Què és la capa física?

En xarxes d'ordinadors, un model bàsic per entendre és el model OSI. El model OSI conceptual o d'interconnexió de codis oberts descriu una sèrie de set capes de comunicació. Cada capa té la seva funcionalitat i característiques. El model OSI no prohibeix cap protocol específic. En canvi, defineix un marc de comunicació estàndard al voltant del qual es poden dissenyar protocols.

El model OSI al món modern és lleugerament imprecís, amb diversos protocols estàndard a cavall entre dues capes i algunes capes es combinen o es divideixen més. Malgrat això, segueix sent un bon punt de partida per entendre els conceptes de xarxes.

La capa més baixa definida en el model OSI, la capa 1, la capa física, és força diferent de les altres capes. La capa física és la plataforma de comunicació fonamental. Això vol dir que implica no només la codificació i descodificació de senyals, sinó també l'estandardització dels mitjans de transmissió reals i els mètodes de transmissió.

Què hi ha al nucli de la capa física?

Al nucli de qualsevol capa física, l'estàndard ha de ser un mitjà de transmissió fiable. Depenent de l'estàndard, aquest podria ser un sistema elèctric o electromagnètic. Teòricament, altres mitjans de comunicació són possibles, com l'àudio. Tanmateix, la gran majoria dels sistemes utilitzen mitjans elèctrics o electromagnètics. Això es deu a la velocitat de transmissió, l'abast i les altes freqüències de senyalització que ofereixen.

Com a exemple, es podria dissenyar un sistema de comunicació per utilitzar humans agitant banderes per comunicar-se. Tot i que això és factible, la freqüència amb què es poden moure o canviar les banderes és lenta, limitant l'ample de banda. La funcionalitat està encara més limitada per la línia de visió, restringint l'abast, especialment en entorns no oberts.

Un cop decidits els mitjans de comunicació reals, cal estandarditzar les complexitats que cal determinar i el nombre de cables del cable per a les connexions per cable. També cal estandarditzar com estan disposats ( és a dir, parells trenats, blindatge, etc. ). Cal dissenyar els connectors físics, tant els connectors elèctricament femenins com els masculins. S'han de definir nivells de tensió estàndard, així com els mètodes de senyalització, els temps i les relacions senyal/soroll acceptables. La majoria d'aquests afecten l'ample de banda final de la connexió física.

Per als sistemes sense fil, les opcions de disseny estan relacionades però diferents. S'ha d'estandarditzar la freqüència o freqüències exactes de la llum que s'utilitzaran. S'ha d'estandarditzar el mètode precís de codificació de les dades a la llum. Si s'ha d'utilitzar un cable de fibra òptica, també s'ha d'estandarditzar. Hi ha moltes més similituds amb l'estandardització de connexions per cable. Un cop normalitzada la freqüència o freqüències, és important dissenyar sistemes capaços de crear i rebre aquests senyals.

Com interactua la capa física amb les altres capes?

Un cop dissenyats els mitjans de comunicació i el sistema reals, també és necessari crear xips que puguin codificar i descodificar els senyals enviats a través dels mitjans físics. Aquests xips es coneixen generalment com a xips PHY. Aquests xips són els responsables del processament dels senyals i el lliurament d'aquestes dades al nivell 2, capa d'enllaç de dades, maquinari per al processament.

La capa d'enllaç de dades i la capa de xarxa que hi ha a sobre s'encarreguen d'encaminar les dades entre xarxes i entre elles. La capa física no ha de ser conscient d'això. Només ha de ser capaç de comunicar-se de manera fiable d'un punt a un altre, o fins i tot d'un punt a molts punts.

En funció de l'ús de mitjans per cable o sense fil i si la connexió es comparteix entre diversos dispositius, pot ser necessari implementar sistemes d'evitació de col·lisions i de detecció de col·lisions per garantir comunicacions fiables.

Conclusió

La capa física és la primera capa del model OSI. Cobreix els estàndards per transmetre dades d'un lloc a un altre. El model OSI només cobreix la xarxa, però el concepte de la capa física és idèntic per a les comunicacions internes dins d'un ordinador, com ara una connexió PCIe, USB o SATA.

La capa física no només cobreix el disseny de maquinari, sinó també els mètodes de senyalització i descodificació del senyal per passar dades significatives a la resta de l'ordinador. Ethernet i Wi-Fi són probablement els estàndards de capa física més coneguts, encara que lluny dels únics. No us oblideu de compartir els vostres pensaments als comentaris a continuació.