物理層


ネットワークの玄関口 ~物理層(physical layer)~

まずはOSI参照モデルの最下層である物理層について解説します。

ネットワークを利用して通信を行うためには、コンピュータにケーブルを繋
げたり、無線を使ったりといくつか方法があります。
そしてデータはこのケーブルや電波の中を電圧の変化や光の点滅といった
“信号”として流れていきます。

通常コンピュータは“0”と“1”の数字からなるビット列でデータを処理
しています。
このデータを信号に変換して通信媒体に流す仕事を物理層が行っています。

ケーブルの特性(メディアタイプ)、コネクタの形状(コネクタタイプ)、
データ←→電気信号の変換方式(シグナリングタイプ)といった物理的な仕
様を定義しています。

ただし、物理層だけで定義されることは少なく、通常は第2層のデータリン
ク層と合わせて定義されることが多いです。

通信媒体の種類

各ノード間を繋ぐケーブルなどのことをを通信媒体といいます。
通信媒体にも様々な種類があり、大きく3つに分けられます。

・金属線ケーブル
主に電圧の変化を利用して信号を相手に伝えます。
周囲の環境や材質などの影響により波形がゆがみやすいため、長距離の伝送
には“リピータ”と呼ばれる信号を増幅させる装置を使用します。

・光ファイバーケーブル
光の明滅で信号を相手に伝えます。
周囲のノイズなどの影響を受けにくいため、数キロという長距離伝送も可能
です。
金属線ケーブルにくらべて高価で、ガラスの繊維で出来ているため施工時の
取り回しが難しいという欠点があります。

・無線
物理的なケーブルを使わずに電波や赤外線で信号を相手に伝えます。
物理的なケーブルを使用していないため、周囲の電波状況や障害物などの影
響が発生する場合があります。

 

物理層で動作する機器は…

物理層で動作する機器としてハブ(スイッチングハブを除く)やリピータな
どがあります。

ハブは受信した電気信号をそのまま増幅し、電気的に受信したポート以外の
全ポートに送り出します。

リピータはネットワークを延長するための機器で、通信ケーブル同士を接続
し、受信した信号を整形、増幅して中継・転送する機器です。
物理的に1本のケーブルでは信号の減衰などの影響で最大ケーブル長が決まっ
ていますが、リピータを使用することにより最大ケーブル長以上の距離まで
到達させることが可能になります。
さきほど説明したハブも同様の動作をするため「リピータハブ」とも呼ばれ
リピータの代用としても使用できます。


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