DCN - Введение в физический уровень

Физический уровень в модели OSI играет роль взаимодействия с реальным оборудованием и механизмом сигнализации. Физический уровень - единственный уровень сетевой модели OSI, который фактически имеет дело с физическим подключением двух разных станций. Этот уровень определяет аппаратное оборудование, кабели, проводку, частоты, импульсы, используемые для представления двоичных сигналов и т. Д.

Физический уровень предоставляет свои услуги уровню звена данных. Уровень канала передачи данных передает кадры на физический уровень. Физический уровень преобразует их в электрические импульсы, которые представляют двоичные данные. Затем двоичные данные отправляются по проводной или беспроводной среде.

Сигналы

Когда данные пересылаются по физическому носителю, их необходимо сначала преобразовать в электромагнитные сигналы. Сами данные могут быть аналоговыми, такими как человеческий голос, или цифровыми, такими как файл на диске. Аналоговые и цифровые данные могут быть представлены в виде цифровых или аналоговых сигналов.

• Digital Signals

  Цифровые сигналы дискретны по своей природе и представляют собой последовательность импульсов напряжения. Цифровые сигналы используются в схемах компьютерной системы.

• Analog Signals

  Аналоговые сигналы имеют непрерывную волновую форму и представлены непрерывными электромагнитными волнами.

Нарушение передачи

Когда сигналы проходят через среду, они имеют тенденцию к ухудшению. Для этого может быть много причин:

• Attenuation

  Чтобы приемник мог точно интерпретировать данные, сигнал должен быть достаточно сильным. Когда сигнал проходит через среду, он имеет тенденцию ослабевать. По мере прохождения расстояния он теряет силу.

• Dispersion

  Когда сигнал проходит через среду, он имеет тенденцию распространяться и перекрываться. Величина дисперсии зависит от используемой частоты.

• Delay distortion

  Сигналы отправляются по средствам массовой информации с заранее определенной скоростью и частотой. Если скорость и частота сигнала не совпадают, есть вероятность, что сигнал достигнет пункта назначения произвольным образом. В цифровых носителях очень важно, чтобы некоторые биты достигли раньше, чем ранее отправленные.

• Noise

  Случайные помехи или колебания аналогового или цифрового сигнала называются шумом в сигнале, который может искажать фактическую передаваемую информацию. Шум можно охарактеризовать одним из следующих классов:

  • Thermal Noise

    Тепло возбуждает электронные проводники среды, что может вызвать шум в среде. До определенного уровня тепловой шум неизбежен.

  • Intermodulation

    Когда несколько частот совместно используют среду, их интерференция может вызвать шум в среде. Интермодуляционный шум возникает, если две разные частоты совместно используют среду, и одна из них имеет чрезмерную мощность или сам компонент не функционирует должным образом, тогда результирующая частота может быть доставлена ​​не так, как ожидалось.

  • Crosstalk

    Этот вид шума возникает, когда в среду попадает посторонний сигнал. Это потому, что сигнал в одной среде влияет на сигнал второй среды.

  • Impulse

    Этот шум возникает из-за нерегулярных помех, таких как освещение, электричество, короткое замыкание или неисправные компоненты. Такой шум больше всего влияет на цифровые данные.

Средства передачи

Среда, по которой передается информация между двумя компьютерными системами, называется средой передачи. Среда передачи бывает двух видов.

• Guided Media

  Все коммуникационные провода / кабели представляют собой направляемые среды, такие как UTP, коаксиальные кабели и оптоволокно. В этом носителе отправитель и получатель напрямую связаны, и информация отправляется (направляется) через него.

• Unguided Media

  Беспроводное или открытое пространство называется неуправляемым носителем, потому что между отправителем и получателем нет связи. Информация распространяется в эфире, и любой, включая фактического получателя, может собирать информацию.

Емкость канала

Скорость передачи информации называется пропускной способностью канала. Мы считаем это скоростью передачи данных в цифровом мире. Это зависит от множества факторов, таких как:

• Bandwidth:  Физическое ограничение основных носителей.

• Error-rate:  Некорректный прием информации из-за шума.

• Encoding:  Количество уровней, используемых для сигнализации.

Мультиплексирование

Мультиплексирование - это метод смешивания и отправки нескольких потоков данных по одной среде. Этот метод требует системного оборудования, называемого мультиплексором (MUX), для мультиплексирования потоков и отправки их на среду, и демультиплексора (DMUX), который берет информацию с среды и распределяет ее по разным адресатам.

Переключение

Коммутация - это механизм, с помощью которого данные / информация отправляются из источника в пункт назначения, которые напрямую не связаны. В сетях есть взаимосвязанные устройства, которые получают данные из напрямую подключенных источников, хранят данные, анализируют их и затем перенаправляют на следующее взаимосвязанное устройство, ближайшее к месту назначения.

Переключение можно разделить на следующие категории: