4.2.2 Физические компоненты

Стандарты физического уровня регламентируют три функциональные области.

• Физические компоненты

• Кодирование

• Способы передачи сигналов

физические компоненты

Физические компоненты — это электронные устройства, средства подключения, а также другие соединители и разъемы, обеспечивающие передачу сигналов, с помощью которых представлены биты информации. Все аппаратные компоненты, в том числе сетевые интерфейсные платы (NIC), интерфейсы и соединители, а также материалы и конструкция кабелей описаны в стандартах, относящихся к физическому уровню. Различные порты и интерфейсы маршрутизатора Cisco 1941 также являются примерами физических компонентов, разъемы и схемы подключения контактов, для которых определяются стандартами.

4.2.3 Кодирование

Кодирование (физическое кодирование) — это способ преобразования потока битов в определенный «код». Коды — это группы битов, используемые для формирования предсказуемых комбинаций, которые могут распознаваться как отправителем, так и получателем. Другими словами, кодирование — это способ или шаблон, используемые для представления цифровой информации, Это аналогично тому, как азбука Морзе кодирует сообщения с помощью серии точек и тире.

Например, при манчестерском кодировании нули будут представлены переходом от высокого напряжения к низкому; а единицы — переходом от низкого напряжения к высокому. Пример манчестерского кодирования показан на рисунке. Переход состояний сигнала происходит в середине каждого битового интервала. Этот тип кодирования применяется в ранних модификациях Ethernet со скоростью 10 Мбит/с. Для более высоких скоростей передачи требуется более сложное кодирование. Манчестерское кодирование используется в более старых стандартах Ethernet, таких как 10BASE-T. В семействе Ethernet 100BASE-X используется кодирование 4B/5B, а в 1000BASE-X — 8B/10B.

Переход состояний сигнала происходит в середине каждого битового интервала.

4.2.4 Способы передачи сигналов

Для представления значений битов «1» и «0» в среде передачи физический уровень должен генерировать электрические, оптические или радиосигналы. Метод представления битов с помощью сигналов называется способом передачи сигналов. Стандарты физического уровня должны определять, какой тип сигнала соответствует единице («1»), а какой нулю («0»). Для передачи сигнала можно использовать простое изменение длительности электрического или оптического импульса. Например, длинный импульс может представлять 1, тогда как короткий импульс может представлять 0.

Это аналогично способу сигнализации, используемому в азбуке Морзе, который может включать серию тонов включения-выключения, световых сигналов или щелчков для отправки текста по телефонным проводам или между судами в море.

Цифры отображают сигнализацию

Электрические сигналы по медному кабелю

Световые импульсы по оптоволоконному кабелю

Микроволновые сигналы по беспроводной среде

4.2.5 Пропускная способность

Разные физические средства подключения поддерживают различные скорости передачи битов. Основной характеристикой передачи данных является пропускная способность (bandwidth). Пропускная способность (bandwidth) — это количественная характеристика, отражающая возможности передачи данных по конкретному средству подключения. В цифровых сетях под пропускной способностью понимается объем данных, который можно передать из одной точки в другую за определенное время. Обычно пропускная способность измеряется в килобитах в секунду (Кбит/с), мегабитах в секунду (Мбит/с) или гигабитах в секунду (Гбит/с). Иногда под пропускной способностью понимают скорость доставки битов, хотя это не совсем точно. Например, и в сети Ethernet 10 Мбит/с, и в сети Ethernet 100 Мбит/с биты передаются со скоростью распространения электрического сигнала. Разница заключается в количестве битов, передаваемых в секунду.

Фактическая пропускная способность сети определяется сочетанием следующих факторов.

• Свойства физических средств подключения

• Технологии передачи и обнаружения сигналов в сети.

На реальную пропускную способность влияют свойства физических средств подключения, используемые технологии и законы физики.

В следующей таблице приведены наиболее часто используемые единицы измерения пропускной способности.

Единица пропускной способности	Сокращение	Эквивалентность
Биты в секунду	бит/с	1 бит/с = основная единица пропускной способности
Килобиты в секунду	кбит/с	1 Кбит/с = 1000 бит/с = 103 бит/с
Мегабиты в секунду	Мбит/с	1 Мбит/с = 1 000 000 бит/с = 106 бит/с
Гигабиты в секунду	Гбит/с	1 Гбит/с = 1,000,000,000 bps = 109 бит/с
Терабиты в секунду	Тбит/с	1 Тбит/с = 1,000,000,000,000 бит/с = 1012 бит/с