第2章 物理层协议
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第2章 物理层协议
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 EIA RS-232 CCITT X.21
3.物理层协议示例
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网络协议
第2章 物理层协议
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。
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。
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第2章 物理层协议
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。
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第2章 物理层协议
3．X.21功能特性
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第2章 物理层协议
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
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第2章 物理层协议
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
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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。
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第2章 物理层协议
பைடு நூலகம்
典型的RS-232-C引脚的连线
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第2章 物理层协议
从DTE角度给出的功能特性
DTE计算机或终端
保护地PG 1 发送数据线TxD 2 3 请求发送RTS 4 5 6 信号地SG 7 8 DTE就绪DTR 20 22
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第2章 物理层协议
4．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。
4．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。
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第2章 物理层协议
2.2 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
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第2章 物理层协议
（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
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
保护地PG 发送数据TxD 接收数据RxD 请求发送RTS 允许发送CTS DCE就绪DSR 信号地SG 载波检测DCD DTE就绪DTR 响铃指示RI
DCE调制解调器
1保护地PG 2 3接收数据线RxD 4 5 允许发送CTS 6 DCE就绪DSR 7 信号地SG 8 载波检测DCD 20 22 响铃指示RI
的数目、所用装置等。
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第2章 物理层协议
2．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
（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。
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第2章 物理层协议
（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。
EIA RS-449
CCITT建议的CCITT V.24和X.21协议
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第2章 物理层协议
2.2.1 EIA-232 /CCITT V.24协议
1．RS-232-C电气特性——非平衡型
MC1488 逻辑1 < -3V 逻辑0 > +3V MC1489
RS-232-C 接口电路
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）。
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第2章 物理层协议
（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。
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600 b/s、2400 b/s、 4800 b/s、9600 b/s、48 000 b/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。
RS-232-C机械特性
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第2章 物理层协议
3．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。
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网络协议
第2章 物理层协议
2．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（DB15）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。
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第2章 物理层协议
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。
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第2章 物理层协议
（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。
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网络协议
第2章 物理层协议
思考：主机B接收主机A数据的过程
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网络协议
第2章 物理层协议
2.2.2 X.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
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第2章 物理层协议
电气特性
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网络协议
第2章 物理层协议
3．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
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网络协议
第2章 物理层协议
网络协议
第2章 物理层协议
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
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网络协议
第2章 物理层协议
2.1 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：
（7）控制线（C）：控制通话过程，0表示ON，
1表示OFF。
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网络协议
第2章 物理层协议
4．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
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网络协议
第2章 物理层协议
举例：X.21接口数据传过程
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。
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网络协议
第2章 物理层协议
（4）发送数据
主机A检测到本地DCE发出的CTS为ON后，
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网络协议
第2章 物理层协议
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：
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网络协议
第2章 物理层协议
（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
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
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第2章 物理层协议
1．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
网络协议
第2章 物理层协议
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 EIA RS-232 CCITT X.21
3.物理层协议示例
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第2章 物理层协议
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。
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。
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第2章 物理层协议
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。
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第2章 物理层协议
3．X.21功能特性
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第2章 物理层协议
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
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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
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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。
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第2章 物理层协议
பைடு நூலகம்
典型的RS-232-C引脚的连线
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第2章 物理层协议
从DTE角度给出的功能特性
DTE计算机或终端
保护地PG 1 发送数据线TxD 2 3 请求发送RTS 4 5 6 信号地SG 7 8 DTE就绪DTR 20 22
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第2章 物理层协议
4．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。
4．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。
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2.2 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
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（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
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
保护地PG 发送数据TxD 接收数据RxD 请求发送RTS 允许发送CTS DCE就绪DSR 信号地SG 载波检测DCD DTE就绪DTR 响铃指示RI
DCE调制解调器
1保护地PG 2 3接收数据线RxD 4 5 允许发送CTS 6 DCE就绪DSR 7 信号地SG 8 载波检测DCD 20 22 响铃指示RI
的数目、所用装置等。
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2．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
（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。
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（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。
EIA RS-449
CCITT建议的CCITT V.24和X.21协议
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第2章 物理层协议
2.2.1 EIA-232 /CCITT V.24协议
1．RS-232-C电气特性——非平衡型
MC1488 逻辑1 < -3V 逻辑0 > +3V MC1489
RS-232-C 接口电路
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）。
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第2章 物理层协议
（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。
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600 b/s、2400 b/s、 4800 b/s、9600 b/s、48 000 b/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。
RS-232-C机械特性
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第2章 物理层协议
3．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。
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第2章 物理层协议
2．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（DB15）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。
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第2章 物理层协议
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。
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第2章 物理层协议
（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。
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思考：主机B接收主机A数据的过程
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2.2.2 X.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
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电气特性
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第2章 物理层协议
3．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
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第2章 物理层协议
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
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2.1 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：
（7）控制线（C）：控制通话过程，0表示ON，
1表示OFF。
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第2章 物理层协议
4．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
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第2章 物理层协议
举例：X.21接口数据传过程
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。
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第2章 物理层协议
（4）发送数据
主机A检测到本地DCE发出的CTS为ON后，
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第2章 物理层协议
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：
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第2章 物理层协议
（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
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
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第2章 物理层协议
1．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