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.