Hva er det fysiske laget?

I datanettverk er en kjernemodell å forstå OSI-modellen. Den konseptuelle OSI- eller Open Sources Interconnection-modellen beskriver en serie på syv kommunikasjonslag. Hvert lag har sin funksjonalitet og funksjoner. OSI-modellen forbyr ingen spesifikk protokoll. I stedet definerer den et standard kommunikasjonsrammeverk som protokoller kan utformes rundt.

OSI-modellen i den moderne verden er litt unøyaktig, med flere standardprotokoller som går over to lag og noen lag blir kombinert eller delt videre. Til tross for dette er det fortsatt et godt utgangspunkt for å forstå nettverkskonsepter.

Det laveste laget som er definert i OSI-modellen, lag 1, det fysiske laget, er ganske forskjellig fra de andre lagene. Det fysiske laget er den grunnleggende kommunikasjonsplattformen. Dette betyr at det ikke bare involverer koding og dekoding av signaler, men også standardisering av de faktiske overføringsmediene og overføringsmetodene.

Hva er kjernen i det fysiske laget?

I kjernen av ethvert fysisk lag må standarden være et pålitelig overføringsmedium. Avhengig av standarden kan dette være et elektrisk eller elektromagnetisk system. Teoretisk sett er andre kommunikasjonsmedier mulige, for eksempel lyd. De aller fleste systemene bruker imidlertid elektriske eller elektromagnetiske medier. Dette er på grunn av overføringshastigheten, rekkevidden og høye signalfrekvenser de tilbyr.

Som et eksempel kan et kommunikasjonssystem utformes for å bruke mennesker som vifter med flagg for å kommunisere. Selv om dette er mulig, er frekvensen som flagg kan flyttes eller byttes med langsom, noe som begrenser båndbredden. Funksjonaliteten er ytterligere begrenset av siktlinje, begrenser rekkevidden, spesielt i ikke-åpne miljøer.

Når det faktiske kommunikasjonsmediet er bestemt, må kompleksiteten som må bestemmes og antall ledninger i kabelen standardiseres for kablede tilkoblinger. Det er også nødvendig å standardisere hvordan de er ordnet ( dvs. tvunnet par, skjerming, etc. ). De fysiske kontaktene må designes, både de elektriske hunn- og hannkontaktene. Standard spenningsnivåer må defineres, det samme gjør signaleringsmetodene, timingen og akseptable signal-til-støy-forhold. De fleste av disse påvirker den endelige båndbredden til den fysiske tilkoblingen.

For trådløse systemer er designvalgene relaterte, men forskjellige. Den nøyaktige frekvensen eller frekvensene av lys som skal brukes må standardiseres. Den nøyaktige metoden for å kode dataene i lyset må standardiseres. Skal en fiberoptisk kabel brukes, må det også standardiseres. Det er mange flere likheter med standardisering av kablede tilkoblinger. Når frekvensen eller frekvensene har blitt normalisert, er det viktig å designe systemer som er i stand til å lage og motta disse signalene.

Hvordan samhandler det fysiske laget med de andre lagene?

Når selve kommunikasjonsmediet og systemet er designet, er det også nødvendig å lage brikker som kan kode og dekode signalene som sendes over det fysiske mediet. Disse sjetongene blir generelt referert til som PHY-sjetonger. Disse brikkene er ansvarlige for signalbehandlingen og videresending av disse dataene til nivå 2, Data Link-laget, maskinvare for behandling.

Datalink-laget og nettverkslaget over det er ansvarlige for å rute data rundt og mellom nettverk. Det fysiske laget trenger ikke være klar over det. Den trenger bare å kunne kommunisere pålitelig fra ett punkt til det neste, eller til og med fra ett punkt til mange punkter.

Avhengig av bruken av kablede eller trådløse medier og hvis tilkoblingen er delt mellom flere enheter, kan det være nødvendig å implementere kollisjonsunngåelse og kollisjonsdeteksjonssystemer for å sikre pålitelig kommunikasjon.

Konklusjon

Det fysiske laget er lag én i OSI-modellen. Den dekker standardene for faktisk overføring av data fra ett sted til et annet. OSI-modellen dekker bare nettverk, men konseptet med det fysiske laget er identisk for intern kommunikasjon i en datamaskin, for eksempel over en PCIe-, USB- eller SATA-tilkobling.

Det fysiske laget dekker ikke bare maskinvaredesign, men også signalerings- og signaldekodingsmetodene for å sende meningsfulle data til resten av datamaskinen. Ethernet og Wi-Fi er sannsynligvis de mest kjente standardene for fysiske lag, men langt fra de eneste. Ikke glem å dele tankene dine i kommentarene nedenfor.