물리 계층

3. 주요 기능 및 서비스

물리 계층은 다음과 같은 주요 기능 및 서비스를 수행한다.

• 물리 현상에 적합한 전송 매체 이용: 전기 통신을 위해 구리선 등의 도체가, 광 통신을 위해 광섬유가, 무선 통신을 위해 자유 공간상의 빛·전자기파 등이 이용된다. 서로 다른 전송 매체를 지원하기 위해 탈착 가능한 트랜시버 모듈을 사용할 수 있는 장비도 있다.
• 전송 매체에 적합한 데이터 송수신:^[23] 일반적으로 전송로 부호를 사용하여 데이터를 적절한 타이밍의 전기 신호 패턴으로 변환하고, 이 부호 형식으로 비트 또는 심볼 단위로 송수신한다. 전기 신호는 반송파나 적외선으로 변조된 형태로 광 통신 및 무선 통신을 실현할 수 있다. 신호 송수신에는 전송로의 수에 따라 시리얼 통신·병렬 통신 방식이 있다.
• 장비 간의 연결 호환성 보장: 전송 매체는 케이블·커넥터·안테나 등으로 구성되며, 그 기계적 사양으로 최대 거리, 커넥터 형태, 핀 배치 등이, 전기적 사양으로 신호 강도·임피던스·신호 주파수·전송 속도 등이 공통화되어 있다.^[24][25] 이더넷에는 여러 전송 속도의 프로토콜을 장비 간에 미리 공유하는 자동 협상 기능이 있다.^[26]
• 여러 장비에 의한 전송 매체 공유: 회선 공유의 연결 형태는 점대점, 다중점, 점 대 다중점 통신이 있으며, 더 넓게는 네트워크 토폴로지에서 버스형, 스타형 등으로 분류된다. 여러 단말로부터의 동시 접속을 실현하기 위해 회선 전환으로 처리하거나, 에코 제거 또는 WDM 등으로 다중화한다. 특히 장비 간의 양방향 통신에서는 송수신을 전환하는 방식을 반이중 통신, 송수신을 동시 처리하는 것을 전이중 통신이라고 한다. 방식에 따라 CSMA/CD·CSMA/CA처럼 제2계층에 해당하는 데이터 링크 계층에서 처리하는 경우도 있다.
• 통신의 신뢰성 및 전송 효율 향상: 이퀄라이저, 필터, 클록 데이터 복구 등의 신호 처리나, 더 나아가 신뢰성 향상을 위해 오류 검출 정정 등을 적용하는 경우도 있다.^[27]

4. 부계층 (서브 레이어)

ITU-T G.9960에서는 물리 계층을 다음과 같은 부계층(서브 레이어)으로 세분화한다.^[28]

5. 이더넷 물리 계층

OSI 네트워크 모델의 물리 계층에서 작동하는 구성 요소인 '''이더넷 PHY'''는 이더넷의 물리 계층 부분을 구현하며, 링크에 아날로그 신호 물리적 접근을 제공하는 것을 목표로 한다. 일반적으로 상위 계층 기능을 처리하는 마이크로컨트롤러 또는 다른 시스템의 MAC 칩에 미디어 독립 인터페이스 (MII)를 통해 인터페이스된다.

LAN 케이블 규격에서는 대부분 PCS·PMA의 2개 층과 그 하위에 자동 협상 처리 층이 설치된다^[29]。

광섬유 규격에서는 PCS, PMA, PMD의 3개 층이 설치된다^[35][36]。

6. PHY

PHY는 "물리 계층"의 약자로, 네트워크 인터페이스 컨트롤러에서 OSI 모델의 물리 계층 기능을 구현하는 데 필요한 집적 회로로 구현되는 전자 회로이다.

PHY는 데이터 링크 계층 장치 (MAC이라고도 함)를 광섬유 또는 구리 케이블과 같은 물리적 매체에 연결한다. PHY 장치는 일반적으로 물리적 코딩 하위 계층(PCS)과 물리 매체 종속 계층(PMD) 기능을 모두 포함한다.^[16]

'''이더넷 PHY'''는 OSI 네트워크 모델의 물리 계층에서 작동하는 구성 요소이다. 이더넷의 물리 계층 부분을 구현하며, 링크에 아날로그 신호 물리적 접근을 제공하는 것을 목표로 한다. 일반적으로 상위 계층 기능을 처리하는 마이크로컨트롤러 또는 다른 시스템의 MAC 칩에 미디어 독립 인터페이스 (MII)를 통해 인터페이스된다.

• 마이크로세미(Microsemi) SimpliPHY 및 SynchroPHY VSC82xx/84xx/85xx/86xx 제품군
• 마벨 테크놀로지 그룹(Marvell Technology Group) Alaska 88E1310/88E1310S/88E1318/88E1318S 기가비트 이더넷 트랜시버
• 텍사스 인스트루먼트 DP838xx 제품군^[19]
• 인텔^[20]
• ICS^[21]

• 무선 LAN 또는 와이파이: PHY 부분은 RF, 혼합 신호 및 아날로그 부분(종종 트랜시버라고 함)과 디지털 신호 처리기(DSP) 및 채널 부호화를 포함하는 통신 알고리즘 처리를 사용하는 디지털 베이스밴드 부분으로 구성된다.
• USB(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 포함되어 있다.
• 직렬 ATA(SATA): 직렬 ATA 컨트롤러는 PHY를 사용한다.

7. 주요 물리 계층 구현 기술

다음은 주요 물리 계층 구현 기술이다.

참조

_[1] 웹사이트 X.225 : Information technology – Open Systems Interconnection – Connection-oriented Session protocol: Protocol specification https://www.itu.int/[...] 2023-03-10
_[2] 웹사이트 Physical Layer http://www.erg.abdn.[...] 2001-01-01
_[3] 서적 Fundamentals of Sensor Network Programming https://books.google[...] Wiley
_[4] 뉴스 The Physical Layer InterWorks https://interworks.c[...] 2011-07-30
_[5] 웹사이트 The OSI model explained: How to understand (and remember) the 7 layer network model https://www.networkw[...] 2018-10-22
_[6] 웹사이트 DATA COMMUNICATION & NETWORKING https://www.research[...] 2019-02-15
_[7] 웹사이트 Federal Standard 1037C https://www.its.bldr[...]
_[8] 웹사이트 physical signaling sublayer (PLS) http://www.tiaonline[...] 2011-07-29
_[9] 웹사이트 rfc1122 https://datatracker.[...] 2021-07-28
_[10] 웹사이트 rfc1123 https://datatracker.[...] 2021-07-28
_[11] 웹사이트 Physical Layer Of OSI Model: Working Functionalities and Protocols https://fossbytes.co[...] 2019-02-15
_[12] 서적 Transmission and Distribution Electrical Engineering https://books.google[...] Elsevier 2012-02-14
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_[20] 문서 Intel PHY controllers brochure http://www.intel.com[...]
_[21] 문서 osuosl.org - ICS1890 10Base-T/100Base-TX Integrated PHYceiver datasheet http://netwinder.osu[...]
_[22] 웹사이트 Physical Layer Layer 1 https://osi-model.co[...] 2021-07-28
_[23] 웹사이트 Physical Layer Of OSI Model: Working Functionalities and Protocols https://fossbytes.co[...] 2019-02-15
_[24] 서적 Transmission and Distribution Electrical Engineering https://books.google[...] Elsevier 2012-02-14
_[25] 웹사이트 CCNA Certification/Physical Layer - Wikibooks, open books for an open world https://en.wikibooks[...] 2019-02-15
_[26] 서적 Data Communications and Networking https://books.google[...] Huga Media 2007
_[27] 서적 Data Networks https://archive.org/[...] Prentice Hall
_[28] 간행물 ITU-T G.9960: Unified high-speed wire-line based home networking transceivers - Foundation https://www.itu.int/[...] 2009-10
_[29] 표준 IEEE 802.3-2022
_[30] 표준 IEEE 802.3-2022
_[31] 표준 IEEE 802.3-2022
_[32] 표준 IEEE 802.3-2022
_[33] 표준 IEEE 802.3-2022
_[34] 표준 IEEE 802.3-2022
_[35] 표준 IEEE 802.3-2022
_[36] 그림 Figure 80-1, 105-1, 116-1, 131-1, 157-1
_[37] 문서 50.1 Overview
_[38] 표준 IEEE 802.3-2022, Clause 36.1.4.2 Physical Medium Attachment (PMA) sublayer, Clause 51.3 Functions within the PMA
_[39] 웹사이트 Data Center Fundamentals https://books.google[...] Books.google.com 2015-11-18
_[40] 웹사이트 microcontroller - what is the difference between PHY and MAC chip - Electrical Engineering Stack Exchange http://electronics.s[...] Electronics.stackexchange.com 2013-07-11
_[41] 웹사이트 Ethernet PHYs https://www.ti.com/i[...] 2020-10-12
_[42] 웹사이트 Intel PHY controllers brochure http://www.intel.com[...]
_[43] 웹사이트 osuosl.org - ICS1890 10Base-T/100Base-TX Integrated PHYceiver datasheet http://netwinder.osu[...]
_[44] 서적 Data and Computer Network Communication http://books.google.[...] Firewall Media
_[45] 서적 Fundamentals of Sensor Network Programming http://books.google.[...] Wiley