PHYSICAL LAYER (LAPISAN FISIK)

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.