В семислойном OSI модели в области компьютерных сетей , то физический уровень или слой 1 является первым и нижним слоем. Этот уровень может быть реализован посредством микросхемы PHY .
Физический уровень определяет средства передачи необработанных битов [1] по физическому каналу данных, соединяющему узлы сети . Битовый поток может быть сгруппирован в кодовые слова или символы , и преобразуется в физический сигнал , который передается через среду передачи . Физический уровень обеспечивает электрический, механический и процедурный интерфейс для среды передачи. Формы и свойства электрических разъемов , частоты для вещания, линейный код для использования и аналогичные параметры низкого уровня определяются физическим уровнем.
Роль
Физический уровень состоит из технологий передачи электронных схем сети. [2] Это фундаментальный уровень, лежащий в основе функций более высокого уровня в сети, и может быть реализован с помощью большого количества различных аппаратных технологий с сильно различающимися характеристиками. [3]
В рамках семантики модели OSI физический уровень преобразует запросы логической связи с уровня канала данных в аппаратно-зависимые операции, чтобы вызвать передачу или прием электронных (или других) сигналов. [4] [5] Физический уровень поддерживает более высокие уровни, отвечающие за создание пакетов логических данных .
Подуровень физической сигнализации
В сети, использующей архитектуру взаимодействия открытых систем (OSI), подуровень физической сигнализации является той частью физического уровня, которая [6] [7]
- взаимодействует с подуровнем управления доступом к среде (MAC) уровня канала передачи данных ,
- выполняет символ кодирования, передачи , приема и декодирования и,
- выполняет гальваническую развязку .
Отношение к набору интернет-протоколов
Набор Интернет-протоколов , как определено в RFC 1122 и RFC 1123, представляет собой сетевое описание высокого уровня, используемое для Интернета и подобных сетей. Он не определяет уровень, который имеет дело исключительно со спецификациями и интерфейсами аппаратного уровня, так как эта модель не имеет прямого отношения к физическим интерфейсам.
Услуги
Основными функциями и услугами, выполняемыми физическим уровнем, являются: Физический уровень выполняет побитовую или посимвольную доставку данных по физической среде передачи . [8] Он обеспечивает стандартизованный интерфейс для среды передачи, включая [9] [10] механическую спецификацию электрических разъемов и кабелей , например максимальную длину кабеля, электрические характеристики уровня сигнала линии передачи и импеданса . Физический уровень отвечает за электромагнитную совместимость, включая распределение частот электромагнитного спектра и спецификацию мощности сигнала , аналоговой полосы пропускания и т. Д. Среда передачи может быть электрической или оптической по оптическому волокну или беспроводной ИК-канал связи.
Линейное кодирование используются для преобразования данных в схему электрических колебаний , которые могут быть модулированной на несущую волну или инфракрасный свет . Поток данных управляется битовой синхронизацией при синхронной последовательной связи или сигнализацией старт-стоп и управлением потоком при асинхронной последовательной связи . Совместное использование среды передачи между несколькими участниками сети может осуществляться путем простого переключения каналов или мультиплексирования . Более сложные протоколы управления доступом к среде передачи для совместного использования среды передачи могут использовать определение несущей и обнаружение коллизий, например, в многостанционном доступе Ethernet с контролем несущей с обнаружением коллизий (CSMA / CD).
Для оптимизации надежности и эффективности могут использоваться такие методы обработки сигналов, как выравнивание , обучающие последовательности и формирование импульсов . Коды и методы исправления ошибок , включая прямое исправление ошибок [11], могут применяться для дальнейшего повышения надежности.
Другие темы, связанные с физическим уровнем, включают: скорость передачи данных ; конфигурация линии точка-точка , многоточечная или многоточечная связь; топология физической сети , например шина , кольцо , ячеистая или звездообразная сеть ; последовательная или параллельная связь; симплексный , полудуплексный или полнодуплексный режим передачи; и автосогласование [12]
Технологии
Следующие технологии предоставляют услуги физического уровня:
- 1-проводной
- Цифровая видеошина ARINC 818 Avionics
- Физический уровень Bluetooth
- CAN-шина (сеть контроллеров) физический уровень
- DSL
- EIA RS-232 , EIA-422 , EIA-423 , RS-449 , RS-485
- Etherloop
- Физический уровень Ethernet Включая 10BASE-T , 10BASE2 , 10BASE5 , 100BASE-TX , 100BASE-FX , 100BASE-T , 1000BASE-T , 1000BASE-SX и другие варианты
- Физический уровень G.hn / G.9960
- Физический уровень радиоинтерфейса GSM Um
- Физические уровни IEEE 802.15.4
- Интерфейс IEEE 1394
- Физический уровень IRDA
- ISDN
- Рекомендации МСЭ : см. МСЭ-Т
- I²C , I²S
- LoRa
- Низковольтная дифференциальная сигнализация
- Физический уровень интерфейса процессора мобильной связи
- Модулированный ультразвук
- Оптическая транспортная сеть (OTN)
- SMB
- SONET / SDH
- SPI
- T1 и другие каналы связи T-carrier , а также каналы E1 и другие каналы связи E-carrier
- Модемы телефонной сети - V.92
- Физический уровень TransferJet
- Физический уровень USB
- Физический уровень PCI Express
- Физический уровень 802.11 Wi-Fi
- Связь в видимом свете, согласованная в соответствии с IEEE 802.15.7
- X10
Смотрите также
- Модель канала
- Восстановление часов
- Передача информации
- Искробезопасность
- СерДес
Рекомендации
- ^ Горри Фэрхерст (2001-01-01). «Физический уровень» . Архивировано из оригинала на 2009-06-18.
- ^ Айенгар, Шишарама (2010). Основы программирования сенсорных сетей . Вайли. п. 136. ISBN. 978-1423902454.
- ^ «Физический уровень | InterWorks» . InterWorks . 2011-07-30 . Проверено 14 августа 2018 .
- ^ Шоу, Кит (22.10.2018). «Объяснение модели OSI: как понять (и запомнить) 7-уровневую сетевую модель» . Сетевой мир . Проверено 15 февраля 2019 .
- ^ "ОБМЕН ДАННЫМИ И СЕТЬ" . ResearchGate . Проверено 15 февраля 2019 .
- ^ Эта статья включает материалы, являющиеся общественным достоянием, из документа General Services Administration : «Федеральный стандарт 1037С» .
- ^ «Подуровень физической сигнализации (PLS)» . Архивировано из оригинала на 2010-12-27 . Проверено 29 июля 2011 .
- ^ Шекхар, Амар (07.04.2016). «Физический уровень модели OSI: рабочие функции и протоколы» . Fossbytes . Проверено 15 февраля 2019 .
- ^ Bayliss, Colin R .; Бейлисс, Колин; Харди, Брайан (14 февраля 2012 г.). Электротехника передачи и распределения . Эльзевир. ISBN 9780080969121.
- ^ «Сертификация CCNA / Физический уровень - Викиучебники, открытые книги для открытого мира» . en.wikibooks.org . Проверено 15 февраля 2019 .
- ^ Бертсекас, Дмитрий; Галлагер, Роберт (1992). Сети передачи данных . Прентис Холл. п. 61 . ISBN 0-13-200916-1.
- ^ Forouzan, Behrouz A .; Феган, София Чанг (2007). Передача данных и сети . Huga Media. ISBN 9780072967753.
Внешние ссылки
- Физический уровень (уровень 1)
- Пошаговое руководство уровня 1 10G