<р>
В семиуровневой модели OSI компьютерных сетей физический уровень является первым и самым низким уровнем. Наиболее тесно он связан с физическим соединением между устройствами. Физический уровень обеспечивает электрические, механические и программные интерфейсы для среды передачи. Этот уровень отвечает за определение низкоуровневых параметров, таких как форма и характеристики электрического разъема, частота передачи, используемое линейное кодирование и т. д. Сегодня физический уровень часто реализуется в виде специализированного чипа PHY или в виде конструкторского модуля в системе автоматизации проектирования электронных устройств (EDA).
р>
Физический уровень определяет, как необработанный поток битов передается по физическим каналам передачи данных, соединяющим сетевые узлы. р>
<р>
В области мобильных вычислений широко используется протокол взаимодействия семейства *-PHY альянса MIPI. Исторический контекст модели OSI тесно связан с набором протоколов Интернета и Ethernet. Эти технологии развивались в один и тот же период и изначально имели схожие идеи, хотя и различались в некоторых абстракциях. Абстракция OSI может применяться не только в интернет-приложениях, но и во всех формах взаимодействия устройств, будь то передача данных или вычислительная электроника.
р>
Роль физического уровня
<р>
Основная функция физического уровня — определить, как передавать необработанные потоки битов между подключенными сетевыми узлами. Эти потоки битов могут быть сгруппированы в кодовые слова или символы и преобразованы в сигналы, которые затем передаются по среде передачи. Физический уровень включает в себя технологию передачи данных по электронным цепям сети и является базовым уровнем, поддерживающим функции высокого уровня. Этот уровень может быть реализован с помощью различных аппаратных технологий с различными характеристиками для обеспечения поддержки функций более высокого уровня.
р>
В контексте модели OSI физический уровень преобразует логические коммуникационные запросы канального уровня в аппаратно-специфические операции, что приводит к передаче или приему электронных сигналов. р>
Физический сигнальный подуровень
<р>
В сетях, использующих архитектуру взаимодействия открытых систем (OSI), физический подуровень сигнализации является частью физического уровня и взаимодействует с подуровнем управления доступом к среде (MAC) канального уровня. Этот подуровень отвечает за кодирование, передачу, прием и декодирование символов, а также выполняет функции электрической изоляции.
р>
Связь с набором протоколов Интернета
<р>
Набор протоколов Интернета, определенный в RFC 1122 и RFC 1123, представляет собой высокоуровневое описание сети Интернет и аналогичных сетей. Напротив, модель не определяет слой, специально занимающийся спецификациями и интерфейсами на уровне оборудования, поскольку модель не имеет прямого отношения к физическим интерфейсам.
р>
Услуги
<р>
Основные функции и услуги, выполняемые физическим уровнем, включают побитовую или посимвольную доставку данных и предоставление стандартизированного интерфейса для среды передачи. Он включает в себя механические характеристики электрических соединителей и кабелей, электрические характеристики сигналов линий передачи и т. д. Физический уровень отвечает за электромагнитную совместимость, включая распределение электромагнитного спектра и определение мощности сигнала. Средой передачи данных может быть электрическое или оптоволокно, а также беспроводная линия связи.
р>
Физический уровень поддерживает более высокие уровни и отвечает за генерацию логических пакетов. р>
<р>
С точки зрения управления потоками данных физический уровень может реализовывать битовую синхронизацию и выполнять управление потоками как в синхронных, так и в асинхронных последовательных коммуникациях. Совместное использование среды передачи несколькими участниками сети может осуществляться посредством простой коммутации каналов или мультиплексирования, или более сложных протоколов управления доступом к среде, таких как множественный доступ с контролем несущей и обнаружением коллизий (CSMA/CD) Ethernet, которые позволяют более эффективно управлять каналом.
р>
Определение PHY
<р>
PHY — это аббревиатура от «физический уровень», который обычно представляет собой полупроводниковую схему, реализующую функцию физического уровня в модели OSI. PHY подключает устройство канального уровня (часто называемое MAC, что означает управление доступом к среде) к физической среде, например, оптоволоконному или медному кабелю. Устройство PHY обычно включает в себя функции физического подуровня кодирования (PCS) и уровня, зависящего от физической среды (PMD).
р>
Физические трансиверы в Ethernet
<р>
Ethernet PHY — это компонент, работающий на физическом уровне сетевой модели OSI. Он реализует часть физического уровня Ethernet и его цель — обеспечить физический доступ к аналоговым сигналам для канала связи. Обычно он взаимодействует с микроконтроллером или другим независимым от среды интерфейсом (MII) в системе для обработки функций более высокого уровня.
р>
Другие приложения
<р>
Для беспроводной локальной сети (LAN) или Wi-Fi раздел PHY включает в себя разделы RF, смешанного сигнала и аналоговый раздел, которые часто называют приемопередатчиком. Обычно эти части PHY интегрированы со слоем управления доступом к среде (MAC) в реализации системы на кристалле (SOC). Аналогичные беспроводные приложения включают 3G, 4G, LTE, 5G, WiMAX и UWB. Микросхема PHY в контроллере USB используется для обеспечения моста между цифровой частью и частью модуляции.
р>
<р>
Эти технологии обеспечивают поддержку услуг физического уровня, от беспроводной связи до технологий хранения данных, и все они реализованы с использованием специальных спецификаций PHY. Физический уровень играет важнейшую роль во всей сети, но многие ли действительно понимают его внутреннюю работу?
р>