Technische Definition
Der Kommunikations-PHY (Physical Layer) ist eine grundlegende Komponente innerhalb eines Kommunikationsprozessors, die für die Hardware-Schnittstelle auf der untersten Ebene zum Kommunikationskanal verantwortlich ist. Er führt die elektrischen, mechanischen und prozeduralen Funktionen aus, die zum Aufbau, zur Aufrechterhaltung und zum Beenden der physischen Verbindung erforderlich sind. Dazu gehören Signalmodulation/Demodulation, Leitungscodierung, Synchronisation und die Schnittstelle zum physischen Übertragungsmedium (z. B. Kupferdraht, Glasfaserkabel, drahtlose Antenne). Er übersetzt logische Datenbits aus den höheren Schichten des Prozessors in physische Signale, die für die Übertragung geeignet sind, und umgekehrt. Der PHY arbeitet, indem er einen Strom digitaler Bits von der Datenverbindungsschicht (MAC) des Prozessors empfängt. Dann codiert er diese Bits unter Verwendung eines spezifischen Modulationsschemas (z. B. PAM, QAM, OFDM) und Leitungscodierung in ein physisches Signal. Dieses Signal wird verstärkt und auf das physische Medium getrieben (Sendepfad). Umgekehrt empfängt er analoge Signale vom Medium, verstärkt und konditioniert sie, führt Takt- und Datenrückgewinnung durch, demoduliert das Signal, decodiert die Leitungscodierung und gibt einen Strom digitaler Bits an die MAC-Schicht aus (Empfangspfad). Er verwaltet die Signalisierung auf der Bitübertragungsschicht, den Verbindungsaufbau und die Fehlererkennung in Bezug auf das physische Medium. Typische Parameter umfassen Datenraten von 10 bis 1000 Mbit/s (IEEE 802.3), Betriebstemperaturbereich -40 bis 85 °C (IEC 60068-2-1), Versorgungsspannung 3,3 V DC ±5%, Leistungsaufnahme 0,5 bis 2,5 W, Sendeausgangsspannung 1,0 bis 2,5 V (IEEE 802.3), Empfängerempfindlichkeit -30 bis -10 dBm, Jitter ±0,05 UI (IEEE 802.3), Eingangsrückflussdämpfung ≥15 dB (IEEE 802.3), Gleichtaktspannung 0 bis 2,5 V (IEEE 802.3), Gehäusegröße 5 bis 15 mm (JEDEC MS-026), Betriebsfeuchtigkeit 10 bis 90% RH (IEC 60068-2-78) und ESD-Toleranz ±2 bis ±8 kV (IEC 61000-4-2). Materialien umfassen typischerweise Silizium für integrierte Schaltungen, Kupfer für Leiterbahnen und Steckverbinder sowie Keramik/Kunststoff für die Verpackung. Diese Werte sind Verzeichnisreferenzen und müssen mit dem Hersteller für das spezifische Modell und die Anwendung verifiziert werden.
Funktionsprinzip
Der PHY empfängt digitale Bits von der MAC-Schicht, codiert sie unter Verwendung von Modulation und Leitungscodierung und treibt das Signal auf das Medium. Im Empfangsmodus konditioniert er das analoge Signal, führt Takt- und Datenrückgewinnung durch, demoduliert und decodiert, um Bits an die MAC auszugeben. Er verwaltet den Verbindungsaufbau und die Fehlererkennung auf der Bitübertragungsschicht.
