ANALISIS KINERJA OPTICAL SWITCH PADA JARINGAN BANYAN

Transkripsi

1 ANALISIS KINERJA OTICAL SWITCH ADA JARINGAN BANYAN M Ikbal Kurniawan [1], M Zulfin [2] Konsentrasi Teknik Telekomunikasi, Departemen Teknik Elektro akultas Teknik Universitas Sumatera Utara (USU) Jl. Almamater, Kampus USU Medan INDONESIA ikbalkurniawan1899yahoo.com Abstrak Jaringan Switch Optik Banyan adalah sebuah aringan switching bertingkat (Multistage Interconnectn Network/MIN) yang biasanya terdiri dari seumlah elemen switching yang digabungkan ke dalam. Salah satu masalah yang paling serius dalam switching optik adalah adanya crosstalk optik. Crosstalk ini teradi ketika dua kanal sinyal saling berinteraksi satu sama lain. Dalam penulisan ini dianalisis kinera switching optik dengan menggunakan aringan Banyan dengan input/ 2, 4, 8, 16, 32, 64 dan seterusnya. Dalam hal ini tolak ukur kinera yang digunakan adalah crosstalk dengan parameter rancangan adalah rat perbandingan state ON-O pada adalah -50 db, crosstalk yang terdapat pada adalah -0.1 mw -1 dan faktor pentransmisian filter pada kanal optical switch -40 db dan nilai probabilitas paket yang dianalisis adalah Setelah dilakukan analisis probabilitas blocking pada aringan Banyan, diperoleh hasil bahwa apabila umlah input/ aringan Banyan semakin besar, dengan nilai probabilitas paket yang dihasilkan pada aringan sebelum memasuki switching yang tetap, maka probabilitas blocking-nya akan semakin kecil. Namun ika nilai probabilitas paket yang dihasilkan pada aringan sebelum memasuki switching diperbesar, robabilitas blocking akan semakin besar. Sedangkan untuk nilai crosstalk, umlah Input/Outputnya dinaikkan, maka nilai crosstalk akan semakin besar. Kata Kunci: switching, crosstalk, probabilitas blocking, Banyan, optic 1. endahuluan Salah satu dari banyak faktor yang mempengaruhi kinera dari sebuah aringan telekomunikasi adalah aringan switching. Salah satu teknologi dari sebuah aringan switching adalah optical Switch. Jaringan ini menggunakan Large Scale Optical Switch yang mengatur input dan dari sebuah port. Sebuah aringan switching optik banyak tingkat tersusun dari banyak elemen switching yang saling berhubungan yang menghubungkan N masukan menuu ke M keluaran. Elemen switching dan aringan interkoneksi dalam sebuah switching optik akan melakukan sebuah fungsi dimana aliran optik pada input akan dikirim ke pada aringan switching. Elemen switching dasar ukuran 2 x 2 dalam sistem switching optik biasanya adalah sebuah Directnal-Coupler (DC) dimana dua sinyal saling berdekatan hal ini membuat DC akan selalu mengalami masalah crosstalk, dimana panang gelombang yang bersifat optik yang melewati sebuah DC akan bertemu dengan panang gelombang yang lain tanpa disengaa pada waktu yang bersamaan, baik dalam bentuk bar switch maupun cross switch. 2. Teori Umum Komponen utama dari sistem switching atau sentral adalah seperangkat sirkit masukan dan keluaran yang disebut dengan inlet dan let. ungsi utama dari sistem switching adalah membangun alur listrik diantara sepasang inlet dan let tertentu, dimana perangkat yang digunakan untuk membangun koneksi seperti itu disebut switching matriks atau switching network. Jaringan switching tidak membedakan antara inlet/let yang tersambung ke pelanggan maupun ke trunk. Sebuah sistem switching tersusun dari elemen-elemen yang melakukan fungsi-fungsi switching, kontrol dan signaling. Seiring dengan perkembangan yang teradi pada sistem transmisi dimana dengan ditemukannya sistem transmisi serat optik, copyright DTE T USU 129

2 menyebabkan peningkatan kecepatan transmisi dan menyebabkan adanya tuntutan akan suatu desain sistem switching yang sesuai dengan kebutuhan transmisi tersebut. Desain elemen switching yang dibutuhkan adalah desain yang dapat meneruskan paket data secara cepat, dapat dikembangkan dengan skala yang lebih besar dan dapat secara mudah untuk diimplementasikan. Suatu elemen switching dapat digambarkan sebagai suatu elemen aringan yang menyalurkan paket data dari terminal masukan menuu terminal keluaran. Gambar 1 menggambarkan suatu tipe dari elemen switching dimana terlihat bahwa suatu switch yang terdiri dari tiga komponen dasar yaitu: modul masukan, switching fabric dan modul keluaran[1]. Gambar 1. Tipe Elemen Switching Ketiga komponen switch tersebut dielaskan sebagai berikut: 1. Modul masukan Modul masukan akan menerima paket yang datang pada terminal masukan. Modul masukan akan menyaring paket yang datang tersebut berdasarkan alamat yang terdapat pada header dari paket tersebut. 2. Switching fabric Switching fabric melakukan fungsi switching dalam arti sebenarnya yaitu merutekan paket dari terminal masukan menuu terminal keluaran. Switching fabric terdiri atas aringan transmisi dan elemen switching. Jaringan transmisi ini bersifat pasif dalam arti bahwa hanya sebagai saluran saa. ada sisi lain elemen switching melaksanakan fungsi seperti internal ring. 3. Modul keluaran Modul keluaran berfungsi untuk menghubungkan paket ke media transmisi dan ke berbagai enis teknologi seperti kontrol error dan data filterring tergantung pada kemampuan yang terdapat pada modul keluaran tersebut. 2.2 Klasifikasi Jaringan Interkoneksi Banyak Tingkat Jaringan merupakan suatu gambaran berarah dimana node-nodenya terdiri dari tiga bagian berikut: 1. Terminal sumber, yang memiliki indegree 0 2. Terminal tuuan yang memiliki degree 1 3. Elemen switching yang memiliki indegree dan degree positif. Jaringan banyak tingkat adalah aringan dimana terminal-terminalnya dapat diubah pada tingkat i dihubungkan ke masukan pada tingkat i+1. Jaringan uniform adalah aringan banyak tingkat dimana semua elemen switching pada suatu tingkat yang sama memiliki umlah terminal masukan dan terminal keluaran yang sama. Jaringan square dengan deraat k adalah aringan banyak tingkat yang dibangun dari elemen switching k x k. Jaringan interkoneksi banyak tingkat adalah aringan interkoneksi yang digunakan untuk menghubungkan sekelompok N masukan ke sekelompok N keluaran melalui umlah seumlah tingkat perantara menggunakan elemen switching yang berukuran kecil diikuti oleh interkoneksi tingkat-tingkat penghubung. Elemen switching pada aringan interkoneksi banyak tingkat boleh memiliki buffer masukan ataupun buffer keluaran. Buffer berfungsi sebagai penyimpanan sementara untuk pesan-pesan yang diblok ketika konfilk teradi. enggolongan aringan interkoneksi banyak tingkat berdasarkan defenisi-defenisi yang telah diberikan ditunukkan pada Gambar 2. Gambar 2. Klasifikasi Jaringan Interkoneksi Banyak Tingkat copyright DTE T USU 130

3 2.3 Jaringan Switching Banyan Jaringan Banyan adalah sebuah aringan switching bertingkat (Multistage Interconnectn network/min), yang biasanya terdiri dari seumlah elemen switching yang digabungkan ke dalam beberapa tingkat yang diinterkoneksikan oleh seperangkat link dengan alur yang unik antara sumber dengan tuuan. Sebuah modul crossbar 2x2 dapat mengimplementasikan masing-masing elemen switching. Elemen switching crossbar biasa memiliki dua kondisi, yaitu cross state dan bar state seperti yang terlihat pada Gambar 3[2]. Input Outputt input Input Output input Cross State Bar State Gambar 3. Kondisi (state) elemen switching Defenisi formal dari aringan switching Banyan adalah sebagai berikut: 1. Memiliki N masukan, N keluaran, log 2 N tingkat, dan N/2 elemen switching pada tiap tingkat. 2. Terdapat sebuah alur yang unik antara masing-masing masukan dan tiap keluaran. 3. Metode enelitian enelitian ini dilakukan untuk menghitung kinera optical switch pada aringan Banyan. Metode penelitian menggunakan metode perhitungan. arameter yang dihitung adalah probabilitas blocking dan crosstalk. Untuk menghitung probabilitas blocking menggunakan persamaan-1[3]: p = 1 1 (1) Dimana : k = robabilitas paket dilewatkan melalui link masukan pada sebuah switch di tingkat k. n = Jumlah input/ switch crossbar pada tiap tingkat. Sedangkan untuk menghitung nilai crosstalk pada aringan Banyan, terlebih dahulu menghitung persamaan dasar yang digunakan untuk menentukan nilai dan pada aringan switching menggunakan persamaan-2 [4]: 2 2 R N 2 t1 X M 1 T N 1 M 1 t T N 1 R M M 1 2 t1 i t R T R ( M 2 T 1)( N t1 1) 1 t N 1R 1 X Mi M 1T 1 X Mi M 1 N 1 T R N 1 M 1 2 N 1 M 1 2 N 1 M 1 R T R T RT (2) Dimana: 1. adalah power pada kanal sinyal yang diadikan sebagai acuan. 2. adalah power input pada kanal sinyal acuan yang ditransmisikan pada serat optik acuan. 3. i adalah power input seluruh kanal sinyal yang ditransmisikan pada serat optik acuan. 4. adalah power input pada kanal sinyal acuan yang ditransmisikan pada seluruh serat optik. 5. T adalah faktor pentransmisian filter pada kanal optical switch. R adalah rat perbandingan state 6. ON-O pada. 7. M adalah umlah kanal sinyal panang gelombang. 8. N adalah umlah serat optik. 9. t adalah fungsi waktu terhadap crosstalk (coherent dan incoherent). Dengan menggunakan persamaan diatas nilai crosstalk dapat dihitung dengan menggunakan persamaan-3 [4]: X (3) adalah power yang dihitung dari seluruh kanal pada input, dan adalah power yang dihitung pada kanal yang diteliti dari optical switch dengan parameter T sebagai acuan. copyright DTE T USU 131

4 4. Hasil dan Analisis Untuk menganalisis kinera aringan switching optic harus didapat hasil dari perhitungan. Jadi dengan menggunakan persamaan (1), (2) dan (3) nilai perhitungan probabilitas blocking seperti pada Tabel 1 dan Tabel 2 dan crosstalk seperti pada Tabel 3 dan Tabel 4. Tabel 2. Hasil analisis perhitungan probabilitas blocking dengan 0 = erhitungan robabilitas Blocking ada perhitungan aringan ini hanya difokuskan untuk menganalisis probabilitas blocking dari aringan tersebut, maka kecepatan dari aringan ini tidak diperhitungkan. arameter yang digunakan pada aringan ini adalah : 1. Jumlah tingkat switching Banyan : k = log 2 N 2. Jumlah Terminal masukan=jumlah Terminal Keluaran= N = k 3. Ukuran elemen switching (Directnal Coupler) = n x n = 2 x 2 4. robabilitas paket yang dihasilkan pada aringan sebelum memasuki switching Banyan ( 0 ) 5. robabilitas ada berapa paket pada setiap masukan tertentu pada tingkat ke-m dari aringan ( s ) k +1 = 1 (1 Berikut ini akan dihitung Kinera Optical Switch pada Jaringan Banyan dengan N=16, N=32, N=64, dan N=128 dengan 0 = 0.1 sampai dengan 1 Nilai parameter pendukung perhitungan probabilitas blocking sudah ditentukan, maka hasil analisis perhitungan dapat dilihat pada Tabel 1 dan Tabel 2. Tabel 1. Hasil analisis perhitungan probabilitas blocking dengan 0 = ) Dari hasil perhitungan dengan menggunakan persamaan (1) didapat bahwa ika umlah input ditambah dengan nilai 0 yang tetap, maka probabilitas blocking akan semakin kecil. Sebaliknya ika nilai 0 bertambah besar dengan input yang tetap, maka probabilitas blocking akan semakin besar. Untuk Nilai Input 2 dengan 0 = 0.1 robabilitas blocking aringan Banyan adalah 0,0975, probabilitas blocking akan semakin kecil ika umlah input ditambah, yaitu untuk nilai input 128 dengan 0 = 0,1, robabilitas blocking aringan Banyan adalah 0,0848. Sebaliknya untuk nilai input 2 dengan nilai 0 = 0.2, 0.3, 0.4, dan 1 probabilitas blocking pada aringan Banyan berturut-turut adalah , , , erhitungan Nilai Crosstalk input erangkat Optical Switch yang akan dianalisis menggunakan daya masukan atau sebesar -50 db, sedangkan parameterparameter yang digunakan pada perangkat Optical Switch ditunukkan pada Tabel 3. Dengan menggunakan nilai parameter rancangan pada Tabel 3, dapat ditentukan nilai dari dan yang digunakan untuk menghitung besarnya nilai crosstalk yang terdapat pada perangkat Optical Switch. merupakan daya keluaran yang dihitung dengan menggunakan parameter standar pada perangkat Optical Switch, sedangkan adalah daya keluaran yang dihitung dengan mengubah nilai dari salah satu parameter optical Switch yang diteliti dengan parameter T sebagai acuan. copyright DTE T USU 132

5 Tabel 3. Nilai arameter Rancangan arameter Nilai Rancangan R -50 db X -0.1 mw -1 T -40 db Untuk menentukan nilai dan, diperoleh dengan menggunakan parameter rancangan pada Tabel 2. Dengan menggunakan nilai dari parameter rancangan pada Tabel 2. Dengan menggunakan persamaan (2) dan (3) maka didapatkan hasil, dan Crosstalk terlihat pada Tabel 4. Tabel 4. Hasil erhitungan Nilai Crosstalk pada Optical Switch Dari hasil perhitungan dengan menggunakan persamaan (2) dan (3) Nilai crosstalk pada aringan optik Banyan akan semakin besar dengan bertambahnya nilai input. Untuk aringan dengan input/ 2, 4 dan 8, besarnya nilai crosstalk masih berada pada batas yang diperbolahkan yaitu kecil dari 20dB [5], sedangkan untuk aringan optical switch Banyan dengan umlah input/ 16, 32 dan 64 nilai crosstalk lebih besar dari 20dB sehingga aringan optical switch Banyan dengan input/ 16, 32 dan 64 dan seterusnya tidak direkomendasikan karena nilai crosstalk melewati batas yang diizinkan. 5. Kesimpulan Dari hasil analisis yang dilakukan, diperoleh kesimpulan sebagai berikut : 1. erubahan umlah input/ pada aringan switching Banyan berbanding terbalik dengan nilai probabilitas blocking. Untuk aringan Banyan yang dibangun dengan umlah input 2 dan input 128 maka probabilitas blockingnya adalah dan Namun ika nilai 0 semakin besar dengan input/ yang tetap, maka nilai probabilitas blocking akan semakin besar. 2. erubahan umlah input/ pada aringan switching optik Banyan berbanding lurus dengan nilai crosstalk. Untuk aringan switching optik Banyan dengan nilai input 2, 4, 8, 16, 32 dan 64 nilai crosstalk pada aringan switching optik Banyan berturut-turut adalah db, db, db, db, db dan db. Namun untuk nilai input 128 Nilai crosstalk tidak dapat dihitung karena daya input yang dihasilkan dari parameter rancangannya tidak mencukupi (minus), maka untuk nilai input 128 dan seterusnya parameter rancangan harus diubah. 3. Jumlah input/ yang diperbolehkan untuk aringan optical switch Banyan adalah 2, 4 dan 8, karena besarnya nilai crosstalk masih berada pada batas yang diizinkan yaitu kecil dari 20dB, sedangkan untuk aringan optical switch Banyan dengan umlah input/ 16, 32 dan 64 dan seterusnya, nilai crosstalk lebih besar dari 20dB sehingga aringan optical switch Banyan dengan input/ 16, 32 dan 64 dan seterusnya tidak direkomendasikan karena nilai crosstalk melewati batas yang diizinkan. 6. Ucapan Terimakasih enulis mengucapkan terimakasih yang sebesarbesarnya kepada Alm. Iskandar.D dan Almh. Arwita selaku orang tua penulis, Syamsidar.D, AMd dan Aryanto Selaku orang tua yang telah membesarkan penulis sampai sekarang ini. Ir. M Zulfin, MT, selaku dosen pembimbing dan uga Ir. Arman Sani, MT dan Naemah Mubarakah, ST. MT, selaku dosen pengui penulis yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan paper ini, Serta seluruh teman-teman penulis yang telah memberikan dukungan selama pembuatan paper ini. copyright DTE T USU 133

6 7. Daftar ustaka [1]. Zulfin, M Dasar Switching. Buku Aar Teknik enyambungan. Medan. Hlm [2]. Zhong, Jiling. 2005, Upper Bound Analysis And Ring In Optical Bener Network, hd.d Dissertatn. Hlm [3]. Dias, Daniel M., Analysis and Simulatn of Buffered Delta Networks. IEEE Transactns on Computers, vol. C- 30, no.4. Hlm [4]. Gyselings, Tim. August Crosstalk Analysis of Multiwavelength Optical Cross Connect. IEEE Transactn on Lightwave Technology, Vol. 17, No. 8. Hlm [5]. Agrawal, G iber-optic Communicatn Systems. New York, USA. Hlm. 347 copyright DTE T USU 134