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第3章 计算机网络底层协议-3.1 物理层

数据 控制 定时 地
✓ 主要定义各条物理线路的功能。 ✓ 线路的功能分为四大类:
➢ 规程特性
✓ 主要定义各条物理线路的工作规程和时序关系。
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3.2 物理层
物理层实例:EIA RS-232-C ➢ 1960年美国电子工业协会EIA提出RS-232,1963年 提出RS-232-A,1965年提出RS-232-B,1969年提 出RS-232-C。用于DTE/DCE之间的接口。 ➢ RS-232C标准中所提到的“发送”和“接收”,都 是站在DTE立场上,而不是站在DCE的立场来定义 的。由于在计算机系统中,往往是CPU和I/O设备 之间传送信息,两者都是DTE,因此双方都能发送 和接收。 ➢ PC机上的COM1、COM2接口,就是RS-232C接 口。
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3.2 物理层
物理层实例:EIA RS-449/422-A/423-A
➢ RS-232 C的数据传输不能超过20 Kbps,同时电缆最大长度 不能超过15米。这大大限制了其应用能力。后来(1977年 ),EIA/TIA推出了一个新的标准:RS-449.如图所示。 ➢ 该标准的机械、功能和过程性由RS-449定义,电气接口由 两个不同的标准定义。一个标准是RS-423 A,它与RS-232 C相似,所有的电路共享一个公共地,称为非平衡传输( unbalanced transmission)。 ➢ 另一个电气标准是RS-422 A,采用平衡传输(balanced transmission),无公共地。RS-422 A能在不超过60米长的 电缆上达到2Mbps的数据传输速率。
✓ CCITT V.10/X.26:新的非平衡型电气特性,EIA RS423-A ✓ CCITT V.11/X.27 :新的平衡型电气特性,EIA RS422-A ✓ CCITT V.28:非平衡型电气特性,EIA RS-232-C ✓ CCITT X.21/EIA RS-449
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3.2 物理层
➢ 功能特性
➢ 物理层的功能
✓ 在两个网络设备之间提供透明的比特流传输。
➢ 连接方式(点到点,点到多点) ➢ 通信方式(单工,半双工,全双工) ➢ 位传输方式(串行,并行)
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3.2 物理层
物理层特性: ➢ 机械特性 指明接口所用接线器的形状和尺寸、引 线数目和排列、固定和锁定装置等等。 ➢ 电气特性 指明在接口电缆的各条线上出现的电压 的范围。 ➢ 功能特性 指明某条线上出现的某一电平的电压表 示何种意义。 ➢ 规程特性 指明对于不同功能的各种可能事件的出 现顺序。
电缆长度:在通信速率低于20kb/s时,RS-232C所直接 连接的最大物理距离为15m(50英尺)。 最大直接传输距离说明:RS-232C标准规定,若不使用 MODEM,在码元畸变小于4%的情况下,DTE和DCE之间 最大传输距离为15m(50英尺)。可见这个最大的距离是在 码元畸变小于4%的前提下给出的。
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3.2 物理层
物理层实例:EIA RS-232-C
(2)DB-9连接器 在AT机及以后,不支持20mA电流环接口,使用DB-9连 接器,作为提供多功能I/O卡或主板上COM1和COM2两个串 行接口的连接器。它只提供异步通信的9个信号。DB-9型连 接器的引脚分配与DB-25型引脚信号完全不同。因此,若与 配接DB-9型连接器的DCE设备连接,必须使用专门的电缆 线。
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3.2 物理层
物理层实例:EIA RS-232-C ➢ 机械特性 ✓ 连接器:由于RS-232C并未定义连接器的物理 特性,因此,出现了DB-25、DB-15和DB-9各 种类型的连接器,其引脚的定义也各不相同。 ✓ 下面分别介绍DB-25、 DB-9两种连接器。
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3.2 物理层
物理层实例:EIA RS-232-C
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3.2 物理层
➢ 机械特性
✓ 主要定义物理连接的边界点,即接插装置。规定物理连 接时所采用的规格、引脚的数量和排列情况。 ✓ 常用的标准接口
ISO 2110,25芯连接器,EIA RS-232-C,EIA RS366-A
ISO 2593,34芯连接器,V.35宽带MODEM ISO 4902,37芯和9芯连接器,EIA RS-449 ISO 4903,15芯连接器,X.20、X.21、X.22
右图中的左边是微机串行接口电路中的主 芯片UART,它是TTL器件,右边是EIARS-232C连接器,要求EIA高电压。
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3.2 物理层
物理层实例:EIA RS-232-C
远距离通信(传输距离大于15m的通
信)的例子,故一般要加调制解调器 MODEM,因此使用的信号线较多。 1、采用Modem(DCE)和电话网通信时 的信号连接: 若在双方MODEM之间采用普通电话交 换线进行通信,除了需要2~8号信号线 外还要增加RI(22号)和DTR(20号)两个 信号线进行联络,如图所示。 2、采用专用电话线通信: 在通信双方的MODEM之间采用电话线 进行通信,则只要使用2~8号信号线进 行联络与控制。不需要电话机、振铃信 号RI和DTR信号,其信号线的连接如图 那样。
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作业题: 1.物理层要解决什么问题?有哪些重要特性? 2.光纤、同轴电缆、五类双绞线等是OSI模型中的物 理层吗?为什么? 3.我们所学的课程中,哪些课程是为解决物理层的问 题?
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(1)DB-25: PC和XT机采用DB-25型连接 器。DB-25连接器定义了25根信号线,分为4 组: ①异步通信的9个电压信号(含信号地SG)2, 3,4,5,6,7,8,20,22 ②20mA电流环信号 9个(12,13,14,15, 16,17,19,23,24) ③空6个(9,10,11,18,21,25) ④保护地(PE)1个,作为设备接地端(1脚) DB-25型连接器的外形及信号线分配如 左图所示。注意,20mA电流环信号仅IBM PC和IBM PC/XT机提供,至AT机及以后,已 不支持。
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3.2 物理层
物理层实例:EIA RS-232-C
电气特性 ➢ EIA-RS-232C对电器特性、逻 辑电平和各种信号线功能都作 了规定。 ➢ 在TxD和RxD上: 逻辑1(MARK)=-3V~-15V 逻辑0(SPACE)=+3~+15V ➢ 在RTS、CTS、DSR、DTR和 上图显示了1488和1489的内部结构和引脚。 DCD等控制线上: 信号有效(接通,ON状态,正电 压)=+3V~+15V 信号无效(断开,OFF状态,负 电压)=-3V~-15V
现代通信网络
第3章 计算机网络底层协议
3.1 物理层 3.2 数据链路层 3.3 网络层 3.4 MPLS技术 3.5 网络互联
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3.2 物理层
➢ 物理层的定义
✓ ISO/OSI 关于物理层的定义:物理层提供机械的、电气 的、功能的和规程的特性,目的是启动、维护和关闭数 据链路实体之间进行比特传输的物理连接。 ✓ 这种连接可能通过中继系统,在中继系统内的传输也是 在物理层的。
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3.2 物理层
➢ 电气特性
✓ 规定传输二进制位时,线路上信号的电压高低、阻抗匹 配、传输速率和距离限制。 ✓ 早期的标准是在边界点定义电气特性,例如EIA RS232-C、V.28;最近的标准则说明了发送器和接受器的 电气特性,而且给出了有关对连接电缆的控制。
➢ CCITT 标准化的电气特性标准
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3.2 物理层
物理层实例:EIA RS-232-C 近距离通信:零Modem 的最简连线(3线制) 图是零MODEM方式的最简单连接(即三线连接), 图中的2号线与3号线交叉连接是因为在直连方式时, 把通信双方都当作数据终端设备看待,双方都可发 也可收。在这种方式下,通信双方的任何一方,只 要请求发送RTS有效和数据终端准备好DTR有效就 能开始发送和接收。
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