Co to jest warstwa fizyczna?

W sieciach komputerowych podstawowym modelem, który należy zrozumieć, jest model OSI. Konceptualny model OSI lub Open Sources Interconnection opisuje serię siedmiu warstw komunikacyjnych. Każda warstwa ma swoją funkcjonalność i cechy. Model OSI nie narzuca żadnego konkretnego protokołu. Zamiast tego definiuje standardowe ramy komunikacyjne, wokół których można zaprojektować protokoły.

Model OSI we współczesnym świecie jest nieco niedokładny, z kilkoma standardowymi protokołami obejmującymi dwie warstwy, a niektóre warstwy są dalej łączone lub dzielone. Mimo to pozostaje dobrym punktem wyjścia do zrozumienia koncepcji sieci.

Najniższa warstwa zdefiniowana w modelu OSI, warstwa 1, warstwa fizyczna, różni się znacznie od pozostałych warstw. Warstwa fizyczna jest podstawową platformą komunikacyjną. Oznacza to, że obejmuje nie tylko kodowanie i dekodowanie sygnałów, ale także standaryzację rzeczywistych mediów transmisyjnych i metod transmisji.

Co znajduje się w rdzeniu warstwy fizycznej?

W centrum każdej warstwy fizycznej standard musi być niezawodnym medium transmisyjnym. W zależności od normy może to być układ elektryczny lub elektromagnetyczny. Teoretycznie możliwe są inne media komunikacyjne, takie jak dźwięk. Jednak zdecydowana większość systemów wykorzystuje media elektryczne lub elektromagnetyczne. Wynika to z szybkości transmisji, zasięgu i wysokich częstotliwości sygnalizacyjnych, które oferują.

Na przykład system komunikacyjny można zaprojektować tak, aby wykorzystywał do komunikacji ludzi machających flagami. Chociaż jest to wykonalne, częstotliwość przesuwania lub przełączania flag jest niska, co ogranicza przepustowość. Funkcjonalność jest dodatkowo ograniczona przez linię wzroku, ograniczającą zasięg, szczególnie w nieotwartych środowiskach.

Po wybraniu rzeczywistych środków komunikacji należy określić złożoność i liczbę żył w kablu dla połączeń przewodowych. Konieczne jest również ujednolicenie sposobu ich ułożenia ( tj. skręconych par, ekranowania itp. ). Fizyczne złącza muszą być zaprojektowane, zarówno złącza elektryczne żeńskie, jak i męskie. Należy zdefiniować standardowe poziomy napięcia, podobnie jak metody sygnalizacji, czasy i akceptowalny stosunek sygnału do szumu. Większość z nich wpływa na ostateczną przepustowość połączenia fizycznego.

W przypadku systemów bezprzewodowych wybory projektowe są powiązane, ale różne. Dokładna częstotliwość lub częstotliwości światła, które mają być użyte, muszą być znormalizowane. Dokładna metoda kodowania danych w świetle musi zostać ujednolicona. Jeśli ma być używany kabel światłowodowy, to również musi być znormalizowany. Istnieje wiele innych podobieństw do standaryzacji połączeń przewodowych. Po znormalizowaniu częstotliwości lub częstotliwości ważne jest zaprojektowanie systemów zdolnych do tworzenia i odbierania tych sygnałów.

Jak warstwa fizyczna oddziałuje z innymi warstwami?

Po zaprojektowaniu rzeczywistych mediów komunikacyjnych i systemu konieczne jest również stworzenie chipów, które mogą kodować i dekodować sygnały przesyłane przez fizyczne media. Te chipy są ogólnie określane jako chipy PHY. Te chipy są odpowiedzialne za przetwarzanie sygnałów i przekazywanie tych danych do poziomu 2, warstwy łącza danych, sprzętu do przetwarzania.

Warstwa łącza danych i warstwa sieci znajdująca się powyżej są odpowiedzialne za kierowanie danych w sieciach i między nimi. Warstwa fizyczna nie musi być tego świadoma. Musi tylko być w stanie niezawodnie komunikować się z jednego punktu do drugiego, a nawet z jednego punktu do wielu punktów.

W zależności od wykorzystania przewodowych lub bezprzewodowych mediów oraz jeśli połączenie jest współdzielone między wieloma urządzeniami, może być konieczne wdrożenie systemów unikania kolizji i wykrywania kolizji w celu zapewnienia niezawodnej komunikacji.

Wniosek

Warstwa fizyczna jest pierwszą warstwą w modelu OSI. Obejmuje standardy faktycznego przesyłania danych z jednego miejsca do drugiego. Model OSI obejmuje tylko sieci, ale koncepcja warstwy fizycznej jest identyczna w przypadku komunikacji wewnętrznej w komputerze, na przykład przez połączenie PCIe, USB lub SATA.

Warstwa fizyczna obejmuje nie tylko projekt sprzętu, ale także metody sygnalizacji i dekodowania sygnału w celu przekazywania znaczących danych do reszty komputera. Ethernet i Wi-Fi to prawdopodobnie najbardziej znane standardy warstwy fizycznej, choć nie jedyne. Nie zapomnij podzielić się swoimi przemyśleniami w komentarzach poniżej.