stringtranslate.com

Capa física

En el modelo OSI de siete capas de redes informáticas , la capa física o capa 1 es la primera y la más baja: la capa más estrechamente asociada con la conexión física entre dispositivos. La capa física proporciona una interfaz eléctrica, mecánica y de procedimiento al medio de transmisión. Las formas y propiedades de los conectores eléctricos , las frecuencias de transmisión, el código de línea a utilizar y parámetros similares de bajo nivel se especifican mediante la capa física.

En la capa eléctrica, la capa física se implementa comúnmente mediante un chip PHY dedicado o, en la automatización del diseño electrónico (EDA), mediante un bloque de diseño . En la informática móvil , se utiliza ampliamente la familia de protocolos de interconexión MIPI Alliance *-PHY .

Históricamente, el modelo OSI está estrechamente asociado con la interconexión de redes, como el conjunto de protocolos de Internet y Ethernet , que se desarrollaron en la misma época, siguiendo líneas similares, aunque con abstracciones algo diferentes. Más allá de la interconexión de redes, la abstracción OSI se puede aplicar a todas las formas de interconexión de dispositivos en las comunicaciones de datos y la electrónica computacional.

Role

La capa física define los medios de transmisión de un flujo de bits sin procesar [2] a través de un enlace de datos físico que conecta los nodos de la red . El flujo de bits se puede agrupar en palabras de código o símbolos y convertirse en una señal física que se transmite a través de un medio de transmisión .

La capa física está formada por las tecnologías de transmisión de circuitos electrónicos de una red. [3] Es una capa fundamental que subyace a las funciones de nivel superior de una red y puede implementarse a través de una gran cantidad de tecnologías de hardware diferentes con características muy variables. [4]

Dentro de la semántica del modelo OSI, la capa física traduce las solicitudes de comunicaciones lógicas de la capa de enlace de datos en operaciones específicas del hardware para provocar la transmisión o recepción de señales electrónicas (u otras). [5] [6] La capa física soporta capas superiores responsables de la generación de paquetes de datos lógicos .

Subcapa de señalización física

En una red que utiliza la arquitectura de interconexión de sistemas abiertos (OSI), la subcapa de señalización física es la parte de la capa física que [7] [8]

Relación con el conjunto de protocolos de Internet

El conjunto de protocolos de Internet , tal como se define en RFC 1122 y RFC 1123, es una descripción de red de alto nivel que se utiliza para Internet y redes similares. No define una capa que se ocupe exclusivamente de las especificaciones e interfaces a nivel de hardware, ya que este modelo no se ocupa directamente de las interfaces físicas. [9] [10]

Servicios

Las principales funciones y servicios que realiza la capa física son: La capa física realiza la entrega de datos bit a bit o símbolo a símbolo a través de un medio de transmisión físico . [11] Proporciona una interfaz estandarizada con el medio de transmisión, incluyendo [12] [13] una especificación mecánica de conectores y cables eléctricos , por ejemplo, la longitud máxima del cable, una especificación eléctrica del nivel de señal de la línea de transmisión y la impedancia . La capa física es responsable de la compatibilidad electromagnética , incluida la asignación de frecuencia del espectro electromagnético y la especificación de la intensidad de la señal , el ancho de banda analógico , etc. El medio de transmisión puede ser eléctrico u óptico sobre fibra óptica o un enlace de comunicación inalámbrica como la comunicación óptica de espacio libre o la radio .

La codificación de línea se utiliza para convertir datos en un patrón de fluctuaciones eléctricas que se pueden modular en una onda portadora o luz infrarroja . El flujo de datos se gestiona con sincronización de bits en la comunicación serial sincrónica o señalización de inicio-parada y control de flujo en la comunicación serial asincrónica . El uso compartido del medio de transmisión entre múltiples participantes de la red se puede gestionar mediante una simple conmutación de circuitos o multiplexación . Los protocolos de control de acceso al medio más complejos para compartir el medio de transmisión pueden utilizar detección de colisiones y detección de portadora , como en el acceso múltiple con detección de colisiones y detección de portadora (CSMA/CD) de Ethernet.

Para optimizar la fiabilidad y la eficiencia, se pueden utilizar técnicas de procesamiento de señales como ecualización , secuencias de entrenamiento y modelado de pulsos . Se pueden aplicar códigos y técnicas de corrección de errores, incluida la corrección de errores hacia adelante [14], para mejorar aún más la fiabilidad.

Otros temas asociados con la capa física incluyen: velocidad de bits ; configuración de línea punto a punto , multipunto o punto a multipunto ; topología de red física , por ejemplo, red de bus , anillo , malla o estrella ; comunicación serial o paralela ; modo de transmisión simplex , semidúplex o dúplex completo ; y autonegociación [15]

Física

Chip físico Ethernet RTL8201
Texas Instruments DP83825 – Chip físico de 3,3 V y 3 × 3 mm

Una PHY , abreviatura de capa física , es un circuito electrónico , generalmente implementado como un circuito integrado , necesario para implementar funciones de capa física del modelo OSI en un controlador de interfaz de red .

Un PHY conecta un dispositivo de capa de enlace (a menudo llamado MAC como acrónimo de control de acceso al medio ) a un medio físico como una fibra óptica o un cable de cobre . Un dispositivo PHY generalmente incluye tanto la subcapa de codificación física (PCS) como la funcionalidad de la capa dependiente del medio físico (PMD). [16]

-PHY también se puede utilizar como sufijo para formar un nombre corto que haga referencia a un protocolo de capa física específico, por ejemplo M-PHY .

Los transceptores modulares para comunicación por fibra óptica (como la familia SFP ) complementan un chip PHY y forman la subcapa PMD .

Transceptor físico Ethernet

Micrel KS8721CL – Transceptor de capa física MII 10/100BASE-TX/FX con fuente de alimentación única de 3,3 V

La capa física de Ethernet es un componente que opera en la capa física del modelo de red OSI . Implementa la parte de la capa física de Ethernet. Su propósito es proporcionar acceso físico de señal analógica al enlace. Generalmente está interconectada con una interfaz independiente del medio (MII) a un chip MAC en un microcontrolador u otro sistema que se encarga de las funciones de la capa superior.

Más específicamente, el PHY de Ethernet es un chip que implementa la función de envío y recepción de hardware de tramas de Ethernet ; interactúa entre el dominio analógico de la modulación de línea de Ethernet y el dominio digital de la señalización de paquetes de la capa de enlace . [17] El PHY normalmente no maneja el direccionamiento MAC, ya que ese es el trabajo de la capa de enlace . De manera similar, la funcionalidad Wake-on-LAN y Boot ROM se implementa en la tarjeta de interfaz de red (NIC), que puede tener PHY, MAC y otra funcionalidad integrada en un chip o como chips separados.

Las interfaces Ethernet más comunes incluyen fibra o dos o cuatro pares de cobre para la comunicación de datos. Sin embargo, ahora existe una nueva interfaz, llamada Single Pair Ethernet (SPE), que puede utilizar un solo par de cables de cobre y, al mismo tiempo, comunicarse a las velocidades deseadas. El DP83TD510E de Texas Instruments [18] es un ejemplo de un PHY que utiliza SPE.

Los ejemplos incluyen la familia Microsemi SimpliPHY y SynchroPHY VSC82xx/84xx/85xx/86xx, los transceptores Gigabit Ethernet Marvell Alaska 88E1310/88E1310S/88E1318/88E1318S, la familia Texas Instruments DP838xx [19] y ofertas de Intel [20] e ICS. [21]

Otras aplicaciones

Tecnologías

Las siguientes tecnologías proporcionan servicios de capa física: [22]

Véase también

Referencias

  1. ^ «X.225: Tecnología de la información – Interconexión de sistemas abiertos – Protocolo de sesión orientado a la conexión: Especificación del protocolo». Archivado desde el original el 1 de febrero de 2021. Consultado el 10 de marzo de 2023 .
  2. ^ Gorry Fairhurst (1 de enero de 2001). «Capa física». Archivado desde el original el 18 de junio de 2009.
  3. ^ Iyengar, Shisharama (2010). Fundamentos de la programación de redes de sensores. Wiley. pág. 136. ISBN 978-1423902454.
  4. ^ "La capa física | InterWorks". InterWorks . 2011-07-30 . Consultado el 2018-08-14 .
  5. ^ Shaw, Keith (22 de octubre de 2018). «El modelo OSI explicado: cómo entender (y recordar) el modelo de red de 7 capas». Network World . Archivado desde el original el 4 de diciembre de 2017. Consultado el 15 de febrero de 2019 .
  6. ^ "COMUNICACIÓN DE DATOS Y REDES". ResearchGate . Consultado el 15 de febrero de 2019 .
  7. ^ Dominio público Este artículo incorpora material de dominio público de la Norma Federal 1037C. Administración de Servicios Generales . Archivado desde el original el 22 de enero de 2022.
  8. ^ "subcapa de señalización física (PLS)". Archivado desde el original el 27 de diciembre de 2010. Consultado el 29 de julio de 2011 .
  9. ^ "rfc1122". datatracker.ietf.org . Consultado el 28 de julio de 2021 .
  10. ^ "rfc1123". datatracker.ietf.org . Consultado el 28 de julio de 2021 .
  11. ^ Shekhar, Amar (7 de abril de 2016). "Capa física del modelo OSI: funcionalidades y protocolos de trabajo". Fossbytes . Consultado el 15 de febrero de 2019 .
  12. ^ Bayliss, Colin R.; Bayliss, Colin; Hardy, Brian (14 de febrero de 2012). Ingeniería eléctrica de transmisión y distribución. Elsevier. ISBN 9780080969121.
  13. ^ "CCNA Certification/Physical Layer - Wikilibros, libros abiertos para un mundo abierto". en.wikibooks.org . Consultado el 15 de febrero de 2019 .
  14. ^ Bertsekas, Dimitri; Gallager, Robert (1992). Redes de datos . Prentice Hall. pág. 61. ISBN 0-13-200916-1.
  15. ^ Forouzan, Behrouz A.; Fegan, Sophia Chung (2007). Comunicaciones de datos y redes. Huga Media. ISBN 9780072967753.
  16. ^ Mauricio Arregoces; Mauricio Portolani (2003). Fundamentos del centro de datos. ISBN 9781587050237. Recuperado el 18 de noviembre de 2015 .
  17. ^ "microcontrolador - ¿cuál es la diferencia entre el chip PHY y el MAC? - Electrical Engineering Stack Exchange". Electronics.stackexchange.com. 2013-07-11 . Consultado el 2015-11-18 .
  18. ^ "DP83TD510E Ultra Low Power 802.3cg 10Base-T1L 10M Single Pair Ethernet PHY" (PDF) . Texas Instruments . Consultado el 12 de octubre de 2020 .
  19. ^ "PHY de Ethernet". Texas Instruments . Consultado el 12 de octubre de 2020 .
  20. ^ Folleto de controladores Intel PHY
  21. ^ osuosl.org - Ficha técnica del receptor físico integrado ICS1890 10Base-T/100Base-TX
  22. ^ "Capa física | Capa 1". El modelo OSI . Consultado el 28 de julio de 2021 .

Enlaces externos