物理层接口及其协议

1PartⅡ物理层接口及其协议2主要内容1物理层的定义和功能2物理层的特性3典型的物理层标准接口3.1EIARS-232-C3.2EIARS-449/422-A/423-A3.3CCITTX.214传输介质5其它网络传输技术31物理层的定义和功能（1）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。41物理层的定义和功能（2）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(mechanicalcharacteristics)-电气特性(electricalcharacteristics)-功能特性(functionalcharacteristics)-规程特性(proceduralcharacteristics)52物理层的特性（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•ISO2110，25芯连接器，EIARS-232-C，EIARS-366-A；用于音频MODEM、公用数据网络的接口中•ISO2593，34芯连接器，V.35宽带MODEM•ISO4902，37芯和9芯连接器，EIARS-449；用于音频和宽带MODEM•ISO4903，15芯连接器，X.20、X.21、X.22；用于公用数据网络的接口中62物理层的特性（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EIARS-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•CCITTV.10/X.26：新的非平衡型电气特性，EIARS-423-A•CCITTV.11/X.27：新的平衡型电气特性，EIARS-422-A•CCITTV.28：非平衡型电气特性，EIARS-232-C•CCITTX.21/EIARS-44972物理层的特性（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•地规程特性-主要定义各条物理线路的工作规程和时序关系。83典型的物理层标准接口（1）3.1EIARS-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（unbalancedtransmission）：所有电路共享一个公用的地线。-平衡传输（balancedtransmission）：每个主要电路需要两根线，没有公用的地线。93典型的物理层标准接口（2）功能特性-定义了21条线，许多子集，基本与CCITTV.24兼容。-Fig.2-21(3rdedition)规程特性-对不同的功能子集，有不同的规程。-RS-232-C有14种不同的接口类型，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。1011Caption:RS-232connectors,showingwiringforthree-wireconnection.123典型的物理层标准接口（3）3.2EIARS-449/422-A/423-AEIARS-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~2Mbps133典型的物理层标准接口（4）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。3.3CCITTX.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。143典型的物理层标准接口（5）机械特性-15针连接器，ISO4903。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154传输介质（1）磁介质-magnetictape,floppydisk,harddisk-“Neverunderestimatethebandwidthofastationwagonfulloftapeshurtlingdownthehighway.”双绞线-既可用于模拟传输，也可用于数据传输；-带宽依赖于线的粗细和传输距离；-3类线，5类线-非屏蔽双绞线UTP（UnshieldedTwistedPair），屏蔽双绞线16TwistedPair(a)Category3UTP.(b)Category5UTP.17Caption:TheendofatwistedpairEthernetcablewithanRJ-45connector.18Caption:ThebackofapersonalcomputerwithanEthernetnetworkinterfacecard.Thecardislocatedinthefarrightslotandhasconnectorsfortwistedpair,thickandthinEthernettypecabling.19Caption:A10/100megabittwistedpairEthernetinterfaceinapersonalcomputer.ThelinkindicatorisilluminatedindicatingthattheinterfaceisconnectedtoanactiveEthernetnetwork.The10Mbit/sindicatorislit,whilethe100Mbit/sindicatorisnot.Thisshowsthatthenetworkisoperatingintheslower10megabitmode.20Caption:Punch-downconnectionsfor10Base-Tonapatchpanelthatallowsflexibleinterconnectionsbetween10Base-Ttwisted-paircables.21Caption:Acloseupoffourcoppertwistedpairtofiberopticconverters.Thesedevicesallowatwistedpairnetworktoextendtodistancesfurtherthancoppertwistedpaircablingallowsbyconvertingtheelectricalsignalstoopticalsignals.22Caption:Cablesrunningthroughconduit;individualcablescanbeadded,replacedorremovedwithoutdisturbingothercablesorthebuildingwallsandfloors;oneconduitcancarrymorethanonetypeofcablesuchasthickEthernet,voicetelephone,10Base-Tandopticalfiber.