Asynchronuous
Transfer Mode (ATM) merupakan model transfer yang digunakan dalam
implementasi B-ISDN yang telah distandardisasikan melalui CCITT (ITU) series I.
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.
A. DEFINISI DASAR ATM
Pada ATM
seluruh informasi yang akan ditransfer akan dibagi menjadi slot-slot dengan
ukuran tetap yang disebut cell. Ukuran cell pada ATM adalah 53 octet (1 octet
=8 bits) yang terdiri dari :
- 48
octet untuk filed informasi, dan
- 5 octet
untuk heaDER.
ATM memiliki
karakteristik umum sebagai berikut :
Pada basis link demi link tidak menggunakan proteksi
error dan flow control.
Pada ATM proteksi error dapat diabaikan karena didasarkan saat ini link demi
link dalam network memiliki kualitas yang sangat tinggi, sehingga memiliki BER
yang sangat kecil. Dan 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 paket loss 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.
C. STANDAR ATM
Saat ini ada
dua badan menangani standardisasi 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:
- I.113
Vocabulary of Terms for Broadband Aspects of ISDN
- I.121
Broadband Aspect of ISDN
- I.150
BISDN ATM Functional Characteristic
- I.211
BISDN Service Aspect
- I.311
BISDN General Network Aspect
- I.321
BISDN Protocol Reference Model and Its Application
- I.327
BISDN Network Functional Architecture
- I.361
BISDN ATM Layer Specification
- I.362
BISDN ATM Adaptation Layer (AAL) Functional Description
- I.363
BISDN AAL Specification
- I.364
Support of Broadband Connectionless Data Service on BISDN
- I.371
Traffic and Congestion Control in BISDN
- I.413
BISDN User Network Interface
- I.414
Overview of Recommendations on Layer 1 for ISDN and BISDN
Customer Accesses
- I.432
BISDN User-Network Interface –Physical Layer Specification
- I.610
OAM Princples of BISDN Access
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.
E. FUNGSI - FUNGSI LAYER
BISDN PRM dibagi menjadi tiga layer yaitu:
- PHY
(Physical) layer, digunakan untuk mengirimkan (transport) informasi
(bit/cell)
- ATM
layer, digunakan untuk melakukan fungsi multiplexing dan switching /
routing
- AAL
(ATM Adaptation Layer), 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.
a)
PHYSICAL
LAYER
Physical
layer dari BISDN dibagi menjadi dua sublayer, yaitu:
·
Physical medium (PM) sublayer, dan
·
Transmission Convergence (TC) sublayer Physical Medium
Sublayer:
PM
sublayer merupakan sublayer yang terendah dan hanya meliputi fungsi-
fungsi yang bergantung pada media fisik yang ada (misalnya optical,
electrical,…). PM sublayer menyediakan kemampuan transmisi bit, meliputi bit
alllignment, line coding, dan jika perlu konversi electrical/optical. Media
yang biasanya sering digunakan adalah fiber optik, coaxial dan twisted pair
cable.
Fungsi-fungsi bit timing dalam
PM sublayer adalah membangkitkan dan rekonstruksi bit timing yang cocok dengan
media yang digunakan, penyisipan dan pemisahan informasi bit timing, dan fungsi
line coding jika dibutuhkan.
Transmission
Convergence (TC) Sublayer:
TC sublayer melakukan lima fungsi, yaitu:
- Membangkitkan
dan melakukan recovery frame transmisi
- Melakukan
adaptasi terhadap cell flow sesuai dengan struktur payload dari
sistem transmisi yang digunakan pada arah kirim dan pemisahan cell flow
dari frame transmisi dilakukan pada arah sebaliknya. Frame transmisi yang
digunakan dapat memanfaatkan sistem transmisi :
- SDH
(Synchronuous Digital Hierarchy) sesuai dengan G.709, atau
- PDH
(Plesiochronuous Digital Hierarchy) sesuai dengan G.703, atau
- Berbasis
cell
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.
b)
ATM LAYER
ATM layer merupakan layer diatas physical
layer yang memiliki karakteristik yang independent terhadap media fisik yang
digunakan. ATM layer melakukan fungsi-fungsi utama sebagai berikut:
- Cell multiplexing/demultiplexing, pada arah kirim
cell-cell dari VP (Virtual Path) dan VC (Virtual Channel) individual akan
dimultiplexing menghasilkan suatu cell stream. Pada sisi terima fungsi
cell demultiplexing akan memisahkan cell stream yang diterima menjadi cell
flow individual ke VP dan VC terkait.
- Translasi VPI dan VCI. Translasi VPI (VP Identifier)
dan VCI dilakukan di ATM switching node. Didalam VP node nilai dari VPI
field dari setiap incoming cell akan ditranslasikan ke nilai VPI yang baru
untuk outgoing cell. Pada VC switch baik nilai VPI maupun VCI akan
ditranslasikan ke nilai VPI dan VCI yang baru.
- Pembangkitan / pemisahan cell header, fungsi ini
diterapkan pada titik-titik terminasi dari ATM layer. Pada arah kirim,
pada field informasi yang telah diterima dari AAL ditambahkan ATM cell
header (kecuali field HEC) dan nilai VPI serta VCI dari cell header dapat
diperoleh dengan melakukan translasi dari SAP (Service Access Point)
identifier. Pada arah terima, fungsi pemisahan cell header akan memisahkan
cell header , dan hanya filed informasi saja yang diteruskan ke AAL.
- Generic Flow Control (GFC). Fungsi GFC hanya
digunakan pada BISDN UNI (User Network Interface) saja. GFC digunakan
untuk mendukung kontrol dari ATM traffic flow dalam satu customer network
dan dapat digunakan untuk mengurangi kondisi-kondisi overload pada UNI.
Informasi GFC ditumpangkan dalam assigned cell dan unassigned cell.
Agar lebih
jelasnya, berikut ini akan dibahas struktur cell dalam ATM layer.
F. Struktur Cell ATM Layer
Cell merupakan elemen dasar dari ATM layer. Cell terdiri dari:
- 5 octet
header, dan
- 48
octet field informasi
Penjelasan untuk setiap jenis cell yang terdapat pada
tabel diatas adalah sebagai berikut:
- Meta signalling cell digunakan untuk negoisasi
pada signalling VCI dan signalling resources
- General broadcast signalling cell membawa
informasi yang akan dibroadcastkan ke seluruh terminal pada satu UNI
- Point-to- point signalling cell digunakan untuk
signalling pada satu UNI atau NNI yang memiliki konfigurasi point-point
pada ATM layer
- Segment F4 flow dan end-to-end F4 flow dikodekan
dengan VCI 0003H dan VCI 0004H dalam virtual path untuk membawa informasi
OAM
- Segment F5 flow dan end-to-end F5 flow dikodekan
dengan PTI 4H dan 5H dalam virtual container untuk membawa informasi OAM
- Nilai 6H dari PTI dicadangkan untuk resource
management pada virtual channel.
G. ATM ADAPTATION LAYER (AAL)
AAL terdapat diantara ATM layer dan higher layer. Fungsi dasar dari AAL adalah
untuk memperkaya service yang disediakan oleh ATM layer sehingga dapat memenuhi
level yang diminta oleh higher layer.
Fungsi-fungsi yang dilakukan didalam AAL bergantung pada permintaan / keperluan
dari higher layer. Fungsi AAL dibagi menjadi dua sublayer yaitu:
- Segmentation
& Reassembly (SAR) sublayer, dan
- Convergence
sublayer (CS)
Fungsi utama dari SAR adalah melakukan segmentasi dari
informasi higher layer ke suatu ukuran yang cocok untuk payload dari ATM cell
(48 octet) dari suatu virtual connection. Pada operasi sebaliknya SAR melakukan
perakitan kembali (reassembly) pada isi dari cell-cell dari suatu virtual
connection menjadi unit-unit data yang akan diteruskan ke higher layer.
CS melakukan fungsi-fungsi seperti identifikasi pesan (message identification),
time/lock recovery, dan yangblainnya. Untuk beberapa jenis AAL, CS juga
mendukung transport data melalui ATM. Untuk itu CS dibagi lagi menjadi:
- Common
Part CS (CPCS) dan
- Service Specific CS (SSCS).
Untuk beberapa aplikasi yang cukup hanya menggunakan
ATM service saja maka tidak diperlukan SAR dan CS, sehingga protocol AAL dalam
hal ini akan kosong.
AAL Service Data Unit (SDU) dikirimkan dari satu AAL-SAP ke AAL-SAP yang
lainnya melalui ATM network. Pemakai AAL akan memiliki kemampuan untuk memilih
AAL yang sesuai dengan QOS (Quality Of Service) yang diperlukan untuk
mengirimkan AAL-SDU.
Untuk mementukan spesifikasi kelas tersebut maka service dikelompokkan menurut
tiga parameter dasar, yaitu:
- Relasi
waktu antara sumber (source) dan tujuan (dest.) dan biasa disebut real
time service
- Bit
rate : CBR dan VBR.
- Connection
mode: connection oriented dan connectionless oriented.
Dan
pengelompokan kelas yang telah didefinisikan sampai saat ini adalah :
Kelas A, dengan karakteristik sbb:
- real
time service
- CBR
- Connection
oriented service
Kelas B,
dengan karakteristik sbb:
- real
time service
- VBR
- Connection
oriented service
Kelas C,
dengan karakteristik sbb:
- tidak
ada relasi waktu antar source dengan dest.
- VBR
- Connection
oriented service
Kelas D,
dengan karakteristik sbb:
- tidak
ada relasi waktu antar source dengan dest.
- VBR
- Connectionless
oriented service
Hingga saat
ini ITU-T telah mendefinisikan 4 AAL yaitu:
- AAL 1,
adaptasi untuk Constant Bit Rate (CBR) service (kelas A)
- AAL 2,
adaptasi untuk Variable Bit Rate (VBR) service (kelas B)
- AAL 3,
adaptasi untuk connection oriented data service, dan
- AAL 4,
adaptasi untuk connectionless oriented data service.
Selain
keempat AAL tersebut, ATM Forum telah mendefinisikan satu AAL lagi yang disebut
AAL 5. AAL 5 digunakan untuk adaptasi transfer data kecepatan tinggi. AAL 5
sedang distandardisasi oleh ITU-T (misalnya untuk keperluan frame relay).