PHYSICAL LAYER. By : Eko Prasetyo Teknik Informatika Univ. Muhammadiyah Gresik 2011

(1)

PHYSICAL LAYER

By : Eko Prasetyo

Teknik Informatika

Univ. Muhammadiyah Gresik

2011

(2)

DASAR TEORI KOMUNIKASI DATA

• Analisa Fourier

• Bandwidth-Limited Signals

• Transmisi data analog dan digital

• Maximum Data Rate dari Kanal

(Channel)

• Media Transmisi

(3)

ANALISA FOURIER

Setiap suatu fungsi periodik g(t) dengan periode T dapat

dinyatakan sebagai:

g(t) = c/2 +

∑

a

_n

sin(2

∏

nft)+

∑

b

_n

cos(2

∏

nft)

n=1

∞

n=1

∞

Dimana:

a

_n

= 2/T

∫

g(t) sin(2

∏

nft) dt

b

_n

= 2/T

∫

g(t) cos(2

∏

nft) dt

c = 2/T

∫

g(t) dt

n=1 n=1 T T T 0 0 0

(4)

Bandwidth-Limited Signals

(5)

Bandwidth-Limited Signals (2)

(d) – (e)

Pendekatan sinyal asli bila menggunakan 4 & 8

harmonisa

(6)

Distorsi Transmisi

• Tidak ada media transmisi yang mentransmisikan

seluruh komponen Fourier.

• Jajaran (range) frekuensi yang ditransmisikan

tanpa redaman yang berarti disebut

bandwidth

_,

tanpa redaman yang berarti disebut

bandwidth

_,

–

Seringkali bandwidth diukur pada penurunan

energi 3 dB (decibel)

• Bandwidth adalah sifat fisik dari media.

(7)

Data rate dan Bandwidth

• Contoh: bit rate

b

_bit/sec.

• Waktu untuk mengirim 8 bit adalah 8/b sec.

• Frekuensi harmonisa pertama adalah b/8 Hz.

• Bila informasi ditransmisikan melalui kabel tilpun

biasa (bandwidth 3KHz), maka harmonisa

tertinggi yang bisa ditransmisikan adalah

3000/(b/8) atau 24,000/b.

(8)

Bandwidth-Limited Signals

(9)

(10)

(11)

ALASAN PEMILIHAN KOMBINASI

DATA DAN SINYAL

• Data digital, sinyal digital

–

Peralatan untuk pengkodean relatif lebih murah dibanding

peralatan digital ke analog

• Data analog, sinyal digital

–

Konversi menggunakan peralatan transmisi digital modern

–

Konversi menggunakan peralatan transmisi digital modern

dan

switching

• Data digital, sinyal analog

–

Beberapa media transmisi hanya dapat menyalurkan

sinyal analog

–

Contoh: fiber optik fiber dan satelit

• Data analog, sinyal analog

(12)

KAPASITAS KANAL (CHANNEL)

• Kapasitas kanal: data rate maximum yang dapat

ditransmisikan melalui kanal dalam kondisi

tertentu

• Noise adalah sinyal yang tidak dikehendaki

yang dapat mendistorsi atau merusak sinyal

pada waktu ditransmisikan

• Untuk data digital, hal ini akan membatasi data

rate dan pada gilirannya akan menurunkan

kapasitas kanal

(13)

KONSEP YANG BERHUBUNGAN DENGAN

KAPASITAS KANAL

• Data rate – kecepatan data yang dapat

dikomunikasikan (bps)

• Bandwidth – lebar pita dari sinyal yang dapat

ditransmisikan yang tergantung kepada transmiter

dan media transmisi (Hertz)

• Noise – rata-rata tingkat gangguan (noise) pada

jalur komunikasi

• Error rate – kecepatan kesalahan yang bisa terjadi

(14)

KAPASITAS DARI KANAL (CHANNEL)

• Shannon:

Maximum data rate (C) = B log

₂

(1+S/N)

• Nyquist

:

Maximum data rate (C) = 2B log

₂

M

Maximum data rate (C) = B log

₂

(1+S/N)

C : kapasitas kanal (bps)

B : bandwidth (Hz)

M : jumlah level tegangan

S/N : signal to noise ratio

(15)

Contoh:

• Andaikan spektrum suatu kanal berada diantara 3 MHz

dan 4 MHz, dan S/N = 24 dB, maka

B = 4 MHz – 3 MHz = 1 Mhz

S/N = 24 dB = 10 log

₁₀

S/N

S/N = 251

• Dengan formula Shannon:

C = 10

6

_log

2

(1+251)

≈

10

6

x 8 = 8 Mbps

• Dengan formula Nyquist:

C = 2B log

₂

M

8 x 10

6

_{= 2 x 10}

6

_{x log}

2

M

(16)

KLASIFIKASI MEDIA TRANSMISI

• Media transmisi

–

Jalur fisik antara transmiter dand receiver

• Guided Media

–

Gelombang di

guide

sepanjang media yang solid

–

Contoh: twisted pair, kabel coaxial, fiber optik

–

Contoh: twisted pair, kabel coaxial, fiber optik

• Unguided Media

–

Memberikan sarana untuk transmisi tetapi tidak

meng-

guide

sinyal elektromagnetik

–

Biasanya disebut transmisi nirkabel (wireless

transmission)

(17)

(18)

SPEKTRUM ELEKTROMAGNETIK UNTUK

TELEKOMUNIKASI

(19)

Guided Transmission Data

• Twisted Pair

• Coaxial Cable

(20)

Twisted Pair

• Tertua tetapi masih umum digunakan.

• Sistem telepon.

• Murah dan efektif untuk jarak panjang.

• Dapat mentransmisikan sinyal analog maupun

digital.

• Bandwidth tergantung kepada ketebalan kawat

dan jarak.

(21)

Twisted Pair

• (a)

Category 3 UTP.

(22)

Twisted Pair Cable

• Unshielded Twisted Pair

(UTP)

(23)

Tipe Kabel UTP

Kabel Tipe Feature

Tipe CAT 1 UTP

analog ( biasanya digunakan di perangkat telepon dan jalur ISDN - Integrated Service Digital Network ). Juga untuk menghubungkan modem dengan line telepon. Tipe CAT 2 UTP data transfer 1 Mbits ( sering digunakan pada topologi

token ring )

Tipe CAT 3 UTP/STP data transfer 16 Mbits ( sering digunakan pada topologi token ring )

Tipe CAT 4 UTP, STP data transfer 20 Mbits ( biasanya dibgunakan pada topologi token ring )

Tipe CAT 5 UTP, STP - up to 100

Mhz data transfer 100 Mbits/22 db Tipe CAT

5enhanced

UTP, STP - up to 100 Mhz

data transfer 1 Gbits dengan panjang 100 meter - 4 pilin kabel

( kedua jenis CAT digunkan pada topologi token ring 16 Mbps, Ethernet 10 Mbps )

Tipe CAT 6 UTP, STP - up to 155 Mhz or 250 Mhz

data transfer untuk ethernet 2,5 Gbits dengan panjang 100 meter atau 10 Gbits untuk panjang 25 meter

(24)

Tipe Kabel

Kabel Keterangan

10 Base2

10-Mbps baseband Ethernet specification using 50-ohm thin coaxial cable. 10Base2, which is part of the IEEE 802.3 specification, has a distance limit of 606.8 feet - 185 meters - per segment.

10 Base5

10-Mbps baseband Ethernet specification using standard (thick) 50-ohm baseband coaxial cable. 10Base5, which is part of the IEEE 802.3 baseband physical layer specification, has a distance limit of 1640 feet - 500 meters - per segment.

10BaseF

10-Mbps baseband Ethernet specification that refers to the 10BaseFB, 10BaseFL, and

10BaseF and

10BaseFP standards for Ethernet over fiber-optic cabling

10BaseFB

10-Mbps baseband Ethernet specification using fiber-optic cabling. 10BaseFB is part of the IEEE 10BaseF specification. It is not used to connect user stations, but instead provides a synchronous signaling backbone that allows additional

segments and repeaters to be connected to the network. 10BaseFB segments can be up to 1.24 miles - 2000 meters - long.

10BaseFL

10-Mbps baseband Ethernet specification using fiber-optic cabling. 10BaseFL is part of the IEEE 10BaseF specification and, while able to interoperate with FOIRL, is designed to replace the FOIRL specification. 10BaseFL segments can be up to 3280 feet - 1000 meters - long if used with FOIRL, and up to 1.24 miles - 2000 meters - if 10BaseFL is used exclusively.

(25)

Tipe Kabel

Kabel Keterangan

10BaseFP

10-Mbps fiber-passive baseband Ethernet specification using fiber-optic cabling.

10BaseFP is part of the IEEE 10BaseF specification. It organizes a number of computers into a star topology without the use of repeaters. 10BaseFP segments can be up to 1640 feet - 500 meters - long.

10BaseT

10-Mbps baseband Ethernet specification using two pairs of twisted-pair cabling (Category 3, 4, or 5): one pair for transmitting data and the other for receiving data. 10BaseT, which is part of the IEEE 802.3 specification, has a distance limit of

approximately 328 feet -100 meters - per segment

100-Mbps baseband Fast Ethernet specification using two strands of multimode

fiber-25

100BaseFX

100-Mbps baseband Fast Ethernet specification using two strands of multimode fiber-optic cable per link. To guarantee proper signal timing, a 100BaseFX link cannot exceed 1312 feet - 400 meters - in length. Based on the IEEE 802.3 standard

100BaseT

100-Mbps baseband Fast Ethernet specification using UTP wiring. Like the 10BaseT technology on which it is based, 100BaseT sends link pulses over the network segment when no traffic is present. However, these link pulses contain more information than those used in

10BaseT Based on the IEEE 802.3 standard.

100BaseTX

100-Mbps baseband Fast Ethernet specification using two pairs of either UTP or STP wiring. The first pair of wires is used to receive data; the second is used to transmit. To guarantee proper signal timing, a 100BaseTX segment cannot exceed 328 feet - 100 meters - in length. Based on the IEEE 802.3 standard

(26)

Kabel UTP CAT5

• Konektor yang digunakan : RJ-45

• Ada 2 tipe penyambungan :

–

Straight : menghubungkan komputer ke hub/switch/router

–

Crossover : menghubungkan komputer ke komputer

• Koneksi minimum berdasarkan standar

EIA/TIA-568B RJ-45 :

–

Pin 1 : putih/orange

–

Pin 2 : orange

–

Pin 3 : putih/hijau

–

Pin 6 : hijau

(27)

Kabel UTP CAT5

• Straight : pin yang sama pada dua konektor ditempati warna

kabel yang sama

• Crossover : dilakukan persilangan 1 – 3 dan 2 – 6 pada dua

konektor.

(28)

Kabel Coaxial

• Kinerjanya lebih baik dari pada twisted pair,

yaitu bandwidth lebih tinggi dan jarak lebih

panjang.

• Bandwidth mendekati 1GHz.

• Banyak digunakan pada jaringan telpon untuk

jarak yang lebih panjang, tetapi secara bertahap

diganti dengan fiber optic.

(29)

(30)

(31)

Jenis Kabel Coaxial

• Thick Coaxial

(32)

Thick Coaxial

• standar IEEE 802.3 10BASE5

• diameter rata-rata 12mm

(33)

Thick Coaxial

• Setiap ujung harus diterminasi dengan terminator 50-ohm

• Maksimum 3 segment dengan peralatan terhubung (

attached

devices) atau berupa populated segments.

• Setiap kartu jaringan mempunyai pemancar tambahan

(

external transceiver).

• Setiap segment maksimum berisi 100 perangkat jaringan,

termasuk dalam hal ini

repeaters.

termasuk dalam hal ini

repeaters.

• Maksimum panjang kabel per segment adalah 1.640 feet

(atau sekitar 500 meter).

• Maksimum jarak antar segment adalah 4.920 feet (atau

sekitar 1500 meter).

• Setiap segment harus diberi ground.

• Jarang maksimum antara

tap atau pencabang dari kabel

(34)

Thin Coaxial

• standar IEEE 802.3 10BASE2

• diameter rata-rata berkisar 5mm

• berwarna hitam atau warna gelap lainnya

• Setiap perangkat (

device) dihubungkan dengan

BNC

T-

connector

(35)

Thin Coaxial

• Setiap ujung kabel diberi terminator 50-ohm.

• Panjang maksimal kabel adalah 1,000 feet (185 meter) per

segment.

• Setiap segment maksimum terkoneksi sebanyak 30

perangkat jaringan (

devices)

• Kartu jaringan cukup menggunakan

transceiver yang

onboard, tidak perlu tambahan transceiver,

kecuali untuk

onboard, tidak perlu tambahan transceiver,

kecuali untuk

repeater.

• Maksimum ada 3 segment terhubung satu sama lain

(

populated segment).

• Setiap segment sebaiknya dilengkapi dengan satu ground.

• Panjang minimum antar T-Connector adalah 1,5 feet (0.5

meter).

• Setiap segment maksimum mempunyai 30 perangkat

terkoneksi.

(36)

Fiber Optic

• Transmisi Optik.

• Sistem transmisi optik: sumber cahaya, media,

dan detektor.

• Adanya pulsa cahaya = “1”.

• Tidak ada cahaya = “0”.

• Media transmisi: fiber glass yang sangat tipis.

• Detektor: menghasilkan pulsa listrik ketika

(37)

Transmisi Cahaya

(a)

Tiga contoh berkas cahaya dari dalam serat silikat di

perbatasan dengan udara pada sudut yang berbeda.

(38)

Kabel Fiber

(a)

Tampak samping serat tunggal.

(39)

Jaringan Fiber Optic

(40)

Jaringan Fiber Optic (2)

(41)

Keuntungan/kerugian Fiber

• Fiber dapat menangani bandwidth yang jauh lebih

besar.

• Redaman yang rendah: 50km tanpa repeater.

• Tidak terpengaruh oleh fluktuasi power dan interferensi

medan magnet.

• Fiber sangat tipis dan ringan: mudah dibangun dan

ditambah kapasitasnya.

(42)

• Fiber dapat dirusak dengan mudah.

• Transmisi optik adalah unidirectional, jadi butuh

2 fiber atau 2 frekuensi untuk komunikasi 2

arah.

Keuntungan/kerugian Fiber (2)

arah.

• Fiber dan antarmuka fiber lebih mahal.

• Butuh skill yang tinggi, jarang orang yang ahli

(43)

Struktur Sistem Telepon

(a)

Fully-interconnected network.

(b)

Centralized switch.

(44)

Struktur Sistem Telepon (2)

(45)

(46)