DCN-物理層の紹介

OSIモデルの物理層は、実際のハードウェアおよびシグナリングメカニズムと相互作用する役割を果たします。物理層は、2つの異なるステーションの物理的な接続性を実際に処理するOSIネットワークモデルの唯一の層です。この層は、ハードウェア機器、ケーブル、配線、周波数、バイナリ信号などを表すために使用されるパルスを定義します。

物理層は、データリンク層にサービスを提供します。データリンク層は、フレームを物理層に引き渡します。物理層は、それらをバイナリデータを表す電気パルスに変換します。バイナリデータは、有線または無線メディアを介して送信されます。

シグナル

データが物理媒体を介して送信される場合、最初に電磁信号に変換する必要があります。データ自体は、人間の声などのアナログでも、ディスク上のファイルなどのデジタルでもかまいません。アナログとデジタルの両方のデータは、デジタル信号またはアナログ信号で表すことができます。

デジタル信号 +デジタル信号は本質的に離散的であり、電圧パルスのシーケンスを表します。デジタル信号は、コンピューターシステムの回路内で使用されます。
アナログ信号 +アナログ信号は、本質的に連続波形式であり、連続電磁波によって表されます。

伝送障害

信号が媒体を通過すると、信号は劣化する傾向があります。これには、次のような多くの理由があります。

減衰 +受信機がデータを正確に解釈するには、信号が十分に強くなければなりません。信号が媒体を通過すると、信号は弱くなる傾向があります。
分散 +信号がメディアを通過すると、信号は広がり、重なり合う傾向があります。分散の量は、使用される周波数に依存します。
遅延歪み +信号は、事前に定義された速度と周波数でメディアを介して送信されます。信号の速度と周波数が一致しない場合、信号が任意の方法で宛先に到達する可能性があります。デジタルメディアでは、一部のビットが以前に送信されたビットよりも早く到達することが非常に重要です。
ノイズ +アナログまたはデジタル信号のランダムな外乱または変動は、信号のノイズと言われ、実際に運ばれている情報を歪める可能性があります。ノイズは、次のクラスのいずれかで特徴付けられます。
熱雑音 +熱は、媒体にノイズを導入する可能性のある媒体の電子導体を攪拌します。一定レベルまでは、熱雑音は避けられません。
相互変調 +複数の周波数が媒体を共有する場合、それらの干渉が媒体にノイズを引き起こす可能性があります。相互変調ノイズは、2つの異なる周波数が媒体を共有していて、その1つが過度の強度を持っているか、コンポーネント自体が適切に機能していない場合に発生します。
クロストーク +この種のノイズは、外部信号がメディアに侵入したときに発生します。これは、1つの媒体の信号が2番目の媒体の信号に影響するためです。
インパルス +このノイズは、雷、電気、短絡、コンポーネントの故障などの不規則な外乱が原因で発生します。デジタルデータは、主にこの種のノイズの影響を受けます。

伝送メディア

2つのコンピューターシステム間で情報が送信されるメディア。送信メディアと呼ばれます。伝送メディアには2つの形式があります。

ガイド付きメディア +すべての通信ワイヤ/ケーブルは、UTP、同軸ケーブル、光ファイバーなどのガイド付きメディアです。このメディアでは、送信者と受信者が直接接続され、情報が送信されます（ガイドされます）。
ガイドなしメディア +ワイヤレスまたはオープンスペースは、送信者と受信者の間に接続性がないため、ガイドなしメディアと呼ばれます。情報は空中に広がり、実際の受信者を含む誰でも情報を収集できます。

チャネル容量

情報の伝送速度は、チャネル容量と呼ばれます。デジタルの世界ではデータレートとしてカウントされます。次のような多くの要因に依存します。

*帯域幅：*基礎となるメディアの物理的制限。
*エラー率：*ノイズのために情報が正しく受信されません。
*エンコード：*シグナリングに使用されるレベルの数。

多重化

多重化は、単一のメディアで複数のデータストリームを混合して送信する技術です。この手法には、ストリームを多重化してメディアに送信するマルチプレクサ（MUX）と、メディアから情報を取得して異なる宛先に配信するデマルチプレクサ（DMUX）と呼ばれるシステムハードウェアが必要です。

切り替え

スイッチングは、直接接続されていないデータ/情報を送信元から宛先に送信するメカニズムです。ネットワークには相互接続デバイスがあり、直接接続されたソースからデータを受信し、データを保存して分析し、宛先に最も近い次の相互接続デバイスに転送します。

スイッチングは次のように分類できます。

スイッチング

Data-communication-computer-network-physical-layer-introduction

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