Fyzická vrstva - Physical layer

Pro jiná použití, viz PHY (disambiguation) .
OSI model
podle vrstvy
7.  Aplikační vrstva
6.  Prezentační vrstva
5.  Vrstva relace
4.  Transportní vrstva
3.  Síťová vrstva
2.  Vrstva datového odkazu
1.  Fyzická vrstva

V sedmivrstvého OSI modelu z počítačových sítí je fyzická vrstva nebo vrstva 1 je první a nejnižší vrstvu; Vrstva nejtěsněji spojená s fyzickým propojením mezi zařízeními. Tuto vrstvu lze implementovat pomocí čipu PHY .

Fyzická vrstva definuje způsob přenosu proudu surových bitů přes fyzické datové spojení spojující síťové uzly . Bitový tok může být seskupeny do kódových slov nebo symbolů a převedena na fyzický signál, který je přenášen přes přenosové médium . Fyzická vrstva poskytuje přenosové médium elektrickému, mechanickému a procedurálnímu rozhraní. Fyzická vrstva určuje tvary a vlastnosti elektrických konektorů , frekvence, na kterých se má vysílat, kód linky, který se má použít, a podobné parametry nízké úrovně.

Role

Fyzická vrstva se skládá z technologií přenosu elektronických obvodů sítě. Je to základní vrstva, která je základem funkcí vyšší úrovně v síti, a může být implementována prostřednictvím velkého počtu různých hardwarových technologií s velmi rozdílnými charakteristikami.

V rámci sémantiky modelu OSI převádí fyzická vrstva požadavky na logickou komunikaci z vrstvy datového spojení na operace specifické pro hardware, které způsobují přenos nebo příjem elektronických (nebo jiných) signálů. Fyzická vrstva podporuje vyšší vrstvy zodpovědné za generování logických datových paketů .

Podvrstva fyzické signalizace

V síti využívající architekturu Open Systems Interconnection (OSI) je podvrstva fyzické signalizace část fyzické vrstvy, která

Vztah k sadě internetových protokolů

Sada internetových protokolů , jak je definována v RFC 1122 a RFC 1123 , je popis sítě na vysoké úrovni používaný pro internet a podobné sítě. Nedefinuje vrstvu, která se zabývá výhradně specifikacemi a rozhraními na úrovni hardwaru, protože tento model se netýká přímo fyzických rozhraní.

Služby

Hlavní funkce a služby prováděné fyzickou vrstvou jsou: Fyzická vrstva provádí přenos dat bit po bitu nebo symbol po symbolu přes fyzické přenosové médium . Poskytuje standardizované rozhraní k přenosovému médiu, včetně mechanické specifikace elektrických konektorů a kabelů , například maximální délky kabelu, elektrické specifikace úrovně signálu a impedance přenosového vedení . Fyzická vrstva je zodpovědná za elektromagnetickou kompatibilitu, včetně přidělování frekvencí elektromagnetického spektra a specifikace síly signálu , šířky analogového pásma atd. Přenosové médium může být elektrické nebo optické přes optické vlákno nebo bezdrátové komunikační spojení, jako je například kosmická optická komunikace nebo rádio .

Kódování řádků se používá k převodu dat na obrazec elektrických fluktuací, které mohou být modulovány na nosnou vlnu nebo infračervené světlo . Tok dat je řízen bitovou synchronizací v synchronní sériové komunikaci nebo signalizací start-stop a řízení toku v asynchronní sériové komunikaci . Sdílení přenosového média mezi více účastníky sítě lze zvládnout jednoduchým přepínáním obvodů nebo multiplexováním . Složitější protokoly řízení přístupu k médiu pro sdílení přenosového média mohou využívat detekci nosných a kolizí, jako je tomu v případě vícenásobného přístupu ethernetového nosiče s detekcí kolizí (CSMA/CD).

K optimalizaci spolehlivosti a účinnosti lze použít techniky zpracování signálu, jako je ekvalizace , tréninkové sekvence a tvarování pulzů . K dalšímu zvýšení spolehlivosti mohou být použity kódy a techniky korekce chyb včetně opravy dopředných chyb .

Mezi další témata spojená s fyzickou vrstvou patří: přenosová rychlost ; konfigurace linky point-to-point , multipoint nebo point-to-multipoint ; topologie fyzické sítě , například sběrnice , kruh , síť nebo hvězdná síť ; sériová nebo paralelní komunikace; simplexní , poloduplexní nebo plně duplexní přenosový režim; a automatické vyjednávání

PHY

RTL8201 ethernetový čip PHY
Texas Instruments DP83825 - čip 3 mm x 3 mm 3,3 V PHY

PHY , což je zkratka pro „fyzické vrstvy“, je elektronický obvod , obvykle realizován jako integrovaný obvod , které jsou nutné k realizaci funkce fyzické vrstvy OSI modelu v řadič síťového rozhraní .

PHY spojuje zařízení s linkovou vrstvou (často nazývané MAC jako zkratka pro řízení přístupu k médiu ) k fyzickému médiu, jako je optický nebo měděný kabel . Zařízení PHY obvykle obsahuje jak funkci vrstvy fyzického kódování podvrstvy (PCS), tak fyzickou vrstvu závislou (PMD).

-PHY lze také použít jako příponu k vytvoření krátkého názvu odkazujícího na konkrétní protokol fyzické vrstvy, například M-PHY .

Modulární transceivery pro komunikaci s optickými vlákny (jako rodina SFP ) doplňují čip PHY a tvoří podvrstvu PMA .

Fyzický ethernetový transceiver

Micrel KS8721CL - 3.3V jednoduchý napájecí zdroj 10/100BASE -TX/FX MII vysílač s fyzickou vrstvou

Ethernet PHY je součást, která působí na fyzické vrstvě síťového modelu OSI . Implementuje část fyzické vrstvy ethernetu. Jeho účelem je poskytnout fyzický přístup k odkazu analogovým signálem. Obvykle je propojen s rozhraním nezávislým na médiích (MII) na čipu MAC v mikrokontroléru nebo jiném systému, který se stará o funkce vyšší vrstvy.

Přesněji řečeno, ethernetový PHY je čip, který implementuje funkci hardwarového odesílání a přijímání ethernetových rámců ; propojuje analogovou doménu linkové modulace ethernetu s digitální doménou signalizace paketů linkové vrstvy . PHY obvykle nezpracovává adresování MAC, protože to je úkolem odkazové vrstvy . Podobně je funkce Wake-on-LAN a Boot ROM implementována na kartě síťového rozhraní (NIC), která může mít funkce PHY, MAC a další integrované do jednoho čipu nebo jako samostatné čipy.

Běžná ethernetová rozhraní zahrnují vlákno nebo dva až čtyři měděné páry pro datovou komunikaci. Nyní však existuje nové rozhraní s názvem Single Pair Ethernet (SPE), které je schopné využívat jediný pár měděných vodičů a přitom komunikovat zamýšlenými rychlostmi. Texas Instruments DP83TD510E je příkladem PHY, který používá SPE.

Mezi příklady patří řada Microsemi SimpliPHY a SynchroPHY VSC82xx/84xx/85xx/86xx, Marvell Alaska 88E1310/88E1310S/88E1318/88E1318S Gigabit Ethernet transceivers, řada Texas Instruments DP838xx a nabídky od Intelu a ICS.

Další aplikace


Technologie

Následující technologie poskytují služby fyzické vrstvy:

Viz také

Reference

externí odkazy