkan ke kabel. Jika pulsa ini memukul hambatan atau akhir kabel, suatu gema akan dihasilkan dan dikirim kembali. Dengan menjadwalkan interval secara hati-hati antara pengiriman pulsa dan penerimaan gema, hal ini mungkin utnuk menempatkan asal gema ini secara tepat. Teknik ini disebut time domain reflectometry.

Semua implementasi 802.3, termasuk Ethernet menggunakan pengkodean Manchester. Keberadaan suatu transisi di tengah masing-masing bit memungkinkan penerima untuk bersinkronisasi dengan pengirim. Pada waktu kapanpun, kabel dapat berada pada salah satu keadaan, keadaan mengirim satu

2

bit 0 (bit rendah yang diikuti oleh bit tinggi), mengirim bit 1 (bit tinggi yang diikuti oleh bit rendah), atau idle (0 volt). Sinyal untuk bit yang tinggi adalah +0,85 volt dan sinyal untuk bit yang rendah adalah -0,85 volt, kedua hal ini menghasilkan nilai rata-rata (dc value) 0 volt.

Ethernet terdiri dari beberapa transceiver yang dijepit dengan aman pada kabel sehingga kerannya menghubungkan dengan inner core. Transceiver ini berisi elektronik-elektronik yang menangani deteksi transmisi dan deteksi tabrakan. Bila suatu tabrakan terdeteksi, transceiver akan mengirimkan sinyal-sinyal yang tidak benar pada kabel untuk memastikan bahwa semua transceiver lainnya juga menyadari bahwa suatu tabrakan telah terjadi.

Kabel transceiver menghubungkan transceiver ke papan interface dalam komputer. Kabel transceiver mungkin panjangnya sampai 50 m, dan berisi 5 shielded twisted pair secara individu. Dua dari twisted pair ini untuk data masuk dan data keluar. Dua lagi untuk sinyal kendali masuk dan keluar. Pair kelima yang tidak selalu digunakan memungkinkan komputer untuk memberikan daya pada elektronik transceiver. Beberapa transceiver memungkinkan untuk menghubungkan sampai dengan 8 komputer dalam jarak dekat, untuk mengurangi jumlah transceiver yang dibutuhkan.

Kabel transceiver berakhir pada papan interface di dalam komputer. Papan interface berisi chip pengendali yang mengirim frame-frame ke, dan menerima frame-frame dari transceiver. Pengendali bertanggung jawab untuk merakit data ke dalam format frame yang tepat, seperti menghitung checksum pada frame-frame yang keluar dan memverifikasinya pada frame-frame yang datang. Beberapa chip pengendali juga mengatur suatu pool buffer untuk frame-frame yang datang, antrian buffer untuk dikirim, DMA mentransfer dengan komputer host, dan aspek manajemen jaringan lainnya.

Panjang kabel maksimum yang diperbolehkan oleh 802.3 adalah 500 m. Agar jaringan dapat diperluas untuk jarak yang lebih besar, kabel jamak dapat dihubungkan dengan repeater. Repeater adalah alat untuk lapisan fisik. Repeater menerima, memperkuat dan mengirim kembali sinyal-sinyal dalam dua arah. Sejauh perangkat lunak yang menjadi pusat perhatian, serangkaian segment kabel yang dihubungkan oleh repeater tidak ada bedanya dari kabel tunggal (kecuali untuk beberapa delay yang disebabkan oleh repeater).

Suatu sistem mungkin berisi segmen kabel jamak dan repeater jamak, tetapi tak ada dua transceiver yang mungkin lebih dari 2,5 km jauhnya dan tidak ada path di antara dua

3

transceiver manapun yang mungkin melintasi lebih dari 4 repeater.

Gambar 1 menunjukkan cara-cara pengkabelan yang berbeda pada suatu bangunan. Pada Gambar 1(a), suatu kabel tunggal dilingkari (seperti ular) dari ruangan ke ruangan, dengan setiap stasiun disambungkan (tapping) dengan kabel tersebut pada titik terdekat.

Pada Gambar 1(b), tulang belakang yang vertikal dipasang dari lantai dasar sampai ke atap, dengan kabel yang horisontal pada masing-masing lantai yang dihubungkan ke tulang belakang ini oleh repeater. Pada beberapa gedung kabel horisontal ini adalah kawat tipis, dan backbone adalah kawat tebal.

Topologi paing umum adalah tree, seperti pada Gambar 1(c), karena suatu jaringan dengan dua path antara beberapa pasang stasiun akan mengalami gangguan antara dua sinyal.

Cara lain untuk mengatur jaringan kabel adalah sebagai suatu kumpulan segmen-segmen terpisah yang dihubungkan oleh bridge-bridge (disebut juga sebagai selective repeater). Tidak seperti repeater biasa yang hanya meneruskan bit-bit tanpa memeriksa bit-bit tersebut, bridge memeriksa setiap frame dan hanya meneruskan frame-frame yang akan menuju segmen lainnya. Suatu frame yang dikirim oleh A ke B pada Gambar 1(d) tidak akan diteruskan, tetapi suatu frame yang dikirim oleh A ke C atau F akan diteruskan.

Bridge ini memungkinkan suatu pembicaraan antara A dan B pada waktu yang sama dengan pembicaraan antara C dengan D atau E. Bridge juga harus mengetahui lokasi dari semua stasiun agar pengcopy-an terhadap suatu frame perlu dilakukan atau tidak. Atau dengan kata lain, apakah frame perlu diteruskan ke segmen lain atau tidak.

A B

C

D

(a) Linier (b) Spine

(c) tree

(d) Segmen

A

B

C

D

E

F

Gambar 1. Topologi Kabel

4

Protokol Sub Lapisan MAC 802.3

Stuktur frame 802.3 dapat dilihat pada Gambar 2. Masing-masing frame dimulai dengan Preamble 7 byte, masing-masing byte berisi pola bit 10101010. Pengkodean Manchester dari pola ini menghasilkan gelombang bujur sangkar 10 MHz untuk 5,6 mdetik sehingga terbentuknya sinkronisasi antara clock penerima dengan pengirim. Kemudian diikuti oleh byte Start of Frame yang berisi 10101011 untuk menotasikan awal frame itu sendiri (seperti untuk membedakan nama-nama field Like this dan tipe frame LIKE THIS).

Frame ini berisi dua alamat, satu untuk stasiun tujuan dan satu untuk stasiun sumber. Standar ini memungkinkan alamat 2 byte dan 6 byte, tetapi parameter-parameter yang didefinisikan untuk standar baseband 10 Mbps hanya menggunakan alamat 6 byte. High-order bit dari alamat tujuan adalah 0 untuk alamat biasa dan 1 untuk alamat kelompok (group).

Alamat kelompok memungkinkan stasiun jamak untuk mendeteksi ke alamat tunggal. Bila suatu frame dikirim ke alamat kelompok, semua stasiun dalam kelompok menerima frame ini. Pengiriman untuk sekelompok stasiun disebut multicast. Alamat yang berisi semua bit 1 digunakan untuk broadcast. Suatu frame yang berisi semua 1 dalam field destination dikirim ke semua stasiun pada jaringan dan diteruskan atau dipropagasikan oleh semua bridge.

Bentuk pengalamatan lain yang menarik adalah kegunaan dari bit 46 (bersebelahan dengan high order bit). Bit 46 ini digunakan untuk membedakan alamat-alamat lokal dan global. Alamat lokal ditunjuk oleh masing-masing administrator jaringan dan tidak mempunyai arti di luar jaringan lokal. Alamat global ditunjuk oleh IEEE untuk memastikan bahwa tidak ada dua stasiun di manapun di dunia mempunyai alamat global yang sama.

Dengan tersedianya 48 - 2 = 46 bit, ada kira-kira 7 x 1013 alamat global. Ide dari hal di atas adalah bahwa stasiun manapun dapat mengalamatkan stasiun lain secara unik

5

dengan hanya memberikan angka tepat 48 bit, sedankan pencarian alamat tujuan untuk pengiriman frame merupakan tugas dari lapisan network. Dengan kata lain, tugas lapisan network adalah untuk mencari alamat tujuan atau menentukan path yang akan dilalui untuk sampai ke tujuan dalam pengiriman data.

Field Length memberikan informasi tentang jumlah byte yang ada dalam field Data, dari minimum 0 sampai dengan 1500 byte. Bila suatu field Data 0 byte adalah resmi, hal ini akan menimbulkan masalah. Bila suatu transceiver mendeteksi suatu tabrakan, transceiver ini memotong frame yang sedang ada dalam jaringan. Hal ini berarti bahwa ada bit-bit yang nyasar atau pecahan-pecahan frame pada kabel sepanjang waktu.

Untuk memudahkan membedakan antara frame-frame yang benar dengan sampah (frame yang nyasar atau pecahan frame), 802.3 menyatakan bahwa frame yang benar (valid) harus memiliki panjang frame minimum 64 byte, dari alamat tujuan sampai dengan checksum. Jika porsi data dari suatu frame kurang dari 46 byte, field Pad digunakan untuk mengisi frame ke ukuran minimum. Alasan lain untuk memiliki frame dengan panjang minimum adalah untuk mencegah suatu stasiun dari menyelesaikan transmisi suatu frame pendek sebelum bit pertama sampai pada akhir terjauh dari kabel, sehingga frame ini mungkin bertabrakan dengan frame lainnya.

Field terakhir dari adalah field Checksum. Checksum ini secara efektif adalah 32 bit kode hash dari data. Jika beberapa bit data diterima dengan adanya kesalahan / error yang disebabkan oleh noise pada kabel, Checksum akan pasti salah dan error ini akan terdeteksi. Algoritma checksum adalah cyclic redundancy check (CRC).

Seperti yang disebutkan sebelumnya, jika dua stasiun keduanya mendeteksi kabel (ether) yang mengganggur dan mulai mengirim pada waktu yang bersamaan, suatu tabrakan akan terjadi. Stasiun manapun yang mendeteksi suatu tabrakan menghentikan transmisinya dengan segera, dan menghasilkan suatu ledakan noise untuk memperingatkan semua stasiun lain tentang adanya tabrakan. Kemudian stasiun yang mendeteksi tabrakan ini menunggu waktu secara random sebelum mengulangi pengiriman frame.

Bila tabrakan terjadi, waktu frame dibagi atas slot-slot diskrit yang mempunyai panjang yang sama dengan propagasi round trip untuk kasus terburuk pada ether (2t). Untuk mengakomodasikan path terpanjang yang diperbolehkan oleh 802.3 (2,5 km dan 4 repeater), waktu slot ini diatur seperti waktu 512 bit atau 51,2 msec.

6

Sesudah tabrakan pertama, masing-masing stasiun menunggu 0 atau 1 waktu slot sebelum mencoba lagi. Jika dua stasiun bertabrakan dan masing-masing mengambil angka random yang sama, mereka akan bertabrakan lagi. Sesudah tabrakan yang kedua, masing-masing stasiun mengambil baik 0, 1, 2 maupun 3 waktu slot secara random dan menunggu sampai jumlah waktu slot itu. Jika tabrakan terjadi (probabilitas tabrakan ini terjadi adalah 0,25), maka saat berikutnya jumlah waktu slot untuk menunggu dipilih secara random dari interval 0 sampai dengan 23-1.

Pada umumnya, sesudah i tabrakan, angka random antara 0 sampai dengan 2i-1 dipilih, dan jumlah slot dilompati. Meskipun demikian, sesudah 10 tabrakan terjadi, interval randomisasi dibekukan pada maksimum 1023 slot. Sesudah 16 tabrakan, pengendali menyerah dan melaporkan kegagalan kembali ke komputer. Recovery lebih jauh tergantung pada lapisan yang lebih tinggi.

Algoritma ini disebut binary exponential backoff (BEB). Algoritma ini dipilih untuk beradaptasisecara dinamik dengan jumlah stasiun yang mencoba untuk mengirim. Jika interval randomisasi untuk semua tabrakan adalah 1023, kesempatan dua stasiun yang bertabrakan untuk kedua kalinya akan diabaikan, tetapi waktu tunggu rata-rata sesudah tabrakan akan menjadi beribu-ribu waktu slot. Hal ini menyebabkan suatu delay yang makin lama.

Sebaliknya, jika masing-masing stasiun selalu menunda baik untuk 0 atau 1 slot, maka jika 100 stasiun telah mencoba untuk mengirim saat itu, mereka akan bertabrakan lagi sampai 99 dari mereka mengambil 0 dan stasiun sisanya mengambil 1 slot, atau sebaliknya. Hal ini mungkin menghabiskan waktu tahunan.

Dengan memiliki interval randomisasi yang berkembang secara eksponensial, maka makin banyak tabrakan berikutnya terjadi, algoritma BEB ini yakin bahwa delay akan rendah bila hanya sedikit stasiun yang bertabrakan, tetapi algoritma ini juga yakin bahwa tabrakan dapat diselesaikan dalam interval yang masuk akal bila banyak stasiun bertabrakan.

Seperti yang dibahas sejauh ini, CSMA/CD tidak menyediakan acknowledgement, karena ketidak-adaan tabrakan tidak menjamin bahwa bit-bit tidak rusak oleh noise pada kabel. Untuk komunikasi yang andal stasiun tujuan harus memeriksa checksum. Jika benar, kirim kembali frame acknowledgement ke stasiun sumber. Secara normal, acknowledgement ini akan merupakan frame lain sejauh

7

protokol yang menjadi pusat perhatian, dan akan harus memperoleh waktu channel seperti frame data.

Meskipun demikian, modifikasi yang sederhana untuk algoritma kontensi (pertikaian) memungkinkan konfirmasi yang cepat dari penerimaan frame dan membiarkan pengirim untuk mengetahui bahwa framenya telah diterima dengan benar. semua yang diperlukan adalah untuk membalikan slot kontensi pertama yang mengikuti transmisi yang berhasil sampai ke tujuan.

STANDARD IEEE 802.4: TOKEN BUS

Meskipun 802.3 secara luas digunakan dalam kantor-kantor, selama pengembangan standar 802 para ilmuwan dari General Motors dan perusahaan lain yang tertarik pada otomatisasi pabrik memiliki reservasi yang serius tentang standar ini. Untuk satu hal yang disebabkan oleh protokol MAC probabilistik, dengan sedikit ketidak beruntungan suatu stasiun mungkin harus menunggu lama dengan waktu yang berubah-ubah untuk mengirim suatu frame. Untuk hal lain, 802.3 tidak memiliki prioritas yang membuat mereka tidak cocok untuk sistem real-time dengan frame-frame yang penting tidak harus ditangani dengan menunggu frame-frame yang tidak penting selesai ditangani.

Suatu sistem yang sederhana dengan suatu kasus terburuk yang dikenal adalah suatu ring dengan stasiun-stasiun mengambil giliran dalam mengirim frame-framenya. Jika ada n stasiun dan stasiun ini memerlukan T detik untuk mengirim satu frame, tidak ada frame akan pernah harus menunggu lebih lama dari nT detik untuk memperoleh suatu kesempatan mengirim.

Ilmuwan-ilmuwan otomatisasi pabrik dalam komite 802 menyukai ide konsep suatu ring, tetapi tidak menyukai implementasi fisik, karena suatu kerusakan dalam kabel ring akan menyebabkan seluruh jaringan tidak berfungsi. Selanjutnya mereka mencatat bahwa suatu ring adalah tidak cocok dengan topologi linier dari jalur rakitan. Sebagai hasilnya, standar yang baru dikembangkan, yaitu standar yang memiliki kekuatuan kabel broadcast 802.3, tetapi memiliki tingkah laku suatu ring.

Standar baru ini adalah 802.4 yang disebut token bus. Secara fisik, token bus adalah kabel linier atau berbentuk tree tempat stasiun-stasiun dilekatkan. Secara logik, stasiun-stasiun diatur seperti ring (lihat Gambar 3) dengan masing-masing stasiun mengetahui alamat stasiun di kiri dan kanannya.

8

Bila ring logika dimulai, stasiun bernomor tertinggi boleh mengirim frame yang pertama. Sesudah pengiriman dilaksanakan, stasiun ini melepaskan ijin atau permit ke tetangga selanjutnya dengan mengirim frame kendali khusus yang disebut token. Token ini berpropagasi mengelilingi ring logika dengan hanya pemegang token yang sedang diijinkan untuk mengirim frame. Karena hanya ada satu stasiun pada suatu waktu yang memegang token, maka tabrakan tidak akan terjadi.

Gambar 3. Token bus

Titik penting pada token bus adalah urutan fisik tempat stasiun-stasiun dihubungkan dengan kabel itu tidak penting. Karena kabel ini hanya merupakan media broadcast, sedangkan masing-masing stasiun menerima setiap frame, dan membuang frame-frame yang tidak dialamatkan kepadanya.

Bila suatu stasiun melepaskan token, stasiun ini mengirim suatu frame token yang secara khusus dialamatkan kepada tetangga logikanya dalam ring, dengan mengabaikan tempat stasiun itu secara fisik dilokasika pada kabel.

Perlu juga dicatat bahwa bila stasiun-stasiun pertama kali dinyalakan, mereka tidak akan berada pada ring (yaitu stasiun 14 dan 19 pada Gambar 3 di atas), jadi protokol MAC memiliki ketentuan atau syarat untuk menambah stasun ke dan menghapus stasiun dari ring.

Protokol MAC 802.4 ini merupakan protokol yang rumit dengan masing-masing stasiun harus memelihara 10 timer yang berbeda dan lebih dari 2 lusin variabel keadaan internal. Standar 802.4 jauh lebih panjang dari 802.3, yaitu mengisi lebih dari 200 halaman. Kedua standar ini juga cukup berbeda dalam gaya (style), dengan 802.3 memberikan protokol seperti prosedur bahasa pemrograman Pascal, sedangkan 802.4

9

memberikan mereka seperti finite state machines dengan stasiun-stasiun yang ditulis dalam bahasa pemrograman ADA.

Untuk lapisan fisik, token bus menggunakan kabel koaksial broadband 75 ohm yang digunakan untuk kabel televisi. Sistem kabel dual dan kabel tunggal dimungkinkan dengan atau tanpa headend.

Pada token bus tiga skema modulasi analog yang berbeda diperbolehkan, yaitu phase continuous frequency shift keying, phase coherent frequency shift keying, dan multilevel duobinary amplitude modulated phase shift keying. Begitu pula dengan kecepatan 1 , 5 dan 10 Mbps dimungkankan pada token bus.

Selanjutnya, skema modulasi pada token bus tidak hanya menyediakan cara-cara untuk merepresentasikan 0, 1 dan idle pada kabel, tetapi juga tiga simbol lainnya yang digunakan untuk kendali jaringan.

Berdasarkan uraian di atas, jelaslah bahwa token bus (802.4) ini secara ttotal tidak kompatibel dengan 802.3 dan lebih rumit.

Protokol Sub Lapisan MAC Token Bus

Bila ring dimulai, stasiun-stasiun dimasukkan ke ring dalam urutan alamat stasiun, dari yang tertinggi sampai dengan yang terrendah. Token passing juga dilaksanakan dari alamat yang tinggi ke yang rendah.

Setiap kali suatu stasiun memperoleh token, stasiun ini dapat mengirim frame-frame untuk sejumlah waktu tertentu, kemudian ia harus melepaskan token pada ring. Jika frame-frame yang dikirim cukup pendek, beberapa frame yang berurutan mungkin dikirim. Jika suatu stasiun tidak mempunyai data, ia melepaskan token segera ia menerimanya.

Token bus mendefinisikan empat kelas prioritas: prioritas 0, 2, 4, dan 6 untuk trafik, dengan prioritas 0 adalah prioritas terrendah dan 6 yang tertinggi. Hal ini dapat diartikan sebagai suatu stasiun secara internal dibagi ke dalam empat sub stasiun, satu pada masing-masing level prioritas. Bila input masuk ke sub lapisan MAC dari atas, data diperiksa prioritasnya dan dirutekan ke salah satu dari ke empat sub stasiun tersebut. Oleh sebab itu, masing-masing sub stasiun memelihara antrian frame-framenya yang akan mereka kirim.

Bila token datang ke stasiun dengan melewati kabel, token dilepaskan secara internal ke substasiun berprioritas 6 yang boleh memulai pengiriman frame, jika sub stasiun ini memiliki frame untuk dikirim. Bila pengiriman dilaksanakan

10

(atau bila timernya habis), token dilepaskan secara internal ke sub stasiun berprioritas 4 yang kemudian boleh mengirim frame-frame sampai timernya habis pada titik tempat token dilepaskan secara internal ke sub stasiun berprioritas 2.

Proses di atas diulangi sampai baik sub stasiun berprioritas 0 telah mengirim semua framenya maupun timernya telah habis. Cara lain adalah dengan pengiriman token ke stasiun selanjutnya pada ring.

Tanpa memperoleh semua detail dari bagaimana macam-macam timer diatur, hal ini akan jelas bahwa dengan mengatur timer dengan tepat, dapat dipastikan bahwa total waktu memegang token (total token holding time) dapat dialokasikan ke trafik berprioritas. Prioritas lebih rendah akan harus tetap tinggal dengan apa yang tinggal (sisanya). Jika sub stasiun berprioritas lebih tinggi tidak memerlukan semua waktu yang dialokasikan ke mereka, sub stasiun berprioritas lebih rendah dapat memiliki porsi yang tidak digunakan, sehingga waktu ini tidak dihabiskan dengan percuma.

Skema prioritas yang menjamin trafik berprioritas 6 untuk fraksi bandwidth (BW) jaringan dapat digunakan untuk mengimplementasikan suara dan trafik real time lainnya. Misalkan, parameter jaringan 50 stasiun yang berjalan pada 10 Mbps telah diatur untuk diberikan kepada trafik berprioritas 6 1/3 dari BWnya. Kemudian masing-masing stasiun memiliki 67 Kbps yang dijamin untuk trafik berprioritas 6. BW ini dapat digunakan untuk membawa satu channel suara ISDN per stasiun dengan suatu sisa kecil untuk informasi kendali.

Format frame token bus ditampilkan pada Gambar 4 di bawah. Format ini berbeda dengan format frame 802.3. Field Preamble digunakan untuk mengsinkronkan clock penerima, seperti dalam 802.3, kecuali field ini hanya 1 byte. Field Starting Delimiter dan Ending Delimiter digunakan untuk menandai batas-batas frame. Kedua field ini berisi pengkodean analog dari simbol yang lain daripada 0 dan 1, sehingga field-field ini tidak terjadi secara tidak sengaja dalam data pemakai. Sebagai hasilnya, field Length tidak diperlukan.

11

Field Frame Control (FC) digunakan untuk membedakan frame-frame data dari frame-frame kendali. Untuk frame data, field ini membawa prioritas frame. Field FC juga membawa suatu indikator agar stasiun tujuan dapat memberitahukan tentang penerimaan frame yang benar atau tidak benar. Tanpa indikator ini, stasiun tujuan tidak akan diperbolehkan untuk mengirim sesuatu karana stasiun ini tidak memiliki token. Indikator ini mengubah token bus ke dalam sesuatu yang mirip skema acknowledgement.

Untuk frame-frame kendali, field FC digunakan untuk tipe frame. Tipe-tipe yang diperbolehkan berisi token passing dan macam-macam frame pemeliharaan ring (Ring Maintenance Frames), seperti mekanisasi untuk memperbolehkan stasiun-stasiun baru memasuki ring, stasiun-stasiun meninggalkan ring, dan masih banyak lagi. Perlu dicatat bahwa protokol 802.3 tidak memiliki frame-frame kendali. Semua lapisan MAC yang ada menyediakan suatu cara untuk meletakkan frame pada kabel; lapisan ini tidak perduli dengan apa yang ada pada mereka.

Field-field Destination Address dan Source Address adalah sama dengan 802.3. Seperti pada 802.3, suatu jaringan yang diberikan harus menggunakan semua alamat 2 byte atau semua alamat 6 byte, bukan campuran pada kabel yang sama. Standar awal 802.4 memperbolehkan salah satu ukuran ini. Pengalamatan individu dan kelompok dan penugasan alamat lokal dan global identik dengan 802.3.

Field Data memiliki panjang sampai dengan 8182 byte bila alamat-alamat 2 byte digunakan dan sampai dengan 8174 bila alamat 6 byte digunakan. Hal ini lebih dari 5 lipat panjang maksimum frame 802.3 yang dibuat pendek untuk mencegah satu stasiun memonopoli channel terlalu lama. Dengan token bus, timer dapat digunakan sebagai ukuran anti monopoli bila diperlukan.

12

Field terakhir, yaitu field Checksum digunakan untuk mendeteksi error-error transmisi. Checksum menggunakan algoritma dan polinomial yang sama seperti 802.3.

Frame token digunakan untuk melepaskan token dari satu stasiun ke stasiun lain, sedangkan penambahan dan penghapusan stasiun dari ring logika akan dibahas pada bagian Pemeliharaan Ring Logika di bawah.

Pemeliharaan Ring Logika (Logical Ring Maintenance)

Setiap saat stasiun-stasiun dihidupkan dan ingin bergabung pada ring, sedangkan stasiun-stasiun lain dimatikan dan ingin meninggalkan ring. Protokol sub lapisan MAC menyediakan suatu spesifikasi rinci dari bagaimana hal ini dilaksanakan sementara memelihara batas kasus terburuk yang dikenal pada rotasi token. Di bawah ini akan digambarkan dengan singkat mekanisasi yang digunakan.

Bila ring logika telah dibentuk, masing-masing interface stasiun memelihara alamat-alamat stasiun pendahulu dan pengganti secara internal. Secara periodik, pemegang token mengumpulkan permintaan dari stasiun-stasiun yang saat ini tidak berada pada ring yang ingin bergabung dengan mengirim salah satu dari frame-frame SOLICIT_SUCCESSOR yang digambarkan pada Tabel 1 di bawah. Frame ini memberikan alamat pengirim dan alamat penggantinya. Stasiun-stasiun di dalam range ini mungkin meminta untuk masuk ke dalam ring logika (untuk menjaga ring yang diurutkan dalam urutan descending dari alamat stasiun).

Jika tidak ada stasiun meminta untuk masuk ke dalam ring logika di dalam waktu slot (2t, seperti 802.3), response window ditutup dan pemegang token meneruskan proses normalnya sendiri. Jika tepat satu stasiun ingin memasuki ring, stasiun ini dimasukkan ke dalam ring, dan menjadi penerus (successor) pemegang token.

Field Kendali Frame

Nama Frame Arti

00000000 Claim _token Mengklaim token selama inisialisasi ring

00000001 Solicit_successor_1 Memperbolehkan stasiun untuk mema-suki ring

00000010 Solicit_successor_2 Memperbolehkan stasiun untuk mema-suki ring

00000011 Who_follows Merecover dari token yang hilang

13

00000100 Resolve-contention Digunakan bila multiple stasiun inginmemasuki ring

00001000 Token Melepaskan token

00001100 Set_successor Memperbolehkan stasiun untuk mening-galkan ring

Tabel 1. Frame-frame kendali Token Bus

Jika dua stasiun atau lebih ingin memasuki ring, frame-frame mereka akan bertabrakan dan rusak, seperti 802.3. Kemudian pemegang token menjalani suatu algoritma pewasitan (arbitrary), dimulai dengan menyiarkan frame RESOLVE_CONTENTION. Algoritma ini adalah suatu variasi perhitungan binary dengan menggunakan dua bit pada suatu waktu.

Selanjutnya, semua interface stasiun memelihara dua bit random. Bit-bit ini digunakan untuk menunda semua permintaan dengan waktu slot 0, 1, 2 atau 3, untuk mengurangi kontensi lebih jauh. Dengan kata lain, dua stasiun hanya bertabrakan pada suatu permintaan jika awal bit alamat yang sekarang sedang digunakan adalah sama dan tabrakan ini terjadi jika mempunyai dua bit random yang sama. Untuk mencegah stasiun-stasiun harus menunggu 3 waktu slot dari memiliki keburukan yang permanen, bit-bit random dihasilkan kembali setiap kali mereka digunakan secara periodik setiap 50 msec.

Permintaan stasiun yang baru mungkin tidak terganggu dengan kasus terburuk untuk rotasi token. Masing-masing stasiun mempunyai suatu timer yang direset kapan saja stasiun ini memerlukan token. Bila token datang, nilai lama timer ini (yaitu waktu rotasi token sebelumnya) diperiksa hanya sebelum timer direset. Jika waktunya melebihi nilai threshold tertentu, ada terlalu banyak trafik saat itu, sehingga tidak ada permintaan yang boleh diminta sekitar waktu itu.

Hanya ada satu stasiun yang diperbolehkan memasuki ring pada satu waktu. Hal ini untuk membatasi banyaknya waktu yang dapat digunakan pada pemeliharaan ring. Tidak ada jaminan yang disediakan untuk berapa lama suatu stasiun harus menunggu untuk bergabung pada ring bila trafik ramai, tetapi dalam prakteknya tidak boleh lebih dari beberapa detik

14

Meninggalkan ring adalah hal yang mudah. Suatu stasiun X dengan pengganti S dan pendahulu P meninggalkan ring dengan mengirim kepada P suatu frame SET_SUCCESSOR yang memeritahukan kepadanya bahwa untuk selanjutnya pengganti stasiun P adalah S. Kemudian stasiun X menghentikan pengiriman frame.

Inisialisasi ring merupakan hal khusus dari penambahan stasiun baru. Pertimbangkan suatu sistem kosong (idle) dengan semu stasiun dimatikan. Bila stasiun pertama datang pada jalur, ia memperhatikan bahwa tidak ada trafik untuk suatu periode tertentu. Kemudian stasiun ini mengirim suatu frame CLAIM_TOKEN. Bila stasiun ini tidak mendengar stasiun lain yang memperebutkan token, ia membentuk ring logika yang berisi hanya stasiun itu sendiri.

Secara periodik stasiun ini menawarkan kepada stasiun-stasiun baru untuk bergabung dengannya ke dalam ring logika. Ketika stasiun baru dinyalakan, mereka memberikan respon untuk tawaran ini dan bergabung ke ring dengan menggunakan algoritma kontensi yang dibahas di atas. Sesungguhnya setiap stasiun yang ingin bergabung dengan ring akan dapat melakukan algoritma ini juga.

Jika dua stasiun pertama dinyalakan secara simultan, protokol menghadapi algoritma ini dengan memperbolehkan stasiun-stasiun ini meminta token dengan menggunakan standar yang dimodifikasi dengan algoritma perhitungan binary dan dua bit random.

Disebabkan oleh error transmisi dan kegagalan hardware, masalah-masalah akan timbul dengan ring logika atau token. Misalkan, jika suatu stasiun mencoba melepaskan token ke suatu stasiun yang telah mengalami kegagalan, apa yang terjadi ? Solusi ini adalah langsung. Sesudah melepaskan token, suatu stasiun (pertama) mendeteksi untuk mengetahui apakah penggantinya mengirim suatu frame atau melepaskan token. Jika stasiun pengganti ini tidak melakukan salah satunya, token dilepaskan untuk kedua kalinya.

Jika hal ini juga gagal, stasiun pertama mengirim frame WHO_FOLLOWS yang mebawa alamat penggantinya. Bila pengganti stasiun yang gagal melihat frame WHO-FOLLOWS yang membawa alamat pendahulunya, stasiun ini memberikan respon dengan mengirim frame SET_SUCCESSOR ke stasiun yang memiliki stasiun pengganti yang gagal, dengan menjadikan dirinya sebagai pengganti yang baru. Dalam hal ini, stasiun yang gagal dipindahkan dari ring.

Sekarang misalkan bahwa suatu stasiun gagal melewati token ke penggantinya dan juga gagal menempatkan pengganti dari penggantinya yang juga gagal. Stasiun ini mengirim

15

frame SOLICIT_SUCCESSOR_2 untuk melihat apakah masih ada stasiun yang tetap hidup. Sekali lagi protokol kontentsi standar dijalankan, dengan semua stasiun yang ingin berapa dalam ring sekarang yang meminta suatu tempat. Sebenarnya di sini, ring dibentuk kembali.

Masalah lain yang terjadi adalah jika pemegang token gagal dan membawa token dengannya. Masalah ini diselesaikan dengan algoritma inisialisasi ring. Masing-masing stasiun memiliki suatu timer yang direset kapanpun suatu frame muncul pada jaringan. Bila timer ini menyentuh nilai threshold, stasiun-stasiun mengeluarkan frame CLAIM_TOKEN, dan algoritma perhitungan binary yang dimodifikasi dengan bit-bit random menentukan siapa yang akan memperoleh token.

Ada masalah lain yaitu masalah multiple token. Jika suatu stasiun yang sedang memegang token merasakan suatu transmisi dari stasiun lain, stasiun ini akan membuang tokennya. Jika ada dua token sebelumnya, sekarang hanya ada satu token. Jika ada lebih dari dua token, proses ini akan diulang segera atau kemudian semua token kecuali satu token akan dibuang. Jika kebetulan semua token dibuang, maka kekurangan aktivitas akan menyebabkan satu stasiun atau lebih mencoba meminta token.

STANDARD IEEE 802.5: TOKEN RING

Jaringan ring telah lama digunakan untuk LAN dan WAN. Sebenarnya ring ini bukan merupakan media broadcast, tetapi suatu koleksi link poin-topoint secara individu untuk membentuk suatu lingkaran. Link point-to-point menggunakan twisted pair, kabel koaksial atau serak optik sebagai media transmisinya.

Rekayasa ring juga hampir seluruhnya digital, hal ini kebalikan dari 802.3 yang memiliki komponen analog untuk deteksi tabrakan. Suatu ring juga adil dan memiliki suatu batas atas (upper bound) pada akses channelnya. Untuk alasan inilah IBM telah memilih ring sebagai LANnya dan IEEE telah memasukkan standar ring dalam 802 sebagai standar yang kompatibel dengan standar IBM.

Ada beberapa jenis ring, salah satunya adalah yang distandarkan dalam IEEE 802.5 yang disebut Token Ring.

Topik utama dalam perancangan dan analisis jaringan ring adalah panjang fisik suatu bit. Jika kecepatan data ring adalah RMbps, suatu bit dipancarkan setiap 1/R mdetik. Dengan kecepatan propagasi sinyal yang tipikal, kira-kira 200 m/mdetik, setiap bit menggunakan 200/R m pada ring. Hal

16

ini berarti bahwa suatu ring 1 Mbps yang memiliki keliling 1000 m dapat berisi hanya 5 bit pada ring saat itu.

Seperti yang disebutkan di atas, suatu ring sesungguhnya terdiri dari suatu koleksi interface ring yang dihubungkan dengan jalur point-point. Masing-masing bit yang tiba pada suatu interface dicopy ke dalam buffer 1 bit, kemudian dicopy ke luar ring. Sementara di dalam ring, bit ini dapat diperiksa dan mungkin dimodifikasi sebelum ditulis. Tahap pengcopyan ini menghasilkan delay 1 bit pada masing-masing interface. Suatu ring dan interfacenya ditunjukkan pada Gambar 5.

Pada token ring suatu pola bit tertentu yang disebut token mengelilingi ring kapan saja semua stasiun berada pada keadaan idle. Bila suatu stasiun ingin mengirim suatu frame, stasiun ini diminta untuk menangkap token dan memindahkannya dari ring sebelum pengiriman datanya. Karena hanya ada satu token, hanya satu stasiun dapat mengirim pada waktu yang diberikan. Oleh sebab itu, penyelesaian akses channel adalah sama dengan cara token bus menyelesaikannya.

Pengertian rancangan token ring adalah bahwa ring itu sendiri harus mempunyai suatu delay yang cukup untuk berisi token yang lengkap dan token ini akan mengelilingi ring bila semua stasiun sedang menganggur. Delay ini mempunyai dua komponen, yaitu delay 1 bit yang dihasilkan oleh masing-masing stasiun, dan delay propagasi sinyal.

Dalam hampir semua ring, perancang harus mengasumsikan bahwa stasiun-stasiun mungkin dimatikan sewaktu-waktu, khususnya malam hari. Jika interface dinyalakan / dihidupkan dari ring, mematikan stasiun tidak berpengaruh pada interface, tetapi jika interface dihidupkan secara internal, interface ini harus dirancang untuk menghubungkan input ke output bila daya turun, hal ini berarti adanya pemindahan

17

delayh 1 bit. Tujuan ini adalah bahwa pada ring yang pendek suatu delay buatan mungkin harus dimasukkan ke dalam ring tersebut pada malam hari agar token pasti dapat dimasukkan ke ring.

Interface-interface ring mempunyai dua mode pengoperasian, yaitu mode dengar dan kirim. Dalam mode dengar, bit-bit input dicopy dengan sederhana untuk output dengan menggunakan delay 1 bit time, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 5(b). Dalam mode kirim, bit-bit yang dimasukkan hanya setelah token ditangkap, interface memutuskan hubungan antara input dan output, kemudian memasukkan datanya ke dalam ring. Untuk dapat mengganti mode dengar ke mode kirim dalam 1 bit time, interface biasanya perlu memasukkan satu frame atau lebih ke dalam buffer daripada harus mengambil frame-frame itu dari stasiun pada peringatan pendek.

Ketika bit-bit yang telah merambat mengelilingi ring kembali, bit-bit ini dipindahkan dari ring oleh pengirimnya. Stasiun pengirim dapat menyimpan bit-bit ini, untuk membandingkan dengan data asal untuk mematau keandalan ring, atau membuang bit-bit ini.

Arsitektur ring tidak membatasi ukuran frame, karena frame seluruhnya tidak pernah muncul pada ring pada satu waktu. Setelah suatu stasiun selesai mengirim bit terakhir dari frame terakhirnya, stasiun harus menghasilkan token kembali. Bila bit terakhir dari frame telah berkeliling dan kembali, bit ini harus dipindahkan dari ring, dan interface harus segera berubah ke mode dengar kembali untuk menhindari hilangnya token yang mungkin terjadi jika tidak ada stasiun yang telah memindahkan bit tersebut.

Format frame hanya perlu memasukkan field 1 bit untuk acknowledgement. Pada awalnya bit ini adalah nol. Bila stasiun tujuan telah menerima suata frame, stasiun ini membalikan bit ini. Jika ada acknowledgement berarti bahwa checksum telah diverifikasi / diperiksa, bit ini harus mengikuti checksum tersebut, dan interface ring harus dapat memeriksa checksum segera bit terakhir telah tiba pada interface ring. Bila suatu frame disiarkan kepada banyak stasiun, mekanisasi acknowledgement yang lebih rumit harus digunakan.

Bila trafik ringan, token akan menghabiskan banyak waktu kosongnya dengan mengelilingi ring. Kadang-kadang suatu stasiun akan menangkapnya, mengirim suatu frame, kemudian mengeluarkan token yang baru. Meskipun demikian, bila trafiknya penuh, sehingga ada antrian pada setiap stasiun, segera suatu stasiun menyelesaikan transmisinya dan

18

mengeluarkan token, stasiun berikutnya yang siap mengirim akan melihat dan memindahkan token. Dalam hal ini, ijin untuk mengirim berrotasi mengelilingi ring dalam gaya round-robin. Efisiensi jaringan dapat mendekati 100 % di bawah kondisi muatan penuh.

Pembahasan di atas adalah pembahasan mengenai token ring secara umum, sekarang sudah saatnya membahas standar IEEE 802.5 secara khusus. Pada lapisan fisik, 802.5 membutuhkan shielded twisted pair yang bekerja pada 1 atau 4 Mbps. Versi IBM bekerja pada 4 sampai dengan 16 Mbps.

Sinyal-sinyal dikodekan dengan menggunakan pengkodean differential Manchester dengan sinyal positip dan negatip yang rendah dan tinggi dari magnitudo absolut dari 3 - 5 Volts. Secara normal, pengkodean differential high-high dan low-low dalam byte-byte kendali tertentu (misalnya untuk menandai awal dan akhir suatu frame). Sinyal bukan data ini selalu terjadi dalam pasangan terurut sehingga tidak memperkenankan adanya komponen dc ke dalam tegangan ring.

Salah satu kekurangan jaringan ring adalah jika kabel putus di mana saja, ring akan mati secara keseluruhan. Masalah ini dapat diselesaikan dengan menggunakan wire center. Di sini secara logika tetap ring, tetapi secara fisik masing-masing stasiun dihubungkan ke wire center dengan kabel yang berisi paling sedikit dua twisted pair; satu untuk data ke stasiun dan satu untuk data keluar dari stasiun.

Di dalam wire center ada bypass relay yang diberi energi oleh arus dari stasiun. Jika ring putus atau suatu stasiun mati, kehilangan arus drive akan melepaskan relay dan bypass stasiun. Pemancar dapat juga dioperasikan oleh perangkat lunak untuk memperbolehkan program dan segmen-segmen ring. Kemudian jaringan ring dapat melanjutkan operasi dengan segmen buruk yang dilewati. Meskipun standar IEEE 802.5 tidak membutuhkan jenis ring ini secara resmi, yang sering disebut jaringan ring yang berbentuk star, tetapi LAN 802.5 diharapkan menggunakan wire center untuk mengembangkan keandalan dan kemampuan memelihara jaringan mereka.

Bila suatu jaringan terdiri dari banyak kelompok stasiun yang jauh terpisah, suatu topologi dengan multiple wire center dapat digunakan. Meskipun di sini secara logika semua stasiun ada pada jaringan ring yang sama, keperluan pengkabelan dikurangi dalam jumlah yang sangat besar.

Protokol Sub Lapisan MAC Token Ring

19

Operasi dari protokol MAC adalah langsung. Bila tidak ada trafik pada ring, suatu token 3 byte mengelilingi ring tanpa henti, menunggu suatu stasiun untuk menangkapnya dengan memasang suatu bit 0 khusus pada byte kedua menjadi 1. Tindakan ini mengubah 2 byte pertama ke dalam langkah awal frame. Stasiun ini kemudian mengeluarkan sisa frame data normal (lihat Gambar 6 di bawah).

Kondisi di bawah normal, bit pertama frame akan mengelilingi ring dan kembali kepada si pengirim sebelum frame lengkap telah ditransmit. Hanya suatu jaringan ring yang sangat panjang akan dapat memegang suatu frame yang pendek. Akibatnya, stasiun pengirim harus mengosongkan ring sementara terus mengirim. Seperti yang digambarkan pada Gambar 5(c), hal ini berarti bahwa bit-bit yang telah melengkapi perjalanannya mengelilingi ring kembali kepada si pengirim dan dipindahkan.

Suatu stasiun boleh memegang token selama waktu memegang token (token-holding time), yaitu 10 mdetik kecuali suatu instalsi mengatur nilai yang berbeda. Jika waktunya cukup untuk meninggalkan ring sesudah frame pertama telah dikirim yang digunakan untuk mengirim frame-frame yang lebih banyak, frame-frame yang hendah dikirim ini mungkin dapat dikirim juga. Sesudah frame-frame yang menunggu telah dikirim atau transmisi frame yang lain akan melebihi waktu memegang token, stasiun pengirim mengeluarkan token 3-byte dan meletakkannya ke dalam ring.

Field-field Starting Delimiter dan Ending Delimiter pada Gambar 6(a) menandai awal dan akhir frame token. Masing-masing berisi pola differential Manchester yang tidak valid (HH dan LL) untuk membedakan mereka dari byte-byte

20

data. Byte Access Control (lihat Gambar 7) berisi bit Token, dan juga bit Monitor, bit-bit Priority dan bit-bit Reservation (yang akan dibahas di bawah). Byte Frame Control digunakan untuk membedakan frame-frame data dari macam-macam frame kendali.

Selanjutnya field-field Destination Address dan Source Address adalah sama dengan standar 802.3 dan 802.4. Field-field ini diikuti oleh field Data yang bila perlu panjuangnya boleh berapapun, dan field Data ini disediakan sebagai frame yang dapat dikirim selama waktu memegang token masih ada. Field Checksum seperti alamat-alamat tujuan dan sumber juga sama dengan standar 802.3 dan 802.4.

Suatu byte yang menarik utng tidak ada pada dua protokol lainnya adalah byte Frame Status. Byte ini berisi bit-bit A dan C. Bila suatu frame tiba pada interface suatu stasiun dengan alamat tujuan, interface menyalakan bit A ketika frame ini melaluinya. Jika interface juga mengcopy frame ke stasiun ini, ia juga menyalakan bit C. Suatu stasiun mungkin gagal mengcopy suatu frame yang disebabkan oleh kekurangan ruang buffer atau alasan-alasan lainnya.

Bila stasiun pengirim mengosongkan frame dari ring, stasiun ini memeriksa bit-bit A dan C. Ada tiga kombinasi yang mungkin dari bit-bit ini, yaitu :� A = 0 dan C = 0, alamat tidak ada dan tidak dihidupkan� A = 1 dan C = 0, alamat ada, tetapi frame tidak diterima� A = 1 dan C = 1, alamat ada dan frame dicopy

Pengaturan ini menyediakan acknowledgement yang otomatis untuk masing-masing frame jika suatu frame ditolak tetapi stasiun ini ada, pengirim memiliki pilihan mencoba lagi sedikit waktu kemudian. Bit-bit A dan C hadir dua kali pada Frame Status untuk menambah keandalan karena mereka tidak dicover oleh Checksum.

21

Field Ending Delimiter berisi bit E yang diatur jika suatu interface mendeteksi suatu error (misalkan pola non-Manchester yang tidak diperbolehkan di sini). Field ini juga berisi suatu bit yang dapat digunakan untuk menandai frame terakhir dalam suatu langkah logika, seperti suatu akhir bit file.

Protokol 802.5 memiliki skema yang terurai untuk menangani frame-frame prioritas jamak. Frame token 3-byte berisi suatu field di byte tengah yang memberikan prioritas token. Bila suatu stasiun ingin mengirim suatu frame berprioritas n, stasiun ini harus menunggu sampai ia dapat menangkap token yang memiliki prioritas kurang dari atau sama dengan n.

Bila ada suatu frame data yang lewat, suatu stasiun lain dapat mencoba untuk membalikan token selanjutnya dengan menulis prioritas frame yang ingin ia kirim ke dalam bit Reservation Frame. Meskipun demikian, jika suatu prioritas yang lebih tinggi telah dibalik pada bit-bit Reservation, stasiun ini mungkin dianggap tidak membuat suatu pemesanan (reservation) token. Bila frame-frame yang ada telah selesai, token selanjutnya dikeluarkan pada prioritas yang telah dipesan.

Mekanisasi ini dapat dianalogikan seperti mekanisasi yang berlaku pada roda bergerigi yang selalu menaikkan prioritas pemesanan yang makin tinggi. Untuk menghilangkan masalah ini, protokol 802.5 berisi beberapa aturan yang rumit. Hal ini berarti bahwa suatu stasiun yang menaikkan prioritas pemesanan adalah juga yang bertanggung jawab untuk menurunkan prioritas kembali bila telah dilaksanakan pemesannya.

Perlu dicatat bahwa skema prioritas ini berbeda dengan skema prioritas pada token bus, karena pada token bus setiap stasiun akan selalu memperoleh pemakaian bandwidth bersama yang adil, tanpa perduli dengan apa yang dikerjakan oleh stasiun lain. Pada token ring, suatu stasiun yang hanya memiliki frame berprioritas rendah mungkin harus menunggu sampai token yang berprioritas rendah muncul pada ring. Jelaslah bahwa dua komite standar ini memiliki pandangan yang berbeda bila berkaitan dengan pelayanan yang baik untuk trafik berprioritas tinggi vs keadilan untuk semua stasiun.

Pemeliharaan Ring (Ring Maintenance)

Protokol token bus menuju pada panjang yang dapat dipertimbangkan untuk melaksanakan pemeliharaan ring dalam suatu cara desentralisasi secara lengkap. Protokol token

22

ring menangani pemeliharaan yang cukup berbeda. Masing-masing token ring memiliki suatu stasiun monitor yang mengawasi ring ini.

Jika stasiun monitor mati, suatu protokol kontensi memastikan bahwa stasiun lain dipilih sebagai monitor dengan segera. (Setiap stasiun memiliki kemampuan menjadi monitor.) Sementara monitor tidak berfungsi dengan tepat, stasiun-stasiun dalam jaringan ring bertanggung jawab untuk melihat bahwa ring beroperasi secara benar.

Jika jaringan ring mulai aktif atau suatu stasiun menyadari bahwa tidak ada stasiun monitor, stasiun ini mengirim frame kendali CLAIM_TOKEN. Jika frame ini mengelilingi ring sebelum frame-frame CLAIM_TOKEN lain dikirim, pengirim CLAIM_TOKEN akan menjadi monitor yang baru. Frame kendali token ring dapat dilihat pada Tabel 2.

Field Kendali Frame

Nama Frame Arti

00000000 Duplicate address test Menguji jika dua stasiun mempunyaialamat yang sama

00000010 Beacon Digunakan untuk menempatkan stasiunyang putus pada ring

00000011 Claim token Mencoba menjadi monitor

00000100 Purge Memulai ring kembali

00000101 Active monitor present Diberitahukan secara periodik olehmonitor

00000110 Stand by monitorpresent

Memberitahukan kehadiran monitoryang berpotensi

Tabel 2. Frame-frame kendali Token Ring

Tanggung jawab monitor di antaranya adalah mengawasi agar token tidak hilang, mengambil tindakan bila ring putus, mengosongkan ring bila ada frame yang hancur, dan mengawasi frame-frame yang hilang (orphan frame). Orphan frame terjadi bila suatu stasiun mengirim frame pendek dalam keseluruhannya pada ring yang panjang, kemudian bertabrakan atau dimatikan sebelum frame dapat dikeluarkan dari ring. Jika monitor tidak mengambil tindakan apapun, frame ini akan mengelilingi ring tanpa henti.

Untuk memeriksa token-token yang hilang, monitor memiliki timer yang diatur pada interval tokenless

23

terpanjang yang mungkin, yaitu setiap stasiun mengirim selama waktu memegang token yang penuh (full token-holding time). Jika timer ini habis, monitor mengosongkan ring dan mengeluarkan suatu token yang baru.

Bila suatu frame yang rusak muncul, monitor dapat mendeteksi frame ini dengan format invalidnya atau checksum, kemudian membuka ring untuk mengosongkan / mengeluarkan frame tersebut, mengeluarkan token yang baru bila ring telah dikosongkan.

Monitor mendeteksi orphan frame dengan mengatur bit monitor pada byte Access Control kapan saja frame ini melewati monitor. Jika suatu frame yang datang memiliki bit yang diset ini, hal ini berarti ada sesuatu yang salah karena frame yang sama telah melewati monitor dua kali tanpa dikosongkan, sehingga monitor harus memindahkan frame ini dari ring.

Fungsi monitor yang terakhir berkaitan dengan panjang ring. Panjang token adalah 24 bit, dengan demikian maka ring harus cukup besar untuk menangani 24 bit. Jika delay 1 bit pada stasiun ditambah panjang kabel yang ditambahkan sampai dengan kurang dari 24 bit, monitor memasukkan bit-bit ekstra delay sehingga token dapat bersirkulasi dalam ring.

Satu fungsi maintenance yang tidak dapat ditangani oleh monitor adalah mengalokasikan yang putus dalam ring. Bila suatu stasiun memperhatikan / menyadari bahwa salah satu tetangganya mati, stasiun ini mengirim frame BEACON yang membawa alamat stasiun yang mati. Bila frame BEACON ini telah berkeliling cukup jauh, hal ini mungkin dilakukan untuk melihat berapa banyak stasiun yang mati, kemudian menghapus stasiun-stasiun yang mati dari ring dengan menggunakan bypass relay pada wire center. Semua ini dilakukan secara otomatis tanpa campur tangan manusia.

Perbandingkan pendekatan yang diambil dalam mengendalikan operasi-operasi token bus dan token ring adalah hal yang instruktif. Komite 802.4 takut bila memiliki komponen terpusat yang dapat gagal dalam cara yang tidak diharapkan dan akan menyebabkan sistem mati karenanya. Oleh sebab itu komite ini merancang suatu sistem dengan pemegang token terbaru memiliki kekuatan khusus (misalkan, mencoba memberikan tawaran untuk bergabung dengan ring), tetapi sebaliknya stasiun yang lain tidak memiliki perbedaan dalam kekuatan ini.

Sebaliknya komite 802.5 merasa bahwa dengan memiliki suatu monitor terpusat dalam menangani token-token yang hilang, orphan frame jauh lebih mudah. Pada sistem normal, stasiun-stasiun yang hampir tabrakan, kadang-kadan harus

24

mampu bersaing untuk menjadi monitor yang baru. Resiko yang harus ditanggung adalah bahwa jika monitor benar-benar sangat marah, dan terus-menerus secara periodik mengirim frame kendali ACTIVE MONITOR PRESENT, maka tidak akan ada stasiun lain yang akan menantangnya. Monitor-monitor ini tidak dapat ditantang.

Perbedaan dalam pendekatan ini disebabkan karena perbedaan bidang-bidang aplikasi dari tiap komite 802. Komite 802.4 berpikir mengenai baging pabrik dengan volume yang besar yang dijalankan di bawah kendali komputer. Kegagalan jaringan dapat menyebabkan kerusakan yang berat, dan harus dicegah pada semua akibat atau resikonya. Komite 802.5 tertarik pada otomatisasi kantor, dengan kegagalan yang jarang sekali terjadi dan kegagalan ini dapat dianggap sebagai resiko untuk sistem yang sederhana.

25