BAB II JARINGAN INTERKONEKSI BANYAK TINGKAT 2.1 Konsep Switching Komponen utama dari sistem switching atau sentral adalah seperangkat sirkuit masukan dan keluaran yang disebut dengan inlet dan outlet. Fungsi utama dari sistem switching adalah membangun jalan listrik diantara sepasang inlet dan outlet tertentu, dimana hardware yang digunakan untuk membangun koneksi seperti itu disebut matriks switching atau switching network[1]. Switching network terdiri dari Ninlet dan M outlet seperti pada Gambar 2.1. Apabila jumlah inlet sama dengan outlet M = N, maka jaringan switching itu disebut symetric network (jaringan simetris)[2]. Gambar 2.1Jaringan switching dengann inlet dan M outlet Jaringan switching tidak membedakan antara inlet/oulet yang tersambung ke pelanggan maupun ke trunk. Sebuah sistem switching tersusun dari elemen-elemen yang melakukan fungsi-fungsi switching, kontrol dan signaling.dengan ditemukannya sistem transmisi serat optik, menyebabkan peningkatan kecepatan transmisi yang menuntut suatu rancangan sistem switching yang sesuai dengan kebutuhan transmisi tersebut. Rancangan elemen switching yang dibutuhkan adalah rancangan yang dapat meneruskan paket data secara cepat, dapat dikembangkan dengan skala yang lebih besar dan dapat secara mudah 5
untuk diimplementasikan. Suatu elemen switching dapat digambarkan sebagai suatu elemen jaringan yang menyalurkan paket data dari terminal masukan menuju terminal keluaran. Kata terminal dapat berarti sebagai suatu titik yang terdapat pada elemen switching. Dari pengertian diatas dapat disimpulkan bahwa switching adalah proses transfer data dari terminal masukan menuju terminal keluaran. Gambar 2.2 memperlihatkan elemen switching terdiri dari tiga komponen dasar yaitu: modul masukan, switching fabric, dan modul keluaran[2]. Gambar 2.2 Tipe elemen switching Ketiga komponen switch tersebut dijelaskan sebagai berikut[2] : 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. Alamat tersebut akan disesuaikan dengan daftar yang terdapat pada virtual circuit yang terdapat pada modul masukan. Fungsi ini juga dilakukan pada modul keluaran. Fungsi lain dilaksanakan pada modul masukan adalah sinkronisasi, pengelompokan paket menjadi beberapa kategori, pengecekan error dan beberapa fungsi lainnya sesuai dengan teknologi yang ada pada switching tersebut. 2. Switching fabric Switching fabric melakukan fungsi switching dalam arti sebenarnya yaitu meroutekan paket dari terminal masukan menuju terminal keluaran. Switching fabric terdiri atas 6
jaringan transmisi dan elemen switching. Jaringan transmisi lain ini bersifat pasif dalam arti bahwa hanya sebagai saluran saja. Pada sisi lain elemen switching melaksanakan fungsi seperti internal routing. 3. Modul keluaran Modul keluaran berfungsi untuk menghubungkan paket ke media transmisi dan ke berbagai jenis teknologi seperti kontrol error, data filtering, tergantung pada kemampuan yang terdapat pada modul keluaran tersebut. 2.2 Jaringan Interkoneksi Komunikasi diantara terminal-terminal yang berbeda harus dapat dilakukan dengan suatu media tertentu. Interkoneksi yang efektif diantara prosesor dan modul memori sangat penting dalam lingkungan komputer. Menggunakan arsitektur bertopologi bus bukan merupakan solusi yang praktis karena bus hanya sebuah pilihan yang baik ketika digunakan untuk menghubungkan komponen-komponen dengan jumlah yang sedikit. Jumlah komponen dalam sebuah modul IC bertambah seiring waktu. Oleh karena itu, topologi bus bukan topologi yang cocok untuk kebutuhan interkoneksi komponen-komponen didalam modul IC. Selain itu juga tidak dapat diskalakan, diuji dan kurang dapat disesuaikan, serta menghasilkan kinerja toleransi kesalahan yang kecil. Disisi lain, sebuah crossbar yang ditunjukkan pada Gambar 2.3 menyediakan interkoneksi penuh diantara semua terminal dari suatu sistem. P n merupakan input yang datang yang memiliki jalur masing-masing pada output M n.sistem crossbar ini memungkinkan P 1 memiliki akses terminal menuju M 1, M 2, M 3,, M n. begitu pula pada inputan P 2,, Pn memiliki terminal yang sama pada masing-masing output M 1, M 2, M 3,, M n. 7
Gambar 2.3 Arsitektur crossbar 2.3 Karakteristik Jaringan Interkoneksi Berikut ini akan dipaparkan karakteristik jaringan interkoneksi berdasarkan topologi, teknik switching, sinkronisasi, strategi pengaturan dan algoritma peroutean[3]. 2.3.1 Topologi Topologi jaringan merujuk pada pengaturan statis dari kanal dan node dalam suatu jaringan interkoneksi, yakni jalur yang dijalani oleh paket. Memilih topologi jaringan adalah langkah awal dalam perancangan suatu jaringan karena strategi routing dan metode kendali aliran tergantung pada topologi jaringan. Suatu peta jalan diinginkan sebelum jalur dapat dipilih dan melintasi dari route terjadwal. Topologi tidak hanya menetapkan tipe jaringan tapi juga detail-detailnya seperti radix dari switch, jumlah tingkatan, lebar dan laju bit pada kanal. Memilih topologi yang baik merupakan suatu pekerjaan untuk mencocokkan jaringan yang besar, sehingga dibutuhkan teknologi pengemasan yang tersedia. Pada satu sisi, rancangan dikendalikan oleh jumlah port dan lebar pita serta faktor kerja per port dan sisi yang lainnya oleh pin per chip dan papan yang tersedia oleh kepadatan dan panjang kawat atau kabel serta laju sinyal yang tersedia. Topologi dipilih berdasarkan biaya dan kinerjanya. Biayanya ditentukan oleh jumlah dan kompleksitas dari chip-chip yang dibutuhkan untuk 8
merealisasikan jaringan, kepadatan, panjang dari interkoneksi pada papan atau melalui kabel antara chip-chip ini. Kinerja dari topologi ini memiliki dua komponen, yaitu lebar pita dan latency. Keduanya ditentukan oleh faktor selain topologi, contohnya kendali alarm, strategi routing, dan pola trafik. Untuk mengevaluasi topologinya saja, dikembangkan pengukuran seperti bisectional bandwidth, kanal beban, dan penundaan jalur yang merefleksikan pengaruh yang kuat dari topologi kinerjanya. Masalah umum yang tidak diinginkan perancang jaringan yaitu permasalahan yang dihadapi untuk mencocokkan topologi jaringan ke komunikasi data. Pada permulaannya ini seperti cara yang baik, tetapi hasilnya jika suatu mesin bekerja menghasilkan suatu algoritma membagi-bagi dan menaklukkan ( divide and conquer algorithm ) dengan pola komunikasi berstruktur pohon. Karena ketidakseimbangan beban yang dinamis atau ketidaksesuaian antara masalah ukuran dan mesin, beban pada jaringan tersebut biasanya memiliki keseimbangan yang buruk. Jika data dan urutan dialokasikan pada beban yang seimbang, kecocokan antara masalah dan jaringan hilang. Suatu masalah yang menyangkut jaringan yang spesifik biasanya tidak dipetakan secara baik untuk menyediakan teknologi pengemasan, membutuhkan saluran yang panjang atau derajat node yang tinggi. Akhirnya, jaringan-jaringan seperti itu menjadi tidak fleksibel. Jika algoritma dapat dengan mudah berubah dengan mudah. Ini menyebabkan selalu lebih mudah menggunakan suatu jaringan bertujuan umum yang baik daripada merancang jaringan dengan topologi yang cocok ke masalah[3]. 2.3.2 Teknik Switching Secara umum digunakan tiga teknik switching, yaitu circuit switching, packet switching, dan message switching. Tetapi yang sering digunakan adalah circuit switching dan packet switching. 9
Pada circuit switching, jalur antara sumber dan tujuan harus telah disediakan sebelum komunikasi terjadi dan koneksi ini harus tetap dijaga sampai pesan mencapai tujuannya. Setiap koneksi yang dibangun melalui jaringan circuit switching mengakibatkan dibangunnya kanal komunikasi fisik diantara terminal sumber dengan terminal tujuan. Kanal komunikasi ini digunakan secara khusus selama terjadi koneksi. Jaringan circuit switching juga menyediakan kanal dengan laju yang tetap. Pada hubungan circuit switching, koneksi biasanya terjadi secara fisik bersifat point to point. Kerugian terbesar dari teknik ini adalah penggunaan jalur yang bertambah banyak untuk penambahan jumlah node sehingga biaya akan semakin meningkat dan pengaturan switching menjadi sangat kompleks. Kelemahan yang lain adalah munculnya idle time bagi jalur yang tidak digunakan, yang akan menambah infisiensi. Pemecahan yang baik yang bisa digunakan untuk mengatasi persoalan di atas adalah dengan metode packet switching. Dengan pendekatan ini, pesan yang dikirim dipecah-pecah dengan besar tertentu dan pada tiap pecahan data ditambahkan informasi kendali. Informasi kendali ini, dalam bentuk yang paling minim, digunakan untuk membantu proses pencarian route dalam suatu jaringan sehingga pesan dapat sampai ke alamat tujuan. Penggunaan packet switching mempunyai keuntungan dibandingkan dengan penggunaan circuit switching antara lain[4]: 1. Efisiensi jalur lebih besar karena hubungan antar node dapat menggunakan jalur yang dipakai bersama secara dinamis tergantung banyaknya paket yang dikirim. 2. Bisa mengatasi permasalahan laju data yang berbeda antara dua jenis jaringan yang berbeda laju datanya. 3. Saat beban lalu lintas meningkat, pada model circuit switching, beberapa pesan yang akan ditransfer dikenai pemblokiran. Transmisi baru dapat dilakukan apabila beban lalu lintas 10
mulai menurun. Sedangkan pada model packet switching, paket tetap bisa dikirimkan, tetapi akan lambat sampai ke tujuan (delivery delay meningkat). 2.3.3 Sinkronisasi Dalam suatu jaringan interkoneksi sinkron, kegiatan pada elemen switching dan terminal masukan maupun terminal keluaran ( I/O ) dikendalikan oleh sebuah clock pusat sehingga semuanya bekerja secara sinkron. Sedangkan pada jaringan interkoneksi asinkron tidak[4]. 2.3.4 Strategi Pengaturan Pengaturan sebuah jaringan dapat dilakukan dengan cara terpusat ataupun terdistribusi. Dalam strategi pengaturan terpusat, sebuah pengendali pusat harus memiliki semua informasi global dari sistem pada setiap waktu. Ini akan menghasilkan dan mengirimkan sinyal kontrol kepada terminal yang berbeda pada jaringan tergantung dari informasi yang dikumpulkan. Kompleksitas sistem bertambah dengan seiring bertambahnya jumlah terminal dan dampaknya mengakibatkan sistem dapat terhenti. Berbeda dengan jaringan terdistribusi, pesan-pesan yang diroutekan mengandung informasi peroutean yang dibutuhkan. Informasi ini ditambahkan kepada pesan dan akan dibaca dan digunakan oleh elemen switching untuk meroutekan pesan-pesan tersebut sampai ke tujuan[4]. 2.3.5 Algoritma Perutean Algoritma perutean tergantung pada sumber dan tujuan dari suatu pesan dan jalur interkoneksi yang digunakan ketika melalui jaringan. Peroutean dapat disesuaikan ataupun di tentukan. Pada jaringan non-rearrangeable, jalur yang telah ditentukan mekanisme perouteannya tidak dapat diubah sesuai dengan trafik yang terjadi pada jaringan, artinya tidak dapat dialihkan ke route yang berbeda apabila terjadi kepadatan trafik pada route yang sedang digunakan, sehingga koneksi akan segera di-block[4]. 11