Physikalische Schicht - Physical layer

Für andere Verwendungen siehe PHY (Begriffsklärung) .
OSI-Modell
für Schicht
7.  Anwendungsschicht
6.  Präsentationsschicht
5.  Sitzungsschicht
4.  Transportschicht
3.  Netzwerkschicht
2.  Sicherungsschicht
1.  Physikalische Schicht

Im siebenschichtigen OSI-Modell des Computernetzwerks ist die physikalische Schicht oder Schicht 1 die erste und unterste Schicht; Die Schicht, die am engsten mit der physischen Verbindung zwischen Geräten verbunden ist. Diese Schicht kann durch einen PHY- Chip implementiert werden .

Die physikalische Schicht definiert die mittels eines Stroms aus rohem Übertragen Bits über eine physikalische Datenverbindung Verbindungsnetzwerkknoten . Der Bitstrom kann in Codewörter oder Symbole gruppiert und in ein physikalisches Signal umgewandelt werden , das über ein Übertragungsmedium übertragen wird . Die physikalische Schicht stellt eine elektrische, mechanische und prozedurale Schnittstelle zum Übertragungsmedium bereit. Die Formen und Eigenschaften der elektrischen Anschlüsse , die zu sendenden Frequenzen, der zu verwendende Leitungscode und ähnliche Parameter auf niedriger Ebene werden von der physikalischen Schicht festgelegt.

Rolle

Die physikalische Schicht besteht aus den elektronischen Schaltungsübertragungstechnologien eines Netzwerks. Es ist eine grundlegende Schicht, die den übergeordneten Funktionen in einem Netzwerk zugrunde liegt, und kann durch eine große Anzahl verschiedener Hardwaretechnologien mit stark unterschiedlichen Eigenschaften implementiert werden.

Innerhalb der Semantik des OSI-Modells übersetzt die physikalische Schicht logische Kommunikationsanforderungen von der Sicherungsschicht in hardwarespezifische Operationen, um die Übertragung oder den Empfang von elektronischen (oder anderen) Signalen zu bewirken. Die physikalische Schicht unterstützt höhere Schichten, die für die Erzeugung logischer Datenpakete verantwortlich sind .

Sublayer der physikalischen Signalisierung

In einem Netzwerk mit Open Systems Interconnection (OSI)-Architektur ist die physikalische Signalisierungs-Subschicht der Teil der physikalischen Schicht, der

Bezug zur Internetprotokoll-Suite

Die Internet Protocol Suite , wie in RFC 1122 und RFC 1123 definiert , ist eine High-Level-Netzwerkbeschreibung, die für das Internet und ähnliche Netzwerke verwendet wird. Es definiert keine Schicht, die sich ausschließlich mit Spezifikationen und Schnittstellen auf Hardware-Ebene beschäftigt, da sich dieses Modell nicht direkt mit physikalischen Schnittstellen beschäftigt.

Dienstleistungen

Die Hauptfunktionen und Dienste, die von der physikalischen Schicht ausgeführt werden, sind: Die physikalische Schicht führt eine Bit-für-Bit- oder Symbol-für-Symbol- Datenlieferung über ein physikalisches Übertragungsmedium durch . Es bietet eine standardisierte Schnittstelle zum Übertragungsmedium, einschließlich einer mechanischen Spezifikation von elektrischen Anschlüssen und Kabeln , beispielsweise der maximalen Kabellänge, einer elektrischen Spezifikation des Signalpegels und der Impedanz der Übertragungsleitung . Die physikalische Schicht ist für die elektromagnetische Verträglichkeit verantwortlich, einschließlich der Frequenzzuweisung des elektromagnetischen Spektrums und der Spezifikation der Signalstärke , der analogen Bandbreite usw. Das Übertragungsmedium kann elektrisch oder optisch über Lichtwellenleiter oder eine drahtlose Kommunikationsverbindung, wie beispielsweise optische Kommunikation im Weltraum oder Funk, sein .

Die Zeilencodierung wird verwendet, um Daten in ein Muster elektrischer Fluktuationen umzuwandeln, das auf eine Trägerwelle oder Infrarotlicht moduliert werden kann . Der Datenfluss wird mit Bitsynchronisation bei synchroner serieller Kommunikation oder Start-Stop-Signalisierung und Flusskontrolle bei asynchroner serieller Kommunikation verwaltet . Die gemeinsame Nutzung des Übertragungsmediums unter mehreren Netzwerkteilnehmern kann durch einfaches Durchschalten oder Multiplexen gehandhabt werden . Komplexere Medium Access Control - Protokolle das Übertragungsmedium für die gemeinsame Nutzung kann verwenden Trägererfassungs und Kollisionserkennung wie in Ethernet der Carrier-Sense - Mehrfachzugriff mit Kollisionserkennung (CSMA / CD).

Um die Zuverlässigkeit und Effizienz zu optimieren, können Signalverarbeitungstechniken wie Entzerrung , Trainingssequenzen und Pulsformung verwendet werden. Fehlerkorrekturcodes und -techniken einschließlich Vorwärtsfehlerkorrektur können angewendet werden, um die Zuverlässigkeit weiter zu verbessern.

Andere mit der Bitübertragungsschicht verbundene Themen umfassen: Bitrate ; Punkt-zu-Punkt- , Mehrpunkt- oder Punkt-zu-Mehrpunkt- Linienkonfiguration; physikalische Netztopologie , zB Bus- , Ring- , Maschen- oder Sternnetz ; serielle oder parallele Kommunikation; Simplex- , Halbduplex- oder Vollduplex- Übertragungsmodus; und Autonegotiation

PHY

RTL8201 Ethernet PHY-Chip
Texas Instruments DP83825 - 3 mm x 3 mm 3,3 V PHY-Chip

Ein PHY , eine Abkürzung für "Physical Layer", ist ein elektronischer Schaltkreis , der normalerweise als integrierter Schaltkreis implementiert ist und der benötigt wird, um die Funktionen des OSI-Modells der physikalischen Schicht in einem Netzwerkschnittstellen-Controller zu implementieren .

Ein PHY verbindet ein Link-Layer- Gerät (oft MAC als Akronym für Medium Access Control genannt ) mit einem physischen Medium wie einem Glasfaser- oder Kupferkabel . Eine PHY-Vorrichtung umfasst typischerweise Funktionen sowohl der physikalischen Codierungs-Subschicht (PCS) als auch der physikalischen Medium-abhängigen (PMD)-Schicht-Funktionalität.

-PHY kann auch als Suffix verwendet werden, um einen Kurznamen zu bilden, der auf ein spezifisches Protokoll der physikalischen Schicht verweist, beispielsweise M-PHY .

Modulare Transceiver für die Glasfaserkommunikation (wie die SFP- Familie) ergänzen einen PHY-Chip und bilden die PMA- Unterschicht.

Physischer Ethernet-Transceiver

Micrel KS8721CL - 3.3V Single Power Supply 10/100BASE-TX/FX MII Physical Layer Transceiver

Der Ethernet PHY ist eine Komponente, die auf der physikalischen Schicht des OSI-Netzwerkmodells arbeitet . Es implementiert den Teil der Bitübertragungsschicht des Ethernets. Sein Zweck besteht darin, den physischen Zugriff des Analogsignals auf die Verbindung bereitzustellen. Es wird normalerweise mit einer medienunabhängigen Schnittstelle (MII) an einen MAC-Chip in einem Mikrocontroller oder einem anderen System angeschlossen, das die Funktionen der höheren Schicht übernimmt.

Genauer gesagt ist der Ethernet PHY ein Chip, der die Hardware-Sende- und Empfangsfunktion von Ethernet- Frames implementiert ; es Schnittstellen zwischen dem analogen Bereich des Linienmodulation des Ethernet und der digitalen Domäne der Link-Layer - Paketsignalisierung . Der PHY übernimmt normalerweise keine MAC-Adressierung, da dies die Aufgabe der Verbindungsschicht ist . In ähnlicher Weise ist die Wake-on-LAN- und Boot-ROM- Funktionalität in der Netzwerkschnittstellenkarte (NIC) implementiert , die PHY-, MAC- und andere Funktionen aufweisen kann, die in einen Chip integriert oder als separate Chips integriert sind.

Gängige Ethernet-Schnittstellen umfassen Glasfaser oder zwei bis vier Kupferpaare für die Datenkommunikation. Es gibt jedoch jetzt eine neue Schnittstelle namens Single Pair Ethernet (SPE), die in der Lage ist, ein einzelnes Paar Kupferdrähte zu verwenden und gleichzeitig mit den beabsichtigten Geschwindigkeiten zu kommunizieren. Texas Instruments DP83TD510E ist ein Beispiel für eine PHY, die SPE verwendet.

Beispiele sind die Microsemi SimpliPHY und SynchroPHY VSC82xx/84xx/85xx/86xx Familie, Marvell Alaska 88E1310/88E1310S/88E1318/88E1318S Gigabit Ethernet Transceiver, die Texas Instruments DP838xx Familie und Angebote von Intel und ICS.

Andere Anwendungen


Technologien

Die folgenden Technologien bieten Dienste der physikalischen Schicht:

Siehe auch

Verweise

Externe Links