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.

UTP Cable 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. T-1 3 Digunakan untuk LAN Ethernet 10 LAN 4 Digunakan untuk LAN Token Ring Tidak berdar di Indonesia. 20 5 Digunakan untuk LAN Fast- Ethernet 100 5e Pengembangan dari category 5 dengan tujuan untuk meminimalkan crosstalk dan interferensi. 125 6 Digunakan untuk LAN Gigabit- Ethernet 200 7 Peningkatan dari category 6. Seringkali disebut juga dengan screened shielded twisted pair (SSTP). 600 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 Cable Kabel 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 Ethernet RG-58/U Thin Ethernet RG-62/U 92 ARCNet RG-174/U Pigtail dari access-point Wifi RG-213/U Komunikasi radio dan radio amatir Note: 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 Fiber Keuntungan 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 62.5 100/125 100 7/125 7 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 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

Error Detection: Two-Dimensional Parity Check

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.

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 Ethernet 10Base2 (cheapernet atau thinnet) 10  10 Mbps (maximum data rate). Base  komunikasi baseband. 2  Panjang segmen maksimum 185m. Thin Coaxial Cable (RG-58) T - Connector Terminator

Standarisasi Ethernet 10BaseT Network Card Unshielded Twisted Pair (UTP) Cable Cat 3 RJ-45 Connector

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-SX Menggunakan optical fiber. Panjang segmen maksimum untuk 100Base-FX 300m untuk komunikasi half-duplex. Panjang segmen maksimum untuk 100Base-SX 400.

Materi disarikan dari Cisco.com WLAN Topology Materi disarikan dari Cisco.com

Wireless LAN Implementations Wireless Networking Mobile user connectivity Wireless Bridging LAN-to-LAN connectivity

Typical WLAN Topologies Wireless Clients LAN Backbone Channel 1 Access Point Wireless “Cell” Access Point Wireless “Cell” Channel 6 Wireless Clients Overlapping 10-15%

Wireless repeater Wireless Repeater “Cell” Channel 1 Channel 1 LAN Backbone Channel 1 Access Point Access Point Wireless Clients

Hot Standby LAN Backbone Monitored Access Point Standby Access Point Wireless Clients

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.

Alternative Peer-to-Peer Topology Peer-to-Peer Configuration (ad hoc mode) Wireless “Cell” Wireless Clients Internet Connection