Analisis Kinerja Jaringan Switching Knockout

DAFTAR PUSTAKA

1. Zulfin, M. 2008, “Dasar Switching: Buku Ajar Teknik Penyambungan”. Medan.

2. Chen, Thomas M. dan Stephen S. Liu, 1995. “ATM Switching System”. Artech House: Michigan University.

3. Quadri, Imran Rafiq, dkk. Mei 2007, “Modelling of Topologies of Interconnection Networks Based on Multidimensional Multiplicity”. Raport de Recharche, Institut National De Recherche En Informatique Et En Automatique. Hal. 5-16.

4. Stalling, william. 2001, “Data and Computer Comunications”. Edisi keenam. Prentice Hall International. Inc. New Jersey. USA. Hal. 311 – 318.

5. Munadi, Rendy (2009). Dasar-dasar paket switch.From

6. Y.-S. Yeh, M. G. Hluchyj, and A.S. Acampora. Oct.1987 “The knockoutswitch: A simple, modular architecture for high-performance packet switching,”IEEE Journal on Selected Areas Communications, vol. 5 no. 8, Hal. 1274-1283

7. D.F Kuhl. April.1983, “Error recovery protocols : Link by link vs. edge to edge,” in Proc. IEEE INFOCOM ’83,Hal.319-324

8. JianMa, (2006).A frame discard mechanism for packet switches. From

25 Agustus 2014

9. Yulianto, Fazmah Arif. 2000, “Jaringan computer”. Hal:106-107 10.Madea, Yunita.(2013). Penjadwalan round robin. From

BAB III

JARINGAN SWITCHING KNOCKOUT

3.1 Knockout-based switch

Sebuah arsitektur paket switching yang baru dengan performansi yang tinggi sedang diteliti oleh sekelompok peneliti di laboratorium Bell.Switchingknockout menggunakan sebuah topologi switching terkoneksi secara penuh (yaitu masing-masing input mempunyai sebuah jalur langsung ke setiap output) sehingga tidak terjadi blocking switch dimana paket-paket yang ditujukan untuk satu output menghalangi (memblok) paket-paket-paket-paket yang akan menuju output-output berbeda. Hal ini terjadi hanya pada switch output masing-masing dimana terjadi kemacetan (kongesti) yang secara simultan dari beberapa input yang berbeda dan kesemua paket tersebut ditujukan ke output yang sama. Dengan mempertimbangkan paket lost yang tidak dapat dihindari di dalam sebuah jaringan paket switching, switching knockout menggunakan sebuah concentrator yang baru yang dirancang di masing-masing output untuk mengurangi jumlah buffer-buffer yang terpisah yang dibutuhkan untuk menerima paket-paket yang datang secara serentak. Mengacu kepada concentrator, arsitektur buffer bersama memungkinkan penggunaan seluruh memori buffer secara bersama-sama pada masing-masing outputnya dan menjamin bahwa semua paket yang diletakkan pada jalur output tersebut berbasis FIFO (first in first out).

3.2 Basic Arsitektur Single-StageSwitching Knockout

Pada jaringan switching knockout yang pertama perlu diketahui adalah arsitektur dasar dari switching knockout. Kemudian bagaimana prinpsip kerja dari switching knockout tersebut agar dapat menganalisa throughput dan probabilitas blocking dari switching knockout ini. Dalam proses switch setiap input yang masuk akan di paketkan dalam paket switch. Data dikirim dalam format urutan bit yang disebut paket. Paket mempunyai struktur seperti pada Gambar 3.1.

Gambar 3.1 Struktur paket switch[6]

Header dan trailer membawa informasi kontrol/pensinyalan. Setiap paket dilakukan melalui jaringan dari node ke node sepanjang beberapa jalur/path (forwarding/Routing). Pada setiap node seluruh paket diterima, disimpan sebentar dan diteruskan ke node berikutnya(store and forward networks)[5].

Jaringan switching knockout terdiri dari paket switch N-input dan N-output dengan semua input dan output yang beroperasi pada kecepatan bit yang sama. Panjang paket yang tiba di N input di dalam time slot dengan setiap paket berisi alamat dari output yang dituju. Switchingknockoutdi ilustrasikan seperti Gambar 3.2. Switch ini terdiri dari struktur interkoneksi broadcasting dan N bus interface. Struktur interkoneksi memiliki dua karakteristik dasar.

1. Masing-masing input memiliki broadcast bus.

Dengan setiap input memiliki jalur kepada setiap output, maka tidak akan ada blockingswitch pada setiap output. Satu-satunya kemacetan yang dapat terjadi pada output adalah ketika sel-sel datang secara simultan dari input yang berbeda menuju ke output yang sama[6].

Gambar 3.2 Struktur interkoneksi knockout

Pada Gambar 3.3 mengilustrasikan arsitektur dari interface bus yang menghubungkan dengan setiap output dari switch. Interface bus memiliki 3 komponen utama. Di bagian atasadaderetanNfiltersel dimana alamatdarisetiap seldiperiksa, sel yang memiliki alamat

menuju output diperbolehkan melewati concentrator dan yang lainnya di block.

Concentrator kemudian mencapai N ke L (L<<N) konsentrasi dari jalur input, dan

sampaisel-selLdi setiap slotwaktu akanmuncul padaoutput dariconcentrator. Output L pada

concentrator ini kemudian masuk ke shared buffer yang terdiri dari barrel shifter dan L FIFO

Gambar 3.3 Businterface knockout switch

3.3 Topologi Jaringan Switching Knockout

Gambar 3.4 Switching knockout4 input to 2 output

Masing-masing inputan yang datang akan saling bersaing dan saling mengeleminasi sesuai dengan aktifitas bitnya. Sehingga pada akhirnya ada paket yang keluar menuju output dan paket yang lain akan dibuang dari switch.

1.4 Prinsip Kerja Switching Knockout

Prinsipnya didasarkan pada kemungkinan bahwa output akan menerima paket-paket secara simultan hanya dari beberapa input saja. Output trunk cukup bekerja dengan kecepatan L kali lebih cepat dari input, dimana L< N.

akan hilang dalam concentrator. Karena concentrator hanya dapat melewatkan sel sejumlah output L.

Paket-paket dapat hilang di dalam concentrator. Dengan banyaknya jaringan paket switch, paket loss menjadi tak terelakkan yang disebabkan oleh kerusakan-kerusakan yang terjadi sepanjang lintasan transmisi (khususnya pada bagian pengalamatan dari paket), melebihi kapasitas buffer, dan kegagalan-kegagalan pada jaringan. Di semua kasus, perbaikan/pemulihan masih mungkin dilakukan dengan protocol pengiriman ulang, yang mana kemungkinan dari kehilangan paket-paket didalam pengurangan jaringan akan lebih efisien dikendalikan dengan dengan sambungan end to end daripada link by link[7].

Kemungkinan hilangnya sel yang dievaluasi adalah sebagai berikut. Diasumsikan bahwa dalam setiap time slot, ada probabilitas ⍴ yang tetap dan independen pada sebuah sel yang tiba disebuah input. Setiap sel memiliki kemungkinan yang sama untuk setiap

output. Pk menunjukkan probabilitas sel k tiba dalam time slot yang ditujukan untuk

output yang sama, terdistribusisecara binomial seperti pada Persamaan 3.1[6]:

Pk = ��_�� �⍴

Selanjutnya probabilitas sel yang hilang dalam concentrator dengan input N dan

output L dapat dihitung dengan Persamaan 3.2[6]:

Keterangan :

N = Jumlah inputportswitch

k = sel k yang tiba di output dalam setiap time slot

L = Jumlah output pada keluaran concentrator (groupexpansion ratio) Pk = Probabilitas sel k yang tiba di output dalam setiap time slot. Pr = Probabilitas sel yang hilang dalam concentrator.

Untuk menghitung throughput pada switching knockoutdapat digunakan Persamaan 3.3:

Throughput = utiliti– [ Pr (cell loss) ]………(3.3)

Paket filter menunjukkan format dari paket saat memasuki filter paket dari bus broadcast. Awalnya setiap paket berisi alamat dari output pada setiap switch yang telah ditentukan dengan single activity bit.

Tujuan alamat output berisi log2N bit dengan masing-masing output memliki alamat yang unik. Activity bit menunjukkan keberadaan ada (logika 1) atau tidak ada (logika 0) dari sebuah paket dalam time slot dan dan memiliki peran penting dalam operasi concentrator.

Gambar 3.5 Metode sistem switching knockout[8]

3.5 Routing Konstruksi Concentrator

Konstruksi dari concentratormemiliki 2 x 2 contention switchyang diperlihatkan pada Gambar 3.7(a).

Gambar 3.7 (a) 2 x 2 contention switch (b) keadaan 2 x 2 contention switch

Dua input yang masuk pada elemen switch akan bersaing (berkompetisi) untuk menjadi pemenang sesuai dengan bit aktivitasnya. Jika hanya satu input yang tiba (ditunjukan dengan bit 1) maka akan diteruskan ke pemenang (kiri) output. Jika kedua input kedatangan sel, satu input akan diteruskan ke output pemenang dan input lainnya diarahkan ke output yang kalah.

Gambar 3.8 menunjukan desain 8inputke 4outputconcentrator terdiri dari 2 x 2 elemen switch dan single-input/single-output elemen 1 bit delay (ditandai huruf D). untuk menyederhanakan masalah, selanjutnya diasumsikan paket memiliki panjang yang sama. Setiap switch yang memiliki dua input akan bersaing.

Turnamen tersebut dapat dibayangkan memiliki l bagian masing-masing untuk mendapatkan juara satu, dua, tiga dan seterusnya hingga juara ke-l. bagian pertama (sisi kiri atas pada Gambar 3.8) adalah turnamen knockout yang pertama untuk mendapatkan juara pertama. Semua yang kalah akan berkompetisi kembali untuk menjadi juara ke-dua. Semua paket yang kalah pada putaran ke-dua akan berkompetisi pada putaran ke-tiga, demikian seterusnya.

Jika suatu paket terus-menerus kalah dalam l kompetisi, maka terpaksa harus dibuang. Jika ada ronde dalam suatu putaran dimana ada sejumlah paket yang ganjil, maka harus ada satu paket yang menunggu dalam elemen delay sebelum bertanding di ronde berikutnya.

Gambar 3.8 Knockout concentrator 8 input ke 4 output

Selanjutnya sel yang telah lewat melalui concentratorakan memasuki barrel shifter.

3.6 Pengoperasian Barrel Shifter

Gambar 3.9 Pengoperasian barrel shifter

Shifter akan menempatkan paket yang datang pada buffer yang berlainan dengan mekanisme round robin. Pada saat yang bersamaan, paket juga ditransmisikan (keluar dari buffer secara FIFO) dengan mekanisme urutan round robin juga sehingga urutan paket tetap dapat dipertahankan. Mekanisme round robin adalah sebuah susunan yang memilih semua elemen pada group seperti beberapa perintah rasional, biasanya dari atas sampai ke bawah

sebuah daftar/susunan dan kembali lagi keatas dan begitu seterusnya. Dapat diandaikan

Suatu paket switching terdiri dari header, packet(data), dan trailer didalam suatu frame yang ditunjukkan pada Gambar 3.10.

Gambar 3.10 Format data transmisi contoh satu paket[11]

Header terdiri dari frame start, addressing, activity bit, dan quality control yang

masing-masing merupakan bit yang disesuaikan untuk tujuan paket dikirimkan. Sehingga paket bisa sampai

ke tujuan. Pada saat suatu paket masuk kedalam switching knockout, maka paket tersebut akan

dicounter setiap jumlah bitnya sehingga switch knockout mengenal bit frame start, bit alamat, dan

activity bitnya.

Gambar 3.11 merupakan contoh pentransmisian paket didalam suatu switching knockout yang

dikontrol oleh activity bitnya. Bit yang masuk ke dalam switching knockout merupakan activity bit

yang telah dicounter jaringan bernilai 1 atau 0 dari 8 paket data input pertama dan input kedua yang

tiba di switch. Masing-masing input paket yang tiba akan masuk pada setiap port 1 sampai port 8

sesuai address dari setiap sel yang telah di filter. Bit 0 input pertama pada Gambar 3.11 masuk pada

port 1 karena paket telah difilter dan diketahui alamat paket tersebut menuju port 1. Begitu juga pada

bit 0 input kedua, bit 1 input ketiga, bit 1 input keempat, bit 0 input kelima, bit 0 input keenam, bit 1

pada input ketujuh, dan bit 1 pada input kedelapan masing-masing telah difilter dan diketahui alamat

dari tujuan paket sehingga paket tersebut diroutekan pada portnya masing-masing. Setiap input yang

masuk akan ditandingkan sesuai dengan ketentuan routing jaringan switching knockout. Activity bit

pertama dan bit berikutnya adalah 01, 01, 01, 01 untuk 8 paket yang tiba pada input kedua.

Pentransmisian pertama yaitu bit 00 akan saling mengeleminasi dan pemenang akan diteruskan ke

sebelah kiri, dan bit kalah akan di drop dan dipindahkan ke tingkat berikutnya untuk pertandingan

selanjutnya ketika input bit 11 selesai bertanding. Ditingkatan kedua bit 0 yang telah kalah dari input

pertama akan bertanding dengan bit 1 yang kalah dari input kedua dan akan terus berlanjut ke

tingkatan berikutnya sampai paket selesai melakukan pertandingan dan keluar sebagai output.

BAB IV

ANALISIS KINERJA JARINGAN SWITCHING KNOCKOUT

4.1 Umum

Di dalam jaringanuntuk pentransferan data dilakukan denganpacket switching, paket data yang dikirim dari sebuah nodeakan dipecah menjadi beberapa bagian. Setiap bagian ini memiliki keteranganmasing-masing yaitu berupa asal dan tujuan dari paket data tersebut. Hal ini memiliki kemungkinan sejumlah besar potongan-potongan data dari berbagai sumber dikirimkan secara bersamaan melalui saluran yang sama, untuk kemudian diurutkan dan diarahkan ke rute yang berbeda melalui router. Pentransferan data pada switch tidak terlepas dari adanya sistem processor dan memori untuk mengirim dan menyimpan hingga paket data sampai pada tujuannya. Sistem multiprocessor memiliki karakteristik untuk saling terhubung dan berbagi informasi antara setiap prosesornya dengan sebuah memori tunggal. Untuk melakukan kemampuan ini, diperlukan sebuah jaringan interkoneksi antara prosesor dan modul memori.

Pada Tugas Akhir ini bertujuan untuk menganalisis kinerja dari switching knockout sehingga kita dapat mengetahui throughput dan blocking suatu paket jika dikirimkan ke sebuah switch dengan laju tertentu.

4.2 Perhitungan Probabilitas Blocking dan Throughput

Perhitungan probabilitassel yang hilang dalam concentrator dengan input N dan output L pada switching knockout dilakukandengan menggunakan distribusi binomial. Rumus perhitungan probabilitas sel yang hilang padaswitching knockout single stage untuk jaringan yang berukuran 8 input ke 4 output seperti pada Persamaan3.2.

Pada analisis ini, akan dihitungprobabilitas sel yang hilang pada concentrator dengan menggunakan utilitiρ= 0,1; 0,2; 0,3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7; 0,8; 0,9 untuk ukuran switching 8input ke 4 ouput,

a. Untuk ukuran switchingknockout 8 input ke 4 output

Untuk menghitung probabilitas blocking yaitu probabilitas hilangnya sel dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan 3.2 pada Bab 3.

= 1

Dengan cara yang sama dapat dihitung probabilitas sel yang hilang denganutiliti 0,2; 0,3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7; 0,8; dan 0,9 dengan hasil seperti pada tabel 4.1.

Tabel 4.1Utiliti dan probabilitas blocking switching knockout 8 input to 4 output

Utiliti ProbabilitasBlocking

b. Untuk ukuran switching knockout 8 input ke 4 output

Untuk menghitung throughput dengan utilititertentu pada switching knockout dapat

dihitung dengan menggunakan Persamaan 3.3 pada Bab 3.

N = 8; L = 4;

Throughput = 0,1 – [ Pr (cell loss) ] = 0,1 – [ 0,0001664 x 10-3 ] = 0,099999833

Dengan cara yang sama kita dapat menghitung nilai throughput pada switching knockout dengan utiliti0,2; 0,3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7; 0,8; 0,9 pada tabel 4.2.

Tabel 4.2Utiliti dan Throughput switching knockout 8 input to 4 output

Utiliti Throughput

0,1 0,099999833

0,2 0,199997403

0,3 0,29998711

0,4 0,39996049

0,5 0,49990608

0,6 0,5998103

0,7 0,6996576

0,8 0,7994303

0,9 0,8991116

Tabel 4.3Throughput dan probabilitas blocking switching knockout 8 input ke 4 output

Utiliti Throughput ProbabilitasBlocking Peluang Persentase Paket

yang Hilang

0,1 0,099999833 0,0001664 x 10-3 0,000166%

0,2 0,199997403 0,002597 x 10-3 0,00129%

0,3 0,29998711 0,01289 x 10-3 0,00429%

0,4 0,39996049 0,03951 x 10-3 0,00987%

0,5 0,49990608 0,09392 x 10-3 0,019%

0,6 0,5998103 0,1897 x 10-3 0,032%

0,7 0,6996576 0,3424 x 10-3 0,049%

0,8 0,7994303 0,5697 x 10-3 0,071%

0,9 0,8991116 0,8884 x 10-3 0,098%

4.2.2 Grafik Throughputdan Probabilitas Blocking

Gambar 4.1 Grafik Throughput vs UtilitiSwitchingknockout 8 input to 4 output

Dari hasil grafik Throughput vs Utilitimengikuti pola kurva linear. Secara umum rumus untuk pola linear adalah y = ax+b. untuk grafik ini diperoleh persamaan y = x – 0,000001. Grafik ini memperlihatkan bahwa semakin besar nilai utilitiyang digunakan maka nilai throughput juga semakin besar.

Grafik yang menunjukkan hubungan pengaruh perubahan utilititerhadap probabilitas blocking jaringan switching knockout 8 input to 4 output diperlihatkan pada Gambar 4.2.

0.099999

-Gambar 4.2 Grafik Probabilitas blocking vs UtilitySwitchingknockout 8 input to 4 output

Dari hasil grafik Probabilitas blocking vs UtilitiSwitchingknockout diperoleh bahwa semakin besar nilai utiliti yang datang maka akan semakin besar pula nilai probabilitas blocking pada concentrator.Grafik ini mengikuti pola kurva eksponensial dengan persamaan umum y = a.bx.Pada grafik ini diperoleh persamaan kurva eksponensial sebagai berikut, y = (1,708x10-19)x 7669789227166276,346(x).

BAB V

PENUTUP

5.1 Kesimpulan

Berdasarkan hasil analisis perhitungan yang dilakukan, penulis mengambil kesimpulan sebagai berikut :

1. Perubahan nilai utility yang tiba pada jaringan switching knockout sangat mempengaruhi throughput paket pada jaringan tersebut.

2. Jika utility jaringan switching knockout bertambah, maka throughput yang dihasilkan akan semakin bertambah.

3. Blocking pada jaringan juga sangat dipengaruhi oleh laju datangnya(utility) sebuah paket. 4. Nilai utility yang semakin besar pada jaringan switching knockoutakan mengakibatkan

blocking pada jaringan tersebut semakin besar.

5.2 Saran

Dari hasil penelitian, peneliti menyarankan untuk penelitian lebih lanjut agar meneliti jaringan switching knockout untuk input yang lebih besar kedalam concentrator dengan output yang lebih kecil dengan menggunakan simulasi matlab agar memudahkan dalam penelitian.

BAB II

JARINGAN INTERKONEKSI BANYAK TINGKAT

2.1 Konsep Switching

Komponen utama dari sistem switching atau sentral adalah seperangkat sirkuit masukan dan keluaran yang disebut dengan inlet dan outlet. Fungsi utama dari sistem switching adalah membangun jalan listrik diantara sepasang inlet dan outlet tertentu, dimana hardware yang digunakan untuk membangun koneksi seperti itu disebut matriks switching atau switching network[1].

Switching network terdiri dari Ninlet dan M outlet seperti pada Gambar 2.1. Apabila jumlah inlet sama dengan outlet M = N, maka jaringan switching itu disebut symetric network (jaringan simetris)[2].

Gambar 2.1Jaringan switching denganN inlet dan M outlet

untuk diimplementasikan. Suatu elemen switching dapat digambarkan sebagai suatu elemen jaringan yang menyalurkan paket data dari terminal masukan menuju terminal keluaran. Kata terminal dapat berarti sebagai suatu titik yang terdapat pada elemen switching. Dari pengertian diatas dapat disimpulkan bahwa switching adalah proses transfer data dari terminal masukan menuju terminal keluaran. Gambar 2.2 memperlihatkan elemen switching terdiri dari tiga komponen dasar yaitu: modul masukan, switching fabric, dan modul keluaran[2].

Gambar 2.2 Tipe elemen switching

Ketiga komponen switch tersebut dijelaskan sebagai berikut[2] :

1. Modul masukan

Modul masukan akan menerima paket yang datang pada terminal masukan. Modul masukan akan menyaring paket yang datang tersebut berdasarkan alamat yang terdapat pada header dari paket tersebut. Alamat tersebut akan disesuaikan dengan daftar yang terdapat pada virtual circuit yang terdapat pada modul masukan. Fungsi ini juga dilakukan pada modul keluaran. Fungsi lain dilaksanakan pada modul masukan adalah sinkronisasi, pengelompokan paket menjadi beberapa kategori, pengecekan error dan beberapa fungsi lainnya sesuai dengan teknologi yang ada pada switching tersebut.

2. Switching fabric

jaringan transmisi dan elemen switching. Jaringan transmisi lain ini bersifat pasif dalam arti bahwa hanya sebagai saluran saja. Pada sisi lain elemen switching melaksanakan fungsi seperti internal routing.

3. Modul keluaran

Modul keluaran berfungsi untuk menghubungkan paket ke media transmisi dan ke berbagai jenis teknologi seperti kontrol error, data filtering, tergantung pada kemampuan yang terdapat pada modul keluaran tersebut.

2.2 Jaringan Interkoneksi

Gambar 2.3 Arsitektur crossbar

2.3 Karakteristik Jaringan Interkoneksi

Berikut ini akan dipaparkan karakteristik jaringan interkoneksi berdasarkan topologi, teknik switching, sinkronisasi, strategi pengaturan dan algoritma peroutean[3].

2.3.1 Topologi

Topologi jaringan merujuk pada pengaturan statis dari kanal dan node dalam suatu jaringan interkoneksi, yakni jalur yang dijalani oleh paket. Memilih topologi jaringan adalah langkah awal dalam perancangan suatu jaringan karena strategi routing dan metode kendali aliran tergantung pada topologi jaringan. Suatu peta jalan diinginkan sebelum jalur dapat dipilih dan melintasi dari route terjadwal. Topologi tidak hanya menetapkan tipe jaringan tapi juga detail-detailnya seperti radix dari switch, jumlah tingkatan, lebar dan laju bit pada kanal.

merealisasikan jaringan, kepadatan, panjang dari interkoneksi pada papan atau melalui kabel antara chip-chip ini. Kinerja dari topologi ini memiliki dua komponen, yaitu lebar pita dan latency. Keduanya ditentukan oleh faktor selain topologi, contohnya kendali alarm, strategi routing, dan pola trafik. Untuk mengevaluasi topologinya saja, dikembangkan pengukuran seperti bisectional bandwidth, kanal beban, dan penundaan jalur yang merefleksikan pengaruh yang kuat dari topologi kinerjanya.

Masalah umum yang tidak diinginkan perancang jaringan yaitu permasalahan yang dihadapi untuk mencocokkan topologi jaringan ke komunikasi data. Pada permulaannya ini seperti cara yang baik, tetapi hasilnya jika suatu mesin bekerja menghasilkan suatu algoritma membagi-bagi dan menaklukkan ( divide and conquer algorithm ) dengan pola komunikasi berstruktur pohon. Karena ketidakseimbangan beban yang dinamis atau ketidaksesuaian antara masalah ukuran dan mesin, beban pada jaringan tersebut biasanya memiliki keseimbangan yang buruk. Jika data dan urutan dialokasikan pada beban yang seimbang , kecocokan antara masalah dan jaringan hilang. Suatu masalah yang menyangkut jaringan yang spesifik biasanya tidak dipetakan secara baik untuk menyediakan teknologi pengemasan, membutuhkan saluran yang panjang atau derajat node yang tinggi. Akhirnya, jaringan-jaringan seperti itu menjadi tidak fleksibel. Jika algoritma dapat dengan mudah berubah dengan mudah. Ini menyebabkan selalu lebih mudah menggunakan suatu jaringan bertujuan umum yang baik daripada merancang jaringan dengan topologi yang cocok ke masalah[3].

2.3.2 Teknik Switching

Pada circuit switching, jalur antara sumber dan tujuan harus telah disediakan sebelum komunikasi terjadi dan koneksi ini harus tetap dijaga sampai pesan mencapai tujuannya. Setiap koneksi yang dibangun melalui jaringan circuit switching mengakibatkan dibangunnya kanal komunikasi fisik diantara terminal sumber dengan terminal tujuan. Kanal komunikasi ini digunakan secara khusus selama terjadi koneksi. Jaringan circuit switching juga menyediakan kanal dengan laju yang tetap.

Pada hubungan circuit switching, koneksi biasanya terjadi secara fisik bersifat point to point. Kerugian terbesar dari teknik ini adalah penggunaan jalur yang bertambah banyak untuk penambahan jumlah node sehingga biaya akan semakin meningkat dan pengaturan switching menjadi sangat kompleks. Kelemahan yang lain adalah munculnya idle time bagi jalur yang tidak digunakan, yang akan menambah infisiensi.

Pemecahan yang baik yang bisa digunakan untuk mengatasi persoalan di atas adalah dengan metode packet switching. Dengan pendekatan ini, pesan yang dikirim dipecah-pecah dengan besar tertentu dan pada tiap pecahan data ditambahkan informasi kendali. Informasi kendali ini, dalam bentuk yang paling minim, digunakan untuk membantu proses pencarian route dalam suatu jaringan sehingga pesan dapat sampai ke alamat tujuan.

Penggunaan packet switching mempunyai keuntungan dibandingkan dengan penggunaan circuit switching antara lain[4]:

1. Efisiensi jalur lebih besar karena hubungan antar node dapat menggunakan jalur yang dipakai bersama secara dinamis tergantung banyaknya paket yang dikirim.

2. Bisa mengatasi permasalahan laju data yang berbeda antara dua jenis jaringan yang berbeda laju datanya.

mulai menurun. Sedangkan pada model packet switching, paket tetap bisa dikirimkan, tetapi akan lambat sampai ke tujuan (delivery delay meningkat).

2.3.3 Sinkronisasi

Dalam suatu jaringan interkoneksi sinkron, kegiatan pada elemen switching dan terminal masukan maupun terminal keluaran ( I/O ) dikendalikan oleh sebuah clock pusat sehingga semuanya bekerja secara sinkron. Sedangkan pada jaringan interkoneksi asinkron tidak[4].

2.3.4 Strategi Pengaturan

Pengaturan sebuah jaringan dapat dilakukan dengan cara terpusat ataupun terdistribusi. Dalam strategi pengaturan terpusat, sebuah pengendali pusat harus memiliki semua informasi global dari sistem pada setiap waktu. Ini akan menghasilkan dan mengirimkan sinyal kontrol kepada terminal yang berbeda pada jaringan tergantung dari informasi yang dikumpulkan. Kompleksitas sistem bertambah dengan seiring bertambahnya jumlah terminal dan dampaknya mengakibatkan sistem dapat terhenti. Berbeda dengan jaringan terdistribusi, pesan-pesan yang diroutekan mengandung informasi peroutean yang dibutuhkan. Informasi ini ditambahkan kepada pesan dan akan dibaca dan digunakan oleh elemen switching untuk meroutekan pesan-pesan tersebut sampai ke tujuan[4].

2.3.5 Algoritma Perutean

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Perkembangan dunia telekomunikasi yang sangat membutuhkan transfer data yang cepat baik dalam pentransferan suara maupun data agar terhindarnya dari delay antrian atau pun loss packet dan masalah-masalah lain yang dapat menyebabkan data yang dikirim menjadi cacat sehingga mengharuskan adanya pengembangan-pengembangan dalam jaringan telekomunikasi baik perangkat keras maupun perangkat lunak agar dapat menciptakan inovasi-inovasi yang berguna bagi kemajuan teknologi informasi dan komunikasi. Perangkat-perangkat ini sangatlah diperlukan dalam pentransferan data maupun suara terutama perangkat keras yang memiliki kinerja pentransferan yang baik dan biaya yang murah.

Pentransferan data dan suara tidak pernah terlepas dari pentingnya switching pada jaringannya. Switching memiliki fungsi utama yaitu membangun jalur diantara sepasang masukan (inlet) ke keluaran (outlet) tertentu. Sebuah sistem switching tersusun dari elemen-elemen yang melakukan fungsi-fungsi yaitu switching (menyambungkan), control (mengendalikan sistem pada switch) dan signaling (pemberitahuan). Jaringan switching tidak membedakan inlet/outlet yang tersambung ke pelanggan maupun ke trunk. Untuk membedakannya dilakukan oleh sistem kontrol.

Sel-sel yang melebihi kapasitas akan di buang dari switching. Konsep inilah yang dinamakan dengan switching knockout.

Dengan konsep switching knockout ini dapat memberikan probabilitas blocking yang kecildan memberikan troughput yang besar. Oleh karena itu di tugas akhir ini akandibahas tentang analisis jaringan switching knockout.

1.2 Perumusan Masalah

Adapun rumusan masalah dari Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut: 1. Berapa besar nilai utiliti agar mendapatkan nilai throughput yang besar

2. Berapa besar nilai utiliti agar paket yang datang pada switch tidak terblocking dalam jumlah yang besar.

1.3 Tujuan Penulisan

Penulisan Tugas Akhir ini bertujuan untuk mendapatkan nilai throughput yang baik pada proses pengiriman paket pada switching knockout sehingga peluang hilangnya paket semakin kecil.

1.4 Batasan Masalah

Mengingat luasnya topik yang dapat dibahas pada switchingknockout ini maka pembahasan keseluruhan switchingknockout ini dibatasi secara umum, dan hanya membahas tentang kinerja switchingknockout.

Sehubungan dengan hal tersebut, hanya diuraikan beberapa topik permasalahan yaitu :

1. Hanya membahas kinerja switching yaitu probabilitas blocking dan throughput

2. Utiliti atau kemampuan sistem untuk melewatkanpaketyang akan digunakan pada jaringandengan nilai utiliti sebesar 0,1 sampaidengan nilai utiliti sebesar 0,9.

1.5 Metodologi Penulisan

Metode penulisan yang digunakan adalah :

• Studi literatur

Yaitu dengan membaca teori-teori yang berkaitan dengan topik tugas akhir ini dari buku-buku referensi baik yang dimiliki oleh penulis atau di perpustakaan dan juga dari artikel-artikel, jurnal, internet dan lain-lain.

1.6 Sistematika Penulisan

Tugas Akhir ini disusun berdasarkan sistematika penulisan sebagai berikut :

BAB I PENDAHULUAN

Bab ini merupakan pendahuluan yang berisi tentang latar belakang masalah, tujuan dan manfaat penulisan, batasan masalah, metode dan sistematika penulisan.

BAB II JARINGAN INTERKONEKSI BANYAK TINGKAT

Bab ini membahas tentang jaringan interkoneksi banyak tingkat secara umum, karakteristik, topologi, teknik switching, sinkronisasi, algoritma peruteandan klasifikasi jaringan interkoneksi.

BAB III JARINGAN SWITCHING KNOCKOUT

BAB IV ANALISIS KINERJA JARINGAN SWITCHING KNOCKOUT

Bab ini berisikan tentangperhitungan throughput dan probabilitas blocking danhasil perhitungan throughput dan probabilitas blocking jaringan switching knockout.

BAB V PENUTUP

ABSTRAK

Switching knockout adalah sebuah arsitektur packetswitching yang baru dengan performansi yang tinggi menggunakan topologi jaringan switching terkoneksi penuh dimana masing-masing input mempunyai jalur langsung ke setiap output sehingga tidak terjadi blockingswitch paket pada setiap output. Satu-satunya blocking yang dapat terjadi pada switch output yaitu ketika paket datang secara simultan dari input yang berbeda menuju output yang sama. Dengan mempertimbangkan paket loss yang tidak dapat dihindari di dalam jaringan, switching knockout menggunakan concentrator yang dirancang di setiap output untuk mengurangi jumlah buffer-buffer yang terpisah yang dibutuhkan untuk menerima paket-paket yang datang secara serempak. Mengacu kepada concentrator, arsitektur buffer bersama memungkinkan penggunaan seluruh memori buffer secara bersama-sama pada masing-masing outputnya dan semua paket diletakkan pada jalur output berbasis FIFO(First In First Out)

Dalam Tugas Akhir ini dianalisis kinerja jaringan switchingknockout dengan tolak ukur kinerja yang digunakan adalah probabilitas blocking dan throughput pada setiap utiliti yang berbeda. Setelah dilakukan analisis probabilitas blocking pada jaringan switching knockout, bahwa untuk 8 input to 4 output pada setiap utiliti0,1;0,2;0,3;0,4;0,5;0,6;0,7;0,8;0,9 diperoleh hasil probabillitas sel hilang 0,0001664 x 10-3; 0,002597 x 10-3; 0,01289 x 10-3; 0,03951 x 10-3; 0,09392 x 10-3; 0,1897 x 10-3; 0,3424 x 10-3; 0,5697 x 10-3; 0,8884 x 10-3 dan diperoleh nilai throughputnya yaitu 0,099999833; 0,199997403; 0,29998711; 0,39996049; 0,49990608; 0,5998103; 0,6996576; 0,7994303; 0,8991116.

TUGAS AKHIR

” ANALISIS KINERJA JARINGAN SWITCHING KNOCKOUT”

Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan

Menyelesaikan Pendidikan Sarjana (S-1) Pada

Departemen Teknik Elektro Sub Konsentrasi Teknik Telekomunikasi

Oleh:

NIM : 100402011 DENI DESTIAN HARAHAP

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

ANALISIS KINERJA JARINGAN SWITCHING KNOCKOUT

Oleh:

DENI DESTIAN HARAHAP NIM : 100402011

Disetujui oleh :

Pembimbing

IR. M. ZULFIN, MT NIP : 196401251991031001

Diketahui oleh:

Ketua Departemen Teknik Elektro FT-USU

IR. SURYA TARMIZI KASIM, M.Si NIP : 195405311986011002

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

ABSTRAK

Switching knockout adalah sebuah arsitektur packetswitching yang baru dengan performansi yang tinggi menggunakan topologi jaringan switching terkoneksi penuh dimana masing-masing input mempunyai jalur langsung ke setiap output sehingga tidak terjadi blockingswitch paket pada setiap output. Satu-satunya blocking yang dapat terjadi pada switch output yaitu ketika paket datang secara simultan dari input yang berbeda menuju output yang sama. Dengan mempertimbangkan paket loss yang tidak dapat dihindari di dalam jaringan, switching knockout menggunakan concentrator yang dirancang di setiap output untuk mengurangi jumlah buffer-buffer yang terpisah yang dibutuhkan untuk menerima paket-paket yang datang secara serempak. Mengacu kepada concentrator, arsitektur buffer bersama memungkinkan penggunaan seluruh memori buffer secara bersama-sama pada masing-masing outputnya dan semua paket diletakkan pada jalur output berbasis FIFO(First In First Out)

Dalam Tugas Akhir ini dianalisis kinerja jaringan switchingknockout dengan tolak ukur kinerja yang digunakan adalah probabilitas blocking dan throughput pada setiap utiliti yang berbeda. Setelah dilakukan analisis probabilitas blocking pada jaringan switching knockout, bahwa untuk 8 input to 4 output pada setiap utiliti0,1;0,2;0,3;0,4;0,5;0,6;0,7;0,8;0,9 diperoleh hasil probabillitas sel hilang 0,0001664 x 10-3; 0,002597 x 10-3; 0,01289 x 10-3; 0,03951 x 10-3; 0,09392 x 10-3; 0,1897 x 10-3; 0,3424 x 10-3; 0,5697 x 10-3; 0,8884 x 10-3 dan diperoleh nilai throughputnya yaitu 0,099999833; 0,199997403; 0,29998711; 0,39996049; 0,49990608; 0,5998103; 0,6996576; 0,7994303; 0,8991116.

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Allah SWT atas Berkah dan Rahmat-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul:

“_{ANALISIS KINERJA JARINGAN SWITCHING KNOCKOUT}”

Tugas akhir ini merupakan bagian dari kurikulum yang harus diselesaikan untuk memenuhi persyaratan menyelesaikan pendidikan Sarjana Strata Satu (S-1) di Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

Selama penulis menjalani pendidikan di kampus hingga diselesaikannya Tugas Akhir ini, penulis banyak menerima bantuan, bimbingan serta dukungan dari berbagai pihak. Pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan terimakasih yang tulus dan sebesar-besarnya kepada:

1. Orang tua penulis atas semangat dan doanya kepada penulis dengan segala pengorbanan dan kasih sayang yang tidak ternilai harganya.

2. Bapak Ir. M. Zulfin MT sebagai Dosen Pembimbing Tugas Akhir penulis yang selalu bersedia memberikan bantuan yang sangat dibutuhkan oleh penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.

3. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si sebagai Ketua Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

4. Bapak Rahmad Fauzi, ST, MT sebagai Sekretaris Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

5. Seluruh Staf Pengajar dan Pegawai Departemen Teknik Elektro FT-USU.

6. Seluruh sahabat penulis Fatih Silmi Muhammad, Muhammad Fadllan Dwika, Benny Wiliiam, Suwendri, Adi Mahyudi Hutasuhud, Willy Manurung, Irsyad Khairi Tanjung,Diky Ikhsan Nasution, Zulfahmi Dhuha, Yahya Ahmadi Brata, Dewi Riska Sari Barus, Nur Adilah Lubis, Winarni Agil,Dwi Purnama Sari dan teman-teman stambuk 2010 lainnya, atas kebersamaan dan dukungan yang diberikan selama penulis bergelut di kampus.

8. Semua orang yang pernah mengisi setiap detik waktu yang telah dilalui bersama penulis yang tidak dapat disebutkan satu per satu. Tanpa mereka, pengalaman penulis tidaklah lengkap.

Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih banyak kekurangannya. Kritik dan saran dari pembaca untuk menyempurnakan Tugas Akhir ini sangat penulis harapkan.

Kiranya Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi kita semua. Terimakasih

Medan,September 2014 Penulis

DAFTAR ISI

1.5 Metodologi Penulisan ... 3

1.6 Sistematika Penulisan ... 3

BAB IIJARINGAN INTERKONEKSI BANYAK TINGKAT ... 5

2.1 Konsep Switching ... 5

2.2 Jaringan Interkoneksi ... 7

2.3 Karakteristik Jaringan Interkoneksi ... 8

2.3.1 Topologi ... 8

2.3.2 Teknik Switching ... 9

2.3.3 Sinkronisasi ... 11

2.3.4 Strategi Pengaturan ... 11

2.3.5 Algoritma Perutean ... 11

BAB IIIJARINGAN SWITCHING KNOCKOUT ... 12

3.1 Knockout-based switch ... 12

3.2 Basic Arsitektur Single-Stage Switching Knockout... 13

3.3 Topologi Jaringan Switching Knockout ... 15

1.4 Prinsip Kerja Switching Knockout ... 16

3.5 Routing Konstruksi Concentrator ... 21

3.6 Pengoperasian Barrel Shifter ... 23

BAB IVANALISIS KINERJA JARINGAN SWITCHING KNOCKOUT... 27

4.2.2 Grafik Throughput dan Probabilitas Blocking ... 31

BAB VPENUTUP ... 34

5.1 Kesimpulan ... 34

5.2 Saran ... 35

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1Gambaran fungsional dari jaringan interkoneksi ... .... 5

Gambar 2.2Tipe elemen switching ... … 6

Gambar 2.3Arsitektur crossbar ... ... 8

Gambar 3.1Struktur paket switch ... … 13

Gambar 3.2Struktur interkoneksi knockout………. 14

Gambar 3.3Bus interface knockout switch... … 15

Gambar 3.4 Switching knockout4 input to 2 output ... … 16

Gambar 3.5 Metode sistem switching knockout ... … 19

Gambar 3.6 Penggambaran Diagram alir switching knockout ... … 20

Gambar 3.7 (a)2 x2 contention switch (b) keadaan 2x2 contention switch….. 21

Gambar 3.8 Knockout concentrator 8 input ke 4 output ... … 23

Gambar 3.9 Pengoperasian Barrel shifter ... … 24

Gambar 3.10 Format data transmisi……….. 25

Gambar 3.11 Pentransmisian activity bit paket pada switching knockout 8 input ke 4 output……… 26

Gambar 4.1 Grafik Throughput vs UtilitySwitchingknockout 8 input to 4 output………... 30

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1Utility dan probabilitas blocking switching knockout 8 input to 4 output………. 27

Tabel 4.2Utility dan Throughput switching knockout 8 input to 4 output……….. 28

Tabel 4.3Throughput dan probabilitas blocking switching knockout 8