物理層とは

コンピュータネットワーキングで理解すべきコアモデルは OSI モデルです。概念的な OSI または Open Sources Interconnection モデルでは、一連の 7 つの通信レイヤーについて説明します。各レイヤーには、それぞれの機能と特徴があります。OSI モデルは特定のプロトコルを禁止していません。代わりに、プロトコルを設計できる標準通信フレームワークを定義します。

現代世界の OSI モデルはやや不正確で、いくつかの標準プロトコルが 2 つの層にまたがっており、一部の層はさらに結合または分割されています。それでもなお、ネットワーキングの概念を理解するための出発点としては適しています。

OSI モデルで定義されている最下層のレイヤー 1 である物理レイヤーは、他のレイヤーとは大きく異なります。物理層は、基本的な通信プラットフォームです。これは、信号の符号化と復号化だけでなく、実際の伝送メディアと伝送方法の標準化も含むことを意味します。

物理層の核となるのは何ですか?

あらゆる物理層の中核において、標準は信頼できる伝送メディアである必要があります。規格に応じて、これは電気システムまたは電磁システムである可能性があります。理論的には、オーディオなどの他の通信メディアも可能です。ただし、大部分のシステムは電気または電磁媒体を使用しています。これは、伝送速度、範囲、および信号周波数が高いためです。

適切な例として、通信システムは、旗を振って通信する人間を使用するように設計できます。これは実現可能ですが、フラグを移動または切り替える頻度が遅く、帯域幅が制限されます。機能は、特に開放されていない環境では、視線によってさらに制限され、範囲が制限されます。

実際の通信メディアが決定されたら、決定する必要がある複雑さとケーブル内のワイヤの数を有線接続用に標準化する必要があります。それらがどのように配置されているかを標準化することも必要です (つまり、ツイストペア、シールドなど)。物理的なコネクタは、電気的にメスとオスの両方のコネクタを設計する必要があります。信号方式、タイミング、および許容可能な信号対雑音比と同様に、標準電圧レベルを定義する必要があります。これらのほとんどは、物理接続の最終的な帯域幅に影響します。

ワイヤレスシステムの場合、設計上の選択は関連していますが異なります。使用する光の正確な周波数または周波数を標準化する必要があります。光の中でデータをエンコードする正確な方法を標準化する必要があります。光ファイバーケーブルを使用する場合は、それも標準化する必要があります。有線接続の標準化には、他にも多くの類似点があります。周波数が正規化されたら、それらの信号を作成および受信できるシステムを設計することが重要です。

物理層は他の層とどのように相互作用しますか?

実際の通信メディアとシステムが設計されたら、物理メディアを介して送信される信号をエンコードおよびデコードできるチップを作成することも必要です。これらのチップは、一般に PHY チップと呼ばれます。これらのチップは、信号処理を担当し、そのデータをレベル 2、データリンク層、処理用ハードウェアに渡します。

データリンク層とその上のネットワーク層は、ネットワーク内およびネットワーク間のデータのルーティングを担当します。物理層はそれを認識する必要はありません。ある地点から次の地点へ、あるいはある地点から多くの地点へと確実に通信できさえすればよいのです。

有線または無線媒体の使用に応じて、接続が複数のデバイス間で共有されている場合は、信頼性の高い通信を確保するために、衝突回避および衝突検出システムを実装する必要がある場合があります。

結論

物理層は、OSI モデルの第 1 層です。ある場所から別の場所に実際にデータを送信するための標準をカバーしています。OSI モデルはネットワークのみを対象としていますが、物理層の概念は、PCIe、USB、または SATA 接続など、コンピューター内の内部通信と同じです。

物理層は、ハードウェア設計だけでなく、意味のあるデータをコンピューターの残りの部分に渡すためのシグナリングおよび信号デコード方法もカバーします。イーサネットと Wi-Fi は、唯一のものではありませんが、おそらく最もよく知られている物理層標準です。以下のコメントであなたの考えを共有することを忘れないでください.