Vad är det fysiska lagret?

Inom datornätverk är en kärnmodell att förstå OSI-modellen. Den konceptuella OSI- eller Open Sources Interconnection-modellen beskriver en serie av sju kommunikationsskikt. Varje lager har sin funktionalitet och egenskaper. OSI-modellen föreskriver inte något specifikt protokoll. Istället definierar den ett standardkommunikationsramverk kring vilket protokoll kan utformas.

OSI-modellen i den moderna världen är något inexakt, med flera standardprotokoll som går över två lager och några lager kombineras eller delas ytterligare. Trots detta är det fortfarande en bra utgångspunkt för att förstå nätverkskoncept.

Det lägsta lagret som definieras i OSI-modellen, lager 1, det fysiska lagret, skiljer sig ganska mycket från de andra lagren. Det fysiska lagret är den grundläggande kommunikationsplattformen. Detta innebär att det inte bara handlar om kodning och avkodning av signaler utan även standardisering av själva överföringsmediet och överföringsmetoderna.

Vad är kärnan i det fysiska lagret?

Kärnan i varje fysiskt lager måste standarden vara ett pålitligt överföringsmedium. Beroende på standard kan detta vara ett elektriskt eller elektromagnetiskt system. Teoretiskt sett är andra kommunikationsmedier möjliga, såsom ljud. De allra flesta system använder dock elektriska eller elektromagnetiska medier. Detta beror på överföringshastigheten, räckvidden och höga signaleringsfrekvenser de erbjuder.

Som ett exempel kan ett kommunikationssystem utformas för att använda människor som viftar med flaggor för att kommunicera. Även om detta är möjligt, är frekvensen med vilken flaggor kan flyttas eller växlas långsam, vilket begränsar bandbredden. Funktionaliteten begränsas ytterligare av siktlinje, vilket begränsar räckvidden, särskilt i icke-öppna miljöer.

När det faktiska kommunikationsmediet är bestämt måste komplexiteten som måste bestämmas och antalet ledningar i kabeln standardiseras för trådbundna anslutningar. Det är också nödvändigt att standardisera hur de är arrangerade ( dvs. tvinnade par, skärmning, etc.) . De fysiska kontakterna måste utformas, både de elektriska hon- och hankontakterna. Standardspänningsnivåer måste definieras, liksom signaleringsmetoder, timings och acceptabla signal-brus-förhållanden. De flesta av dessa påverkar den fysiska anslutningens slutliga bandbredd.

För trådlösa system är designvalen relaterade men olika. Den exakta frekvensen eller frekvenserna av ljus som ska användas måste standardiseras. Den exakta metoden för att koda data i ljuset måste standardiseras. Om en fiberoptisk kabel ska användas måste även den standardiseras. Det finns många fler likheter med att standardisera trådbundna anslutningar. När väl frekvensen eller frekvenserna har normaliserats är det viktigt att designa system som kan skapa och ta emot dessa signaler.

Hur interagerar det fysiska skiktet med de andra skikten?

När själva kommunikationsmediet och systemet har designats är det också nödvändigt att skapa chips som kan koda och avkoda de signaler som skickas över det fysiska mediet. Dessa marker kallas i allmänhet för PHY-chips. Dessa chips är ansvariga för signalbearbetningen och vidarebefordran av dessa data till nivå 2, Data Link-lagret, hårdvara för bearbetning.

Data Link-lagret och nätverkslagret ovanför är ansvariga för att dirigera data runt och mellan nätverk. Det fysiska lagret behöver inte vara medvetet om det. Den behöver bara kunna kommunicera på ett tillförlitligt sätt från en punkt till nästa, eller till och med från en punkt till många punkter.

Beroende på användningen av trådbundna eller trådlösa medier och om anslutningen delas mellan flera enheter, kan det vara nödvändigt att implementera system för undvikande av kollisioner och kollisionsdetektering för att säkerställa tillförlitlig kommunikation.

Slutsats

Det fysiska lagret är lager ett i OSI-modellen. Den täcker standarderna för att faktiskt överföra data från en plats till en annan. OSI-modellen täcker bara nätverk, men konceptet med det fysiska lagret är identiskt för intern kommunikation inom en dator, till exempel över en PCIe-, USB- eller SATA-anslutning.

Det fysiska lagret täcker inte bara hårdvarudesign utan också signalerings- och signalavkodningsmetoderna för att skicka meningsfull data till resten av datorn. Ethernet och Wi-Fi är förmodligen de mest välkända standarderna för fysiska lager, men långt ifrån de enda. Glöm inte att dela dina tankar i kommentarerna nedan.