PHYSICAL LAYER CONNECTION
A. Tipe tipe Jaringan
Baik menghubungkan ke printer lokal di rumah atau situs web di negara lain, sebelum komunikasi jaringan dapat terjadi, koneksi fisik ke jaringan lokal harus dibuat. Koneksi fisik dapat berupa koneksi kabel menggunakan kabel atau koneksi nirkabel menggunakan gelombang radio.
Perangkat Switch dan titik akses nirkabel seringkali merupakan dua perangkat khusus yang terpisah dalam implementasi jaringan. Namun, ada juga perangkat yang menawarkan konektivitas kabel dan nirkabel. Di banyak rumah, misalnya, individu menerapkan router layanan terintegrasi rumah atau integrated service routers (ISR). ISR menawarkan komponen switching dengan banyak port, memungkinkan beberapa perangkat dihubungkan ke jaringan area lokal (LAN) menggunakan kabel. Selain itu, banyak ISR juga menyertakan AP, yang memungkinkan perangkat nirkabel untuk terhubung juga.
Network interface cards
Network interface card (NIC) menghubungkan perangkat ke jaringan. Ethernet NIC digunakan untuk koneksi kabel, sedangkan NIC WLAN (Wireless Local Area Network) digunakan untuk nirkabel. Tidak semua koneksi fisik sama, dalam hal tingkat kinerja, saat menghubungkan ke jaringan.
Misalnya, perangkat nirkabel akan mengalami penurunan performa berdasarkan jaraknya dari titik akses nirkabel. Semakin jauh perangkat dari titik akses, semakin lemah sinyal nirkabel yang diterimanya. Ini bisa berarti lebih sedikit bandwidth atau tidak ada koneksi nirkabel sama sekali.
THE PHYSICAL LAYER
Lapisan fisik OSI menyediakan sarana untuk mengangkut bit yang membentuk bingkai lapisan data link melalui media jaringan. Lapisan ini menerima bingkai lengkap dari lapisan data link dan mengkodekannya sebagai rangkaian sinyal yang dikirimkan ke media lokal. Bit yang dikodekan yang terdiri dari bingkai diterima oleh perangkat akhir atau perangkat perantara.
Proses yang dialami data dari node sumber ke node tujuan adalah:
Data pengguna disegmentasi oleh lapisan transport, ditempatkan ke dalam paket-paket oleh lapisan jaringan, dan selanjutnya dienkapsulasi menjadi bingkai oleh lapisan data link.
Lapisan fisik mengkodekan bingkai dan menciptakan sinyal gelombang listrik, optik, atau radio yang mewakili bit di setiap bingkai.
Sinyal-sinyal ini kemudian dikirim ke media, satu per satu.
Lapisan fisik node tujuan mengambil sinyal individu ini dari media, mengembalikannya ke representasi bit mereka, dan meneruskan bit ke lapisan data link sebagai bingkai lengkap.
PHYSICAL LAYER MEDIA
Ada tiga bentuk dasar media jaringan. Lapisan fisik menghasilkan representasi dan pengelompokan bit untuk setiap jenis media sebagai:
Copper cable: Sinyal adalah pola pulsa listrik.
Fiber-optic cable: Sinyal adalah pola cahaya.
Wireless: Sinyal adalah pola transmisi gelombang mikro.
Untuk mengaktifkan interoperabilitas lapisan fisik, semua aspek dari fungsi ini diatur oleh organisasi standar.
STANDAR LAPISAN FISIK
Protokol dan operasi lapisan OSI atas dilakukan dalam perangkat lunak yang dirancang oleh insinyur perangkat lunak. Layanan dan protokol dalam rangkaian TCP / IP ditentukan oleh Internet Engineering Task Force (IETF).
Lapisan fisik terdiri dari sirkuit elektronik, media, dan konektor. Oleh karena itu, sangatlah tepat bahwa standar yang mengatur perangkat keras ini ditentukan oleh organisasi teknik kelistrikan dan komunikasi yang relevan.
Standar perangkat keras lapisan fisik, media, pengkodean, dan pensinyalan ditentukan dan diatur oleh:
Organisasi Internasional untuk Standardisasi (ISO)
Asosiasi Industri Telekomunikasi / Asosiasi Industri Elektronik (TIA / EIA)
International Telecommunication Union (ITU)
Institut Standar Nasional Amerika (ANSI)
Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE)
Otoritas regulasi telekomunikasi nasional termasuk Federal Communication Commission (FCC) di AS dan European Telecommunications Standards Institute (ETSI)
Selain itu, sering kali ada grup standar kabel regional seperti CSA (Canadian Standards Association), CENELEC (European Committee for Electrotechnical Standardization), dan JSA / JIS (Japanese Standards Association), yang mengembangkan spesifikasi lokal.
FUNGSI PHYSICAL LAYER
Komponen Fisik
Komponen fisik adalah perangkat keras elektronik, media, dan konektor lain yang mengirimkan dan membawa sinyal untuk mewakili bit. Komponen perangkat keras seperti NIC,konektor, bahan kabel, dan desain kabel semuanya ditentukan dalam standar yang terkait dengan lapisan fisik. Berbagai port dan antarmuka pada router Cisco 1941 juga merupakan contoh komponen fisik dengan konektor dan pinout tertentu yang dihasilkan dari standar.
Pengkodean
Encoding atau line encoding adalah metode untuk mengubah aliran bit data menjadi “kode” yang telah ditentukan. Kode adalah pengelompokan bit yang digunakan untuk memberikan pola yang dapat diprediksi yang dapat dikenali oleh pengirim dan penerima. Dengan kata lain, encoding adalah metode atau pola yang digunakan untuk merepresentasikan informasi digital Mirip dengan bagaimana kode Morse menyandikan pesan menggunakan serangkaian titik dan garis.
Pensinyalan
Lapisan fisik harus menghasilkan sinyal listrik, optik, atau nirkabel yang mewakili angka “1” dan “0” di media. Metode yang merepresentasikan bit disebut metode pensinyalan. Standar lapisan fisik harus menentukan jenis sinyal yang mewakili “1” dan jenis sinyal yang mewakili “0”. Ini bisa sesederhana perubahan level sinyal listrik atau pulsa optik. Misalnya, pulsa panjang mungkin mewakili 1 sedangkan pulsa pendek mewakili 0.
Ini mirip dengan metode pensinyalan yang digunakan dalam kode Morse, yang mungkin menggunakan serangkaian nada nyala, lampu, atau klik untuk mengirim teks melalui kabel telepon atau antar kapal di laut.
Metode umum untuk mengirim data menggunakan teknik modulasi. Modulasi adalah proses di mana karakteristik satu gelombang (sinyal) memodifikasi gelombang lain (pembawa).
Sifat sinyal aktual yang mewakili bit pada media akan bergantung pada metode pensinyalan yang digunakan.
BANDWIDTH
Bandwidth adalah kapasitas suatu media untuk membawa data. Bandwidth digital mengukur jumlah data yang dapat mengalir dari satu tempat ke tempat lain dalam jumlah waktu tertentu. Bandwidth biasanya diukur dalam kilobit per detik (kb / s), megabit per detik (Mb / s), atau gigabit per detik (Gb / s). Bandwidth terkadang dianggap sebagai kecepatan bit berjalan, namun ini tidak akurat. Misalnya, pada Ethernet 10Mb / s dan 100Mb / s, bit-bit tersebut dikirim dengan kecepatan listrik. Perbedaannya adalah jumlah bit yang ditransmisikan per detik.
Kombinasi berbagai faktor menentukan bandwidth praktis jaringan:
Properti media fisik
Teknologi yang dipilih untuk memberi sinyal dan mendeteksi sinyal jaringan
Sifat media fisik, teknologi saat ini, dan hukum fisika semuanya berperan dalam menentukan bandwidth yang tersedia.
Throughput
Throughput adalah ukuran transfer bit melintasi media selama periode waktu tertentu.
Karena sejumlah faktor, throughput biasanya tidak cocok dengan bandwidth yang ditentukan dalam implementasi lapisan fisik. Banyak faktor yang mempengaruhi throughput, termasuk:
Jumlah lalu lintas
Jenis lalu lintas
Latensi yang dibuat oleh jumlah perangkat jaringan yang ditemukan antara sumber dan tujuan
Latensi mengacu pada jumlah waktu, untuk menyertakan penundaan, untuk data berpindah dari satu titik ke titik lainnya.
Di internetwork atau jaringan dengan banyak segmen, throughput tidak bisa lebih cepat daripada link paling lambat di jalur dari sumber ke tujuan. Meskipun semua atau sebagian besar segmen memiliki bandwidth tinggi, ini hanya akan mengambil satu segmen di jalur dengan throughput rendah untuk membuat hambatan ke throughput seluruh jaringan.
Ada banyak tes kecepatan online yang dapat mengungkap throughput koneksi Internet. Gambar tersebut memberikan hasil sampel dari uji kecepatan.
Ada pengukuran ketiga untuk menilai transfer data yang dapat digunakan yang dikenal sebagai goodput. Goodput adalah ukuran data yang dapat digunakan yang ditransfer selama periode waktu tertentu. Goodput adalah throughput dikurangi overhead lalu lintas untuk membuat sesi, ucapan terima kasih, dan enkapsulasi.
Types of Physical Media
Lapisan fisik menghasilkan representasi dan pengelompokan bit sebagai tegangan, frekuensi radio, atau pulsa cahaya. Berbagai organisasi standar telah berkontribusi pada definisi sifat fisik, listrik, dan mekanik dari media yang tersedia untuk komunikasi data yang berbeda. Spesifikasi ini menjamin bahwa kabel dan konektor akan berfungsi seperti yang diantisipasi dengan implementasi lapisan data link yang berbeda.
Sebagai contoh, standar untuk media tembaga ditetapkan untuk:
Jenis kabel tembaga yang digunakan
Bandwidth komunikasi
Jenis konektor yang digunakan
Pinout dan kode warna koneksi ke media
Jarak maksimum media
— Gambar tersebut menunjukkan berbagai jenis antarmuka dan port yang tersedia pada router 1941.
Karakteristik Kabel Tembaga
Jaringan menggunakan media tembaga karena murah, mudah dipasang, dan resistansinya rendah terhadap arus listrik. Namun, media tembaga dibatasi oleh jarak dan gangguan sinyal.
Data ditransmisikan pada kabel tembaga sebagai pulsa listrik (electric pulse). Detektor di antarmuka jaringan perangkat tujuan harus menerima sinyal yang dapat berhasil diterjemahkan agar cocok dengan sinyal yang dikirim. Namun, semakin lama sinyal berjalan, semakin memburuk. Ini disebut sebagai pelemahan sinyal. Untuk alasan ini, semua media tembaga harus mengikuti batasan jarak yang ketat seperti yang ditentukan oleh standar pedoman.
Nilai waktu dan tegangan pulsa listrik juga rentan terhadap gangguan dari dua sumber:
Interferensi elektromagnetik (Electromagnetic interference – EMI) atau gangguan frekuensi radio (radio frequency interference (RFI). Sinyal EMI dan RFI dapat mendistorsi dan merusak sinyal data yang dibawa oleh media tembaga. Sumber potensial EMI dan RFI termasuk gelombang radio dan perangkat elektromagnetik, seperti lampu fluoresen atau motor listrik.
Crosstalk – Crosstalk adalah gangguan yang disebabkan oleh medan listrik atau magnet dari suatu sinyal pada satu kabel ke sinyal di kabel yang berdekatan. Di sirkuit telepon, crosstalk dapat mengakibatkan mendengar bagian percakapan suara lain dari sirkuit yang berdekatan. Secara khusus, ketika arus listrik mengalir melalui kawat, itu menciptakan medan magnet melingkar kecil di sekitar kawat, yang dapat diambil oleh kabel yang berdekatan.
— (cooper cable) Gambar tersebut menunjukkan bagaimana transmisi data dapat dipengaruhi oleh interferensi.
Untuk mengatasi efek negatif dari EMI dan RFI, beberapa jenis kabel tembaga dibungkus dengan pelindung logam dan memerlukan koneksi arde yang tepat.
Untuk mengatasi efek negatif crosstalk, beberapa jenis kabel tembaga memiliki pasangan kabel sirkuit berlawanan yang dipilin bersama, yang secara efektif membatalkan crosstalk.
Kerentanan kabel tembaga terhadap derau elektronik juga dapat dibatasi oleh:
Memilih jenis atau kategori kabel yang paling sesuai dengan lingkungan jaringan tertentu.
Merancang infrastruktur kabel untuk menghindari sumber gangguan yang diketahui dan potensial dalam struktur bangunan.
Menggunakan teknik pemasangan kabel yang mencakup penanganan dan penghentian kabel yang benar.
Copper Media
Ada tiga jenis utama media tembaga yang digunakan dalam jaringan:
Unshielded Twisted-Pair (UTP)
Shielded Twisted-Pair (STP)
Coaxial Cable
Kabel ini digunakan untuk menghubungkan node pada perangkat LAN dan infrastruktur seperti switch, router, dan titik akses nirkabel. Setiap jenis koneksi dan perangkat yang menyertainya memiliki persyaratan pemasangan kabel yang ditetapkan oleh standar lapisan fisik.
Unshielded Twisted-Pair Cable
Pemasangan kabel twisted-pair (UTP) unshielded adalah media jaringan yang paling umum. Kabel UTP, diakhiri dengan konektor RJ-45, digunakan untuk host jaringan interkoneksi dengan perangkat jaringan menengah, seperti switch dan router.
Di LAN, kabel UTP terdiri dari empat pasang kabel berkode warna yang telah dipelintir bersama dan kemudian terbungkus dalam selubung plastik fleksibel yang melindungi dari kerusakan fisik ringan. Memutar kabel membantu melindungi dari gangguan sinyal dari kabel lain.
Seperti yang terlihat pada gambar, kode warna mengidentifikasi pasangan dan kabel masing-masing dan membantu penghentian kabel.
Shielded Twisted-Pair Cable
Shielded twisted-pair (STP) memberikan perlindungan noise yang lebih baik daripada pemasangan kabel UTP. Namun, dibandingkan dengan kabel UTP, kabel STP secara signifikan lebih mahal dan sulit dipasang. Seperti kabel UTP, STP menggunakan konektor RJ-45.
Kabel STP menggabungkan teknik perisai untuk melawan EMI dan RFI, dan kawat memutar untuk melawan crosstalk. Untuk mendapatkan keuntungan penuh dari perisai, kabel STP diakhiri dengan konektor data STP terlindung khusus. Jika kabel tidak dilapisi dengan benar, perisai dapat bertindak sebagai antena dan mengambil sinyal yang tidak diinginkan.
— kabel stp
Coaxial Cable
Kabel coaxial, atau coax for short, mendapat namanya dari kenyataan bahwa ada dua konduktor yang memiliki sumbu yang sama. Seperti yang ditunjukkan pada gambar, kabel koaksial terdiri dari:
– Sebuah konduktor tembaga digunakan untuk mentransmisikan sinyal elektronik.
– Lapisan insulasi plastik fleksibel yang mengelilingi konduktor tembaga.
– Bahan isolasi dikelilingi oleh jalinan tembaga anyaman, atau lembaran logam, yang berfungsi sebagai kawat kedua di sirkuit dan sebagai pelindung konduktor dalam. Lapisan kedua ini, atau perisai, juga mengurangi jumlah gangguan elektromagnetik luar.
– Seluruh kabel ditutupi dengan jaket kabel untuk mencegah kerusakan fisik ringan.
Ada berbagai jenis konektor yang digunakan dengan kabel coaxial.
Instalasi nirkabel: Kabel koaksial memasang antena ke perangkat nirkabel. Kabel koaksial membawa energi frekuensi radio (RF) antara antena dan peralatan radio.
— (kabel coaxial)
Instalasi Internet Kabel: Penyedia layanan kabel menyediakan konektivitas Internet kepada pelanggan mereka dengan mengganti bagian kabel koaksial dan elemen penguat pendukung dengan kabel serat optik. Namun, pemasangan kabel di dalam tempat pelanggan masih membujuk kabel.
Copper Media Safety
Bahaya listrik adalah masalah potensial karena kabel tembaga dapat mengalirkan listrik dengan cara yang tidak diinginkan. Hal ini dapat menyebabkan personil dan peralatan untuk berbagai bahaya listrik. Misalnya, perangkat jaringan yang rusak bisa melakukan arus ke sasis perangkat jaringan lain. Selain itu, pemasangan kabel jaringan dapat menghadirkan tingkat voltase yang tidak diinginkan saat digunakan untuk menghubungkan perangkat yang memiliki sumber daya dengan potensi tanah yang berbeda. Situasi seperti itu dimungkinkan saat pemasangan kabel tembaga digunakan untuk menghubungkan jaringan di berbagai bangunan atau di lantai terpisah yang menggunakan fasilitas tenaga yang berbeda. Akhirnya, kabel tembaga dapat melakukan voltase yang disebabkan oleh sambaran petir ke perangkat jaringan.
Properties of UTP Cabling
Saat digunakan sebagai media jaringan, kabel unshielded twisted-pair (UTP) terdiri dari empat pasang kabel tembaga berkode warna yang telah dipelintir bersama dan kemudian terbungkus dalam selubung plastik fleksibel. Ukurannya yang kecil bisa menguntungkan saat pemasangan.
Kabel UTP tidak menggunakan pelindung untuk melawan efek EMI dan RFI. Sebagai gantinya, perancang kabel telah menemukan bahwa mereka dapat membatasi efek negatif dari crosstalk dengan:
Pembatalan: Desainer sekarang memasangkan kabel di sirkuit. Bila dua kabel di sirkuit listrik ditempatkan berdekatan, medan magnetnya saling berlawanan satu sama lain. Oleh karena itu, dua medan magnet saling membatalkan dan juga membatalkan sinyal EMI dan RFI di luar.
UTP Cabling Standards
Pemasangan kabel UTP sesuai dengan standar yang ditetapkan bersama oleh TIA / AMDAL. Secara khusus, TIA / EIA-568 menetapkan standar pengkabelan komersial untuk instalasi LAN dan merupakan standar yang paling umum digunakan di lingkungan pengkabelan LAN. Beberapa elemen yang didefinisikan adalah:
Tipe kabel
Panjang kabel
Konektor
Penghentian kabel
Metode pengujian kabel
Karakteristik listrik dari kabel tembaga didefinisikan oleh Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE). Tarif IEEE kabel UTP sesuai kinerjanya. Kabel ditempatkan ke dalam kategori berdasarkan kemampuan mereka untuk membawa tingkat bandwidth yang lebih tinggi. Misalnya, kabel Kategori 5 (Cat5) biasanya digunakan pada instalasi Fast Ethernet 100BASE-TX. Kategori lainnya termasuk kabel Enhanced Category 5 (Cat5e), Kategori 6 (Cat6), dan Kategori 6a.
UTP Connectors
Kabel UTP biasanya diakhiri dengan konektor RJ-45. Konektor ini digunakan untuk berbagai spesifikasi lapisan fisik, salah satunya adalah Ethernet. Standar TIA / EIA-568 menggambarkan kode warna kawat ke pin assignments (pinouts) untuk kabel Ethernet.
Setiap kali kabel tembaga dihentikan; ada kemungkinan kehilangan sinyal dan pengenalan noise ke dalam rangkaian komunikasi. Bila diakhiri dengan tidak semestinya, setiap kabel merupakan sumber potensial penurunan kinerja lapisan fisik. Adalah penting bahwa semua penghentian media tembaga berkualitas tinggi untuk memastikan kinerja optimal dengan teknologi jaringan saat ini dan masa depan.
Types of UTP Cable
Situasi yang berbeda mungkin memerlukan kabel UTP untuk dihubungkan sesuai dengan konvensi pengkabelan yang berbeda. Ini berarti kabel individu di kabel harus dihubungkan dalam berbagai tatanan ke berbagai pin pada konektor RJ-45.
Berikut adalah jenis kabel utama yang diperoleh dengan menggunakan konvensi pengkabelan yang spesifik:
Ethernet Straight-through: Jenis kabel jaringan yang paling umum. Hal ini biasanya digunakan untuk menghubungkan host ke switch dan sebuah switch ke router.
Ethernet Crossover: Kabel yang digunakan untuk menghubungkan perangkat serupa. Misalnya untuk menghubungkan switch ke switch, host ke host, atau router ke router.
Rollover: Kabel berpemilik Cisco yang digunakan untuk menghubungkan workstation ke port konsol router atau switch.
Testing UTP Cables
Setelah pemasangan, tester kabel UTP, seperti yang ditunjukkan pada gambar, harus digunakan untuk menguji parameter berikut:
Peta kawat
Panjang kabel
Kehilangan sinyal karena atenuasi
Crosstalk
Properties of Fiber-Optic Cabling
Kabel serat optik mentransmisikan data jarak jauh dan bandwidth yang lebih tinggi daripada media jaringan lainnya. Tidak seperti kabel tembaga, kabel serat optik dapat mengirimkan sinyal dengan atenuasi kurang dan benar-benar kebal terhadap EMI dan RFI. Serat optik biasanya digunakan untuk interkoneksi perangkat jaringan.
Serat optik adalah, fleksibel tapi sangat tipis, transparan untai gelas sangat murni, tidak jauh lebih besar dari rambut manusia. Bit dikodekan pada serat sebagai impuls ringan. Kabel serat optik bertindak sebagai waveguide, atau “light pipe”, untuk mentransmisikan cahaya di antara kedua ujungnya dengan sedikit kehilangan sinyal.
Fiber Media Cable Design
Serat optik terdiri dari dua jenis kaca (inti dan kelongsong) dan pelindung pelindung luar (jaket). Klik setiap komponen pada gambar untuk mempelajari lebih banyak informasi.
Meski serat optiknya sangat tipis dan rentan terhadap tikungan tajam, sifat inti dan kelongsong membuatnya sangat kuat. Serat optik tahan lama dan dikerahkan dalam kondisi lingkungan yang keras di jaringan di seluruh dunia.
Desain Kabel Fiber Media
Serat optik terdiri dari dua jenis kaca (inti dan kelongsong/core & cladding) dan pelindung pelindung luar (jaket). Meski serat optiknya sangat tipis dan rentan terhadap tikungan tajam, sifat inti dan kelongsong membuatnya sangat kuat. Serat optik tahan lama dan dikerahkan dalam kondisi lingkungan yang keras di jaringan di seluruh dunia.
Jenis Media Serat
Pulsa ringan yang mewakili data yang dipancarkan sebagai bit pada media dihasilkan
0 Comments