TEKNIK SWITCHING
SWITCHING BERTINGKAT DAN PROBABILITAS BLOCKING
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
Frame
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
MASUK
.. .. .. .. TS 0 TS 1
..... .....
highway 1
highway 2
KELUA R
.....
highway n
TS k
Pendahuluan
Konsep : Digital Switching ~ Time Switching TA
time switching
TA
TA(n)
TB
A
TB
TA (n+1) =TB (n) TB
TB TB (n+1) =TA (n) B
TA(n+1)
TA
TB(n)
TA
Analog Switching ~ Space Switching
A
B
Closed saat menghubungkan A >>> B
TB(n+1)
Pendahuluan Jenis dari Time Switching 1. Time Switch – time Switching ~ Time Switch (T)
A
2. Space Switch – Time Switching = Space Switch (S)
A TB
TA
TB
FA
FA
FB
FB
TA
B
B
Proses : Pertukaran ‘isi’ time slot yang berbeda tetapi terletak pada frame dari highway yang sama
Proses : pertukaran ‘isi’ time slot bernomor sama dari frame (atau highway) yang berbeda
•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 - rate dari switching makin tinggi
Space Switch Outlet Bus
1
2
3
......
N
1
crosspoint
2
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 = log
2
n 1 bit
Inlet Bus 3
.. .
Proses :
N
address bus
1 2
1 2
1 2
1 2
3
3
3
3
w
...
w
...
w
...
...
connection m em ories
w
address=ts/fram e
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
Space Switch
F
Hw 3
B
Hw 2
C
Hw 1
D
3
1
2
1
3
2
H
2
2
Hw 4
A
G
1
1
E
1
2
2
1
3
100
010
000
000
010
100
000
000
000
000
000
011
CM-E
CM-F
CM-G
CM-H
Space Switch 8 bit PCM word
8 bit PCM word A4
B4
A3
B3
A2
B2
A1
B1
C4
C3
C2
C1
t4
t3
t2
t1
Periode
3
&
&
&
&
&
&
&
&
&
A4
B3
C2
A1
C4
A3
A2
C1
B4
C3
B2
B1
t4
t3
t2
t1
Periode
2
1
s
connection memory 1 3 1 2 3
connection memory 2
connection memory 3
1 3 3 1
2 2 1 2
Alamat Kontrol (nomor dari incoming highway)
s
Time Switch
Space (highway) tetap Timeslot berubah, menyebabkan terjadinya delay
PCM Frame AT
(TS 3)
(TS 8)
5
2 (3
AR
(TS 3)
(TS 3)
=
el
3
D
)+
TS
-8
5
ay
27
TS
(TS 8)
de la
(TS 8)
y (TS 8)
BR BT
27
(TS 3)
Time Switch
Speech Memory ts :
4
3
2
1
A
B
C
D
Cell content
Cell address
D
1
C
2
B
3
A
4
Frame
write address
Frame
3
2
1
C
A
B
3
(TS1)
4
(TS2)
2
(TS3)
1
(TS4)
asiklik
read write read write read write read
time slot
write
4 D
read address
Counter 1 - 4
siklik
ts :
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
Time Switch
Memori Data t1
Penulisan Siklik
t2
Penulisan Asiklik
A1
Lokasi Memori 1
t2
t4 A2
8 bit PCM world
Highway incoming
8 bit PCM world
A4
A3
A2
A1
t4
t3
t2
t1
Lokasi Memori 2
t3
A2
t4
t1 A3
Periode s timeslot incoming
A4
A1
A3
t3
t2
t1
Periode s timeslot outgoing
Lokasi Memori 2
t4
t3 A4
Lokasi Memori 2
t1 t2 t3 t4
3 1 4 2
memori kontrol Alamat Kontrol (memori dari lokasi data memori)
Highway outgoing
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 2 3 4 5
1 2 3 4 5
a. Matrik segitiga N
N
N (N 1) X
b. Matrik Bujur sangkar
2
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)
N (N 1)
X
1 2 3
N 1 2 3
N
c. Full interconnection crosspoint
N
X
NxN
Penyusunan Matriks dan Perhitungan Jumlah Crosspoint multistage switch Sifat Multistage N/n array
n.k
N inlet
N/n array
k array
N/n .N/n
n.k
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
k.n
N/n .N/n
N outlet
k.n
Agar SN bertingkat bersifat non-blocking, Charles Clos dari Bell Laboratories telah menganalisa berapa jumlah matrik pada center stage yang diperlukan.
k n.k
N/n .N/n
2n 1
k.n
k pada persamaan (1) di atas dengan (2n-1), maka :
NX
NX
N
nk
k
n
2 Nk k
N
N N
N
n n
n
nk
NX
2 (1)
n
NX = jumlah crosspoint total N = jumlah inlet/outlet n = ukuran dari setiap switch block atau setiap group inlet/outlet K = jumlah array tengah
dN X dn (3)
N 2 N (2n 1) (2n 1) n n
0
N 2
(3)
Jumlah crosspoint minimum :
4N ( 2N
(2)
1/ 2
(2)
Nx
2
1)
Penyusunan Matriks dan Perhitungan Jumlah Crosspoint soal 1 Matrik tunggal
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.
1
M. Bujur sangkar
1
NXN
1
1
N
N
N(N - 1)/2
N
N
Nx = N x N = 103 x 103 = 106 cp
Jawaban Diketahui : n = 100 N = 1000 k = 10
Segitiga
Full Connection Sw itch 1
1 N(N-1)
N
Nx = N(N-1)/2 = 103(103-1)/2 = 499,5 x 103 cp
N
Nx = N(N-1) = 103(103-1) = 949 x 103 cp
Matrik 3 tingkat 1 1
1 100 x 10
10 x 10
10 x 100
100
100
1
1 100 x 10
10 x 100
100
100
10
1 100 x 10 100
10 x 10
1 10 x 100 100
NX
2 Nk k
N
2
n
= (2 x 103 x 10)+ 10 (103/102) 2 = 21 x 103 cp
Penyusunan Matriks dan Perhitungan Jumlah Crosspoint soal 2
Jawaban :
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
a.
n
b.
k
c.
1 N 2 2
1 5000 2
1 2500 2
50
2
2n 1
2 x50
1 100 1 99
Jumlah inlet/outlet switch (N) Jumlah group inlet/outlet (n) Jumlah array tengah (k) = 99 NX
d.
50
4N
50
1
4 x5000
2 x5000 1
4 x5000 100 1
1.980.000 cp
50 x 99
100x100
99 x 50
1
1
1
.. .. .
5000
2N
= 5000 = 50
.. .. .
50
.. .. .
50 x 99
100x100
99 x 50
100
99
100
5000
50
Penyusunan Matriks dan Perhitungan Jumlah Crosspoint soal 3
Diketahui : N = 600 + 300 + 100 = 1000 n = 40 k = 2n – 1 = 2 x 40 - 1 = 79
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 :
a. Gambar Switching Network a. b.
Gambarkan switching networknya Jumlah crosspoint switch tersebut 40
40 x 79
25 x 25
79 x 40
1
1
1
.. .. .
1000
40
b.
.. .. .
.. .. .
40 x 79
25 x 25
79 x40
25
79
25
NX
4N
2N 1
4 x1000 2 x1000 1
40
174.885 cp
1000
50
STRUKTUR DIGITAL SWITCHING NETWORK
Struktur Digital Switching Network
Single time switch yang berkecepatan tinggi memungkinkan terjadinya nonblocking 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
Time Switch T-S BLOK SWITCH T – S
45
A 1
SMA1
B1
CMA1 10
45
A 2
10
B2 45
10
A 3
CMA2
SMA2
1
2
SMA3
B3 3
CMA3
45
010
CMB1
CMB2
CMB3
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.
Time Switch S-T 10
SM-B1
45 10
A1
B1
CM-B1 10
45
10
SM-B2
A2
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
B2
1 CM-B2 2 SM-B3
A3
B3
3 CM-B3
CM-A1
10
001
CM-A2
CM-A3
Time Switch T-S
Contoh Hubungan T-S Incoming higjways (n bit/s)
Multiplexer
8 bit PCM world
A4
B4
C4
D4
A3
B3
C3
D3
A2
B2
C2
D2
Periode s
cyclic write in
A1
B1
4 n bit/s 8 bit PCM world
C1
D1
Periode s
Demultiplexe r
Data memory Arbitiary (content/memory controled location) read-out t1 t6 A1
1
t2
B1
2
t16
t3
C1
3
t5
t4
D1
4
t10
t5
A2
5
t13
t6
B2
6
t7
t7
C2
7
t9
t8
D2
8
t4
t9
A3
9
t11
t10
B3
10
t14
t11
C3
11
t12
t12
D3
12
t1
t13
A4
13
t3
t14
B4
14
t15
t15 t16
C4 D4
15 16
t8 t2
4 n bit/s
D2
A4
D4
D3
8 bit PCM world
C4
B2
A1
C1
C3
A3
D1
C2
B1
B4
B3
A2
Periode s
Periode s
Control memory t1 3 t14 t1 t15 6
5
t9
7
t5
3
t1
12
10
t10 t1 t11
4
t6
1
t2
16
9
t7
6
t3
13
11
t8
15
t4
8
14 2
2
Outgoing highways (n bit/s)
Control address (no of data memory)
Time Switch S-T-S SM-B1
10
A1
45
B1
B1
C1 CM-B1 B2
A2
B2
SM-B2
C2
1
1 CM-B2 10
2
45
2
10
A3 3
SM-B3
CM-A1
CM-A2
C3
CM-B3
B3
10
10
011
CM-A1
B3
3
45
45
011
CM-C2
CM-C3
CM-C1
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.
Time Switch T-S-T A 1
A 2
124
SMC1
SMA1
10
CMA1
SMA2
124
124
10
10
SMA3
SMC2 CMC2
124
CMA2
2 3
CMA3
010
CMB2
45
C2
SMC3
124
C1
CMC1
1 A 3
45 45
C3 CMC3
CMB3
CMB1
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.
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)
PROBABILITAS BLOCKING PADA DIGITAL SWITCH Lee Graph p'
p' p 1
p'
p'
p'
p'
p
k 2
N
Nxk
Nxk
k
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= p n =1- q n Untuk three stage network B=(1- q 2 )
B = ( 1 – (1 – p/ ) 2) ) k
k
PROBABILITAS BLOCKING PADA DIGITAL SWITCH 2.
Block Switch TST
Lee Graph
P1
1
2
N
inlet m em ory
inlet m em ory
inlet m em ory
outlet m em ory
Space Switch
outlet m em ory
1
P
1
2
P1
P
2 l
outlet m em ory
N
P1=P/ l/c , time expansion q1=1-p1 = 1-p/ P l/c) B = (1 – q1 2)k l = jumlah timeslot pada jalur space stage c = jumlah timeslot per frame pada jalur input TST akan non blocking bila l = 2c -1
PROBABILITAS BLOCKING PADA DIGITAL SWITCH Block Switch TSSST
3.
Lee Graph P2
P2
K A inlet time stage
space stage
space stage
Nx k
N N x n n
space stage
TSM
outlet time stage
B
P1
P1
TSM
kxN
TSM
P2
TSM
P2
K A
TSM
TSM
Nx k TSM
N N x n n
kxN TSM
B
P1 = P/ P2 = P/( ) = l/c = k/n Probabilitas blocking : B = { 1 – (q12 ( 1 – (1 – q22) k ) } l Dimana : q1 = 1 – P1 = 1 – P/ q2 = 1 – P2 = 1 – P/
Isi bagian yang kosong! 20 A1
50
5 P
SM-C1
A
Q 25
CM-A1
20 A2
C
B 60
25
40
T
CM-A2
D A3
F G
60 5
30
CM-A3
25 5
2
H
I
5
L CM-B1
25 5 115
R S C2
V
60 SM-C3
45
U C3
15
K
C1
CM-C1
CM-C2
1
E
J
SM-C2
35 10
M 011 CM-B2
W
3
CM-C3
50
N 001 CM-B3
X
