Physical Layer Berfungsi untuk mendefinisikan metode pensinyalan, sinkronisasi bit, arsitektur jaringan (seperti pada ethernet atau token ring, topologi jaringan, media transmisi jaringan serta pengkabelan. Mendefinisikan NIC Network Interface Card agar dapat berinteraksi dengan media kabel atau lainnya. Transmisi binary data lewat jaringan, yang mengatur tentang bentuk interface yang berbeda seperti : konektor, pin, penggunaan pin, arus listrik yang lewat, encoding, sumber cahaya Protocol yang digunakan : 1 0BaseT, 1 00BaseTX, EIALT IA-232, RJ45, N RZ I, N RZ, B8ZS
Bit direpresentasikan di media dengan mengubah karakteristik sinyal berikut: Amplitude Frequency Phase Media Transmisi Media Transmisi biasa menggunakan : Bounded media (guided) Konduktor Elektrik (misalnya kabel coaxial, twisted wire pairs). Konduktor Optical (contoh Optical Fiber). Unbounded media (unguided) Transmisi gelombang elektromagnetk atau cahaya melalui udara atau ruang hampa. Twisted Pair Menggunakan dua konduktor, dimana konduktor kedua menyediakan return path untuk arus sinyal. Kabel terbuka amat peka terhadap crosstalk dan gangguan elektromagnetik dan amat jarang digunakan. Untuk menghindari crosstalk dan interference pair konduktor di plintir (twist). Twisted pair terdiri dari 2 kawat tembaga yang diplintir bersama-sama. Biasanya jumlah pasangan yang disatukan dalam kabel, untuk yang digunakan pada jarak jauh dapat terdiri dari ratusan pasangan (contoh kabel telepon). Plintiran akan mengurangi gangguan crosstalk antara kabel yang bersebelahan dan membatasi medan elektromagnetis.
Twisted pair dapat digunakan untuk jarak pendek ( biasanya lebih rendah dari 10 mil ). Pada jarak jauh membutuhkan repeater untuk regenerasi sinyal. Akan terjadi pembatasan bandwidth, ketika digunakan pada jarak yang amat jauh. Kepekaan kabel ini terhadap noise membuat tidak semua gangguan (interference) dapat dihapuskan. Kabel UTP (Unshielded Twisted Pair) Kabel yang paling umum digunakan dalam LAN karena harganya paling murah dan sangat mudah dalam instalasi. Terdiri dari 4 pasang kabel yang di lilit. Konektor yang digunakan adalah RJ-45. Kecepatan transfer data 10-100 Mbps. Panjang kabel maksimum 100m. Jika sebuah jaringan kabel UTP melebihi jarak maksimal maka akan terjadi pelemahan sinyal data yang mengakibatkan sinyal rusak. Kabel STP (Shielded Twisted Pair) STP hampir sama dengan UTP tetapi harganya lebih mahal karena terdapat beberapa komponen pelindung yang tidak dimiliki oleh UTP. Komponen pelindung berfungsi melindungi kabel dari medan magnet yang mengganggu atau gangguan fisik lainnya. Kecepatan transmisi dan panjang kabel maksimal sama dengan UTP. Sudah jarang dipakai karena lebih mahal sedangkan kehandalannya tidak terlalu jauh dengan UTP.
Coaxial Kabel Coaxial tersusun dari dua konduktor. Konduktor bagian dalam (inner conductor) sepenuhnya dilapisi oleh konduktor bagian luar (outer conductor). Dua konduktor dibatasi oleh isolator kualitas tinggi. Outer conductor dilapisi oleh suatu lapisan pelindung lagi. Kabel Coaxial dapat digunakan untuk transmisi dengan sinyal frekuensi tinggi. Menggunakan frekuensi atau time division multiplexing (FDM / TDM) banyak channel dapat di support oleh satu kabel. Digunakan untuk TV kabel. Digunakan untuk (kabel thick dan thin) ethernet, namun sudah sebagian besar digantikan oleh unshielded twisted pairs. Fiber Optic Meenggunakan sinyal cahaya Fiber optik sangat tipis dan fleksibel, terbuat dari kaca atau plastik fiber yang dilalui oleh cahaya yang ditransmisikan Fiber optik melakukan pemanduan gelombang dengan propagasi frekuensi optik melalui refleksi internal. Karena kebanyakan data ditransmisikan dalam sinyal listrik, sinyal ini harus dikonversikan ke sinyal cahaya sebelum ditransmisikan melalui fiber optik. Memiliki kecepatan lebih dari 100 Mbps bahkan sampai Gbps. Panjang maksimum bisa melebihi 3 km Kelemahannya : harga mahal.
Wireless Tidak dibutuhkan koneksi fisik. Ruang angkasa maupun udara sebagi media transmisi untuk gelombang elektromagnetik. Source dan destination dapat statik atau mobile. Broad spectrum dari rendah sampai bandwidth tinggi tersedia. Dapat dengan cepat diimplementasikan. Cenderung mendapatkan gangguan interference. Spektrum transmisi harus dibagi pakai bersama dan harus dikendalikan untuk mencegah gangguan interference setiap lokasi yang dilewatinya. Sistem komunikasi unbounded : o Siaran Broadcast radio dan televisi. o Terrestrial microwave. o Satellite. o Infra red Network Interface Card (NIC) NIC merupakan sebuah kartu yang dimasukkan ke dalam komputer Fungsi utama NIC : membuat frame dan meneruskan sinyal biner keluar komputer dan meneruskannya ke kabel jaringan. NIC adalah alat yang menentukan apakah frame yang dipakai adalah ethernet, token ring atau yang lainnya.