Физический слой

В семислойной модели OSI компьютерных сетей физический слой или слой 1 является первым и самым низким уровнем: слой, наиболее тесно связанный с физическим соединением между устройствами. Физический слой обеспечивает электрическое, механическое и процедурное взаимодействие с трансмиссионной средой. Формы и свойства электрических разъемов , частоты для передачи, код линии для использования и аналогичные низкоуровневые параметры определяются физическим слоем.

На электрическом слое физический слой обычно реализуется выделенным чипом PHY или, в электронном дизайне, автоматизации (EDA) с помощью блока проектирования . В мобильных вычислениях * MIPI -фей широко используется семейство межконтактных протоколов .

Исторически, модель OSI тесно связана с интернет -работой, такой как интернет -набор протоколов и Ethernet , которые были разработаны в ту же эпоху, в аналогичных направлениях, хотя и с несколько разными абстракциями. Помимо интернета, абстракция OSI может быть привлечена к всем видам соединения устройств в связи с передачей данных и вычислительной электроникой.

Роль

Физический слой определяет средства передачи потока необработанных битов ^{[ 2 ]} над физическим каналом данных подключает сетевые узлы . Bitstream , может быть сгруппирован в кодовые слова или символы и преобразован в физический сигнал который передается на среду передачи .

Физический слой состоит из технологий электронной передачи сети. ^{[ 3 ]} Это фундаментальный уровень, лежащий в основе функций более высокого уровня в сети, и может быть реализован с помощью большого количества различных аппаратных технологий с широко различными характеристиками. ^{[ 4 ]}

В рамках семантики модели OSI физический слой переводит логические запросы на связь с уровня канала данных в операции по аппаратному обеспечению, чтобы вызвать передачу или прием электронных (или других) сигналов. ^{[ 5 ]}^{[ 6 ]} Физический слой поддерживает более высокие уровни, ответственные за генерацию логических пакетов данных .

Физическая сигнальная подбол

В сети с использованием архитектуры Interconnection Interconnection (OSI) физическая сигнальная подсол . ^{[ 7 ]}^{[ 8 ]}

Интерфейсы с Sublayer контроля среднего доступа (MAC) Слои (MAC).
выполняет символов кодирование , передачи , приема и декодирования и,
выполняет гальваническую изоляцию .

Отношение к интернет -протоколу набору

Интернет -протокол , как определено в RFC 1122 и RFC 1123 , представляет собой сетевое описание высокого уровня, используемое для Интернета и аналогичных сетей. Он не определяет слой, который касается исключительно спецификаций и интерфейсов на уровне аппаратного уровня, поскольку эта модель не связана с физическими интерфейсами. ^{[ 9 ]}^{[ 10 ]}

Услуги

Основными функциями и услугами, выполняемыми физическим слоем: Физический слой выполняет битовую или символическую доставку данных по физической среде передачи . ^{[ 11 ]} Он обеспечивает стандартизированный интерфейс для среды передачи, включая ^{[ 12 ]}^{[ 13 ]} Механическая спецификация электрических разъемов и кабелей , например, максимальная длина кабеля, электрическая спецификация линии передачи уровня сигнала и импеданс . Физический слой отвечает за совместимость, распределение электромагнитного спектра частоты спецификацию сигнала , аналоговую полосу пропускания т включая . и Д. и электромагнитную

Линейное кодирование используется для преобразования данных в шаблон электрических колебаний, которые могут модулироваться на волну носителя или инфракрасный свет . Поток данных управляется с синхронизацией битов в синхронной последовательной связи или передачи сигналов и контроля потока в асинхронной последовательной связи . Совместное использование среды передачи между несколькими участниками сети может быть обработано с помощью простого переключения или мультиплексирования . Более сложные протоколы контроля доступа среднего доступа для обмена средой передачи могут использовать смысл носителя и обнаружение столкновений, например, в множественном доступе Ethernet-Sense-Sense с обнаружением столкновений (CSMA/CD).

методы обработки сигналов, такие как выравнивание , тренировочные последовательности и формирование импульса Чтобы оптимизировать надежность и эффективность, могут использоваться . Коды и методы исправления ошибок, включая коррекцию ошибок вперед ^{[ 14 ]} может быть применен для дальнейшего повышения надежности.

Другие темы, связанные с физическим слоем, включают в себя: скорость битов ; с точкой или мультипендийной линией с точкой точки или с точки зрения Конфигурация линии физической ; Топология сети , например , шина , кольцо , сетка или звездная сеть ; серийное или параллельное общение; простой , наполовину дуплекс или полная дуплексная режим передачи; и автонеготирование ^{[ 15 ]}

Фирменный

PHY электронную , аббревиатура для физического уровня , представляет собой схему , обычно реализованную в качестве интегрированной схемы , необходимой для реализации функций физического уровня модели OSI в контроллере сетевого интерфейса .

PHY подключает устройство Link Layer (часто называемое Mac в качестве аббревиатуры для управления средним доступа ) к физической среде, такой как оптическое волокно или медный кабель . Устройство PHY, как правило, включает в себя как физическое кодирование , и физического зависимого (PMD). функциональность слоя ^{[ 16 ]}

-П. также может использоваться в качестве суффикса для формирования короткого имени, ссылающегося на конкретный протокол физического слоя, например, m-phy .

Модульные приемопередатчики для волоконно-оптической связи (например, семейство SFP ) дополняют чип PHY и образуют подпланий PMD .

Ethernet Physical Persoseiver

Ethernet Phy - это компонент, который работает на физическом уровне сетевой модели OSI . Он реализует физический слой части Ethernet. Его цель состоит в том, чтобы обеспечить аналоговый сигнал физический доступ к ссылке. Обычно он соединяется с независимым от медиа-интерфейса (MII) к MAC-чипу в микроконтроллере или другой системе, которая заботится о функциях более высокого уровня.

Более конкретно, Ethernet Phy - это чип, который реализует аппаратную функцию отправки и получения кадров Ethernet ; Он взаимодействует между аналоговым доменом линейной модуляции Ethernet и цифровой доменой передачи сигналов пакета Link-Layer . ^{[ 17 ]} PHY обычно не обрабатывает MAC -адресацию, так как это задача слоя ссылок . Аналогичным образом, функциональность в бодрствование и загрузочный ром реализуется на сетевой интерфейсной карте (NIC), которая может иметь PHY, Mac и другие функциональные возможности, интегрированные в один чип или в виде отдельных чипов.

Общие интерфейсы Ethernet включают в себя волокно или два -четыре медных пар для передачи данных. Тем не менее, теперь существует новый интерфейс, называемый Single Pair Ethernet (SPE), который способен использовать одну пару медных проводов, все еще общаясь на предполагаемых скоростях. Texas Instruments DP83TD510E ^{[ 18 ]} является примером PHY, который использует SPE.

Примеры включают в себя Microsemi Simpliphy и синхрофия VSC82XX/84xx/85xx/86xx, Marvell Alaska 88E1310/88E1310S/88E1318/88E1318S Gigabit Ethernet Transceivers, Texas Instruments DP838XX. ^{[ 19 ]} и предложения от Intel ^{[ 20 ]} и ICS. ^{[ 21 ]}

Другие приложения

Беспроводная локальная сеть или Wi-Fi : Phy Portion состоит из радиочастотных, смешанных и аналоговых участков, которые часто называют трансиверсами, и цифровой части базовой полосы, которая использует процессор цифрового сигнала (DSP) и обработку алгоритма связи, включая коды каналов . Обычно эти Phy Partions интегрированы со слоем контроля доступа (MAC) в реализации System-on-a-chip (SOC). Подобные беспроводные приложения включают 3G / 4G / LTE / 5G , WIMAX и UWB .
Universal Serial Bus (USB): PHY -чип интегрирован в большинство USB -контроллеров в хостах или встроенных системах и обеспечивает мост между цифровыми и модулированными частями интерфейса.
IRDA: спецификация инфракрасной ассоциации данных (IRDA) включает в себя спецификацию IRPHY для физического уровня транспорта данных.
Serial ATA (SATA): серийные контроллеры ATA используют PHY.

Технологии

Следующие технологии предоставляют услуги физического уровня: ^{[ 22 ]}

1-й провод
Arinc 818 Digital Video Bus Avionics
Bluetooth Физический слой
Can Bus (сеть зоны контроллера) Физический уровень
DSL
EIA RS-232 , EIA-422 , EIA-423 , RS-449 , RS-485
Etherloop
Физический слой Ethernet , включая 10Base-T , 10Base2 , 10Base5 , 100Base-TX , 100Base-FX , 1000BASE-T , 1000BASE-SX и другие сорта
G.HN / G.9960 Физический слой
GSM UM UM Air Enterface Physical Layer
UMTS Air Interface Физический слой
LTE воздушный интерфейс физический слой
5G. Физический слой с воздухом
Коммуникационные спутниковые технологии Физические слои
IEEE 802.15.4 Физические слои
IEEE 1394 Интерфейс
IRDA Физический слой
ISDN
Это рекомендации: см . T.
I²C , I²S
Лора
Низковольтная дифференциальная передача сигналов
процессора мобильной промышленности Физический уровень
Модулированный ультразвук
Оптическая транспортная сеть (OTN)
Малый
SONET/SDH
SPI
T1 и другие ссылки на T-Carrier , а также E1 и другие на электронные собой ссылки
Telephone network modems — ITU-T V.92
Персиденный физический слой
USB Физический слой
PCI Express Physical Layer
802.11 Wi-Fi Физический слой
Коммуникация видимого света , координированная под IEEE 802.15.7
X10

Смотрите также

Ссылки

^ «X.225: Информационные технологии-Открытые системы Взаимосвязь-Протокол сеанса, ориентированный на соединение: спецификация протокола» . Архивировано из оригинала 1 февраля 2021 года . Получено 10 марта 2023 года .
^ Горри Фэйрхерст (2001-01-01). "Физический слой" . Архивировано из оригинала на 2009-06-18.
^ Айенгар, Шишарама (2010). Основы программирования сенсорной сети . Уайли. п. 136. ISBN 978-1423902454 .
^ «Физический слой | Интерворы» . Взаимодействие . 2011-07-30 . Получено 2018-08-14 .
^ Шоу, Кит (2018-10-22). «Модель OSI объяснила: как понять (и помнить) модель сети 7 слоев» . Сетевой мир . Архивировано из оригинала 4 декабря 2017 года . Получено 2019-02-15 .
^ «Общение с данными и общение» . Researchgate . Получено 2019-02-15 .
^ Эта статья включает в себя материал общественного достояния из Федеральный стандарт 1037c . Администрация общих услуг . Архивировано из оригинала 2022-01-22.
^ "Физическая сигнальная подложка (пожалуйста)" . Архивировано из оригинала 2010-12-27 . Получено 2011-07-29 .
^ "RFC1122" . DataTracker.ietf.org . Получено 2021-07-28 .
^ "RFC1123" . DataTracker.ietf.org . Получено 2021-07-28 .
^ Шехар, Амар (2016-04-07). «Физический слой модели OSI: работающие функции и протоколы» . Fossbytes . Получено 2019-02-15 .
^ Бэйлисс, Колин Р.; Бэйлисс, Колин; Харди, Брайан (2012-02-14). Передача и распределение электротехника . Elsevier. ISBN 9780080969121 .
^ «Сертификация CCNA/физический слой - Wikibooks, открытые книги для открытого мира» . en.wikibooks.org . Получено 2019-02-15 .
^ Берцекас, Дмитрия; Галлагер, Роберт (1992). Сети данных . Прентис Холл. п. 61 . ISBN 0-13-200916-1 .
^ Forouzan, Behrouz A.; Fegan, Sophia Chung (2007). Передача данных и сеть . Huga Media. ISBN 9780072967753 .
^ Маурисио Рогокс; Маурицио Портолани (2003). Основы центра обработки данных . ISBN 9781587050237 Полем Получено 2015-11-18 .
^ «Microcontroller - в чем разница между фишкой PHY и MAC - электротехническая обмена стека» . Electronics.stackexchange.com. 2013-07-11 . Получено 2015-11-18 .
^ «DP83TD510E Ultra Low Power 802.3CG 10BASE-T1L 10M SINGE PARY ETHERNET PHY» (PDF) . Техасские инструменты . Получено 12 октября 2020 года .
^ "Ethernet Phys" . Техасские инструменты . Получено 12 октября 2020 года .
^ Брошюра Intel Phy Controllers
^ osuosl.org-ICS1890 10Base-T/100Base-TX Интегрированный DataShie
^ "Физический слой | слой 1" . OSI-модель . Получено 2021-07-28 .

Внешние ссылки

[1] «X.225: Информационные технологии-Открытые системы Взаимосвязь-Протокол сеанса, ориентированный на соединение: спецификация протокола» . Архивировано из оригинала 1 февраля 2021 года . Получено 10 марта 2023 года .

[2] Горри Фэйрхерст (2001-01-01). "Физический слой" . Архивировано из оригинала на 2009-06-18.

[Fundamentals_of_Sensor_Network_Programming-3] Айенгар, Шишарама (2010). Основы программирования сенсорной сети . Уайли. п. 136. ISBN 978-1423902454 .

[4] «Физический слой | Интерворы» . Взаимодействие . 2011-07-30 . Получено 2018-08-14 .

[5] Шоу, Кит (2018-10-22). «Модель OSI объяснила: как понять (и помнить) модель сети 7 слоев» . Сетевой мир . Архивировано из оригинала 4 декабря 2017 года . Получено 2019-02-15 .

[6] «Общение с данными и общение» . Researchgate . Получено 2019-02-15 .

[FS1037C-7] Эта статья включает в себя материал общественного достояния из Федеральный стандарт 1037c . Администрация общих услуг . Архивировано из оригинала 2022-01-22.

[8] "Физическая сигнальная подложка (пожалуйста)" . Архивировано из оригинала 2010-12-27 . Получено 2011-07-29 .

[9] "RFC1122" . DataTracker.ietf.org . Получено 2021-07-28 .

[10] "RFC1123" . DataTracker.ietf.org . Получено 2021-07-28 .

[11] Шехар, Амар (2016-04-07). «Физический слой модели OSI: работающие функции и протоколы» . Fossbytes . Получено 2019-02-15 .

[12] Бэйлисс, Колин Р.; Бэйлисс, Колин; Харди, Брайан (2012-02-14). Передача и распределение электротехника . Elsevier. ISBN 9780080969121 .

[13] «Сертификация CCNA/физический слой - Wikibooks, открытые книги для открытого мира» . en.wikibooks.org . Получено 2019-02-15 .

[14] Берцекас, Дмитрия; Галлагер, Роберт (1992). Сети данных . Прентис Холл. п. 61 . ISBN 0-13-200916-1 .

[15] Forouzan, Behrouz A.; Fegan, Sophia Chung (2007). Передача данных и сеть . Huga Media. ISBN 9780072967753 .

[16] Маурисио Рогокс; Маурицио Портолани (2003). Основы центра обработки данных . ISBN 9781587050237 Полем Получено 2015-11-18 .

[17] «Microcontroller - в чем разница между фишкой PHY и MAC - электротехническая обмена стека» . Electronics.stackexchange.com. 2013-07-11 . Получено 2015-11-18 .

[18] «DP83TD510E Ultra Low Power 802.3CG 10BASE-T1L 10M SINGE PARY ETHERNET PHY» (PDF) . Техасские инструменты . Получено 12 октября 2020 года .

[19] "Ethernet Phys" . Техасские инструменты . Получено 12 октября 2020 года .

[20] Брошюра Intel Phy Controllers

[21] suosl.org-ICS1890 10Base-T/100Base-TX Интегрированный DataShie

[22] "Физический слой | слой 1" . OSI-модель . Получено 2021-07-28 .

[1]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]

[ 14 ]

[ 15 ]

[ 16 ]

[ 17 ]

[ 18 ]

[ 19 ]

[ 20 ]

[ 21 ]

[ 22 ]