第2章 物理層協(xié)議

第2章物理層協(xié)議2.1物理層協(xié)議概述2.2典型的物理層協(xié)議12.1物理層協(xié)議概述物理層協(xié)議也叫物理層接口標(biāo)準(zhǔn)，是DTE和DCE或其它通信設(shè)備之間的一組約定，主要解決網(wǎng)絡(luò)節(jié)點與物理信道如何連接的問題。物理層協(xié)議規(guī)定了標(biāo)準(zhǔn)接口的以下特性：機械特性：機械連接特性電氣特性：電氣信號特性功能特性：信號功能特性規(guī)程特性：交換電路的規(guī)程特性21．機械特性物理層的機械特性規(guī)定了獨特的DTE和DCE之間實際的物理連接。說明了接插件的形狀、插頭數(shù)目、排列方式、插頭和插座的尺寸、電纜的長度、所含導(dǎo)線的數(shù)目、所用裝置等。32．電氣特性物理層的電氣特性規(guī)定了數(shù)據(jù)交換信號以及有關(guān)電路的特性。一般包括最大數(shù)據(jù)傳輸速率與距離限制的說明、表示信號狀態(tài)（邏輯電路、通或斷、傳號或空號）的電壓和電流的識別、信號線的連接方式、阻抗及阻抗匹配、驅(qū)動器和接收器的電氣參數(shù)等。43．功能特性物理層的功能特性規(guī)定了物理接口上各條信號線的功能分配和確切定義。即DCE和DTE之間各信號線的信號含義。通常信號線可分為4類：數(shù)據(jù)線、控制線、定時線和地線54．規(guī)程特性物理層的規(guī)程特性定義了信號線進(jìn)行二進(jìn)制比特流傳輸線的一組操作過程，包括各信號線的工作規(guī)則和時序。即：規(guī)定了DTE和DCE在各線路上的動作序列或動作規(guī)則。為實現(xiàn)建立、維持、釋放線路等過程所要求的各控制信號變化的協(xié)調(diào)關(guān)系。62.2典型的物理層協(xié)議目前，實際網(wǎng)絡(luò)中比較廣泛使用的物理層協(xié)議有：EIA-RS-232EIARS-449CCITT建議的CCITTV.24和X.21協(xié)議72.2.1EIA-232/CCITTV.24協(xié)議1．RS-232-C電氣特性RS-232C接口使用負(fù)邏輯：

1：-5V~-15V(<-3V)

0：+5V~+15V(>+4V)-3V~+3V為過渡區(qū)，邏輯狀態(tài)不確定TTL電平為正邏輯：1：2.4V0：0.4VRS-232C接口電平與TTL電平不兼容，需外加電路實現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換。81．RS-232-C電氣特性RS-232-C接口電路TTL電平TTL電平MC1488MC1489邏輯1<-3V邏輯0>+3V92．RS-232-C機械特性RS-232-C可以有多種類型的連接器，如25針連接器（DB-25）、15針連接器（DB-15）和9針連接器（DB-9）。插孔用于DCE方面，插針用于DTE方面RS-232C連接器任一針上的信號可為下列任一狀態(tài)：標(biāo)記(Mark)/空(Space)開(ON)/關(guān)(OFF)邏輯0/邏輯110RS-232-C機械特性113．RS-232-C功能特性

功能特性規(guī)定了連接器各針的定義、與哪些電路連接、有何功能等。信號分為兩類：一類是DTE和DCE交換的信息：TxD和RxD；另一類是為了正確無誤地傳輸上述信息而設(shè)計的聯(lián)絡(luò)信號。12（1）傳送信息信號①發(fā)送數(shù)據(jù)（TxD）DTE向DCE發(fā)送的信息，按串行數(shù)據(jù)格式，即先低位后高位的順序發(fā)出。②接收數(shù)據(jù)（RxD）接收DTE發(fā)送端輸出的數(shù)據(jù)。13（2）聯(lián)絡(luò)信號①請求發(fā)送信號（RTS）：DTE→DCERTS=1時，表示DTE請求向DCE發(fā)送數(shù)據(jù)。②允許發(fā)送（CTS）：DCE→DTECTS=1時，表示本地DCE響應(yīng)DTE向DCE發(fā)出的RTS信號，且本地DCE準(zhǔn)備向遠(yuǎn)程DCE發(fā)送數(shù)據(jù)。③數(shù)據(jù)準(zhǔn)備就緒（DSR）：DCE→DTEDSR=1時，表示DCE準(zhǔn)備就緒，可以與遠(yuǎn)程DCE建立通道。14（2）聯(lián)絡(luò)信號④數(shù)據(jù)終端就緒信號（DTR）：DTE→DCE當(dāng)DTR=1時，DTE處于就緒狀態(tài)，本地DCE和遠(yuǎn)程DCE之間建立通信通道。當(dāng)DTR=0時，DCE終止通信工作。⑤數(shù)據(jù)載波檢測信號（DCD）：DCE→DTE狀態(tài)信息當(dāng)DCD=1時，本地DCE接收到遠(yuǎn)程DCE發(fā)來的載波信號。⑥振鈴指示信號（RI）：DCE→DTE狀態(tài)信息當(dāng)RI=1時，表示本地DCE收到遠(yuǎn)程DCE振鈴信號。15典型的RS-232-C引腳的連線16從DTE角度給出的功能特性保護地PG

1發(fā)送數(shù)據(jù)線TxD

23請求發(fā)送RTS

456信號地SG78DTE就緒DTR2022保護地PG發(fā)送數(shù)據(jù)TxDDCE就緒DSR1保護地PG23接收數(shù)據(jù)線RxD

45允許發(fā)送CTS6DCE就緒DSR

7信號地SG

8載波檢測DCD2022響鈴指示RIDTE計算機或終端接收數(shù)據(jù)RxD請求發(fā)送RTS信號地SG載波檢測DCDDTE就緒DTR響鈴指示RI允許發(fā)送CTSDCE調(diào)制解調(diào)器174．RS-232-C規(guī)程特性RS-232-C的過程特性是指協(xié)議的合法順序。協(xié)議規(guī)定了各接口間的相互關(guān)系、動作順序以及維護測試操作等內(nèi)容。RS-232-C的操作過程是在各條控制線有序的ON和OFF狀態(tài)配合下進(jìn)行的。只有當(dāng)TDR和DSR均為ON狀態(tài)時，才具備操作的基本條件。若DTE要發(fā)送數(shù)據(jù)，則應(yīng)首先將RTS置為ON狀態(tài)，等待CTS應(yīng)答信號為ON狀態(tài)后，才能在TxD上發(fā)送數(shù)據(jù)。18舉例：主機A向主機B發(fā)送數(shù)據(jù)如下圖所示，主機A與主機B通過公共電話交換網(wǎng)絡(luò)交換數(shù)據(jù)，主機與調(diào)制解調(diào)器之間接口為RS-232-C接口。RS-232-C接口的工作過程如下：19（1）傳輸前的準(zhǔn)備工作：兩個地線激活。（2）主機A（DTE）需要發(fā)送數(shù)據(jù)主機A置DTR為ON：通知本地DCE，主機A（DTE）準(zhǔn)備就緒。本地DCE置DSR為ON：通知主機A，自己已準(zhǔn)備就緒（主機A與本地DCE連接成功）。20（3）在發(fā)送端和接收端之間建立物理連接。主機A置RTS（請求發(fā)送）為ON，通知本地DCE向遠(yuǎn)端請求發(fā)送數(shù)據(jù)。本地DCE檢測到主機A的RTS信號后：向遠(yuǎn)端DCE發(fā)送載波（CD）通過延遲電路控制CTS（允許發(fā)送）的接通遠(yuǎn)端的DCE檢測到載波后，置DCD（收到載波）為ON，通知主機B準(zhǔn)備接收數(shù)據(jù)。21（4）發(fā)送數(shù)據(jù)主機A檢測到本地DCE發(fā)出的CTS為ON后，通過發(fā)送數(shù)據(jù)TxD和時鐘信號TxC將數(shù)據(jù)傳送到本地DCE。本地DCE將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成模擬信號后通過公共電話交換網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)發(fā)送出去。22（5）清除發(fā)送信號（發(fā)送結(jié)束）主機A發(fā)送數(shù)據(jù)結(jié)束后，置RTS（請求發(fā)送）為OFF，通知本地DCE發(fā)送結(jié)束。本地DCE檢測到主機A的RTS位OFF后，停止向遠(yuǎn)端DCE發(fā)送載波（CD），并置CTS為OFF。遠(yuǎn)端DCE檢測不到載波，則置DCD和RI為OFF，回復(fù)初始狀態(tài)。23思考：主機B接收主機A數(shù)據(jù)的過程思考：主機B接收主機A數(shù)據(jù)的過程如何？242.2.2X.21協(xié)議1．X.21電氣特性X系列接口的電氣特性采用的是CCITT建議的V.10/X.26和V.11/X.27。X.21建議的數(shù)據(jù)速率為600b/s、2400b/s、4800b/s、9600b/s、48000b/s。2．X.21機械特性X.21建議的機械接口為15芯的DTE-DCE接口連接器，實際接口的信號線只用其中的8條。253．X.21功能特性

26各個信號功能（1）保護地（G）。（2）發(fā)送數(shù)據(jù)線（T）：DTE送往DCE的數(shù)據(jù)信號和呼叫控制信號。（3）接收數(shù)據(jù)線（R）：DCE送往DTE的數(shù)據(jù)信號和呼叫控制信號。（4）指示線（I）：表示DCE送往DTE的控制狀態(tài)。ON狀態(tài)表示在進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，OFF狀態(tài)表示數(shù)據(jù)傳輸階段已經(jīng)結(jié)束。27各個信號功能（5）位定時線（S）：DCE向DTE提供的位定時信號，通知DTE碼元的開始和結(jié)束，據(jù)此DTE能知道每一位的開始和結(jié)束時間。（6）字節(jié)定時（B）：DCE向DTE提供的字節(jié)定時信息，表示DTE一個字節(jié)的開始和結(jié)束，它是任選項。（7）控制線（C）：控制通話過程，0表示ON，1表示OFF。284．X.21過程特性X.21的過程特性可分為三個階段。（1）空閑或靜止階段（2）控制階段（即呼叫建立與清除階段）（3）數(shù)據(jù)傳輸階段29舉例：X.21接口數(shù)據(jù)傳過程DTE通過X.21接口在公共數(shù)據(jù)網(wǎng)上進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)膭討B(tài)過程:初始狀態(tài)：DTE和DCE均處于就緒狀態(tài):T=1,C=OFF，R=1，I=OFFDTE發(fā)出呼叫請求：T=0，C=ONDCE發(fā)出撥號音：R=+++++（0,1交替出現(xiàn)）DTE撥號（遠(yuǎn)端地址碼）：T=遠(yuǎn)端DTE地址30舉例：X.21接口數(shù)據(jù)傳過程DCE送回呼叫進(jìn)行信號：R=呼叫進(jìn)行信號返回遠(yuǎn)端DTE對呼叫的響應(yīng)結(jié)果：若呼叫成功，則R=1，I=ONDTE發(fā)送數(shù)據(jù)：T=數(shù)據(jù)，