Language
Country/Area
No result found
Sức mạnh tiềm ẩn của lớp vật lý: Tại sao nó lại là nền tảng của hoạt động mạng?
Trong mô hình mạng máy tính OSI bảy lớp, lớp vật lý là lớp đầu tiên và thấp nhất. Nó liên quan chặt chẽ nhất đến kết nối vật lý giữa các thiết bị. Lớp vật lý cung cấp các giao diện điện, cơ và lập trình cho phương tiện truyền dẫn. Lớp này có nhiệm vụ xác định các thông số cấp thấp như hình dạng và đặc điểm của đầu nối điện, tần số truyền, mã hóa đường truyền được sử dụng, v.v. Ngày nay, lớp vật lý thường được triển khai trong chip PHY chuyên dụng hoặc như một mô-đun thiết kế trong tự động hóa thiết kế điện tử (EDA).
Lớp vật lý xác định cách luồng bit thô được truyền qua các liên kết dữ liệu vật lý kết nối các nút mạng.
Trong điện toán di động, giao thức kết nối họ *-PHY của Liên minh MIPI được sử dụng rộng rãi. Bối cảnh lịch sử của mô hình OSI có liên quan chặt chẽ đến Bộ giao thức Internet và Ethernet. Những công nghệ này phát triển trong cùng thời kỳ và có những ý tưởng tương tự nhau vào những ngày đầu, mặc dù chúng có một số điểm trừu tượng khác nhau. Không chỉ giới hạn ở các ứng dụng Internet, mô hình OSI có thể được áp dụng cho mọi hình thức kết nối thiết bị, dù là trong truyền thông dữ liệu hay điện tử máy tính.
Vai trò của lớp vật lý
Chức năng cốt lõi của lớp vật lý là xác định cách truyền luồng bit thô giữa các nút mạng được kết nối. Các luồng bit này có thể được nhóm thành các từ mã hoặc ký hiệu và được chuyển đổi thành tín hiệu, sau đó được gửi qua phương tiện truyền dẫn. Lớp vật lý bao gồm công nghệ truyền mạch điện tử của mạng và là lớp cơ bản hỗ trợ các chức năng cấp cao. Lớp này có thể được triển khai thông qua nhiều công nghệ phần cứng có đặc điểm khác nhau để hỗ trợ các chức năng cấp cao hơn.
Trong bối cảnh của mô hình OSI, lớp vật lý chuyển đổi các yêu cầu truyền thông logic của lớp liên kết dữ liệu thành các hoạt động cụ thể của phần cứng, dẫn đến việc truyền hoặc nhận tín hiệu điện tử.
Lớp tín hiệu vật lý
Trong các mạng sử dụng kiến trúc OSI (Open Systems Interconnection), lớp tín hiệu vật lý là một phần của lớp vật lý và tương tác với lớp kiểm soát truy cập phương tiện (MAC) của lớp liên kết dữ liệu. Lớp phụ này chịu trách nhiệm mã hóa, truyền, tiếp nhận và giải mã ký hiệu và thực hiện chức năng cách ly điện.
Mối quan hệ với Bộ giao thức Internet
Bộ giao thức Internet, theo định nghĩa trong RFC 1122 và RFC 1123, là mô tả mạng cấp cao cho Internet và các mạng tương tự. Ngược lại, mô hình không xác định một lớp cụ thể liên quan đến giao diện và thông số kỹ thuật cấp phần cứng vì mô hình không liên quan trực tiếp đến giao diện vật lý.
Dịch vụ
Các chức năng và dịch vụ chính do lớp vật lý thực hiện bao gồm truyền dữ liệu theo từng bit hoặc từng ký hiệu và cung cấp giao diện chuẩn hóa cho phương tiện truyền dẫn. Nó bao gồm các thông số kỹ thuật cơ học cho các đầu nối và cáp điện, thông số kỹ thuật điện cho tín hiệu đường truyền, v.v. Lớp vật lý chịu trách nhiệm về khả năng tương thích điện từ, bao gồm việc phân bổ phổ điện từ và chỉ định cường độ tín hiệu. Phương tiện truyền dẫn có thể là cáp điện, cáp quang hoặc liên kết truyền thông không dây.
Lớp vật lý hỗ trợ các lớp cao hơn và chịu trách nhiệm tạo ra các gói tin logic.
Về mặt quản lý luồng dữ liệu, lớp vật lý có thể thực hiện đồng bộ hóa bit và kiểm soát luồng trong cả truyền thông nối tiếp đồng bộ và không đồng bộ. Việc chia sẻ phương tiện truyền dẫn giữa nhiều bên tham gia mạng có thể được thực hiện thông qua chuyển mạch hoặc ghép kênh đơn giản, hoặc các giao thức kiểm soát truy cập phương tiện phức tạp hơn, chẳng hạn như Giao thức truy cập đa kênh cảm biến sóng mang với phát hiện va chạm (CSMA/CD) của Ethernet, có thể quản lý kênh hiệu quả hơn.
Định nghĩa PHY
PHY là viết tắt của "lớp vật lý", thường là mạch bán dẫn thực hiện chức năng lớp vật lý trong mô hình OSI. PHY kết nối thiết bị lớp liên kết (thường được gọi là MAC, viết tắt của Media Access Control) với môi trường vật lý, chẳng hạn như cáp quang hoặc cáp đồng. Thiết bị PHY thường bao gồm các chức năng của lớp mã hóa vật lý (PCS) và lớp phụ thuộc môi trường vật lý (PMD).
Bộ thu phát vật lý trong Ethernet
Ethernet PHY là thành phần hoạt động ở lớp vật lý trong mô hình mạng OSI. Nó triển khai phần lớp vật lý của Ethernet và mục đích của nó là cung cấp quyền truy cập vật lý vào tín hiệu tương tự cho liên kết. Nó thường giao tiếp với bộ vi điều khiển hoặc giao diện độc lập với phương tiện (MII) khác trong hệ thống để xử lý các chức năng cấp cao hơn.
Các ứng dụng khác
Đối với mạng LAN không dây hoặc Wi-Fi, phần PHY bao gồm các phần RF, tín hiệu hỗn hợp và tương tự, thường được gọi là bộ thu phát. Thông thường, các phần PHY này được tích hợp với lớp điều khiển truy cập phương tiện (MAC) trong triển khai hệ thống trên chip (SOC). Các ứng dụng không dây tương tự bao gồm 3G, 4G, LTE, 5G, WiMAX và UWB. Chip PHY trong bộ điều khiển USB được sử dụng để tạo cầu nối giữa phần kỹ thuật số và phần điều chế.
Các công nghệ này hỗ trợ các dịch vụ ở lớp vật lý, từ truyền thông không dây đến công nghệ lưu trữ dữ liệu, tất cả đều được triển khai bằng các thông số kỹ thuật PHY chuyên dụng. Lớp vật lý đóng vai trò nền tảng trong toàn bộ mạng, nhưng có bao nhiêu người thực sự hiểu được cách thức hoạt động bên trong của nó?
