Co je fyzická vrstva?

V počítačových sítích je základním modelem, kterému je třeba porozumět, model OSI. Koncepční model OSI neboli Open Sources Interconnection model popisuje sérii sedmi komunikačních vrstev. Každá vrstva má své funkce a vlastnosti. Model OSI nezakazuje žádný konkrétní protokol. Místo toho definuje standardní komunikační rámec, kolem kterého lze navrhovat protokoly.

Model OSI v moderním světě je mírně nepřesný, přičemž několik standardních protokolů se rozkládá na dvou vrstvách a některé vrstvy jsou dále kombinovány nebo rozdělovány. Navzdory tomu zůstává dobrým výchozím místem pro pochopení síťových konceptů.

Nejnižší vrstva definovaná v modelu OSI, vrstva 1, fyzická vrstva, je zcela odlišná od ostatních vrstev. Fyzická vrstva je základní komunikační platformou. To znamená, že zahrnuje nejen kódování a dekódování signálů, ale také standardizaci skutečných přenosových médií a způsobů přenosu.

Co je jádrem fyzické vrstvy?

V jádru každé fyzické vrstvy musí být standardem spolehlivé přenosové médium. V závislosti na normě to může být elektrický nebo elektromagnetický systém. Teoreticky jsou možná i jiná komunikační média, jako je zvuk. Naprostá většina systémů však používá elektrická nebo elektromagnetická média. Je to způsobeno přenosovou rychlostí, dosahem a vysokými signálními frekvencemi, které nabízejí.

Jako příklad lze uvést, že komunikační systém by mohl být navržen tak, aby ke komunikaci používal mávání lidí. I když je to proveditelné, frekvence, se kterou lze příznaky posouvat nebo přepínat, je pomalá, což omezuje šířku pásma. Funkčnost je dále omezena přímkou ​​viditelnosti, která omezuje dosah, zejména v neotevřených prostředích.

Jakmile je rozhodnuto o skutečném komunikačním médiu, je třeba standardizovat složitost, kterou je třeba určit, a počet vodičů v kabelu pro kabelová připojení. Je také nutné standardizovat jejich uspořádání ( tj. kroucené dvoulinky, stínění atd. ). Fyzické konektory musí být navrženy, a to jak konektory elektricky samice, tak konektory samce. Musí být definovány standardní úrovně napětí, stejně jako způsoby signalizace, časování a přijatelné poměry signálu k šumu. Většina z nich ovlivňuje konečnou šířku pásma fyzického připojení.

U bezdrátových systémů jsou volby designu příbuzné, ale odlišné. Přesná frekvence nebo frekvence světla, které se má použít, musí být standardizovány. Přesný způsob kódování dat ve světle musí být standardizován. Pokud má být použit optický kabel, musí být také standardizován. Existuje mnohem více podobností se standardizací kabelových připojení. Jakmile byla frekvence nebo frekvence normalizovány, je důležité navrhnout systémy schopné vytvářet a přijímat tyto signály.

Jak fyzická vrstva interaguje s ostatními vrstvami?

Jakmile jsou navržena skutečná komunikační média a systém, je také nutné vytvořit čipy, které dokážou kódovat a dekódovat signály odesílané přes fyzické médium. Tyto čipy jsou obecně označovány jako PHY čipy. Tyto čipy jsou zodpovědné za zpracování signálů a předávání těchto dat úrovni 2, vrstvě Data Link, hardware pro zpracování.

Vrstva Data Link a Síťová vrstva nad ní jsou zodpovědné za směrování dat kolem sítí a mezi nimi. Fyzická vrstva si toho nemusí být vědoma. Musí být schopen spolehlivě komunikovat z jednoho bodu do druhého nebo dokonce z jednoho bodu do mnoha bodů.

V závislosti na použití kabelových nebo bezdrátových médií a pokud je připojení sdíleno mezi více zařízeními, může být nutné implementovat systémy pro předcházení kolizím a systémy detekce kolize, aby byla zajištěna spolehlivá komunikace.

Závěr

Fyzická vrstva je v modelu OSI vrstva jedna. Zahrnuje standardy pro skutečný přenos dat z jednoho místa na druhé. Model OSI pokrývá pouze sítě, ale koncept fyzické vrstvy je identický pro interní komunikaci v počítači, jako je připojení PCIe, USB nebo SATA.

Fyzická vrstva nepokrývá pouze návrh hardwaru, ale také způsoby signalizace a dekódování signálu, aby se smysluplná data předávala zbytku počítače. Ethernet a Wi-Fi jsou pravděpodobně nejznámější standardy fyzické vrstvy, i když zdaleka ne jediné. Nezapomeňte se podělit o své myšlenky v komentářích níže.