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物理层及其协议

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。

§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。

§研究内容

- 物理连接的启动和关闭，正常数据的传输，以及维护管理。

§几点说明

- 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）

§物理层的四个重要特性

-机械特性 (mechanical characteristics)

-电气特性 (electrical characteristics)

- 功能特性 (functional characteristics)

- 规程特性 (procedural characteristics)

§

1、§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 RS-366-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

§

§2、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 RS-232-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

CCITT V.10/X.26：新的非平衡型电气特性，EIA RS-423-A

CCITT V.11/X.27 ：新的平衡型电气特性，EIA RS-422-A

CCITT V.28：非平衡型电气特性，EIA RS-232-C

CCITT X.21/EIA RS-449

§3、功能特性

- 主要定义各条物理线路的功能。

-线路的功能分为四大类：

数据

控制

定时

接地

4、§规程特性

-主要定义各条物理线路的工作规程和时序关系。

典型的物理层标准接口

1 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。

§机械特性

- 25芯连接器，DTE为插头，DCE为插座。

§电气特性

-采用非平衡型电气特性，低于-3V为“1”，高于+4V为 “0”，最大 20Kbps，最长15m。

- 非平衡传输（unbalanced transmission）：所有电路共享一个公用的地线。

-平衡传输（balanced transmission）：每个主要电路需要两根线，没有公用的地线

§功能特性

- 定义了21条线，许多子集，基本与CCITT V.24兼容。

§规程特性

-对不同的功能子集，有不同的规程。

- RS-232-C 有14中不同的接口类型，适合于：单工，半双工，全双工，同步，异步

§RS-232-C的不足与改进

-不足

传输性能低，距离短，速率低。

-改进

重新设计，X.21；

以RS-232-C为基础改进，1977年提出RS-449。

2 EIA RS-449/422-A/423-A

§ EIA RS-449 是为替代RS-232-C而提出的物理层标准接口。实际上是一体化的三个标准。

§主要改进

- 改善了性能，加长了接口电缆距离，加大了数据传输率；

- 增加了新的接口功能，例如，回送检查；

- 解决了机械接口问题。

§机械特性

- 37芯或9芯连接器。

§电气特性

- 与RS-232-C相连，采用非平衡型电气特性 RS-423-A，20Kbps以下

- 其他情况，采用平衡型电气特性 RS-422-A 和RS-423-A，20Kbps ~ 2Mbps

§功能特性

- 定义了30条功能线。

§规程特性

-基本上以RS-232-C为基础。

-

3 CCITT X.21

§X.21：在公共数据网PDN中进行同步操作的DTE/DCE之间的通用接口。

§1980年的X.21由两部分组成：

- “通用接口”：真正的物理层部分；

-用于电路交换网络的呼叫控制规程，用于DTE之间的连接，涉及到许多数据链路层和网络层的功能。

§机械特性

-15针连接器，ISO 4903。

§电气特性

- 采用非平衡型电气特性和平衡型电气特性。

-传输速率：600，2400，4800，9600，48000bps

-DTE使用非平衡型电气特性和平衡型电气特性；DCE使用平衡型电气特性

§功能特性

- 定义了8条功能线。

§规程特性

-分成四个工作阶段：空闲，呼叫控制，数据传送，清除