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(diǎn)與物理信道如何連接的問(wèn)題。物理層協(xié)議規(guī)定了標(biāo)準(zhǔn)接口的以下特性：機(jī)械特性：機(jī)械連接特性電氣特性：電氣信號(hào)特性功能特性：信號(hào)功能特性規(guī)程特性：交換電路的規(guī)程特性21．機(jī)械特性物理層的機(jī)械特性規(guī)定了獨(dú)特的DTE和DCE之間實(shí)際的物理連接。說(shuō)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(zhǎng)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(hào)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(shuō)明、表示信號(hào)狀態(tài)（邏輯電路、通或斷、傳號(hào)或空號(hào)）的電壓和電流的識(shí)別、信號(hào)線的連接方式、阻抗及阻抗匹配、驅(qū)動(dòng)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(hào)線的功能分配和確切定義。即DCE和DTE之間各信號(hào)線的信號(hào)含義。通常信號(hào)線可分為4類：數(shù)據(jù)線、控制線、定時(shí)線和地線54．規(guī)程特性物理層的規(guī)程特性定義了信號(hào)線進(jìn)行二進(jìn)制比特流傳輸線的一組操作過(guò)程，包括各信號(hào)線的工作規(guī)則和時(shí)序。即：規(guī)定了DTE和DCE在各線路上的動(dòng)作序列或動(dòng)作規(guī)則。為實(shí)現(xiàn)建立、維持、釋放線路等過(guò)程所要求的各控制信號(hào)變化的協(xié)調(diào)關(guān)系。62.2典型的物理層協(xié)議目前，實(shí)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(guò)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(shí)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(jī)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(hào)可為下列任一狀態(tài)：標(biāo)記(Mark)/空(Space)開(kāi)(ON)/關(guān)(OFF)邏輯0/邏輯110RS-232-C機(jī)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(hào)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(wú)誤地傳輸上述信息而設(shè)計(jì)的聯(lián)絡(luò)信號(hào)。12（1）傳送信息信號(hào)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(hào)①請(qǐng)求發(fā)送信號(hào)（RTS）：DTE→DCERTS=1時(shí)，表示DTE請(qǐng)求向DCE發(fā)送數(shù)據(jù)。②允許發(fā)送（CTS）：DCE→DTECTS=1時(shí)，表示本地DCE響應(yīng)DTE向DCE發(fā)出的RTS信號(hào)，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(shí)，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(hào)④數(shù)據(jù)終端就緒信號(hào)（DTR）：DTE→DCE當(dāng)DTR=1時(shí)，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(shí)，DCE終止通信工作。⑤數(shù)據(jù)載波檢測(cè)信號(hào)（DCD）：DCE→DTE狀態(tài)信息當(dāng)DCD=1時(shí)，本地DCE接收到遠(yuǎn)程DCE發(fā)來(lái)的載波信號(hào)。⑥振鈴指示信號(hào)（RI）：DCE→DTE狀態(tài)信息當(dāng)RI=1時(shí)，表示本地DCE收到遠(yuǎn)程DCE振鈴信號(hào)。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(hù)地PG

1發(fā)送數(shù)據(jù)線TxD

23請(qǐng)求發(fā)送RTS

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

45允許發(fā)送CTS6DCE就緒DSR

7信號(hào)地SG

8載波檢測(cè)DCD2022響鈴指示RIDTE計(jì)算機(jī)或終端接收數(shù)據(jù)RxD請(qǐng)求發(fā)送RTS信號(hào)地SG載波檢測(cè)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(guò)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(dòng)作順序以及維護(hù)測(cè)試操作等內(nèi)容。RS-232-C的操作過(guò)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(shí)，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(hào)為ON狀態(tài)后，才能在TxD上發(fā)送數(shù)據(jù)。18舉例：主機(jī)A向主機(jī)B發(fā)送數(shù)據(jù)如下圖所示，主機(jī)A與主機(jī)B通過(guò)公共電話交換網(wǎng)絡(luò)交換數(shù)據(jù)，主機(jī)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(guò)程如下：19（1）傳輸前的準(zhǔn)備工作：兩個(gè)地線激活。（2）主機(jī)A（DTE）需要發(fā)送數(shù)據(jù)主機(jī)A置DTR為ON：通知本地DCE，主機(jī)A（DTE）準(zhǔn)備就緒。本地DCE置DSR為ON：通知主機(jī)A，自己已準(zhǔn)備就緒（主機(jī)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(jī)A置RTS（請(qǐng)求發(fā)送）為ON，通知本地DCE向遠(yuǎn)端請(qǐng)求發(fā)送數(shù)據(jù)。本地DCE檢測(cè)到主機(jī)A的RTS信號(hào)后：向遠(yuǎn)端DCE發(fā)送載波（CD）通過(guò)延遲電路控制CTS（允許發(fā)送）的接通遠(yuǎn)端的DCE檢測(cè)到載波后，置DCD（收到載波）為ON，通知主機(jī)B準(zhǔn)備接收數(shù)據(jù)。21（4）發(fā)送數(shù)據(jù)主機(jī)A檢測(cè)到本地DCE發(fā)出的CTS為ON后，通過(guò)發(fā)送數(shù)據(jù)TxD和時(shí)鐘信號(hào)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(hào)后通過(guò)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(hào)（發(fā)送結(jié)束）主機(jī)A發(fā)送數(shù)據(jù)結(jié)束后，置RTS（請(qǐng)求發(fā)送）為OFF，通知本地DCE發(fā)送結(jié)束。本地DCE檢測(cè)到主機(jī)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(cè)不到載波，則置DCD和RI為OFF，回復(fù)初始狀態(tài)。23思考：主機(jī)B接收主機(jī)A數(shù)據(jù)的過(guò)程思考：主機(jī)B接收主機(jī)A數(shù)據(jù)的過(guò)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(jī)械特性X.21建議的機(jī)械接口為15芯的DTE-DCE接口連接器，實(shí)際接口的信號(hào)線只用其中的8條。253．X.21功能特性

26各個(gè)信號(hào)功能（1）保護(hù)地（G）。（2）發(fā)送數(shù)據(jù)線（T）：DTE送往DCE的數(shù)據(jù)信號(hào)和呼叫控制信號(hào)。（3）接收數(shù)據(jù)線（R）：DCE送往DTE的數(shù)據(jù)信號(hào)和呼叫控制信號(hào)。（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(gè)信號(hào)功能（5）位定時(shí)線（S）：DCE向DTE提供的位定時(shí)信號(hào)，通知DTE碼元的開(kāi)始和結(jié)束，據(jù)此DTE能知道每一位的開(kāi)始和結(jié)束時(shí)間。（6）字節(jié)定時(shí)（B）：DCE向DTE提供的字節(jié)定時(shí)信息，表示DTE一個(gè)字節(jié)的開(kāi)始和結(jié)束，它是任選項(xiàng)。（7）控制線（C）：控制通話過(guò)程，0表示ON，1表示OFF。284．X.21過(guò)程特性X.21的過(guò)程特性可分為三個(gè)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(guò)程DTE通過(guò)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?dòng)態(tài)過(guò)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(qǐng)求：T=0，C=ONDCE發(fā)出撥號(hào)音：R=+++++（0,1交替出現(xiàn)）DTE撥號(hào)（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(guò)程DCE送回呼叫進(jìn)行信號(hào)：R=呼叫進(jìn)行信號(hào)返回遠(yuǎn)端DTE對(duì)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)，