DCN - Wprowadzenie do warstwy fizycznej

Warstwa fizyczna w modelu OSI odgrywa rolę w interakcji z rzeczywistym sprzętem i mechanizmem sygnalizacyjnym. Warstwa fizyczna jest jedyną warstwą modelu sieci OSI, która faktycznie zajmuje się fizyczną łącznością dwóch różnych stacji. Ta warstwa definiuje sprzęt, okablowanie, okablowanie, częstotliwości, impulsy używane do reprezentowania sygnałów binarnych itp.

Warstwa fizyczna udostępnia swoje usługi warstwie łącza danych. Warstwa łącza danych przekazuje ramki do warstwy fizycznej. Warstwa fizyczna przekształca je w impulsy elektryczne, które reprezentują dane binarne, które są następnie przesyłane przez media przewodowe lub bezprzewodowe.

Sygnały

Gdy dane są przesyłane na nośniku fizycznym, należy je najpierw przekształcić w sygnały elektromagnetyczne. Same dane mogą być analogowe, takie jak ludzki głos, lub cyfrowe, takie jak plik na dysku. Zarówno dane analogowe, jak i cyfrowe mogą być reprezentowane w postaci sygnałów cyfrowych lub analogowych.

• Digital Signals

  Sygnały cyfrowe mają charakter dyskretny i reprezentują sekwencję impulsów napięcia. Sygnały cyfrowe są używane w obwodach systemu komputerowego.

• Analog Signals

  Sygnały analogowe mają charakter ciągły i reprezentowane są przez ciągłe fale elektromagnetyczne.

Uszkodzenie transmisji

Kiedy sygnały przechodzą przez medium, mają tendencję do pogarszania się. Może to mieć wiele powodów:

• Attenuation

  Aby odbiornik mógł dokładnie zinterpretować dane, sygnał musi być dostatecznie silny, gdy przechodzi przez medium, ma tendencję do słabnięcia, a pokonując odległość traci siłę.

• Dispersion

  Gdy sygnał przechodzi przez media, ma tendencję do rozprzestrzeniania się i nakładania. Ilość dyspersji zależy od używanej częstotliwości.

• Delay distortion

  Sygnały są przesyłane przez media z predefiniowaną prędkością i częstotliwością. Jeśli prędkość sygnału i częstotliwość nie pasują do siebie, istnieje możliwość, że sygnał dotrze do celu w dowolny sposób. W mediach cyfrowych bardzo ważne jest, aby niektóre bity docierały wcześniej niż te wysłane wcześniej.

• Noise

  O przypadkowym zakłóceniu lub fluktuacji sygnału analogowego lub cyfrowego mówi się, że jest to szum sygnału, który może zniekształcać przenoszone informacje. Hałas można scharakteryzować w jednej z następujących klas:

  • Thermal Noise

    Ciepło porusza elektroniczne przewodniki medium, co może powodować zakłócenia w mediach. Do pewnego poziomu hałas termiczny jest nieunikniony.

  • Intermodulation

    Gdy wiele częstotliwości współdzieli medium, ich zakłócenia mogą powodować szum w medium. Hałas intermodulacyjny występuje, gdy dwie różne częstotliwości współdzielą medium, a jedna z nich ma nadmierną siłę lub sam komponent nie działa prawidłowo, to wynikowa częstotliwość może nie być dostarczona zgodnie z oczekiwaniami.

  • Crosstalk

    Ten rodzaj szumu ma miejsce, gdy do nośnika dociera obcy sygnał. Dzieje się tak, ponieważ sygnał w jednym medium wpływa na sygnał drugiego medium.

  • Impulse

    Ten hałas jest spowodowany nieregularnymi zakłóceniami, takimi jak wyładowania atmosferyczne, prąd, zwarcie lub wadliwe komponenty. Tego rodzaju szumy wpływają głównie na dane cyfrowe.

Środki przekazu

Media, przez które przesyłane są informacje między dwoma systemami komputerowymi, zwane mediami transmisyjnymi. Media transmisyjne występują w dwóch formach.

• Guided Media

  Wszystkie przewody / kable komunikacyjne są mediami prowadzonymi, takimi jak UTP, kable koncentryczne i światłowody. W tym medium nadawca i odbiorca są bezpośrednio połączeni, a informacje są przez niego przesyłane (kierowane).

• Unguided Media

  Mówi się, że przestrzeń bezprzewodowa lub otwarta przestrzeń jest nośnikiem niekierowanym, ponieważ nie ma łączności między nadawcą a odbiorcą. Informacje są rozrzucane w powietrzu i każdy, w tym faktyczny odbiorca, może je zbierać.

Pojemność kanału

Mówi się, że szybkość przesyłania informacji jest pojemnością kanału. Liczymy to jako szybkość transmisji danych w świecie cyfrowym. Zależy to od wielu czynników, takich jak:

• Bandwidth:  Fizyczne ograniczenie podstawowych mediów.

• Error-rate:  Nieprawidłowy odbiór informacji z powodu hałasu.

• Encoding:  Liczba poziomów używanych do sygnalizacji.

Multipleksowanie

Multipleksowanie to technika mieszania i wysyłania wielu strumieni danych na jednym nośniku. Technika ta wymaga sprzętu systemowego zwanego multiplekserem (MUX) do multipleksowania strumieni i wysyłania ich na nośniku oraz demultipleksera (DMUX), który pobiera informacje z nośnika i rozprowadza je do różnych miejsc docelowych.

Przełączanie

Przełączanie to mechanizm, za pomocą którego dane / informacje przesyłane są ze źródła do celu, które nie są bezpośrednio połączone. Sieci mają urządzenia łączące, które otrzymują dane z bezpośrednio połączonych źródeł, przechowują dane, analizują je, a następnie przekazuje do następnego urządzenia łączącego najbliżej miejsca docelowego.

Przełączanie można podzielić na: