PHYSICAL LAYER

PHYSICAL LAYER
Lapisan fisik (physical layer atau PHY Layer) adalah lapisan pertama dalam model referensi jaringan OSI (lapisan ini merupakan lapisan terendah) dari tujuh lapisan lainnya. Lapisan ini mendefinisikan antarmuka dan mekanisme untuk meletakkan bit-bit data di atas media jaringan (kabel, radio, atau cahaya). Selain itu, lapisan ini juga mendefinisikan tegangan listrik, arus listrik, modulasi, sinkronisasi antar bit, pengaktifan koneksi dan pemutusannya, dan beberapa karakteristik kelistrikan untuk media transmisi (seperti halnya kabel UTP/STP, kabel koaksial, atau kabel fiber-optic). Protokol-protokol pada level PHY mencakup IEEE 802.3, RS-232C, dan X.21. Repeater, transceiver, kartu jaringan/network interface card (NIC), dan pengabelan beroperasi di dalam lapisan ini.
Layer Physical
Layer fisik adalah layer paling bawah dari layer model OSI. Layer ini berisi standard untuk menghubungkan komputer kepada media transmisi yang sesungguhnya.
Peran layer fisik
Setiap layer dari model OSI mempunyai peran masing-2, begitu juga layer Physical mempunyai peran-perana sebagai berikut:
1.Menspesifikasikan standards untuk berinteraksi dengan media jaringan
2.Menspesifikasikan kebutuhan media untuk jaringan-2
3.Format sinyal electrical untuk transmisi lewat media jaringan
4.Synchronisasi transmisi sinyal
5.Deteksi error selama transmisi

Pada layer fisik, komputer mengirimkan stream bit lewat media transmisi. Karena komputer menggunakan sinyal electric untuk menghadirkan biner 0 dan 1, standards layer physical berkenaan dengan sinyal electric ini meliputi:
1.Jenis sinyal (analog atau digital)
2.Level tegangan
3.Identifikasi bit
4.Synchronisasi bit

Standard media transmisi
Protocol pada layer physical menjelaskan karakteristik dari media transmisi dan sinyal elektrik yang meliputi spesifikasi berikut:
1.Konektor-2 fisik
2.Piranti koneksi seperti switch, multiplexer
3.Kecepatan data transfer
4.Jarak transmisi maksimum

Topology Physical
Istilah topology menjelaskan bagaimana semua piranti pada jaringan secara fisik di koneksikan bersama, seperti:
1.Bus Topology
2.Ring topology
3.Star topology
4.Mesh topology
5.Cellular topology

Topology Hibryda adalah kombinasi dari topologi-2 yang berbeda yang digunakan pada jaringan yang sama yang meliputi yang berikut:
1.Tree topology
2.Star Bus topology
3.Hybrid Mesh Topology

Data link layer
Layer Data Link adalah layer paling bawah kedua dari model OSI. Sementara physical layer menspesifikasikan standard media fisik sebenarnya, layer Data Link berisi standard-2 untuk formatting data untuk transmisi, dan untuk data transmisi melewati media fisik.
Peran layer data link

Tujuan utama dari layer Data Link adalah:
1.Format data kedalam frames untuk transmission
2.Memberikan error notifications
3.Memberikan control aliran
4.Specifykasi topology jaringan logical dan metoda-2 media access

Layer Data Link dibagi kedalam 2 sub-layer berikut ini:
1.Media Access Control (MAC) Sublayer
2.Logical Link Control (LLC) Sublayer

Media Access Control (MAC) Sublayer
Sublayer Media Access Control adalah sublayer pertama atau sublayer bawah dari layer Data Link.sublayer memecah data manjadi frame sebelum ditransmisikan, dan memegang address fisikal (MAC address) untuk address jaringan. Piranti seperti Switches dan bridges menggunakan address Data Link untuk mengarahkan data user melalui jaringan menuju ke host tujuan. Sublayer MAC menangani tiga macam tugas berikut ini:
1. Addressing Physical Device, identifikasikan piranti-2 hardware khusus. Semua piranti di jaringan harus mempunyai address fisikal yang unik. Untuk jaringan LAN, address fisik ditanamkan kedalam interface card (NIC). Address MAC adalah address hardware 48-bit yang tampak sebagai nomor hexadecimal 12-digit.

2. Media Access, metoda media access memerintahkan bagaimana piranti jaringan menentukan kapan harus mengirim sinyal melalui jaringan, apa yang harus dilakukan jika ada dua piranti jaringan mau mengirim paket pada saat yang bersamaan. Ada tiga macam metoda access media yang digunakan dalam jaringan komputer.
a.Contention (semua piranti mempunyai akses yang sama)
b.Token-passing (piranti yang mempunyai Token akan mendapatkan akses)
c.Polling (piranti-2 ditentukan nomor urutnya)

3. Topology Logical, menjelaskan bagaimana piranti-2 berjalan dari piranti ke piranti. Topology fisik tertentu dapat mentransmisikan messages dengan lebih dari satu cara, sehingga sesungguhnya anda bisa menggunakan suatu topology logical yang berbeda dari topologi physical dari jaringan anda. Ada tiga macam topology yang mungkin dibentuk:
a.Physical Bus, Logical Bus
b.Physical Ring, Logical Ring
c.Physical Star, Logical Bus
d.Physical Star, Logical Ring
e.Physical Star, Logical Star

Sub-layer Logical Link Control (LLC)
Sublayer Logical Link Control (LLC) adalah sublayer Data Link kedua. Ia meliputi rule2 (aturan2) yang mengendalikan bagaimana beberapa piranti dan protocol berbagi satu link tunggal dalam suatu jaringan. Sublayer LLC menjalankan tugas berikut:
1. Deteksi Error, saat frame dan bits ditransmisikan melalui jaringan, error bisa saja terjadi. Error komunikasi bisa masuk dalam salah satu dari dua category berikut:
a. Paket yang diharapkan tidak juga nyampai.
b. Paket diterima, akan tetapi berisi data yang corrupt (rusak atau cacat)
Paket yang hilang bisa diidentifikasi melalui nomor urut, dan koreksi dilakukan terkait dengan fitur pengendali aliran. Data rusak dalam suatu paket ditentukan menggunakan satu dari dua metoda berikut: parity bits dan Cyclic Redundancy Check (CRC).

Bit parity
Parity bit digunakan dengan transmisi asynchronous sederhana. Error dideteksi dengan menambahkan sebuah bit extra yang disebut bit parity, di setiap ujung frame. Bit tambahan ini menjamin bahwa jumlah bit 1 yang ganjil dan yang genap dikirim di setiap transmisi. Pemeriksaan error dilakukan dengan menambahkan jumlah bit 1 kedalam frame. Jika jumlahnya tidak ganjil (atau tidak genap jika dipakai parity genap) maka dipastikan terjadi suatu error
Layer Data Link – Parity Bit
Cyclic Redundancy Check (CRC) adalah komputasi matematis yang digunakan untuk mendeteksi error dalam komunikasi synchronous. Piranti pengirim menerapkan kalkulasi kepada data yang akan ditransmisikan. Hasilnya ditambahkan kepada paket. Begitu data diterima oleh piranti penerima maka ia melakukan metoda yang sama. Jika data CRC ini berbeda, maka dianggap bahwa suatu error terjadi saat transmisi. Gambar berikut ini menjelaskan gambaran sederhana proses diatas, proses sesungguhnya sebenarnya sangat kompleks.Layer Data Link -CRC Check
2. Mengendalikan aliran, untuk mencegah transmisi data menjadi mampet atau membanjiri si penerima, sublayer LLC memberikan pengendalian aliran yang memperlambat kecepatan aliran pengiriman data. Ada tiga macam metoda:
a. Acknowledgment, merupakan sinyal pemberitahuan kepada pengirim bahwa paket diterima. Jika sinyal pemberitahuan ini tidak diterima, maka paket dianggap error, dan pengirim akan mengulang pengiriman paket tersebut.
b. Buffering, adalah penyimpanan sementara disisi penerima, jika paket datang, maka paket disimpan sementara di buffering sampai data bisa diproses. Jika paket datang lebih cepat dari paket yang bisa diproses, maka buffer akan tumpah. Berarti data error, dan data perlu dikirim ulang. Cara pengontrolan di sisi penerima bisa dengan sinyal message “not ready”.
c. Windowing, merupakan methoda untuk memaksimalkan data transfer, dan meminimalkan kehilangan data. Sebelum data transfer, pengirim dan penerima melakukan negosiasi lebar window yang akan dipakai yang menunjukkan jumlah paket yang bisa dikirim dengan satuan waktu tertentu dengan satu sinyal acknowledgement. Beberapa protocol menggunakan lebar windows yang dipakai secara dinamis tergantung kondisi kehandalan media transfer.

3. mendukung Multi-protocol, bertindak sebagai buffer atau sebagai penengah antara protocol-2 yang tergantung media – pada bagian bawah, dan protocol-2 layer network bagian atas.
a. Menjalankan beberapa protocol layer-2 diatasnya pada piranti yang sama dan pada saat yang sama.
b. Menjalankan protocol-2 yang sama layer diatasnya pada media transmisi yang berbeda.

Layanan-2 yang berorientasi koneksi (Connection-oriented ) dan layanan tanpa koneksi (connectionless Services)
“Layanan koneksi” adalah istilah yang digunakan untuk menjelaskan fungsi jaringan yang mengendalikan dan mem-verifikasi pesan jaringan dari pengirim dan penerima. Layanan koneksi meliputi item seperti deteksi error, koreksi error, dan pengendalian aliran. Tergantung pada implementasi protocol, layanan koneksi diimplementasikan pada berbagai layer OSI, tidak hanya pada layer Data Link. Suatu protocol sering dijelaskan dalam kaitannya dengan layanan koneksi yang diharapkan atau yang diberikan. Ada dua klasifikasi yang sering digunakan:
Protocol yang berorientasi koneksi, mengasumsikan bahwa data akan hilang selama transmisi, karenanya diperlukan suatu verifikasi bahwa data sampai ke tujuan. Protocol ini relative lebih lambat karena adanya upaya verifikasi data dan juga jaminan pengiriman yang handal antar piranti. Protocol yang berorientasi koneksi ini mensyaratkan bahwa piranti melakukan pembentukan sessi koneksi untuk mentransfer data. Ada tiga phase dalam proses komunikasi yang berorientasi koneksi ini:
1.Inisialisai sessi (pembentukan koneksi)
2.Sesi perawatan (transfer data)
3.Session pemutusan (pelepasan koneksi)

2.Connectionless protocols (protocol-2 tanpa koneksi)
Protocol tanpa koneksi mengasumsikan bahwa suatu jalur komunikasi yang handal sudah terbentuk antara dua piranti yang berkomunikasi dan juga asumsi bahwa semua data akan terkirim semuanya. Piranti yang sedang berkiriman melanjutkan proses pengiriman tanpa menunggu sinyal acknowledgement (sinyal pemberitahuan). Protocol tanpa koneksi ini bisa mengirim data dengan cepat, karena memang tidak memerlukan tambahan informasi pendgendali extra kepada paket. Jika memang diperlukan suatu sinyal pemberitahuan (acknowledgement), akan dilakukan oleh protocol-2 di layer diatasnya.
Korelasi Antara TCP IP dan model OSI
Istilah handal dan tidak handal sering digunakan untuk menjelaskan protocol. Protocol yang handal menjamin bahwa data atau paket akan sampai ke tujuan dengan selamat tanpa cacat (orientasi koneksi), sementara protocol yang tidak handal tidak menjamin. Akan tetapi protocol yang tidak handal sering membuahkan hasil pengiriman yang memuaskan dan bisa diprediksi jika menggunakan media transmisi yang bebas error, atau mengandalkan protocol lainnya untuk memberikan jaminan ke handalan pengiriman.
Model OSI terdiri dari 7 Layer
1.Application
2.Presentation
3.Session
4.Transport
5.Network
6.Datalink
7.Physical
Apa yang dilalkukan oleh 7 OSI layer? :
Ketika data di transfer melalui jaringan, sebelum data terseburt harus melewati ketujuh layer dari satu terminal, mulai dari layer Aplikasi sampai layer physical, kemudian di sisis penerima, data tersebut melewati layer physical sampai pplication. Pada saat data melewati satu layer dari sisi pengirim, maka akan ditambahjkan satu “header” sedangkan pada sisi penerima “header” dilepaskan sesuai dengan layernya.
Model OSI
tujuan utaman penggunaan model OSI adalah untuk membantu designer jaringan memahami fungsi dari tiap layer yang berhubungan dengan aliran komunikasi data. Termasuk jenis-jenis protocol jaringan dan metode transmisi.
Model dibagi menjadi 7 Layer, dengan karakteristtik dan fungsintya masing masing. Tiap layer harus dapat berkomunikasi dengan layer di atasnya maupun dibawahnya secara langsung melalui sederetan protocol dan standar.
Fungsi masing-masing dari tiap layer pada OSI :
Application
Application layer menyediakan jasa untuk aplikasi pengguna, layer ini bertanggungjawab atas pertukaran informasi antara program computer, seperti program e-mail dan servis lain yang berjalan di jaringan seperti server printer atau aplikasi computer l;ainnya.
Berfungsi sebagai antarmuka dengan aplikasi dengan fungsionalitas jaringan. Mengatur bagaimana aplikasi dapat mengakses jaringan, dan kemudian membuat pesan-pesan kesalahan. Protocol yanmg berada dalam lapisan ini adalah HTTP, FTP, SMTP, dan NFS.
Presentation
Presentation layer bertanggungjawab bagaimana data dikonversi dan di format untuk transfer data. Contoh konversi format text ASCII untuk dokumen, .GIF dan .JPG untuk gambar layer ini membentuk kode konversi, trnslasi data, enkripsi dan konversi.
Berfungsi untuk mentranslasikan data yang hendak ditransmisikan oleh aplikasi kedalam format yang dapat ditransmisikan melalui jaringan. Protocol yang berada dalam level ini adalah perangkat lunak director (redictor Software). Seperti llayanan worksatation (dalam Windows NT) dan juga Network Shell ( semacam Virtual Network Computing) (VNC) atau Remote Dekstop Protocol (RDP).
Session
Session layer menentukan bagaimna dua terminal menjaga, memelihara dan mengatur koneksi. Bagaimna mereka saling berhubungan satu sama lain. Koneksi di layer di sebut “session”.
Berfungsi untuk mendefinisikan bagaimana koneksi dapat dibuat, dipelihara atau di hancurkan. Selain itu, di level inio juga dilakukan resolusi nama.

Transport
Transport layer bertanggung jawab membagi data menjadi segmen, menjaga koneksi logika “end – to _ end” antar terminal, dan menyediakan penanganan error (error handling)
Berfungsi untuk memecahkan data kedalam paket-paket tersebut sehingga dapat disusun kembali pada sisi tujuan yang telah diterima. Selain itu, pada level ini juga membuat tanda bahwa paket diterima dengan sukses (acknowledgement) dan mentransmisikan ulang terhadap paket-paket yang hilang di tengah jalan.

Network
Network layer bertanggung jawab menentukan alamat jaringan, menentukan rute yang harus diambil selama perjalanan, menjaga antrian tafik di jaringan. Data pada layer ini berbentuk “Paket”.
Berfungsi untuk mendefinisikan alamat-alamat IP, membuat Header untuk paket-paket dan kemudian melakukan routing melalui internet-working dengan menggunakan router dan switch layer 3.

Datalink
Data link layer menyediakan link untuk data. Memaketkannya menjadi frame yang berhubungan dengan “hardware” kemudian diangkut melalui media komunikasinya dengan kartu jaringan, mengatur komunikasi layer physical antara system koneksi dengan penaganan error.
Berfungsi untuk menentukan bagaimana bit-bit data dikelompokan menjadi format yang disebut sebagai frame. Selain itu, pada level ini terjadi koreksi kesalahan, flow control, pengalamatan perangkat keras( seperti halnya di Media Access Control Address ( MAC Address), dan menetukan bagaimna perangkat perangkat jaringan seperti hub, bridge, repeater dan switch layer 2 beroperasi. Spesifikasi IEEE 802, membagi level; ini menjadi dua level anak, yaitu lapisan Logical Link Control (LLC)dan lapisan Media Access Control (MAC).
Physical
Physical layer bertyanggung jawab atas proses data menjadi bit dan mentransfernya melalui media (seperti kabel) dan menjaga koneksi fisik antar system.
Berfungsi untuk mendefinisikan media transmisi jaringan, metode pensinyalan, sinkronisasi bit, arsitektur jaringan (seperti halnya Ethernet atau token Ring), topologi jaringan dan pengkabelan. Selain itu, level ini juga mendefinisikan bagaimana Networl Interface Card (NIC) dapat berinteraksi dengan media kabel atau radio.
Tugas & Fungsi Masing-Masing Layer OSI dan TCP/IP

Fungsi / Tugas OSI Layers:

Layer 1: Physical
Berfungsi menangani koneksi fisik jaringan dan prosedur-prosedur teknis yang berhubungan langsung dengan media transmisi fisik.

Layer 2: Data Link
Berfungsi untuk mengendalikan lapisan fisik, mendeteksi serta mengkoreksi kesalahan yang berupa gangguan sinyal pada media transmisi fisik.

Layer 3: Network
Berfungsi untuk menyediakan routing fisik, menentukan rute yang akan ditempuh.

Layer 4: Transport
Berfungsi menginisialisasi, memelihara, serta mengakhiri komunikasi antar komputer,selain itu juga memastikan data yang dikirim benar serta memperbaiki apabila terjadi kesalahan.

Layer 5: Session
Berfungsi mensinkronisasikan pertukaran data antar proses aplikasi dan mengkoordinasikan komunikasi antar aplikasi yang berbeda.

Layer 6: Presentation
Berfungsi mengubah data dari layer diatasnya menjadi data yang bisa dipahami oleh semua jenis hardware dalam jaringan.

Layer 7: Application
Merupakan interface pengguna dengan Layer OSI lainnya di layer inilah aplikasi-aplikasi jaringan berada seperti e-mail,ftp, http,danlain sebagainya. Tujuan dari layer ini adalah menampilkan data dari layer dibawahnya kepada pengguna.



Kelebihan dan kekurangan dari media network yang digunakan pada layer physical dan contohnya :


1. Kabel Koaksial
Kelebihan :
a.murah
b.jarak jangkauannya cukup jauh.
c.Dapat digunakan untuk menyalurkan informasi sampai dengan 900 kana telepon
d.Karena menggunakan penutup isolasi maka kecil kemungkinan terjadi interferensi dengan system lain.

Kekurangan :
a.susah pada saat instalasi
b.mempunyai redaman yang relative besar, sehingga untuk hubungan jauh harus dipasang repeater-repeater
c.jika kabel dipasang di atas tanah, rawan terhadap gangguan-gangguan fisik yang dapat berakibat putusnya hubungan
2. Kabel STP
Kelebihan :
a.lebih tahan terhadap interferensi gelombang elektromagnetik baik dari dari dalam maupun dari luar
b.memiliki perlindungan dan antisipasi tekukan kabel

Kekurangan :
a.mahal
b.attenuasi meningkat pada frekuensi tinggi
c.pada frekuensi tinggi, keseimbangan menurun sehingga tidak dapat mengkompensasi timbulnya “crosstalk” dan sinyal “noise”
d.susah pada saat instalasi (terutama masalah grounding)
e.jarak jangkauannya hanya 100m

3. Kabel UTP
Kelebihan :
a.Murah
b.mudah diinstalasi
c.ukurannya kecil
Kekurangan :
a.rentan terhadap interferensi gelombang elektromagnetik
b.jarak jangkauannya hanya 100m

4. Fiber Optic

Kelebihan :
a.kemampuannya yang baik dalam mengantarkan data dengan kapasitas yang lebih besar dalam jarak transmisi yang cukup jauh
b.kecepatan transmisi yang tinggi hingga mencapai ukuran gigabits, serta tingkat kemungkinan hilangnya data yang sangat rendah.
c.tingkat keamanan fiber optic yang tinggi, aman dari pengaruh interferensi sinyal radio, motor, maupun kabelkabel yang berada di sekitarnya, membuat fiber optic lebih banyak digunakan dalam infrastruktur perbankan atau perusahaan yang membutuhkan jaringan dengan tingkat keamanan yang tinggi.
d.aman digunakan dalam lingkungan yang mudah terbakar dan panas.
e.fiber optic juga jauh lebih kecil dibandingkan dengan kabel tembaga, sehingga lebih menghemat tempat dalam ruangan network data center di mana pun
Kekurangan :
a.harganya yang cukup mahal jika dibandingkan dengan teknologi kabel tembaga. Hal ini dikarenakan fiber optic dapat mengantarkan data dengan kapasitas yang lebih besar dan jarak transmisi yang lebih jauh
b.Kekurangan lainnya adalah cukup besarnya investasi yang diperlukan untuk pengadaan sumber daya manusia yang andal, karena tingkat kesulitan implementasi dan deployment fiber optic yang cukup tinggi.

5. Wireless
Kelebihan :
a.Dapat dipergunakan untuk komunikasi data dengan jarak yang jauh sekali.
b.Sangat baik digunakan pada gedung yang sangat sulit menginstall kabel
Kekurangan :
a.Sulit diperoleh karena spektrum frekuensi terbatas
b.Biaya instalasi, operasional dan pemeliharaan sangat mahal
c.Keamanan data kurang terjamin
d.Pengaruh gangguan (derau) cukup besar
e.Transfer data lebih lambat dibandingkan dengan penggunaan kabel
Proses pengiriman data pada layer physical :

Physical Layer berfungsi dalam pengiriman raw bit ke channel komunikasi. Masalah desain yang harus diperhatikan disini adalah memastikan bahwa bila satu sisi mengirim data 1 bit, data tersebut harus diterima oleh sisi lainnya sebagai 1 bit pula, dan bukan 0 bit. Pertanyaan yang timbul dalam hal ini adalah : berapa volt yang perlu digunakan untuk menyatakan nilai 1? dan berapa volt pula yang diperlukan untuk angka 0?. Diperlukan berapa mikrosekon suatu bit akan habis? Apakah transmisi dapat diproses secara simultan pada kedua arahnya? Berapa jumlah pin yang dimiliki jaringan dan apa kegunaan masing-masing pin? Secara umum masalah-masalah desain yang ditemukan di sini berhubungan secara mekanik, elektrik dan interface prosedural, dan media fisik yang berada di bawah physical layer.
Data yang sudah diolah oleh data link layer dari “source node” yang meliputi frame header, network header, data, dan frame header yang dikemas menjadi satu frame akan diubah menjadi Bitstream yang dapat dikelompokkan ke kode-kode atau symbol-symbol. Setelah itu, data yang berupa nilai biner akan diubah ke sinyal fisik yang kemudian dikirimkan melewati sebuah perangkat keras media transmisi. Kemudian sinyal tersebut akan diterima oleh physical layer pada “Destination Node” dan dirubah menjadi sebuah data kembali.

Sumber :
http://blog.ub.ac.id/adhyie/2012/03/13/pengayaan-osi-physical-dan-tcpip-models/
http://arek-kloposepuluh.blogspot.com/2009/12/jaringan-komputer.html
http://zwainifo.blogspot.com/2013/04/implementasi-kelebihan-dan-kekurangan.html
http://qomarusy.syamsy.com/pengantar-7-layer-osi-dalam-jaringan.html
http://ichwannp.blogspot.com/2012/09/kelemahan-dan-kekurangan-hub.html
http://id.wikipedia.org/wiki/Lapisan_fisik
http://adidesu.wordpress.com/2012/04/08/physical-layer-media-data-rate-dan-bandwith/
http://azhar-artazie.blogspot.com/2012/06/physical-layer.html
http://teknowebku.blogspot.com/2013/04/implementasi-kelebihan-dan-kekurangan.html
http://darknoel.blogspot.com/2012/05/tugas-fungsi-masing-masing-layer-osi.html
http://pocalypse.blogspot.com/2011/01/7-osi-layer.html
http://www.sysneta.com/layer-physical-dan-data-link