Analisis Kinerja Jaringan Switching Knockout
TUGAS AKHIR
” ANALISIS KINERJA JARINGAN SWITCHING KNOCKOUT”
Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan
Menyelesaikan Pendidikan Sarjana (S-1) Pada
Departemen Teknik Elektro Sub Konsentrasi Teknik Telekomunikasi
Oleh:
DENI DESTIAN HARAHAP
NIM : 100402011
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2014
i
Universitas Sumatera Utara
ANALISIS KINERJA JARINGAN SWITCHING KNOCKOUT
Oleh:
DENI DESTIAN HARAHAP
NIM : 100402011
Disetujui oleh :
Pembimbing
IR. M. ZULFIN, MT
NIP : 196401251991031001
Diketahui oleh:
Ketua Departemen Teknik Elektro FT-USU
IR. SURYA TARMIZI KASIM, M.Si
NIP : 195405311986011002
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2014
ii
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
Switching knockout adalah sebuah arsitektur packetswitching yang baru dengan
performansi yang tinggi menggunakan topologi jaringan switching terkoneksi penuh dimana
masing-masing input mempunyai jalur langsung ke setiap output sehingga tidak terjadi
blockingswitch paket pada setiap output. Satu-satunya blocking yang dapat terjadi pada
switch output yaitu ketika paket datang secara simultan dari input yang berbeda menuju
output yang sama. Dengan mempertimbangkan paket loss yang tidak dapat dihindari di dalam
jaringan, switching knockout menggunakan concentrator yang dirancang di setiap output
untuk mengurangi jumlah buffer-buffer yang terpisah yang dibutuhkan untuk menerima
paket-paket yang datang secara serempak. Mengacu kepada concentrator, arsitektur buffer
bersama memungkinkan penggunaan seluruh memori buffer secara bersama-sama pada
masing-masing outputnya dan semua paket diletakkan pada jalur output berbasis FIFO(First
In First Out)
Dalam Tugas Akhir ini dianalisis kinerja jaringan switchingknockout dengan tolak
ukur kinerja yang digunakan adalah probabilitas blocking dan throughput pada setiap utiliti
yang berbeda. Setelah dilakukan analisis probabilitas blocking pada jaringan switching
knockout, bahwa untuk 8 input to 4 output pada setiap utiliti0,1;0,2;0,3;0,4;0,5;0,6;0,7;0,8;0,9
diperoleh hasil probabillitas sel hilang 0,0001664 x 10-3 ; 0,002597 x 10-3 ; 0,01289 x 10-3;
0,03951 x 10-3 ; 0,09392 x 10-3 ; 0,1897 x 10-3; 0,3424 x 10-3; 0,5697 x 10-3; 0,8884 x 10-3 dan
diperoleh nilai throughputnya yaitu 0,099999833; 0,199997403; 0,29998711; 0,39996049;
0,49990608; 0,5998103; 0,6996576; 0,7994303; 0,8991116.
Kata Kunci :concentrator, barrel shifter, cell filters, shared buffer, knockout switch
i
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Allah SWT atas Berkah dan Rahmat-Nya
sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul:
“ANALISIS KINERJA JARINGAN SWITCHING KNOCKOUT”
Tugas akhir ini merupakan bagian dari kurikulum yang harus diselesaikan untuk
memenuhi persyaratan menyelesaikan pendidikan Sarjana Strata Satu (S-1) di Departemen
Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
Selama penulis menjalani pendidikan di kampus hingga diselesaikannya Tugas Akhir
ini, penulis banyak menerima bantuan, bimbingan serta dukungan dari berbagai pihak. Pada
kesempatan ini penulis ingin menyampaikan terimakasih yang tulus dan sebesar-besarnya
kepada:
1.
Orang tua penulis atas semangat dan doanya kepada penulis dengan segala
pengorbanan dan kasih sayang yang tidak ternilai harganya.
2.
Bapak Ir. M. Zulfin MT sebagai Dosen Pembimbing Tugas Akhir penulis yang selalu
bersedia memberikan bantuan yang sangat dibutuhkan oleh penulis dalam
menyelesaikan Tugas Akhir ini.
3.
Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si sebagai Ketua Departemen Teknik Elektro
Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
4.
Bapak Rahmad Fauzi, ST, MT sebagai Sekretaris Departemen Teknik Elektro
Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
5.
Seluruh Staf Pengajar dan Pegawai Departemen Teknik Elektro FT-USU.
6.
Seluruh sahabat penulis Fatih Silmi Muhammad, Muhammad Fadllan Dwika, Benny
Wiliiam, Suwendri, Adi Mahyudi Hutasuhud, Willy Manurung, Irsyad Khairi
Tanjung,Diky Ikhsan Nasution, Zulfahmi Dhuha, Yahya Ahmadi Brata, Dewi Riska
Sari Barus, Nur Adilah Lubis, Winarni Agil,Dwi Purnama Sari dan teman-teman
stambuk 2010 lainnya, atas kebersamaan dan dukungan yang diberikan selama
penulis bergelut di kampus.
7.
Seluruh senior dan junior di Departemen Teknik Elektro, atas dukungan dan bantuan
yang diberikan kepada penulis.
ii
Universitas Sumatera Utara
8.
Semua orang yang pernah mengisi setiap detik waktu yang telah dilalui bersama
penulis yang tidak dapat disebutkan satu per satu. Tanpa mereka, pengalaman penulis
tidaklah lengkap.
Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih banyak kekurangannya. Kritik dan
saran dari pembaca untuk menyempurnakan Tugas Akhir ini sangat penulis harapkan.
Kiranya Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi kita semua. Terimakasih
Medan,September 2014
Penulis
DENI DESTIAN HARAHAP
iii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
ABSTRAK ......................................................................................................................................... i
KATA PENGANTAR ....................................................................................................................... ii
DAFTAR ISI.................................................................................................................................... iv
DAFTAR GAMBAR........................................................................................................................ vi
DAFTAR TABEL ............................................................................................................................vii
BAB IPENDAHULUAN ................................................................................................................... 1
1.1
Latar Belakang ................................................................................................................... 1
1.2
Perumusan Masalah ........................................................................................................... 2
1.3
Tujuan Penulisan ................................................................................................................ 2
1.4
Batasan Masalah ................................................................................................................ 2
1.5
Metodologi Penulisan......................................................................................................... 3
1.6
Sistematika Penulisan ......................................................................................................... 3
BAB IIJARINGAN INTERKONEKSI BANYAK TINGKAT ........................................................... 5
2.1
Konsep Switching............................................................................................................... 5
2.2
Jaringan Interkoneksi ......................................................................................................... 7
2.3
Karakteristik Jaringan Interkoneksi ..................................................................................... 8
2.3.1
Topologi..................................................................................................................... 8
2.3.2
Teknik Switching ........................................................................................................ 9
2.3.3
Sinkronisasi .............................................................................................................. 11
2.3.4
Strategi Pengaturan................................................................................................... 11
2.3.5
Algoritma Perutean................................................................................................... 11
BAB IIIJARINGAN SWITCHING KNOCKOUT ........................................................................... 12
3.1
Knockout-based switch ..................................................................................................... 12
3.2
Basic Arsitektur Single-Stage Switching Knockout............................................................ 13
3.3
Topologi Jaringan Switching Knockout ............................................................................. 15
1.4
Prinsip Kerja Switching Knockout .................................................................................... 16
3.5
Routing Konstruksi Concentrator ..................................................................................... 21
3.6
Pengoperasian Barrel Shifter ............................................................................................ 23
BAB IVANALISIS KINERJA JARINGAN SWITCHING KNOCKOUT.......................................... 27
4.1
Umum.............................................................................................................................. 27
4.2
Perhitungan Probabilitas Blocking dan Throughput........................................................... 28
iv
Universitas Sumatera Utara
4.2.2
Grafik Throughput dan Probabilitas Blocking ........................................................... 31
BAB VPENUTUP ........................................................................................................................... 34
5.1
Kesimpulan ...................................................................................................................... 34
5.2
Saran................................................................................................................................ 35
DAFTAR PUSTAKA ...................................................................................................................... 36
v
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1Gambaran fungsional dari jaringan interkoneksi ..................... ....
5
Gambar 2.2Tipe elemen switching ............................................................ …
6
Gambar 2.3Arsitektur crossbar ................................................................. ...
8
Gambar 3.1Struktur paket switch .............................................................. …
13
Gambar 3.2Struktur interkoneksi knockout……………………………………….
14
Gambar 3.3Bus interface knockout switch................................................. …
15
Gambar 3.4 Switching knockout4 input to 2 output ................................... …
16
Gambar 3.5 Metode sistem switching knockout ......................................... …
19
Gambar 3.6 Penggambaran Diagram alir switching knockout .................... …
20
Gambar 3.7 (a)2 x2 contention switch (b) keadaan 2x2 contention switch…..
21
Gambar 3.8 Knockout concentrator 8 input ke 4 output ............................ …
23
Gambar 3.9 Pengoperasian Barrel shifter.................................................. …
24
Gambar 3.10 Format data transmisi…………………………………………..
25
Gambar 3.11 Pentransmisian activity bit paket pada switching knockout
8 input ke 4 output………………………………………………
26
Gambar 4.1 Grafik Throughput vs UtilitySwitchingknockout 8 input to 4
output……………………………………………………………….......
30
Gambar 4.2 Grafik Probabilitas blocking vs UtilitySwitchingknockout 8
input to 4 output………………………………………………………..
31
vi
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Tabel 4.1Utility dan probabilitas blocking switching knockout 8 input to 4 output………. 27
Tabel 4.2Utility dan Throughput switching knockout 8 input to 4 output………………….. 28
Tabel 4.3Throughput dan probabilitas blocking switching knockout 8
inputke 4 output………………………………………………………………………...29
vii
Universitas Sumatera Utara
” ANALISIS KINERJA JARINGAN SWITCHING KNOCKOUT”
Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan
Menyelesaikan Pendidikan Sarjana (S-1) Pada
Departemen Teknik Elektro Sub Konsentrasi Teknik Telekomunikasi
Oleh:
DENI DESTIAN HARAHAP
NIM : 100402011
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2014
i
Universitas Sumatera Utara
ANALISIS KINERJA JARINGAN SWITCHING KNOCKOUT
Oleh:
DENI DESTIAN HARAHAP
NIM : 100402011
Disetujui oleh :
Pembimbing
IR. M. ZULFIN, MT
NIP : 196401251991031001
Diketahui oleh:
Ketua Departemen Teknik Elektro FT-USU
IR. SURYA TARMIZI KASIM, M.Si
NIP : 195405311986011002
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2014
ii
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
Switching knockout adalah sebuah arsitektur packetswitching yang baru dengan
performansi yang tinggi menggunakan topologi jaringan switching terkoneksi penuh dimana
masing-masing input mempunyai jalur langsung ke setiap output sehingga tidak terjadi
blockingswitch paket pada setiap output. Satu-satunya blocking yang dapat terjadi pada
switch output yaitu ketika paket datang secara simultan dari input yang berbeda menuju
output yang sama. Dengan mempertimbangkan paket loss yang tidak dapat dihindari di dalam
jaringan, switching knockout menggunakan concentrator yang dirancang di setiap output
untuk mengurangi jumlah buffer-buffer yang terpisah yang dibutuhkan untuk menerima
paket-paket yang datang secara serempak. Mengacu kepada concentrator, arsitektur buffer
bersama memungkinkan penggunaan seluruh memori buffer secara bersama-sama pada
masing-masing outputnya dan semua paket diletakkan pada jalur output berbasis FIFO(First
In First Out)
Dalam Tugas Akhir ini dianalisis kinerja jaringan switchingknockout dengan tolak
ukur kinerja yang digunakan adalah probabilitas blocking dan throughput pada setiap utiliti
yang berbeda. Setelah dilakukan analisis probabilitas blocking pada jaringan switching
knockout, bahwa untuk 8 input to 4 output pada setiap utiliti0,1;0,2;0,3;0,4;0,5;0,6;0,7;0,8;0,9
diperoleh hasil probabillitas sel hilang 0,0001664 x 10-3 ; 0,002597 x 10-3 ; 0,01289 x 10-3;
0,03951 x 10-3 ; 0,09392 x 10-3 ; 0,1897 x 10-3; 0,3424 x 10-3; 0,5697 x 10-3; 0,8884 x 10-3 dan
diperoleh nilai throughputnya yaitu 0,099999833; 0,199997403; 0,29998711; 0,39996049;
0,49990608; 0,5998103; 0,6996576; 0,7994303; 0,8991116.
Kata Kunci :concentrator, barrel shifter, cell filters, shared buffer, knockout switch
i
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Allah SWT atas Berkah dan Rahmat-Nya
sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul:
“ANALISIS KINERJA JARINGAN SWITCHING KNOCKOUT”
Tugas akhir ini merupakan bagian dari kurikulum yang harus diselesaikan untuk
memenuhi persyaratan menyelesaikan pendidikan Sarjana Strata Satu (S-1) di Departemen
Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
Selama penulis menjalani pendidikan di kampus hingga diselesaikannya Tugas Akhir
ini, penulis banyak menerima bantuan, bimbingan serta dukungan dari berbagai pihak. Pada
kesempatan ini penulis ingin menyampaikan terimakasih yang tulus dan sebesar-besarnya
kepada:
1.
Orang tua penulis atas semangat dan doanya kepada penulis dengan segala
pengorbanan dan kasih sayang yang tidak ternilai harganya.
2.
Bapak Ir. M. Zulfin MT sebagai Dosen Pembimbing Tugas Akhir penulis yang selalu
bersedia memberikan bantuan yang sangat dibutuhkan oleh penulis dalam
menyelesaikan Tugas Akhir ini.
3.
Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si sebagai Ketua Departemen Teknik Elektro
Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
4.
Bapak Rahmad Fauzi, ST, MT sebagai Sekretaris Departemen Teknik Elektro
Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
5.
Seluruh Staf Pengajar dan Pegawai Departemen Teknik Elektro FT-USU.
6.
Seluruh sahabat penulis Fatih Silmi Muhammad, Muhammad Fadllan Dwika, Benny
Wiliiam, Suwendri, Adi Mahyudi Hutasuhud, Willy Manurung, Irsyad Khairi
Tanjung,Diky Ikhsan Nasution, Zulfahmi Dhuha, Yahya Ahmadi Brata, Dewi Riska
Sari Barus, Nur Adilah Lubis, Winarni Agil,Dwi Purnama Sari dan teman-teman
stambuk 2010 lainnya, atas kebersamaan dan dukungan yang diberikan selama
penulis bergelut di kampus.
7.
Seluruh senior dan junior di Departemen Teknik Elektro, atas dukungan dan bantuan
yang diberikan kepada penulis.
ii
Universitas Sumatera Utara
8.
Semua orang yang pernah mengisi setiap detik waktu yang telah dilalui bersama
penulis yang tidak dapat disebutkan satu per satu. Tanpa mereka, pengalaman penulis
tidaklah lengkap.
Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih banyak kekurangannya. Kritik dan
saran dari pembaca untuk menyempurnakan Tugas Akhir ini sangat penulis harapkan.
Kiranya Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi kita semua. Terimakasih
Medan,September 2014
Penulis
DENI DESTIAN HARAHAP
iii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
ABSTRAK ......................................................................................................................................... i
KATA PENGANTAR ....................................................................................................................... ii
DAFTAR ISI.................................................................................................................................... iv
DAFTAR GAMBAR........................................................................................................................ vi
DAFTAR TABEL ............................................................................................................................vii
BAB IPENDAHULUAN ................................................................................................................... 1
1.1
Latar Belakang ................................................................................................................... 1
1.2
Perumusan Masalah ........................................................................................................... 2
1.3
Tujuan Penulisan ................................................................................................................ 2
1.4
Batasan Masalah ................................................................................................................ 2
1.5
Metodologi Penulisan......................................................................................................... 3
1.6
Sistematika Penulisan ......................................................................................................... 3
BAB IIJARINGAN INTERKONEKSI BANYAK TINGKAT ........................................................... 5
2.1
Konsep Switching............................................................................................................... 5
2.2
Jaringan Interkoneksi ......................................................................................................... 7
2.3
Karakteristik Jaringan Interkoneksi ..................................................................................... 8
2.3.1
Topologi..................................................................................................................... 8
2.3.2
Teknik Switching ........................................................................................................ 9
2.3.3
Sinkronisasi .............................................................................................................. 11
2.3.4
Strategi Pengaturan................................................................................................... 11
2.3.5
Algoritma Perutean................................................................................................... 11
BAB IIIJARINGAN SWITCHING KNOCKOUT ........................................................................... 12
3.1
Knockout-based switch ..................................................................................................... 12
3.2
Basic Arsitektur Single-Stage Switching Knockout............................................................ 13
3.3
Topologi Jaringan Switching Knockout ............................................................................. 15
1.4
Prinsip Kerja Switching Knockout .................................................................................... 16
3.5
Routing Konstruksi Concentrator ..................................................................................... 21
3.6
Pengoperasian Barrel Shifter ............................................................................................ 23
BAB IVANALISIS KINERJA JARINGAN SWITCHING KNOCKOUT.......................................... 27
4.1
Umum.............................................................................................................................. 27
4.2
Perhitungan Probabilitas Blocking dan Throughput........................................................... 28
iv
Universitas Sumatera Utara
4.2.2
Grafik Throughput dan Probabilitas Blocking ........................................................... 31
BAB VPENUTUP ........................................................................................................................... 34
5.1
Kesimpulan ...................................................................................................................... 34
5.2
Saran................................................................................................................................ 35
DAFTAR PUSTAKA ...................................................................................................................... 36
v
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1Gambaran fungsional dari jaringan interkoneksi ..................... ....
5
Gambar 2.2Tipe elemen switching ............................................................ …
6
Gambar 2.3Arsitektur crossbar ................................................................. ...
8
Gambar 3.1Struktur paket switch .............................................................. …
13
Gambar 3.2Struktur interkoneksi knockout……………………………………….
14
Gambar 3.3Bus interface knockout switch................................................. …
15
Gambar 3.4 Switching knockout4 input to 2 output ................................... …
16
Gambar 3.5 Metode sistem switching knockout ......................................... …
19
Gambar 3.6 Penggambaran Diagram alir switching knockout .................... …
20
Gambar 3.7 (a)2 x2 contention switch (b) keadaan 2x2 contention switch…..
21
Gambar 3.8 Knockout concentrator 8 input ke 4 output ............................ …
23
Gambar 3.9 Pengoperasian Barrel shifter.................................................. …
24
Gambar 3.10 Format data transmisi…………………………………………..
25
Gambar 3.11 Pentransmisian activity bit paket pada switching knockout
8 input ke 4 output………………………………………………
26
Gambar 4.1 Grafik Throughput vs UtilitySwitchingknockout 8 input to 4
output……………………………………………………………….......
30
Gambar 4.2 Grafik Probabilitas blocking vs UtilitySwitchingknockout 8
input to 4 output………………………………………………………..
31
vi
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Tabel 4.1Utility dan probabilitas blocking switching knockout 8 input to 4 output………. 27
Tabel 4.2Utility dan Throughput switching knockout 8 input to 4 output………………….. 28
Tabel 4.3Throughput dan probabilitas blocking switching knockout 8
inputke 4 output………………………………………………………………………...29
vii
Universitas Sumatera Utara