Mis on füüsiline kiht?

Arvutivõrkude puhul on põhimudel, mida tuleb mõista, OSI mudel. Kontseptuaalne OSI ehk avatud lähtekoodiga ühendamise mudel kirjeldab seitsmest suhtluskihist koosnevat seeriat. Igal kihil on oma funktsioonid ja omadused. OSI mudel ei keela ühtegi konkreetset protokolli. Selle asemel määratleb see standardse suhtlusraamistiku, mille ümber saab protokolle kujundada.

Kaasaegses maailmas on OSI mudel veidi ebatäpne, mitmed standardprotokollid hõlmavad kahte kihti ja mõned kihid on kombineeritud või jagatud. Sellele vaatamata on see endiselt hea lähtekoht võrgukontseptsioonide mõistmiseks.

OSI mudelis määratletud madalaim kiht, 1. kiht, füüsiline kiht, on teistest kihtidest üsna erinev. Füüsiline kiht on põhiline suhtlusplatvorm. See tähendab, et see ei hõlma ainult signaalide kodeerimist ja dekodeerimist, vaid ka tegelike edastuskandjate ja edastusmeetodite standardimist.

Mis on füüsilise kihi tuum?

Iga füüsilise kihi tuumaks peab standard olema usaldusväärne edastusmeedium. Olenevalt standardist võib see olla elektriline või elektromagnetiline süsteem. Teoreetiliselt on võimalikud ka muud sidevahendid, näiteks heli. Valdav enamik süsteeme kasutab siiski elektrilisi või elektromagnetilisi kandjaid. Selle põhjuseks on nende pakutav edastuskiirus, ulatus ja kõrged signaalisagedused.

Näiteks võiks sidesüsteemi luua nii, et see kasutaks suhtlemiseks lippe lehvitavaid inimesi. Kuigi see on teostatav, on lippude liigutamise või vahetamise sagedus aeglane, piirates ribalaiust. Funktsionaalsust piirab veelgi nähtavus, piirates leviala, eriti mitteavatud keskkondades.

Kui tegelik sidemeedium on otsustatud, tuleb kindlaks määrata keerukus ja juhtmete arv kaablis juhtmega ühenduste jaoks standardida. Samuti on vaja standardida nende paigutus ( st keerdpaarid, varjestus jne ). Füüsilised pistikud tuleb kujundada, nii elektrilised emas- kui ka isasühendused. Tuleb määratleda standardsed pingetasemed, nagu ka signaalimismeetodid, ajastused ja vastuvõetavad signaali-müra suhted. Enamik neist mõjutab füüsilise ühenduse lõplikku ribalaiust.

Traadita süsteemide puhul on disainivalikud omavahel seotud, kuid erinevad. Kasutatava valguse täpne sagedus või sagedused peavad olema standarditud. Andmete valguses kodeerimise täpne meetod peab olema standarditud. Kui kasutada fiiberoptilist kaablit, peab see olema ka standarditud. Traadiga ühenduste standardimisel on palju rohkem sarnasusi. Kui sagedus või sagedused on normaliseeritud, on oluline kavandada süsteemid, mis suudavad neid signaale luua ja vastu võtta.

Kuidas toimib füüsiline kiht teiste kihtidega?

Kui tegelik sidemeedium ja süsteem on välja töötatud, on vaja luua ka kiibid, mis suudavad füüsilise andmekandja kaudu saadetavaid signaale kodeerida ja dekodeerida. Neid kiipe nimetatakse üldiselt PHY kiipideks. Need kiibid vastutavad signaalide töötlemise ja andmete edastamise eest 2. tasemele, andmeside kihile, töötlemiseks mõeldud riistvarale.

Andmelingi kiht ja selle kohal asuv võrgukiht vastutavad andmete marsruutimise eest võrkude ümber ja nende vahel. Füüsiline kiht ei pea sellest teadlik olema. See peab ainult suutma usaldusväärselt suhelda ühest punktist teise või isegi ühest punktist mitme punktini.

Sõltuvalt juhtmega või traadita andmekandjate kasutamisest ja kui ühendus on jagatud mitme seadme vahel, võib usaldusväärse side tagamiseks olla vajalik kokkupõrke vältimise ja kokkupõrke tuvastamise süsteemide rakendamine.

Järeldus

Füüsiline kiht on OSI mudelis esimene kiht. See hõlmab standardeid andmete tegelikuks edastamiseks ühest kohast teise. OSI mudel hõlmab ainult võrguühendust, kuid füüsilise kihi kontseptsioon on identne arvutisisese suhtluse puhul, näiteks PCIe-, USB- või SATA-ühenduse kaudu.

Füüsiline kiht ei hõlma ainult riistvarakujundust, vaid ka signaalimis- ja signaalidekodeerimismeetodeid, et edastada sisulisi andmeid ülejäänud arvutisse. Ethernet ja Wi-Fi on tõenäoliselt kõige tuntumad füüsilise kihi standardid, kuigi kaugeltki mitte ainsad. Ärge unustage jagada oma mõtteid allolevates kommentaarides.