물리 계층

OSI 모형 컴퓨터 망의 7계층 OSI 모형에서 **물리 계층**(physical layer) 또는 **계층 1**은 첫 번째이자 가장 낮은 계층이며, 장치 간의 물리적 연결과 가장 밀접하게 관련되어 있다. 물리 계층은 전송 매체에 전기적, 기계적, 절차적 인터페이스를 제공한다. 전기 단자의 모양과 속성, 전송할 주파수, 사용할 라인 코드 및 유사한 하위 수준 매개변수는 물리 계층에 의해 지정된다. 전기 계층에서 물리 계층은 일반적으로 전용 PHY 칩으로 구현되거나, 전자 설계 자동화(EDA)에서는 반도체 IP 코어로 구현된다. 모바일 컴퓨팅에서는 MIPI Alliance의 M-PHY 패밀리 상호 연결 프로토콜이 널리 사용된다.
# 역할
물리 계층은 네트워크 노드를 연결하는 물리적 데이터 링크를 통해 원시 비트 스트림을 전송하는 수단을 정의한다.date=2001-01-01 비트스트림은 코드 워드 또는 심볼로 그룹화되어 매질을 통해 전송되는 물리적 신호로 변환될 수 있다. 물리 계층은 네트워크의 전자 회로 전송 기술로 구성된다.url = https://books.google.com/books?id=UD0h_GqgbHgC&q;=network%2B+guide+to+networks 네트워크의 상위 계층 기능의 기본 계층이며, 특성이 매우 다양한 수많은 하드웨어 기술을 통해 구현될 수 있다.language=en-US OSI 모델의 의미론 내에서 물리 계층은 데이터 링크 계층의 논리 통신 요청을 하드웨어별 작업으로 변환하여 전자(또는 기타) 신호의 전송 또는 수신을 유발한다.access-date=2019-02-15access-date=2019-02-15 물리 계층은 논리적 데이터 패킷 생성을 담당하는 상위 계층을 지원한다.
# 물리 신호 서브계층
개방형 시스템 간 상호 접속(OSI) 아키텍처를 사용하는 네트워크에서 물리 신호 서브계층은 물리 계층의 부분으로,FS1037Curl-status=dead * 데이터 링크 계층의 매체 접근 제어(MAC) 서브계층과 인터페이스한다. * 심볼 부호화, 전송, 수신 및 복호화를 수행한다. * 갈바닉 절연을 수행한다.
# 인터넷 프로토콜 스위트와의 관계
RFC 1122 및 RFC 1123에 정의된 인터넷 프로토콜 스위트는 인터넷 및 유사 네트워크에 사용되는 고수준 네트워킹 설명이다. 이 모델은 물리적 인터페이스와 직접 관련이 없으므로 하드웨어 수준 사양 및 인터페이스를 전적으로 다루는 계층을 정의하지 않는다.website=datatracker.ietf.orgwebsite=datatracker.ietf.org
# 서비스
물리 계층에서 수행되는 주요 기능 및 서비스는 다음과 같다. 물리 계층은 물리적 전송 매체를 통해 비트 단위 또는 심볼 단위 데이터 전송을 수행한다.access-date=2019-02-15 여기에는 전기 커넥터 및 케이블의 기계적 사양(예: 최대 케이블 길이), 전송선로 신호 레벨 및 임피던스의 전기적 사양이 포함된다.language=enaccess-date=2019-02-15 물리 계층은 전자기 스펙트럼 주파수 할당 및 신호 강도, 아날로그 대역폭 등의 사양을 포함하여 전자파 적합성을 담당한다. 전송 매체는 광섬유를 통한 전기 또는 광학 통신이거나 자유 공간 광 통신 또는 라디오와 같은 무선 통신 링크일 수 있다. 라인 코드는 데이터를 전기적 변동 패턴으로 변환하는 데 사용되며, 이는 반송파 또는 적외선으로 변조될 수 있다. 데이터 흐름은 동기식 직렬 통신에서 비트 동기화 또는 비동기식 직렬 통신에서 시작-정지 신호 및 흐름 제어로 관리된다. 여러 네트워크 참가자 간의 전송 매체 공유는 간단한 회선 교환 또는 다중화로 처리될 수 있다. 전송 매체 공유를 위한 더 복잡한 매체 접근 제어 프로토콜은 이더넷의 CSMA/CD와 같이 반송파 감지 및 충돌 감지를 사용할 수 있다. 신뢰성과 효율성을 최적화하기 위해 등화, 훈련 시퀀스 및 펄스 성형과 같은 신호 처리 기술이 사용될 수 있다. 오류 정정 부호 및 전방 오류 정정page=61을 포함한 기술은 신뢰성을 더욱 향상시키는 데 적용될 수 있다. 물리 계층과 관련된 다른 주제는 다음과 같다. 비트 전송률; 점대점, 다지점 또는 점대다지점 회선 구성; 물리적 네트워크 토폴로지(예: 버스, 링, 메시 또는 스타 네트워크); 직렬 또는 병렬 통신; 단방향, 반이중 또는 전이중 전송 모드; 및 자동 협상.language=en
# PHY
RTL8201 이더넷 PHY 칩 텍사스 인스트루먼트 DP83825 – 3 × 3 mm 3.3 V PHY 칩PHY **PHY**는 물리 계층의 약어로, 네트워크 인터페이스 컨트롤러에서 OSI 모형의 물리 계층 기능을 구현하는 데 필요한 집적 회로이다. PHY는 링크 계층 장치(매체 접근 제어의 약어인 MAC으로 불리는 경우가 많음)를 광섬유 또는 구리 케이블과 같은 물리적 매체에 연결한다. PHY 장치는 일반적으로 물리적 코딩 서브계층(PCS) 및 물리 매체 종속(PMD) 계층 기능을 모두 포함한다.access-date=2015-11-18 -PHY는 특정 물리 계층 프로토콜을 참조하는 짧은 이름을 구성하는 접미사로도 사용될 수 있다. 예를 들어 M-PHY가 있다. 광섬유 통신용 모듈형 트랜시버(예: SFP 제품군)는 PHY 칩을 보완하고 PMD 서브계층을 형성한다.
## 이더넷 물리 트랜시버
마이크렐 KS8721CL – 3.3 V 단일 전원 공급 장치 10/100BASE-TX/FX MII 물리 계층 트랜시버]] **이더넷 PHY**는 OSI 네트워크 모델의 물리 계층에서 작동하는 구성 요소이다. 이더넷의 물리 계층 부분을 구현한다. 그 목적은 링크에 아날로그 신호 물리적 접근을 제공하는 것이다. 일반적으로 매체 독립 인터페이스(MII)와 인터페이스하여 마이크로컨트롤러 또는 상위 계층 기능을 처리하는 다른 시스템의 MAC 칩에 연결된다. 더 구체적으로, 이더넷 PHY는 이더넷 데이터 프레임의 하드웨어 송수신 기능을 구현하는 칩이다. 이더넷의 회선 변조의 아날로그 도메인과 패킷 신호의 디지털 도메인 사이의 인터페이스 역할을 한다.access-date=2015-11-18 PHY는 일반적으로 데이터 링크 계층의 역할인 MAC 주소 지정을 처리하지 않는다. 마찬가지로 웨이크 온 랜 및 부트 ROM 기능은 네트워크 인터페이스 컨트롤러(NIC)에 구현되며, NIC는 PHY, MAC 및 기타 기능이 하나의 칩으로 통합되거나 별도의 칩으로 통합될 수 있다. 일반적인 이더넷 인터페이스에는 데이터 통신을 위한 광섬유 또는 2~4개의 구리 페어가 포함된다. 그러나 이제는 단일 구리선 페어를 활용하면서도 의도한 속도로 통신할 수 있는 새로운 인터페이스인 단일 페어 이더넷(SPE)이 존재한다. 텍사스 인스트루먼트 DP83TD510Eaccess-date=12 October 2020는 SPE를 사용하는 PHY의 예시이다. 예시에는 마이크로세미 SimpliPHY 및 SynchroPHY VSC82xx/84xx/85xx/86xx 제품군, 마벨 테크놀로지 그룹 알래스카 88E1310/88E1310S/88E1318/88E1318S 기가비트 이더넷 트랜시버, 텍사스 인스트루먼트 DP838xx 제품군access-date=12 October 2020과 인텔Intel PHY controllers brochure 및 ICSosuosl.org - ICS1890 10Base-T/100Base-TX Integrated PHYceiver datasheet의 제품이 있다.
## 기타 응용 프로그램
* 무선랜 또는 와이파이: PHY 부분은 RF, 혼합 신호 및 아날로그 부분으로 구성되며, 종종 트랜시버라고 불리며, 디지털 신호 처리기(DSP) 및 채널 코드를 포함한 통신 알고리즘 처리를 사용하는 디지털 베이스밴드 부분으로 구성된다. 이러한 PHY 부분이 시스템 온 칩(SOC) 구현에서 매체 접근 제어(MAC) 계층과 통합되는 것이 일반적이다. 유사한 무선 응용 프로그램에는 3G/4G/LTE/5G, WiMAX 및 UWB가 포함된다. * USB: PHY 칩은 호스트 또는 임베디드 시스템의 대부분의 USB 컨트롤러에 통합되어 인터페이스의 디지털 부분과 변조된 부분 사이의 브리지를 제공한다. * IrDA: 적외선 데이터 협회(IrDA)의 사양에는 데이터 전송의 물리 계층에 대한 IrPHY 사양이 포함된다. * SATA: SATA 컨트롤러는 PHY를 사용한다.
# 기술
다음 기술은 물리 계층 서비스를 제공한다.language=en colwidth=25em * 1-Wire * ARINC 818 Avionics Digital Video Bus * 블루투스 물리 계층 * CAN 버스 물리 계층 * DSL * EIA RS-232, EIA-422, EIA-423, RS-449, RS-485 * 이더루프 * 이더넷 물리 계층 10BASE-T, 10BASE2, 10BASE5, 100BASE-TX, 100BASE-FX, 1000BASE-T, 1000BASE-SX 및 기타 변형 포함 * G.hn/G.9960 물리 계층 * GSM Um 무선 인터페이스 물리 계층 * UMTS 무선 인터페이스 물리 계층 * LTE 무선 인터페이스 물리 계층 * 5G 무선 인터페이스 물리 계층 * 통신 위성 기술 물리 계층 * IEEE 802.15.4 물리 계층 * IEEE 1394 인터페이스 * IRDA 물리 계층 * ISDN * ITU 권고: ITU-T 참조 * I²C, I²S * LoRa * 낮은 전압 차분 신호 * 모바일 산업 프로세서 인터페이스 물리 계층 * 변조된 초음파 * 광 전송 네트워크(OTN) * SMB * SONET/SDH * SPI * T1 및 기타 T-캐리어 링크, E1 및 기타 E-캐리어 링크 * 전화망 모뎀 — ITU-T V.92 * 트랜스퍼제트 물리 계층 * USB 물리 계층 * PCI 익스프레스 물리 계층 * 802.11 Wi-Fi 물리 계층 * IEEE 802.15.7에 의해 조정되는 가시광선 통신 * X10 Div col end