Clo3 - Bab 9 - Digital Switch.ppt

TEKNIK SWITCHING

SWITCHING BERTINGKAT DAN PROBABILITAS BLOCKING

Pendahuluan

Frame

MASUK

.. .. TS 0

.. .. TS 1

..... .....

highway 1

highway 2 KELUAR

.....

highway n

TS k

SYARAT SN BERTIGKAT : a. Trafik harus digital b. Trafik atau informasi (dari user terminal masuk di time slot tertentu pada frame (highway) tertentu c. 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

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 Time Switch – time Switching ~ Time Switch (T)

A

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



Address = timeslot : Adress 1 = ts 1 Adress 2 = ts 2 Word length = S cross point dalam 1 kolom + 1 untuk menyatakan crosspoint bebas (open) Word Length = n + 1 = log 2 n 1  bit

2 Inlet Bus 3



.. .

Prosses : 

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

A

Hw 3

B

Hw 2

C

Hw 1

D

3

1

2

1

3

2

H

2

2

Hw 4

G

1

1

E

1

2

2

1

3

100

011

000

000

011

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

A3

A2

A1

3

A4

B3

C2

A1

C4

A3

A2

C1

B4

C3

B2

B1

t4

t3

t2

t1

Periode  s

B4

B3

B2

B1

C4

C3

C2

C1

t4

t3

t2

t1

&

&

&

&

&

&

&

&

&

connection memory 2

connection memory 3

2

1

Periode  s

connection memory 1

3 1 2 3

1 3 3 1

2 2 1 2

Alamat Kontrol (nomor dari incoming highway)

Time Switch  

Space (highway) tetap Timeslot berubah, menyebabkan terjadinya delay

PCM Frame AT AR

(TS 3)

(TS 3) (TS 3)

5

(TS 8)

+

ay el

) -8

D

2 (3

TS

5

3 =

27

(TS 8)

TS de y la

(TS 8) (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

ts :

write address

4

3

2

1

D

C

A

B

read address

Counter 1-4

Frame

siklik

3

(TS1)

4

(TS2)

2

(TS3)

1

(TS4)

asiklik

  

read

write

read

write

read

write

read

write

time slot

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

t2 A1

Penulisan Siklik

Penulisan Asiklik

Lokasi Memori 1

t2

t4 A2

8 bit PCM world

8 bit PCM world

A4

A3

A2

A1

t4

t3

t2

t1

Lokasi Memori 2

A2

A4

A1

A3

t4

t3

t2

t1

Highway incoming

Highway outgoing

t3

t1 A3

Periode  s timeslot outgoing

Periode  s timeslot incoming

Lokasi Memori 2

t4

t3 A4 memori kontrol

Lokasi Memori 2

t1 t2 t3 t4

3 1 4 2

Alamat Kontrol (memori dari lokasi data memori)

STRUKTUR DIGITAL SWITCHING NETWORK

Struktur Digital Switching Network 

Single space switch memungkinkan terjadinya blocking



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

A1

SM-A1

B1



CM-A1 10

45 10

A2 45

10

CM-A2



B3



2 SM-A3

A3

B2 1

SM-A2

3 CM-A3



45

010

CM-B1

CM-B2

CM-B3



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 T-S 

Contoh Hubungan T-S

Incoming higjways (n bit/s)

cyclic write in

Multiplexer

Data memory (content/memory location)

t1 8 bit PCM world A4

A3

A2

A1

4 n bit/s

B4

B3

B2

B1

8 bit PCM world

C4

C3

C2

C1

D4

D3

D2

D1

Periode   s

Periode   s

t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t9 t10 t11 t12 t13 t14 t15 t16

A1 B1 C1 D1 A2 B2 C2

1 2 3 4 5 6 7

D2 A3 B3 C3 D3 A4 B4 C4 D4

8 9 10 11 12 13 14 15 16

Demultiplexer

Arbitiary controled read-out

Outgoing higjways (n bit/s)

t6 t16 t5 t10 t13 t7 t9 t4 t11 t14 t12 t1 t3 t15 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

t13 t14 t15 t16

5 10 14 2

t9 t10 t11 t12

7 4 9 11

t5 t6 t7 t8

3 1 6 15

t1 t2 t3 t4

12 16 13 8

Control address (no of data memory)

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 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

45

124

10

10

SMA3

SMC2 CMC2

124

CMA2

2 3

CMA3

010

CMB2

124

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)

LATIHAN-1 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

TUGAS-1 A

15

30

C

M

B1

A1

C1

B1 K

-

20

55

B2

L

N

A2

C2

B2

1

1 60

J B

10

2

A3 3

D

45

B3 SMB3

E

2

CM-

C3 B3

I

H

011

CM-

3

45

45

O

011

CM-

F

G

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

X



N

N ( N  1)

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

k array

n.k

N inlet

N/n .N/n

n.k

N/n .N/n

N/n array

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 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  2n  1 k  (n  1)  (n  1)  1  2n  1(min .) n.k

N/n .N/n

k.n

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

NX 

N n

N N N    nk  n n n

nk  k 

N N X  2 Nk  k   n

NX

2 (1)

NX = jumlah crosspoint total N = jumlah inlet/outlet n = ukuran dari setiap switch block atau setiap group inlet/outlet K = jumlah array tengah

N  2 N (2n  1)  (2n  1)  n

dN X 0 dn (3)





N n  2

2

(2)

1/ 2

(2)

Jumlah crosspoint minimum :

N x  4 N ( 2 N  1)

(3)

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

NX N N

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)

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

N N X  2 Nk  k   n

2

= (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

1

a.

k  2n  1  2 x50  1  100  1  99

b. c.

1

1  N  2  5000  2 n     2500 2  50 2  2 

Jumlah inlet/outlet switch (N) Jumlah group inlet/outlet (n) Jumlah array tengah (k) = 99 N X  4N

d.

50

50



2 N  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



= 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 berting-kat-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

N X  4N





40





2 N  1  4 x1000 2 x1000  1  174.885 cp

1000

50

PROBABILITAS BLOCKING PADA DIGITAL SWITCH 1.

Blok switch TST Lee Graph

Asumsi :

- Space switch non-blocking - Time switch non-blocking - (STS) individual non-blocking

p'

p' p

1

p'

p'

p'

p'

k 2

N

Nxk

Nxk

P1 = P(n/k) q’ = 1 – P1 = 1 – p/b k = jumlah matrik time switch b = k/n (factor konsentrasi)

k

Probabilitas Blocking :

B = ( 1 – (1 – p/b) 2) ) k

p

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

B = (1 – q1 2)l q1 = 1 – P1 = 1 – P/a a = time expansion ( l/c) 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

space stage

TSM

outlet time stage TSM

Nx k

N N x n n

B

P1

P1 k1  8

kxN

TSM

P2

TSM

P2

K A

TSM

TSM

Nx k TSM

N N x n n

kxN TSM

B

P1 = P/a P2 = P/(ab) a = l/c b = k/n Probabilitas blocking : B = { 1 – (q12 ( 1 – (1 – q22) k ) } l Dimana : q1 = 1 – P1 = 1 – P/a q2 = 1 – P2 = 1 – P/ab