physical layer

Physical layer digunakan untuk mendefinisikan media transmisi jaringan dimana physical layer berfungsi dalam pengiriman raw bit ke channel komunikasi. Masalah desain yang harus diperhatikan disini adalah memastikan bahwa bila satu sisi mengirim data 1 bit, data tersebut harus diterima oleh sisi lainnya sebagai 1 bit pula, dan bukan 0 bit. Pertanyaan yang timbul dalam hal ini adalah : berapa volt yang perlu digunakan untuk menyatakan nilai 1? dan berapa volt pula yang diperlukan untuk angka 0?. Diperlukan berapa mikrosekon suatu bit akan habis? Apakah transmisi dapat diproses secara simultan pada kedua arahnya? Berapa jumlah pin yang dimiliki jaringan dan apa kegunaan masing-masing pin? Secara umum masalah-masalah desain yang ditemukan di sini berhubungan secara mekanik, elektrik dan interface prosedural, dan media fisik yang berada di bawah physical layer.Mengirim bit-bit dari satu mesin ke mesin yang lain (secara fisik). Layer satu atau lapisan terbawah dalam OSI seven layer model, yang berhubungan dengan masalah electrical dan mekanisme koneksi dalam jaringan. Physical layer digunakan oleh data link layer. Contoh dari protokol physical layer ini adalah CSMA/CD, token ring dan bus.

Lapisan ini juga berhubungan dengan masalah listrik, prosedural, mengaktifkan, menjaga, dan menonaktifkan hubungan fisik. Lapisan ini juga berhubungan dengan tingkatan karakter voltase, waktu perubahan voltase, jarak maksimal transmisi, konektor fisik, dan hal-hal lain yang berhubungan dengan fisik.

Perangkat yang beroperasi di layer ini adalah hub, repeater, network adapter/network interface card, dan host bus adapter (digunakan di storage area network)

Fungsi Physical Layer

1. Memindahkan bit antar devices

2. Spesifikasinya berupa voltase, wire, speed, pin pada kabel

3. Mengirim bit dan menerima bit

4. Berkomunikasi langsung dengan jenis media transmisi

5. Representasi bit ini tergantung dari media dan protocol yang digunakan

-       Menggunakan frekuensi radio

-       State transition: perubahan tegangan listrik dari rendah ke tinggi dan sebaliknya

6. Menentukan kebutuhan listrik, mekanis, prosedural dan fungsional, mempertahankan dan menonaktifkan hubungan fisik antarsistem.

Contoh Physical Layer

• Jaringan telepon modem – V.92
• IRDA Physical Layer
• USB Physical Layer
• EIA RS-232 , EIA-422 , EIA-423 , RS-449 , RS-485
• Lapisan fisik ethernet Termasuk 10BASE-T, 10BASE2, 10BASE5, 100BASE-TX, 100BASE-FX, 100BASE-T, 1000BASE-T, 1000BASE-SX dan varietas lain
• Varieties of 802.11 Wi-Fi Physical Layers
• DSL
• ISDN
• T1 dan T-carrier link, dan E1 dan lainnya E-carrier link
• SONET/SDH
• GSM Um radio interface physical layer
• Bluetooth Physical Layer
• ITU Rekomendasi: lihat ITU-T
• Firewire
• TransferJet Physical Layer
• Etherloop
  Media
  Dalam menyusun sebuah jaringan diperlukan media-media dalam menunjang prosesnya. Berikut akan dijelaskan beberapa media yang dibutuhkan untuk menghubungkan komputerkomputer atau membuat sebuah jaringan.
• Copper MediaCopper media merupakan semua media transmisi data yang terbuat dari bahan tembaga. Orang biasanya menyebut dengan nama kabel. Data yang dikirim melalui kabel, bentuknya adalah sinyal – sinyal listrik (tegangan atau arus) dalam bentuk biner.
  Berikut akan dijelaskan beberapa kabel yang umum dipakai dalam dunia jaringan:
  a. Twisted Pair
  b. Coaxial
     
  Terdiri dari konduktor cilinder rongga luar yang mengelilingi suatu kawat konduktor tunggal (gambar 2.20). Kedua konduktor dipisahkan oleh bahan isolasi. Coaxial dipakai dalam :
• Transmisi telephone dan televisi jarak jauh.
• Television distribution (TV kabel).
• Local area networks.
• Short-run system links.
  KARAKTERISTIK TRANSMISI
• Tidak mudah terkena noise bila dibandingan dengan twisted pair sehingga dapat digunakan secara efektif pada frekuensi-frekuensi tinggi dan data rate yang tinggi.
• untuk transmisi analog yang jauh, dibutuhkan amplifier setiap beberapa kilometer sedangkan untuk transmisi digital, diperlukan repeater setiap kilometer.

1. Optical Media
   1. Fiber Optic

Ada tiga jenis kabel fiber optic yang biasanya digunakan, yaitu single mode, multi mode dan plastic optical fiber yang berfungsi sebagai petunjuk cahaya dari ujung kabel ke ujung kabel lainnya. Dari transmitter receiver, yang mengubah pulsa elektronik ke cahaya dan sebaliknya, dalam bentuk light-emitting diode ataupun laser.

Kabel fiber optic single mode merupakan fiber glass tunggal dengan diameter 8.3 sampai 10 mikrometer, memiliki satu jenis transmisi yang dapat mengantarkan data berkapasitas besar dengan kecepatan tinggi untuk jarak jauh, dan membutuhkan sumber cahaya dengan lebar spektrum yang lebih kecil. Kemampuan kabel jenis single mode dalam mengantarkan transmisi adalah 50 kali lebih cepat dari kabel jenis multimode, karena memiliki core yang lebih kecil sehingga dapat menghilangkan setiap distorsi dan pulsa cahaya yang tumpang tindih.

Kabel fiber optic multimode terbuat dari fiberglass dengan diameter lebih besar, yaitu 50 sampai dengan 100 mikrometer yang dapat mengantarkan data berkapasitas besar dengan kecepatan tinggi untuk jarak menengah. Apabila jarak yang ditempuh lebih dari 3000 kaki, akan terjadi distorsi sinyal pada sisi penerima yang mengakibatkan transmisi data menjadi tidak akurat.

Sedang plastic optical fiber adalah kabel berbasis plastik terbaru yang menjamin tingkat performa yang sama dengan fiber glass dalam jarak pendek dengan biaya yang jauh lebih murah. Saat ini, fiber optic telah digunakan sebagai standar kabel data dalam biding physical layer telekomunikasi atau jaringan, seperti perangkat TV kabel, juga sistem keamanan yang menggunakan Closed Circuit Television (CCTV), dan lain sebagainya Bahan dasar dari optical media adalah kaca dengan ukuran yang sangat kecil (skala mikron). Biasanya dikenal dengan nama fibre optic (serat optic). Data yang dilewatkan pada medium ini dalam bentuk cahaya (laser atau inframerah).

Fiber optic Memiliki kecepatan lebih dari 100 Mbps bahkan sampai Giga bps. Panjang maksimum bisa melebihi 3 Kilometer. Satu satunya kelemahan adalah harga yang mahal.

Tipe-tipe Optical Fiber:

• Multimode (sekitar 50 micron core)

–     Sistem fiber-optic awal

–     Sinyal menyebar dengan jangkauan relatif dekat (sd ~500m)

–     Murah

• Graded index multimode

–     Mengurangi masalah sebaran dengan mengubah refractive properties dari fiber untuk refocus sinyal

–     Dapat digunakan untuk jarak yang jauh sampai dengan 1000 meter

• Single mode (sekitar 5 micron core)

–     Transmis  single direct beam melalui kabel

–     Sinyal dapat dikirimkan sangat jauh tanpa sebaran

–     Mahal (memerlukan lasers; sulit dibuat)

Karakteristik fiber optic:

• Bandwidth yang lebih besar : data rate sebesar 2 Gbps dengan jarak 10 kilometer dapat dicapai
• Ukuran yang lebih kecil dan berat yang lebih ringan
• Attenuation yang lebih rendah
• Isolasi terhadap elektromagnetik : sehingga tidak mudah terkena interferensi dari elektromagnetik eksternal
• Jarak antar repeater yang lebih jauh. Sistim transmisi fiber optik di Jerman dapat mencapai data rate 5 Gbps dengan jarak 111 km tanpa repeater.

Lima kategori dasar dari aplikasi yang penting untuk fiber optik :

• Long-haul trunks.
• Metropolitan trunks.
• Rural exchange trunks.
• Local loops.
• Local area networks.
• Unguided Transmission Media (wireless network),

Saat ini sudah banyak digunakan jaringan tanpa kabel (wireless network), transmisi data menggunakan sinar infra merah atau gelombang mikro untuk menghantarkan data. Walaupun kedengarannya praktis, namun kendala yang dihadapi disini adalah masalah jarak, bandwidth,  dan mahalnya biaya. Namun demikian untuk kebutuhan LAN di dalam gedung, saat ini sudah dikembangkan teknologi wireless untuk Active Hub (Wireless Access Point) dan Wireless LAN Card (pengganti NIC), sehingga bisa mengurangi semrawutnya kabel transmisi data pada jaringan komputer. Wireless Access Point juga bisa digabungkan (up-link) dengan ActiveHub dari jaringan yang sudah ada. Media transmisi wireless menggunakan Gelombang radio frekuensi tinggi. Biasanya gelombang elektromagnetik dengan frekuensi 2.4 Ghz dan 5 Ghz. Data-data digital yang dikirim melalui wireless ini akan dimodulasikan ke dalam gelombang elektromagnetik ini.

Dalam wireless sendiripun tentunya memiliki kelebihan serta kekurangan. Adapun kelebihan serta kekurangannya adalah sebagai berikut :

Kelebihan :

1. Dapat dipergunakan untuk komunikasi data dengan jarak yang jauh sekali. Tergantung LOS (Line of Sight) dan kemampuan perangkat wireless dalam memancarkan gelombang.
2. Sangat baik digunakan pada gedung yang sangat sulit menginstall kabel

Kekurangan :

1. Sulit diperoleh karena spectrum frekuensi terbatas
2. Biaya instalasi, operasional dan pemeliharaan sangat mahal
3. Keamanan data kurang terjamin

Macam – Macam Wireless Network

a. Gelombang mikro

Gelombang mikro (microwave) merupakan bentuk radio yang menggunakan 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.

1. 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 velocity bumi. 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 adalah keterbatasan teknologi untuk penggunaan antena satelit dengan ukuran yang besar, biaya investasi dan asuransi satelit yang masih mahal, atmospheric losses yang besar untuk frekuensi di atas 30 GHz membatasi penggunaan frequency carrier.

1. Gelombang radio

Gelombang radio adalah media transmisi yang dapat digunakan untuk mengirimkan suara ataupun data. Kelebihan transmisi gelombang radio adalah dapat mengirimkan isyarat dengan posisi sembarang (tidak harus lurus) dan dimungkinkan dalam keadaan bergerak. Frekuensi yang digunakan antara 3 KHz sampai 300 GHz. Gelombang radio digunakan pada band VHF dan UHF : 30 MHz sampai 1 GHz termasuk radio FM dan UHF dan VHF televisi. Untuk komunikasi data digital digunakan packet radio.

1. 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.

1. NIC (Network Interface Card)

NIC adalah hal yang paling penting pada sebuah jaringan. NIC merupakan sebuah kartu yang dimasukkan ke dalam komputer. Fungsi utama NIC adalah membuat frame dan meneruskan signal biner keluar komputer dan meneruskannya ke kabel jaringan. NIC adalah alat yang menentukan apakah frame yang dipakai adalah ethernet , token ring atau yang lainnya.

1. Hub

Hub adalah alat distribusi pada sebuah jaringan dan dipakai dalam membuat topologi star.

Ide membuat Hub berawal dari munculnya alat yang bernama repeater. Repeater berfungsi sebagai penguat signal transfer kabel yang terdiri dari dua port yaitu port masuk atau keluar. Dengan repeater maka sebuah kabel UTP dapat melebihi jarak 100 m yaitu dengan mamasang repeater setiap kelipatan jarak 100 m. Kemudian muncullah ide untuk membuat multiport repater yaitu repeater dengan banyak port.

Dengan kemampuan ini maka dimungkinkan untuk komputer menghubungkan dirinya dengan komputer lain hanya dengan sebuah kabel yang terhubung ke multiport repeater tersebut dan menciptakan sebuah topologi star. Multiport repeater inilah yang dinamakan dengan Hub.

Cara kerja hub : jika sebuah data masuk pada sebuah port hub maka data tersebut akan diteruskan ke semua port secara broadcast. Bayangkan betapa tidak efisiennya cara hub bekerja.

1. Switch

Switch hampir sama dengan hub bahkan jika kita lihat secara kasat mata maka bentuknya pun tidak jauh berbeda. Fungsinya juga sama dengan hub yaitu sebagai media distributor. Tetapi ada sebuah hal yang membuat switch lebih ajaib dibandingkan hub, yaitu cara kerjanya yang efisien.

Ide membuat switch berawal dari munculnya alat yang bernama bridge. Bridge hampir sama dengan repeater yang hanya memiliki 2 buah port tetapi bridge lebih pintar dari repeater. Bridge memiliki fungsi filter berdasarkan MAC address. Setelah itu terciptalah switch yang merupakan multiport bridge.

Jadi pada switch jika sebuah data masuk pada sebuah port switch maka dia akan melihat pengenal yang disebut dengan frame. Setelah itu dia akan mengecek alamat tujuan, kemudian dia meneruskan data tersebut hanya pada port tujuan sehingga alur data bisa lebih effisien.

Data Rate dan Bandwith

3.1 Data Rate

Data : Bahan, data, keterangan, catatan, fakta. Fakta, atau bagian dari fakta yang mengandung arti.

Rate : Tarif dasar, ukuran, kapasitas, kecepatan.

Sehingga Data Rate dapat diartikan sebagai besarnya kapasistas transfer data dalam komunikasi data digital, biasanya dinyatakan dalam bps atau bit per second.

3.2 Bandwidth

Bandwidth adalah luas atau lebar cakupan frekuensi yang digunakan oleh sinyal dalam medium transmisi. Dalam kerangka ini, Bandwidth dapat diartikan sebagai perbedaan antara komponen sinyal frekuensi tinggi dan sinyal frekuensi rendah. frekuensi sinyal diukur dalam satuan Hertz. Sinyal suara tipikal mempunyai Bandwidth sekitar 3 kHz, analog TV broadcast (TV) mempunyai Bandwidth sekitar 6 MHz.

Bandwidth (lebarpita) dalam ilmu computer adalah suatu penghitungan konsumsi data yang tersedia pada suatu telekomunikasi. Dihitung dalam satuan bits per seconds (bit per detik). Perhatikan bahwa bandwidth yang tertera komunikasi nirkabel, modem transmisi data, komunikasi digital, elektronik, dll, adalah bandwidth yang mengacu pada sinyal analog yang diukur dalam satuan hertz (makna asli dari istilah tersebut) yang lebih tepat ditulis bitrate dari pada bits per second.

Dalam dunia web hosting, bandwidth capacity (kapasitas lebarpita) diartikan sebagai nilai maksimum besaran transfer data (tulisan, gambar, video, suara, dan lainnya) yang terjadi antara server hosting dengan komputer klien dalam suatu periode tertentu. Contohnya 5 GB per bulan, yang artinya besaran maksimal transfer data yang bisa dilakukan oleh seluruh klien adalah 5 GB, jika bandwidth habis maka website tidak dapat dibuka sampai dengan bulan baru. Semakin banyak fitur di dalam website seperti gambar, video, suara, dan lainnya, maka semakin banyak bandwidth yang akan terpakai.

3.2.1 Digital Bandwidth

Digital Bandwidth adalah jumlah atau volume data yang dapat dikirimkan melalui sebuah saluran komunikasi dalam satuan bits per second tanpa distorsi. Analog Bandwith

3.2.2 Analog Bandwidth

Sedangkan analog Bandwidth adalah perbedaan antara frekuensi terendah dengan frekuensi tertinggi dalam sebuah rentang frekuensi yang diukur dalam satuan Hertz (Hz) atau siklus per detik, yang menentukan berapa banyak informasi yang bisa ditransimisikan dalam satu saat.

3.2.3 Bandwidth Komputer

Bandwidth Komputer didalam jaringan Komputer, Bandwidth sering digunakan sebagai suatu sinonim untuk data transfer rate yaitu jumlah data yang dapat dibawa dari sebuah titik ke titik lain dalam jangka waktu tertentu (pada umumnya dalam detik). Jenis Bandwidth ini biasanya diukur dalam bps (bits per second). Adakalanya juga dinyatakan dalam Bps (bytes per second). Suatu modem yang bekerja pada 57,600 bps mempunyai Bandwidth dua kali lebih besar dari modem yang bekerja pada 28,800 bps. Secara umum, koneksi dengan Bandwidth yang besar / tinggi memungkinkan pengiriman informasi yang besar seperti pengiriman gambar/images dalam video presentation.

3.2.4 Alokasi Bandwidth

Alokasi atau reservasi Bandwidth adalah sebuah proses menentukan jatah Bandwidth kepada pemakai dan aplikasi dalam sebuah jaringan. Termasuk didalamnya menentukan prioritas terhadap berbagai jenis aliran data berdasarkan seberapa penting atau krusial dan delay-sensitive aliran data tersebut. Hal ini memungkinkan penggunaan Bandwidth yang tersedia secara efisien, dan apabila sewaktu-waktu jaringan menjadi lambat, aliran data yang memiliki prioritas yang lebih rendah dapat dihentikan, sehingga aplikasi yang penting dapat tetap berjalan dengan lancar.

Besarnya saluran atau Bandwidth akan berdampak pada kecepatan transmisi. Data dalam jumlah besar akan menempuh saluran yang memiliki Bandwidth kecil lebih lama dibandingkan melewati saluran yang memiliki Bandwidth yang besar. Kecepatan transmisi tersebut sangat dibutuhkan untuk aplikasi Komputer yang memerlukan jaringan terutama aplikasi real-time, seperti video conference. Penggunaan Bandwidth untuk LAN bergantung pada tipe alat atau medium yang digunakan, umumnya semakin tinggi Bandwidth yang ditawarkan oleh sebuah alat atau medium, semakin tinggi pula nilai jualnya. Sedangkan penggunaan Bandwidth untuk WAN bergantung dari kapasitas yang ditawarkan dari pihak ISP, perusahaan harus membeli Bandwidth dari ISP, dan semakin tinggi Bandwidth yang diinginkan, semakin tinggi pula harganya. sebuah teknologi jaringan baru dikembangkan dan infrastruktur jaringan yang ada diperbaharui, aplikasi yang akan digunakan umumnya juga akan mengalami peningkatan dalam hal konsumsi Bandwidth. Video streaming dan Voice over IP ([[VoIP]]) adalah beberapa contoh penggunaan teknologi baru yang turut mengonsumsi Bandwidth dalam jumlah besar.

Besaran yang menunjukkan seberapa banyak data yang dapat dilewatkan dalam koneksi melalui sebuah network/jaringan.
referensi : http://adidesu.wordpress.com/2012/04/08/physical-layer-media-data-rate-dan-bandwith/

NAMA : NIA HIDAYATUR RACHMA

NIM     : 115514249