Bitübertragungsschicht: Alles über die erste Schicht des OSI-Modells

Die Bitübertragungsschicht ist die erste und damit unterste Schicht des OSI-Modells. Sie ermöglicht die Aktivierung und Deaktivierung von physischen Verbindungen und überwacht diese.

Was ist die Bitübertragungsschicht?

Die Bitübertragungsschicht (engl. Physical Layer) ist die erste und unterste Schicht des OSI-Modells. Die Bitübertragungsschicht stellt elektrische, mechanische, physikalische und weitere funktionale Hilfsmittel bereit, um physische Verbindungen zu aktivieren bzw. zu deaktivieren, sie aufrechtzuerhalten und Bits darüber zu übertragen.

Welche Funktionen hat die Bitübertragungsschicht?

Die Hauptaufgabe der Bitübertragungsschicht liegt in der physikalischen Verbindung zweier Einheiten innerhalb eines Netzwerks. Hier sorgt sie für den Auf- und Abbau der Verbindung und überwacht während der Übertragung ihre Funktionsfähigkeit. Das wichtigste Element dieser Übertragung sind die Bits als kleinste Informationseinheit, die der Bitübertragungsschicht auch zu ihrem Namen verhelfen.

Der Physical Layer regelt neben der eigentlichen Übertragung auch die Struktur der Bits, ihre Bedeutung und die einzelnen Methoden für ihre Übertragung. Die Daten werden Bit für Bit übertragen, aufbereitet, verstärkt und bei Bedarf umgewandelt. Dabei unterscheidet die Bitübertragungsschicht nicht zwischen Nutzdaten und Steuerinformationen und korrigiert auch keine Fehler.

Stattdessen aktiviert die Bitübertragungsschicht lediglich die physikalische Verbindung, überträgt alle Daten als Strom in Bitform und sorgt am Ende der Übertragung für die sachgerechte Deaktivierung der Verbindung. Außerdem übernimmt der Physical Layer einige wenige Verwaltungsfunktionen.

Zu den Fragen, die von der Bitübertragungsschicht beantwortet werden, gehört auch die physikalische Darstellung der Binärziffern 1 und 0, die zum Beispiel elektrisch, elektromagnetisch, optisch oder akustisch sein kann. Die Bitübertragungsschicht überprüft, in welche Richtung die Übertragung geht. Auch die Eigenschaften der Stecker und Kabel, die Belegung der Pins sowie physikalische Größen wie Stromstärke und Spannung sind relevant für die Bitübertragungsschicht.

Welche Dienste führt die Bitübertragungsschicht aus?

Die Bitübertragungsschicht stellt den anderen Schichten Informationen zur Verfügung, die eine reibungslose Verbindung ermöglichen sollen. Diese Informationen können zum Beispiel Funksignale, Lichtsignale oder elektrische Signale sein. Auch die Wahl der passenden Hardware für ein Netzwerk und die Entscheidung für einen passenden Netztyp sind eng mit der Bitübertragungsschicht verbunden.

Die Parameter, die in der Bitübertragungsschicht festgelegt werden, haben ebenfalls Einfluss auf die weiteren Schichten. Dazu gehören die Wahl des Übertragungsmediums, die Funktion der einzelnen Leitungen, die Übertragungsgeschwindigkeit und die bereits erwähnte Übertragungsrichtung, die simplex (in eine Richtung), halb-duplex (abwechselnd in beide Richtungen) oder voll-duplex (gleichzeitig in beide Richtungen) sein kann.

Welche Komponenten sind dem Physical Layer zugeordnet?

Unterschiedliche Hardwarekomponenten sorgen dafür, dass die Vorgaben der Bitübertragungsschicht erfüllt werden. Diese Komponenten kann man grob in passive und aktive Komponenten unterteilen, wobei sie zum Teil auch direkten Einfluss auf die nächste Schicht haben können. Folgende Hardware zählt unter anderem zu den passiven Komponenten:

  • Abschlusswiderstände
  • Antennen
  • Buchsen
  • Leitungen
  • Stecker
  • T-Stücke

Zu den aktiven Komponenten der Bitübertragungsschicht gehören zum Beispiel folgende Teile:

  • Hubs
  • Netzwerkkarten
  • Repeater
  • Transceiver
  • Verstärker

Welche Technologien basieren auf der Bitübertragungsschicht?

Es gibt zahlreiche Technologien, die eine Bitübertragungsschicht anbieten und nach den Grundsätzen des OSI-Modells agieren. Dazu gehören oder gehörten unter anderem:

  • 1-Wire: Eine serielle Schnittstelle, die als Stromversorgung oder Sende- und Empfangsleitung genutzt werden kann.
  • Bluetooth: Der Industriestandard für die Datenübertragung über kurze Distanz.
  • DSL: Verschiedene Standards der Bitübertragungsschicht für den Datentransfer über Kupferleitungen mit hohen Übertragungsraten.
  • E-carrier: Ein Trägersystem für die gleichzeitige digitale Übertragung verschiedener Telefonanrufe.
  • Ethernet: Die kabelgebundene Übertragung von Daten innerhalb eines lokalen Netzwerks.
  • FireWire: Eine frühere serielle Schnittstelle mit hoher Übertragungsrate.
  • GMS: Ein Mobilfunkstandard für digitale Mobilfunknetze.
  • IEEE 802.15.4: Ein Standard für die Übertragung innerhalb von WPAN-Netzwerken.
  • IrDA: Ein Zusammenschluss von Unternehmen zur Standardisierung von Infrarotreceivern.
  • ISDN: Ein internationaler Standard für digitale Telekommunikationsnetze.
  • PCI Express: Ein Standard für die Verbindung zwischen Peripheriegeräten mit einem Hauptprozessor.
  • SONET/SDH: Eine Multiplextechnik für die synchrone Übertragung mit Hilfe von Lichtwellenleitern.
  • USB: Ein Datenübertragungssystem zwischen Computern und externen Geräten.
  • Wi-Fi: WLAN-Geräte und -Netzwerke nach dem Standard IEEE 802.11.
  • X10: Ein Protokoll für die Gebäudeautomation über Schaltsignale.
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