Wat is de fysieke laag?

Bij computernetwerken is het OSI-model een belangrijk model om te begrijpen. Het conceptuele OSI- of Open Sources Interconnection-model beschrijft een reeks van zeven communicatielagen. Elke laag heeft zijn functionaliteit en eigenschappen. Het OSI-model schrijft geen specifiek protocol voor. In plaats daarvan definieert het een standaard communicatiekader waarrond protocollen kunnen worden ontworpen.

Het OSI-model in de moderne wereld is enigszins onnauwkeurig, met verschillende standaardprotocollen die zich uitstrekken over twee lagen en sommige lagen worden gecombineerd of verder opgesplitst. Desondanks blijft het een goede startplaats om netwerkconcepten te begrijpen.

De onderste laag gedefinieerd in het OSI-model, laag 1, de fysieke laag, verschilt behoorlijk van de andere lagen. De fysieke laag is het fundamentele communicatieplatform. Dit betekent dat het niet alleen gaat om het coderen en decoderen van signalen, maar ook om de standaardisatie van de eigenlijke transmissiemedia en transmissiemethoden.

Wat bevindt zich in de kern van de fysieke laag?

In de kern van elke fysieke laag moet de standaard een betrouwbaar transmissiemedium zijn. Afhankelijk van de norm kan dit een elektrisch of elektromagnetisch systeem zijn. Theoretisch zijn andere communicatiemiddelen mogelijk, zoals audio. De overgrote meerderheid van de systemen maakt echter gebruik van elektrische of elektromagnetische media. Dit komt door de transmissiesnelheid, het bereik en de hoge signaalfrequenties die ze bieden.

Als voorbeeld zou een communicatiesysteem kunnen worden ontworpen om mensen te gebruiken die met vlaggen zwaaien om te communiceren. Hoewel dit haalbaar is, is de frequentie waarmee vlaggen kunnen worden verplaatst of geschakeld traag, waardoor de bandbreedte wordt beperkt. De functionaliteit wordt verder beperkt door de zichtlijn, waardoor het bereik wordt beperkt, vooral in niet-open omgevingen.

Zodra de daadwerkelijke communicatiemedia zijn bepaald, moeten de complexiteiten die moeten worden bepaald en het aantal draden in de kabel worden gestandaardiseerd voor bekabelde verbindingen. Het is ook nodig om te standaardiseren hoe ze zijn gerangschikt ( dwz getwiste paren, afscherming, enz. ). De fysieke connectoren moeten worden ontworpen, zowel de elektrisch vrouwelijke als mannelijke connectoren. Standaardspanningsniveaus moeten worden gedefinieerd, evenals de signaleringsmethoden, timings en acceptabele signaal-ruisverhoudingen. De meeste hiervan hebben invloed op de uiteindelijke bandbreedte van de fysieke verbinding.

Voor draadloze systemen zijn de ontwerpkeuzes verwant maar verschillend. De exacte frequentie of frequenties van te gebruiken licht moeten worden gestandaardiseerd. De precieze methode voor het coderen van de gegevens in het licht moet worden gestandaardiseerd. Als er een glasvezelkabel moet worden gebruikt, moet die ook worden gestandaardiseerd. Er zijn veel meer overeenkomsten met het standaardiseren van bekabelde verbindingen. Zodra de frequentie of frequenties zijn genormaliseerd, is het belangrijk om systemen te ontwerpen die in staat zijn om die signalen te creëren en te ontvangen.

Hoe werkt de fysieke laag samen met de andere lagen?

Zodra de daadwerkelijke communicatiemedia en het systeem zijn ontworpen, is het ook nodig om chips te maken die de signalen die via de fysieke media worden verzonden, kunnen coderen en decoderen. Deze chips worden over het algemeen PHY-chips genoemd. Deze chips zijn verantwoordelijk voor de signaalverwerking en het doorgeven van die gegevens aan de niveau 2, Data Link-laag, hardware voor verwerking.

De datalinklaag en de netwerklaag erboven zijn verantwoordelijk voor het routeren van gegevens rond en tussen netwerken. De fysieke laag hoeft zich daar niet van bewust te zijn. Het hoeft alleen betrouwbaar te kunnen communiceren van het ene punt naar het volgende, of zelfs van het ene punt naar veel punten.

Afhankelijk van het gebruik van bekabelde of draadloze media en of de verbinding wordt gedeeld door meerdere apparaten, kan het nodig zijn om botsingsvermijdings- en botsingsdetectiesystemen te implementeren om betrouwbare communicatie te garanderen.

Conclusie

De fysieke laag is laag één in het OSI-model. Het behandelt de normen voor het daadwerkelijk verzenden van gegevens van de ene plaats naar de andere. Het OSI-model heeft alleen betrekking op netwerken, maar het concept van de fysieke laag is identiek voor interne communicatie binnen een computer, zoals via een PCIe-, USB- of SATA-verbinding.

De fysieke laag omvat niet alleen het hardware-ontwerp, maar ook de methoden voor signalering en signaaldecodering om betekenisvolle gegevens door te geven aan de rest van de computer. Ethernet en Wi-Fi zijn waarschijnlijk de meest bekende fysieke laagstandaarden, hoewel verre van de enige. Vergeet niet uw mening te delen in de opmerkingen hieronder.