第七章物理层与数据链路层-Read.ppt

第七章 物理层与数据链路层 物理层： 概述 接口特性 常用标准 数据链路层 概述 数据链路协议 控制规程 7.1 物理层概述 物理层是原理性体系结构中的最低层，但它既不是指连接计算机的具体物理设备，也不是指负责信号传输的具休物理媒体，而是指在连接开放系统的物理媒体上为上一层(指数据链路层)提供传送比特流的一个物理连接。 用OSI的术语来说，物理层的主要功能就是为它的服务用户(即数据链路层的实体)在具体的物理媒体上提供发送或接收比特流的能力。 这种能力具体表现为物理层首先要建立(或激活)一个连接，然后在整个通信过程中保持这种连接，通信结束时再释放(或去活)这种连接。 物理层的作用 屏蔽物理设备和传输媒体的差异，使得数据链路层不必考虑物理设备和传输媒体的具体特性，而只要考虑完成本层的协议和服务。 物理层的协议(面向通信的协议通常也称为通信规程)与具体的物理设备、传输媒体及通信手段有关。 物理层通过接口特性的作用，在DTE和DCE之间，实现物理通路的连接的。 7.2 物理层接口特性 物理层协议实际上是DTE和DCE之间的一组约定。 这组约定规定了DTE与DCE之间标准接口的特性： 机械特性：接口所用接线器的形状、尺寸和引线分配 电气特性：接口电路的信号源和负载的电压值、阻抗值和等效电路等 功能特性：接口电路的名称和功能定义 规程特性：接口电路间的相互关系、动作条件等 数据终端设备（DTE)： 通常指计算机或终端，主要是计算机，它是数据通信的目的地，即数据通信的起点或终点。 数据电路终接设备（DCE）： 是DTE与网络传输线路之间的一种转换连接设备，也可以认为它是DTE与通信子网的接口设备。 提供信号变换和编码的功能，并负责建立、保持和释放数据链路。 DCE是对网络设备的通称 DTE与DCE的接口，是通信实体与传输介质间硬件连接的物理接口。 接口的标准就是开放系统互连（OSI）中的物理层协议。 DTE与DCE的连接示意图： 7.2.1 机械特性 DTE/DCE标准接口的机械特性涉及接口的物理结构，DTE与DCE作为两种不同的设备通常采用接线器来实现机械上的连接。 机械特性就是对接线器（包括插头和插座的形状及尺寸、插针或插孔的数目及其排列、固定或锁定装置等）作出详细的规定。 在ISO标准中，涉及DTE/DCE接口机械特性有以下标准： ISO 2110数据通信 25芯DTE/DCE接口接线器及引线分配。 用于串行和并行音频调制解调器、公用数据网接口、电报接口和自动呼叫设备。 ISO 2593 高速数据终端设备用接线器和引线分配。 34芯接线器用于ITU－TV.35的宽带调制解调器。 ISO 4902 数据通信 37芯和9芯DTE/DCE接口接线器和引线分配。 用于串音频和宽带调制解调器。 ISO 4903数据通信 15芯DTE/DCE接口接线器和引线分配。 用于由ITU－TX.20，X.21，X.22所规定的公用数据网接口 7.2.2 电气特性 DTE/DCE标准接口的电气特性 规定了DTE/DCE之间多条信号线的电气连接及有关电路特性 通常包括：发送器和接收器的电路特性（如：发送信号电平、发送器的输出阻抗、接收器的输入阻抗、平衡特性等）、负载要求、传输距离和连接距离等。 DTE/DCE标准接口的电气连接有三种方式: 非平衡方式 差动接收的非平衡方式 平衡方式 非平衡方式 应用于按分立元件设计的非平衡接口。 发送器和接收器是单端入/出的，收发两端共用一根信号地线。一般情况下，信号地线与收发端地逻辑地是相连的，但当两端的逻辑地之间存在电位差时，就极容易造成接收误差。 这种接口电路的不对称性会使信号由“1”到“0”和由“0”到“1”的过渡时间不同。当连接电缆增长时，线间电容随之增大，从而引起信号的严重畸变。 一般适用于低于20Kb/s的数据传输速率，传输距离不大于15m。 差动接收的非平衡方式 应用于按集成电路元件设计的非平衡接口。 发送器仍采用非平衡方式，但接收器采用差动输入方式，因而有效地减少了逻辑地电位差及外界干扰信号地影响。 发送端的信号电平为+4V～+6V和-4V～-6V，接收端的信号电平为+0.2V～+6V和-0.2V～-6V，则信号电平允许变化范围（又称噪声容限）为3.8V。 数据传输速率与传输电缆长度有关， 当速率为3Kb/s时，电缆长度可达1000m； 当速率为300Kb/s时，电缆长度仅为10m。 平衡方式 于按集成电路元件组成的平衡接口。 发送器是平衡方式的，接收器则采用差动输入方式，两者用一对平衡电缆连接。 对平衡发送器来说，两根输出引线对地电位的代数和是恒定不变的，对地的阻抗应相等。 由于接收采用差动输入，有效地减少逻辑地电位差及外界干扰地影响。 7.2.3 功能特性 DTE/DCE标准接口的功能特性主要是对各