Lapisan
Fisik
Physical
layer merupakan dasar
dari semua jaringan di dalam model referensi OSI yang mana merupakan
karakteristik perangkat keras yang fungsinya untuk mentransmisikan sinyal data
baik analog maupun digital.
Selain itu, physical layer juga merupakan
sarana sistem mengirimkan data ke perangkat lain yang terhubung dalam suatu
jaringan komputer.
Pengertian Lapisan Fisik adalah lapisan
pertama dan lapisan terbawah dari model referensi OSI dimana lapisan ini
berfungsi untuk menentukan karakteristik dari kabel yang digunakan untuk
menghubungkan komputer dalam jaringan
Sinyal Data
Pada proses komunikasi,data yang hendak
ditransmisikan akan dikodekan terlebih dahulu dalam bentuk sinyal analog &
sinyal digital
Sinyal Analog
Sinyal Analog adalah sinyal data dalam bentuk gelombang yang
sambung-menyambung (kontinu), tidak ada perubahan tiba-tiba & mempunyai
besaran yaitu amplitudo & frekuensi
Dengan menggunakan sinyal analog maka
jangkauan transmisi data dapat mencapai jarak jauh.
Gelombang pada sinyal analog umumnya berbentuk sinusoidal yang
memiliki 3 variabel dasar yaitu amplitudo,frekuensi &
phase.
Merupakan ukuran tinggi rendahnya tegangan dari sinyal analog
Adalah jumlah gelombang sinyal analog dalam waktu 1 detik.
Adalah besar sudut dari sinyal analog pada saat tertentu. Phase
pada sudut 0°, 90°, 180°, 270°, dan 360°.
- Amplitudo
Modulation (AM)
Modulasi ini menggunakan amplitudo sinyal analog untuk
membedakan dua keadaan
sinyal digital.
2.
Frequency Modulation (FM)
Modulasi ini mempergunakan
frekuensi sinyal analog untuk membedakan dua keadaan
sinyal digital.
3.
Phase Modulation (PM)
Modulasi jenis ini menggunakan
perbedaan sudut fase dari sinyal analog untuk
membedakan dua keadaan dari sinyal
digital.
Cara ini
merupakan modulasi yang paling baik, tapi paling sulit.
Sinyal Digital
Merupakan sinyal data dalam bentuk pulsa
yg dapat mengalami perubahan yg tiba-tiba dan mempunyai besaran 0 dan 1.
Dalam proses transmisi data, digunakan
sebuah alat yg dinamakan modem.
Modem merupakan singkatan dari modulator demodulator. Sebagai modulator, modem akan
menerjemahkan data atau informasi dalam bentuk sinyal digital menjadi sinyal
analog yg kemudian menggabungkannya dengan frekuensi pembawa (carrier),sedangkan demodulator, modem
akan memisahkan dari frekuensi pembawa dan menerjemahkan data atau informasi
sinyal analog tersebut ke dalam bentuk sinyal digital
Media transmisi adalah
media yang menghubungkan antara pengirim dan penerima informasi (
data), karena jarak yang jauh, maka data terlebih dahulu diubah
menjadi
kode/
isyarat, dan
isyarat inilah yang akan dimanipulasi dengan berbagai macam cara untuk diubah
kembali menjadi data.
Media transmisi
digunakan pada beberapa peralatan elektronika untuk menghubungkan antara
pengirim dan penerima supaya dapat melakukan pertukaran data. Beberapa
alat
elektronika,
seperti
telepon,
komputer,
televisi,
dan
radio membutuhkan
media transmisi untuk dapat menerima data. Seperti pada pesawat telepon, media
transmisi yang digunakan untuk menghubungkan dua buah telepon adalah
kabel. Setiap peralatan elektronika memiliki media transmisi yang
berbeda-beda dalam pengiriman datanya.
Karakteristik media
transmisi
Karakteristik media
transmisi ini bergantung pada:
§
Jenis alat elektronika
§
Data yang digunakan oleh
alat elektronika tersebut
§
Tingkat keefektifan
dalam pengiriman data
§
Ukuran data yang
dikirimkan
Jenis-jenis media transmisi
Guided Transmission Media
Guided transmission
media atau media transmisi terpandu merupakan
jaringan yang
menggunakan
sistem kabel.
Twisted Pair Cable
Twisted pair cable atau
kabel pasangan berpilin terdiri dari dua buah konduktor yang digabungkan dengan
tujuan untuk mengurangi atau meniadakan interferensi elektromagnetik dari luar
seperti radiasi elektromagnetik dari kabel Unshielded twisted-pair (UTP), dancrosstalk yang terjadi di antara
kabel yang berdekatan.
Ada dua macam Twisted Pair Cable,
yaitu :
1.
Kabel STP dan UTP. Kabel STP (Shielded Twisted Pair) merupakan
salah satu jenis kabel yang digunakan dalam jaringan komputer. Kabel ini berisi
dua pasang kabel (empat kabel) yang setiap pasang dipilin. Kabel STP lebih
tahan terhadap gangguan yang disebebkan posisi kabel yang tertekuk. Pada kabel
STP attenuasi akan meningkat pada frekuensi tinggi sehingga menimbulkan crosstalk dan sinyal
noise.
2. Kabel UTP (Unshielded Twisted Pair) banyak digunakan dalam
instalasi jaringan komputer. Kabel ini berisi empat pasang kabel yang tiap
pasangnya dipilin (twisted). Kabel ini tidak dilengkapi dengan pelindung
(unshilded). Kabel UTP mudah dipasang, ukurannya kecil, dan harganya lebih
murah dibandingkan jenis media lainnya. Kabel UTP sangat rentan dengan efek
interferensi elektris yang berasal dari media di sekelilingnya.
Coaxial Cable
Kabel koaksial adalah suatu jenis kabel yang menggunakan dua buah
konduktor. Kabel ini banyak digunakan untuk mentransmisikan
sinyal frekuensi tinggi
mulai 300 kHz keatas.
Karena kemampuannya
dalam menyalurkan frekuensi tinggi tersebut, maka sistem transmisi dengan
menggunakan kabel koaksial memiliki kapasitas
kanal yang
cukup besar.
Ada
beberapa jenis kabel koaksial, yaitu thick coaxial cab le (mempunyai diameter
besar) dan thin coaxial cable (mempunyai diameter lebih kecil).
Keunggulan kabel
koaksial adalah dapat digunakan untuk
menyalurkan
informasi sampai
dengan 900 kanal telepon, dapat ditanam di dalam tanah sehingga biaya perawatan
lebih rendah, karena menggunakan penutup isolasi maka kecil kemungkinan terjadi
interferensi dengan sistem lain.
Kelemahan kabel koaksial adalah mempunyai redaman yang relatif besar sehingga untuk
hubungan jarak jauh harus dipasang repeater-repeater, jika kabel dipasang
diatas tanah, rawan terhadap gangguan-gangguan fisik yang dapat berakibat
putusnya hubungan.
Fiber Optic
Serat optik adalah saluran transmisi yang terbuat dari
kaca atau
plastik yang
digunakan untuk mentransmisikan sinyal
cahaya dari
suatu tempat ke tempat lain. Berdasarkan mode transmisi yang digunakan serat
optik terdiri atas Multimode Step Index, Multimode Graded Index, dan Singlemode
Step Index.
Keuntungan serat optik adalah lebih murah, bentuknya lebih ramping,
kapasitas transmisi yang lebih besar, sedikit sinyal yang hilang, data
diubah menjadi sinyal cahaya sehingga lebih cepat,
tenaga yang dibutuhkan sedikit, dan tidak mudah terbakar.
Kelemahan serat optik antara lain biaya yang mahal untuk peralatannya, memerlukan
konversi data listrik ke cahaya dan sebaliknya yang rumit, memerlukan peralatan
khusus dalam prosedur pemakaian dan pemasangannya, serta untuk perbaikan yang
kompleks membutuhkan tenaga yang ahli di bidang ini.
Unguided Transmission Media
Unguided transmission
media atau media transmisi tidak terpandu merupakan jaringan yang menggunakan
sistem
gelombang.
Gelombang mikro
Gelombang mikro (microwave) merupakan bentuk gelombang radio yang beroperasi
pada frekuensi tinggi (dalam satuan gigahertz), yang meliputi kawasan UHF, SHF
dan EHF. Gelombang mikro banyak digunakan pada sistem jaringan
MAN, warnet dan penyedia layanan internet (
ISP).
Keuntungan menggunakan
gelombang mikro adalah
akuisisi antar
menara tidak begitu dibutuhkan, dapat membawa jumlah data yang
besar, biaya murah karena setiap tower
antena tidak
memerlukan lahan yang luas, frekuensi tinggi atau gelombang pendek karena hanya
membutuhkan antena yang kecil.
Kelemahan gelombang
mikro adalah rentan terhadap cuaca seperti hujan
dan mudah terpengaruh
pesawat terbang yang melintas di atasnya.
Satelit
Satelit adalah
media transmisi yang fungsi utamanya menerima sinyal dari stasiun bumi dan
meneruskannya ke stasiun bumi lain. Satelit yang mengorbit pada ketinggian
36.000 km di atas bumi memiliki angular
orbital velocity yang sama dengan orbital velocitybumi. Hal ini menyebabkan posisi satelit akan
relatif stasioner terhadap bumi (geostationary), apabila satelit tersebut
mengorbit di atas khatulistiwa. Pada prinsipnya, dengan menempatkan tiga buah
satelit geostationary pada
posisi yang tepat dapat menjangkau seluruh permukaan bumi.
Keuntungan satelit adalah lebih murah dibandingkan dengan menggelar kabel antar
benua, dapat menjangkau permukaan bumi yang luas, termasuk daerah terpencil
dengan populasi rendah, meningkatnya trafik
telekomunikasi antar
benua membuat sistem satelit cukup menarik secara komersial.
Kekurangannya satelit adalah keterbatasan
teknologi untuk penggunaan antena satelit dengan ukuran yang besar,
biaya
investasidan
asuransi satelit
yang masih mahal, atmospheric
losses yang besar untuk frekuensi di atas 30 GHz membatasi
penggunaanfrequency carrier.
Adalah jenis dari
microwave yang menggunakan satellite untuk mengirimkan sinyal ke transmitter
atau parabola. Satellite microwave mengirimkan sinyal secara menyeluruh ke
setiap transmitter.
Inframerah
Inframerah biasa
digunakan untuk
komunikasi jarak
dekat, dengan
kecepatan 4
Mbps. Dalam penggunaannya untuk pengendalian jarak jauh, misalnya
remote control pada televisi serta alat elektronik lainnya. Keuntungan
inframerah adalah kebal terhadap interferensi radio dan elekromagnetik,
inframerah mudah dibuat dan murah, instalasi mudah, mudah dipindah-pindah,
keamanan lebih tinggi daripada gelombang radio. Kelemahan inframerah adalah
jarak terbatas, tidak dapat menembus dinding, harus ada lintasan lurus dari
pengirim dan penerima, tidak dapat digunakan di luar ruangan karena akan
terganggu oleh cahaya
matahari.
Metode Transmisi Jaringan
Jaringan dapat kita bedakan
berdasarkan metode transmisi yang digunakan dalam peoses pengiriman data. Yaitu
dimana secara umum metode transmisi yang sering digunakan dibagi menjadi 2
yaitu Baseband dan
Broadband.
a. Baseband
Pada metode baseband data
yang berupa sinyal digital langsung dikirim melalui media transmisi satu
channel seperti kabel, tanpa mengalami perubahan apapun. Dengan cara ini, maka
pengiriman data tergantung pada jarak transmisi dan kualitas media yang
digunakan. Pada metode ini, dibutuhkan peralatan multiplexing yang
disebut Time Division Multiplexing (TDM). Dengan
menggunakan peralatan ini, maka :
· Menghemat biaya penggunaan saluran
komunikasi.
· Kapasitas saluran komunikasi dapat
dimanfaatkan semaksimal mungkin.
·
Ada kemungkinan dari beberapa terminal
dilakukan transmisi data menuju satu titik yang sama.
TDM ini digunakan untuk transmisi
data dalam bentuk sinyal. Dengan TDM pengiriman data dilakukan dengan mengatur
pengiriman data dari masing masing termidal dengan mengatur waktu. Setiap
terminal diberi jatah waktu pengiriman, bila waktunya habis maka akan diberikan
ke terminal berikutnya. Demikian seterusnya hingga ke terminal terakhir, lalu
dikembalikan ke terminal pertama. Proses ini berlangsung cepat, sehingga
seakan-akan semua terminal melakukan pengiriman data secara bersama-sama. Oleh
karena itu diperlukan media transmisi yang berkualitas tinggi, dapat
mengirimkan data dengan kecepatan tinggi diantara transmiter dan receiver.
Keuntungan
dari sistem ini adalah :
· Biayanya murah, karena dalam
sistem ini tidak diperlukan modem.
· Bentuk topologinya sederhana.
· Mudah dalam instalasi dan maintenance.
Selain keuntungannya, sistem ini
juga memiliki
kekurangan
antara lain :
· Kapasitas pengiriman data sangat
terbatas karena hanya terdapat satu lintasan data, sehingga hanya satu pasang
komputer yang dapat saling bekomunikasi pada saat yang sama.
· Jarak pengiriman sinyal listriknya
terbatas.
· Untuk area yang luas diperlukan
biaya instalasi yang banya.
b. Broadband
Metode ini digunakan untuk
mentransmisikan sinyal analog. Maka apabila dalam bentuk sinyal digital,
diperlukan modem untuk mengubahnya dalam bentuk sinyal analog. Media yang
digunakan adalah kabel coaxial
broadband yaitu dengan menggunakan media frekuensi radio atau
satelit. Data dari beberapa terminal dapat menggunakan satu terminal, tetapi
frekuensinya berbeda-beda, sehingga pada saat yang bersamaan dapat dikirimkan
beberapa frekuensi.
Keuntungan dari metode ini adalah :
· Kapasitas pengiriman data yang
tinggi karena memiliki beberapa sinyal transmisi.
· Untuk sistem broadband non kabel
wilayah jangkauannya akan lebih luas dan biaya yang lebih murah.
Adapun kerugiannya adalah :
· Harga modem yang diperlukan mahal.
· Waktu tunda perjalanan sinyal dua
kali lebih lama.
· Proses maintenance cukup sukar.
· Biaya frekuensi yang mahal.
Fungsi dan servis utama yang
dilakukan oleh Physical Layer adalah:
Ø
Pengiriman bit-by-bit atau symbol-by-symbol.
§
Menyediakan sebuah standarasisasi interface ke
media transimisi fisikal, mencakup:
- Spesifikasi mekanikal dari
konektor elektris dan kabel, untuk contoh panjang maksimal kabel.
- Spesifikasi elektris dari level sinyal line transimisi dan
impedansi
- Radio interface, termasuk alokasi frekuensi spectrum
elektromagnet dan spesifikasi dari kekuatan sinyal, analog bandwidth, dll.
- Spesifikasi dari infrared radiation (IR) melewati fiber optik
atau sebuah link komunikasi wireless IR.
Ø Modulasi
Modulasi
adalah proses menyampaikan sebuah sinyal pesan, misalnya bit stream digital
atau sinyal analog audio, dalama sinyal lain yang dapat dikirimkan secara
fisik.
Ø Line coding
- Sinkronisasi bit dalam synchronous serial
communication
- Memulai dan menghentikan signalling dan
mengontrol arus dalam asynchronous serial communication
- Circuit
switching
- Multiplexing
- Carrier sense dan collision detection yang
digunakan oleh beberapa level 2 multiple access protocols
- Menyaring equalization, training sequence,
pulse shaping, dan sinyal processing dari sinyal fisikal lainnya.
- Perbaikan
forward error
- Bit-interleaving
dan channel coding lainnya.
Manfaat Physical Layers pada
Komunikasi Data.
Media
paling sering digunakan untuk komunikasi data adalah kabel yang menggunakan
kawat tembaga untuk sinyal data dan bit kontrol antar perangkat jaringan. Kabel
yang digunakan untuk komunikasi data yang biasanya terdiri dari serangkaian
kabel tembaga individu yang membentuk sirkuit sinyal didedikasikan untuk tujuan
tertentu. Jenis lain dari kabel tembaga, yang dikenal sebagai kabel koaksial,
memiliki konduktor tunggal yang berjalan melalui pusat kabel yang terbungkus
oleh, namun terisolasi dari, pelindung lainnya.
Tembaga
jenis media yang dipilih adalah ditentukan oleh standar lapisan Fisik yang
dibutuhkan untuk menghubungkan lapisan Data Link perangkat dua atau lebih
jaringan. Kabel ini dapat digunakan untuk menghubungkan node di LAN untuk
perangkat perantara, seperti router dan switch. Kabel juga digunakan untuk
menghubungkan perangkat WAN ke penyedia layanan data seperti perusahaan
telepon. Setiap jenis koneksi dan perangkat kabel terlampir persyaratan yang
ditetapkan oleh standar lapisan fisik.
Jaringan
media umumnya menggunakan jack modular dan colokan, yang menyediakan koneksi
mudah dan pemutusan. Juga, satu jenis konektor fisik dapat digunakan untuk
beberapa jenis koneksi. Sebagai contoh, konektor RJ-45 digunakan secara luas
dalam LAN dengan satu jenis media dan di beberapa WAN dengan jenis media lain.
Berikut adalah contoh hardware yang memakai kawat tembaga.