Jaringan ATM (Asynchronous Transfer Mode)

ATM adalah singkatan dari Asynchronous Transfer Mode (ATM) yaitu sebuah protokol jaringan yang mentransmisikan pada kecepatan 155 Mbps atau lebih . ATM mentarnsmisikan data kedalam satu paket dimana pada protokol yang lain mentransfer pada besar-kecilnya paket. ATM mendukung variasi media seperti video, CD-audio, dan gambar. ATM bekerja pada model topologi Bintang, dengan menggunakan Kabel fiber optic ataupun kabel twisted pair . ATM pada umumnya digunakan untuk menghubungkan dua atau lebih LAN . dia juga banyak dipakai oleh Internet Service Providers (ISP) untuk meningkatkan kecepatan akses Internet untuk klien mereka.

Transfer adalah istilah yang digunakan oleh ITU-T untuk menjelaskan suatu teknik yang digunakan dalam suatu network telekomunikasi yang meliputi aspek-aspek yang terkait dengan switching, multiplexing, dan transmisi. Pada ATM seluruh informasi yang akan ditransfer akan dibagi menjadi slot-slot dengan ukuran tetap yang disebut cell.

KARAKTERISTIK ATM

Pada basis link to link tidak menggunakan proteksi error dan flow control.

Pada ATM proteksi error dapat diabaikan karena didasarkan saat ini link-link dalam network memiliki kualitas yang sangat tinggi, sehingga error control cukup dilakukan end to end saja. Flow control juga tidak dilakukan dalam ATM network karena dengan pengaturan alokasi resource dan dimensioning queue yang tepat maka kejadian queue overflow yang menyebabkan hilangnya paket dapat ditekan. Sehingga probabilitas packet loss antara 10-8 sampai dengan 10-12 dapat dicapai.
ATM beroperasi pada connection oriented mode

Sebelum informasi ditransfer dari terminal ke network, sebuah fase setup logical / virtual connection harus dilakukan untuk menyediakan resource diperlukan. Jika resource tersedia tidak mencukupi maka connection dari terminal akan dibatalkan. Jika fase transfer informasi telah selesai, maka resource yang telah digunakan akan dibebabskan kembali. Dengan menggunakan connection-oriented ini akan memungkinkan network untuk menjamin packet loss yang seminim mungkin.
Pengurangan fungsi header

Untuk menjamin pemrosesan yang cepat dalam network, maka ATM header hanya memiliki fungsi yang sangat terbatas. Fungsi utama dari header adalah untuk identifikasi virtual connection (virtual connection identifier =VCI) yang dipilih pada saat dilakukan call setup dan menjamin routing yang tepat untuk setiap paket didalam network serta memungkinkan multiplexing dari virtual connection – virtual connection berbeda melalui satu link tunggal.

Selain fungsi VCI, sejumlah fungsi lain yang sangat terbatas juga dilakukan oleh header, terutama terkait dengan fungsi pemeliharaan. Karena fungsi header diabatasi, maka implementasi header processing dalam ATM node sangat mudah / sederhana dan dapat dilakukan pada kecepatan yang sangat tinggi (150 Mbps sampai 2.5 Gbps) dan hal ini akan menyebabkan processing delay dan queuing delay yang rendah.
Panjang filed informasi dalam satu cell relatif kecil

Hal ini dilakukan untuk mengurangi ukuran buffer internal dalam switching node, dan untuk membatasi queuing delay yang terjadi pada buffer tersebut. Buffer yang kecil akan menjamin delay dan delay jitter rendah, hal ini diperlukan untuk keperluan service-service real time.

Standar ATM

Saat ini ada 2 badan yang menangani standarisasi ATM yaitu CCITT/ITU-T dan ATM Forum. ITU-T lebih berkonsentrasi pada standardisasi ATM untuk public B-ISDN network. Definisi ATM secara detail telah difinalisasi oleh ITU-T SGXVIII. ITU-T telah menerbitkan beberapa rekomendasi yang terkait dengan ATM sebagai berikut:

Pada tahun 1991, sejumlah vendor CPE (Customer Premises Equipment), vendor Public Equipment, Operator Telekomunikasi, dan pemakai ATM membentuk ATM Forum yang bertujuan untuk mempercepat pengembangan dan implementasi produk-produk dan services ATM di lingkungan private. ATM Forum lebih berkonsentrasi dalam menentukan spesifikasi ATM CPE dan ATM Private Switching yang antara lain telah berhasil menerbitkan:

Private User-Network Interface : antara ATM User dengan Private ATM Switch
Public User-Network Interface : antara ATM User dengan Public ATM Switch.

Selain itu, ATM Forum juga memproses spesifikasi ATM di area operasi, signalling, NNI, kontrol kongesti, managemen trafik, aplikasi dan Adaptation Layer yang baru. Pada sistem telekomunikasi modern, model OSI telah digunakan untuk menjelaskan organisasi dari seluruh fungsi-fungsi komunikasi dengan pendekatan layer (layer approach). Fungsi -fungsi dari layer dan hubungan layer satu dengan lainnya dijelaskan dalam suatu Ptotocol Reference Model (PRM). ATM layer digunakan untuk melakukan fungsi multiplexing dan switching/routing ATM Adaptation Layer (AAL), yang bertanggung jawab untuk melakukan adaptasi informasi service dari layer yang lebih tinggi ke ATM stream.

Layer-layer tersebut kemudian dibagi lagi menjadi sublayer-sublayer. Setiap sublayer melakukan sejumlah fungsi-fungsi yang akan dijelaskan pada bagian berikut ini. Cell-cell tersebut ditempatkan dalam sistem transmisi dengan mengacu pada metode mapping yang telah distandardisasi. Sebagai tambahan, ATM Forum juga menambahkan FDDI (Fiber Distributed Data Interface) sebagai option untuk user-network interface. Melakukan suatu mekanisme yang memungkinkan receiver untuk memulihkan kembali (recover) batas -batas cell (cell boundaries).

Membangkitkan HEC Sequence yang dilakukan pada arah kirim. HEC Sequence disisipkan dalam salah satu field pada header ATM cell. Pada sisi terima, nilai HEC dihitung kembali dan dibandingkan dengan nilai yang diterima, jika memungkinkan maka error pada header akan dapat dikoreksi. Melakukan mekanisme pada arah kirim dengan menyisipkan idle cell untuk mengadaptasi rate dari ATM cell ke kapasitas payload dari sistem transmisi. Pada arah terima fungsi cell rate decoupling akan menghilangkan seluruh idle cell yang ada sehingga hanya assigned cell dan unassigned cell saja yang diteruskan ke ATM layer.

Kualitas Pelayanan (QoS) Jaringan ATM

Diperlukan kualitas pelayanan pada jaringan Asynchronous Transfer Mode selanjutnya disebut ATM karena ATM dapat digunakan untuk menanganiberbagai macam pelayanan (multi service) sehingga ATM merupakantransfer mode yang direncanakan akan digunakan sebagai transfer modepada jaringan masa depan.

Jaringan ATM adalah jaringan Packet-switching karena konsep ATM miripdengan konsep yang digunakan packet-switching yaitu transfer informasidilakukan dalam format sel (informasi yang akan dikirim dibagi menjadipotongan-potongan dengan ukuran tertentu) yang sifatnya connection-oriented artinya sebelum transfer informasi dilakukan harus dibangunhubungan terlebih dahulu atau definisikan sebagai protokol yang berfungsisebagai interface (baca antarmuka) untuk menghubungkan komputer dengankomputer lainnya, membuat tiap komputer yang terintegrasi di dalamnyadapat bercakap-cakap atau bertukar informasi dengan kecepatan tinggi(sampai dengan 155Mbps).

Menurut De Prycker, cara kerja ATM dalam mentransfer informasi dari satupemakai ke pemakai lainnya terbagi atas tiga tahap, yaitu; tahap virtualconnection set-up, tahap transfer informasi, dan tahap virtual connectionrelease. Proses pembentukan hubungan bergantung arsitektur jaringan ATM yang digunakan. Pada tahap virtual connection set-up dilakukan pemeriksaan apakahresources (kapasitas saluran/bandwidth berupa virtual channel connection atau virtual path connection VCC/VPC) yang dibutuhkan tersedia, jikaresources tersedia maka dialokasikan resources sebesaryang dibutuhkan.

Pada tahap transfer informasi dilakukan informasi berupa sel-sel dengan ukuran yang konstan melalui hubungan logika yang telah dibangun pada tahap sebelumnya.Setiap.sel memiliki memiliki header yang menunjukkanhubungan logika mana yang dituju virtual channel identifier/virtual pathidentifier (VCI/VPI). Transfer sel-sel akan melalui sejumlah switching node,pada switching node tersebut terdapat tabel translasi yang akan menggantikan nilai VCI/VPI lama menjadi nilai yang baru. Dengan prosestranslasi ini sebenarnya telah dilakukan pula proses routing. Apabila transfer informasi telah selesai dilakukan maka akan dilakukan tahapvirtual connection release. Pada tahap ini dilakukan penghilangan nilai VCI/VPI (sehingga nilai VCI/VPI bisa digunakan untuk transfer informasi yanglain) yang berarti hubungan logika yang telah dibangun dan digunakan sebelumnya dapat dibubarkan.Parameter kualitas pada pelayanan.

ATM yaitu Control Call dan Transfer Informasi.

Reassembly delay adalah delay yang diperlukan untuk membentuk data aplikasi dari sel-sel ATM pada node tujuan.

Sejak diperkenalkannya X.25 sebagai teknologi packet switching yang pertama, telah terjadi banyak evolusi pada konsep sistem untuk jaringan yang berbasis packet switching.
Alasan yang mendasari perubahan konsep tersbut adalah kebutuhan fleksibilitas yang lebih tinggi, kebutuhan untuk mengirimkan layanan selain data (terutama high bit rate service) dan kemajuan teknologi yang memungkinkan pengembangan sistem yang lebih cepat, berkualitas tinggi serta lebih rumit tetapi dengan biaya yang lebih murah.
Ide dasar dari perubahan konsep tersebut di atas adalah adanya fakta beberapa fungsi yang tidak perlu dilakukan berulangkali di dalam jaringan bila suatu layanan masih dapat dijamin walaupun fungsi-fungsi tersebut hanya diimplementasikan pada boundary-of-network.
Ide dasar ini dapat diterapkan pada dua fungsi yang ditawarkan jaringan yaitu : information (semantic) transparency, dan time transparency Information (semantic) transparency.
Information transparency adalah fungsi yang menjamin pengiriman bit-bit data agar sampai dengan benar di penerima Time transparency

Dengan demikian, rangkuman dari pengertian prinsip kerja Frame Relay adalah:

Aliran data pada dasarnya pengarahannya berbasis pada header yang memuat DLCI, yang mendeskripsikan tujuan frame-nya. Jika jaringan mempunyai masalah dalam menangani sebuah frame, baik yang disebabkan oleh kesalahan jaringan atau kemacetan secara praktis ia akan membuang frame tersebut.
Frame Relay membutuhkan jaringan dengan laju kesalahan yang rendah (low error rate) untuk mencapai kinerja yang baik. Jaringannya tidak mempunyai kemampuan untuk mengoreksi kesalahan, maka Frame Relay tergantung pada protokol-protokol pada lapisan yang lebih tinggi di dalam piranti-piranti pengguna yang memiliki kecerdasan untuk memulihkannya dengan mentransmisikan ulang frame-frame yang hilang.
Pemulihan kesalahan oleh protokol-protokol lapisan yang lebih tinggi, walaupun itu otomatis dan andal, adalah tidak ekonomis dipandang dari sudut penundaan pemrosesan dan lebarpita. Maka mau tidak mau jaringannya harus meminimumkan terjadinya pembuangan frame.

Keuntungan ATM

Keuntungan ATM adalah bandwidth yang lebih tinggi dan statistical multiplexing dari paket-paket kecil dengan bandwidth terjamin dan latency dan jitter minimal. Tidak seperti ISDN, range bandwidth pada ATM cukup untuk seluruh aplikasi telemedicine, termasuk MPEG-2 video stream. Transfer citra yang besar yaitu 250 Mb akan memerlukan 1,6 detik pada kecepatan 155 Mbps tanpa kompresi dan mengabaikan network overhead. Dengan kompresi 20:1 dan mengabaikan waktu kompresi dan dekompresi citra, transfer ini akan memerlukan waktu 0,08 detik pada kecepatan 155 Mbps. Sebagai tambahan, karena ATM connection yang memakai physical link secara bersama (sharing) secara logika terpisah, ekses trafik dari satu connection tidak akan mempengaruhi connection lain termasuk connection dengan sumber dan tujuan yang sama.

ATM juga menawarkan “bandwidth on demand” yang memungkinkan sebuah connection mengirimkan bandwidth yang lebih lebar hanya jika diperlukan. Kerugian menggunakan ATM untuk telemedicine adalah biaya yang tinggi dan sulit didapatkannya peralatan ATM dan saluran telekomunikasi yang diperlukan khususnya untuk rural area. Kedua hal ini mulai dapat diatasi dengan meningkatnya jumlah peralatan ATM dan saluran transmisi yang diharapkan meningkat kualitasnya di masa depan. Biaya juga diharapkan menurun dengan meningkatnya pasar ATM. Persyaratan networking untuk telemedicine bergantung pada aplikasi yang digunakan. Dalam sebagian besar kasus, telemedicine tidak terbatas pada teleconferencing. ISDN dapat digunakan pada low-end application, tetapi BRI ISDN tidak mendukung kebutuhan bandwidth untuk aplikasi telemedicine yang luas yang memerlukan multimedia bitstream yang simultan khususnya diagnostic-quality, full motion video. Banyak aplikasi telemedicine yang memerlukan bandwidth yang lebih besar dan kualitas yang terjamin, hal ini dipenuhi oleh ATM.

TEKNOLOGI ATM

Pada jaringan ATM, semua informasi diformat ke dalam sel berukuran tetap yang terdiri dari 48 byte (8 bits per byte) berupa muatan/payload dan 5 byte berupa header. Ukuran sel tetap menjamin bahwa kualitas data baik suara atau video tidak terpengaruh oleh data panjang frame atau paket. Header ini disusun untuk efisiensi switching dalam kecepatan tinggi.

ATM DEVICES DAN THE NETWORK ENVIRONMENT

ATM adalah teknologi sel switching dan multiplexing yang menggabungkan kelebihan dari circuit switching yang memiliki kapasitas dan delay transmisi konstan dengan packet switching yang memiliki fleksibilitas dan efisiensi untuk lalu lintas yang berselang-seling.

ATM Devices

Jaringan ATM terdiri dari ATM switch dan ATM endpoint. ATM Switch bertanggung jawab untuk transit sel melalui jaringan ATM, atau dapat didevinisikan bertugas menerima sel yang masuk dari ATM endpoint atau switch ATM lain, kemudian membaca dan memperbarui informasi di dalam header sel dan dengan cepat mengarahkan sel ke sebuah interface output ke arah tujuan. ATM endpoint berisi ATM network interface adapter. Contoh dari ATM endpoint adalah workstation, router, Digital Service Unit (DSU), LAN switch, dan Video CODEC. Gambar berikut mengilustrasikan jaringan ATM yang terdiri dari ATM switch dan ATM endpoint.
ATM Network Interfaces

Jaringan ATM terdiri dari set ATM switch yang dihubungkan dengan interface Point-to-Point ATM link. ATM Switch mendukung dua jenis interface yakni UNI (User to Network Interface) dan NNI (Network to Network Interface). UNI menghubungkan end system (seperti host dan router) ke ATM switch sedangkan NNI menghubungkan dua ATM switch.

Tergantung pada apakah sebuah switch terletak di tempat pelanggan atau ditempat umum dan dioperasikan oleh perusahaan telepon, UNI dan NNI dapat dibagi lagi menjadi public dan private. UNI private menghubungkan ATM endpoint dan ATM switch private. NNI private menghubungkan dua switch ATM private di dalam organisasi yang sama sedangkan NNI public menghubungkan dua ATM switch dalam organisasi publik yang sama.

Disamping itu terdapat spesifikasi tambahan yakni Broadband InterCarrier Interface (B-ICI), dimana B-ICI dapat menghubungkan dua switch public dari penyedia layanan yang berbeda. Gambar berikut mengilustrasikan spesifikasi inteface ATM untuk jaringan public dan private.