Mi az a fizikai réteg?

A számítógépes hálózatokban az OSI-modell az egyik legfontosabb megértendő modell. A koncepcionális OSI vagy nyílt forráskódú összekapcsolási modell hét kommunikációs rétegből álló sorozatot ír le. Minden rétegnek megvan a maga funkciója és jellemzői. Az OSI modell nem ír elő semmilyen konkrét protokollt. Ehelyett egy szabványos kommunikációs keretet határoz meg, amely köré protokollokat lehet tervezni.

A modern világ OSI-modellje kissé pontatlan, számos szabványos protokoll két réteget fed le, és egyes rétegeket kombinálnak vagy tovább osztanak. Ennek ellenére továbbra is jó kiindulópont a hálózati fogalmak megértéséhez.

Az OSI modellben definiált legalacsonyabb réteg, az 1. réteg, a fizikai réteg egészen más, mint a többi réteg. A fizikai réteg az alapvető kommunikációs platform. Ez azt jelenti, hogy nemcsak a jelek kódolását és dekódolását foglalja magában, hanem a tényleges átviteli közegek és átviteli módszerek szabványosítását is.

Mi van a fizikai réteg magjában?

Minden fizikai réteg magjában a szabványnak megbízható átviteli adathordozónak kell lennie. A szabványtól függően ez lehet elektromos vagy elektromágneses rendszer. Elméletileg más kommunikációs eszközök is lehetségesek, például hang. A rendszerek túlnyomó többsége azonban elektromos vagy elektromágneses adathordozót használ. Ez az általuk kínált átviteli sebességnek, tartománynak és magas jelzési frekvenciának köszönhető.

Példaként említhető, hogy egy kommunikációs rendszert úgy lehetne megtervezni, hogy zászlókat lengető embereket használjon a kommunikációhoz. Bár ez megvalósítható, a zászlók mozgatásának vagy váltásának gyakorisága lassú, ami korlátozza a sávszélességet. A funkcionalitást tovább korlátozza a rálátás, a hatótávolság korlátozása, különösen nem nyitott környezetben.

Miután a tényleges kommunikációs médiát eldöntötték, a meghatározandó bonyolultságokat és a kábelben lévő vezetékek számát szabványosítani kell a vezetékes kapcsolatokhoz. Az elrendezésük szabványosítása is szükséges ( pl. csavart érpárok, árnyékolás stb. ). A fizikai csatlakozókat meg kell tervezni, mind az elektromos csatlakozókat, mind az apa csatlakozókat. Meg kell határozni a szabványos feszültségszinteket, csakúgy, mint a jelzési módszereket, időzítéseket és az elfogadható jel-zaj viszonyokat. Ezek többsége befolyásolja a fizikai kapcsolat végső sávszélességét.

A vezeték nélküli rendszerek esetében a tervezési lehetőségek összefüggenek, de eltérőek. A fény pontos frekvenciáját vagy frekvenciáit szabványosítani kell. Az adatok fényben történő kódolásának pontos módszerét szabványosítani kell. Ha optikai kábelt kell használni, azt is szabványosítani kell. Sokkal több hasonlóság van a vezetékes kapcsolatok szabványosításában. A frekvencia vagy frekvenciák normalizálása után fontos olyan rendszereket tervezni, amelyek képesek létrehozni és fogadni ezeket a jeleket.

Hogyan lép kölcsönhatásba a fizikai réteg a többi réteggel?

Miután a tényleges kommunikációs médiát és rendszert megtervezték, olyan chipeket is létre kell hozni, amelyek képesek kódolni és dekódolni a fizikai adathordozón keresztül küldött jeleket. Ezeket a chipeket általában PHY chipeknek nevezik. Ezek a chipek felelősek a jelek feldolgozásáért és az adatok 2. szintű adatkapcsolati rétegbe történő továbbításáért a feldolgozás hardveréhez.

Az adatkapcsolati réteg és a felette lévő Hálózati réteg felelős az adatok hálózatok körüli és közötti irányításáért. A fizikai rétegnek nem kell ezzel tisztában lennie. Csak az kell, hogy megbízhatóan kommunikáljon egyik pontról a másikra, vagy akár egy pontról sok pontra.

A vezetékes vagy vezeték nélküli adathordozók használatától függően, és ha a kapcsolat több eszköz között meg van osztva, szükség lehet az ütközés elkerülésére és az ütközésészlelésre a megbízható kommunikáció érdekében.

Következtetés

A fizikai réteg az első réteg az OSI modellben. Lefedi az egyik helyről a másikra való tényleges adatátvitel szabványait. Az OSI-modell csak a hálózatkezelést fedi le, de a fizikai réteg fogalma megegyezik a számítógépen belüli belső kommunikációval, például PCIe-, USB- vagy SATA-kapcsolaton keresztül.

A fizikai réteg nem csak a hardvertervezést fedi le, hanem a jelzési és jeldekódolási módszereket is, hogy értelmes adatokat továbbítson a számítógép többi részére. Az Ethernet és a Wi-Fi valószínűleg a legismertebb fizikai réteg szabványok, bár messze nem az egyetlenek. Ne felejtse el megosztani gondolatait az alábbi megjegyzésekben.