زمان خواندن: 18 دقیقه 

مدل OSI یا به عبارت دقیق‌تر مدل مرجع، مدلی برای توصیف و تقسیم‌بندی قسمت‌های مختلف یک شبکه است. این مدل در سال 1984 توسط سازمان استانداردهای بین المللی (ISO) ارائه شد و شامل 7 لایه مختلف است که هر لایه مسئولیت‌های خاصی را در فرآیند ارتباطی دارد. لایه فیزیکی (Physical Layer) اولین لایه در مدل OSI است و وظیفه ارائه انتقال بیت‌ها از طریق واسط فیزیکی را بر عهده دارد. این لایه به طور مستقیم با سیستم‌های فیزیکی شبکه، مانند کابل‌ها، مودم‌ها، آنتن‌ها و سیگنال‌های الکتریکی و نوری در ارتباط است.

لایه فیزیکی چه مسئولیت‌هایی دارد؟

لایه فیزیکی (Physical Layer) در مدل OSI مسئولیت‌های مختلفی را بر عهده دارد. اولین مورد انتقال بیت‌ها است. لایه فیزیکی مسئول ارائه روش‌ها و استانداردهای فیزیکی برای انتقال بیت‌ها (صفر یا یک) از یک دستگاه به دستگاه دیگر است. این انتقال می‌تواند از طریق کابل‌ها، مودم‌ها، آنتن‌ها یا سیگنال‌های الکتریکی و نوری صورت گیرد. مورد بعدی خطاشناسی و تصحیح خطا است. لایه فیزیکی مسئول تشخیص و مدیریت خطاهای انتقال داده‌ها است که شامل تشخیص خطاهای فیزیکی مانند نویز، تداخل یا تغییرات سیگنال است. در برخی موارد، لایه فیزیکی قادر است خطاها را تصحیح کند یا از طریق مکانیزم‌های تصحیح خطا مشکلات را برطرف کند. مورد بعدی کنترل جریان (Flow Control) است. لایه فیزیکی مسئول کنترل جریان اطلاعات بین دو دستگاه است. به بیان دقیق‌تر مانع از ارسال بیش از حد سریع داده‌ها به دستگاه مقصد می‌شود و اطمینان حاصل می‌کند که داده‌ها در طول انتقال به درستی دریافت شوند و هیچ داده‌ای از دست نرفته است.

یکی از وظایف مهم این لایه تعیین پارامترهای فیزیکی است. لایه فیزیکی باید پارامترهای فیزیکی برای ارتباط مناسب میان دو دستگاه را تعیین کند که شامل ویژگی‌هایی مانند نوع کابل، نوع سیگنال و تعیین نرخ انتقال داده‌ها است. همچنین، لایه فیزیکی باید توانایی برقراری ارتباط طولانی مدت بین دو دستگاه را فراهم کند که شامل تامین ارتباطی پایدار و مقاوم در برابر مشکلات فیزیکی مانند قطعی، نویز و تغییرات شرایط محیطی است.

همان‌گونه که مشاهده می‌کنید لایه فیزیکی مسئولیت انتقال بیت‌ها از یک دستگاه به دستگاه دیگر را دارد و وظایفش شامل ارائه روش‌ها و استانداردهای فیزیکی، خطاشناسی و تصحیح خطا، کنترل جریان، تعیین پارامترهای فیزیکی و تصحیح خطاها است. به طور کلی، وظایف اصلی لایه فیزیکی به شرح زیر هستند

• ارائه روش‌ها و استانداردهای فیزیکی برای انتقال داده‌ها، مانند نحوه ارسال بیت‌ها از طریق کابل‌ها و مودم‌ها.
• تعیین ویژگی‌های فیزیکی سیستم ارتباطی، مثل نوع کابل یا نوع سیگنال مورد استفاده.
• کنترل نحوه انتقال داده‌ها از طریق محیط فیزیکی، مانند کنترل جریان اطلاعات و تشخیص خطاها در طول ارتباط.

بنابراین، لایه فیزیکی مسئولیت انتقال بیت‌ها از یک دستگاه به دستگاه دیگر را دارد و نحوه فرستادن و دریافت داده‌ها را بدون درنظر گرفتن معنای آن‌ها یا تفسیر آن‌ها توسط سیستم عامل یا لایه‌های بالایی در مدل OSI کنترل می‌کند.

لایه فیزیکی چه کارهایی انجام می‌دهد؟

لایه فیزیکی (Physical Layer) در مدل OSI خدمات مختلفی را ارائه می‌دهد که اولین مورد ارائه کانال‌های ارتباط فیزیکی است.  لایه فیزیکی مسئول ایجاد و حفظ اتصال فیزیکی بین دو دستگاه در شبکه است که شامل ارائه و مدیریت کابل‌ها، تجهیزاتی ارتباطی، آنتن‌ها و دستگاه‌های ارتباطی است که برای انتقال داده‌ها استفاده می‌شوند.

لایه فیزیکی مسئول انتقال داده‌ها در سطح بیت (صفر یا یک) بین دو دستگاه است که شامل انتقال داده‌ها از طریق رسانه‌های انتقال است. همچنین، لایه فیزیکی برخی تکنیک‌های تصحیح خطا را بر روی بیت‌ها اعمال می‌کند که شامل استفاده از کدهای تصحیح‌کننده خطا (Error Correcting Codes) و تکنیک‌های تصحیح خطا مانند توازن (Parity) و CRC سرنام (Cyclic Redundancy Check) است.

لایه فیزیکی مسئول کنترل جریان اطلاعات بین دو دستگاه است که شامل مکانیزم‌هایی مانند کنترل جریان پایه، کنترل جریان با استفاده از بیت‌های کنترل (Control Bits) و توافق بر سر نرخ انتقال داده بین دستگاه‌ها است. به طوری که نرخ انتقال داده‌ها میان دو دستگاه در شرایط مطلوب قرار داشته باشد.

لایه فیزیکی باید توانایی برقراری ارتباط طولانی مدت بین دو دستگاه را فراهم کند تا بسته‌های اطلاعاتی بدون مشکل ارسال و دریافت شوند. بنابراین، لایه فیزیکی خدماتی مانند ارائه ارتباط فیزیکی، انتقال داده‌ها، تصحیح خطا، کنترل جریان، توصیف پارامترهای فیزیکی و توصیف طولانی مدت ارتباط را ارائه می‌دهد.

کدام فناوری‌ها در لایه فیزیکی مورد استفاده قرار می‌گیرند؟

لایه فیزیکی مبتنی بر مجموعه‌ای از فناوری‌ها و استانداردهایی است که برای برقراری ارتباط فیزیکی و انتقال داده‌ها در شبکه‌ها استفاده می‌شوند. برخی از فناوری‌ها و استانداردهای معروف که در لایه فیزیکی مورد استفاده قرار می‌گیرند به شرح زیر هستند:

اترنت (Ethernet): اترنت یک فناوری شبکه سیمی است که برای اتصال دستگاه‌ها به شبکه و انتقال داده‌ها استفاده می‌شود. اترنت ابتدا توسط شرکت زِروکس (Xerox) در دهه ۱۹۷۰ معرفی شد و سپس توسط شرکت‌های دیگری مانند اینتل (Intel) و غیره توسعه یافت. امروزه، استانداردهای اترنت توسط سازمان استانداردهای بین‌المللی (IEEE) تعیین می‌شوند. استاندارد اولیه اترنت با سرعت 10 مگابیت بر ثانیه (10BASE-T) بود، اما با گذر زمان سرعت‌های بالاتری مانند 100 مگابیت بر ثانیه (100BASE-TX)، گیگابیت بر ثانیه (1000BASE-T)، 10 گیگابیت بر ثانیه (10GBASE-T) و غیره توسعه یافت.

اترنت بر روی کابل‌های مسی (شبکه‌های اترنت تشکیل شده از رشته‌های مسی) و کابل‌های فیبر نوری (شبکه‌های اترنت تشکیل شده از الیاف نوری) استفاده می‌شود. به طور معمول، اترنت در شبکه‌های محلی (LAN) استفاده می‌شود، اما در شبکه‌های دیگری مثل شبکه‌های گسترده نیز استفاده می‌شود. اترنت پروتکلی قابل اطمینان است که از تکنیک‌هایی مانند تشخیص و جلوگیری از تداخل (Collision Detection and Avoidance) و بازیابی خطا (Error Recovery) استفاده می‌کند. همچنین، اترنت قابلیت پشتیبانی از توپولوژی‌های مختلف شبکه مانند توپولوژی ستاره و توپولوژی درختی را دارد. با توجه به پهنای باند بالا و استقرار گسترده، اترنت به عنوان یکی از فناوری‌های اصلی برای شبکه‌های کامپیوتری و ارتباطات استفاده می‌شود.

وای-فای (Wi-Fi): وای-فای یک فناوری بی‌سیم است که برای اتصال دستگاه‌ها به شبکه به شیوه بی‌سیم و انتقال داده‌ها استفاده می‌شود. Wi-Fi از استانداردهای IEEE 802.11 استفاده می‌کند و توسط Wi-Fi Alliance، مدیریت و توسعه داده می‌شود. فناوری Wi-Fi امکان برقراری ارتباط تجهیزات را بدون ‌سیم فراهم می‌کند. این فناوری بر روی فرکانس‌های رادیویی عمل می‌کند و از طریق پروتکل‌هایی مانند TCP/IP ارتباط بین دستگاه‌ها و شبکه فراهم می‌کند. استانداردهای Wi-Fi از جمله 802.11a، 802.11b، 802.11g، 802.11n، 802.11ac و 802.11ax تشکیل شده است. هر استاندارد Wi-Fi ویژگی‌های فنی مختلفی مثل سرعت انتقال داده‌ها، پهنای باند، محدوده پوشش و قدرت انتقال سیگنال را برعهده دارد. برای استفاده از Wi-Fi، دستگاه‌های کاربری باید مجهز به مودم و روتر باشند تا بتوانند بدون مشکل از خدمات رادیویی استفاده کنند. امروزه، وای-فای در محیط‌های عمومی مانند کافه‌ها، هتل‌ها، فرودگاه‌ها و مراکز تجاری نیز قابل دسترسی است. البته، اصل مهمی که باید در این زمینه به آن دقت کرد امنیت است. برای جلوگیری از دسترسی غیرمجاز، اغلب شبکه‌های وای-فای از الگوریتم‌های رمزنگاری اطلاعات مثل WPA2 یا WPA3 استفاده می‌کنند. Wi-Fi به عنوان یکی از فناوری‌های پرکاربرد و رایج در شبکه‌های بی‌سیم در خانه‌ها، محل کار و مکان‌های عمومی، مورد استفاده قرار گرفته و امکان اتصال همزمان چند دستگاه را به یک شبکه بی‌سیم فراهم می‌سازد.

فیبر نوری: یک فناوری انتقال اطلاعات است که بر اساس اصل انتشار نور درون یک رشته الیاف نوری استوار است. این فناوری از نور به عنوان رسانه اصلی برای انتقال اطلاعات استفاده می‌کند و با سرعت و کیفیت بسیار بالا از طریق این الیاف، انتقال اطلاعات را به صورت دیجیتال امکان‌پذیر می‌سازد. الیاف نوری از جنس شیشه یا پلاستیکی هستند که نور را به طول موج‌های مختلف انتشار می‌دهند. الیاف نوری به صورت یک رشته بلند و باریک از سیم‌های نوری تشکیل شده‌اند. نوری که از یک سر الیاف نوری انتشار می‌یابد از طریق انکسار و بازتاب درون الیاف به سمت سر دیگر الیاف نوری حرکت می‌کند. این روش انتقال نوری توانایی پشتیبانی از فواصل طولانی را بدون تضعیف دارد. فیبر نوری در شبکه‌های ارتباطی مورد استفاده قرار می‌گیرد که از آن جمله باید به اینترنت، تلفن همراه، تلویزیون و شبکه‌های مخابراتی اشاره کرد. از مزایای استفاده از فیبر نوری می‌توان به سرعت بالا در انتقال داده‌ها، برد بالا، مقاومت زیاد در برابر نویز و تداخل الکترومغناطیسی، امنیت بالا، عدم آلودگی الکترومغناطیسی و همچنین کاهش نوسانات سیگنال اشاره کرد. فیبر نوری به دو نوع تک حالته (Single-mode) و چند حالته (Multi-mode) تقسیم می‌شود. تک‌ حالته برای انتقال اطلاعات در فواصل طولانی و با سرعت بالا مورد استفاده قرار می‌گیرد، در حالی که چند حالته برای انتقال در فاصله‌های کوتاه‌تر و با سرعت کمتر مناسب هستند. با توجه به مزایا و کارایی بالای فیبر نوری، این فناوری به صورت گسترده در شبکه‌های ارتباطی، ارتباطات داده‌ها، اینترنت اشیا (IoT) و شبکه‌های دیتاسنتر استفاده می‌شود.

DSL سرنام (Digital Subscriber Line): یکی دیگر از فناوری‌های ارتباطی است که برای برقراری اتصال اینترنت بر روی خطوط تلفن استفاده می‌شود. این فناوری از خطوط تلفن معمولی استفاده می‌کند و امکان انتقال داده‌ها با سرعت بالا را فراهم می‌کند. در DSL، خطوط تلفن معمولی برای انتقال داده‌های دیجیتال استفاده می‌شوند. این خطوط دارای باند فرکانسی بالا هستند که برای انتقال داده‌ها به کار می‌رود. با استفاده از تکنولوژی DSL، داده‌ها به صورت دیجیتال تبدیل و بر روی خطوط تلفن ارسال می‌شوند. DSL امکان انتقال داده‌ها با سرعت بالا را فراهم می‌کند و از طریق خطوط تلفن معمولی قابل دسترسی است. سرعت ارتباط در DSL بستگی به نوع و تنظیمات خطوط تلفن، فاصله از شرکت ارائه‌دهنده خدمات و فناوری DSL استفاده شده دارد. از استانداردهای مخابراتی رایج در این زمینه باید به ADSL سرنام (Asymmetric DSL) و VDSL سرنام (Very-high-bit-rate DSL) اشاره کرد. ADSL یکی از رایج‌ترین استاندارهای مخابراتی DSL است که برای اتصال اینترنت خانگی استفاده می‌شود. در ADSL، سرعت بارگیری (دانلود) و بارگذاری (آپلود) نیمه متقاران است، به این معنی که سرعت دانلود بیشتر از سرعت آپلود است. این فرمت برای استفاده خانگی مناسب است، زیرا بیشتر افراد عمدتا دانلود می‌کنند تا آپلود. VDSL یا Very-high-bit-rate DSL، یک استاندارد با سرعت بالا است که امکان انتقال داده‌ها با سرعت بسیار بالا را فراهم می‌کند. در VDSL، سرعت دانلود و آپلود یکسان است و برای استفاده در محیط‌های تجاری و صنعتی مناسب است. از DSL به عنوان یک راه حل ارتباطی برای اتصال اینترنت خانگی و تجاری استفاده می‌شود. با این حال، سرعت و کیفیت اتصال DSL ممکن است به عواملی مانند فاصله از مرکز تلفن‌خانه، کیفیت خطوط تلفن و تداخلات الکترومغناطیسی وابسته است.

بلوتوث (Bluetooth): یک فناوری ارتباطی بی‌سیم است که برای انتقال داده‌ها بین دستگاه‌های الکترونیکی در نزدیکی یکدیگر استفاده می‌شود. این فناوری از طریق امواج رادیویی کوتاه برد ارتباط برقرار می‌کند و به عنوان یک استاندارد جهانی برای اتصال دستگاه‌های مختلف مانند تلفن‌همراه، رایانه، هدفون، اسپیکر بلندگو و دستگاه‌های جانبی مورد استفاده قرار می‌گیرد. بلوتوث مزایای زیادی دارد. این فناوری امکان اتصال بی‌سیم بین دستگاه‌ها را فراهم می‌کند و نیاز به کابل‌های فیزیکی برای انتقال داده‌ها را برطرف می‌کند. همچنین، بلوتوث مصرف انرژی کمی دارد و به راحتی در اکثر دستگاه‌های قابل حمل قابل استفاده است. این فناوری همچنین امنیت مناسبی دارد و ارتباط بین دستگاه‌ها با استفاده از رمزنگاری انجام می‌شود. بلوتوث به صورت عمده به دو نوع کلاسیک بلوتوث (Classic Bluetooth) برای اتصال دستگاه‌ها با فاصله کمتر (معمولا تا ۱۰ متر) استفاده می‌شود. این نوع بلوتوث برای ارتباط دستگاه‌های مانند هدفون‌ها، اسپیکرها، کیبوردها و ماوس‌ها مناسب است. بلوتوث نسخه دوم تحت عنوان بلوتوث توان کم (Bluetooth Low Energy یا BLE) در دستگاه‌هایی که نیاز به مصرف انرژی کمتری دارند، مانند ساعت‌های هوشمند و سنسورها، استفاده می‌شود. BLE امکان ارتباط پایدار در فواصل بیشتری (تا ۱۰۰ متر) را فراهم می‌کند و برای ارسال داده‌های کوچک و فرکانس کمتر مناسب است. بلوتوث در طول سال‌ها توسعه یافته و نسخه‌های جدیدتری مانند بلوتوث ۴.۰، ۴.۱، ۴.۲، ۵.۰ و ۵.۱ عرضه شده است. هر نسخه از بلوتوث بهبود سرعت انتقال داده‌ها، مصرف انرژی بهینه‌تر و افزایش برد را به همراه داشته است.

اجزای سخت افزاری لایه فیزیکی

لایه فیزیکی از طیف گسترده‌ای از مولفه‌های سخت‌افزاری استفاده می‌کند تا بتواند به الزامات سازمان‌ها پاسخ دهد. این مولفه‌ها را می‌توان به دو گروه اصلی پسیو (passive) و اکتیو (active) تقسیم کرد. از مولفه‌های سخت‌افزار پسیو شبکه به موارد زیر باید اشاره کرد:

Terminating resistors

آنتن‌ها (Antennae)

کانکتورها (Connectors)

کابل‌ها (Cables)

پلاگ‌ها (Plugs)

T-pieces

و غیره اشاره کرد.

مولفه‌های سخت‌افزاری اکتیو شبکه موارد مختلفی را شامل می‌شوند که از مهم‌ترین آن‌ها به موارد زیر اشاره کرد:

هاب‌ها (Hubs)

کارت‌های شبکه (Network cards)

تکرار‌کننده‌ها (Repeaters)

فرستنده و گیرنده (Transceivers)

تقویت‌کننده‌ها (Amplifiers)

لایه فیزیکی چگونه کار می‌کند؟

لایه فیزیکی در مدل OSI مسئول مدیریت جنبه‌های فیزیکی ارتباط در شبکه است. این لایه به عنوان لایه پایین‌ترین در مدل OSI قرار دارد و وظیفه ارسال و دریافت بیت‌ها از طریق واسط‌های فیزیکی (مانند کابل‌ها، امواج رادیویی، فیبر نوری و غیره) را بر عهده دارد. به طور کلی عملکرد لایه فیزیکی در مدل OSI به شرح زیر است:

ارسال و دریافت بیت‌ها: لایه فیزیکی برای ارسال داده‌ها از طریق واسط‌های فیزیکی، بسته‌ها را به بیت‌ها تقسیم می‌کند و آن‌ها را از یک دستگاه به دستگاه دیگر منتقل می‌کند. در ادامه، بسته‌ها از طریق سیگنال‌های الکتریکی انتقال پیدا می‌کنند.

تعیین روش انتقال: در مرحله بعد باید نوع روش انتقال مشخص شود. لایه فیزیکی بر اساس نوع رابط فیزیکی مورد استفاده (مانند کابل اترنت، فیبر نوری، بی‌سیم و غیره)، فرآیند ارسال و دریافت بیت‌ها را مشخص می‌کند که شامل پارامترهایی مانند فرکانس، نرخ انتقال، قدرت سیگنال و غیره است.

کنترل جریان: لایه فیزیکی مسئول کنترل جریان داده‌ها بین دستگاه‌ها است و شامل تنظیم و کنترل نرخ ارسال داده‌ها و جلوگیری از ارسال داده‌های بیش از ظرفیت واسط فیزیکی است.

کنترل خطا: لایه فیزیکی برای تشخیص و رفع خطاهایی که در انتقال داده‌ها رخ می‌دهند، استفاده می‌شود و شامل بررسی صحت بیت‌ها، تشخیص خطاهای بیت‌ها و اصلاح خطاهای ساده است.

توپولوژی شبکه: لایه فیزیکی مسئول تعیین و مدیریت توپولوژی شبکه است و شامل تعیین طول کابل‌ها، نوع اتصالات فیزیکی و ترتیب اتصال دستگاه‌ها می‌شود.

بنابراین، لایه فیزیکی در مدل OSI وظیفه ایجاد و مدیریت ارتباط فیزیکی بین دستگاه‌ها در شبکه را بر عهده دارد.

سیگنال‌‌ها در لایه فیزیکی چه معنایی دارند؟

در لایه فیزیکی، سیگنال‌ها به معنای سیگنال‌های الکتریکی هستند که برای ارسال داده‌ها در شبکه استفاده می‌شوند. این سیگنال‌ها شامل بیت‌های (0 و 1) هستند و از طریق امواج الکتریکی، نوری یا رادیویی داده‌ها را انتقال می‌دهند. سیگنال‌ها در لایه فیزیکی به منظور انتقال داده‌ها از یک دستگاه به دستگاه دیگر تولید و استفاده می‌شوند. این سیگنال‌ها در بستر فیزیکی شبکه، مانند کابل‌ها، رابط‌های الکتریکی، فیبر نوری، امواج رادیویی و غیره ایجاد می‌شوند.

سیگنال‌ها ممکن است به صورت آنالوگ یا دیجیتال باشند. در شبکه‌های دیجیتال، داده‌ها به بیت‌ها تقسیم می‌شوند و این سیگنال‌ها هستند که بیت‌ها را انتقال می‌دهند. تولید، تنظیم و تفسیر سیگنال‌ها در لایه فیزیکی به منظور انتقال داده‌ها با نرخ و کیفیت مناسب انجام می‌شود. این فرآیند شامل مدولاسیون، دمودولاسیون، تقویت سیگنال، تصحیح خطا و سایر عملیات مربوط به انتقال سیگنال‌ها است.

نقص انتقال در لایه فیزیکی به چه معنا است؟

نقص انتقال در لایه فیزیکی به وقوع خطاها یا تغییرات غیرمطلوب در فرآیند انتقال سیگنال‌ها در شبکه اشاره دارد. این خطاها می‌توانند به صورت تدریجی (به شکلی که کیفیت سیگنال کاهش می‌یابد) یا به صورت ناگهانی (باعث از دست رفتن کامل سیگنال) رخ دهند. نقص انتقال در لایه فیزیکی می‌تواند به دلایل زیر رخ دهد:

تداخل الکترومغناطیسی: این تداخل ممکن است از منابع خارجی مانند تجهیزات الکتریکی، تداخل با سیگنال‌های دیگر در شبکه یا نویز‌های محیطی ناشی از امواج رادیویی باشد. این تداخل‌ها ممکن است باعث اشتباه در تفسیر سیگنال‌ها شوند و باعث ایجاد خطاهای انتقال شوند.

ضعف سیگنال: در طول انتقال سیگنال در شبکه، قدرت سیگنال ممکن است با توجه به فاصله، مقاومت و خاصیت واسط فیزیکی کاهش یابد. اگر قدرت سیگنال به حدی کاهش یابد که دستگاهی قادر به صحیح تفسیر سیگنال‌ها نباشد، ممکن است خطاهای انتقال به وجود آیند.

خطاهای جیتر: جیتر به تغییرات زمانی در زمان حضور سیگنال دریافتی در دستگاه مقصد اشاره دارد. این تغییرات ممکن است به دلیل انحراف‌های زمانی در ارسال و دریافت سیگنال، تاخیرهای متغیر در شبکه یا تداخل‌های الکترومغناطیسی رخ دهد. جیتر ممکن است باعث خطا در تفسیر سیگنال‌ها شود و منجر به نقص انتقال در لایه فیزیکی شود.

نقص انتقال در لایه فیزیکی باعث به وجود آمدن تغییرات در داده‌های دریافت شده، از دست رفتن بیت‌ها، خطاهای بیتی یا کاهش کیفیت سیگنال شود. برای مقابله با نقص انتقال، از فناوری‌ها و فرآیندهایی مانند تصحیح خطا، تقویت سیگنال، استفاده از الگوریتم‌های بازیابی خطا و استفاده از روش‌های کاهش تداخل استفاده می‌شود.

نویز در لایه فیزیکی

در لایه فیزیکی شبکه، نویز به وقوع اختلالات و تداخل‌های الکترومغناطیسی در سیگنال‌ها اشاره دارد. نویز می‌تواند از منابع مختلفی مانند تجهیزات الکتریکی، تجهیزات الکترونیکی، امواج رادیویی، تداخل با سیگنال‌های دیگر در شبکه و سایر منابع خارجی ناشی شود. نویز باعث ایجاد اختلال در سیگنال‌های ارسالی و دریافتی می‌شود و ممکن است باعث اشتباه در تفسیر سیگنال‌ها و کاهش کیفیت ارتباط شود. به طور معمول، نویز در لایه فیزیکی به دلایل زیر به وجود می‌آید:

تداخل الکترومغناطیسی: تجهیزات الکتریکی در شبکه ممکن است به عنوان منابع تداخل عمل کنند که شامل دستگاه‌های الکتریکی نزدیک به شبکه، تجهیزات ارتباطات بی‌سیم در نزدیکی و سیم‌های الکتریکی است که در نزدیکی سیم‌های ارتباطی قرار دارند. تداخل الکترومغناطیسی می‌تواند باعث ایجاد نویز در سیگنال‌ها شود و کیفیت ارتباط را کاهش دهد.

تداخل با سیگنال‌های دیگر: در شبکه‌های چندکاناله یا چندکاربره، سیگنال‌ها ممکن است با یکدیگر تداخل پیدا کنند. این تداخل‌ها می‌تواند در اثر تلاقی سیگنال‌ها در شبکه، انتقال غیرصحیح یا تداخل الکترومغناطیسی رخ دهد. این تداخل‌ها ممکن است باعث اشتباه در تفسیر سیگنال‌ها و کاهش کیفیت ارتباط باشد.

نویز محیطی: امواج رادیویی و سایر منابع نویز محیطی می‌توانند باعث بروز تداخل سیگنال در شبکه شوند. به طور مثال، امواج رادیویی تجهیزات بی‌سیم، عامل اصلی بروز نویز می‌شوند و سیگنال‌ها را تعضیف کرده یا باعث بروز اعوجاج در شبکه می‌شوند.

برای مقابله با نویز در لایه فیزیکی، از تکنولوژی‌ها و فناوری‌های مختلفی استفاده می‌شود که از مهم‌ترین آن‌ها به موارد زیر باید اشاره کرد:

رمزگذاری و رمزگشایی: استفاده از تکنیک‌های رمزگذاری و رمزگشایی می‌تواند کمک کند از سیگنال‌ها در برابر نویز محافظت کنید. با استفاده از الگوریتم‌های رمزگذاری، سیگنال‌ها به صورتی تبدیل می‌شوند که تداخل‌ها و نویزها به حداقل می‌رسند. البته، در سمت مقصد با استفاده از الگوریتم‌های رمزگشایی، سیگنال‌ها به حالت اولیه بازگردانده می‌شوند.

تصحیح خطا: از تکنیک‌های تصحیح خطا مانند بیت‌های بررسی افزوده شده (CRC) و کدگذاری هم‌راستا (HAM) استفاده می‌شود. این تکنیک‌ها امکان تشخیص و تصحیح برخی از خطاها در سیگنال‌ها را فراهم می‌کنند.

فیلترهای الکترومغناطیسی: استفاده از فیلترهای الکترومغناطیسی می‌تواند به کاهش تداخل‌های الکترومغناطیسی و نویزهای محیطی کمک کند. این فیلترها معمولا در تجهیزات ارتباطی و شبکه‌ها نصب می‌شوند و سعی می‌کنند از طریق به‌کارگیری فرکانس‌های خاص، نویزها را حذف یا کاهش ‌دهند.

استفاده از تکنولوژی‌های مقاوم در برابر نویز: برخی فناوری‌های نوین مثل فیبرنوری در برابر نویزها مقاوم هستند. فناوری‌های نوین از روش‌هایی مثل مدولاسیون جریان متناوب (ACM) و مدولاسیون فرکانس (FM) استفاده می‌کنند تا کاهش تاثیر نویز بر انتقال سیگنال‌ها را به حداقل برسانند.

طراحی مناسب زیرساخت و استقرار درست کابل‌ها: استفاده از کابل‌های مناسب با قابلیت مقاومت بالا در برابر نویز و تداخل‌های الکترومغناطیسی نقش مهمی در کم اثر کردن آن‌ها دارند. کابل‌های دارای شیلد STP توانایی بالایی در برابر نویزها دارند.

بخوانید: شبکه عصبی حافظه طولانی کوتاه مدت چیست و چه ویژگی‌هایی دارد؟