Funkcija Fizičkog sloja

OSI fizički sloj je prvi sloj u OSI mrežnom modelu.


Osnovni zadatak fizičkog sloja je kodiranje bitova koji sačinjavaju okvir (engl. Frame) podataka na sloju veze (engl. Data Link Layer) u signale, te slanje i primanje tih signala putem fizičkog medijuma koji povezuje mrežne uređaje. Fizički medijum može biti bakarna žica, optički kabel ili vazduh u slučaju bežične veze.
OSI fizički sloj, dakle osigurava prenos podataka fizičkim medijumom. Sam prenos frejmova na medijumu zahteva od fizičkog sloja sledeće  elemente:
  • fizički medijum i konektore
  • reprezentaciju bita na medijumu
  • kodiranje podataka i upravljačkih informacija
  • uređaje koji imaju ulogu predajnika i prijemnika na mrežnim uređajima.

Slika: OSI model na prijemnoj i predajnoj strani

Prikazana slika prikazuje OSI slojeve na izvoru (engl. Source node) i na odredištu komunikacije (engl.Destination node). Podaci putuju s najvišeg  sloja (aplikativnog) na izvoru i enkapsuliraju se u oblik paketa specifičan za svaki sloj (engl.Protocol Data Unit - PDU). Na kraju dolaze
do fizičkog sloja, gde su podaci, odnosno bitovi od kojih se sastoje podaci predstavljeni signalima. Postoje tri osnovna tipa fizičkih medijuma:
  • bakarna žica (engl. Copper cable)
  • Optički kabel (engl. Fiber )
  • Bežična veza (engl. Wireless ).
Reprezentacija bitova, koji čin osnovni tip podataka u računaru, pa tako i na računarskim mrežama,zavisi od tipa medijuma. Bakarnom žicom putuju električni impulsi, optičkim kablom svetlost, a bežičnim vezama radiotalasi.
Razvojem računarsdkh mreža, rasle su i potrebe za sve bržim i kvalitetnijim fizičkim medijumima. Glavne osobine koje utiču na odabir pojedinog medijuma mogu biti ukupna propusna moć medijuma, smetnje i podložnost spoljnim uticajima, maksimalna udaljenost između dva mrežna uređaja, lakoća instalacije, ekonomski faktori i mnogi drugi. Različiti fizički medijumi imaju prednosti nad drugima u različitim osobinama. Na primer, lakoća instalacije i ekonomski faktori definitivno su na strani bežičnih veza, no maksimalne udaljenosti i otpornost na smetnje su na strani optičkih kablova.

Medijumi za prenos signala

Kablovi
U ovu skupinu spada više vrsta različitih žičanih medijuma pri čemu ćemo pomenuti tri danas najčešće upotrebljavana:
  • Koaksijalni kabel
  • Upredene Parice (eng. Twisted-pair) 
  • Optički kabel.
Koaksijalni kabel
Sastoji se od dva bakarna provodnika koncentrično smeštena unutar kabla. Ovakva konstrukcija i zaštita koja se obično nalazi unutar kabla omogućuje dobijanje većih brzina prenosa (bit/ sekundi) nego što je to kod parica. Razlikujemo dve vrste: kabel osnovnog pojasa ( engl.
baseband coaxial cable) i širokopojasni (engl. broadband coaxial cable) kabel.
UTP kabel (engl. unshielded twisted pair)
Predstavlja kategoriju upredenog kabla koji se sastoji od ukupno 4 odvojene parice (8 bakarnih žica) izoliovanih plastičnom masom sa ili bez dodatka teflona, najčešće FEP (fluorinated ethylene propylene). Ovakvi kablovi proizvode se, u zavisnosti os gustine upredanja i vrste izolacije u raznim kategorijama kvaliteta. Brzine i frekvencije date u tablici su informativne jer zavise od dužine kabla i tehnologije prenosa.
Razlog upletenosti žica je smanjenje crosstalk-efekta i spoljnjih smetnji. Crosstalk je pojava kad jedna žica stvara smetnje drugoj zbog visokih frekvencija koje prolaze kroz nju. Twisted-pair kabel je najzastupljeniji način kabliranja zbog cene i jednostavnosti postavljanja konektora, te zbog
činjenice da se upotrebljava i za telefonske instalacije. Danas se još uvek dosta koriste UTP kablovi kategorije 5 kojima su izgrađene brojne LAN mreže. Standard koji propisuje karakteristike ovih kablova je ANSI/TIA/EIA-568. Kablovi se terminiraju RJ 45 konektorom.

  • STP kabel (engl. STP shielded twisted pair)


STP obično koristimo u instalacijama koje prolaze uz druge instalacije da bi se smanjilo delovanje EMI-a (elektromagnetske interferencije). Ovakvi kablovi po većini karakteristika slični su UTP kablovima, a razlika je samo u nivou elektromagnetske zaštite koja osigurava i povećanje brzine
prenosa podataka. STP je zaštićeni kabel za prenos podataka sa isprepletenim parovima obično kategorije 5, 6 ili 7 sa izolacijom iz npr. skin-foam –skin polietilena. Pojedini parovi zaštićeni su Al /PE trakom. Plašt je izrađen iz npr. PVC (Y) ili bezhalogenog PVC (NX) odnosno vatrootpornog PVC (NY). Ovi kablovi terminiraju se konektorom GG-45, a koriste se kako bi se postigla kategorija 7
  • ScTP (screened twisted pair) kabel.
Zaštićeni  kabel za prenos podataka sa isprepletenim parovima obično kategorije 5, 6 ili 7 sa, izolacijom iz npr. skin-foam –skin polietilena. Pojedini parovi zaštićeni su Al/PE trakom. Prepleteno kabelsko jedro potpuno je zamotano u ovoj iz poliesterskog traka i A l/ PE traka. Između oba zaštitna sloja, položena je bakrena odvodna vrpca. Plašt je izrađen iz npr. PVC (Y) ili bezhalogenog PVC (NX) odnosno vatrootpornog PVC (NY).

Optički kablovi
Optički kablovi su medijum prenosa relativno novije generacije u odnosu na bakarne parice koje se u telefoniji koriste već stotinjak godina. Ovaj kabel prenosi takođe elektromagnetske signale u obliku pulseva koji su toliko visoke frekvencije da ulaze u svetlosni spektar. Sami medijumi su relativno lagani, savitljivi do određene mere i imuni na elektromagnetske smetnje i interferencije. Nadalje, ovi kablovi imaju izuzetno male gubitke snage signala (atenuacija) te su time pogodni za prevaljivanje velikih udaljenosti. Brzine koje je moguće prenositi ovim kablovima su na nivou desetina Gbit/s i više za svako vlakno. Upravo navedene prednosti dovele su do njihove primene u međunarodnim komunikacionim vezama i
backbone infrastrukturi mreža i Interneta. Još uvek relativno visoka cena terminalnih uređaja (prijemnici, modulatori, predajnici) usporava njihovu veću primenu u LAN mrežama.


Zemaljske i satelitske radioveze

Ova vrsta veza kao medijum koristi prostor atmosfere ili svemira za slobodno (usmereno ili neusmereno) rasprostiranje elektromagnetskih talasa koji svojom frekvencijom spadaju u radio spektar. Radioveze kao način prenosa podataka vrlo su interesantne budući da omogućuju komunikaciju na veće udaljenosti bez potrebe izgradnje žičane infrastrukture te su čak sposobne da prolaze kroz zidove i zaobilaze prepreke. Ipak, i ovde postoje određena ograničenja kojih bi trebali biti svesni. Naime, gubici u snazi signala, a time i učinkovitosti prijenosa nastaju zbog same nesavršenosti prenosnog medijuma i objekata koji smetaju na putu (engl. shadow fading) i koji dovode do odbijanja talasa, zbog smetnji nastalih prolaskom kroz objekte na putu (engl. multipath fading) te zbog interferencija s drugim talasima koji postoje u prostoru (engl. interference).
Kada govorimo o zemaljskim radio vezama, treba razlikovati one koje su predviđene za male domete (do nekoliko stotina metara) i one koji se koriste za pokrivanje većih područja (npr. područje čitavog grada). Danas su mnogi gradovi, poslovni prostori i fakulteti pokriveni bežičnim LAN
mrežama (engl. Wireless LAN) kojima se dostižu brzine tipično do 100 Mbit/s. Ovakva oprema je dostupna i sve se više koristi. Takođe, telekomunikacioni operateri, koristeći svoju infrastrukturu omogućuju pristup Internetu korištenjem različitih mobilnih kartica za računare odnosno mobilnih krajnjih uređaja. Brzine koje su obično dostupne kod takvih komunikacija, u zavisnosti od infrastrukture baznih stanica i terminalne opreme mogu iznositi preko nekoliko Mbit/s (HSDPA može osigurati brzine do 14.4 Mbit/s). Navedene brzine često su nešto bolje u velikim gradskim sredinama nego u ruralnim područjima ili na ostrvima zbog neravnomernog kvaliteta komunikacione mrežne opreme koju posjeduju mobilni operateri.
U ovu kategoriju radio veza spadaju i mikrotalasne usmerene veze koje se koriste od strane kompanija i telekomunikacionih operatera za ostvarivanje brzih prenosa podataka na srazmerno velike (kilometri) udaljenosti.
Komunikacioni sateliti osiguravaju prenos podataka na velike udaljenosti gigabitnim brzinama. Mehanizam prenosa funkcioniše na način da zemaljska stanica usmerenom mikrotalasnom radiovezom šalje podatke prema satelitu koji ih prima, pojačava i na drugoj frekvenciji prenosi drugoj
zemaljskoj stanici ili (drugim) korisnicima na zemlji. Sateliti mogu biti geostacionarni (nalaze se oko 36.000 km iznad određene tačke na zemlji) ili sateliti s niskom orbitom (orbita im je znatno niža, ali nisu stacionarni, nego kruže oko Zemlje po određenoj putanji).
Danas se u komunikacione svrhe koriste i jedni i drugi sateliti pri čemu geostacionarni komunikacioni sateliti čine backbone konekcije Interneta.

Kabliranje LAN mreža

Pri planiranju kabliranja LAN mreže u razmatranje treba uzeti četiri različita područja:
  • Radno područje (engl. Work area)
  • Telekomunikaciona soba (engl. Telecommunications room)
  • Horizontalno kabliranje (engl. Horizontal cabling)
  • Vetikalno kabliranje (engl. Vertical cabling, Backbone cabling)
Područja su prikazana na sledećoj slici.
Slika: Područja pri kabliranju LAN mreže

Za povezivanje krajnjih uređaja na mrežu u radnom području, odnosno povezivanje krajnjeg uređaja i utičnice u zidu koirste se tzv. patch kablovi. EIA/TIA standard definiše maksimalnu dužinu patch UTP kabla od krajnjeg uređaja do utičnice u zidu. Ta dužina iznosi 10 metara. Straight- through
kabel se najčešće koristi kao patch kabel. Pomoću njega se krajnji uređaji spajaju na mrežu. Ako se u radnom području nalaze mrežni uređaji kao što su koncentrator (engl. hub) ili preklopnik (engl.switch) tada se za spajanje tih uređaja u mrežu, odnosno utičnicu u zidu koristi tzv. crossover
kabel.
U telekomunikacionoj sobi se nalaze mrežni uređaji (engl intermediary devices) kao što su koncentratori (engl. hub), preklopnici (engl. switch), usmjernici (engl. router) i DSU uređaji (engl. data service device). Ovi uređaji su međusbno povezani pomoću patch panela i veza između horizontalnog i vertikalnog kabliranja.
Horizontalno kabliranje je naziv za kablove koji povezuju radno područje i telekomunikacionku sobu. Horizontalni kablovi počinju na patch
panelu u telekomunikacionoj sobi i završavaju u zidnoj utičnici radnog područja. Ta udaljenost ne bi smela biti veća od 90 metara.
Vertikalno kabliranje čine kablovi koji spajaju telekomunikacione sobe. Ti kablovi mogu povezivati LAN mrežu sa WAN sučeljem ili ISP-om. Koriste se za spajanje prometa sa raznih lokacija i zato ta vrsta veze zahteva medijume za prenos podataka sa velikim brzinama prenosa. Zato se za  vertikalno kabliranje često koriste optički kablovi.
Konektor na kraju kabla je RJ-45 konektor. Raspored parica u konektoru definisani su standardima T568A i T568B koji su prikazani na sledećoj slici.
Slika: T568A i T568B standard za UTP kablove
U Ethernet LAN mrežama postoje dvije vrste priključaka: MDI (engl.Media Dependent Interface) i MDIX (engl. Media Dependent Interface, Crossover).
Uređaji kao što su računari koriste MDI priključke. Na tim priključcima se koriste standardni Ethernet raspored pinova. Pinovi 1 i 2 se koriste za slanje, a pinovi 3 i 6 za primanje podataka.
Ako se koriste MDIX priključci, parice se prespajaju interno. To omogućava da se krajnji uređaji spajaju na switch pomoću straight-through kabla.
Po pravilu, kada se spajaju različiti tipovi uređaja, koristi se straight-through kabel, a kada se spajaju isti tipovi uređaja koristi se crossover kabel.
Straight-through UTP kabel
Kod ovog tipa kabla, oba kraja su spojena istim standardom (T568A ili T568B).
Koristi se za sljedeća spajanja:
  • Svič i Ethernet priključak rutera
  • Računar i svič
  • Računalo i hab
Sledeća slika prikazuje način kreiranja Straight-through kabla pomoću T568a ili T568B standarda.
Slika: Straight through kabel

Crossover UTP kabel
Kod Crossover UTP kabla jedna strana kabla mora biti standard T568A, a druga T568B jer pinovi za slanje podataka moraju biti spojeni na pinove za primanje podataka.
Koristi se za sledeća spajanja:
  • svič i svič
  • svič i hab
  • hab i hab
  • Računar i računar
  • Računar i Ethernet priključak rutera
Sledeća slika prikazuje način kreiranja Crossover kabla pomoću T568a i T568B standarda.
Slika: Crossover kabel


Last modified: Tuesday, 12 November 2019, 2:30 PM