Физический уровень

Физический уровень

Физический уровень – первый уровень модели OSI взаимодействия открытых систем. Задача физического уровня: передача потока бит по каналу связи. Физический уровень не вникает в смысл передаваемой информации. Единица передачи информации на физическом уровне – бит.

Основной вопрос, который решается на физическом уровне: как представить биты информации в виде сигналов, передаваемых по среде. Основная сложность в том, что при передаче по среде происходят искажения сигналов. Сигнал, который доходит до получателя, часто очень сильно отличается от сигнала, который передал отправитель. Поэтому важно выбрать правильную форму представления, чтобы можно было распознать сигнал без ошибок.

Канал связи имеет следующие характеристики:

· Пропускная способность (бит/с) – сколько данных можно передать за единицу времени.

· Задержка – сколько времени проходит от отправки сигнала до его получения.

· Количество ошибок – как часто в канале связи возникают ошибки.

Типы каналов связи по направлению передачи данных:

· Симплексный – данные можно передавать только в одном направлении.

· Дуплексный – возможна передача данных в двух направлениях одновременно.

· Полудуплексный – данные можно передавать в двух направлениях, но по очереди.

Среды передачи данных:

1. Кабель:

· Телефонный кабель (“лапша”). Исторически первыми появились и использовались для передачи данных.

· Коаксиальный кабель. Использовались для подключения антенн к телевизорам.

· Витая пара. Это скрученные между собой медные кабели, которые используются для построения компьютерных сетей.

· Оптический кабель. Используются для передачи данных, по которым проходит свет.

· Провода электропитания 220В. Используется для передачи данных прямо по проводам электропитания, которые находятся в розетках.

2. Беспроводные излучения:

· Радиоволны.

· Инфракрасное излучение.

3. Спутниковые каналы. Такие каналы связи дорогие, но и скорость таких каналов связи значительно уступают скорости передачи данных по оптическим кабелям.

4. Беспроводная оптика (лазеры). Применяются редко из-за низкой скорости и большого количества помех.

Чаще всего для построения сетей используются витая пара, оптический кабель и радиоволны.

Витая пара – набор медных кабелей в одной оболочке. Кабели попарно скручены между собой, чтобы меньше создавалось помех. Как правило, в 1 кабеле 4 витые пары. Раньше разные витые пары использовались для передачи данных в разные стороны, но теперь передача данных по всем 4 парам проводов выполняется в 2 направлениях одновременно. Частота возникновения ошибок: редко.

Оптический кабель – кабель, у которого передача данных выполняется на основе тонких световодов. Каждый световод покрывается защитной оболочкой, и несколько световодов объединяются в 1 кабель. Частота возникновения ошибок: очень редко.

Особенности радиоволн:

· Сигнал распространяется по разным направлениям.

· Один и тот же сигнал могут принимать несколько приемников.

· Несколько источников сигналов искажают друг друга и требуется координация работы. Поэтому использование радиоволн регулируется законодательством

· Частота возникновения ошибок: часто.

Для работы сетей Wi-Fi используется 2 диапазона: 2.4ГГц и 5ГГц. Это диапазоны, частоты в которых можно использовать без получения лицензии. Недостаток: эти же частоты используют и другие приборы. Если эти поставить приборы друг с другом, то они будут конфликтовать.

Для представления сигналов можно использовать два подхода:

· Цифровые сигналы (прямоугольные импульсы) представляются с помощью кодирования. Используется в медных кабелях.

· Аналоговые сигналы (синусоидальные волны) представляются с помощью модуляции. Используется в беспроводной среде и в оптоволокне.