~ NONBLOCKING MINIMAL SPANNING SWITCH~
Sakelar rentang nonblocking minimal adalah perangkat yang dapat menghubungkan input N ke keluaran N dalam kombinasi apapun. Penggunaan switch yang paling umum dari tipe ini adalah pertukaran telepon . Istilah "non-blocking" berarti jika tidak rusak, selalu bisa melakukan koneksi. Istilah "minimal" berarti memiliki beberapa komponen yang paling sedikit, dan oleh karena itu biaya minimal.
Secara historis, di switch telepon, koneksi antara penelepon disusun dengan relay elektromekanis besar dan mahal, switch Strowger . Sifat matematis dasar dari switch Strowger adalah bahwa untuk setiap masukan ke saklar, ada satu keluaran. Sebagian besar teori rangkaian switching matematis mencoba menggunakan properti ini untuk mengurangi jumlah switch yang diperlukan untuk menghubungkan kombinasi input ke kombinasi output.
Pada tahun 1940-an dan 1950-an, para insinyur di Bell Laboratories memulai serangkaian penyelidikan matematika lanjutan untuk mengurangi ukuran dan biaya " kain berganti " yang dibutuhkan untuk menerapkan pertukaran telepon. Satu analisis matematika awal yang berhasil dilakukan oleh Charles Clos ( pengucapan bahasa Prancis: [ ʃaʁl klo] ), dan kain yang dibuat dari sakelar yang lebih kecil disebut jaringan Clos
Namun, switch palang melakukannya dengan mengorbankan penggunaan saklar SPST sederhana N 2 (N kuadrat). Untuk N besar (dan persyaratan praktis dari saklar telepon dianggap besar) pertumbuhan ini terlalu mahal. Selanjutnya, switch crossbar besar memiliki masalah fisik. Tidak hanya saklar yang membutuhkan terlalu banyak ruang, namun batang logam yang berisi kontak saklar akan menjadi begitu lama sehingga bisa melorot dan menjadi tidak dapat diandalkan. Insinyur juga memperhatikan bahwa setiap saat, setiap batang tombol palang hanya membuat satu sambungan. Kontak lainnya di kedua bar itu tidak digunakan. Ini sepertinya menyiratkan bahwa sebagian besar kain gantungan saklar palang itu terbuang sia-sia.
Cara yang jelas untuk meniru tombol crossbar adalah menemukan beberapa cara untuk membangunnya dari switch palang yang lebih kecil. Jika switch palang bisa ditiru oleh beberapa pengaturan switch palang yang lebih kecil, maka switch palang yang lebih kecil ini juga bisa, pada gilirannya ditiru oleh switch palang yang lebih kecil lagi. Kain switching bisa menjadi sangat efisien, dan bahkan mungkin dibuat dari bagian standar. Ini disebut jaringan Clos .
Sistem telepon hanya harus membuat koneksi satu lawan satu. Intuitif ini nampaknya berarti bahwa jumlah input dan jumlah output selalu dapat sama di setiap subswitch, namun intuisi tidak membuktikan hal ini dapat dilakukan dan juga tidak memberi tahu kita bagaimana melakukannya. Misalkan kita ingin mensintesis 16 by 16 crossbar switch. Desainnya bisa memiliki 4 subswitch pada sisi input, masing-masing dengan 4 input, untuk 16 input total. Selanjutnya, pada sisi output, kita juga bisa memiliki 4 subwitch keluaran, masing-masing dengan 4 output, dengan total 16 output. Sangat disayangkan bahwa desainnya menggunakan kabel sesedikit mungkin, karena kabel membutuhkan uang sungguhan. Jumlah kabel yang paling sedikit yang dapat menghubungkan dua sub-kabel adalah kawat tunggal. Jadi, setiap subritch input akan memiliki satu kawat ke masing-masing subwitch tengah. Juga, masing-masing subwitch tengah akan memiliki satu kawat untuk setiap subwitch output.
Pertanyaannya adalah berapa banyak subwitch menengah yang dibutuhkan, dan karena itu berapa banyak kabel total yang harus menghubungkan lapisan masukan ke lapisan tengah. Karena sakelar telepon simetris (penelepon dan calle saling dipertukarkan), logika yang sama akan berlaku untuk lapisan keluaran, dan subwitch tengah akan "persegi", memiliki jumlah input yang sama dengan output.
Jumlah subwitch menengah bergantung pada algoritma yang digunakan untuk mengalokasikan koneksi ke mereka. Algoritma dasar untuk mengelola sakelar tiga lapis adalah mencari subwitch tengah untuk subwitch tengah yang memiliki kabel yang tidak terpakai ke saklar input dan output yang dibutuhkan. Setelah subswitch tengah connectible ditemukan, menghubungkan ke input dan output yang benar pada switch input dan output adalah sepele.
Secara teoritis, misalnya, hanya dibutuhkan empat saklar sentral, masing-masing memiliki satu koneksi ke masing-masing saklar masukan dan satu sambungan ke masing-masing sakelar output. Ini disebut "peralihan rentang minimal", dan mengelolanya adalah pemeriksaan suci penyelidikan Bell Labs.
Namun, sedikit pekerjaan dengan pensil dan kertas akan menunjukkan bahwa mudah untuk mendapatkan saklar minimal pada kondisi di mana tidak ada satu saklar tengah yang memiliki koneksi ke saklar input yang dibutuhkan dan sakelar output yang dibutuhkan. Hanya dibutuhkan empat panggilan untuk memblokir pengalih sebagian. Jika saklar masukan setengah penuh, ia memiliki koneksi melalui dua switch tengah. Jika saklar output juga setengah penuh dengan koneksi dari dua switch tengah lainnya, maka tidak ada saklar tengah yang tersisa yang dapat menyediakan jalur antara input dan output tersebut.
Untuk alasan ini, saklar "switch nonblocking" yang terhubung dengan baik 16x16 beralih dengan empat subwitch masukan dan empat saklar keluaran diperkirakan memerlukan 7 saklar tengah; Dalam kasus terburuk, sebuah subwitch masukan hampir penuh akan menggunakan tiga sakelar tengah, sebuah subwitch output hampir penuh akan menggunakan tiga tombol yang berbeda, dan ketujuh akan dijamin bebas untuk membuat koneksi terakhir. Untuk alasan ini, terkadang pengaturan saklar ini disebut "saklar 2 n -1", di mana n adalah jumlah port input subwitch masukan.
Contohnya sengaja kecil, dan dalam contoh kecil seperti itu, reorganisasi tidak menghemat banyak switch. Sebuah palang 16 × 16 memiliki 256 kontak, sementara saklar rentang minimal 16 × 16 memiliki 4 × 4 × 4 × 3 = 192 kontak.
Seiring bertambahnya angka, kenaikan tabungan. Misalnya, pertukaran 10.000 baris membutuhkan 100 juta kontak untuk menerapkan palang penuh. Tapi tiga lapisan 100 100 × 100 subswitch hanya akan menggunakan 300 10.000 subwitch kontak, atau 3 juta kontak.
Subswitch itu pada gilirannya masing-masing terbuat dari palang palang 3 × 10 10 × 10, total 3000 kontak, menghasilkan 900.000 untuk keseluruhan pertukaran; Itu adalah jumlah yang jauh lebih kecil dari 100 juta.
Langkah pertama dalam algoritma pengalihan rentang nonblocking minimal hanyalah skema awal naif (di atas): Cari subwitch lapisan tengah yang berisi tautan masuk dan keluar yang diperlukan. Jika subwitch lapisan tengah ditemukan bahwa dengan link yang tidak terpakai ke subwitch input dan output yang dibutuhkan, maka dialokasikan, dan sambungannya berjalan.
Namun, karena jumlah subwitch kecil lebih kecil pada saklar rentang minimal daripada di saklar "2n-1", terkadang pencarian ini gagal. Jika sebuah subswitch dengan pasangan yang tidak terpakai yang tidak terpakai tidak dapat ditemukan, sepasang subwitch tengah harus ditemukan. Satu subswitch harus memiliki link ke subwitch input yang dibutuhkan; yang lain harus memiliki link ke subwitch output yang dibutuhkan. Subwitch ini dijamin ada, karena masing-masing input subswitch memiliki banyak output sebagai input, dan karena ada satu input yang tidak terpakai (untuk koneksi baru tiba), harus ada output yang tidak terpakai yang sesuai ke beberapa switch lapisan tengah. Alasan yang sama berlaku simetris pada subwitch output.
Masalahnya adalah kedua link yang tersedia ke lapisan tengah tidak ke lapisan tengah yang sama , sehingga mereka tidak dapat membuat koneksi input-to-output yang bekerja. Algoritma menemukan susunan koneksi baru melalui dua subwitch tengah (sebut saja A dan B) yang mencakup semua koneksi yang ada, ditambah koneksi baru yang diinginkan.
Buat daftar semua koneksi yang ada yang melewati A atau B. Sertakan koneksi baru, meski awalnya rusak. Algoritma yang tepat hanya peduli tentang koneksi internal dari input ke output switch, walaupun implementasinya praktis juga harus tetap memperhatikan koneksi input dan output switch yang benar.
Khususnya, subwitch tengah mana yang digunakan koneksi saat ini tidak penting; Algoritma akan menemukan tugas baru koneksi ke subwitch menengah yang mengakomodasi semua koneksi, termasuk yang baru.
Dalam daftar ini, masing-masing subraf input dapat muncul paling banyak dalam dua koneksi: satu untuk subswitch A, dan satu untuk subswitch B. Pilihannya adalah nol, satu, atau dua. Demikian juga, setiap output subswitch paling banyak menampilkan dua koneksi.
Selanjutnya, tetapkan suatu arah ke setiap koneksi. Pilihlah koneksi yang belum memiliki arah yang ditetapkan, dan tariklah "maju" panah di atasnya, dari input ke output. Jika subwitch outputnya memiliki koneksi kedua, tariklah "backward" panah pada itu, dari output kembali ke input, dan ikuti koneksi ke subwitch inputnya. Jika itu memiliki koneksi kedua, tariklah panah depan di atasnya, dan lanjutkan maju mundur dengan cara ini sampai satu dari dua hal harus terjadi:
Ulangi sampai tidak ada lagi koneksi yang belum ditetapkan. Bila ini dilakukan, perhatikan bahwa masing-masing subwitch input dan output memiliki paling banyak satu panah masuk dan paling banyak satu panah keluar. Dengan kata lain, ia paling banyak berpartisipasi satu dan satu koneksi terbelakang.
Sekarang, tetapkan semua koneksi maju ke subpitch A tengah, dan semua koneksi terbelakang ke subwitch tengah B. Karena masing-masing subwitch masukan dan output memiliki satu tautan ke masing-masing A dan B, dan paling banyak membutuhkan satu tautan ke masing-masing untuk mengakomodasi maksimum satu ke depan dan satu sambungan terbelakang yang diikuti, tugas ini tidak pernah menghasilkan konflik.
Setelah koneksi dialokasikan dalam array dalam perangkat lunak, maka elektronik saklar sebenarnya dapat diprogram ulang, memindahkan koneksi secara fisik. Switch elektronik dirancang dengan sengaja sehingga data baru semuanya dapat ditulis ke dalam elektronik, kemudian mulai berlaku dengan pulsa logika tunggal. Hasilnya adalah koneksi bergerak seketika, dengan gangguan yang tak kentara terhadap pembicaraan. Pada saklar elektromekanis yang lebih tua, seseorang kadang-kadang mendengar bunyi "kebisingan bergantian".
Algoritma ini adalah bentuk sort topological , dan merupakan inti algoritma yang mengendalikan peralihan rentang minimal.
Tidak sulit membuat switch komposit fault-tolerant . Saat subswitch gagal, penelepon hanya memanggil ulang. Jadi, pada setiap koneksi baru, perangkat lunak tersebut mencoba koneksi gratis berikutnya di setiap subswitch daripada menggunakan kembali yang paling baru dirilis. Sambungan baru lebih cenderung bekerja karena menggunakan sirkuit yang berbeda.
Oleh karena itu, dalam saklar yang sibuk, bila PCB tertentu tidak memiliki koneksi, itu adalah kandidat yang sangat baik untuk pengujian.
Untuk menguji atau mengeluarkan kartu sirkuit tercetak dari layanan, ada algoritma yang terkenal. Karena semakin sedikit koneksi yang melewati subwitch kartu, perangkat lunak mengarahkan lebih banyak sinyal uji melalui subwitch ke perangkat pengukuran, dan kemudian membaca pengukurannya. Ini tidak mengganggu panggilan lama, yang tetap bekerja.
Jika tes gagal, perangkat lunak mengisolasi papan sirkuit yang tepat dengan membaca kegagalan dari beberapa saklar eksternal. Kemudian menandai rangkaian bebas di sirkuit yang gagal sebagai sibuk. Sebagai panggilan menggunakan sirkuit yang salah berakhir, sirkuit tersebut juga ditandai sibuk. Beberapa saat kemudian, ketika tidak ada panggilan yang melewati sirkuit yang salah, komputer menyalakan lampu pada papan sirkuit yang memerlukan penggantian, dan seorang teknisi dapat mengganti papan sirkuit. Tak lama setelah penggantian, tes berikutnya berhasil, koneksi ke subwitch yang diperbaiki ditandai "tidak sibuk," dan sakelar kembali beroperasi penuh.
Diagnostik pada sakelar elektronik Bell sebelumnya benar-benar akan menyalakan lampu hijau di setiap papan sirkuit cetak yang bagus, dan menyalakan lampu merah pada setiap papan sirkuit tercetak yang gagal. Sirkuit cetak dirancang agar bisa dilepas dan diganti tanpa mematikan keseluruhan sakelar.
Hasil akhirnya adalah switch Bell 1ESS ( electronic switching system 1). Ini dikendalikan oleh komputer 3B20 , komputer dual kunci dengan menggunakan logika transistor dioda yang dapat diandalkan. Di dalam 3803, dua komputer melakukan setiap langkah, saling memeriksa. Ketika mereka tidak setuju, mereka akan mendiagnosa diri mereka sendiri, dan komputer yang berjalan dengan benar akan mengambil alih operasi sementara yang lain akan mendiskualifikasi dirinya sendiri dan meminta perbaikan. Tombol 1ESS masih dalam penggunaan terbatas pada tahun 2012, dan memiliki keandalan terverifikasi kurang dari satu jam kegagalan yang tidak terjadwal dalam setiap tiga puluh tahun operasi, yang memvalidasi rancangannya.
Awalnya dipasang pada koper jarak jauh di kota-kota besar, bagian paling banyak digunakan dari setiap pertukaran telepon. Pada Hari Ibu pertama, kota-kota besar beroperasi dengannya, sistem Bell mencatat kapasitas jaringan total, baik dalam panggilan selesai, dan total panggilan per detik per switch. Hal ini menghasilkan rekor total pendapatan per batang.
Dalam peralihan telepon modern, penerapan dua pendekatan multiplekser yang berbeda dalam lapisan alternatif selanjutnya mengurangi biaya fabric switching:
Jika rekursi dibawa ke batas, jatuhkan palang ke jumlah elemen switching minimum, perangkat yang dihasilkan kadang-kadang disebut saklar crossover atau switch beringin tergantung pada topologinya.
Secara historis, di switch telepon, koneksi antara penelepon disusun dengan relay elektromekanis besar dan mahal, switch Strowger . Sifat matematis dasar dari switch Strowger adalah bahwa untuk setiap masukan ke saklar, ada satu keluaran. Sebagian besar teori rangkaian switching matematis mencoba menggunakan properti ini untuk mengurangi jumlah switch yang diperlukan untuk menghubungkan kombinasi input ke kombinasi output.
Pada tahun 1940-an dan 1950-an, para insinyur di Bell Laboratories memulai serangkaian penyelidikan matematika lanjutan untuk mengurangi ukuran dan biaya " kain berganti " yang dibutuhkan untuk menerapkan pertukaran telepon. Satu analisis matematika awal yang berhasil dilakukan oleh Charles Clos ( pengucapan bahasa Prancis: [ ʃaʁl klo] ), dan kain yang dibuat dari sakelar yang lebih kecil disebut jaringan Clos
Latar belakang: switching topologies
The crossbar switch
Switch palang memiliki hak untuk dapat menghubungkan input N ke keluaran N dalam kombinasi satu lawan satu , sehingga dapat menghubungkan pemanggil ke penerima yang tidak sibuk, properti yang diberi istilah teknis "nonblocking". Menjadi nonblok itu selalu bisa menyelesaikan panggilan (ke penerima yang tidak sibuk), yang akan memaksimalkan ketersediaan layanan.Namun, switch palang melakukannya dengan mengorbankan penggunaan saklar SPST sederhana N 2 (N kuadrat). Untuk N besar (dan persyaratan praktis dari saklar telepon dianggap besar) pertumbuhan ini terlalu mahal. Selanjutnya, switch crossbar besar memiliki masalah fisik. Tidak hanya saklar yang membutuhkan terlalu banyak ruang, namun batang logam yang berisi kontak saklar akan menjadi begitu lama sehingga bisa melorot dan menjadi tidak dapat diandalkan. Insinyur juga memperhatikan bahwa setiap saat, setiap batang tombol palang hanya membuat satu sambungan. Kontak lainnya di kedua bar itu tidak digunakan. Ini sepertinya menyiratkan bahwa sebagian besar kain gantungan saklar palang itu terbuang sia-sia.
Cara yang jelas untuk meniru tombol crossbar adalah menemukan beberapa cara untuk membangunnya dari switch palang yang lebih kecil. Jika switch palang bisa ditiru oleh beberapa pengaturan switch palang yang lebih kecil, maka switch palang yang lebih kecil ini juga bisa, pada gilirannya ditiru oleh switch palang yang lebih kecil lagi. Kain switching bisa menjadi sangat efisien, dan bahkan mungkin dibuat dari bagian standar. Ini disebut jaringan Clos .
Sepenuhnya terhubung 3-lapisan switch
Pendekatan selanjutnya adalah memecah switch palang menjadi tiga lapis switch palang yang lebih kecil. Akan ada "lapisan masukan", "lapisan tengah" dan "lapisan keluaran". Saklar yang lebih kecil kurang masif, lebih dapat diandalkan, dan umumnya lebih mudah dibangun, dan karena itu lebih murah.Sistem telepon hanya harus membuat koneksi satu lawan satu. Intuitif ini nampaknya berarti bahwa jumlah input dan jumlah output selalu dapat sama di setiap subswitch, namun intuisi tidak membuktikan hal ini dapat dilakukan dan juga tidak memberi tahu kita bagaimana melakukannya. Misalkan kita ingin mensintesis 16 by 16 crossbar switch. Desainnya bisa memiliki 4 subswitch pada sisi input, masing-masing dengan 4 input, untuk 16 input total. Selanjutnya, pada sisi output, kita juga bisa memiliki 4 subwitch keluaran, masing-masing dengan 4 output, dengan total 16 output. Sangat disayangkan bahwa desainnya menggunakan kabel sesedikit mungkin, karena kabel membutuhkan uang sungguhan. Jumlah kabel yang paling sedikit yang dapat menghubungkan dua sub-kabel adalah kawat tunggal. Jadi, setiap subritch input akan memiliki satu kawat ke masing-masing subwitch tengah. Juga, masing-masing subwitch tengah akan memiliki satu kawat untuk setiap subwitch output.
Pertanyaannya adalah berapa banyak subwitch menengah yang dibutuhkan, dan karena itu berapa banyak kabel total yang harus menghubungkan lapisan masukan ke lapisan tengah. Karena sakelar telepon simetris (penelepon dan calle saling dipertukarkan), logika yang sama akan berlaku untuk lapisan keluaran, dan subwitch tengah akan "persegi", memiliki jumlah input yang sama dengan output.
Jumlah subwitch menengah bergantung pada algoritma yang digunakan untuk mengalokasikan koneksi ke mereka. Algoritma dasar untuk mengelola sakelar tiga lapis adalah mencari subwitch tengah untuk subwitch tengah yang memiliki kabel yang tidak terpakai ke saklar input dan output yang dibutuhkan. Setelah subswitch tengah connectible ditemukan, menghubungkan ke input dan output yang benar pada switch input dan output adalah sepele.
Secara teoritis, misalnya, hanya dibutuhkan empat saklar sentral, masing-masing memiliki satu koneksi ke masing-masing saklar masukan dan satu sambungan ke masing-masing sakelar output. Ini disebut "peralihan rentang minimal", dan mengelolanya adalah pemeriksaan suci penyelidikan Bell Labs.
Namun, sedikit pekerjaan dengan pensil dan kertas akan menunjukkan bahwa mudah untuk mendapatkan saklar minimal pada kondisi di mana tidak ada satu saklar tengah yang memiliki koneksi ke saklar input yang dibutuhkan dan sakelar output yang dibutuhkan. Hanya dibutuhkan empat panggilan untuk memblokir pengalih sebagian. Jika saklar masukan setengah penuh, ia memiliki koneksi melalui dua switch tengah. Jika saklar output juga setengah penuh dengan koneksi dari dua switch tengah lainnya, maka tidak ada saklar tengah yang tersisa yang dapat menyediakan jalur antara input dan output tersebut.
Untuk alasan ini, saklar "switch nonblocking" yang terhubung dengan baik 16x16 beralih dengan empat subwitch masukan dan empat saklar keluaran diperkirakan memerlukan 7 saklar tengah; Dalam kasus terburuk, sebuah subwitch masukan hampir penuh akan menggunakan tiga sakelar tengah, sebuah subwitch output hampir penuh akan menggunakan tiga tombol yang berbeda, dan ketujuh akan dijamin bebas untuk membuat koneksi terakhir. Untuk alasan ini, terkadang pengaturan saklar ini disebut "saklar 2 n -1", di mana n adalah jumlah port input subwitch masukan.
Contohnya sengaja kecil, dan dalam contoh kecil seperti itu, reorganisasi tidak menghemat banyak switch. Sebuah palang 16 × 16 memiliki 256 kontak, sementara saklar rentang minimal 16 × 16 memiliki 4 × 4 × 4 × 3 = 192 kontak.
Seiring bertambahnya angka, kenaikan tabungan. Misalnya, pertukaran 10.000 baris membutuhkan 100 juta kontak untuk menerapkan palang penuh. Tapi tiga lapisan 100 100 × 100 subswitch hanya akan menggunakan 300 10.000 subwitch kontak, atau 3 juta kontak.
Subswitch itu pada gilirannya masing-masing terbuat dari palang palang 3 × 10 10 × 10, total 3000 kontak, menghasilkan 900.000 untuk keseluruhan pertukaran; Itu adalah jumlah yang jauh lebih kecil dari 100 juta.
Mengelola sakelar spanning minimal
Penemuan penting ini adalah cara untuk menata ulang koneksi di switch tengah menjadi "trade wires" sehingga koneksi baru bisa selesai.Langkah pertama dalam algoritma pengalihan rentang nonblocking minimal hanyalah skema awal naif (di atas): Cari subwitch lapisan tengah yang berisi tautan masuk dan keluar yang diperlukan. Jika subwitch lapisan tengah ditemukan bahwa dengan link yang tidak terpakai ke subwitch input dan output yang dibutuhkan, maka dialokasikan, dan sambungannya berjalan.
Namun, karena jumlah subwitch kecil lebih kecil pada saklar rentang minimal daripada di saklar "2n-1", terkadang pencarian ini gagal. Jika sebuah subswitch dengan pasangan yang tidak terpakai yang tidak terpakai tidak dapat ditemukan, sepasang subwitch tengah harus ditemukan. Satu subswitch harus memiliki link ke subwitch input yang dibutuhkan; yang lain harus memiliki link ke subwitch output yang dibutuhkan. Subwitch ini dijamin ada, karena masing-masing input subswitch memiliki banyak output sebagai input, dan karena ada satu input yang tidak terpakai (untuk koneksi baru tiba), harus ada output yang tidak terpakai yang sesuai ke beberapa switch lapisan tengah. Alasan yang sama berlaku simetris pada subwitch output.
Masalahnya adalah kedua link yang tersedia ke lapisan tengah tidak ke lapisan tengah yang sama , sehingga mereka tidak dapat membuat koneksi input-to-output yang bekerja. Algoritma menemukan susunan koneksi baru melalui dua subwitch tengah (sebut saja A dan B) yang mencakup semua koneksi yang ada, ditambah koneksi baru yang diinginkan.
Buat daftar semua koneksi yang ada yang melewati A atau B. Sertakan koneksi baru, meski awalnya rusak. Algoritma yang tepat hanya peduli tentang koneksi internal dari input ke output switch, walaupun implementasinya praktis juga harus tetap memperhatikan koneksi input dan output switch yang benar.
Khususnya, subwitch tengah mana yang digunakan koneksi saat ini tidak penting; Algoritma akan menemukan tugas baru koneksi ke subwitch menengah yang mengakomodasi semua koneksi, termasuk yang baru.
Dalam daftar ini, masing-masing subraf input dapat muncul paling banyak dalam dua koneksi: satu untuk subswitch A, dan satu untuk subswitch B. Pilihannya adalah nol, satu, atau dua. Demikian juga, setiap output subswitch paling banyak menampilkan dua koneksi.
Selanjutnya, tetapkan suatu arah ke setiap koneksi. Pilihlah koneksi yang belum memiliki arah yang ditetapkan, dan tariklah "maju" panah di atasnya, dari input ke output. Jika subwitch outputnya memiliki koneksi kedua, tariklah "backward" panah pada itu, dari output kembali ke input, dan ikuti koneksi ke subwitch inputnya. Jika itu memiliki koneksi kedua, tariklah panah depan di atasnya, dan lanjutkan maju mundur dengan cara ini sampai satu dari dua hal harus terjadi:
- Rantai berakhir dalam sebuah subswitch dengan hanya satu koneksi, atau
- Rantai rantai kembali ke koneksi yang semula dipilih.
Ulangi sampai tidak ada lagi koneksi yang belum ditetapkan. Bila ini dilakukan, perhatikan bahwa masing-masing subwitch input dan output memiliki paling banyak satu panah masuk dan paling banyak satu panah keluar. Dengan kata lain, ia paling banyak berpartisipasi satu dan satu koneksi terbelakang.
Sekarang, tetapkan semua koneksi maju ke subpitch A tengah, dan semua koneksi terbelakang ke subwitch tengah B. Karena masing-masing subwitch masukan dan output memiliki satu tautan ke masing-masing A dan B, dan paling banyak membutuhkan satu tautan ke masing-masing untuk mengakomodasi maksimum satu ke depan dan satu sambungan terbelakang yang diikuti, tugas ini tidak pernah menghasilkan konflik.
Setelah koneksi dialokasikan dalam array dalam perangkat lunak, maka elektronik saklar sebenarnya dapat diprogram ulang, memindahkan koneksi secara fisik. Switch elektronik dirancang dengan sengaja sehingga data baru semuanya dapat ditulis ke dalam elektronik, kemudian mulai berlaku dengan pulsa logika tunggal. Hasilnya adalah koneksi bergerak seketika, dengan gangguan yang tak kentara terhadap pembicaraan. Pada saklar elektromekanis yang lebih tua, seseorang kadang-kadang mendengar bunyi "kebisingan bergantian".
Algoritma ini adalah bentuk sort topological , dan merupakan inti algoritma yang mengendalikan peralihan rentang minimal.
Implementasi praktis dari switch
Begitu algoritme ditemukan, insinyur dan manajer sistem Bell mulai mendiskusikannya. Setelah beberapa tahun, insinyur Bell mulai merancang switch elektromekanik yang bisa dikontrol olehnya. Pada saat itu, komputer menggunakan tabung dan tidak dapat diandalkan untuk mengendalikan sistem telepon (sakelar sistem telepon sangat penting, dan dirancang untuk memiliki kegagalan yang tidak direncanakan sekitar sekali per tiga puluh tahun). Relay berbasis komputer terlalu lambat untuk mengimplementasikan algoritma. Namun, keseluruhan sistem dapat dirancang sedemikian rupa sehingga bila komputer cukup andal, mereka dapat dipasang ke sistem switching yang ada.Tidak sulit membuat switch komposit fault-tolerant . Saat subswitch gagal, penelepon hanya memanggil ulang. Jadi, pada setiap koneksi baru, perangkat lunak tersebut mencoba koneksi gratis berikutnya di setiap subswitch daripada menggunakan kembali yang paling baru dirilis. Sambungan baru lebih cenderung bekerja karena menggunakan sirkuit yang berbeda.
Oleh karena itu, dalam saklar yang sibuk, bila PCB tertentu tidak memiliki koneksi, itu adalah kandidat yang sangat baik untuk pengujian.
Untuk menguji atau mengeluarkan kartu sirkuit tercetak dari layanan, ada algoritma yang terkenal. Karena semakin sedikit koneksi yang melewati subwitch kartu, perangkat lunak mengarahkan lebih banyak sinyal uji melalui subwitch ke perangkat pengukuran, dan kemudian membaca pengukurannya. Ini tidak mengganggu panggilan lama, yang tetap bekerja.
Jika tes gagal, perangkat lunak mengisolasi papan sirkuit yang tepat dengan membaca kegagalan dari beberapa saklar eksternal. Kemudian menandai rangkaian bebas di sirkuit yang gagal sebagai sibuk. Sebagai panggilan menggunakan sirkuit yang salah berakhir, sirkuit tersebut juga ditandai sibuk. Beberapa saat kemudian, ketika tidak ada panggilan yang melewati sirkuit yang salah, komputer menyalakan lampu pada papan sirkuit yang memerlukan penggantian, dan seorang teknisi dapat mengganti papan sirkuit. Tak lama setelah penggantian, tes berikutnya berhasil, koneksi ke subwitch yang diperbaiki ditandai "tidak sibuk," dan sakelar kembali beroperasi penuh.
Diagnostik pada sakelar elektronik Bell sebelumnya benar-benar akan menyalakan lampu hijau di setiap papan sirkuit cetak yang bagus, dan menyalakan lampu merah pada setiap papan sirkuit tercetak yang gagal. Sirkuit cetak dirancang agar bisa dilepas dan diganti tanpa mematikan keseluruhan sakelar.
Hasil akhirnya adalah switch Bell 1ESS ( electronic switching system 1). Ini dikendalikan oleh komputer 3B20 , komputer dual kunci dengan menggunakan logika transistor dioda yang dapat diandalkan. Di dalam 3803, dua komputer melakukan setiap langkah, saling memeriksa. Ketika mereka tidak setuju, mereka akan mendiagnosa diri mereka sendiri, dan komputer yang berjalan dengan benar akan mengambil alih operasi sementara yang lain akan mendiskualifikasi dirinya sendiri dan meminta perbaikan. Tombol 1ESS masih dalam penggunaan terbatas pada tahun 2012, dan memiliki keandalan terverifikasi kurang dari satu jam kegagalan yang tidak terjadwal dalam setiap tiga puluh tahun operasi, yang memvalidasi rancangannya.
Awalnya dipasang pada koper jarak jauh di kota-kota besar, bagian paling banyak digunakan dari setiap pertukaran telepon. Pada Hari Ibu pertama, kota-kota besar beroperasi dengannya, sistem Bell mencatat kapasitas jaringan total, baik dalam panggilan selesai, dan total panggilan per detik per switch. Hal ini menghasilkan rekor total pendapatan per batang.
Modern switch
Implementasi praktis dari sebuah saklar dapat dibuat dari sejumlah kecil lapisan subwitch yang lebih kecil. Secara konseptual, switch palang dari sakelar tiga tahap masing-masing dapat didekomposisi lebih jauh menjadi switch palang yang lebih kecil. Meskipun masing-masing subwitch memiliki kemampuan multiplexing terbatas, bekerja sama, mereka mensintesis efek dari sebuah tombol palang N × N yang lebih besar.Dalam peralihan telepon modern, penerapan dua pendekatan multiplekser yang berbeda dalam lapisan alternatif selanjutnya mengurangi biaya fabric switching:
- multiplexer pembagian ruang adalah seperti switch palang yang sudah dideskripsikan, atau beberapa susunan switch crossover atau switch banyan . Setiap output tunggal dapat memilih dari input apapun. Dalam sakelar digital, ini biasanya susunan dan gerbang . 8000 kali per detik, koneksi diprogram ulang untuk menghubungkan kabel tertentu selama jangka waktu slot . Keuntungan desain: Dalam sistem pembagian ruang, jumlah koneksi pembagian ruang dibagi dengan jumlah slot waktu dalam sistem multiplexing time-division. Ini secara dramatis mengurangi ukuran dan biaya dari fabric switching. Hal ini juga meningkatkan kehandalan, karena ada sedikit koneksi fisik yang gagal.
- multiplekser divisi waktu masing-masing memiliki memori yang dibaca dalam urutan tetap dan ditulis dalam urutan yang dapat diprogram (atau sebaliknya ). Jenis saklar ini mengijinkan slot waktu dalam sinyal multiplexing time-division yang menuju multiplexer pembagian ruang di lapisan yang berdekatan. Keuntungan desain: Switch time-division hanya memiliki satu input dan output wire. Karena mereka memiliki koneksi listrik yang jauh lebih sedikit, mereka jauh lebih dapat diandalkan daripada switch divisi luar angkasa, dan oleh karena itu merupakan switch pilihan untuk lapisan luar (input dan output) dari switch telepon modern.
Jika rekursi dibawa ke batas, jatuhkan palang ke jumlah elemen switching minimum, perangkat yang dihasilkan kadang-kadang disebut saklar crossover atau switch beringin tergantung pada topologinya.
Contoh rerouting sebuah switch
Sinyal A, B, C, D disalurkan namun sinyal E diblokir, kecuali sinyal, seperti D yang ditunjukkan dengan warna ungu dialihkan
Setelah D, dengan warna ungu, dialihkan, Sinyal E dapat disalurkan dan semua sinyal tambahan ditambah E tersambung
Jual pelangsing dan penambah tinggi badan. Minat pm.
BalasHapusJual pelangsing dan penambah tinggi badan. Minat pm.
BalasHapusJual obat pelipurlara. Call me
BalasHapusnah slsai juga tugasku
BalasHapus