Strat fizic - Physical layer

Pentru alte utilizări, consultați PHY (dezambiguizare) .
Model OSI
pe straturi
7.  Stratul de aplicare
6.  Stratul de prezentare
5.  Stratul sesiunii
4.  Stratul de transport
3.  Stratul de rețea
2.  Stratul de legătură de date
1.  Stratul fizic

În modelul OSI cu șapte straturi de rețea de calculatoare , stratul fizic sau stratul 1 este primul și cel mai mic strat; Stratul cel mai strâns asociat cu conexiunea fizică dintre dispozitive. Acest strat poate fi implementat de un cip PHY .

Stratul fizic definește mijloacele de transmitere a unui flux de biți bruti pe o legătură de date fizică care conectează nodurile de rețea . Fluxul de biți poate fi grupat în cuvinte cod sau simboluri și transformat într-un semnal fizic care este transmis pe un mediu de transmisie . Stratul fizic oferă o interfață electrică, mecanică și procedurală pentru mediul de transmisie. Formele și proprietățile conectorilor electrici , frecvențele pe care trebuie difuzate, codul de linie de utilizat și parametri similari de nivel scăzut sunt specificate de stratul fizic.

Rol

Stratul fizic constă din tehnologiile de transmisie a circuitelor electronice ale unei rețele. Este un strat fundamental care stă la baza funcțiilor de nivel superior dintr-o rețea și poate fi implementat printr-un număr mare de tehnologii hardware diferite, cu caracteristici variabile.

În cadrul semanticii modelului OSI, stratul fizic traduce cererile de comunicații logice din stratul de legătură de date în operații specifice hardware pentru a provoca transmiterea sau recepția de semnale electronice (sau de altă natură). Stratul fizic acceptă straturi superioare responsabile de generarea pachetelor de date logice .

Substratul de semnalizare fizică

Într-o rețea care utilizează arhitectura Open Systems Interconnection (OSI), substratul de semnalizare fizică este porțiunea stratului fizic care

Relația cu suita de protocol Internet

Suita de protocoale Internet , astfel cum este definit în RFC 1122 și RFC 1123 , este un nivel înalt de rețea descriere utilizată pentru Internet și rețele similare. Nu definește un strat care se ocupă exclusiv de specificații și interfețe la nivel hardware, deoarece acest model nu se referă direct la interfețele fizice.

Servicii

Funcțiile și serviciile majore efectuate de stratul fizic sunt: ​​Stratul fizic efectuează livrarea de date bit-by-bit sau simbol-cu-simbol pe un mediu de transmisie fizic . Oferă o interfață standardizată pentru mediul de transmisie, incluzând o specificație mecanică a conectorilor și cablurilor electrice , de exemplu lungimea maximă a cablului, o specificație electrică a nivelului și impedanței semnalului liniei de transmisie . Stratul fizic este responsabil pentru compatibilitatea electromagnetică , inclusiv electromagnetică a spectrului de alocare a frecvențelor și specificarea puterii semnalului , analogic lățime de bandă , etc. Mediul de transmisie poate fi electric sau optic peste fibră optică sau o legătură de comunicație fără fir , cum ar fi rree-spațiu de comunicare optice sau de radio .

Codarea liniei este utilizată pentru a converti datele într-un model de fluctuații electrice care pot fi modulate pe o undă purtătoare sau lumină infraroșie . Fluxul de date este gestionat cu sincronizare de biți în comunicații seriale sincrone sau semnalizare start-stop și control de flux în comunicații seriale asincrone . Partajarea mediului de transmisie între mai mulți participanți la rețea poate fi gestionată printr-o simplă comutare de circuite sau multiplexare . Protocoalele mai complexe de control al accesului la mediu pentru partajarea mediului de transmisie pot utiliza detectarea purtătorului și detectarea coliziunilor, cum ar fi accesul multiplu Carrier-sense al Ethernet cu detectarea coliziunii (CSMA / CD).

Pentru a optimiza fiabilitatea și eficiența, pot fi utilizate tehnici de procesare a semnalului, cum ar fi egalizarea , secvențele de antrenament și modelarea impulsurilor . Codurile și tehnicile de corectare a erorilor, inclusiv corectarea erorilor directe, pot fi aplicate pentru a îmbunătăți și mai mult fiabilitatea.

Alte subiecte asociate cu stratul fizic includ: rata de biți ; configurație linie punct-la-punct , multipunct sau punct-la-multipunct ; topologia fizică a rețelei , de exemplu rețeaua de autobuz , inel , mesh sau stea ; comunicare serială sau paralelă ; modul de transmisie simplex , half duplex sau full duplex ; și autonegociere

PHY

Cip RTL8201 Ethernet PHY
Texas Instruments DP83825 - chip PHY de 3mm x 3mm 3.3V

Un PHY , o abreviere pentru „strat fizic”, este un circuit electronic , de obicei implementat ca un circuit integrat , necesar pentru a implementa funcțiile de strat fizic ale modelului OSI într-un controler de interfață de rețea .

Un PHY conectează un dispozitiv de strat de legătură (adesea numit MAC ca acronim pentru controlul accesului mediu ) la un mediu fizic, cum ar fi o fibră optică sau un cablu de cupru . Un dispozitiv PHY include, de obicei, atât funcționalitatea stratului de substrat de codificare fizică (PCS), cât și funcționalitatea stratului dependent de mediu fizic (PMD).

-PHY poate fi, de asemenea, utilizat ca sufix pentru a forma un nume scurt care face referire la un protocol de strat fizic specific, de exemplu M-PHY .

Transmițătoarele modulare pentru comunicația cu fibră optică (cum ar fi familia SFP ) completează un cip PHY și formează substratul PMA .

Transceiver fizic Ethernet

Micrel KS8721CL - 3.3V Sursă de alimentare simplă 10 / 100BASE-TX / FX Transmițător cu strat fizic MII

Ethernet PHY este o componentă care funcționează la stratul fizic al modelului OSI de rețea . Implementează porțiunea de strat fizic a Ethernet-ului. Scopul său este de a oferi semnal analogic acces fizic la legătură. De obicei, este interfațat cu o interfață independentă de media (MII) la un cip MAC dintr-un microcontroler sau un alt sistem care se ocupă de funcțiile de nivel superior.

Mai precis, Ethernet PHY este un cip care implementează funcția de trimitere și recepție hardware a cadrelor Ethernet ; face interfață între domeniul analogic al modulației de linie Ethernet și domeniul digital al semnalizării pachetelor de straturi de legătură . PHY de obicei nu gestionează adresarea MAC, deoarece aceasta este sarcina stratului de legătură . În mod similar, funcționalitatea Wake-on-LAN și Boot ROM este implementată în placa de interfață de rețea (NIC), care poate avea PHY, MAC și alte funcționalități integrate într-un singur cip sau ca jetoane separate.

Interfețele ethernet comune includ fibre sau două până la patru perechi de cupru pentru comunicarea datelor. Cu toate acestea, există acum o nouă interfață, numită Single Pair Ethernet (SPE), care este capabilă să utilizeze o singură pereche de fire de cupru în timp ce comunică în continuare la viteza dorită. Texas Instruments DP83TD510E este un exemplu de PHY care utilizează SPE.

Exemplele includ familia Microsemi SimpliPHY și SynchroPHY VSC82xx / 84xx / 85xx / 86xx, receptoarele Gigabit Ethernet Marvell Alaska 88E1310 / 88E1310S / 88E1318 / 88E1318S, familia Texas Instruments DP838xx și ofertele de la Intel și ICS.

Alte aplicații


Tehnologii

Următoarele tehnologii oferă servicii de strat fizic:

Vezi si

Referințe

linkuri externe