TEKNIK SWITCHING SWITCHING BERTINGKAT DAN PROBABILITAS BLOCKING

(1)

TEKNIK SWITCHING

SWITCHING BERTINGKAT DAN

PROBABILITAS BLOCKING

(2)

Pendahuluan

SYARAT SN BERTINGKAT :

1. Trafik harus digital

2. Trafik atau informasi (dari user terminal masuk di time slot tertentu pada frame

(highway) tertentu

3. Switching : mempertukarkan isi dari time slot dan frame tertentu

Contoh sentral dengan switching network digital : EWSD, NEAX-61E, 5-ESS, dll

EWSD : Electronic Wahler System Digital NEAX : Nipon Electronic Automatic Exchange ESS : Electronic Switching System

Standar : - Jumlah frame dalam SN - Jumlah TS dalam frame Mengacu pada IST (International Switching and Transmission)

Standar Transmisi Switch : PCM 30  1 Frame = 32 Ts

...

.

..

.

..

.

highway 1 highway 2 highway n TS 0 TS 1 TS k

Frame

KELUA

R

MASUK

(3)

Pendahuluan



Konsep :

Digital Switching ~ Time Switching

TA TB TB TA TA(n) TA(n+1) TB(n) TB(n+1) A B TA (n+1) = TB (n) TB (n+1) = TA (n) time switching TA TB TB TA

Analog Switching ~ Space Switching

A

B

(4)

Pendahuluan

Jenis dari Time Switching

1. Time Switch – time Switching ~ Time Switch (T)

Proses :

 Pertukaran ‘isi’ time slot yang berbeda tetapi terletak pada frame dari highway yang sama

2. Space Switch – Time Switching = Space Switch (S)

Proses :

 pertukaran ‘isi’ time slot bernomor sama dari frame (atau highway) yang berbeda

TA TB A B TB TA A B FA FB FA FB

•Pada SN berkapasitas ‘kecil’ (kurang <<32) menggunakan single stage time switch (T) atau space switch (S) •Pada SN kapasitas >> 32, menggunakan Multistage Switching

Contoh : - 3 tingkat STS atau TST - 5 tingkat STSTS atau TSTST

•Makin besar kapasitas SN : - stage semakin banyak

(5)

Space Switch

 Address = timeslot : Address 1 = ts 1 Address 2 = ts 2

 Word length = cross point dalam 1 kolom + 1 untuk menyatakan

crosspoint bebas (open)

Word Length = n + 1 = bit

 Proses :

 CM diisi address crosspoint yang dipilih

 Switching Control membaca isi tiap sel berdasarkan urutan address (urutan timeslot)

 Selama ts1 menutup, deretan 8 bit ditransfer (serial)

 Proses pembacaan berulang secara siklus 1 2 3 w 1 2 3 w 1 2 3 w 1 2 3 w 1 2 3 N 1 2 3 N Inlet Bus Outlet Bus crosspoint address bus connection m em ories address=ts/fram e

...

. . . .

.

1 n log ₂

(6)

Space Switch

100 010 000 010 100 000 000 000 000 000 000 011 1 2 1 2 1 2 3 1 2 3 1 2 2 1 3 E F G H A B C D CM-E CM-F CM-G CM-H Hw 1 Hw 2 Hw 4 Hw 3

(7)

Space Switch

& & &

& & & & & & A 4 A 3 A 2 A 1 B 4 B 3 B 2 B 1 C 4 C 3 C 2 C 1 A 4 A 3 A 2 A 1 B 4 B 3 B 2 B 1 C 4 C 3 C 2 C 1 3 1 2 3 1 3 3 1 2 2 1 2 connection memory 1 connection memory 2 connection memory 3 8 bit PCM word 3 2 1 t4 t3 t2 t 1 Periode s 8 bit PCM word t4 t3 t2 t1 Periode s Alamat Kontrol (nomor dari incoming highway)

(8)

Time Switch

 Space (highway) tetap

 Timeslot berubah, menyebabkan terjadinya delay

(TS 3) (TS 3) (TS 8) (TS 8) AT BT AR BR

5 T

S D

ela

_y

(3 2-8 ) + 3₌ 2 7 T S d ela_y (TS 3) (TS 8) 5 (TS 8) (TS 3) 27 PCM Frame

(9)

Time Switch

 Speech memory (SM) : Untuk menyimpan isi time slot (PCM) Word

 Connection memory (CM) : Untuk mengontrol pembacaan isi SM ke output bus secara random (asiklik)

 Counter : Untuk mengontrol penulisan isi time slot bus input ke dalam SM secara siklik

Cell content Cell address D 1 C 2 B 3 A 4 A B C D Frame D C A B 4 ts : 3 2 1 4 ts : 3 2 1 Counter 1 - 4 3 4 2 1 (TS1) (TS2) (TS3) (TS4) asiklik siklik Speech Memory

wr

ite

time slot

re

ad

wr

ite

re

ad

wr

ite

re

ad

wr

ite

re

ad

Frame write address read address

(10)

Time Switch

t4 t3 t2 t1 Lokasi Memori 1 A 4 A 3 A 2 A 1 A 1 Lokasi Memori 2 A 2 Lokasi Memori 2 A 3 Lokasi Memori 2 A 4 t 4 t 3 t 2 t 1 Periode s timeslot outgoing A 4 A 3 A 2 A 1 3 1 4 2 Alamat Kontrol (memori dari lokasi data memori) memori kontrol Periode s timeslot incoming Penulisan Siklik Penulisan Asiklik Highway outgoing Highway incoming

8 bit PCM world 8 bit PCM world

t 1 t 2 t 3 t 4 _t₃ t 1 t 4 t 2 t 1 t 2 t 3 t 4 Memori Data

(11)

Penyusunan Matriks dan Perhitungan Jumlah Crosspoint

Pendahuluan

 Elemen dasar switching matriks adalah switch.

 Switch dengan n terminal input dan n terminal output adalah jika setiap inlet pada n terminal input dapat disambungkan dengan setiap outlet pada m terminal output atau disebut sebagai switch n x m (n x m switch).

 Switching matriks yang paling sederhana adalah matriks satu tingkat (single stage switching matrix). ) 1 (N N X N 1 2 3 4 5 a. Matrik segitiga 1 2 3 4 5

b. Matrik Bujur sangkar

1 2 3

N

1 2 3 N

c. Full interconnection crosspoint

Kelemahan matrik tunggal :

• Jumlah cross point sangat besar jika jumlah inlet/outlet bertambah • Capasitive loading yang timbul pada jalur bicara akan besar

• Satu cross point dipakai khusus untuk hubungan yang spesifik. Jika cross point tersebut terganggu maka hubungan tidak dapat dilakukan (block). Kecuali pada

matrik bujur sangkar, tetapi harus dilakukan modifikasi algoritma pemilihan jalur dari inlet oriented ke outlet oriented

• Pemakaian cross point tidak efisien, karena dalam setiap baris/kolom haya 1 cross point saja yang dipakai.

• Untuk mengatasi kelemahan matrik tunggal, maka digunakanlah switching network bertingkat (multiple stage switching)

NxN X N 2 ) 1 (N N X N

(12)

) 1 2 ( 4N N Nx

Penyusunan Matriks dan Perhitungan Jumlah Crosspoint

n.k n.k n.k N/n .N/n N/n .N/n N/n .N/n k.n k.n k.n N/n

array k array _arrayN/n

N inlet N outlet

multistage switch

k n n N n N n N k k n n N X N 2 2 n N k Nk X N (1)

N_X = jumlah crosspoint total N = jumlah inlet/outlet

n = ukuran dari setiap switch block atau setiap group inlet/outlet

K = jumlah array tengah

Sifat Multistage

Sifat yang menarik dari matrik tunggal adalah ia bersifat non-blocking sedangkan pada SN bertingkat dimana pemakaian cross point secara sharing maka memunculkan kemungkinan blocking

Agar SN bertingkat bersifat non-blocking, Charles Clos dari Bell Laboratories telah menganalisa berapa jumlah matrik pada center stage yang diperlukan.

2 1

k n

k pada persamaan (1) di atas dengan (2n-1), maka :

2 ) 1 2 ( ) 1 2 ( 2 n N n n N N_X (2) 0 dn dN_X 1/2 2 N n (3) (2) (3)

(13)

Penyusunan Matriks dan Perhitungan Jumlah

Crosspoint

soal 1 Jawaban Diketahui : n = 100 N = 1000 k = 10 N(N - 1)/2 N(N-1) 1 N 1 N 1 N 1 N

Segitiga M. Bujur sangkar

N X N 1

N

1

N Full Connection Sw itch

Nx = N x N Nx = N(N-1)/2 Nx = N(N-1) = 103 _{x 10}3 _{= 10}3₍₁₀3_-1)/2 _{= 10}3₍₁₀3_-1) = 106 _cp _{= 499,5 x 10}3_cp _{= 949 x 10}3_cp 10 x 10 10 x 10 100 x 10 1 100 100 x 10 1 100 100 x 10 1 100 10 x 100 1 100 10 x 100 1 100 10 x 100 1 100 1 10 = (2 x 103_{x 10)+ 10 (10}3_/102₎2 = 21 x 103_cp Matrik tunggal Matrik 3 tingkat

Bila diketahui suatu switching network mempunyai ukuran group inlet dan outlet = 100, jumlah inlet dan outletnya 1000 se-dangkan jumlah array tengahnya = 10, hitung jumlah matrik bila disusun dalam matrik tunggal dan matrik 3 tingkat.

2 2 n N k Nk X N

(14)

Penyusunan Matriks dan Perhitungan Jumlah Crosspoint

Diketahui suatu switching network yang bersifat non-blocking mempunyai jumlah inlet/outlet (N) sebanyak 5000 saluran, tentukan :

 Jumlah group inlet/outletnya

 Jumlah array tengahnya (k)

 Gambar switch

 Jumlah Crosspoint totalnya

Jawaban : 50 x 99 50 x 99 50 50 100x100 100x100 99 x 50 50 99 x 50 50 1 100

.

1 1

.

99 100 5000 5000 a. 2 50 1 2500 2 1 2 5000 2 1 2 N n b. k 2n 1 2x50 1 100 1 99

c. Jumlah inlet/outlet switch (N) = 5000 Jumlah group inlet/outlet (n) = 50 Jumlah array tengah (k) = 99

d. N_X 4N 2N 1 4x5000 2x5000 1 4x5000100 1 1.980.000cp

(15)

Penyusunan Matriks dan Perhitungan Jumlah Crosspoint

a. Gambarkan switching networknya b. Jumlah crosspoint switch tersebut Suatu switching Network bertingkat-3 mempunyai kapasitas 600 saluran pelanggan, 300 saluran untuk trunk dan 100 saluran untuk kebutuhan lainnya. Jika dipilih tiap group inlet/outletnya = 40, bersifat non-blocking : soal 3 _Diketahui _: N = 600 + 300 + 100 = 1000 n = 40 k = 2n – 1 = 2 x 40 - 1 = 79 40 x 79 40 x 79 40 40 25 x 25 25 x 25 79 x 40 40 79 x40 50 1 25

.

1 1

.

79 25 1000 1000

a. Gambar Switching Network

cp x x N N NX 4 2 1 4 1000 2 1000 1 174.885 b.

(16)

STRUKTUR DIGITAL SWITCHING NETWORK

Struktur Digital Switching Network



Single time switch yang berkecepatan tinggi memungkinkan terjadinya

non-blocking interconnectivity tetapi dengan kapasitas sentral yang besar, single

time switch dibatasi oleh teknologi RAM dan kanal logikanya.



Untuk meningkatkan kapasitas sentral dengan blocking yang rendah biasanya

dilakukan dengan menggunakan kombinasi time switch dan space switch

(17)

Time Switch T-S

BLOK SWITCH T – S

 Gambar berikut mengilustrasikan hubungan dari A2/ts 10 ke B1/ts 45

 TS block terdiri dari time switch pada setiap input bus dari space switch tunggal.

 Penulisan ke time switch secara siklik dikontrol counter dan pembacaannya asiklik dikontrol oleh Conection Memory (CM).

 Time switch berfungsi untuk

menggeser PCM word incoming ke timeslot outgoing yang

dikehendaki, sedangkan space switch berfungsi menghubungkan bus (highway) inlet dengan bus outlet.

 Struktur ini masih mempunyai kemungkinan blocking, bawaan dari space switch yang digunakan.

SM-A1 CM-A1 SM-A2 CM-A2 SM-A3 CM-A3 A 1 A 2 A 3 10 1 2 3 CM-B3 CM-B2 CM-B1 010 45 10 10 45 45 45 B1 B2 B3

(18)

Time Switch S-T

BLOCK SWITCH S-T

 Karakteristik blok switch S – T mirip dengan blok switch T – S, bedanya adalah pada blok switch S – T space switchnya

terletak di depan,

menghubungkan bus input (sistem PCM) dengan bus input time switch

 Gambar berikut

mengilustrasikan isi CM yang

diperlukan untuk menghubungkan A2/ts 10 ke B1/ts 45 SM-B1 CM-B1 SM-B2 CM-B2 SM-B3 CM-B3 B1 B2 B3 45 CM-A3 CM-A2 CM-A1 10 001 10 10 10 45 1 2 3 10 A1 A2 A3

(19)

Time Switch T-S

 Contoh Hubungan T-S A 4 A 3 A 2 A 1 8 bit PCM world B 4 B 3 B 2 B 1 C 4 C3 C 2 C 1 D 4 D 3 D 2 D1 1 A1 2 B1 3 C1 4 D1 5 6 7 8 A 2 B 2 C 2 D 2 9 10 11 12 A 3 B 3 C 3 D 3 A 4 13 B4 14 C4 15 D4 16 Demultiplexe r 12 16 13 8 3 1 6 15 7 4 9 11 5 10 14 2 t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t9 t10 t1 1 t1 2 t14 t1 3 t1 6 t1 5 A 4 D 4 D 3 D 2 A 1 B 2 C 4 C 1 A 3 C3 D1 C 2 A 2 B 4 B 3 B 1 Outgoing highways (n bit/s) Arbitiary controled read-out Data memory (content/memory location) cyclic write in 8 bit PCM world 4 n bit/s 8 bit PCM world 4 n bit/s Multiplexer Periode s Periode s Control memory Control address (no of data memory) Periode s Periode s Incoming higjways (n bit/s) t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t9 t10 t11 t12 t13 t14 t15 t16 t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t9 t10 t11 t12 t13 t14 t15 t16

(20)

Time Switch S-T-S

BLOK SWITCH STS

 Pada STS switch space switch input menghubngkan bus input dengan time switch dan space switch output menghubungkan time switch dengan bus output.

 Pada gambar diilustrasikan contoh hubungan antara A1/TS10 dengan C1/TS45.

 Pada block switch STS space switch input berorietasi baris sedangkan space switch output berorientasi kolom.

SM-B1 CM-B1 SM-B2 CM-B2 SM-B3 CM-B3 B 1 B 2 B 3 45 CM-A1 CM-A2 CM-A1 10 011 10 1 2 3 10 A 1 A 2 A 3 1 2 3 CM-C3 CM-C2 CM-C1 011 45 45 C 1 C 2 C 3 10 B 1 B 2 10 45 B 3

(21)

Time Switch T-S-T

BLOK SWITCH T-S-T

 Pada T-S-T, time switch input dihubungkan ke input space switch dan time switch output menghubungkan output space switch dengan bus outlet.

 Pada gambar diperlihatkan suatu panggilan dari A2/TS10 akan dihubungkan ke C1/TS45.

 Penetapan hubungan berlaku untuk hubungan dua arah (arah kirim dan arah terima), untuk itu diperlukan jalur balik untuk mentransfer pembicaraan dari C1/TS45 ke A2/TS10.

 Untuk memudahkan pengontrolan biasanya penetapan jalur dilakukan secara simetris.

SM-A1 CM-A1 SM-A2 CM-A2 SM-A3 CM-A3 SM-C1 CM-C1 SM-C2 CM-C2 SM-C3 CM-C3 A 1 A 2 A 3 C 1 C 2 C 3 124 10 CM-B3 CM-B2 CM-B1 010 124 10 10 124 124 45 124 45 45 1 2 3

(22)

Time Switch

PERBANDINGAN BLOCK SWITCH



Single Space (S) switch tidak dapat diaplikasikan karena mempunyai sifat probabilitas

blocking yang sangat tinggi.



Single Time (T) switch dapat dipakai sebagai non-blocking switch block dengan kapasitas

kecil ( 250 saluran), untuk kapasitas yang lebih besar biasanya dikombinasikan dengan

Space switch.



Konfigurasi T-S atau S-T dapat digunakan untuk kapasitas kecil sampai dengan sedang,

probabilitas blocking akan meningkat dengan bertambah ukuran time switch, sehhingga

harus digunakan switch blok 3 tingkat untuk mendapatkan probabiltas blocking yang

rendah.



Sampai dengan tahun 1970 sentral digital kebanyakan menggunakan konfigurasi S-T-S

karena diperlukan biaya yang tinggi untuk digital storage dengan kecepatan tinggi,

kemudian beralih ke T-S-T setelah berkembangnya teknologi RAM.



Space switch akan meningkat sebanding dengan kuadrat bus input atau bus output,

sedangkan ukuran time switch meningkat secara linear dengan bertambah jumlah time

slot.



Untuk sentral dengan kapasitas besar, space switch dipilah-pilah dalam beberapa tingkat

untuk membatasi ukurannya, awalnya berkembang konfigurasi SSTSS kemudian beralih

ke TSST atau TSSST (AT &T)

(23)

PROBABILITAS BLOCKING PADA DIGITAL

SWITCH

N x k N x k 1 2 k N k p' p' p' p' p' p' p p Lee Graph p’= p/β = p (n/k) β= k/n (factor konsentrasi) q’ = 1 – p’ = 1 – p/

k = jumlah matrik time switch n= jumlah group inlet atau outlet p=probability link busy

q=probability link idle

p’=probability interstage link busy q’=probability interstage link idle

Probabilitas Blocking (all the path busy)

B=

=1-Untuk three stage network  B=(1- )

B = ( 1 – (1 – p/ )

2

_{) )}

k

n

p qn

2

(24)

PROBABILITAS BLOCKING PADA DIGITAL

SWITCH

2.

Block Switch TST

Space Switch inlet m em ory inlet m em ory inlet m em ory outlet m em ory outlet m em ory outlet m em ory 1 2 N 1 2 N P1 P₁ P P 1 2 l P1=P/ l/c , time expansion q1=1-p1 = 1-p/ P l/c) B = (1– q12)k

l = jumlah timeslot pada jalur space stage c = jumlah timeslot per frame pada jalur input TST akan non blocking bila l = 2c -1

(25)

PROBABILITAS BLOCKING PADA DIGITAL

SWITCH

3. Block Switch TSSST N x k TSM TSM N x k TSM TSM n N x n N n N x n N k x N k x N TSM TSM TSM TSM inlet time stage space stage space stage space stage outlet time stage A B K A B 2 P 2 P 2 P 2 P 1 P P1 K P₁= P/ P2= P/( ) = l/c = k/n Probabilitas blocking : B = { 1 – (q₁2_{( 1 – (1 – q} 22) k ) } l Dimana : q₁= 1 – P₁= 1 – P/ q2= 1 – P2= 1 – P/ Lee Graph

(26)

Isi bagian yang kosong!

CM-A1 CM-A3 SM-C1 CM-C1 CM-C2 CM-C3 A1 A2 A3 C 1 C 2 C 3 25 D 001 CM-B3 CM-B1 K 25 C 40 E 25 R Q 10 1 2 3 CM-B2 011 SM-C2 SM-C3 CM-A2 P I 20 50 60 20 A B 5 60 V U X F 50 60 J M N 115 T W 45 15 L 5 5 35 G H 5 25 5 S 30