Resume Chapter 4 TELEKOMUNIKASI Transmission and Switching: Cornerstones of a Network PUTRI NUR CAHYANTI 145060301111079

DEFINISI TRANSMISSION DAN SWITCHING IEEE mendefinisikan transmisi sebagai propagasi sinyal, pesan, atau bentuk lain baik melalui serat optik, kabel, atau sarana visual. Transmisi menyediakan transportasi sinyal dari sumber pengguna akhir (end-user) ke tujuan sehingga kualitas sinyal di tempat tujuan memenuhi kriteria kinerja tertentu. Switching memilih rute ke tujuan yang dikehendaki bahwa sinyal yang ditransmisikan perjalanan dengan penutupan switch baik dalam domain ruang atau waktu domain atau beberapa kombinasi (s) dari keduanya.

REKAYASA TRAFIK Jumlah trunk yang menghubungkan exchange X dengan Y merupakan jumlah pasangan voice atau ekivalennya yang digunakan dalam koneksi. Satu langkah penting dalam praktek rekayasa telekomunikasi adalah menentukan jumlah trunk yang diperlukan pada rute atau sambungan antar exchange, yang disebut dimensioning rute. Pertimbangan dalam men- dimensioning rute yaitu berapa banyak orang yang ingin berbicara pada suatu waktu melalui rute. Hal ini dilakukan dengan suatu rekayasa trafik (traffic engineering), yang ditentukan oleh dua parameter: calling rate dan holding time

Parameter Penggunaan Jalur Trafik Penggunaan jalur trafik didefinisikan atas 2 parameter dasar : Calling Rate Adalah ukuran jumlah berapa kali suatu jalur trafik digunakan selama waktu pengamatan tertentu, Atau sering juga didefinisikan sebagai : Intensitas call tiap jalur trafik (kanal) selama jam sibuk Holding Time Rata-rata waktu penggunaan jalur trafik (kanal) tiap panggilan Yang disebut sebagai jalur trafik (kanal) adalah suatu rangkaian (circuit) dimana suatu komunikasi individual bisa dilewatkan. Jalur trafik itu bisa jadi adalah : kanal RF, time slot, saluran transmisi, trunk, atau bahkan switch. Carried traffic adalah trafik yang diteruskan, sedangkan offered traffic adalah volume trafik yang datang menuju switch. Terdapat hubungan :

Gambar di samping ini adalah contoh variasi trafik jam demi jam pada suatu waktu pengamatan tertentu Kita melihat bahwa jam tersibuk--Busiest Hour-- adalah antara jam 10 dan 11 pagi. Didefinisikan bahwa jam sibuk sebagai “ Suatu selang waktu dengan rata-rata trafik pembicaraan yang tertinggi “ (yang diamati pada musim tersibuk). Karena trafik selalu berubah dari bulan-ke-bulan , maka kita juga harus mendefinisikan Average Busy Season (ABS) sebagai 3 bulan (tetapi tidak tentu) dengan rata-rata trafik BH tertinggi per-access line. Sistem telepon umumnya tidak dirancang untuk mengatasi maksimum beban puncak, tetapi dari tipikal beban BH-nya.

Pengukuran Trafik Telepon Jika kita mendefinisikan Telephone Traffic  sebagai agregat panggilan telepon melalui sekelompok sirkuit atau trunk yang berhubungan dengan durasi panggilan, maka arus lalu lintas (A) dapat dinyatakan sebagai A = C x T Dimana : A = besarnya lalu lintas ( satuan Erlang ) C = banyak pembicaraan yang disalurkan dalam satu satuan waktu ( jam ) ( call / jam ) T = rata-rata lamanya pendudukan jalur oleh satu pembicaraan. ( Holding time  jam )

Satuan Trafik Ukuran kesibukan digunakan istilah “ Erlang “. 1 Erlang = 1 TU (Traffic Unit) = 36 CCS (Cent Call Seconds) = 36 UC (Unit Calls) = 30 EBHC (Equated Busy Hour Call) 1 Erlang adalah 1 jam waktu untuk berhubungan terjadi dalam selang waktu satu jam. Di US dikenal satuan “Unit Call (UC)”atau “hundred call second (CCS)”, menyatakan jumlah saluran yang sibuk dengan pengamatan setiap 100 detik (36 pengamatan dalam 1 jam) 1 Ch adalah besaran yang direpresentasikan oleh satu atau lebih panggilan dalam durasi 1 jam 1 Cs adalah besaran yang direpresentasikan oleh satu atau lebih panggilan dengan durasi 1 detik 1 TU adalah intensitas rata-rata pada satu atau lebih jalur trafik yang membawa trafik 1 Ch dalam 1 jam 1 EBHC adalah intensitas rata-rata dalam satu atau lebih jalur lalu lintas diduduki dalam BH per satu 2-min panggilan atau durasi agregat dari 2 menit

Blockage, Lost Calls, and Grade of Service Asumsi, exchange telepon melayani 5000 pelanggan dan tidak lebih daripada 10% pelanggan menginginkan layanan secara simultan. Jadi, exchange didimensioning dengan perangkat yang cukup untuk melengkapi 500 sambungan secara simultan. Setiap sambungan melibatkan dua dari 5000 pelanggan. Anggap pelanggan 501 ingin melakukan panggilan, maka dia tidak bisa karena semua perangkat untuk menghubungkan sedang sibuk, meskipun saluran yang dia ingin tuju sedang idle. Panggilan dari pelanggan ke 501 ini dikatakan lost call atau blocked call, atau mengalami blockage. Grade of service menyatakan probabilitas menemui blockage selama jam sibuk dan dinyatakan dengan huruf p. Grade of service biasanya p = 0.01, artinya rata-rata satu panggilan dari 100 akan di-blok atau lost selama jam sibuk. Grade of service, dalam formula Erlang dinyatakan sebagai probability of blockage. Lost call (blocked call) adalah call/panggilan yang gagal pada percobaan pertama.

Availability (Ketersediaan) Switch yang didiskusikan sebelumnya sebagai perangkat dengan saluran dan trunk, tetapi terminologi yang lebih baik untuk mendeskripsikan switch adalah inlet dan outlet. Bila switch mempunyai full availabilty, setiap inlet mempunyai akses ke outlet manapun. Bila tidak semua outlet free dalam sistem switching dapat dicapai oleh inlet, switching sistem dikatakan sebagai sistem yang ”limited availabilty”

Full availability switching lebih diinginkan daripada limited availabilty tetapi lebih mahal untuk switch-switch yang lebih besar. Full availability switching biasanya digunakan dalam konfigurasi switching yang kecil dan pada banyak switch digital. Grading merupakan satu metode untuk meningkatkan kapasitas penanganan trafik untuk switching dengan limited availability,yaitu suatu skema untuk menginterkoneksikan switching subgroup agar switching load lebih seragam

Penanganan Lost Call Dalam teori trafik telepon konvensional, ada 3 metode yang digunakan untuk penanganan/dispensasi lost call: Lost Calls Held (LCH) Konsep LCH mengasumsikan bahwa: pengguna telepon segera mencoba melakukan panggilan kembali setelah mendapat sinyal kongesti dan terus mencoba redial. Pengguna berharap dapat menduduki perangkat sambungan atau trunk begitu perangkat switching available. Lost calls tetap ada atau menunggu pada telepon pengguna Lost calls memperpanjang waktu pendudukan rata-rata secara teoritis, dan dalam kasus ini waktu pendudukan rata-rata adalah nol dan seluruh waktu adalah waiting time Formula trafik yang digunakan di Amerika Utara berbasiskan konsep LCH ini

2. Lost Calls Cleared (LCC) Digunakan terutama di Eropa dan negara-negara yang menggunakan konsep Eropa. Mengasumsikan bahwa ketika user mendengar nada kongesti pada percobaan pertama akan meletakkan teleponnya dan akan menunggu beberapa saat sebelum kembali mencoba mendial. Panggilan tersebut hilang dari sistem, dan percobaan panggilan berikutnya setelah delay dianggap memulai panggilan yang baru. Formula Erlang berdasarkan kriteria ini. 3. Lost Calls Delayed (LCD) LCD mengasumsikan pengguna secara otomatis masuk antrian (waiting line/waiting pool). Contohnya, bila operator didial, juga pada kebanyakan system switching berbasis computer-controlled yang modern, atau switching yang sering disebut sebagai stored- programmed control (SPC). LCD dapat dibagi tiga subkategori berdasarkan bagaimana antrian atau pool atau waiting call ditangani, yaitu last in first out (LIFO), first in first out (FIFO) atau acak/random.

Infinite dan Finite Traffic Sources Traffic Source dapat diasumsikan infinite (tak terbatas/tak berhingga) atau finite (terbatas/berhingga). Untuk kasus infinite traffic source, probabilitas call arrival adalah konstan dan tidak tergantung pada kondisi pendudukan system, dan juga menyatakan sejumlah call arrival tak terhingga, setiap call dengan waktu pendudukan yang kecilnya tak terhingga. Contoh untuk finite source adalah bila jumlah source yang menawarkan trafik ke grup atau trunk lebih kecil dibandingkan jumlah sirkit, dan juga dapat dikatakan bahwa dengan jumlah source yang terbatas, laju kedatangan sebanding dengan jumlah source yang belum terpakai dalam mengirim panggilan.

Kurva Probability-Distribution Dua parameter penting pada kurva probabilitas-distribusi adalah mean dan variance. Mean (rata-rata) sering disebut average merupakan titik pada kurva yang jumlah kejadian pada kanan titik dan kiri titik besarnya sama. Mean merupakan koordinat x pusat area di bawah kurva probability-density untuk populasi. Parameter kedua adalah dispersi yang menjelaskan bagaimana harga atau populasi tersebar dari pusat atau mean kurva. Ada beberapa ukuran dispersi salah satunya adalah standard deviation (simpangan baku),yaitu standard deviation s dari suatu sample dari n pengamatan

Variance V dari harga sample merupakan kuadrat dari s Variance V dari harga sample merupakan kuadrat dari s. Standard deviation s dan variance s2 sering dinyatakan dalam  dan 2. Mean dan standard deviation kurva distribusi normal ditunjukkan pada gambar di bawah Gambar. Kurva distribusi normal yang menunjukkan mean dan standard deviasi

FORMULA TRAFIK ERLANG DAN POISSON Saat melakukan dimensioning suatu rute, diinginkan menemukan jumlah saluran/sirkit yang melayani rute. Ada beberapa formula untuk menentukan jumlah sirkit berdasarkan beban trafik pada jam sibuk. Ada empat faktor untuk menentukan formula trafik yang akan digunakan pada lingkungan/keadaan tertentu, yaitu: call arrival dan holding time distribution jumlah traffic sources availability penanganan lost call

WAITING SYSTEMS (QUEUEING) Sistem tunggu atau antrian, bila berkaitan dengan trafik adalah berdasarkan asumsi ketiga yaitu lost calls delayed (LCD). Serving time adalah waktu yang diperlukan suatu panggilan untuk dilayani dihitung dari waktu kedatangan dalam antrian sampai waktu dilayani oleh switch. Perhitungan trafik pada sistem antrian telekomunikasi berdasarkan asumsi kadatangan panggilan acak dan Poissonian. Traffic engineer menentukan parameter offered traffic, ukuran antrian, grade of service dan kemudian menetapkan jumlah serving circuit atau trunk yang diperlukan. Dalam sistem antrian terdapat beberapa metode: first come, first served, call waiting yang paling lama dilayani terlebih dahulu (first in first out) random selection, call waiting yang dilayani dipilih secara acak last come, first served priority service Grade of service pada system antrian P(t) merupakan probabilitas delay yaitu probabilitas bahwa panggilan tidak segera dilayani dan harus menunggu selama periode waktu lebih dari t.

DIMENSIONING DAN EFISIENSI  Jika mendimensioning rute atau mengestimasi jumlah kanal dengan jumlah trunk sama dengan beban erlang, didapatkan efisiensi 100%. Semua trunk akan sibuk dengan panggilan setiap waktu atau setidaknya untuk jam sibuk, tidak ada waktu idle karena swicth melayani call berikutnya. Hal ini tidak memuaskan pelanggan. Di sisi yang lain, diinginkan mendapatkan efisiensi yang tinggi tetapi tetap dapat memuaskan pelanggan. Hal ini dilakukan dalam rekayasa trafik dengan ukuran Grade of service.

Alternative Routing Salah satu metode untuk memperbaiki efisiensi adalah menggunakan routing alternatif (alternative routing, alternate routing). Misalnya ada 3 area pelayanan X, Y dan Z dilayani switch X, Y dan Z seperti pada gambar di bawah

Misal GOS = 0.005, maka dibutuhkan 67 trunk untuk membawa trafik 34,25 Erlang selama jam sibuk pada sambungan X dan Y. diinginkan menurunkan jumlah trunk antara X dan Y dengan dengan trafik pada jam sibuk tetap 34,25 Erlang. Jadi efisiensi bias ditingkatkan tetapi dengan penurunan GOS. Dengan modifikasi switch pada X, bisa dilakukan pemindahan rute trafik untuk Y jika terjadi kongesti pada jalur X-Y menjadi X-Z-Y. Hal ini merupakan contoh alternative routing yang paling sederhana. Kongesti mungkin hanya terjadi pada periode waktu memuncak yang pendek dalam jam sibuk dan bahwa puncak ini tidak akan terjadi secara simultan dengan puncak intensitas trafik pada Z-Y. Dan juga beban tambahan pada rute X-Z-Y akan sangat kecil, ditunjukan pada gambar di bawah

Persyaratan Dasar Switching Secara konseptual, menganggap bahwa switch memiliki inlet dan outlet. Inlet melayani panggilan masuk; outlet melayani panggilan keluar. Ada tiga persyaratan dasar switching: Harus dapat menghubungi setiap panggilan ke satu dari banyak outgoing circuits. Harus dapat memutuskan hubungan tersebut setelah call termination. Harus bisa mencegah panggilan baru ke dalam circuit yang sudah digunakan.

Concentration and Expansion Trunks adalah aset mahal. Idealnya, harus ada satu trunks yang tersedia untuk setiap subscriber line (loop). Maka tidak akan pernah ada kesempatan penyumbatan. Dengan demikian, setiap kali pelanggan yang ingin terhubung ke pelanggan yang jauh, akan ada fasilitas bagasi tersedia untuk panggilan itu. Ekspansi menyediakan semua pelanggan yang dilayani oleh switch dengan akses ke trunks masuk dan jalur beralih lokal. Konsep concentration and expansion pertukaran porsi lokal diilustrasikan dalam diagram berikut:

Fungsi Ada delapan fungsi dasar yang harus dilakukan oleh saklar konvensional atau pertukaran Penyambungan (interconnection) Kendali (control) Pemberian tanda (alerting) Pelayanan (attending) Penerimaan informasi (information receiving) Pengiriman informasi (information transmiting) Pengetesan keadaan sibuk (busy testing) Pengawasan (supervisory)

PENGANTAR KONSEP SWITCHING Sentral telepon mempunyai minimum 3 elemen fungsional yaitu concentration, distribution dan expansion. Gambar 3.2 menunjukkan tiga kemungkinan panggilan yang berbeda pada sentral local, yaitu: Call yang berasal dari pelanggan yang dilayani exchange dan berakhir pada pelanggan yang dilayani exchange yang sama (rute A-B-C-D-E) Call yang berasal dari pelanggan yang dilayani exchange dan berakhir pada pelanggan yang dilayani exchange lainnya (rute A-B-F) Call yang berasal dari pelanggan yang dilayani exchange lain dan berakhir pada pelanggan yang dilayani exchange yang ditinjau (rute G-D-E)

Gambar 3. 3 merupakan penyederhanaan dari gambar 3 Gambar 3.3 merupakan penyederhanaan dari gambar 3.2 untuk menunjukkan konsep distribusi. Distribusi pada switching melayani penyambungan dengan menyambungkan concentration stage ke expansion stage.

Gambar 3.7 Crossbar Switch Step-by-Step Switch Line hunter/line finder bertugas menemukan saluran pelanggan yang off- hook Saluran pelanggan dihubungkan dengan the first selector (jumlah selector tergantung pada jumlah digit yang digunakan) kemudian diberi dial tone Pelanggan mendial nomor telepon tujuan Crossbar Switch Crossbar switch merupakan matrix switch yang digunakan untuk membangun jalur pembicaraan. Electrical contact dilakukan dengan menggerakkan relay horisontal dan vertikal. Untuk membuat kontak pada titik B4, relay horizontal B dan Relay vertikal 4 harus menutup untuk membangun koneksi Gambar 3.7 Crossbar Switch

Basic SPC Functions Stored program control (SPC) merupakan sistem pengontrolan yang common controlnya dilakukan oleh perangkat lunak komputer Elemen dasar SPC tampak pada gambar 3.13 Switching network berupa switching matrix serupa pada crossbar switch Call store, merupakan penyimpan sementara informasi incoming call yang siap digunakan, sesuai perintah dari central processor, juga berisi availability dan informasi status saluran, trunk dan service circuit, dan kondisi internal switch Program store menyediakan instruksi-instruksi dasar kepada controller (central processor) Control network mengeksekusi perintah yang diberikan central control processor (komputer), misalnya instruksi ”connect” atau ”release” sesuai dengan informasi lokasi dimana aksi tersebut dilakukan dalam switching network.

Two-Wire Transmission Two-Wire Transmission. Sebuah percakapan telepon inheren memerlukan transmisi di kedua arah. Ketika kedua arah dilakukan pada pasangan kawat yang sama itu disebut transmisi dua kawat. Four-Wire Transmission Pembawa dan radio sistem mengharuskan bagian oppositelydirected dari satu percakapan terjadi melalui saluran transmisi yang terpisah atau jalur (atau menggunakan periode waktu yang saling eksklusif). Dengan demikian kita memiliki dua kabel untuk jalur transmisi dan dua kabel untuk menerima jalan, atau total empat kabel, untuk full-duplex (dua arah) percakapan telepon. Untuk hampir semua sistem telepon operasional, instrumen akhir (yaitu, bagian telepon) terhubung ke jaringan intervensi secara dua-kawat. Hampir semua jarak jauh (tol) sambungan telepon melintasi link empat-kawat. Dari pengguna dekat-end koneksi ke jaringan jarak jauh adalah dua-kawat atau melalui link TwoWire. Demikian juga, pengguna jauh-end juga terhubung ke- jarak jauh (tol) jaringan melalui link dua kawat.

PENGENALAN MULTIPLEXING Multiplexing digunakan untuk transmisi dari sejumlah saluran informasi melalui media transmisi tunggal. Saluran informasi dapat menjadi saluran telepon suara, data saluran, atau saluran yang membawa informasi gambar. Saluran telepon adalah saluran dioptimalkan untuk membawa trafik suara, dalam hal ini suara seorang pengguna telepon tunggal. CCITT / ITU-T mendefinisikannya sebagai saluran analog dengan menduduki band frekuensi antara 300 dan 3400 Hz Pada dasarnya ada dua metode umum saluran informasi multiplexing: 1. Dalam domain frekuensi; kita sebut ini multipleks pembagian frekuensi (FDM). 2. Dalam waktu domain, yang kita sebut pembagian waktu multipleks (TDM).

Frequency Division Multiplex FDM bandwidth saluran yang tersedia dibagi menjadi jumlah slot frekuensi nonoverlapping. Setiap slot frekuensi atau segmen bandwidth yang membawa sinyal informasi-bantalan tunggal seperti saluran suara. Kita dapat mempertimbangkan multiplexer FDM sebagai penerjemah frekuensi. Di ujung rangkaian, sebuah filter demultiplexer dan menerjemahkan slot frekuensi kembali ke informasi bantalan saluran asli. Dalam kasus saluran telepon, slot frekuensi nyaman 4 kHz lebar, cukup untuk menampung saluran suara 300 untuk 3400-kHz standar. Gambar 4.17 mengilustrasikan konsep dasar pembagian frekuensi multiplex.