forum.soshe.sk

Fyzická vrstva OSI modelu poskytuje transport dát po médiu a kódovanie datalinkových rámcov do jednotlivých bitov. To znamená že nám vytvára
jednotlivé bity čiže signály či už elektrické, svetelné alebo rádiové. Takisto signály aj príjma z média a skladá naspäť do rámcov a posiela hore na datalinkovú vrstvu.

Máme tri základné formy sieťového média na ktorom sú dáta reprezentované:
-Medený kábel - copper media
-Fiber optic
-Wireless

Reprezentácia bitov závisí od konkrétneho média:
-Copper - elektrické impulzy
-Fiber - svetelné lúče
-Wireless - rádiové signály

Fyzická vrstva musí vedieť určiť kde rámec začína a končí.Častokrát sa stáva,
že fyzická vrstva môže pridať jej vlastné signály na indikovanie začiatku a konca rámca.
3. Základné časti Fyzickej vrstvy:
Physical components - elektronický hardvér, médiá a konektory ktoré prenášajú a vedú signály
pre reprezentáciu bitov.
Data encoding - metóda konvertovania prúdu dátových bitov do preddefinovaného kódu. Kód je zoskupovanie bitov
používané pre rozpoznannie obomi,či odosielateľom ako aj prímateľom. Taktiež je to kód pre kontrolné účely ako napríklad
identifikovanie začiatku a konca rámca.
Signaling- Fyzická vrstva musí generovať elektrické, optické, alebo rádiové signály ktoré reprezentujú 1 a 0 na médiu.

Fyzická vrstva musí reprezentovať každý bit z rámca ako signál.
Každý signál umiestnený na médium má určený špecifický čas ktorý sa môže na médiu nachádzať. Toto sa volá Bit Time.
Spoľahlivé doručenie bitov potrebuje istú metódu synchronizácie medzi transmitterom a receiverom.
Signály reprezentujúce bity musia byť vytvorené v špecifikovaných časoch počas bit time na presné určenie či ide o 1 alebo 0 bit.

Signaling methods:

NRZ - Non return to zero

- 0 môže byť reprezentovaná jednou úrovňou voltáže na médiu počas bit time-u a 1 má v danom čase inú voltáž, resp. úroveň napätia.
- Táto jednoduchá metóda je vhodná len pre slow speed links.
- NRZ využíva bandwith neefektívne a je náchylná k elektromagnetickému rušeniu.
- Rozdiely, medzery medzi jednotlivými bitmi sa môžu stratiť keď sa po médiu prepravujú dlhé prúdy za sebou následujúcich jednotiek alebo núl.

Manchester Encoding

- 0 je prezentovaná ako klesanie napätia a 1bit je reprezentovaný ako súpanie napätia v strede bit time.
- Táto metóda nieje efektívna pri vysokorýchlostných pripojeniach. Táto metóda sa používa/la pri 10BaseTEthernet (10Mbit/s)

Kódovanie - Zoskupovenie bitov

Pokiaľ používame rýchlejšie médium, možnosť, že sa dáta stratia je vyššia. Používaním coding groups môžeme oveľa efektívnejšie detekovať chyby.
Zariadeia fyzickej vrstvy musia byť schopné taktiež detekovať čo sú signály dát a čo nezmyselné signály, ktoré sa taktiež môžu na médiu nachádzať.
Kódovacie techniky používajú skupiny bitov nazývané symbols.
Tieto symboly sú využívané pre reprezentáciu kódovaných dát alebo kontrolných infrmácií.
Napríklad bity kódu 10101 reprezentujú dátové bity 0011 podľa 4B/5B code group (viď curicullum : Chapter 08 Exploration page: 8.2.2.3)

Výhody využívania code groups:
a, Redukcia bit level error
b, Limitovanie efektívne využitej energie prepravovanej po médiu
symboly zabezpečujú, že 1 a 0 bity sú vyrovnané (10010, 00101, 11011,01010 = 10 x 1bit; 10 x 0bit )
toto je prevenciou pred nadmerne veľkým množstvom energie injektovaným na médium počas prenosu, čím sa redukuje rušenie vyžarovené z média.

Pomoc pri rozlišovení data bits od control bits

Code groups majú 3 unikátne typy symbolov
I. Data symbols - Symboly reprezentujúce dáta z rámca tak ako sú posúvané na fyzickú vrstvu
II. Control symbols - špeciálne kódy pridávané fyzickou vrstvou používané na kontrolu prenosu.
III. Invalid symbols - rôzn impulzy ktoré sa dostanú na médium napríklad počas prenosu dát okolo elektrického vedenia (pri copper media cable).
Prijatím takéhoto "kódu" sa indikuje frame error

Data Carying capacity

Rozdielne druhy médií podporujú rôzne rýchlosti prenosu. Data transfer môžeme merať 3 cestami

- Bandwith - Digitálny Bandwith znamená množstvo informácií ktoré sa môže prepravovať po médiu v určitom čase z jedného miesta na druhé.
- Troughput - je to meranie prepravovaných bitov po médiu za určitý čas.
- Goodput - Množstvo použiteľných dát prpravovaných po médiu v danom čase...preto je to aj to čo najviac zaujíma užívateľov

Konkrétne druhy médií: viď curicullum chapter 08 exploration page: from 8.3
Copper media:
Kábel ktorý využíva spleť samostatne odizolovaných medených drôtov na prenášanie dát
napr Twisted pair (UTP, STP), Dáta sú prepravované po médiu ako elektrické impulzy.
Časovanie a hodnoty voltáže pri tomto médiu sú priamo úmerné rušeniu alebo "hluku" z vonkajších komunikačných systémov.
Káble sú z tohoto dôvodu napríklad tienené alebo točené aby sa minimalizovalo rušenie, strata signálov, degradácia signálov počas prechodu cez rušivé pole.

UTP

Bežne používaný, lacný, jednoducý na používenie, údržbu a inštaláciu. Skladá sa z 8 medených, samostatne odizolovaných káblikov, ktoré sú po pároch stočené dohromady
a následne aj tieto 4 páry sú stočené o ďaľšieho víru. Toto má za následok rušenia nechcených vonkajších signálov. Takisto sa týmto predchádza crosstalk-u čo je
vlastne vzájomné rušenie jednotlivých žíl.

STP

Používa dva spletené páry navzájom odizolovaných káblikov, kté sú po dvojiciach taktiež odizolované. Celý kábel následne pred
rušením chráni hliníková fólia. Je chránený lepšie ako UTP ale to sa odzrkadľuje aj na cene. Bol pôvodne špecifikovaný pre používanie v
Token Ring. Po čase keď sa prestal používať token ring , stratil na popularite aj STP. Pokiaľ sa udá podmienka pre 10Gbit štandart pre Ethernet
na používenie STP kábla tak by sa znova mohol stať bežnou súčasťou domácej siete.

COAX

Koaxiálny kábel sa skladá z medeného "jadra" obaleného do penovej nevodivej izolácie ktorú chráni kovová vodivá sieťovina a vonkajší plášť.
KOvová ochrana kábla slúži ako ochrana pred rušením signálov prechádzajúcich po vnútornom medenom jadre a zároveň slúži aj ako druhá žila kábla.
V minulostisa Coax využíval pri Ethernete avšak časom sa z tohoto systému úplne vyradil. Uplatnenie si našiel ako veľmi dôležitá súčasť bezdrôtových sietí.
Je využívnaý na pripájanie antén (napr pri access pointoch, wifi routroch - vyšróbujte doma z routru anténu a všimnete si, že v strede vám trčí medené jadro, je odizolované
a závit je kovový - ten je spojený s ochrannou sieťovinou) je veľmi dobrý pre prenos radio frequency medzi anténou a rádiovým zariadením.

HFC - Hybrid Fiber coax

Zlučuje sa tu optický kábel s koaxiálom kde ho televízne spoločnosti využívajú pre rýchly prenos a následne vysielanie rádiových signálov pre obrovské siete po celom svete.

Fiber

Fiber-optic kabeláž využíva sklené alebo plastické vlákno pre prenášanie svetelných impulzov z miesta na miesto.
Bity tu sú kódované ako svetelné impulzy. Fiber má obrovský bandwith a je imúnne voči akémukoľvek rádiovému rušeniu.
Optický kábel je tenký a má relatívne nízku stratu signálov, preto môže byť použitý na oveľa väčšie vzdialenosti ako copper.
Jeho proti je zas jeho vyššia cena, náročnosť pri manipulácií a na inštaláciu potrebujete úplne iné vybavenie ako pri medených koaxiálnych či twisted pair kábloch.
Poznáme multimode a Single mode fiber.
Single-Mode má malé jadro ktoré je schopné niesť signál do 100km a používa na enerovanie signálov laser.Je väčšinou využívaný pre backbone sieť obrovských areálvo tiahnucích
sa nikoľko tisíc metrov
Multimode fiber má väčšie jadro, ktoré poskytuje väčší rozptyl ale tým pádom aj väčšiu stratu signálov. Používa sa na vzdialenosti do 2 km a ako zdroj svetka využíva
ledky. Je využívaný pre backbone sieť manších areálov do niekoľko stoviek metrov.

Wireless media

Wireless media nesie elektromagnetické signál na rádiových a mikrovlnných frekvenciách ktoré reprezentujú jednotlivé bity v dátovej komunikácií.
Medzi najznámejšie patria:
802.11 (WiFi) - Wireless LAN technológia ktorá používa CSMA/CA media access proces
802.15 (WPAN) - Wireless Personal Area Network ktorý využíva spárovanie konkrétnych zariadení na procesy komunikácie do 100m (v závislosti od zariadenia) Bežný človek 802.15tku pozná ako Bluetooth
802.16 (WiMAX) - Worldwide Interoperability for Microwave Access - point-to-multipoint topológia pre poskytovanie prístupu do wireless vo veľkej miere.
(GSM) - Global System for Mobile Comunications podporuje implmentáciu protokolu druhej vrstvy (GPRS- General Packet Radio Service) na poskytovanie
podpory pre prenos dát napríklad aj pri mobilných telefónoch.



Wireless LAN potrebuje pre fungovanie Wireless Access Point (AP) a Wireless NIC. Základné WLAN Ethernet-based štandardy:
802.11a - 5 GHz frekvencia s rýchlosťou do 54Mbps
802.11b - 2.4 GHz frekvencia do 11Mbps
802.11g - 2.4 GHz frekvencia ale do 54Mbps
802.11n - 2-4 GHz alebo 5GHz od 100 do 250 MBps so vzdialenosťou do 70 metrov.

Original: http://forum.netacad.sk/viewtopic.php?f=13&t=49&start=0