Post on 18-Jun-2015
TUGAS
SWITCHING
DISUSUN OLEH :
NUR ACHMADI (D308075)
AKADEMI TEKNIK TELEKOMUNIKASI SANDY PUTRA PURWOKERTO
JL. DI. PANJAITAN 128 PURWOKERTO
2008
SWITCHING NETWORK
BERBASIS SPACE
SWITCH
4.1 Penyusun Matriks dan Perhitungan
Jumlah Crosspoint
Penyusunan Matriks dan perhitungan jumlah cross point dimaksudkan auntuk menggambarkan bahwa switching network didekati dengan bentuk matriks yang mengandung baris dan kolom,sehingga dalam pertemuan atau koneksi antara baris dan kolom tesebut dikatakan sebuah cross point yang ju,lahnya dapat dihitung. Beberapa pengertian yang mendasari hal tersebut diatas yaitu :
1. Elemen dasar switching matriks adalah switch.2. Switch dengan N termuinal input dan N terminal output adalah jika setiap
inlet pada N terminal input dapat disambungkan dengan setiap outlet pada N terminal output atau disebut sebagai switch N x N (N x N switch).
3. Switching matriks yang paling sederhana adalah matriks satu tingkat (single stage switching matrix) dengan jumlah cross point Nx.
4. Bentuk switching matriks tunggal yang biasa digunakan adalah.
Matrik Segitiga Matrik Bujur sangkar
Nx = N ( N-1 ) 2 Nx = N ( N-1 )
Full interconnection crosspoint
Nx = N X N
Gambar 4.1 Bentuk Switching Matriks
Gambar 4.1 di atas memperlihatkan bahwa switching matriks tunggal terdapat berbagai macam konfigurasi, walaupun terdapat beberapa kelemahan seperti :
a. Jumlah cross point sangat besar jika inlet/outlet bertambah.b. Capasitive loading yang timbul pada jalur bicara akan besar.c. Satu cross point dipakai khisus untuk hubungan yang spesifik. Jika cross
point tersebut terganggu maka hubungan tidak dapat dilakukan (block0. Kecuali pada matrik bujur sangkar, tetapi harus dilakukan modifikasi algoritma pemilihan jalur dari inlet oriented ke outlet oriented.
d. Pemakaian cross point tudak efisien. Karena dalam setiap baris/kolom hanya 1 cross point saja yang dipakai.
Untuk mengatasi kelemahan matrik tunggal, maka digunakanlah switching neywork bertingkat (multiple stage switching).
Contoh multistage switch yang paling banyak digunakan adalah multistage tiga tingkat sebagai berikut:
Gambar 4.2 Multistage switch
Dari Gambar 4.2 tadi dapat dicari jumlah cross point yaitu:
Nx =
Nn . (n . k ) +
( Nn
.Nn
)+
Nn (n . k )
Atau secara matematis menjadi :
Nx = 2NK + K( N
n ) 2
Dimana:
Nx = jumlah cross point total
N = jumlah inlet/outlet
N = ukuran dari setiap switch block atau setiap group inlet/outler
K = jumlah array tengah
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 Laboratorium telah menaganalisa bebrapa jumlah matrik pada center stage yang dipergunakan.
Hasilnya adalah :
K=2n-1
K=(n-1)+(n-1)+1=2n-1(min).
Gambar 4.3 Non Blocking Matriks Switch Tiga Tingkat.
Jumlah cross point pada SN 3 tingkat yang non blocking seperti pada ganbar 4.3 didapat dengan mengganti nilai k pada persamaan (1) diatas dengan (2n-1),maka :
Nx =2N(2n-1) + (2n-1)( N
n ) 2
Dimana :
Nx = jumlah cross point total
N = jumlah inlet/outlet
N = ukuran dari setiap switch atau setiap group inlet/outlet
K = jumlah array tengah
Sifat yang menarik dari matrik tunggal adalah ia bersifat non-blocking sedangkan pada SN bertingkat di mana pemakaian cross point secara sharing maka memunculkan kemungkinan blocking.
Agar SN bertingkat bersifa non-blocking, Charles clos dari Bell Laboratories telah menganalisa beberapa jumlah matrik pada center stage Hasilnya adalah :
K = 2n-1
K = (n-1)+(n-1)+1 =2n-1 (min)
Gambar 4.3 Non Blocking Matriks Switch Tiga Tingkat
Jumlah cross point pada SN 3 tingkat yang non blocking seperti pada Gambar 4.3 didapat dengan mengganti nilai k pada persamaan (1) di atas dengan (2n-1),maka:
Nx =2N(2n-1)+(2n-1)( N
n ) 2
Sedangkan jumlah n optimum diperoleh dengan mendiferensialkan persamaan (2) diatas terhadap n, kemukinan hasilnya disamakan dengan nol:
( dNxdn )
= 0
Diperolehan : n = ( N
2 ) 1/2
Substitusikan persamaan (3) kedalam persamanan (2) diperolaham nilai N minimum, yaitu:
Nx = 4N (√2N -1)
Tabel 4.1 berikut memperlihatkan perbandingan antara SN 3 tingkat dengan matriks tunggal (keduanya non blocking)
Tabel 4.1 perbandingan jumlah cross point antara SN satu dengan tiga tingkat
Jumlah
Saluran
Jumlah crosspoint 3 tingkat Jumlah Crosspoint satu
Tinkat
128 7680 16256
512 63488 261633
2048 516096 4.2 juta
5192 12 juta 67 juta
32768 13 juta 1 milyar
131072 268 juta 17 milyar
Tabel di atas memperlihatkan SN 3 tingkat memberikan pengurangan jumlah cross point yang sangat berarti, Khususnya untuk jumlah inlet/outlet (kapasitas saluran) yang besar. Walaupun demikian untuk sentral yang berkapasitas besar (sangat besar). Pengurangan cross point yang lebih banyak dapat dicapai dengan menambah tingkat switchingnya menjadi lebih dari 3 (misalnya menjadi SN 5 tingkat). Tingkat SN non bloking selalui ganjil (1,3,5….dst).
5
PULSE CODE MODULATION (PCM)
5.1 Konsep Dasar PCM
Pulse Code Modulation secara prinsip merupakan suatu metode umum yang
digunakan untuk mengubah sinyal analog menjadi sinyal digital. Dalam suatu
sistem digital, jika sinyal analog menjadi masukan dalam system tersebut, maka
sebenarnya sinyal analog yang dikirim cukup dengan sample-sample-nya saja,
tetapi dapat merepresentasikan sinyal analog asal. Oleh karena itu ada 4 tahapan
utama yang harus dilakukan apabila sinyal listrik analog (apakah sinyal suara atau
gambar) akan diubah menjadi sinyal listrik digital antara lain adalah:
1. Sampling
2. Quantisasi
3. Pengkodean
4. Multiplexing
1. SamplingHal yang prinsip untuk diketahui dalam proses sampling adalah :
1. Untuk mengirimkan informasi dalam suatu sinyal, tidak perlu seluruh
sinyal ditransmisikan, cukup diambil sampelnya saja.
2. Sampling : proses pengambilan sample atau contoh besaran sinyal
analog pada titik tertentu secara teratur dan berurutan.
3. Frekuensi sampling harus lebih besar dari 2 x frekuensi yang di
sampling (sekurang-kurangnya memperoleh puncak dan lembah)
[teorema Nyqust]
fs > 2 fi
fs = frekuensi sampling
fi = frekuensi informasi/sumber (yang di sampling)
LPF SAMPLING
Rekomendasi CCITT : fs = 8000 Hz
fi = 300 – 3400 Hz (Sinyal bicara)
Artinya sinyal telepon disampling 8000 kali per detik.
Hasil penyamplingan berupa PAM (Pulse Amplitude Modulation)
seperti terlihat pada gambar 5.1 dibawah.Penggunaan Low Pass Filter
dalam method sampling karena sinyal bicara berada pada frekuensi
rendah.
Gambar 5.1 Methoda sampling pada PCM
Dalam sampling yang dipentingkan adalah periode sampling bukan
lebar pulsa sampling. Menurut teorema nyquist bila frekuensi sampling
lebih kecil dari frekuensi informasi/sumber maka akan terjadi
penumpukan frekuensi/aliasing.
t t
Spektrum sinyal asal
Pulsa Sampling t Spektrum frekuensi pulsa f
sampling
fs 2f 3f fs > fi
Gambar 5.2 Contoh Proses sampling
2. Quantisasi
Quantisasi pada prinsipnya merupakan proses dalam menentukan segmen-
segmen dari amplitude sampling (hasil sampling) ke dalam level-level
kuantisasi. Dimana ampiltudo dari masing-masing sample akan dinyatakan
dengan harga/nikar integer dari level quantisasi yang terdekat. Terdapat hal
yang menarik yaitu jika kita mengambil harga pendekatan/pembulatan
terhadap level quantisasi terdekat adalah munculnya derau quantisasi, yang
tentu akan menurunkan kualitas sinyal hasil quantisasi, oleh karena itu
dilakukan 2 (dua) cara quantisasi sehingga tidak terjadi penurunan kualitas
hasil quantisasi tersebut,yaitu:
a. Quantisasi Linier (Uniform)
Metode quantisasi linier dengan memperhatikan :
1. Selang level quantisasi sama untuk seluruh level quantisasi
2. Besarnya noise quantisasi sama untuk seluruh level, tetapi noise
relatifnya tidak sama antara level yang satu dengan lainnya.
3. Misal skala bagian positif dibuat sama besar +1, +2,…,+8,demikian
juga pada bagian negatif -1,-2,…,-8 karena dimulai dari +8 s.d -8
sehingga dibutuhkan 16 macam kode bit yang memerlukan 4 bit
binary.
4. Kelemahan : bila level sampling menghasilkan amplitudo level
yang berkisar +1 dan -1 hanya dideteksi satu level, menimbulkan
noise, diatasi dengan memperkecil skala segmen tapi akan
menambah bit pengkodean.
b. Quantisasi Tidak Liniear (Non Linier)
Metode quantisasi non-linier dengan melihat hal-hal yang meliputi:
1. Perbaikan dari quantisasi linier pada level rendah.
2. Langsung menggunakan quantisasi tidak linier.
3. Ada dua cara quantisasi tidak linier :
Level quantisasi diperkecil untuk level sinyal rendah.
Level quantisasi diperbesar untuk level sinyal besar.
Hasil sampling pada sinyal- sinyal yang rendah dapat
dibedakan dengan beberapa kode yang berbeda sehingga
mengurangi noise.
Companding
Selang dibiarkan seragam, tetapi sebelum quantisasi amplitudo
sinyal kecil diperbesar dan amplitude sinyal pulsa besar
diperkecil. Operasi yang dilakukan disebut sebagai kompresi
(comp) dan ekspansi (exp),yang disebut dengan companding.
Ada dua aturan companding yang digunakan:
1. Aturan A (A-Law):PCM-30 Eropa terdiri atas 13 segmen
2. Aturan u (u-Law): PCM-24 AS & Jepang terdiri atas 15
segmen.
3. Pengkodean
Pengkodean adalah proses mengubah (mengkodekan) besaran
amplitudo sampling ke bentuk kode digital biner.
Pemrosesan dilakukan secara elektronik oleh perangkat encoding
menjadi 8 bit word PCM yang merepresentasikan level hasil
quantisasi yang sudah ditentukan yaitu dari -127 sampai dengan
+127 interval quantisasi.
Bit paling kiri dari word PCM jika =1 menyatakan level positif dan
jika =0 berarti level negatif.
Pengkodean menghasilkan total 256 beda sampling (256
subsegmen) yang memerlukan 8 bit (28=256).
4. Multiplexing
Fungsi : - Untuk penghematan transmisi
- Menjadi dasar penyambungan digital
TDM digunakan dalam pentransmisian sinyal digital. Sinyal suara (analog)
diubah dalam bentuk digital melalui proses sampling dan coding, setelah
itu baru di multiplex.
5.2 Karakteristik PCM
Aturan dasar yang meliputi :
1. Rekomendasi CCITT G.732 : PCM 30 mengkombinasikan 30 kanal
bicara pada satu jalur highway dengan bitrate 2048 Kbps.
2. Rekomendasi CCITT G.733 : PCM 24 mengkombinasikan 24 kanal
bicara pada satu jalur highway dengan bitrate 1544 Kbps.
3. Keduanya merupakan rekomendasi dasar atau basic struktur PCM yang
disebut juga dengan “Primary Transmission System”. Atau “Primary
Digital Carrier (PDC)”.
Persamaan PCM 30 dengan PCM 24
o Frekuensi Sampling : 8 Khz
o Jumlah sampling per time slot : 8000 sample/detik
o Periode pulse frame : T=1/fs = 125 usec
o Jumlah bit dalam 1 time-slot : 8 bit
o Bit rate per time-slot : 8000 x 8 = 64 Kbps
Adapun perbedaan antara PCM-30 dengan PCM-24, secara keseluruhan
dapat dilihat pada Tabel 5.1 :
No Parameter PCM 30 PCM 241 Coding/Encoding A-law m-law2 Jumlah segment 13 segment 15 segment3 Jumlah ts / frame 32 ts 24 ts4 Jumlah bit / frame 8 x 32 = 256 8 x 24 + 1 = 1935 Periode 1 ts 125 us/32 = 3,9 us 125 us/24 = 5,2 us6 Bitrate / frame 2048 Kbps 1544 Kbps7 Signalling (CAS) Dikumpulkan pada ts 16
setiap 16 frame (2 Kbps)1 bit perkanal setiap 6 frame (1,3 Kbps)
8 Signalling (CCS) 8 bit pada ts 16 (64 Kbps) 1 bit pada setiap frame genap (4 Kbps)
9 Pola frame – aligment 7 bit pada ts 0 setiap frame ganjil
1 bit tersebar pada setiap frame ganjil
10 Pengkodean saluran HDB3 atau 4B3T ADI / AMI
Pulse Frame PCM 30
o Satu pulse frame PCM30 terdiri dari 32 time slot (32 ts).
o 30 ts dipakai untuk kanal telepon, satu ts (tso) mempunyai 2 fungsi yang
dipakai secara bergantian pada satu multi frame.
o Satu multi frame terdiri dari 16 frame (frame 0 sampai dengan frame 15).
o Tso pada frame 0, 2, 4 s.d 14 digunakan untuk menandai awal pulse frame
yang disebut dengan Frame Aligment Signal (FAS) dengan kode
X0011011.
o Tso pada frame 1, 3, 5 s.d 15 digunakan sebagai service word untuk
mengirimkan pesan-pesan alarm dengan kode X1DYYYYY.
o Satu ts lainnya (ts16) pada frame 1, 2, 3 s.d 15 digunakan untuk
memproses Line Signalling seperti pulsa dial, answer signal, release
signal, dll yaitu signal yang termasuk dalam kategori Channel Associated
Signalling (CAS).
o Sedangkan ts16 pada frame-0,khusus digunakan untuk Common Channel
Signalling (CCS).
Susunan bit pada ts 0, diperlihatkan oleh gambar 5.11 dan gambar 5.12 di
bawah :
Time slot 0 sebagai Frame Aligment Signal (FAS)
Bit ke 7 6 5 4 3 2 1 0Kode Biner
X 0 0 1 1 0 1 1
Gambar 5.11 Time slot 0 sebagai FAS
o Bit ke-7 = X sampai saat ini belum digunakan boleh 0 atau 1, disediakan
untuk kode internasional.
o Bit ke-6 s.d 0 : diisi data 0011011 digunakan sebagai kode awal dari
urutan frame.
Time slot 0 sebagai byte Service Word
Bit ke 7 6 5 4 3 2 1 0Kode Biner
X 1 D Y Y Y Y Y
Gambar 5.12 Time slot 0 sebagai byte Service Word
1. Bit ke-7 = X belum digunakan, untuk kode Internasional.
2. Bit ke-6 = 1 kode ini selalu 1, untuk membedakan FAS dengan Service
Word.
3. Bit ke-5 = D Digunakan untuk kode alarm urgent secara Intenasional.
o Jika D = 0 artinya kondisi baik (tidak ada alarm)
o Jika D = 1 artinya terjadi alarm, mungkin catuan hilang tapi
signal masih muncul, CODEC rusak, jejak frame hilang, frame
Alignment salah, dll
4. Bit ke-4 s.d 0 (Y) disediakan untuk pemakaian setempat (pemakaian
nasional).
5.3 Multiframe PCM
Multiframe adalah deretan 16 buah frame PCM 30 (frame 0 s.d 15)
digunakan untuk membentuk jalur 30 buah trunk digital.
Satu frame (pulse frame) mempunyai panjang waktu 125 us berisi
32 ts.Panjang waktu satu multi frame = 16 x 125 us = 2 mdetik.
Multiframe diperlukan karena dalam proses signalling CAS
memerlukan 1 time-slot khusus untuk dapat mengirimkan Line
Signalling seperti pulsa 60 mdetik dan 40 mdetik dari signal
dekadik, seizing, atau clear signal,dll.
Umumnya satu jalur pelanggan memerlukan satu time slot sendiri
untuk signalling atau bisa juga bersifat common (pemakaian
bersama).
Time Slot yang digunakan hanya satu time slot yaitu time slot 16
dari setiap frame PCM30 dalam satu multi frame.
Satu multi frame PCM30 ada 16 time slot yang digunakan untuk
signalling (yaitu ts 16 ini dibagi menjadi 2 bagian yang masing-
masing terdiri dari 4 bit (1 nible) bit a b c d, yang digunakan kiri
dan kanan dari setiap frame. Sehingga 16 buah time slot tersebut
sudah melebihi untuk digunakan sebagai signalling CAS.
Satu ts16 dipakai oleh pensinyalan 2 kanal telepon, sehingga untuk
30 kanal telepon diperlukan 15 buah ts16.
Satu ts16 sisaya digunakan sebagai Multiframe Alignmnet Signal
(MAS) yaitu ts16 pada frame 0 seperti table 5.2
Tabel 5.2 Susunan ts 16 untuk CAS
Nomer FrameAlokasi bit ts 16
bit 1-4a b c d
Bit 5 – 8a b c d
0 MAS ( 0 0 0 0 ) LOSS OF MAS( D D X X )
1 Signalling Untuk kanal 1
SignallingUntuk kanal 16
1 Signalling Untuk kanal 2
SignallingUntuk kanal 17
1 Signalling Untuk kanal 15
SignallingUntuk kanal 30
D kondisi normal = 0, akan berubah menjadi = 1 bila terjadi
kehilangan Multi Frame Alignment Signal.
X belum dipakai dan biasanya diset = 1
Orde Tingkat Tinggi Transmisi Digital
o Dengan cara multiplexing jumlah kanal (time-slot) per highway
dapat ditingkatkan. Umumnya factor perkalian yang digunakan
adalah 4 yaitu 4 x PDC, 4 x SDC dan seterusnya.
o CCITT merekomendasikan sistem transmisi orde tingkat tinggi
seperti tabel 5.3 sebagai berikut :
Tabel 5.3 Hirarki transmisi digital TDM
Level Gross Rate
Mbit/S
KapasitasKanal 64
Kbit/S
Sistem Transmisi yang Tersedia
1 2,048 (2) 30 Symmetric pair cable
Transverse screened copper cable
Microwave radio2 8,448 (8) 120 Carrier Copper
Cable Optical Fibre Microwave Radio
3 34,368 (34) 480 Coaxial cable Optical fibre Microwave radio
4 139,264
(140)1960 Microwave radio
Coaxial cable Optical fibre
5 563,992
(565)7840 Optical fibre
Latihan Soal dan Pertanyaan
1. Kuantisasi non linier sangat dibutuhkan pada low level kuantisasi,
bagaimana hasil kuantisasi total jika ini tidak dilakukan?
2. Apa yang terjadi jika frek-sampling tidak dipenuhi syarat >2fs,bagaimana
dampak sinyal yang dirasakan disisi penerima?
3. Sebutkan terdapat pada parameter apa saja terjadi perbedaan antara PCM-
30 dengan PCM-24!
4. Jelaskan prinsip Frame Alignment Signal (FAS) dan multiframe Alignmenr
Signal (MAS)!
5. Jelaskan tentang multiframe dan bitrate yang bisa dicapai dengan
multiframe tsb
Jawaban
1.