Ce este stratul fizic?

În rețelele de calculatoare, un model de bază de înțeles este modelul OSI. Modelul conceptual OSI sau Open Sources Interconnection descrie o serie de șapte straturi de comunicare. Fiecare strat are funcționalitatea și caracteristicile sale. Modelul OSI nu interzice niciun protocol specific. În schimb, definește un cadru standard de comunicare în jurul căruia pot fi proiectate protocoale.

Modelul OSI în lumea modernă este ușor inexact, cu mai multe protocoale standard care se încadrează pe două straturi și unele straturi fiind combinate sau împărțite în continuare. În ciuda acestui fapt, rămâne un bun loc de plecare pentru a înțelege conceptele de rețea.

Cel mai de jos strat definit în modelul OSI, stratul 1, stratul fizic, este destul de diferit de celelalte straturi. Stratul fizic este platforma fundamentală de comunicare. Aceasta înseamnă că implică nu numai codificarea și decodificarea semnalelor, ci și standardizarea mijloacelor de transmisie actuale și a metodelor de transmisie.

Ce se află în centrul stratului fizic?

În centrul oricărui strat fizic, standardul trebuie să fie un mediu de transmisie fiabil. În funcție de standard, acesta poate fi un sistem electric sau electromagnetic. Teoretic, sunt posibile alte medii de comunicare, cum ar fi audio. Marea majoritate a sistemelor folosesc medii electrice sau electromagnetice, totuși. Acest lucru se datorează vitezei de transmisie, intervalului și frecvențelor de semnalizare ridicate pe care le oferă.

Ca exemplu, un sistem de comunicații ar putea fi proiectat să folosească oameni care fluturează steaguri pentru a comunica. Deși acest lucru este fezabil, frecvența cu care steaguri pot fi mutate sau comutate este lentă, limitând lățimea de bandă. Funcționalitatea este limitată și mai mult de linia de vedere, limitând raza de acțiune, în special în mediile nedeschise.

Odată ce mediul de comunicare propriu-zis este decis, complexitățile care trebuie determinate și numărul de fire din cablu trebuie să fie standardizate pentru conexiunile prin cablu. De asemenea, este necesar să se standardizeze modul în care sunt aranjate ( adică, perechi răsucite, ecranare etc. ). Conectorii fizici trebuie proiectați, atât conectorii electrici mamă, cât și conectorii masculin. Trebuie definite niveluri standard de tensiune, la fel ca și metodele de semnalizare, sincronizarea și raporturile acceptabile semnal-zgomot. Cele mai multe dintre acestea afectează lățimea de bandă finală a conexiunii fizice.

Pentru sistemele fără fir, alegerile de design sunt legate, dar diferite. Frecvența sau frecvențele exacte ale luminii care trebuie utilizate trebuie să fie standardizate. Metoda precisă de codificare a datelor în lumină trebuie standardizată. Dacă se folosește un cablu cu fibră optică, acesta trebuie și el standardizat. Există mult mai multe asemănări cu standardizarea conexiunilor prin cablu. Odată ce frecvența sau frecvențele au fost normalizate, este important să se proiecteze sisteme capabile să creeze și să primească acele semnale.

Cum interacționează stratul fizic cu celelalte straturi?

Odată ce mediile de comunicare și sistemul propriu-zis au fost proiectate, este, de asemenea, necesar să se creeze cipuri care să poată codifica și decoda semnalele trimise pe mediile fizice. Aceste cipuri sunt denumite în general cipuri PHY. Aceste cipuri sunt responsabile pentru procesarea semnalelor și transmiterea acestor date către nivelul 2, stratul Data Link, hardware pentru procesare.

Stratul de legătură de date și stratul de rețea de deasupra acestuia sunt responsabile pentru rutarea datelor în jurul și între rețele. Stratul fizic nu trebuie să fie conștient de asta. Trebuie doar să poată comunica în mod fiabil de la un punct la altul sau chiar de la un punct la mai multe puncte.

În funcție de utilizarea mediilor cu fir sau fără fir și dacă conexiunea este partajată între mai multe dispozitive, poate fi necesară implementarea sistemelor de prevenire a coliziunilor și de detectare a coliziunilor pentru a asigura comunicații fiabile.

Concluzie

Stratul fizic este stratul unu în modelul OSI. Acesta acoperă standardele pentru transmiterea efectivă a datelor dintr-un loc în altul. Modelul OSI acoperă numai rețeaua, dar conceptul de strat fizic este identic pentru comunicațiile interne în interiorul unui computer, cum ar fi o conexiune PCIe, USB sau SATA.

Stratul fizic nu acoperă doar designul hardware, ci și metodele de semnalizare și decodare a semnalului pentru a transmite date semnificative către restul computerului. Ethernet și Wi-Fi sunt probabil cele mai cunoscute standarde ale stratului fizic, deși departe de a fi singurele. Nu uitați să vă împărtășiți gândurile în comentariile de mai jos.