Loading article…
コンピュータネットワークの7層OSIモデルにおいて、物理層（または第1層）は最初の最下層であり、デバイス間の物理的な接続に最も密接に関連する層です。物理層は、伝送媒体への電気的、機械的、および手続き的なインターフェースを提供します。電気コネクタの形状と特性、送信周波数、使用する回線コード、および同様の低レベルパラメータは、物理層によって規定されます。
電気層では、物理層は一般的に専用のPHYチップ、または電子設計自動化（EDA）においてはデザインブロックによって実装される。モバイルコンピューティングにおいては、MIPI Allianceの*-PHYファミリーの相互接続プロトコルが広く用いられている。
物理層は、ネットワークノードを接続する物理データリンクを介して生のビットのストリーム[ 2 ]を送信する手段を定義します。ビットストリームはコードワードまたはシンボルにグループ化され、伝送媒体を介して送信される物理信号に変換されます。
物理層は、ネットワークの電子回路伝送技術で構成されています。 [ 3 ]これは、ネットワークの上位レベルの機能の基盤となる基本的な層であり、特性が大きく異なる多数の異なるハードウェア技術によって実装できます。[ 4 ]
OSIモデルのセマンティクスでは、物理層はデータリンク層からの論理通信要求をハードウェア固有の操作に変換し、電子信号（またはその他の信号）の送信または受信を引き起こします。[ 5 ] [ 6 ]物理層は、論理データパケットの生成を担当する上位層をサポートします。
オープンシステム相互接続（OSI）アーキテクチャを使用するネットワークでは、物理シグナリングサブレイヤーは物理レイヤーの一部であり、[ 7 ] [ 8 ]
RFC 1122およびRFC 1123で定義されているインターネットプロトコル スイートは、インターネットおよび類似のネットワークで使用される高レベルのネットワーク記述です。このモデルは物理インターフェースに直接関係しないため、ハードウェア レベルの仕様とインターフェースのみを扱うレイヤーは定義されていません。[ 9 ] [ 10 ]
物理層が実行する主な機能とサービスは次のとおりです。物理層は、物理的な伝送媒体を介してビット単位またはシンボル単位でのデータ配信を実行します。[ 11 ]伝送媒体への標準化されたインターフェースを提供し、これには、たとえば最大ケーブル長などの電気コネクタとケーブルの機械的仕様、伝送線路の信号レベルとインピーダンスの電気的仕様が含まれます。 [ 12 ] [ 13 ]物理層は、電磁スペクトル周波数の割り当て、信号強度、アナログ帯域幅などの仕様を含む電磁両立性を担当します。伝送媒体は、光ファイバーまたは自由空間光通信や無線などの無線通信リンクを介した電気または光です。
ラインコーディングは、データを搬送波または赤外線に変調可能な電気的変動のパターンに変換するために使用されます。データの流れは、同期シリアル通信ではビット同期、非同期シリアル通信ではスタート/ストップ信号とフロー制御によって管理されます。複数のネットワーク参加者間での伝送媒体の共有は、単純な回線交換または多重化によって処理できます。伝送媒体を共有するためのより複雑な媒体アクセス制御プロトコルでは、イーサネットのCSMA/CD（ Carrier-sense Multiple Access with collision detection ）のように、キャリアセンスと衝突検出が使用される場合があります。
信頼性と効率を最適化するために、等化、トレーニングシーケンス、パルス整形などの信号処理技術が使用されることがあります。さらに信頼性を向上させるために、前方誤り訂正[ 14 ]を含む誤り訂正符号と技術が適用されることがあります。
物理層に関連するその他のトピックには、ビットレート、ポイントツーポイント、マルチポイント、またはポイントツーマルチポイントの回線構成、物理ネットワークトポロジー（バス、リング、メッシュ、またはスターネットワークなど）、シリアルまたはパラレル通信、シンプレックス、ハーフデュプレックス、またはフルデュプレックス伝送モード、およびオートネゴシエーションが含まれます[ 15 ]。
PHY （ Physical Layerの略）は、ネットワークインターフェースコントローラでOSIモデルの物理層機能を実装するために必要な電子回路であり、通常は集積回路として実装されます。
PHYは、リンク層デバイス（多くの場合、媒体アクセス制御の頭文字をとってMACと呼ばれる）を光ファイバーや銅ケーブルなどの物理媒体に接続します。PHYデバイスは通常、物理符号化サブレイヤ（PCS）と物理媒体依存（PMD）レイヤの両方の機能を備えています。[ 16 ]
-PHY は、特定の物理層プロトコルを参照する短い名前を形成するための接尾辞としても使用できます。たとえば、M-PHYなどです。
光ファイバー通信用のモジュール型トランシーバー（SFPファミリーなど）は、PHYチップを補完し、PMDサブレイヤーを構成します。
イーサネットPHYは、 OSIネットワークモデルの物理層で動作するコンポーネントです。イーサネットの物理層部分を実装し、リンクへのアナログ信号の物理的なアクセスを提供することを目的として設計されています。通常、マイクロコントローラ内のMACチップ、または上位層機能を処理する別のシステムへのメディア非依存インターフェース（MII）を介して接続されます。
より具体的には、イーサネット PHY はイーサネットフレームのハードウェア送受信機能を実装するチップであり、イーサネットの回線変調のアナログ領域とリンク層パケットシグナリングのデジタル領域との間のインターフェースとなります。[ 17 ] 通常、PHY は MAC アドレス指定を処理しません。これはリンク層の役割です。同様に、Wake-on-LANおよびブート ROM機能はネットワーク インターフェイス カード(NIC)に実装されており、NIC には PHY、MAC、およびその他の機能が 1 つのチップに統合されている場合と、別々のチップとして実装されている場合があります。
一般的なイーサネットインターフェースには、データ通信用に光ファイバーまたは2～4対の銅線が含まれます。しかし、現在では、シングルペアイーサネット（SPE）と呼ばれる新しいインターフェースが存在し、意図した速度で通信しながら1対の銅線を利用できます。テキサス・インスツルメンツのDP83TD510E [ 18 ]は、SPEを使用するPHYの一例です。
例としては、Microsemi SimpliPHY および SynchroPHY VSC82xx/84xx/85xx/86xx ファミリ、Marvell Alaska 88E1310/88E1310S/88E1318/88E1318S ギガビットイーサネットトランシーバ、Texas Instruments DP838xx ファミリ[ 19 ]、Intel [ 20 ]および ICS [ 21 ]の製品などが挙げられる。
以下の技術は物理層サービスを提供します: [ 22 ]
