物理層

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出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2023/12/26 08:40 UTC 版)

概要

物理層は、NICやネットワークスイッチなどの機器において、データを生の物理量の形式で伝送媒体に送受する処理を受け持つ。TCP/IPではリンク層に相当し、代表的な実装にイーサネットがある。物理層レベルの処理を行う機器としてモデムやDSU・ONUがあり、LAN間接続ではリピータやリピータハブがある。

物理層の主な機能・役割には以下のものがある。

物理現象に適した伝送媒体の利用: 電気通信のために銅線などの導体が、光通信のために光ファイバが、無線通信のために自由空間上の光・電磁波などが利用される。異なる伝送媒体をサポートするために挿抜可能なトランシーバモジュールを利用できる機器もある。
伝送媒体に適したデータ送受^[1]: 一般に伝送路符号を用いてデータを適切なタイミングの電気信号パターンに変換し、この符号形式でビットまたはシンボルごとに送受する。電気信号は搬送波や赤外光に変調した形で光通信や無線通信を実現できる。信号の送受には伝送路の数に応じてシリアル通信・パラレル通信の方式がある。
機器間の接続互換性の保証: 伝送媒体はケーブル・コネクタ・アンテナなどから構成され、その機械的仕様として最大距離長・コネクタ形状・ピン配置などが、電気的仕様として信号強度・インピーダンス・信号周波数・伝送速度などが共通化されている^[2]^[3]。イーサネットでは異なる複数の伝送速度のプロトコルを機器間で事前共有するオートネゴシエーション機能がある^[4]。
複数の機器による伝送媒体の共有: 回線共有の接続形態はポイントツーポイント、マルチポイント、ポイント・ツー・マルチポイント通信があり、より広範にはネットワークトポロジにおいてバス型・スター型などと分類される。複数の端末からの同時アクセスを実現するために回線切替で処理したり、エコー除去やWDMなどで多重化したりする。特に機器間の双方向通信では送受切替する方式を半二重通信、送受同時処理するものを全二重通信と呼ぶ。方式によってはCSMA/CD・CSMA/CAのように第二層にあたるデータリンク層で処理する場合もある。
通信の信頼性と伝送効率の向上: イコライザ、フィルタ、クロック・データ・リカバリなどの信号処理や、さらなる信頼性向上のために誤り検出訂正などを適用することもある^[5]。