Physical Layer

Bab 4
Konsep Physical Layer
Abdillah, MIT
Fungsi Jaringan
Fungsi jaringan Layer 1 adalah mendefinisikan
spesifikasi fungsional, prosedural, mekanikal dan
elektrikal untuk mengaktifkan, menjaga dan
menghentikan hubungan langsung antara dua
sistem, misalnya level tegangan, waktu
perubahan tegangan, kecepatan pengiriman data,
jarak maksimum pengiriman, konektor fisik dan
sebagainya. Jika ingin mengingat Layer 1 dengan
mudah, pikirkan tentang sinyal dan media
jaringan.
Sinyal dan Media Jaringan
Layer 1 berkaitan dengan sinyal dan media
jaringan. Sinyal dapat berupa tegangan listrik
yang diatur, pola cahaya atau gelombang
elektromagnet yang termodulasi. Semuanya
dapat membawa data/informasi.
Media jaringan adalah tempat merambatnya
sebuah sinyal. Media jaringan dapat berupa
kabel twisted pair (TP), koaksial, serat optik
atau wireless menggunakan gelombang
elektromagnetik.
Sinyal Analog
Terdapat dua jenis sinyal: analog dan digital.
Grafik sinyal analog berbentuk gelombang,
yakni mengalami perubahan tegangan yang
kontinyu terhadap waktu. Sinyal analog memiliki
variasi amplitudo A terhadap periode T.
Sinyal Digital
Sinyal digital memiliki bentuk diskrit dari grafik
tegangan terhadap waktu dimana amplitudonya
tetap walaupun periodenya dapat diubah. Sinyal
digital yang berasal dari peralatan modern dapat
dianggap sebagai sebuah gelombang kotak yang
memiliki transisi langsung dari tegangan rendah
ke tegangan tinggi.
Transmisi Sinyal Digital
Komunikasi jaringan umumnya menggunakan
transmisi sinyal digital. Satuan sinyal digital
disebut bit yang berhubungan dengan bilangan
biner 1 atau 0. Satu bit pada media tembaga
adalah pulsa tegangan 0 volt untuk biner 0 dan 5
volt untuk biner 1. Pada sinyal optik, gelap untuk
biner 0 dan terang untuk biner 1. Pada wireless,
gelombang elektromagnetik pendek untuk 0 dan
gelombang elektronik panjang untuk 1. Dalam
membawa data sebuah bit dapat mengalami
propagation, attenuation, reflection, noise, timing
problem dan collision
Propagation
Propagation berarti merambatnya sebuah bit
dari satu tempat ke tempat lain. Ketika sebuah
NIC meletakkan tegangan pada sebuah media,
pulsa tegangan tersebut berjalan sepanjang
media. Kecepatan perjalanan tergantung pada
material yang digunakan sebagai media,
struktur media dan frekwensi bit. Sinyal digital
bergerak dengan kecepatan sekitar 2 x 10^8
meter per detik. Waktu yang dibutuhkan sabuah
bit dari sebuah titik kembali ke titik tersebut
disebut round trip time (RTT).
Attenuation
Attenuation adalah melemahnya kekuatan sinyal
ketika kabel melebihi panjang maksimum. Ini
berarti bahwa sebuah sinyal tegangan 1 bit
kehilangan amplitudo ketika energinya
berpindah dari sinyal ke kabel. Pemilihan yang
berhati-hati terhadap material dan struktur
jaringan dapat mengurangi attenuation.
Attenuation tidak dapat dihindari selama
hambatan (resistance) listrik ada.
Reflection
Reflection (pemantulan) bisa terjadi dalam
sinyal listrik. Ketika pulsa tegangan atau bit
membentur sebuah discontinuity, energinya
dapat mengalami pemantulan. Jika tidak
dikontrol hati-hati, energi ini dapat mengganggu
bit berikutnya. Ingat ketika Anda terfokus pada
sebuah bit untuk waktu saat ini, dalam jaringan
yang sebenarnya Anda akan ingin mengirim
jutaan bit setiap detik. Tergantung pada jenis
kabel dan koneksi yang digunakan jaringan,
pemantulan bisa menjadi sebuah masalah.
Noise
Noise adalah sinyal tambahan yang tidak
diinginkan. Tidak ada sinyal tanpa noise
sehingga penting menjaga perbandingan signalto-noise (S/N) setinggi mungkin. Setiap bit
menerima noise dari sumber-sumber berikut:
• NEXT (near-end crosstalk)
• thermal
• AC power/reference ground
• EMI / RFI (electromagnetic interference / radio
frequency interference.
Timing Problem
Timing problem disebabkan oleh dispersion, jitter,
dan delay. Dispersion terjadi karena sinyal melebar
sehingga sebuah bit berinterferensi dengan bit
sebelum dan sesudahnya. Dispersi diatasi dengan
mengurangi panjang kabel. Jitter terjadi karena
clock pada host sumber tidak sinkron dengan host
tujuan sehingga bit sampai lebih lambat atau lebih
cepat. Jitter diatasi dengan sinkronisasi clock. Delay
terjadi karena bit melewati komponen elektronik
dalam peralatan jaringan. Delay diatasi dengan
penggunaan peralatan jaringan yang benar, strategi
encoding yang berbeda dan berbagai protokol layer.
Collision
Collision terjadi ketika dua bit dari dua host
yang berkomunikasi berada pada media yang
sama dan waktu yang sama. Untuk media
tembaga, tegangan dari dua sinyal biner ini
akan dijumlahkan dan menimbulkan tingkat
tegangan yang ketiga. Variasi tegangan ini
tereliminasi karena dalam sistem biner hanya
mengenal dua tingkat tegangan. Collision dapat
diatasi dengan mengganti hub dengan switch
atau menggunakan topologi logika token pass.
Media Jaringan
Media jaringan yang umum digunakan adalah:
• Shielded Twisted Pair (STP)
• Unshielded Twisted Pair (UTP)
• Coaxial
• Optical fiber
• Wireless (gelombang elektromagnetik yang
dapat merambat melalui udara dan vakum)
Shielded Twisted Pair (STP)
Kabel STP terdiri atas 4 pasang pin tembaga
yang masing-masing terbungkus isolator plastik.
Keempat pasang pin terbungkus foil shield dan
outer jacket. STP menyediakan perlindungan
terhadap EMI/RFI noise tanpa terlalu menambah
berat atau ukuran kabel. Kabel STP perlu diground-kan pada kedua ujungnya karena shield
dapat berfungsi sebagai antena membentuk
electrical noise di luar kabel. Kecepatan data
pada kabel STP adalah 10-100 Mbps dengan
panjang kabel maksimum 100 m.
Gambar Kabel STP
Unshielded Twisted Pair (UTP)
Sama seperti STP, kabel UTP terdiri atas 4
pasang pin tembaga yang masing-masing
terbungkus isolator plastik tetapi keempat
pasang pin hanya terbungkus outer jacket.
Proteksi kabel tipe ini bersandar pada efek
cancellation yang dihasilkan oleh pilinan
sepasang pin untuk mengurangi EMI/RFI noise.
Kabel UTP memiliki banyak keuntungan karena
ukurannya, mudah diinstal dan paling murah
dibandingkan media jaringan yang lain. Panjang
kabel maksimum kabel UTP adalah 100 m.
Gambar Kabel UTP
Kabel Koaksial
Kabel koaksial terdiri atas serat silindris tembaga
yang mengelilingi sebuah kawat tembaga tunggal
yang terselubung isolator plastik. Kabel koaksial
memiliki panjang maksimum 500 m dan lebih
murah daripada kabel serat optik. Kabel koaksial
berdiameter terbesar digunakan sebagai backbone
biasanya disebut thicknet. Kabel koaksial
berdiameter 0.35 cm digunakan dalam jaringan
ethernet biasanya disebut thinnet. Baik thicknet
maupun thinnet tidak pernah lagi digunakan lagi
karena sangat sulit melakukan koneksi kabelnya.
Gambar Kabel Koaksial
Serat Optik
Serat optik adalah media jaringan yang mampu
meneruskan transmisi cahaya yang termodulasi.
Dibandingkan dengan media lain serat optik lebih
mahal dan rentan terhadap EMI dan RFI noise.
Dalam serat optik sinyal yang merepresentasikan
bit dikonversi menjadi pita cahaya. Bagian kabel
yang memandu cahaya disebut fiber core dan
cladding. Core biasanya adalah gelas murni
dengan indeks refraksi tinggi sedangkan cladding
adalah gelas atau platik dengan indeks refraksi
rendah. Kecepatan data serat optik 100+ Mbps
dengan panjang kabel maksimum 2 km.
Gambar Kabel Serat Optik
Wireless
Sinyal wireless adalah gelombang elektromagnetik
yang dapat merambat melalui udara dan ruang
hampa di angkasa luar. Maka tidak ada media fisik
untuk sinyal wireless dan ini menjadikannya
sebuah cara yang serbaguna untuk membangun
sebuah jaringan. Kecepatan data sinyal wireless
sama dengan kecepatan data serat optik karena
keduanya adalah gelombang elektromagnetik.
Standar TIA/EIA-568
TIA/EIA-568 adalah standar Ethernet 10Base-T
yang menentukan warna apa yang dipakai oleh
setiap pin. T568-B (spesifikasi AT&T) lebih sering
dipakai akan tetapi banyak juga instalasi yang
menggunakan T568-A (disebut juga ISDN)
Kategori Kabel UTP
Ada 5 kategori kabel UTP menurut TIA/EIA-568:
• Category 1 digunakan untuk komunikasi telepon,
tidak bisa untuk transmisi data
• Category 2 digunakan dalam jaringan Ethernet,
memiliki kecepatan data 4 Mbps
• Category 3 digunakan dalam jaringan Ethernet,
memiliki kecepatan data 10 Mbps
• Category 4 digunakan dalam jaringan Token
Ring, memiliki kecepatan data 16 Mbps
• Category 5 digunakan dalam jaringan Ethernet,
memiliki kecepatan data 100 Mbps
Kabel Straight-through
Kabel straight-through digunakan untuk koneksi
workstation ke hub/switch atau patch-panel ke
hub/switch karena kabel di-crossover secara
otomatis di dalam hub/ switch. Hanya 4 dari 8 pin
yang digunakan untuk 10/100base-T Ethernet.
Pada kabel straight-through, pin 1 pada ujung
kabel terhubung ke pin 1 pada ujung yang lain, pin
2 terhubung ke pin 2, dst.
Kabel Rollover/Console
Kabel rollover/console digunakan untuk koneksi
worlstation ke console port pada router atau switch
untuk tujuan mengakses dan mengkonfigurasi
router atau switch.
Pada kabel rollover atau console pin 1 pada ujung
kabel terhubung ke pin 8 pada ujung yang lain, pin
2 terhubung ke pin 7 dst.
Kabel Crossover
Kabel crossover digunakan untuk koneksi dari
workstation ke workstation atau dari hub/switch ke
hub/switch. Jika digunakan antara hub atau switch,
kabel crossover dianggap sebagai bagian dari
vertical cabling atau dikenal juga sebagai backbone
cable.
Pada kabel crossover pasangan pin 2 dan pin 3
pada ujung kabel bertukar tempat pada ujung yang
lain.
Membuat Kabel UTP
• Potong kabel, kuliti jacket, pisahkan 4 pasang pin
• Atur pin sesuai warna, luruskan, potong sejajar
sehingga tersisa maksimum 1.2 cm yang lurus
• Masukkan pin-pin yang telah tersusun ke konektor
RJ-45, dorong kabel hingga sebagian jacket masuk
ke dalam konektor. Pastikan urutan pin sudah
benar dan semua konduktor pin terlihat dari ujung
kabel
• Masukkan RJ-45 ke crimp tool dan jepit kuat
• Periksa kedua ujung kabel secara visual, gunakan
cable tester untuk memastikan kualitas kabel
Referensi
• Douglas E. Comer, Internetworking with
TCP/IP, Third Edition, Prentice Hall
International, Inc., 1995
• Lammle,Todd., CCNA Study Guide, Third
Edition, Sybex Network Press, 2002
• http://ilmukomputer.com/umum/kelikkabel.php