1. Fyzická vrstva

2. OSI model - fyzická vrstva
1.vrstva, najnižšia vrstva OSI modelu
fyzická vrstva je časťou Network Acces vrstvy TCP/IP modelu
Aplikačná
HTTP, FTP
TFTP, SMTP
Aplikačná
Prezentačná
Tok dát
Relačná
Transportná
Segment
TCP, UDP
Transportná
Sieťová
Paket
Internetová IP
Datalinková
Rámec
Sieťový prístup
Ethernet, WAN technológie
Fyzická
Bity

3. Úlohy fyzickej vrstvy Odoberá rámce z datalinkovej vrstvy
Vidí rámec ako jednotlivé bity, bez štruktúry
Kóduje bity ako signály a posúva na prenosové médium

4. Transformácia komunikácie v ľudskej spoločnosti na jednotlivé bity
Postupná premena aplikačných dát na jednotlivé bity prenášané fyzickou vrstvou
Transformácia komunikácie v ľudskej spoločnosti na jednotlivé bity
Zdroj správy
Cieľ správy

5. Štandardy fyzickej vrstvy definujú :
Fyzikálne a elektrické vlastnosti média
Mechanické vlastnosti ( materiály, rozmery, výstupné piny ) konektorov a NIC ( Network Interface Card – sieťová karta )
Reprezentáciu bitu pomocou signálu (enkódovanie)
Definíciu riadiacich informačných signálov

6. Implementácia fyzickej vrstvy
Služby a protokoly sú uskutočňované pomocou softvéru
Fyzická vrstva – elektronické obvody, médiá, konektory
Zahrnuté v softvéri
TCP/IP štandardy definované s IETF
Zahrnuté v hardvéri
Štandardy definované : ISO IEEE ANSI ITU EIA/TIA FCC

7. Štandardy fyzickej vrstvy :
Vydané standardizačnými inštitúciami :
The International Organization for Standardization (ISO)
The Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE)
The American National Standards Institute (ANSI)
The International Telecommunication Union (ITU)
The Electronics Industry Alliance/ Telecommunications Industry Association (EIA/TIA)
Federal Communication Commission (FCC)

8. Reprezentácia signálov na fyzickom médiu
Elektrické signály prenášané po medenom vodiči
Svetelné impulzy v optickom vlákne
Mikrovlnné rádiové (bezdrôtové) signály

9. Kódovanie a signalizácia
pri malých prenosových rýchlostiach je to relatívne jednoduché a bity sú priamo konvertované na odpovedajúce signály konkrétneho prenosového média
Pri vyšších rýchlostiach tu nutne pristupuje kódovanie a signalizácia, pričom sú elektrické impulzy nakladané na medený kábel alebo svetelné impulzy sú nakladané na optický kábel

10. NRZ metóda ( non return to zero )
Veľmi jednoduchý signalizačný systém
LOG1-vyššie napätie, LOG0-nižšie napätie
Napäťový signál sa nemusí vracať na nulu počas periódy každého bitu
Nevýhody :
Dlhá postupnosť 1 alebo 0 môže spôsobiť výpadok synchronizácie medzi vysielačom a prijímačom, pretože prijímač nemôže využiť prechody na synchro

11. Manchester kódovanie Napätie sa mení v strede periódy každého bitu
Zostupná hrana predstavuje 0, nástupná hrana znamená 1
Zmena medzi periódami bitov je ignorovaná

12. Vlastnosti Manchester kódovania
Rozhodujúci je prechod ( nahor, nadol ) a nie napäťová úroveň, ktorá môže kolísať
Napäťový prechod sa uskutočňuje pravidelne v strede každého bitu, čo umožňuje klientom kontrolovať časovanie, synchronizáciu
10 Mbps Ethernet používa toto kódovanie (na UTP alebo koaxial. kábloch)
Nie je efektívne pre vyššie prenosové rýchlosti

13. Kódovanie skupinou bitov
Ešte pred vyslaním na médium sa informácia zakóduje
Bity sú najprv zoskupené, potom kódované
Každá možná skupina bitov má svoj vlastný kód
To pridáva zaťaženie prenosového média, ale má svoje výhody

14. Výhody skupín a kódovania
Riadiace kódy ako štart, stop majú kódy, ktoré nemôžu byť považované za dáta
Kódy sú navrhnuté tak, aby obsahovali dostatok prechodov, potrebných pre synchronizáciu
Počet 1 a 0 je v kóde zhruba vyvážený, takže vyžaduje minimálne množstvo energie
Lepšia detekcia chýb – invalidné kódy sú ľahko rozoznateľné od dát

15. Kódovanie 4B/5B
Každý prenášaný bajt je rozdelený na dvojice 4 bitov – nibble, a tie sú zakódované do 5-bitových symbolov

16. 100 Mbps Ethernet na UTP Najprv sa použije kódovanie 4B/5B
pomocou metódy MLT-3 sa informačné bity naložia na kábelové médium ako napäťové úrovne
Zmena úrovne znamená LOG1, bez zmeny je to LOG0

17. 100 Mbps Ethernet na optike
Najprv sa použije kódovanie 4B/5B
Potom pomocou metódy kódovania NRZI sa vysielajú pulzy infračerveného svetla do optického multimódového vlákna
LOG1 znamená zmenu, LOG0 je je bezo zmeny

18. Gigabit Ethernet na UTP
Používa komplikovanejší spôsob kódovania, ako aj naloženie signálu na vodič, využívajúc 4 páry vodičov

19. Šírka pásma
Je to množstvo dát, ktoré pretečie na určitom mieste siete za jednotku času
Je dané vlastnosťami média a technológiou použitou na prenos a detekciu signálov
Základnou jednotkou sú bity/sec
(bits per second - bps)
1 Kbps = bps = 103 bps
1 Mbps = bps = 106 bps
1 Gbps = bps = 109 bps

20. Throughput a Goodput
Throughput je skutočná rýchlosť prenosu v bps. Okrem samotných dát obsahuje riadiace a kontrolné dáta
Mení sa v závislosti na type prevádzky, druhu a počtu zariadení pozdĺž cesty
Vždy je menšia než definovaná šírka pásma
Goodput je množstvo užitočných dát prenesených za jednotku času, bez zaťaženia protokolov ( hlavičky rámcov, packetov, ... )

21. Porovnanie Throughput a Goodput
Throughput je aktuálny výkon siete ( je tam všetko )
Goodput sú namerané čisté užívateľské dáta ( bez záťaže od protokolov )

22. Médiá používané technológiou Ethernetu
Metalické Cu – vodiče ( koaxiálny kábel, UTP, STP káble )
Optické káble ( jednomodové, multimodové )
Wireless ( rádiové, bezdrôtové )

23. Koaxiálny kábel Vhodné : Zloženie : pre vf rádio a video signály
pre anténnu kabeláž
pre káblovú TV a Internet, kombinované s optikou
spočiatku používaný Ethernetom
Zloženie :
Centrálny vodič
Izolácia
Medené opletenie ako spätný vodič pre prúd a zároveň pôsobí ako tienenie proti interferencii
Vonkajšia izolácia ako obal

24. UTP- Unshielded twisted pair (netienená skrúcaná dvojlinka )
8 Cu-vodičov skrútených do 4 párov v jednom vonkajšom obale
Vodiče farebne označené kvôli rozlíšeniu
Všeobecne a najčastejšie používané v rámci Ethernet LAN

25. UTP kábel
Pre 100 Mbps Ethernet môže byť použitá kategória 5 (Cat5) alebo vyššia
Pre Gigabit Ethernet kategória (Cat 5e)
Nové inštalácie by mali používať Cat 6
Kategória kábla udáva počet skrútení na meter dĺžky, je starostlivo sledovaná

26. STP- Shielded twisted pair (tienená skrúcaná dvojlinka )
Vodiče tienené proti rušeniu
Sú oveľa drahšie než UTP káble
Možu byť použité pre 10 Gigabit Ethernet
Obal
Cu-opletenie
Tieniaca fólia
Skrútený pár

27. Konektory RJ45 pre UTP, STP
Káblové koncovky
Zásuvky pre RJ45
Patch panel

28. Druhy Ethernet UTP káblov
priamy kábel – straight-through variant A
variant B
krížový kábel - crossover
konzolový kábel - rollover
Patentovaný fy CISCO

29. Prepojenie zariadení PC Switch Hub Router X II
II - priamy kábel ( rôzne zariadenia )
X - krížový kábel ( rovnaké zariadenia )
konzolový kábel - na manažovanie routra, switcha pomocou pripojeného PC

30. Rušenie ( šum, interferencia )
Elektrické signály na Cu-vodičoch sú rušené interferenciou z okolia
Elektromagnetické rušenie (EMI) zo zariadení ako sú napr. elektromotory, fluorescenčné žiarivky, silové spínače, stykače, ....
Rušenie od rádiových signálov (RFI)
Krížové presluchy od iných vodičov v rámci toho istého kábla alebo blízkych káblov

31. Zdroje interferencií Fluorescenčné žiarivky Elektromotory Rádiové vlny
Zdroje rušenia pôsobia na elektrické signály na Cu - vodičoch

32. Obmedzenie rušenia Použitím kovového tienenia ( Cu )
Skrútením vodičov do párov
Vyhýbaním sa ťahania káblov cez rušivé prostredia
Starostlivé ukončovanie káblov správnym nasadením konektorov

33. Optický kábel Prenáša svetelné impulzy
Nevplýva žiadne rušenie (EMI/RFI)
Jeden alebo viacero vlákien v kábli
Párované pre full-duplex prevádzku
obal
jadro
pružná priadza
výplň
pružná priadza
výplň
obal
jadro
Obal (PVC)

34. Jednomodové optické vlákno
Sklenené jadro priemer 8 – 10 mikrometrov
Laserový zdroj svetla produkuje jeden lúč svetla
Vzdialenosť až do 100 km
Fotodiódy konvertujú optický signál späť na elektrický signál
Polymérový obal
Ponúka priamu cestu pre svetelný lúč
Sklenené jadro Ø 8 – 10 μm
Sklenený obal Ø 125 µm

35. Multimodové optické vlákno
Sklenené jadro priemer 50 – 60 mikrometrov
LED zdroj svetla produkuje viacero lúčov svetla pod rozličnými uhlami, prenos rôznymi dráhami
Dosah až do 2 km, obmedzenie rozptylom
Fotodiódové prijímače
Lacnejšie než jednomodové vlákno
Polymérový obal
Sklenené jadro Ø 50/62,5 μm
Sklenený obal Ø 125 µm
Poskytuje viaceré cesty pre svetelný lúč

36. Optické konektory multimodové jednomodové Subscriber connector (SC)
Straight tip (ST) konektor
Lucent connector (LC)
Lucent connector (LC)
Duplex multimode lucent connector (LC)

37. Voľba druhu kábla pre LAN
Cu - kábel UTP
Optický kábel
Max 100 m dĺžka
Problémy s rušením
Iba vnútri budov
Lacnejší
Ľahšia inštalácia
100km alebo 2km
Bez rušenia
Vnútri i medzi budovami
Oveľa drahší
Obtiažnejšia inštalácia

38. Prístroje na testovanie káblov
Gembird Tester LAN/USB RJ11/RJ45
Optical Time Domain Reflectometer (OTDR) pre optické káble
Fluke NetTool pre skrúcané dvojlinky

39. Wireless ( bezdrôtové )
Elektromagnetické signály na rádiových a mikrovlnných frekvenciach
Odpadá inštalácia káblov
Klienti voľne sa pohybujúci po okolí
Bezdrôtový prístupový bod (AP - access point )
Bezdrôtové adaptéry

40. Problémy bezdrôtovej prevádzky
Rušenie od iných rádiových a mikrovlnných zdrojov, bezdrôtové telefóny, mikrovlnné trúby, fluorescenčné svietidlá
Steny stavieb môžu blokovať signály, spôsobovať nežiadúci útlm
Bezpečnosť je hlavnou úlohou

41. Druhy bezdrôtových ( wireless) sietí
IEEE Wi-Fi for wireless LANs. Používa CSMA/CA metódu prístupu na médium
IEEE Bluetooth spája dvojice zariadení v rozmedzí m.
IEEE WiMAX pre bezdrôtový širokopásmový prístup
Global System for Mobile Communications (GSM) – pre mobilné telefónne siete.