第2章 物理层协议

第2章物理层协议网络协议Page1第2章物理层协议2.1物理层协议概述2.2典型的物理层协议第2章物理层协议网络协议Page22.1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第2章物理层协议网络协议Page31．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。第2章物理层协议网络协议Page42．电气特性物理层的电气特性规定了在物理连接上传输二进制比特流时线路上信号电平的高低、阻抗及阻抗匹配、最大传输速率及距离限制等问题。常见有关电气特性的技术标准是CCITT建议的V.10标准（新的非平衡型）、V.11标准（新的平衡型）和V.28标准（非平衡型），它们的区别主要在于驱动线路与接口线路之间的信号不同。第2章物理层协议网络协议电气特性Page5第2章物理层协议网络协议Page63．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、定时线和地线第2章物理层协议网络协议Page74．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。第2章物理层协议网络协议Page82.2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-232EIARS-449CCITT建议的CCITTV.24和X.21协议第2章物理层协议网络协议Page91．RS-232-C电气特性——非平衡型RS-232-C接口电路MC1488MC1489逻辑1-3V逻辑0+3V2.2.1EIA-232/CCITTV.24协议第2章物理层协议网络协议Page102．RS-232-C机械特性RS-232-C可以有多种类型的连接器（接口），如25针连接器（DB-25）、15针连接器（DB-15）和9针连接器（DB-9）。孔端连接器连接DTE设备，针端连接器连接DCE设备。第2章物理层协议网络协议Page11RS-232-C机械特性第2章物理层协议网络协议Page123．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。第2章物理层协议网络协议Page13（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）DCE接收DTE发送过来的数据。第2章物理层协议网络协议Page14（2）联络信号①请求发送信号（RTS）：DTE→DCERTS=1时，表示DTE请求向DCE发送数据。②允许发送（CTS）：DCE→DTECTS=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→DTEDSR=1时，表示DCE准备就绪，可以与远程DCE建立通道。第2章物理层协议网络协议Page15（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。第2章物理层协议网络协议Page16典型的RS-232-C引脚的连线第2章物理层协议网络协议Page17从DTE角度给出的功能特性保护地PG1发送数据线TxD23请求发送RTS456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RxD45允许发送CTS6DCE就绪DSR7信号地SG8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调制解调器第2章物理层协议网络协议Page184．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DTR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。第2章物理层协议网络协议Page19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：第2章物理层协议网络协议Page20（1）传输前的准备工作：两个地线激活。（2）主机A（DTE）准备发送数据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）。第2章物理层协议网络协议Page21（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。第2章物理层协议网络协议Page22（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。第2章物理层协议网络协议Page23（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为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。第2章物理层协议网络协议Page24思考：主机B接收主机A数据的过程第2章物理层协议网络协议Page252.2.2X.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（新的非平衡型）和V.11/X.27（新的平衡型）。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。第2章物理层协议网络协议Page263．X.21功能特性第2章物理层协议网络协议Page27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。第2章物理层协议网络协议Page28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。第2章物理层协议网络协议Page294．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）数据传输阶段第2章物理层协议网络协议Page30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（信号线置“1”为“断”，信号线置“0”为“通”）初始状态：DTE和DCE均处于就绪状态:T=1,C=OFF，R=1，I=OFFDTE发出呼叫请求：T=0，C=ONDCE发出拨号音：R=+++++（0,1交替出现）DTE拨号（远端地址码）：T=远端DTE地址第2章物理层协议网络协议Page31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=ONDTE发送数据：T=数据，C=ON发送结束：T=0，C=OFF线路释放：R=0，I=OFF恢复初始状态：T=1，C=OFF，R=1，I=OFF第2章物理层协议网络协议Page32本章小结1.物理层解决的问题2.物理层接口的四个特性机械特性、电气特性、功能特性、规程特性3.物理层协议示例EIARS-232CCITTX.21第2章物理层协议网络协议Page33思考题1．RS-232C的电气规范如何定义的？2．简述RS-232C工作过程。