第三章物理层

考核要求
（1）识记：物理层的定义和功能，DTE、 DCE的定义，常用的25芯、9芯连接器标准， 数据、控制、定时及接地四类接口信号线，规 程特性， 100系列和200系列接口标准，X.21、 X.21 bis建议。
（2）领会：非平衡方式、采用差动接收器的 非平衡方式及平衡方式三种电气连接方式， EIA RS-232C接口标准， EIA RS-449及EIA RS-422和EIA RS-423接口标准。
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
规定了使用交换电路进行数据交换的控制步骤，这 些控制步骤的应用使得比特流传输得以完成。
指明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序。
3.1.3 物理层协议举例
EIA RS-232C是由美国电子工业协会EIA在 1969年颁布的串行物理接口标准。
(3)功能特性：定义了25芯标准连接器中的20根信号 线，其中2根地线、4根数据线、11根控制线、3 根定时信号线。
DTE
计算机 或 终端
(1) 保护地线 (2) 发送数据 (3) 接收数据 (4) 请求发送 (5) 清除发送 (6) 数据设备 就绪 (7) 信号地线 (8) 载波检测 (20) 数据终端 就绪 (22) 振铃指示
平衡方式 使用平衡发送器和差动接收器，每个电路采用两根导线，构成各 自完全独立的信号回路，串扰信号减至最小。
RS-232C
(a)非平衡发送器 接收器 (b)非平衡发送器 差动接收器 (c)平衡发送器 差动接收器
功能特性与规程特性
功能Fra Baidu bibliotek性
规定了接口信号的来源、作用以及其它信号之间的 关系。
接口信号按功能一般可分为数据信号线、控制信号 线、定时信号线及接地信号线四类。 （识记）
DCE 调制解调器
RS-232C的DTE-DTE连接
(a)为完整型连接
(b)为简单型连接
(4)规程特性：RS-232C的工作过程是在各根控制信 号线有序的“ON”和“OFF”状态的配合下进行的。
EIA RS-232接口标准采用非平衡发送和接收方 式，有两个较大的弱点，即数据传输速率最高不 超过20Kbps，连接电缆的最大长度不超过15m。
EIA RS-449及EIA RS-422和EIA RS423接口标准（领会）
EIA RS-422电气标准是平衡方式标准，采用 平衡发送器和差动接收器，采用完全独立的双 线平衡传输。
EIA RS-423电气标准是非平衡标准，采用非 平衡发送器和差动接收器。
EIA RS-422和EIA RS-423是EIA RS-449的子 标准。
计算机网络原理
主讲人 陈慧
3.1 物理接口与协议
课程内容与考核知识点
（1） 物理层的定义和功能，DTE、DCE的定义。 （2）常用的25芯、9芯连接器标准。 （3） 非平衡方式、采用差动接收器的非平衡方式及平衡方
式三种电气连接方式。 （4）数据、控制、定时及接地四类接口信号线。 （5）规程特性。 （6） EIA RS-232C接口标准。 （7） EIA RS-449及EIA RS-422和EIA RS-423接口标准。 （8）100系列和200系列接口标准，X.21、X.21 bis建议。
3.1.2 物理层的功能和提供的服务
机械特性
规定DTE-DCE连接器的几何尺寸、插针或插孔芯 数及排列方式、锁定装置形式等。
常用的25芯、9芯连接器标准（识记）
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25
X系列接口适用于公共数据网的宅内电路终接设备和数据终 端设备之间的接口，是一种比较简单的接口
X.21是关于用户计算机的DTE如何与数字化的DCE交 换信号的数字接口标准；
采用15芯标准连接器，支持最大的DTE-DCE电缆距离是 300m，传输速度最大可达10Mbps。
X.21 bis是用于公共数据网中的与V系列调制解调器 接口的建议。
RS的意思是“推荐标准” 232是标识号码 后缀“C”则表示该推荐标准已被修改过的次数。
EIA RS-232C接口标准是一种串行物理接口标 准，提供了一个利用公共电话网络作为传输介 质，并通过调制解调器将远程设备连接起来的 技术标准；
DTE 计算机 DCE
MODEM
RS-232-C接 口
公共电话 交换网
≤20Kbps
10Mbps 100Kbps 100Kbps 10Kbps
≤15m
10m 1000m 10m 100m
100系列和200系列接口标准（识记）
100系列接口标准是DTE与不带自动呼叫设备 的DCE（如调制解调器）之间的接口；
传输速率为200bps-9600bps是采用25芯标准,采用 V.28
传输速率达到48kbps时采用34芯标准，采用V.35
200系列接口标准是DTE与带自动呼叫设备的 DCE （如网络控制器）之间的接口。
采用25芯标准，采用V.28
按照ITU的命名
X.21、X.21 bis建议（识记）
ITU对DTE-DCE的接口标准有V系列和X系列两大类 建议
V系列接口标准一般指数据终端设备与调制解调器或网络控 制器之间的接口
EIA RS-232C及EIA RS-422和EIA RS-423接口标准比较
接口标准 电气标准 信号电平 传输速率 传输距离
EIA RS232C
EIA RS422
EIA RS423
非平衡方式
平衡方式
差动接收器 的非平衡方 式
±15V （±5V过 渡区）
±6V （±2V过 渡区）
±6V （±4V过 渡区）
X.21和X.21 bis为三种类型的服务定义了物理电路， 这三种服务是：租用电路服务，直接呼叫服务和设备 地址呼叫服务。
DTE 计算机 DCE MODEM
RS-232-C接 口
EIA RS-232C用于控制DTE与DCE之间的通信
零调制解调器
EIA RS-232C用于两台近地设备的连接时，为 使电缆两端的DTE通过电缆看过方都好像是 DCE，可以使用交叉跳线的电缆直接连接（零 调制解调器）。
EIA RS-232C接口标准（领会）
物理层的功能：通过物理信道在相邻网络节点之间正 确的收、发比特流信息。
DTE和DCE （识记）
DTE（Data Terminal Equipment）数据终端 设备，是对属于用户所有的连网设备或工作站， 它们是通信的信源和信宿；
DCE（Data Communication Equipment ） 数据电路终接设备或数据通信设备，是对为用 户提供入网连接点的网络设备的统称。
(1)机械特性：使用25芯的标准连接器，实际应用中常做变 通性简化，可使用一个9芯的标准连接器将不常用的信号 线舍弃。
(2)电气特性：逻辑“1”的电平为-15V～-5V，逻辑“0”的电 平为+5V～+15V，有更强的抗干扰性。最大距离仅有 15m。通信速率分为150、300、600、1200、2400、 4800、9600和19200bps等几档。
电气特性
规定了电气连接及有关电路的特性。 DTE和DCE接口的各根导线的电气连接方式有三种：（领会） 非平衡方式
每个电路使用一个根导线，收发两个方向共用一根信号地线，会 产生比较大的串扰。
采用差动接收器的非平衡方式 发送器使用非平衡方式，但接收器使用差动接收器，每个方向都 使用独立的信号地线，串扰信号较小。
3.1.1物理层接口（识记）
物理层协议规定了与建立、维持及断开物理信道所需 的机械的、电气的、功能性的和规和程性的特性 。
OSI中定义为：在物理信道实体之间合理地通过中间 系统，为比特传输所需的物理连接的激活、保持和除 去提供机械的、电气的、功能的和规程性的手段。
X.25中定义为：利用物理的、电气的、功能的和规程 的特性在DTE和DCE之间实现对物理信道的建立、保 持和拆除功能。