Какво представлява физическият слой?

В компютърните мрежи основен модел за разбиране е OSI моделът. Концептуалният модел OSI или Open Sources Interconnection описва серия от седем комуникационни слоя. Всеки слой има своя функционалност и характеристики. OSI моделът не забранява конкретен протокол. Вместо това, той дефинира стандартна комуникационна рамка, около която могат да се проектират протоколи.

OSI моделът в съвременния свят е малко неточен, с няколко стандартни протокола, обхващащи два слоя, а някои слоеве се комбинират или разделят допълнително. Въпреки това, той остава добро отправно място за разбиране на концепциите за работа в мрежа.

Най-ниският слой, дефиниран в OSI модела, слой 1, физическият слой, е доста различен от другите слоеве. Физическият слой е основната комуникационна платформа. Това означава, че включва не само кодиране и декодиране на сигнали, но и стандартизиране на действителната среда за предаване и методи за предаване.

Какво е в основата на физическия слой?

В основата на всеки физически слой стандартът трябва да бъде надеждна среда за предаване. В зависимост от стандарта това може да бъде електрическа или електромагнитна система. Теоретично са възможни други комуникационни медии, като аудио. По-голямата част от системите обаче използват електрически или електромагнитни медии. Това се дължи на скоростта на предаване, обхвата и високите честоти на сигнализиране, които предлагат.

Като пример, една комуникационна система може да бъде проектирана така, че да използва хора, развяващи знамена, за да комуникират. Въпреки че това е осъществимо, честотата, с която флаговете могат да се преместват или превключват, е бавна, което ограничава честотната лента. Функционалността е допълнително ограничена от линията на видимост, ограничавайки обхвата, особено в неотворени среди.

След като се вземе решение за действителната комуникационна среда, сложността, която трябва да се определи, и броят на проводниците в кабела трябва да бъдат стандартизирани за кабелни връзки. Също така е необходимо да се стандартизира как са подредени ( т.е. усукани двойки, екраниране и т.н. ). Физическите съединители трябва да бъдат проектирани, както електрическите женски, така и мъжките съединители. Стандартните нива на напрежение трябва да бъдат определени, както и методите за сигнализиране, времената и приемливите съотношения сигнал/шум. Повечето от тях засягат крайната честотна лента на физическата връзка.

За безжичните системи изборът на дизайн е свързан, но различен. Точната честота или честоти на светлината, които ще се използват, трябва да бъдат стандартизирани. Точният метод за кодиране на данните в светлината трябва да бъде стандартизиран. Ако трябва да се използва оптичен кабел, той също трябва да бъде стандартизиран. Има много повече прилики със стандартизирането на кабелни връзки. След като честотата или честотите са нормализирани, е важно да се проектират системи, способни да създават и приемат тези сигнали.

Как физическият слой взаимодейства с другите слоеве?

След като действителната комуникационна медия и система са проектирани, също е необходимо да се създадат чипове, които могат да кодират и декодират сигналите, изпратени през физическата медия. Тези чипове обикновено се наричат ​​PHY чипове. Тези чипове са отговорни за обработката на сигналите и предаването на тези данни на ниво 2, слой за връзка с данни, хардуер за обработка.

Слоят за връзка с данни и мрежовият слой над него отговарят за маршрутизирането на данни около и между мрежите. Физическият слой не трябва да е наясно с това. Трябва само да може надеждно да комуникира от една точка до друга или дори от една точка до много точки.

В зависимост от използването на кабелна или безжична среда и ако връзката е споделена между множество устройства, може да е необходимо да се внедрят системи за избягване на сблъсък и откриване на сблъсък, за да се осигурят надеждни комуникации.

Заключение

Физическият слой е слой едно в OSI модела. Той покрива стандартите за действително предаване на данни от едно място на друго. Моделът OSI обхваща само работа в мрежа, но концепцията на физическия слой е идентична за вътрешните комуникации в компютъра, като например през PCIe, USB или SATA връзка.

Физическият слой обхваща не само дизайна на хардуера, но и методите за сигнализиране и декодиране на сигнала за предаване на значими данни към останалата част от компютъра. Ethernet и Wi-Fi вероятно са най-известните стандарти за физически слой, макар и далеч от единствените. Не забравяйте да споделите мислите си в коментарите по-долу.