Bab 2.Physical dan Data Link Layer

Twisted Pair

Kabel twisted-pair sesuai dengan namanya terdiri atas dua buah kabel tembaga yang saling dipilin.

Twisted Pair

Apa fungsi dari pilinan kabel? Pilinan kabel berfungsi untuk mengurangi pengaruh gangguan transmisi yang berupa derau (noise) dan crosstalk. Jumlah pilinan per panjang kabel mempunyai pengaruh terhadap kualitas dari sinyal yang dibawa oleh kabel twisted-pair.

Twisted Pair

Berdasarkan pembungkusnya, kabel twisted-pair terdiri atas dua macam, yaitu: unshielded twisted-pair (UTP) dan shielded twisted-pair (STP). Perbedaan antara kabel UTP dan STP

UTP Cable

Kabel UTP dapat terhubung ke terminal atau devais melalui sebuah konektor. Tipe konektor yang digunakan adalah konektor RJ-45 untuk LAN dan konektor RJ-11 untuk perangkat telepon dan modem. Perbedaan dari kedua konektor tersebut adalah dari sisi dimensi (ukuran). RJ-45 dapat menampung sampai 4 pasang kabel twisted pair, sedangkan RJ-11 hanya dapat menampung 2 pasang kabel twisted pair.

Kategori Spesifikasi Data Rate (Mbps)

Aplikasi

1 Digunakan untuk membawa sinyal suara.

<0,1 Telepon

2 Digunakan untuk membawa sinyal T-1. Di Indonesia tidak beredar.

2 T-1

3 Digunakan untuk LAN Ethernet 10 LAN4 Digunakan untuk LAN Token

Ring Tidak berdar di Indonesia.20 LAN

5 Digunakan untuk LAN Fast-Ethernet

100 LAN

5e Pengembangan dari category 5 dengan tujuan untuk meminimalkan crosstalk dan interferensi.

125 LAN

6 Digunakan untuk LAN Gigabit-Ethernet

200 LAN

7 Peningkatan dari category 6. Seringkali disebut juga dengan screened shielded twisted pair (SSTP).

600 LAN

UTP Cable

UTP Cable

Selain jenis kabel dan konektor, badan standar EIA juga menentukan standar tentang urutan susunan kabel UTP di dalam konektor. Apabila urutan kabel tidak sesuai dengan standar yang ditetapkan, maka komunikasi tidak akan mencapai kecepatan pengiriman data maksimal. Susunan kabel UTP distandarkan dengan dalam dua nama, yaitu: EIA/TIA 586A dan EIA/TIA 586B.

UTP Cable

Straight-Through UTP Cabling

Crossover UTP Cabling

Coaxial CableKabel koaksial sesuai dengan strukturnya di desain untuk mengirimkan sinyal dengan frekuensi tinggi. Bagian terdalam dari kabel koaksial adalah kawat tembaga sebagai penghantar sinyal. Kawat tembaga terbungkus oleh plastik yang berfungsi sebagai insulator. Di bagian luar plastik berupa anyaman kawat tembaga yang berfungsi sebagai konduktor luar. Anyaman kawat tembaga ini juga berfungsi untuk melindungi kabel terhadap gangguan interferensi dari luar.

Coaxial Cable

Kabel koaksial menggunakan beberapa macam konektor, antara lain: konektor Bayone-Neill-Concelman (BNC), konektor T dan terminator

Coaxial Cable

Kategori Impedansi (Ω)

Aplikasi

RG-6/U 75 Televisi kabel, satelit dan kabel modem

RG-8/U 50 Thick EthernetRG-58/U 50 Thin EthernetRG-62/U 92 ARCNetRG-174/U 50 Pigtail dari access-point WifiRG-213/U 50 Komunikasi radio dan radio

amatirNote: RG singkatan dari Radio Government.

Coaxial Cable

Kabel koaksial memiliki keunggulan dibandingkan dengan twisted-pair dalam hal kemampuannya membawa sinyal dengan bandwidth cukup lebar. Misalnya aplikasi dalam telepon analog, kabel koaksial dapat membawa sampai 10.000 sinyal suara.

Optical Fiber

Kabel serat optik terbuat dari gelas atau plastik yang didesain untuk mengarahkan cahaya yang melewatinya. Pada kabel serat optik data tidak dikonversi menjadi tegangan listrik, melainkan menjadi pulsa-pulsa cahaya. Karena itu sinyal yang melewati kabel serat optik akan lebih tahan terhadap interferensi daripada sinyal yang melewati kabel tembaga.

Optical FiberKeuntungan lain menggunakan kabel serat optik kecilnya efek atenuasi sinyal, sehingga jarak jangkau kabel serat optik lebih jauh dibanding twisted pair atau koaksial. Kabel serat optik banyak digunakan untuk menopang tulang punggung (backbone) jaringan komunikasi karena kemampuannya untuk membawa sinyal dengan bandwidth besar. Saat ini teknologi serat optik telah mampu mengirimkan data sampai kecepatan 1600 Gbps.

Optical Fiber

Struktur kabel: gelas atau plastik sebagai penghantar cahaya berada di bagian tengah dari kabel disebut dengan core. Core dibungkus dengan clading yang berfungsi untuk mengatur pantulan dari cahaya yang melewati core. Di luar clading terdapat satu lapisan lagi yang disebut dengan Kevlar bertujuan untuk menguatkan kabel.

Optical Fiber

Berdasarkan mode propagasi pulsa-pulsa cahaya yang melewati core, serat optik dapat dibedakan ke dalam tiga macam, yaitu: multimode step-index, multimode graded-index dan single mode.

Optical Fiber

Mode propagasi multimode secara fisik ditandai dengan ukuran core yang lebih besar dibandingkan dengan ukuran core pada single mode. Ukuran core multimode step-index adalah 200 m, sedangkan core dari multimode graded-index berukuran antara 50 m sampai 100 m. Single mode memiliki ukuran core kurang dari 10 m.

Optical Fiber

Kabel serat optik memiliki tiga macam model konektor, yaitu: konektor subscribe- channel (SC), konektor straight-tip (ST) dan konektor MT-RJ yang berukuran sama dengan RJ-45.

Optical Fiber

Kategori Core (m)

Cladding (m)

Mode

50/125 50 125 Multimode graded-index

62.5/125 62.5 125 Multimode graded-index

100/125 100 125 Multimode graded-index

7/125 7 125 Single mode

Keuntungan Menggunakan Optical Fiber

Memiliki bandwidth lebih besar, yaitu sampai 2 Gbps

Bentuk lebih kecil dan lebih ringan Atenuasi lebih rendah Isolasi terhadap pengaruh gelombang

elektromagnetik dari luar Jarak maksimum antar segmen lebih jauh Sumber Cahaya :

    ~ Light Emitting Diode (LED)    ~ Injection Laser Diode (ILD)

Palapa Ring

Tugas Link Layer

Tugas dari protokol link layer adalah memindahkan datagram dari satu node ke node berikutnya melalui individual link dalam bentuk frame.

Disebut individual link karena, link antara node-node tersebut mungkin menggunakan protokol yang berbeda-beda. Misalnya, link pertama adalah ethernet, link berikutnya frame relay dan link terakhir PPP.

Layanan Link Layer

Framing. Membungkus (encapsulate) datagram ke dalam bentuk frame sebelum transmisi.

Link Access. Protokol2 Media Access Control (MAC) mengatur bagaimana sebuah frame di transmisikan ke dalam link. Misalnya, point-to-point atau broadcast.

Gambaran Link Layer

Adapter Card

Frame

Datagram

Adapter Card

Link-Layer Protocol

Physical Link

Sumber: Kurose, 2003

Layanan Link Layer

Reliable Delivery. Protokol link layer menjamin agar pengiriman datagram melalui link terjadi tanpa error. Ingat protokol TCP.

Flow Control. Karena setiap node memiliki keterbatasan buffer (memory), maka link layer menjamin agar pengiriman frame tidak lebih cepat daripada pemrosesan frame pada sisi penerima.

Layanan Link Layer

Error Detection. Kesalahan bit dapat terjadi akibat atenuasi sinyal atau noise di dalam link. Link layer melakukan deteksi kesalahan, tetapi tidak meminta pengiriman kembali frame yang salah tersebut. Frame yang salah akan dibuang. Bandingkan dengan error detection pada TCP.

Layanan Link Layer

Error correction. Selain melakukan deteksi kesalahan, link layer juga dapat melakukan koreksi terhadap bit yang salah. Tidak semua protokol link layer mampu memberikan layanan ini, tergantung protokol yang digunakan.

Error Detection: Parity Check

Err

or D

etec

tion:

Tw

o-D

imen

sion

al P

arity

Che

ck

Error Detection: Cyclic Redundancy Check (CRC)

Misalkan data, D, dalam bentuk bit. Pilih Generator, G, dengan jumlah bit

R+1. Jumlah bit dari checkcum CRC adalah

R.

Error Detection: Cyclic Redundancy Check (CRC)

Menentukan nilai R:

Sebagai contoh,

D = 101110

G = 1001

R = …….?

Contoh Soal

Diketahui data adalah: 1110010101, dengan generator X3+X2+1, tentukan:

Nilai Checksum ! Apabila pada kanal komunikasi tidak ada

gangguan hitung kembali R dengan generator yang sama.

Apabila pada kanal komunikasi terdapat gangguan sehingga data menjadi 1111010100, hitung kembali nilai R dengan generator yang sama.

Error Detection: Cyclic Redundancy Check (CRC) Pada saat D + checksum

ditransmisikan, kemungkinan besar terjadi error.

Pada sisi penerima, D + checksum dibagi dengan G. Apabila sisa pembagian tidak 0, maka terdapat kesalahan.

Nilai G mengikuti standar yang berlaku.

Protokol Multiple Access

Pada model transmisi secara broadcast, semua node memiliki kesempatan yang sama untuk mengirim dan menerima frame.

Permasalahan: bagaimana sebuah link dapat digunakan secara bersama-sama oleh beberapa node untuk mengirim frame?

Channel Partitioning Protocol

TDM (Time Division Multiplexing) FDM (Frequency Division

Multiplexing) CDMA (Code Division Multiple

Access)

Random Access Protocol

Slotted ALOHA (untuk satellite communication)

ALOHA (untuk satellite communication) Carrier Sense Multiple Access/Collision

Detection (CSMA/CD) (Untuk LAN) Carrier Sense Multiple Access/Collision

Avoidance (CSMA/CA) (Untuk Wireless Communication)

Ilustrasi ALOHA

Ilustrasi Slotted ALOHA

Ilustrasi CSMA/CD

Animasi CSMA/CD

Terjadi collision. Pengiriman oleh Terminal 6. Pengiriman oleh Terminal 4.

Ethernet

Ethernet adalah teknologi jaringan yang dibuat dan dipatenkan perusahaan Xerox.

Pertama kali diusulkan oleh Robert Metcalfe pada tahun 1972.

Beberapa hal tentang Ethernet

Ethernet adalah implementasi metoda CSMA/CD.

Kecepatan transmisi data di ethernet sampai saat ini adalah 10 Mbps (Ethernet), 100 Mbps (Fast Ethernet) dan 1Gbps (Gigabit Ethernet).

Distandarkan oleh IEEE sejak 1978 dengan nama IEEE 802.3.

Standarisasi Ethernet

10Base5 (thicknet)

RG-8X Coaxial Cable

10 10 Mbps (maximum data rate).

Base komunikasi baseband.

5 Panjang segmen maksimum 500m.

Standarisasi Ethernet10Base2 (cheapernet atau thinnet)

Thin Coaxial Cable(RG-58)

T - Connector Terminator

10 10 Mbps (maximum data rate).

Base komunikasi baseband.

2 Panjang segmen maksimum 185m.

Standarisasi Ethernet

10BaseT

Unshielded Twisted Pair (UTP) Cable Cat 3 RJ-45 Connector

Network Card

Standarisasi Ethernet

100BaseT (Fast Ethernet)Kecepatan maksimum transmisi data

100 Mbps.Jenis kabel: UTP Cat 5 (Category 5).Panjang segmen maksimum 100m.

Standarisasi Ethernet

100Base-FX dan 100Base-SXMenggunakan optical fiber.Panjang segmen maksimum untuk 100Base-

FX 300m untuk komunikasi half-duplex.Panjang segmen maksimum untuk 100Base-

SX 400.

WLAN Topology

Materi disarikan dari Cisco.com

Wireless LAN Implementations

Wireless Bridging

LAN-to-LAN connectivity

Wireless Networking Mobile user connectivity

Typical WLAN Topologies

Wireless Clients

LAN Backbone

Channel 1

Access Point

Wireless “Cell”

Access Point

Wireless “Cell”

Channel 6

Wireless Clients

Ove

rlapp

ing

10-1

5%

Wireless repeater

Channel 1

Access Point

Wireless Clients

Channel 1

Access Point

Wireless Repeater “Cell”

LAN Backbone

Hot Standby

Wireless Clients

LAN Backbone Monitored Access Point

Standby Access Point

Overview

• There are two critical steps for a good WLAN deployment:

Determine number and placement of access points or bridges. Very few gaps in the coverage should be left. These gaps are essentially dead air and the client will lack connectivity in these locations.Map out the channel assignments: There should be as little overlap as possible between channels that use the same frequency.

• Remember: 802.11b has 3 channels, 802.11a has 8 channels.

Access point coverage & comparison

• As a client moves away from the AP, the transmission signals between the client and AP weaken.

• Rather than decreasing reliability, the AP shifts to a slower data rate, which gives more accurate data transfer. This is called data rate or multi-rate shifting.

• This happens without losing the connection, and without any interaction from the user.

Rate Shifting

Multi-rate implementation

• The distance from an access point effects the available bandwidth. Multi-rate technology allows a step down in bandwidth to gain greater coverage distances.

• If 11Mbps is required everywhere, the access points would need to be relocated, so that only the 11-Mbps circles are touching each other, with some overlap.

Bridge Topologies

Point-To-Point Wireless Bridging

Point-to-point wireless bridges, two LANs can be located up to 25 miles apart.

Antennas must have line-of-site. Obstacles cause communication problems.

One bridge to Root = ON and the other Root = OFF.

With Cisco IOS, it is possible to use Fast Etherchannel or multi-link trunking, to aggregate up to three bridges together, yielding 33 Mbps.

Point-to-multipoint configuration

All the LANs appear as a single segment. Traffic from one remote site to another will be sent to the main site and then forwarded to the other remote site. Remote sites cannot communicate directly with one another.

• Omni directional antenna used at the main site. Directional antennas at the remote sites.

• Line of sight must be maintained between remote and main sites.

• Main bridge Root = ON and all other bridges Root = OFF/

Distance limitations

• For distances 1 mile, the workgroup bridge and AP can be used.

• For 1 mile, bridges should be used.• Using an AP or WGB for greater distances is

unreliable due to timing constraints.• Cisco bridge products have a timing

parameter that can be adjusted (violating 802.11 standards), to support distances over 1 mile.

Bandwidth

• The maximum aggregate date rate can only be achieved in a cell, if all remote units are operating at the highest rate. The number of users that can be supported by a single AP is dependent upon the bandwidth and the application needs.

• Typical throughput will be lower than maximum data rate for all devices.

Sample Topologies

Ad Hoc Topology

• Peer-to-Peer (Ad Hoc) Topology (IBSS)

Can consist of 2 or more PCs with wireless network adapters.Sometimes called an Independent Basic Service Set (IBSS).Limited range.

Basic Infrastructure Topology (BSS)

• Building block of an 802.11 LAN that covers a single cell

• When a device moves out of its BSS, it can no longer communicate with other members of the BSS.

• Uses infrastructure mode, requires an access point (AP).

• All stations communicate through the AP, not directly with peers.

• A BSS has one service set ID (SSID).

Extended Infrastructure Topology (ESS)

• 2 or more BSSs that are connected by a common distribution system

• Allows the creation of a wireless network of arbitrary size and complexity.

• All packets in an ESS must go through one of the APs.

Base Station-Dial-up

Designed for the small office/home office (SOHO). Gives telecommuters, SOHOs, and home users the convenience of wireless connectivity.

Base Station—DSL• Offers support for a Cable

or DSL modem• Will only support wireless

clients. • DHCP functionality is

supported, but access to the wired network is not provided, as the Ethernet port must be used to connect to the Cable/DSL modem.

• Support for PPP over Ethernet.

Campus Topologies• Serves as an access system that

incorporates complete mobility.• Allows users to access information from

unwired places outdoors, in dining halls or informal study spaces, from classroom seats and, even, the athletic fields

• Not a replacement for the wired LAN.• Provides networking in hard-to-reach and/or

temporary locations.• Allows users to work together in common

areas will maintaining network access.

Campus topologies

WLAN addition to AVVID

• WLANs are part of Cisco’s Architecture for Voice, Video, and Integrated Data (AVVID). AVVID provides the roadmap for combining business and technology strategies into one cohesive model.

Peer-to-Peer Configuration(ad hoc mode)

Wireless Clients

Wireless “Cell”

Internet Connection

Alternative Peer-to-Peer Topology