O que é a camada física?

Em redes de computadores, um modelo básico a ser compreendido é o modelo OSI. O modelo conceitual OSI ou Open Sources Interconnection descreve uma série de sete camadas de comunicação. Cada camada tem sua funcionalidade e características. O modelo OSI não proscreve nenhum protocolo específico. Em vez disso, ele define uma estrutura de comunicação padrão em torno da qual os protocolos podem ser projetados.

O modelo OSI no mundo moderno é ligeiramente impreciso, com vários protocolos padrão abrangendo duas camadas e algumas camadas sendo combinadas ou divididas posteriormente. Apesar disso, continua sendo um bom ponto de partida para entender os conceitos de rede.

A camada inferior definida no modelo OSI, a camada 1, a camada física, é bastante diferente das demais camadas. A camada física é a plataforma de comunicação fundamental. Isso significa que envolve não apenas a codificação e decodificação de sinais, mas também a padronização dos meios de transmissão e métodos de transmissão reais.

O que está no centro da camada física?

No centro de qualquer camada física, o padrão precisa ser um meio de transmissão confiável. Dependendo do padrão, pode ser um sistema elétrico ou eletromagnético. Teoricamente, outros meios de comunicação são possíveis, como o áudio. A grande maioria dos sistemas usa meios elétricos ou eletromagnéticos. Isso se deve à velocidade de transmissão, alcance e altas frequências de sinalização que eles oferecem.

Como exemplo, um sistema de comunicação poderia ser projetado para usar humanos agitando bandeiras para se comunicar. Embora isso seja viável, a frequência com que os sinalizadores podem ser movidos ou trocados é lenta, limitando a largura de banda. A funcionalidade é ainda mais limitada pela linha de visão, restringindo o alcance, especialmente em ambientes não abertos.

Uma vez que o meio de comunicação real é decidido, as complexidades que precisam ser determinadas e o número de fios no cabo precisam ser padronizados para conexões com fio. Também é necessário padronizar como eles estão dispostos ( ou seja, pares trançados, blindagem, etc. ). Os conectores físicos precisam ser projetados, tanto os conectores eletricamente fêmeas quanto os machos. Os níveis de tensão padrão devem ser definidos, assim como os métodos de sinalização, temporizações e relações sinal-ruído aceitáveis. A maioria deles afeta a largura de banda final da conexão física.

Para sistemas sem fio, as opções de design são relacionadas, mas diferentes. A frequência exata ou frequências de luz a serem usadas devem ser padronizadas. O método preciso de codificação dos dados na luz deve ser padronizado. Se um cabo de fibra ótica for usado, isso também deve ser padronizado. Há muito mais semelhanças com a padronização de conexões com fio. Uma vez normalizada a frequência ou frequências, é importante projetar sistemas capazes de criar e receber esses sinais.

Como a camada física interage com as outras camadas?

Uma vez que o meio de comunicação e o sistema reais tenham sido projetados, também é necessário criar chips que possam codificar e decodificar os sinais enviados pelo meio físico. Esses chips são geralmente chamados de chips PHY. Esses chips são responsáveis ​​pelo processamento dos sinais e envio desses dados para o nível 2, camada de enlace de dados, hardware para processamento.

A camada de enlace de dados e a camada de rede acima dela são responsáveis ​​pelo roteamento de dados entre as redes. A camada física não precisa estar ciente disso. Ele só precisa ser capaz de se comunicar de forma confiável de um ponto a outro, ou mesmo de um ponto a muitos pontos.

Dependendo do uso de meios com ou sem fio e se a conexão for compartilhada entre vários dispositivos, pode ser necessário implementar sistemas de prevenção e detecção de colisão para garantir comunicações confiáveis.

Conclusão

A camada física é a camada um no modelo OSI. Abrange os padrões para realmente transmitir dados de um lugar para outro. O modelo OSI cobre apenas a rede, mas o conceito da camada física é idêntico para comunicações internas em um computador, como por meio de uma conexão PCIe, USB ou SATA.

A camada física não cobre apenas o projeto de hardware, mas também os métodos de sinalização e decodificação de sinal para passar dados significativos para o restante do computador. Ethernet e Wi-Fi são provavelmente os padrões de camada física mais conhecidos, embora longe de serem os únicos. Não se esqueça de compartilhar seus pensamentos nos comentários abaixo.