第章物理层接口及其协议备课讲稿.doc

第章物理层接口及其协议备课讲稿 1第九章物理层接口及其协议2主要内容9.1物理层的定义和功能9.2物理层的特性9.3典型的物理层标准接口9.4传输介质39.1物理层的定义和功能 （11）?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。 49.1物理层的定义和功能 （22）?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)69.2物理层的特性 （22）?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。 79.2物理层的特性 （33）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-44989.2物理层的特性 （44）?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。 99.3典型的物理层标准接口 （11）9.3.1EIA 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。 ?目前在IBM PC机上的 1、2接口，就是RS-232C接口。 10RS-232-C特性 （1）?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。 11RS-232-CDB-25 （1）DB-25PC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组异步通信的9个电压信号（含信号地SG）2，3，4，5，6，7，8，20，2220mA电流环信号9个（12，13，14，15，16，17，19,23，24）空6个（9，10，11，18，21，25）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。 12RS-232-CDB-9 （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1和2两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。 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。 1314RS-232-C特性 （22）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。 ?在在TxD和RxD上逻辑1(MARK)=-3V-15V逻辑0(SPACE)=+315V?在在RTS、CTS、DSR、DTR和和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图图1显示了1488和1489的内部结构和引脚。 图中的左边是微机串行接口电路中的主芯片片UART，它是TTL器件，右边是EIA-RS-232C连接器，要求EIA高电压。 15远距离通信?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28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28号信号线进行联络与控制。 不需要电话机、振铃信号号RI和DTR信号，其信号线的连接如图那样。 16近距离通信?零零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。 17189.3典型的物理层标准接口 （22）9.3.2EIA RS-449/422-A/423-A?RS-232C的数据传输不能超过20Kbps，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定定义，电气接口由两个不同的标准定义。 一个标准是是RS-423A，它与RS-232C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-422A，采用平衡传输（balanced transmission），无公共地。 RS-422A能在不超过60米长的电缆上达到2Mbps的数据传输速率。 19控制台端口?很多厂商的各类不同的网络设备都提供了控制台端口（Console Port）对设备进行初始、带外配置。 对于Cisco来说，其所有路由、交换设备都提供了控制台端口。 很多平台、型号还配有辅助端口（Auxiliary Port），提供了远程维护设备的手段。 ?根据设备类型、型号不同，其控制台端口的接口形式也不同。 常见的有两种采用DB-25的控制台端口和采用RJ-45的控制台端口。 它们都符合EIT/TIA232异步串行接口规范。 ?Cisco的低端设备，一般都提供采用RJ-45的控制台端口。 它是DCE端，当我们将其与调试工作站的串行接口（ 1、2）相连时，必须使用EIT/TIA232到RJ-45的转换器和反转电缆。 ?20辅助端口?辅助端口是标准的异步串行设备，有着标准串行设备的所有功能，如流量控制。 因此可以在较高的速率上运行，一般可以达到115200bps.?辅助端口为网络管理人员远程管理网络设备提供了可能，如图所示。 尽管速率有限，辅助端口也可以作为链路临时备份端口。 在主链路失败的时候，拨号到目的网络，保持连通性。 如图所示。 21异步、同步串行（广域网）接口?异步串行接口?异步串行接口的缺省封装是是SLIP，还可以是PPP。 取决于使用的电缆，异步串行接口的速度最高可达128K.?Cisco模块化路由器可以接入多种异步接口网络模块，如8A、16A、32A。 图给出了异步接口网络模块块NM-32A的照片。 22异步、同步串行（广域网）接口?同步串行接口?同步串行接口的缺省封装为HDLC（Cisco私有），还可以是PPP、FRAME-RELAY、X.25等。 缺省速度为T1-1.544Mbps.不同电缆最高速度不同，EIA/TIA232为115.2Kbps，EIA/TIA 449、X.21为2Mbps等。 ?典型的同步串行接口卡如WIC-1T.图给出了广域网接口卡WIC-1T的照片。 23异步、同步串行（广域网）接口?异步/同步串行接口?异步/同步串行接口可以提供串行异步或同步连接。 在异步模式时，最高速度可达115.2Kbps，在同步模式时，可以达到128Kbps.?典型的异步/同步串行接口模块如2A/S、8A/S等。 图给出了异步/同步串行接口网络模块N