Čo je fyzická vrstva?

V počítačových sieťach je základným modelom, ktorému treba porozumieť, model OSI. Koncepčný model OSI alebo Open Sources Interconnection popisuje sériu siedmich komunikačných vrstiev. Každá vrstva má svoje funkcie a vlastnosti. Model OSI nezakazuje žiadny špecifický protokol. Namiesto toho definuje štandardný komunikačný rámec, okolo ktorého môžu byť navrhnuté protokoly.

Model OSI v modernom svete je mierne nepresný, pričom niekoľko štandardných protokolov presahuje dve vrstvy a niektoré vrstvy sa ďalej kombinujú alebo delia. Napriek tomu zostáva dobrým východiskovým miestom na pochopenie sieťových konceptov.

Najnižšia vrstva definovaná v modeli OSI, vrstva 1, fyzická vrstva, je úplne odlišná od ostatných vrstiev. Fyzická vrstva je základnou komunikačnou platformou. To znamená, že zahŕňa nielen kódovanie a dekódovanie signálov, ale aj štandardizáciu skutočných prenosových médií a metód prenosu.

Čo je jadrom fyzickej vrstvy?

V jadre každej fyzickej vrstvy musí byť štandardom spoľahlivé prenosové médium. V závislosti od normy to môže byť elektrický alebo elektromagnetický systém. Teoreticky sú možné aj iné komunikačné médiá, ako napríklad zvuk. Prevažná väčšina systémov však používa elektrické alebo elektromagnetické médiá. Je to spôsobené prenosovou rýchlosťou, dosahom a vysokými signálnymi frekvenciami, ktoré ponúkajú.

Ako príklad možno uviesť, že komunikačný systém by mohol byť navrhnutý tak, aby na komunikáciu využíval ľudí mávajúcich vlajkami. Aj keď je to uskutočniteľné, frekvencia, s ktorou je možné presúvať alebo prepínať vlajky, je pomalá, čo obmedzuje šírku pásma. Funkčnosť je ďalej obmedzená viditeľnosťou, ktorá obmedzuje dosah, najmä v neotvorenom prostredí.

Akonáhle je rozhodnuté o skutočnom komunikačnom médiu, zložitosť, ktorú je potrebné určiť, a počet drôtov v kábli je potrebné štandardizovať pre káblové pripojenia. Je tiež potrebné štandardizovať ich usporiadanie ( tj krútené páry, tienenie atď. ). Fyzické konektory musia byť navrhnuté, a to ako konektory elektricky samice, tak aj konektory. Musia byť definované štandardné úrovne napätia, ako aj spôsoby signalizácie, časovanie a prijateľné pomery signálu k šumu. Väčšina z nich ovplyvňuje konečnú šírku pásma fyzického pripojenia.

V prípade bezdrôtových systémov sú možnosti návrhu súvisiace, ale odlišné. Presná frekvencia alebo frekvencie svetla, ktoré sa má použiť, musia byť štandardizované. Presný spôsob kódovania údajov vo svetle musí byť štandardizovaný. Ak sa má použiť optický kábel, musí byť tiež štandardizovaný. Existuje oveľa viac podobností so štandardizáciou káblových pripojení. Po normalizácii frekvencie alebo frekvencií je dôležité navrhnúť systémy schopné vytvárať a prijímať tieto signály.

Ako fyzická vrstva interaguje s ostatnými vrstvami?

Keď už boli navrhnuté skutočné komunikačné médiá a systém, je tiež potrebné vytvoriť čipy, ktoré dokážu zakódovať a dekódovať signály odosielané cez fyzické médium. Tieto čipy sú všeobecne označované ako PHY čipy. Tieto čipy sú zodpovedné za spracovanie signálov a odovzdávanie týchto údajov úrovni 2, vrstve dátového spojenia, hardvéru na spracovanie.

Vrstva dátového spojenia a sieťová vrstva nad ňou sú zodpovedné za smerovanie dát okolo sietí a medzi nimi. Fyzická vrstva si to nemusí uvedomovať. Musí byť schopný spoľahlivo komunikovať z jedného bodu do druhého alebo dokonca z jedného bodu do mnohých bodov.

V závislosti od použitia káblových alebo bezdrôtových médií a ak je pripojenie zdieľané medzi viacerými zariadeniami, môže byť potrebné implementovať systémy predchádzania kolíziám a detekcie kolízií, aby sa zabezpečila spoľahlivá komunikácia.

Záver

Fyzická vrstva je v modeli OSI vrstva jedna. Zahŕňa štandardy pre skutočný prenos údajov z jedného miesta na druhé. Model OSI pokrýva iba siete, ale koncepcia fyzickej vrstvy je identická pre internú komunikáciu v rámci počítača, napríklad cez pripojenie PCIe, USB alebo SATA.

Fyzická vrstva nepokrýva len dizajn hardvéru, ale aj metódy signalizácie a dekódovania signálu, aby sa do zvyšku počítača odovzdali zmysluplné údaje. Ethernet a Wi-Fi sú pravdepodobne najznámejšie štandardy fyzickej vrstvy, aj keď zďaleka nie jediné. Nezabudnite sa podeliť o svoje myšlienky v komentároch nižšie.