4. physical layer -...
TRANSCRIPT
Jaringan Komputer dan Data
Universitas Telkom
Susmini I. Lestariningati, M.T
Physical Layer
2
The physical layer is responsible for movements of individual bits from one hop (node) to the next.
Universitas Telkom
Susmini I. Lestariningati, M.TJaringan Komputer dan Data
Types of Media
• There are three basic forms of
network media. The physical layer
produces the representation and
groupings of bits for each type of
media as:• Copper cable: The signals are
patterns of electrical pulses.• Fiber-optic cable: The signals
are patterns of light.• Wireless: The signals are
patterns of microwave
transmissions.
4
Universitas Telkom
Susmini I. Lestariningati, M.TJaringan Komputer dan Data
Physical Layer
• Transmission Mode• Encoding• Transmission Impairement
6
Jaringan Komputer dan Data
Universitas Telkom
Susmini I. Lestariningati, M.T
Data Flow (Simplex, Half Duplex and Full Duplex)
7
Jaringan Komputer dan Data
Universitas Telkom
Susmini I. Lestariningati, M.T
Parallel Transmission
9
Jaringan Komputer dan Data
Universitas Telkom
Susmini I. Lestariningati, M.T
Asynchronous Transmission
11
Asynchronous• Data dikirim per karakter• Diwali dengan bit start dan diakhiri dengan bit stop• Jarak antar karakter bebas (tidak diatur)• Panjang karakter bisa 5, 6, 7, 8 bit• Panjang stop bit bisa 1 hingga 2 bit• Bisa menambahkan bit paritas genap atau ganjil (untuk eror detection)• Contoh: RS-232• Umumnya digunakan untuk kondisi saluran berkualitas sedang
Jaringan Komputer dan Data
Universitas Telkom
Susmini I. Lestariningati, M.T
Synchronous Serial Transmission
12
Synchronous• Diawali dan diakhiri dengan karakter Flag• Panjang karakter tetap dan berurutan• Menuntut kualitas saluran sangat baik (kualitas minimal, jika tidak
terjadi pergeseran waktu dan lain-lain• Contoh: X.25, Ethernet
Universitas Telkom
Susmini I. Lestariningati, M.TJaringan Komputer dan Data
Sinkronisasi
• Pada transmisi data dilayer fisik, selain modulasi diperlukan
kemampuan untuk sinkronisasi, yaitu teknik mendapatkan bit
disuatu sinyal yang melibatkan masalah waktu pengambilan sampel
dari sinyal, format suatu karakter dan format paket.• Sinkronisasi adalah suatu proses menyerempakkan (menyinkronkan)
clock yang beroperasi pada semua perangkat telekomunikasi.• Tujuan sinkronisasi pada jaringan digital adalah sebagai usaha untuk
memperkecil slip (controlled slip) pada jaringan, sehingga degradasi
karena laju slip dapat dijaga pada tingkat yang dapat diterima
(Rekomendasi ITU-T G.822).
13
Universitas Telkom
Susmini I. Lestariningati, M.TJaringan Komputer dan Data
Urutan pengerjaan sinkronisasi
1. Sinkronisasi bit Ditandai awal dan akhir untuk masing-masing bit
2. Sinkronisasi karakter/kata
Ditandai awal dan akhir untuk masing-masing karakter/ satuan kecil lainnya dari data
3. Sinkronisasi blok/pesan Ditandai awal dan akhir dari satuan besar data. Untuk pesan yang besar, dibagi-bagi menjadi beberapa blok kemudian baru dikirimkan pengurutan blok-blok yang telah dibagi tersebut adalah tugas dari timing. Sedangkan pengaturan level sinyal adalah tugas dari sintaks dan untuk melihat arti dari pesan adalah tugas dari semantik
14
Jaringan Komputer dan Data
Universitas Telkom
Susmini I. Lestariningati, M.T
Sinkronisasi Bit
15
0 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 ............ 0 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1
FLAG FLAGdata
Zero bitinsertion
Zero bitdeletion
PISO SIPOTxC RxC
0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 0 0 ... 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0Flag FlagDATA
Zero bit insertion
▪ Jika masalah pengkodean saluran sudah bisa dianggap selesai, maka ururan selanjutnya adalah bagaimana penerima mendapatkan data yang ditujukan kepadanya dari sinyal yang dikirim
▪ Pada dasarnya layer fisik harus mampu memisahkan bit demi bit yang terkodekan di sinyal yang diterima▪ Proses ini disebut sinkronisasi bit
• Untuk mendapatkan bit yang terdapat pada sinyal berubah-ubah dengan cepat, dilakukan teknik sampling sinyal dengan jumlah sampel beberapa kali dari laju data
• Semakin banyak jumlah sampel, maka akan semakin akurat prediksi bit yang didapat apakah bit ‘0’ atau bit ‘1’ dengan konsep sederhana ‘mayoritas menentukan hasil’, jika mayoritas bit di suatu perioda sampling (sepanjang slit pada laju bit pengirim) cenderung ke bit tertentu, maka dianggap bit tersebut diterima
• Pada sistem RS-232, umum dilakukan sampling sebesar 8x, 16x, atau 64x dari laju data pengirim
Jaringan Komputer dan Data
Universitas Telkom
Susmini I. Lestariningati, M.T
Sinkronisasi Karakter
16
▪ Setelah mendapatkan bit-bit informasi, maka tugas selanjutnya adalah mendapatkan set bit yang membentuk karaternya
▪ Tugas ini sangat penting dikarenakan salah memilih posisi bit dalam karakter akan memberikan karakter lain yang berbeda artinya sama sekali
Contoh: diterima 0011000101▪ Jika dibaca sebagai MSB dari
bit paling kiri, maka akan didapatkan karakter ASCII 31h (angka 1)
▪ Jika dibaca sebagai MSB mulai dari bit kedua dari kiri, maka akan didapatkan karakter ASCII 62h (huruf b)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F
0x NUL SOH STX ETX EOT ENQ ACK BEL BS TAB LF VT FF CR SO SI
1x DLE DC1 DC2 DC3 DC4 NAK SYN ETB CAN EM SUB ESC FS GS RS US
2x space ! " # $ % & ' ( ) * + , - . /
3x 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 : ; < = > ?
4x @ A B C D E F G H I J K L M N O
5x P Q R S T U V W X Y Z [ \ ] ^ _
6x ` a b c d e f g h i j k l m n o
7x p q r s t u v w x y z { | } ~ DEL
SYNNULNULNULSTXRJGHKLIYHKLSJHFUYUWIEETXNULNULNULSYNSYN
1600000002524A47484B4C53…..45030000001616
Jaringan Komputer dan Data
Universitas Telkom
Susmini I. Lestariningati, M.T
17
▪ Digunakan karakter SYN sebagai penanda mulainya bit dari suatu karakter▪ Cara kerjanya relatif sederhana:▪ Penerima akan mencari (hunting) karakter SYN dalam urutan bit yang diterimanya▪ Akan dicocokkan 8 bit pertama yang dimulai dari bit ‘0’ (kondisi ini disebut memasuki mode hunting)▪ Jika cocok, maka 8 bit tersebut ditetapkan sebagai karakter pertama▪ Jika tidak cocok, maka akan mencari bit ‘0’ berikutnya untuk selanjutnya melakukan hunting lagi
▪ Disediakan 2 atau 3 karakter SYN untuk berjaga-jaga jika terlewat menerima karakter SYN pertama
Jaringan Komputer dan Data
Universitas Telkom
Susmini I. Lestariningati, M.T
Sinkronisasi Frame
18
▪ Terdapat dua jenis sinkronisasi frame:▪ Untuk data dapat dibaca (teks), mengandung informasi yang hanya terdiri dari karakter-karakter huruf,
angka dan karakter lain (umumnya merupakan karakter ASCII 00h s/f 7Fh ➔ cukup digunakan karakter STX dan ETX
▪ Untuk data biner, mengandung informasi yang menggunakan semua kombinasi ASCII (data gambar, suara dan data-data lain yang dikodekan dari 00h s/d FFh) ➔ menggunakan karakter DLE STX dan DLE ETX
▪ Setelah mendapatkan karakter-karakter didapat masalah baru, yaitu karakter mana yang merupakan informasi (frame data) dan mana yang merupakan karakter random yang ditambahkan sistem transmisi (pada komunikasi sinkron) atau noise yang kebetulan memenuhi syarat untuk dibaca sebagai suatu karakter (pada komunikasi asinkron)
▪ Pada prinsipnya, suatu deretan karakter yang mengandung informasi diapit karakter-karakter khusu sebagai penanda, karakter tersebut adalah STX sebagai tanda awal frame dan ETX sebagai tanda akhir frame
▪ Mekanisme ini disebut sinkronisasi frame
Jaringan Komputer dan Data
Universitas Telkom
Susmini I. Lestariningati, M.T
19
▪ Jika pesan terdiri dari beberapa karakter (frame informasi), maka selain melakukan sinkronisasi bit dan karakter, penerima juga harus bisa menentukan awal dan akhir tiap frame.
▪ Karakter kontrol yang digunakan untuk sinkronisasi frame: STX, ETX, dan DLE
Universitas Telkom
Susmini I. Lestariningati, M.TJaringan Komputer dan Data
Line Coding dan Encoding
20
Jaringan Komputer dan Data
Universitas Telkom
Susmini I. Lestariningati, M.T
Data Element and Signal Element
21
▪ Didalam komunikasi data , tujuan kita adalah mengirimkan elemen data. Data elemen adalah entitas terkecil yang dapat merepresentasikan bagian dari informasi, yaitu bit.
▪ Didalam komunikasi data digital, sinyal elemen membawa data elemen
▪ Dalam kata lain, data elemen adalah apa yang ingin dikirim sedangkan sinyal elemen adalah sinyal yang membawa data tersebut.
▪ Ratio (r) adalah jumlah dari data elemen yang dibawa oleh sinyal elemen
Jaringan Komputer dan Data
Universitas Telkom
Susmini I. Lestariningati, M.T
Data rate vs Signal Rate
22
• where N is the data rate (bps); c is the case factor, which varies for each case; S is the number of signal elements; and r is the previously defined factor.
▪ The data rate defines the number of data elements (bits) sent in 1s. The unit is bits per second (bps).
▪ The signal rate is the number of signal elements sent in 1s. The unit is the baud.▪ The data rate is sometimes called the bit rate; the signal rate is sometimes called
the pulse rate, the modulation rate, or the baud rate.
Universitas Telkom
Susmini I. Lestariningati, M.TJaringan Komputer dan Data
Example
• A signal is carrying data in which one data element is encoded as
one signal element (r=1). If the bit rate is 100 kbps, what is the
average value of the baud rate if c is between 0 and 1?• Solution
We assume that the average value of c is 1/2 . The baud rate is then
23
Jaringan Komputer dan Data
Universitas Telkom
Susmini I. Lestariningati, M.T
Non Return to Zero
25
▪ In NRZ-L the level of the voltage determines the value of the bit. In NRZ-I the inversion or the lack of inversion determines the value of the bit.
▪ NRZ-L and NRZ-I both have a DC component problem.
Jaringan Komputer dan Data
Universitas Telkom
Susmini I. Lestariningati, M.T
Biphase: Manchester and Differential Manchester
26
▪ In Manchester and differential Manchester encoding, the transition at the middle of the bit is used for synchronization.
▪ The minimum bandwidth of Manchester and differential Manchester is 2 times that of NRZ.
Jaringan Komputer dan Data
Universitas Telkom
Susmini I. Lestariningati, M.T
Bipolar and Pseudoternary
27
In bipolar encoding, we use three levels: positive, zero, and negative.
Jaringan Komputer dan Data
Universitas Telkom
Susmini I. Lestariningati, M.T
Scrambling
28
▪ Biphase schemes that are suitable for dedicated links between stations in a LAN are not suitable for long-distance communication because of their wide bandwidth requirement.
▪ The combination of block coding and NRZ line coding is not suitable for long-distance encoding either, because of the DC component.
▪ Bipolar AMI encoding, on the other hand, has a narrow bandwidth and does not create a DC component. However, a long sequence of 0s upsets the synchronization.
▪ One solution is called scrambling
Jaringan Komputer dan Data
Universitas Telkom
Susmini I. Lestariningati, M.T
B8ZS
29
B8ZS substitutes eight consecutive zeros with 000VB0VB.
Jaringan Komputer dan Data
Universitas Telkom
Susmini I. Lestariningati, M.T
HDB3
30
HDB3 substitutes four consecutive zeros with 000V or B00V depending on the number of nonzero pulses after the last substitution
Jaringan Komputer dan Data
Universitas Telkom
Susmini I. Lestariningati, M.T
Multilevel : 2B1Q Scheme
31
Jaringan Komputer dan Data
Universitas Telkom
Susmini I. Lestariningati, M.T
Multilevel : 8B6T Scheme
32
Jaringan Komputer dan Data
Universitas Telkom
Susmini I. Lestariningati, M.T
Summary of Line Coding Scheme
33
Universitas Telkom
Susmini I. Lestariningati, M.TJaringan Komputer dan Data
Gangguan Pada Transmisi Data
• Noise (Derau)• Inter Symbol Interference (ISI)• Distorsi• Delay Propagasi
42
Jaringan Komputer dan Data
Universitas Telkom
Susmini I. Lestariningati, M.T
43
Noise
Thermal Noise Impulse Noise Cross Talk Intermodulation Noise
Crosstalk is the effect of one wire on the other. One wire acts as a sending antenna and the
other as the receiving antenna
Thermal noise is the random motion of electrons in a wire which creates an extra signal not
originally sent by the transmitter.
Impulse noise is a spike (a signal with
high energy in a very short time) that
comes from power lines, lightning, and
so on
Intermodulation noise, which is caused by non-
linearity in communication
devices.
Jaringan Komputer dan Data
Universitas Telkom
Susmini I. Lestariningati, M.T
Thermal Noise
44
Np = k . T . B
The power available from thermal noise is
where Np = Noise power (W)K = Botlzmann’s constant = 1.38 x 10-23 (J/Kº)T = the effective system noise temperature (Kº)B = the effective system bandwidth (Hz)
Np (dBW) = -226.6 dBW + 10 log T + 10 log B
Jaringan Komputer dan Data
Universitas Telkom
Susmini I. Lestariningati, M.T
Inter-Symbol Interference
46
▪ Terjadi interferensi antara simbol-simbol yang berdekatan (adjacent)
▪ Terjadi karena adanya multipath propagation dan keterbatasan BW▪ Dapat diatasi dengan: memperlambat pengiriman simbol,
memperbesar jarak antar simbol
Jaringan Komputer dan Data
Universitas Telkom
Susmini I. Lestariningati, M.T
Distortion
47
▪ Distortion means that the signal changes its form or shape. ▪ Distortion can occur in a composite signal made of different frequencies. Each signal component has
its own propagation speed (see the next section) through a medium and, therefore, its own delay in arriving at the final destination.
▪ Differences in delay may create a difference in phase if the delay is not exactly the same as the period duration. In other words, signal components at the receiver have phases different from what they had at the sender.
Universitas Telkom
Susmini I. Lestariningati, M.TJaringan Komputer dan Data
Exercise
• A device is sending out data at the rate of 1000 bpsa. How long does it take to send out 10 bits?
b. How long does it take to send out a single character (8 bits)?
c. How long does it take to send a file of 100.000
characters?
49
Universitas Telkom
Susmini I. Lestariningati, M.TJaringan Komputer dan Data
Home Work
1. Draw the graph of NRZ-L scheme using each of the following data streams, assuming that the last signal level has been positive. From the graphs, guess the bandwidth for this scheme using the averagw number of changes in the signal level.
a. 00000000b. 11111111c. 01010101d. 00110011
2. Repeat for NRZ-I scheme3. Repeat for Manchester scheme4. Repeat for Pseudoternary scheme
50