Lapisan fisik (Physical Layer) merupakan lapisan dasar dari semua
jaringan dalam model referensi OSI dimana lapisan ini berfungsi untuk
mentransmisikan sinyal data analog maupun digital.
physical layer menggerakkan arus bit (sinyal) dari satu titik ke
titik lain melintas melalui penghantar, dalam hal ini kabel network, mulai dari
transmitter (perangkat yang mengirimkan sinyal) dan berhenti pada receiver
(perangkat yang menerima sinyal). Sebagai contoh, ketika kita melakukan
percakapan dengan orang lain via telepon, mulut kita adalah bagian dari
transmitter dan telinga orang lain itu berfungsi sebagai receiver. Sinyal dapat
berupa impulse listrik saat dihantarkan via tembaga, berupa cahaya jika dihantarkan
oleh kabel fiber-optic, atau berupa sinyal radio saat dihantarkan oleh udara.
Physical Layer juga memiliki tujuan utama, seperti.
·
Menspesifikasikan standar untuk berinteraksi dengan media jaringan.
·
Menspesifikasikan kebutuhan media untuk jaringan.
·
Menetukan karakteristik kabel untuk menghubungkan komputer dengan
jaringan.
·
Mentransfer dan menentukan bagaimana bit data dikodekan.
·
Format sinyal electrical untuk transmisi lewat media
jaringan.
·
Sinkronisasi transmisi sinyal.
·
Menangani interkoneksi fisik (kabel), mekanikal, elektrikal dan
procedural.
·
Mendeteksi error selama transmisi.
Physical layer terdiri dari :
·
Signal: Data yang dihantarkan berada dalam bentuk bit-bit (1 dan 0), yang
kemudian di konversi kedalam impulse listrik (gelombang sinus), sinyal radio,
atau denyutan cahaya.
·
Hardware: Transmitter, receiver, repeater, regenerator, atau hub.
·
Media: Coaxial (coax), fiber-optic, atau kabel tembaga/copper (shielded dan
unshielded twisted-pair); dan udara bagi sinyal wireless.
Lapisan ini mendefinisikan
antarmuka dan mekanisme untuk meletakkan bit-bit data diatas media jaringan
seperti kabel, radio dan cahaya.
Selain itu,
lapisan ini dapat mendefinisikan tegangan listrik, arus listrik, modulasi
sinkronisasi antar bit, pengaktifan dan pemutusan koneksi serta beberapa
karakteristik kelistrikan untuk media transmisi seperti kabel UTP / STP, kabel
koaksial atau kabel fiber optic. Protocol pada PHY Layer mencakup IEEE 802.3;
RS-232C; X.21; repeater; transceiver; kartu jaringan atau Network Interface
Card (NIC) dan pengabelan untuk beroperasi
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.
Sinyal Data
Sinyal data merupakan proses komunikasi data
yang hendak ditransmisikan akan diberi kode terlebih dahulu dalam bentuk sinyal
analog dan digital.
Sinyal, berkaitan dengan pengkabelan, adalah
informasi-informasi yang dikirimkan melintasi medium dalam bentuk elektronik
atau optik (light/cahaya).
Sinyal analog
·
Merupakan sinyal data dalam bentuk gelombang yang berkelanjutan, tidak
ada perubahan secara tiba-tiba serta mempunyai besaran yaitu amplitudo dan
frekuensi. Dengan menggunakan sinyal analog akan memberikan jangkauan transmisi
data yang jauh.
·
Gelombang pada sinyal analog berbentuk sinusoidal yanh memiliki tiga
variabel dasar seperti amplitudo (ukuran tinggi rendah tegangan dari sinyal
analog), frekuensi (jumlah gelombang dalam waktu satu detik) dan phase (besar
sudut dari sinyal analog pada saat tertentu).
Dengan menggunakan 3 variabel tersebut akan
diperoleh 3 jenis modulasi, seperti:
· Amplitudo Modulation (AM) menggunakan sinyal analog untuk membedakan
dua keadaan sinyal digital.
· Frequency Modulation (FM) menggunakan frekuensi sinyal analog
untuk membedakan dua keadaan sinyal digital.
·
Phase Modulation (PM) menggunakan perbedaan sudut fase dari sinyal
analog untuk membedakan dua keadaan dari sinyal digital. Cara ini merupakan
cara yang paling baik, tapi menggunakan sistem yang sangat sulit.
Sinyal digital
·
Merupakan sinyal data dalam bentuk pulsa yang dapat mengalami perubahan
secara tiba-tiba dan mempunyai besaran 0 dan 1. Modem (modulator demodulator)
akan digunakan untuk melakukan transmisi data.
·
modem sebagai modulator bertujuan untuk menerjemahkan data atau
informasi dalam bentuk sinyal digital menjadi sinyal analog yang kemudian akan
menggabungkan diri dengan frekuensi pembawa (carrier).
·
Sedangkan, modem sebagai demodulator bertujuan untuk memisahkan dari
frekuensi pembawa dan menerjemahkan data atau informasi sinyal analog menjadi
sinyal digital
Perbedaan analog dan digital
Jam tangan
digital menampilkan satu nilai (10:54) dan kemudian nilai selanjutnya (10:55)
tanpa menunjukkan semua nilai-nilai diantara keduanya. Karena itu, jam
digital hanya menampilkan angka-angka waktu tertentu misal tiap menit.
Sebaliknya, jam tangan analog bergerak secara berkelanjutan (continue) memutari
angka-angka pada jam.
Pada Physical Layer, komputer mengirimkan
stream bit lewat media transmisi karena komputer menggunakan sinyal elektrik
untuk menghadirkan biner 0 dan 1. Oleh karena itu, Physical Layer memiliki
standar sinyal elektrik, seperti:
- Jenis sinyal
(analod atau digital).
- Level tegangan.
- Identifikasi
bit.
- sinkronisasi
bit.
Hardware
Transmitter adalah
perangkat yang mengirimkan sinyal, receiver adalah perangkat yang
menerima sinyal, sedangkan repeater adalah perangkat network yang digunakan
untuk mengkopi dan memperkuat sinyal dalam perjalanan antara
transmitter dan receiver. Repeater digunakan dalam sistem transmisi untuk
memperbarui sinyal analog atau digital yang terdistorsi karena hilangnya data
saat transmisi. Repeater analog memperkuat sinyal, sedangkan repeater digital
merekonstruksi sinyal dengan kualitas yang mendekati aslinya.
Seperti yang
ditunjukkan pada gambar dibawah, repeater analog dan digital selain memperkuat
sinyal juga sekaligus memperkuat gangguan (noise) yang ada.
Regenerator memperkuat sinyal tanpa meningkatkan gangguan (noise). Tetapi,
implementasi regenerator jauh lebih mahal daripada repeater. Repeater dan
regenerator dapat digunakan untuk sinyal elektronik, optik dan wireless, dan
digunakan dalam transmisi jarak jauh. Repeater digunakan untuk menghubungkan
LAN-LAN yang bertipe sama, misal ethernet LAN dengan ethernet LAN.
Media Transmisi
Media transmisi
merupakan suatu jalur fisik antara transmitter dan receiver dalam sistem
transmisi data. media transmisi dapat diklasifikasikan sebagai guided (terpadu)
dan unguided (tidak terpadu) dapat terjadi dalam bentuk gelombang
elektromagnetik.
Dengan media yang
terpadu, gelombang dipadu melalui sebuah media padat seperti kabel tembaga
terpilin (twisted pair), kabel coaxial tembaga dan serat optik (fiber
optic).
Kabel
Twisted-pair, seperti yang ditunjukkan pada gambar dibawah, ada 2 jenis kabel
ini : unshielded twisted-pair (UTP) dan shielded
twisted-pair (STP).UTP adalah tipe kabel yang populer yang terbuat
dari dua kawat tak terlindung (unshielded) yang dililitkan satu sama lain.
Karena harganya yang murah, kabel UTP banyak dipakai pada sambungan LAN dan
telepon. Kabel UTP tidak menyediakan bandwidth yang besar atau perlindungan
dari electromagnetic interference (EMI) seperti yang ditawarkan oleh kabel
coaxial atau fiber-optic.
STP adalah
salah satu tipe kawat tembaga telepon yang didalamnya terdapat 2 kawat yang
saling dililitkan dan dibungkus dengan lapisan pelindung. Pembungkusan pada STP
melindungi transmisi dari EMI yang dapat menyebabkan penurunan atau hilangnya
sinyal.
Kabel
Coaxial seperti pada gambar dibawah ini adalah salah satu tipe kabel yang
menghantarkan impulse listrik dan terbuat dari kabel di tengah-tengah yang
dikelilingi oleh suatu pelapis dan sebuah konduktor. Pelapis ini meminimalisir
EMI dan RFI dan merupakan tipe kabel utama yang digunakan dalam industri tv
kabel (CATV).
Kabel Fiber-optic adalah tipe kabel yang
menggunakan kaca atau fiber untuk mentransmisikan data. Seperti pada gambar,
kabel fiber-optic terdiri dari bundelan benang-benang kaca, yang masing-masing
mentransmisikan data via gelombang cahaya. Kaca ini dibungkus dengan pelapis
dan mantel, dan diperkuat dengan memperkuat fiber dan membungkusnya dalam sampul
kabel.
Beberapa faktor yang berhubungan dengan media
transmisi dan sinyal, yaitu.
a. Bandwidth (lebar
pita).
b. Transmission
impairement (kerusakan transmisi).
c. Interference
(interferensi).
d. Jumlah penerima
(receiver).
Adapun media yang dibutuhkan selain komputer
terlepas dari jenis jaringan yang dibangun,adalah:
- Kabel.
- Transmisi tanpa
kabel (wireless).
- Network
interface card (NIC) atau kartu jaringan.
Protokol pada Physical Layer menjelaskan
karakteristik dari media transmisi dan sinyal elektrik yang meliputi
spesifikasi sebagai berikut.
- Konektor fisik.
- Piranti koneksi
seperti switch dan multiplexer.
- Kecepatan data
transfer.
- Jarak transmisi
maksimum.
Jenis
Transmisi:
Transmisi
Paralel.
Merupakan suatu konektor yang terdiri dari
tujuh atau delapat bit (ASCII) ditransmisikan secara serentak setiap saat.
Transmisi Serial.
Merupakan bentuk transmisi yang digunakan
secara umum. Pada transmisi ini, setiap bit dari satu karakter dikirimkan secara
berurutan yaitu bit per bit dimana satu bit diikuti oleh bit berikutnya.
Metode Transmisi.
Baseband.
Pada metode ini, data berupa sinyal digital
langsung dikirim melalui media transmisi satu channel seperti kabel tanpa
melalui perubahan apapun. Dengan cara ini pengiriman data dan tergantung pada
jarak transmisi dan kualitas media yang digunakan.
Pada metode ini dibutuhkan peralatan
multiplexing disebut time division multiplexing (TDM). TDM digunakan untuk
transmisi data dalam bentuk sinyal. Dengan TDM, pengiriman data dilakukan
dengan cara mengatur pengiriman data dari setiap terminal berdasarkan waktu.
Olehkarena itu, dibutuhkan media transmisi
berkualitas tinggi yang dapat mengirimkan data dengan kecepatan tinggi diantara
multiplexer transmitter dan multiplexer receiver.
Broadband.
Broadband digunakan untuk mentransmisikan
sinyal analog. Apabila data dalam bentuk sinyal digital, maka harus dimodulasi
menjadi sinyal analog.
Media yang digunakan berupa kabel coaxial
broadband menggunakan media frekuensi radio atau satelit.
Data dari beberapa terminal dapat menggunakan
satu saluran, tapi memiliki frekuensi yang berbeda sehingga pada saat bersamaan
dapat dikirimkan berebagai jenis data melalui beberapa frekuensi.
Kesimpulan
Layer 1 dari model
OSI bertanggung jawab atas perangkat interkoneksi fisik. Standar pada lapisan
ini mendefinisikan karakteristik listrik, optik, dan radio frekuensi
representasi bit yang terdiri dari frame layer Data Link yang akan dikirimkan.
Nilai Bit dapat direpresentasikan sebagai pulsa elektronik, pulsa cahaya, atau
perubahan dalam gelombang radio.