第2章 物理层协议

第2章物理层协议2.1物理层协议概述2.2典型的物理层协议12.1物理层协议概述物理层协议也叫物理层接口标准，是DTE和DCE或其它通信设备之间的一组约定，主要解决网络节点与物理信道如何连接的问题。物理层协议规定了标准接口的以下特性：机械特性：机械连接特性电气特性：电气信号特性功能特性：信号功能特性规程特性：交换电路的规程特性21．机械特性物理层的机械特性规定了独特的DTE和DCE之间实际的物理连接。说明了接插件的形状、插头数目、排列方式、插头和插座的尺寸、电缆的长度、所含导线的数目、所用装置等。32．电气特性物理层的电气特性规定了数据交换信号以及有关电路的特性。一般包括最大数据传输速率与距离限制的说明、表示信号状态（逻辑电路、通或断、传号或空号）的电压和电流的识别、信号线的连接方式、阻抗及阻抗匹配、驱动器和接收器的电气参数等。43．功能特性物理层的功能特性规定了物理接口上各条信号线的功能分配和确切定义。即DCE和DTE之间各信号线的信号含义。通常信号线可分为4类：数据线、控制线、定时线和地线54．规程特性物理层的规程特性定义了信号线进行二进制比特流传输线的一组操作过程，包括各信号线的工作规则和时序。即：规定了DTE和DCE在各线路上的动作序列或动作规则。为实现建立、维持、释放线路等过程所要求的各控制信号变化的协调关系。62.2典型的物理层协议目前，实际网络中比较广泛使用的物理层协议有：EIA-RS-232EIARS-449CCITT建议的CCITTV.24和X.21协议72.2.1EIA-232/CCITTV.24协议1．RS-232-C电气特性RS-232C接口使用负逻辑：

1：-5V~-15V(<-3V)

0：+5V~+15V(>+4V)-3V~+3V为过渡区，逻辑状态不确定TTL电平为正逻辑：1：2.4V0：0.4VRS-232C接口电平与TTL电平不兼容，需外加电路实现电平转换。81．RS-232-C电气特性RS-232-C接口电路TTL电平TTL电平MC1488MC1489逻辑1<-3V逻辑0>+3V92．RS-232-C机械特性RS-232-C可以有多种类型的连接器，如25针连接器（DB-25）、15针连接器（DB-15）和9针连接器（DB-9）。插孔用于DCE方面，插针用于DTE方面RS-232C连接器任一针上的信号可为下列任一状态：标记(Mark)/空(Space)开(ON)/关(OFF)逻辑0/逻辑110RS-232-C机械特性113．RS-232-C功能特性

功能特性规定了连接器各针的定义、与哪些电路连接、有何功能等。信号分为两类：一类是DTE和DCE交换的信息：TxD和RxD；另一类是为了正确无误地传输上述信息而设计的联络信号。12（1）传送信息信号①发送数据（TxD）DTE向DCE发送的信息，按串行数据格式，即先低位后高位的顺序发出。②接收数据（RxD）接收DTE发送端输出的数据。13（2）联络信号①请求发送信号（RTS）：DTE→DCERTS=1时，表示DTE请求向DCE发送数据。②允许发送（CTS）：DCE→DTECTS=1时，表示本地DCE响应DTE向DCE发出的RTS信号，且本地DCE准备向远程DCE发送数据。③数据准备就绪（DSR）：DCE→DTEDSR=1时，表示DCE准备就绪，可以与远程DCE建立通道。14（2）联络信号④数据终端就绪信号（DTR）：DTE→DCE当DTR=1时，DTE处于就绪状态，本地DCE和远程DCE之间建立通信通道。当DTR=0时，DCE终止通信工作。⑤数据载波检测信号（DCD）：DCE→DTE状态信息当DCD=1时，本地DCE接收到远程DCE发来的载波信号。⑥振铃指示信号（RI）：DCE→DTE状态信息当RI=1时，表示本地DCE收到远程DCE振铃信号。15典型的RS-232-C引脚的连线16从DTE角度给出的功能特性保护地PG

1发送数据线TxD

23请求发送RTS

456信号地SG78DTE就绪DTR2022保护地PG发送数据TxDDCE就绪DSR1保护地PG23接收数据线RxD

45允许发送CTS6DCE就绪DSR

7信号地SG

8载波检测DCD2022响铃指示RIDTE计算机或终端接收数据RxD请求发送RTS信号地SG载波检测DCDDTE就绪DTR响铃指示RI允许发送CTSDCE调制解调器174．RS-232-C规程特性RS-232-C的过程特性是指协议的合法顺序。协议规定了各接口间的相互关系、动作顺序以及维护测试操作等内容。RS-232-C的操作过程是在各条控制线有序的ON和OFF状态配合下进行的。只有当TDR和DSR均为ON状态时，才具备操作的基本条件。若DTE要发送数据，则应首先将RTS置为ON状态，等待CTS应答信号为ON状态后，才能在TxD上发送数据。18举例：主机A向主机B发送数据如下图所示，主机A与主机B通过公共电话交换网络交换数据，主机与调制解调器之间接口为RS-232-C接口。RS-232-C接口的工作过程如下：19（1）传输前的准备工作：两个地线激活。（2）主机A（DTE）需要发送数据主机A置DTR为ON：通知本地DCE，主机A（DTE）准备就绪。本地DCE置DSR为ON：通知主机A，自己已准备就绪（主机A与本地DCE连接成功）。20（3）在发送端和接收端之间建立物理连接。主机A置RTS（请求发送）为ON，通知本地DCE向远端请求发送数据。本地DCE检测到主机A的RTS信号后：向远端DCE发送载波（CD）通过延迟电路控制CTS（允许发送）的接通远端的DCE检测到载波后，置DCD（收到载波）为ON，通知主机B准备接收数据。21（4）发送数据主机A检测到本地DCE发出的CTS为ON后，通过发送数据TxD和时钟信号TxC将数据传送到本地DCE。本地DCE将数据转换成模拟信号后通过公共电话交换网络将数据发送出去。22（5）清除发送信号（发送结束）主机A发送数据结束后，置RTS（请求发送）为OFF，通知本地DCE发送结束。本地DCE检测到主机A的RTS位OFF后，停止向远端DCE发送载波（CD），并置CTS为OFF。远端DCE检测不到载波，则置DCD和RI为OFF，回复初始状态。23思考：主机B接收主机A数据的过程思考：主机B接收主机A数据的过程如何？242.2.2X.21协议1．X.21电气特性X系列接口的电气特性采用的是CCITT建议的V.10/X.26和V.11/X.27。X.21建议的数据速率为600b/s、2400b/s、4800b/s、9600b/s、48000b/s。2．X.21机械特性X.21建议的机械接口为15芯的DTE-DCE接口连接器，实际接口的信号线只用其中的8条。253．X.21功能特性

26各个信号功能（1）保护地（G）。（2）发送数据线（T）：DTE送往DCE的数据信号和呼叫控制信号。（3）接收数据线（R）：DCE送往DTE的数据信号和呼叫控制信号。（4）指示线（I）：表示DCE送往DTE的控制状态。ON状态表示在进行数据传输，OFF状态表示数据传输阶段已经结束。27各个信号功能（5）位定时线（S）：DCE向DTE提供的位定时信号，通知DTE码元的开始和结束，据此DTE能知道每一位的开始和结束时间。（6）字节定时（B）：DCE向DTE提供的字节定时信息，表示DTE一个字节的开始和结束，它是任选项。（7）控制线（C）：控制通话过程，0表示ON，1表示OFF。284．X.21过程特性X.21的过程特性可分为三个阶段。（1）空闲或静止阶段（2）控制阶段（即呼叫建立与清除阶段）（3）数据传输阶段29举例：X.21接口数据传过程DTE通过X.21接口在公共数据网上进行数据传输的动态过程:初始状态：DTE和DCE均处于就绪状态:T=1,C=OFF，R=1，I=OFFDTE发出呼叫请求：T=0，C=ONDCE发出拨号音：R=+++++（0,1交替出现）DTE拨号（远端地址码）：T=远端DTE地址30举例：X.21接口数据传过程DCE送回呼叫进行信号：R=呼叫进行信号返回远端DTE对呼叫的响应结果：若呼叫成功，则R=1，I=ONDTE发送数据：T=数据，