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Standards der physikalischen Schicht

In Bezug auf die Bitübertragungsschicht - ergo Layer 1 (Physical) haben Sie schon einiges gehört und gelernt, wie der Platz dieser Schicht in einem Netzwerk konstituiert ist. 

Dieses Thema taucht etwas tiefer in die Besonderheiten der physikalischen Schicht ein. Dazu gehören die Komponenten und die Medien, die zum Aufbau eines Netzwerks verwendet werden, sowie die Standards, die erforderlich sind, damit alles zusammen funktioniert.

Die Protokolle und Operationen der oberen OSI-Schichten werden mit Software ausgeführt, die von Software-Ingenieuren und Informatikern entworfen wurde. Die Dienste und Protokolle in der TCP/IP-Suite werden von der Internet Engineering Task Force (IETF) definiert.

Die physikalische Schicht besteht aus elektronischen Schaltkreisen, Medien und Konnektoren, die von Ingenieuren entwickelt wurden. Daher ist es angebracht, dass die Normen für diese Hardware von den entsprechenden Organisationen der Elektro- und Nachrichtentechnik definiert werden.

Es gibt viele verschiedene internationale und nationale Organisationen, behördliche Regierungsorganisationen und private Unternehmen, die an der Festlegung und Aufrechterhaltung von Standards für die physikalische Schicht beteiligt sind. Beispielsweise werden die Standards für die Hardware der physischen Schicht, die Medien, die Kodierung und die Signalisierung durch diese Normungsorganisationen definiert und geregelt:

• International Organization for Standardization (ISO)

            Internationale Organisation für Normung (ISO)

• Telecommunications Industry Association/Electronic Industries Association (TIA/EIA)

            Telekommunikationsindustrie/Elektronikindustrieverband (TIA/EIA)

• International Telecommunication Union (ITU)

            Internationale Fernmeldeunion (ITU)

• American National Standards Institute (ANSI)

           Amerikanisches Nationales Institut für Normung (ANSI)

• Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE)

            Institut für Elektro- und Elektronikingenieure (IEEE)

• National telecommunications regulatory authorities including the Federal Communication Commission (FCC) in the USA and the European Telecommunications Standards Institute (ETSI)

            Nationale Regulierungsbehörden für Telekommunikation einschließlich der Federal Communication Commission (FCC) in den USA und des Europäischen Instituts für

            Telekommunikationsnormen (ETSI)

Darüber hinaus gibt es häufig regionale Verkabelungsnormengruppen wie CSA (Canadian Standards Association), CENELEC (European Committee for Electrotechnical Standardization) und JSA/JIS (Japanese Standards Association), die lokale Spezifikationen entwickeln.

Physikalische Komponenten

Die Standards der physikalischen Schicht beziehen sich auf drei Funktionsbereiche:

• Physikalische Komponenten
• Kodierung
• Signalisierung
• Physikalische Komponenten

Die physischen Komponenten sind die elektronischen Hardware-Geräte, Medien und andere Konnektoren, die die Signale übertragen, die die Bits repräsentieren. Hardwarekomponenten wie NICs, Schnittstellen und Konnektoren, Kabelmaterialien und Kabeldesigns werden alle in Standards spezifiziert, die mit der physikalischen Schicht verbunden sind. 

Kodierung

Codierung oder Zeilencodierung ist eine Methode zur Umwandlung eines Stroms von Datenbits in einen vordefinierten "Code". Codes sind Gruppierungen von Bits, die verwendet werden, um ein vorhersehbares Muster bereitzustellen, das sowohl vom Sender als auch vom Empfänger erkannt werden kann. Mit anderen Worten: Kodierung ist die Methode oder das Muster, das zur Darstellung digitaler Informationen verwendet wird. Dies ähnelt der Art und Weise, wie im Morsealphabet eine Nachricht mit einer Reihe von Punkten und Strichen kodiert wird.

Zum Beispiel stellt die Manchester-Codierung ein 0-Bit durch einen Übergang von hoher zu niedriger Spannung dar, und ein 1-Bit wird als Übergang von niedriger zu hoher Spannung dargestellt.  Der Übergang erfolgt in der Mitte jeder Bitperiode. Diese Art der Kodierung wird im 10-Mbit/s-Ethernet verwendet. Schnellere Datenraten erfordern eine komplexere Kodierung. Die Manchester-Kodierung wird in älteren Ethernet-Standards wie 10BASE-T verwendet. Ethernet 100BASE-TX verwendet 4B/5B-Kodierung und 1000BASE-T verwendet 8B/10B-Kodierung.

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