Mikä on fyysinen kerros?

Tietokoneverkoissa ydinmalli, joka on ymmärrettävä, on OSI-malli. Käsitteellinen OSI tai Open Sources Interconnection -malli kuvaa seitsemän viestintäkerroksen sarjaa. Jokaisella kerroksella on toiminnallisuutensa ja ominaisuutensa. OSI-malli ei kiellä mitään erityistä protokollaa. Sen sijaan se määrittelee standardin viestintäkehyksen, jonka ympärille protokollia voidaan suunnitella.

OSI-malli nykymaailmassa on hieman epätarkka, sillä useat standardiprotokollat ​​jakautuvat kahteen kerrokseen ja joitain kerroksia yhdistetään tai jaetaan edelleen. Tästä huolimatta se on edelleen hyvä lähtökohta verkostoitumiskäsitteiden ymmärtämiselle.

OSI-mallissa määritelty alin kerros, kerros 1, fyysinen kerros, on aivan erilainen kuin muut kerrokset. Fyysinen kerros on perustavanlaatuinen viestintäalusta. Tämä tarkoittaa, että se ei sisällä vain signaalien koodausta ja dekoodausta, vaan myös varsinaisten lähetysvälineiden ja lähetysmenetelmien standardointia.

Mikä on fyysisen kerroksen ytimessä?

Minkä tahansa fyysisen kerroksen ytimessä standardin on oltava luotettava lähetysväline. Standardista riippuen tämä voi olla sähköinen tai sähkömagneettinen järjestelmä. Teoriassa muut viestintävälineet, kuten ääni, ovat mahdollisia. Suurin osa järjestelmistä käyttää kuitenkin sähköisiä tai sähkömagneettisia tietovälineitä. Tämä johtuu niiden tarjoamasta lähetysnopeudesta, kantamasta ja korkeista signalointitaajuuksista.

Esimerkiksi viestintäjärjestelmä voitaisiin suunnitella käyttämään lippuja heiluttavia ihmisiä kommunikoimaan. Vaikka tämä on mahdollista, lippujen siirtämisen tai vaihtamisen taajuus on hidas, mikä rajoittaa kaistanleveyttä. Toimivuutta rajoittaa edelleen näköyhteys, joka rajoittaa kantamaa erityisesti ei-avoimissa ympäristöissä.

Kun varsinainen viestintäväline on päätetty, määritettävät monimutkaisuudet ja kaapelin johtojen määrä on standardoitava langallisia yhteyksiä varten. On myös tarpeen standardoida niiden järjestely ( eli kierretyt parit, suojaukset jne. ). Fyysiset liittimet on suunniteltava, sekä sähköiset naaras- että urosliittimet. Vakiojännitetasot on määriteltävä, samoin kuin signalointimenetelmät, ajoitukset ja hyväksyttävät signaali-kohinasuhteet. Suurin osa näistä vaikuttaa fyysisen yhteyden lopulliseen kaistanleveyteen.

Langattomien järjestelmien suunnitteluvalinnat liittyvät toisiinsa, mutta erilaisia. Käytettävän valon tarkka taajuus tai taajuudet on standardoitava. Tarkka menetelmä datan koodaamiseksi valossa on standardoitava. Jos käytetään kuitukaapelia, se on myös standardoitava. Langallisten yhteyksien standardoinnissa on paljon enemmän yhtäläisyyksiä. Kun taajuus tai taajuudet on normalisoitu, on tärkeää suunnitella järjestelmät, jotka pystyvät luomaan ja vastaanottamaan näitä signaaleja.

Miten fyysinen kerros on vuorovaikutuksessa muiden kerrosten kanssa?

Kun varsinainen viestintäväline ja järjestelmä on suunniteltu, on myös tarpeen luoda sirut, jotka voivat koodata ja purkaa fyysisen median kautta lähetetyt signaalit. Näitä siruja kutsutaan yleensä PHY-siruiksi. Nämä sirut vastaavat signaalien käsittelystä ja tietojen luovuttamisesta tasolle 2, Data Link -kerrokseen, laitteistoon käsittelyä varten.

Data Link -kerros ja sen yläpuolella oleva verkkokerros vastaavat tietojen reitittämisestä verkkojen ympäri ja välillä. Fyysisen kerroksen ei tarvitse olla tietoinen siitä. Sen tarvitsee vain pystyä kommunikoimaan luotettavasti pisteestä toiseen tai jopa pisteestä moneen pisteeseen.

Riippuen langallisten tai langattomien tietovälineiden käytöstä ja jos yhteys on jaettu useiden laitteiden välillä, voi olla tarpeen ottaa käyttöön törmäyksenesto- ja törmäystunnistusjärjestelmiä luotettavan viestinnän varmistamiseksi.

Johtopäätös

Fyysinen kerros on kerros yksi OSI-mallissa. Se kattaa standardit, jotka koskevat tiedon siirtämistä paikasta toiseen. OSI-malli kattaa vain verkkoyhteyden, mutta fyysisen kerroksen käsite on identtinen tietokoneen sisäisessä tiedonsiirrossa, kuten PCIe-, USB- tai SATA-yhteyden kautta.

Fyysinen kerros ei kata vain laitteistosuunnittelua, vaan myös signalointi- ja signaalien dekoodausmenetelmiä merkityksellisen tiedon välittämiseksi muulle tietokoneelle. Ethernet ja Wi-Fi ovat todennäköisesti tunnetuimpia fyysisen kerroksen standardeja, vaikkakaan kaukana ainoista. Älä unohda jakaa ajatuksesi alla olevissa kommenteissa.