En el modelo OSI de siete capas de redes de computadoras , la capa física o capa 1 es la primera y más baja capa: la capa más estrechamente asociada con la conexión física entre dispositivos. La capa física proporciona una interfaz eléctrica, mecánica y de procedimiento con el medio de transmisión. Las formas y propiedades de los conectores eléctricos , las frecuencias a transmitir, el código de línea a utilizar y parámetros similares de bajo nivel están especificados por la capa física.
En la capa eléctrica, la capa física comúnmente se implementa mediante un chip PHY dedicado o, en la automatización del diseño electrónico (EDA), mediante un bloque de diseño . En informática móvil , la familia de protocolos de interconexión MIPI Alliance *-PHY se utiliza ampliamente.
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 puede aplicarse a todas las formas de interconexión de dispositivos en las comunicaciones de datos y la electrónica computacional.
La capa física define los medios para transmitir 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 puede agruparse 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 en 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 admite capas superiores responsables de la generación de paquetes de datos lógicos .
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]
El conjunto de protocolos de Internet , tal como se define en RFC 1122 y RFC 1123, es una descripción de red de alto nivel utilizada para Internet y redes similares. No define una capa que se ocupe exclusivamente de especificaciones e interfaces a nivel de hardware, ya que este modelo no se ocupa directamente de las interfaces físicas. [9] [10]
Las principales funciones y servicios realizados por la capa física son: La capa física realiza la entrega de datos bit a bit o símbolo por símbolo a través de un medio de transmisión físico . [11] Proporciona una interfaz estandarizada para el medio de transmisión, que incluye [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 a través de fibra óptica o un enlace de comunicación inalámbrica, como comunicación óptica en espacio libre o radio .
La codificación de líneas se utiliza para convertir datos en un patrón de fluctuaciones eléctricas que pueden modularse en una onda portadora o luz infrarroja . El flujo de datos se gestiona con sincronización de bits en comunicación serie síncrona o señalización start-stop y control de flujo en comunicación serie asíncrona . El uso compartido del medio de transmisión entre múltiples participantes de la red se puede gestionar mediante una simple conmutación o multiplexación de circuitos . Los protocolos de control de acceso al medio más complejos para compartir el medio de transmisión pueden utilizar detección de portadora y detección de colisiones , como en el acceso múltiple con detección de portadora y detección de colisiones de Ethernet (CSMA/CD).
Para optimizar la confiabilidad 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 directa [14] , para mejorar aún más la confiabilidad.
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]
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 un cable de fibra óptica o de cobre . Un dispositivo PHY normalmente incluye funcionalidad de capa de subcapa de codificación física (PCS) y de capa dependiente del medio físico (PMD). [dieciséis]
-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 .
Ethernet PHY es un componente que opera en la capa física del modelo de red OSI . Implementa la parte de la capa física de Ethernet. Su finalidad es proporcionar acceso físico a la señal analógica al enlace. Por lo general, se interconecta con una interfaz independiente de medios (MII) a un chip MAC en un microcontrolador u otro sistema que se encarga de las funciones de capa superior.
Más específicamente, Ethernet PHY es un chip que implementa la función de envío y recepción de hardware de tramas Ethernet ; interactúa entre el dominio analógico de la modulación de línea de Ethernet y el dominio digital de la señalización de paquetes de capa de enlace . [17] La PHY generalmente 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 otras funciones integradas en un chip o como chips separados.
Las interfaces Ethernet comunes incluyen fibra o de dos a 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 mientras se comunica a las velocidades previstas. Texas Instruments DP83TD510E [18] es un ejemplo de una PHY que utiliza SPE.
Los ejemplos incluyen la familia Microsemi SimpliPHY y SynchroPHY VSC82xx/84xx/85xx/86xx, los transceptores Marvell Alaska 88E1310/88E1310S/88E1318/88E1318S Gigabit Ethernet, la familia Texas Instruments DP838xx [19] y ofertas de Intel [20] e ICS. [21]
Las siguientes tecnologías proporcionan servicios de capa física: [22]
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