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1、第2章 物理层第1页，共78页，编辑于2022年，星期一2.1 数据通信技术网络中主要应用的是数据通信。研究计算机网络，首先要研究数据通信。数据和信息：数据被定义为有意义的实体，它涉及到事物的形式，而信息涉及的是这些数据的内容和解释。信号：信号是数据的电磁或电子编码。信号发送：信号发送是指沿传输介质传播信号的动作。传输：指传播和处理信号的数据通信。第2页，共78页，编辑于2022年，星期一2.1.1 数据通信系统构成 数据终端：数据终端是数据的生成者和使用者。2.数据设备：也叫数据传输设备(如Modem)通信线路：通信线路是数据信息在数据设备间的传输通道。4.通信控制设备。通信控制器的主要功能
2、是进行通信状态的监控、连接、拆除。第3页，共78页，编辑于2022年，星期一第4页，共78页，编辑于2022年，星期一2.1.2 模拟通信和数字通信模拟数据和数字数据都可以用模拟信号或数字信号来表示，以便进行传播。模拟数据是在某个区间产生的连续的值。大多数用传感器收集的数据如温度、压力等都是模拟数据，声音和视频信号也是模拟的数据。数字数据是指离散的值，如文本信息和整数等。第5页，共78页，编辑于2022年，星期一数据的信号表示 数字数据模拟数据数字数据模拟数据模拟信号二进制电压脉冲（声音）数字信号数字信号模拟信号（载波频率）模拟信号编码解码器调制解调器电话第6页，共78页，编辑于2022年，星
3、期一2.1.3 信道传输速率和信道容量 1.传输速率。是指单位时间内传送的信息量。用三种速率来表示传输速率：(1)调制速率调制速率又称波特速率，也就是信号经调制后的传输速率亦即每秒内调制信号波的变换次数，单位为波特。若一个单位调制信波的长度为T秒，则调制速率为：B1T（秒）（波特）第7页，共78页，编辑于2022年，星期一(2)数据信号速率表示每秒能传输的代码位数，即数据信息的比特数，单位为bit秒（记作bps）。其定义为：S1T log2N（bit/s）式中T是脉冲宽度，N为调制信号波的状态数，即一个脉冲所表示的有效状态，亦即调制电平数，其值为2的整数倍。二进制（N=2）信号级下，波特速率=
4、比特数率第8页，共78页，编辑于2022年，星期一多路串行传输的情况。数据信号速率一般定义为：m S=1Ti log2 Ni（bit/s）i=1其中：m为并行传输的通信数；Ti为第i路一个单位调制信号波的长度，用秒表示；Ni第i路调制信号波的状态数。并行传输中，调制速率各路相等，而数据信号速率是各路之和。第9页，共78页，编辑于2022年，星期一（3）数据传输速率 单位时间内传送的数据量。数据量单位可以是比特、字符、码组等，时间单位可以是秒、分、时等，通常以字/分为单位。当数据单位为比特，时间单位为秒时，数据传输速率即是数据信号速率。正因为如此，将数据信号速率就称为数据传输速率。第10页，共7
5、8页，编辑于2022年，星期一2 信道容量 指一个信道传输数字信号的能力，即单位时间内可能传送的最大比特数。也以bit/s（或bps）作为信道容量的单位。信道的最大数据速率是受带宽限制的。任何实际信道都不是理想的，也就是说信道的带宽是有限的（即所能通过的信号的频带宽度是有限的）；在信道上还存在各种干扰，在传输信号时会带来失真。第11页，共78页，编辑于2022年，星期一奈奎斯特公式（Nyquist）无噪声的信道：C=2H log2L（bps）其中：C为信道容量，即该信道最大的数据速率，单位为bit/s；H为具有理想低通矩形特性的信道的带宽单位为Hz；L为数字信号的状态传输数数。例如，若某信道带
6、宽为3KHz，任一时刻数字信号可取0、1、2、3四种电平之一，即L=4，（也即4状态传输）则信道容量为 C=2H log2L=23Klog24=12K（bps）。第12页，共78页，编辑于2022年，星期一香农公式带宽受限且有高斯白噪声干扰的信道的极限信息传输速率。用公式表示是：C=H log2（1+S/N）（bps）其中：H表示信道带宽，单位为Hz；S：表示信道内所传信号的平均功率；N：表示信道内的高斯噪声功率；S/N：信噪比。第13页，共78页，编辑于2022年，星期一信噪比都足够大，因此常用分贝（记为db）为计量单位（db=10 log10S/N），这在使用香农公式时要特别注意。例如：信
7、噪比为30db，带宽为3KHz的信道的信号容量为：C=3000 log2（1+1030/10）=3000 log21001 30 K（bps）第14页，共78页，编辑于2022年，星期一2.1.4 数据编码技术 数字数据，模拟信号编码 模拟信号传输的基础是载波，它是频率恒定的连续信号。不能直接传送基带信号（即数字数据，原始的电脉冲信号），因此必须用基带脉冲对载波波形的某个参数进行控制，以形成适合于线路传送的信号，这就是所谓调制。第15页，共78页，编辑于2022年，星期一未经调制的载频可以表示为：ASin(2ft+)，其中：A载频的振幅，f载频频率，载频相位。只要让参数A、f、中任何一个随调制
8、信号发生变化，便可以使其携带信息。这便有了三种调制方式。第16页，共78页，编辑于2022年，星期一振幅调制（幅移键控法，ASK表示）它将频率和相位定为常量（f(t)=f0，(t)=0），而振幅为变量(A(t)=A1,A2An)这样一来，振幅A可取n个不同数值，而每一种振幅值可以代表一种信息元。频率调制（频移键控法，FSK表示）这是将振幅和相位定为常量（A(t)=A0，(t)=0）而频率为变量(f(t)=f1，f2fn)，这样频率可取n个不同数值，每一种频率可代表一种信息元。相位调制（相移键控法，记作PSK）这是将振幅和频率定为常量(A(t)=A0，f(t)=f(0)而相位为变量(t)=1，2
9、n)。这样，相位可取n个不同值，每一种相位值可代表一种信息元。这三种调制技术也可组合起来使用，常见的是将PSK和ASK组合起来。第17页，共78页，编辑于2022年，星期一第18页，共78页，编辑于2022年，星期一 数字数据、数字信号编码 数字信号可以直接采用基带传输。而基带传输就是不加任何调制而在线路中直接传送基带信号，这是一种最简单的传输方式，以太网就采用基带传输。（1）不归零制（NRZ）：用0电平表示“0”，用恒定的正电压或负电压表示“1”。（2）归零制（RZ）：在发“1”码时，只发出一个正的窄脉冲，而发“0”码时，则完全不发送电流。第19页，共78页，编辑于2022年，星期一（3）曼
10、彻斯特编码：每一位的中点均有一次电压跳变，该跳变既可作为数据又可作为同步时钟，例如从高到低的跳变表示“1”，从低到高的跳变表示“0”。差分曼彻斯特编码：兼有差分编码和曼彻斯特编码的特点。此时，每位中间的跳变仅作为时钟定时，而用每位开始时有无跳变来表示“0”或“1”的编码（即差分方式）。第20页，共78页，编辑于2022年，星期一第21页，共78页，编辑于2022年，星期一 模拟数据，数字信号编码 数字信号传输有失真小、误码率低、费用少、数据率高等优点，许多情况下都将模拟数据数字化，并以数字信号编码传输，在接收端再恢复为模拟数据，如数字电话、数字电视等。模拟数据进行数字信号编码的最常见的方法是脉
11、冲编码调制PCM（Pulse Code Modulation）。第22页，共78页，编辑于2022年，星期一取样定理：对信号f(t)等时间间隔取样，取样率大于信号最高有效频率的两倍，则此取样信息包含了原信号f(t)的全部信息。利用低通滤波器可将f(t)信号从这些取样中再生出来。例如，如果声音信号的频带宽度为4000Hz，则每秒8000次取样，完全可以代表声音信号的特征。第23页，共78页，编辑于2022年，星期一模拟数据数字化过程：（1）取样：每隔一定的时间间隔，把模拟信号的值取出来作为样本，以代表原信号（按取样定理，取样频率f12B）。（2）电平量化：决定取样值属于哪个量级。并将其幅度按量化
12、级取整。经过量化后的取样值幅度是离散的整数值，而不是连续值。量化过程应先将信号分为若干个量化级，如分为8级（0.1、0.3、0.5等），规定好每一级对应的幅值范围。量化值是不等分的，PCM编码为非线性技术。第24页，共78页，编辑于2022年，星期一第25页，共78页，编辑于2022年，星期一（3）编码：编码是用相应位数的二进制码来表示已经量化的取样值（如量化值0.1的二进制码为0001、量化值0.3的二进制码为0010等）。如果N个量化级，则二进制位的位数应为log2N。如量化级有8个，就需要三位编码。语音数字化系统中，常分为128量级，故需用7位编码。经过编码后，每个取样值就由相应的编码脉
13、冲表示，并将该编码脉冲发送到信道上。如果某样值的编码为0011，则用4个脉冲表示两个幅值为零的脉冲，两个幅值为1的脉冲。第26页，共78页，编辑于2022年，星期一例题：对声音进行数字化时，将声音分成128个量化级，即采用7位二进制编码（log2 128=7）。由于采样频率为8KHz，所以数据速率为78000=56Kbps。即声音信号的数据传输率要有56Kbps。PCM编码用于彩色电视信号时，由于彩色电视信号带宽为6MHz，故采样频率为12MHz，此时一个样本用10位（1024个量化级）二进制表示，所以数据速率为12M10=120Mbps。第27页，共78页，编辑于2022年，星期一2.1.5
14、 异步传输和同步传输 为了保证传输数据的正确性，收发两端必须保持同步。就是接收端要按发送端所发送的每个码元的重复频率和起止时间接收数据。第28页，共78页，编辑于2022年，星期一1.异步传输(是最早使用也是最简单的一种方法)每次传送一个字符（可由58位组成），在传送字符前，设置一个起始位，以示字符信息的开始，接着是字符代码，字符代码后面是一位的校验位，最后设置12位的终止位，表示传送的字符结束。第29页，共78页，编辑于2022年，星期一2.同步传输 在每个数据块的开始处加一个帧头，而在结束处加一个帧尾，加有帧头和帧尾的数据称为一帧（frame）。在帧头和帧尾之间的每个比特都必须在收发两端保
15、持同步。而帧头和帧尾的特性，取决于传送的数据块是面向字符的还是面向位的。第30页，共78页，编辑于2022年，星期一面向字符：数据块以一个或多个同步字符（称为SYNC）作为开始，同步字符的位模式与传输的任何正规字符都不同，帧尾是另一个唯一的控制字符，以表示数据块的结束。面向位的：将数据块作为位流来处理，而不是作为字符流来处理。与面向字符的方案相比，除了帧头和帧尾的原理有一点差别外，其余基本相同。在面向位的方案中，由于数据块中可以有一个任意的位模式，因此不能保证在数据块中不出现帧头和帧尾标志。为此，把模式01111110（标志）改作为帧头使用，也作为帧尾使用。而为了避免在传送的数据块中也出现这种
16、模式，发送方需在所发送的数据块中每当出现连续的五个1之后便插入1个0，当接收方接收到连续的五个1时，就检测以后的1位数据，若该位是0，便将其删去。这就是所谓位插入（bitstuffing）技术。第31页，共78页，编辑于2022年，星期一2.1.6 多路复用技术（multiplexing）定义：在数据传输系统中允许两个或两个以上的数据源共享一个公共传输介质，就像每个信源都有自己的传输介质一样。一条传输介质能同时传输多路信号，提高介质的利用率 第32页，共78页，编辑于2022年，星期一 频分多路复用（FDM）将一条物理信道可以传输的频带分割成若干条较窄的频带，而每条窄带都可以建立一条独立的传输
17、信道的系统。第33页，共78页，编辑于2022年，星期一 时分多路复用（TDM）若介质能达到的数据率超过传输数据所需的数据率，便可采用时分多路复用。即通过一个自动分配系统将一条传输信道按照一定的时间间隔分割成多条独立的、速率较低的传输信道。每一个时间间隔叫做一个时间片，每个时间片由复用的一个信号占用。实际上是多信号轮流使用物理介质。第34页，共78页，编辑于2022年，星期一第35页，共78页，编辑于2022年，星期一2.1.7 差错控制技术 1 差错控制数据通信线路在传输数据时，往往会出现差错。差错控制就是指在数据通信过程中能检测是否出现差错，并采取措施以纠正差错。误码率 Pc=错误接收的码
18、元数/接收的总码元数。第36页，共78页，编辑于2022年，星期一2 差错控制方法 不加差错控制措施，传输的数据是不可靠的。一般都采用抗干扰编码来进行差错控制。其方法基本上有两类：（1）自动请求重发ARQ（Automatic Request For Repeat）；（2）前向纠错FEC（Forward Error Correction）。第37页，共78页，编辑于2022年，星期一3 差错检测码 设计具有检错或纠错能力的检错码（目前在计算机通信网络中最常使用的检错码有奇偶校验码、循环冗余码、正反码、定比码等）。第38页，共78页，编辑于2022年，星期一（1）奇偶校验码 以字符为单位，通过增加
19、冗余位来使得码字中各位1的个数保持为奇数或偶数的编码方法，这是一种检错码。在通信中使用时又有垂直奇偶校验、水平奇偶校验和水平垂直奇偶校验等。例如：7位为信息位，第8位是附加的冗余校验位，以使整个字符代码中1的个数为奇数或偶数，奇数为奇校验，偶数为偶校验。奇（偶）校验方法只能检测出每个字符信息元中的奇（偶）数个错，而不能检测出偶（奇）数个错。第39页，共78页，编辑于2022年，星期一水平奇偶校验：先将数据以适当长度分组，一个码组由若干字符组成，先将各字符依次排列，然后对水平方向的码元（即各字符相差的一位）进行奇偶校验，得到一个校验码组并将其附加到这一组字符后面依次传输。第40页，共78页，编辑
20、于2022年，星期一例如水平偶校验：位 数字 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 校验位 b1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1 b2 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 0 b3 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 b4 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 b5 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 b6 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 b7 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0字符（09），在信道中的传输的码元序列是：0000110100011010011101000000。第41页，共78页，编辑于2022年，星期一(2)循环冗余
21、校验码 CRC（CRCCyclic Redundancy Code），是最重要的也是目前应用最广泛的一种检错码。循环码组的构成：码组长度为n位，信息码元占k位，校验码元占n-k位。第42页，共78页，编辑于2022年，星期一校验码产生 输入的原始数据长度为k位，它可用k-1阶多项式M(x)表示，G(x)为n-k=r阶校验多项式（或称生成多项式，这是通信双方预先约定好的），则可按下述步骤产生循环冗余校验码：用G(x)的最高次项X r乘以M(x)，得到M(x)，即M(x)=X r M(x)，这就是M(x)将左移r位，形成n位信息；用模2除法进行M(x)/G(x)，得到余数多项式R(x)，R(x)即
22、为校验码元(CRC)；将R(x)附加在M(x)后面送往数据电路传输。接收端接收到的信息除以和发送端相同的G(x)，得余数多项式R(x)，若R(x)为0则判断为接收正确，若R(x)不为0，则判为接收错，然后向发送端发出相应信号。第43页，共78页，编辑于2022年，星期一举例：传输数据为011，即M(x)=x+1；校验码元占4位，G(x)=x4+x3+x2+1 解：M(x)=x4(x+1)=x5+x4 M(x)/G(x)=P(x)+R(x)（P(x)为商,R(x)为余数，此例中P(x)=x R(x)=x3+x）xx4+x3+x2+1x5+x4 x5+x4+x3+x x3+x R(x)Q(x)=M
23、(x)+R(x)=x5+x4+x3+x=0111010所以发送到线路上的数据为0111010。第44页，共78页，编辑于2022年，星期一2.1.8 数据交换技术 将数据从一个结点转接至另一个结点，直至最终到达目的地。在考虑网络结构时，一个重要因素就是怎样进行信息交换，即采用何种信息交换方式。第45页，共78页，编辑于2022年，星期一1.电路交换（Circuit Switching）在两个站之间建立一条专用的通信线路。电话系统就是典型的电路交换的例子。（1）电路建立阶段（2）数据传输阶段（3）电路拆除阶段 优点是数据传输可靠、迅速，且保持发送时的序列；缺点是效率低，而且在大部份连接时间内，信
24、道容量未被充分利用。第46页，共78页，编辑于2022年，星期一2.报文交换（Message Switching）不需建立一条专用通路。想发送报文，只须将目的地址添加在报文中，然后报文在网络中从一个结点传至另一结点，依次类推，直至目的结点。每个结点中，接收整个报文后先暂时存储，再待机转发到下一结点。报文交换是一种存储转发方式。和电路交换相比，报文交换有许多优点。第47页，共78页，编辑于2022年，星期一3分组交换（Packet Switching）结合电路交换和报文交换的优点；传输的数据单元叫分组（packet），且其长度受到限制，一般为1千到数千比特。在分组交换中，一个超过最大长度的报文必
25、须分成较小单位，然后一次只能发送其中的一个单位。报文分成分组，并在每个分组上加上分组头（包括目的地址和其它控制信息）。与报文交换不同之处是分组交换中各结点对转发的报文一般不存档，副本仅为纠错而已。第48页，共78页，编辑于2022年，星期一（1）数据报分组交换 每个分组被称为一个数据报，每个数据报自身有足够的地址信息，一个结点收到一个数据报后，便根据数据报中的地址信息和结点自己掌握的路由信息，选择一个合适的出口，将数据报发送到下一个结点。有相同目的地址的每个分组不一定沿同一条路经传送，而且各分组到达目的站的顺序也不一定和发送顺序相同，目的站应具有重新排序功能。第49页，共78页，编辑于2022
26、年，星期一（2）虚电路分级交换 发送任一分组之前，需要在发送站和目的站之间建立一条逻辑（即虚电路）连接。无论何时，每个站都能和任何站建立多条虚电路，也能与多个站建立虚电路。特点是在数据传送之前建立两站间的一条路径。但是这条路径与电路交换中的专用通道不同，分组在每个结点上仍需要缓冲，并排队等待转发。第50页，共78页，编辑于2022年，星期一4 高速交换技术 例如语音插空技术、帧中继、异步转移模式ATM等，ATM和同步光纤网SONET（Synchronous Optical Network）相结合可实现高速、宽带、综合业务的宽带综合业务数字网B-ISDN，将成为本世纪的通信主体。第51页，共78
27、页，编辑于2022年，星期一22 传输介质 传输介质是计算机网络的主要组成部份之一，是数据传输中收发双方的物理通路。221 传输介质的特性 物理特性：说明传输介质的特征，如物理结构、特性阻抗等。传输特性：使用模拟信号发送还是数字信号发送、调制技术、传输容量及带宽等。连通性：适合于点-点或多点连接。地理范围：网上各点间允许的最大距离。抗干扰性：防止噪声，电磁干扰等对数据传输影响的能力。价格：包括介质、元件、安装和维护的价格。第52页，共78页，编辑于2022年，星期一222 双绞线 物理特性：铜质导线，提供良好的传导体。传输特性：传输模拟信号也可传输数字信号。连通性：双绞线既可用于点点连接，也可
28、用于多点连接。地理范围：双绞线可以在15Km左右的范围内提供数据传输。抗干扰性：干扰性较差。价格：单价较便宜，安装费用可能与其它介质相当。双绞线又分为屏蔽双绞线（STP）和非屏蔽双绞线（UTP）。第53页，共78页，编辑于2022年，星期一使用双绞线组网，网卡必须带有RJ45接口；压接时一定要按线的颜色对应接线，否则网络无法通信；物理线路的连接有EIA/TIA 568A和EIA/TIA 568B两种标准方式，其中EIA/TIA 568A 18的线序为：白绿、绿、白橙、蓝、白蓝、橙、白棕、棕；EIA/TIA 568B的线序为：白橙、橙、白绿、蓝、白蓝、绿、白棕、棕。由于两种标准线的分布不同，在一
29、个系统中只能选择一种，不可混用。第54页，共78页，编辑于2022年，星期一两节点间对联：8765432187654321第55页，共78页，编辑于2022年，星期一223 同轴电缆 采用细缆组网，除需要电缆外，还需要BNC头、型头及终端匹配器等，同轴电缆组网的网卡必须带有细缆连接接口。第56页，共78页，编辑于2022年，星期一局域网中使用两类同轴电缆：1.50的同轴电缆，它只用于传送数字信号，采用基带传输；2.75的同轴电缆（有别于10 base5以太网中的50、10mm粗缆），它是公用天线电视CATV系统中使用的标准，即可以用于数字信号的传送也可用于模拟信号的传送，或采用频分多路复用FD
30、M传送多路模拟信号。第57页，共78页，编辑于2022年，星期一224 光纤 光纤是许多直径细小的塑胶或玻璃纤维管外加绝缘护套组成的。一根光纤电缆中可有多根纤芯，纤芯多少决定几芯光纤电缆。光波经由玻璃纤维来传输，外层护套将外在的干扰彻底隔绝。光纤通信是指以激光作为信息载体，以光纤作为传输媒介的通信方式，它是一种非电的信号传送。在发送端先将电信号转换成光信号，而在接收端由光检波器还原成电信号，这样信息便可从发送端传到接收端。光源可以采用发光二极管LED和激光二极管。第58页，共78页，编辑于2022年，星期一1.光纤组成和原理折射定律：sin(入射角)/sin(折射角)=芯线折射率/包层折射率入
31、射角增大时，出现全内反射现象。第59页，共78页，编辑于2022年，星期一 传输特性 光纤的数据传输率可达几千Mbps。被称为“无限带宽”连通性 要将两根光纤来精确地连接起来还比较困难。一般的网络技术人员还不具有这种技术。第60页，共78页，编辑于2022年，星期一 地理范围 抗干扰性 价格实际使用以下三种光缆：（1）50um（光纤直径）/125um（色层直径）渐变型多模光纤。（2）62.5um/125um渐变、增强型多模光纤。（3）8.3us/125us突变型单模光纤。光纤三种连接方式：(1)将它们接入连接头并插入光纤插座，连接头要损耗10%到20%的光；(2)将两根小心切割好的光纤的一端放
32、在套管中，然后钳起来，机械接合需要专业人员来完成，光的损失大约10%；(3)两根光纤被融合在一起形成坚实的连接，融合后的光纤除有一点衰减外和单根光纤差不多。第61页，共78页，编辑于2022年，星期一2.2.5 无线传输介质（利用大气传送电磁波信号，实现无线通信在硬件上必须依靠一块带有一个称为收发器的网卡，通过收发器向周围的计算机发送或接收信息，在软件上需要有支持无线通信的操作系统（如Windows98、WindowsNT等），并进行正确的配置。无线传输技术：1.微波：波段频率高，频带宽（微波的频段大约在2GHz-3000GHz），因此信道容量很大，而且传输质量高。卫星通信是一种特殊的微波通信
33、。2.红外线：传输信号转换为红外光信号，直接在空间传播；工作频率在10111014Hz，方向性非常强，且几乎不受干扰。但容易被其它物体挡住而不能通信。3.激光：传输信号转换为激光信号，直接在空间传播。激光工作频率高，一般在10141015Hz，用调制解调的相干激光实现通信。第62页，共78页，编辑于2022年，星期一2.3 物理层协议 2.3.1 概述 它是连接两个物理设备，为链路层提供透明位流传输所必须遵循的协议。它是一个物理接口，接口两边的设备，在CCITT和ISO术语中被叫做DTE（数据终端设备）和DCE（数据传输设备），因此物理层协议便是DTE和DCE间的接口。第63页，共78页，编辑
34、于2022年，星期一DTE：具有一定数据处理能力和具有发送、接收数据能力的设备叫做数据终端设备（Data Terminal Equipment），它可以是数据发送装置或接收装置，也可以是计算机或其它通信设备。DCE：介于DTE与传输介质之间的设备称做（DataCircuitterminatingEquipment）；它在DTE与传输介质之间提供信号变换和编码功能，并负责建立、维护和释放物理连接，DCE是一种通信设备，它具有建立、维持、终止连接的功能，如调制解调器等。第64页，共78页，编辑于2022年，星期一小结：物理层的功能主要是负责在物理链路上传输各种结构的位流，并提供为建立、维持和拆除物
35、理链路所需的机械的、电气的、功能的和规程的特性。物理连接的方式很多，传输介质的种类也很多，具体的物理层协议是相当复杂的。第65页，共78页，编辑于2022年，星期一2.3.2 物理层特性 1 机械特性：规定连接器的大小和形状，连接器中引脚的数量和排列情况等。连接件根据物理层标准不同而不同，目前常用的是矩形，芯数有25芯、34芯、37芯、15芯、9芯等。第66页，共78页，编辑于2022年，星期一2 电气特性 说明数据交换信号及有关电路的特性，包括信号波型和参数、电压、阻抗的大小、编码方式、最大传输速率等的说明；逻辑电平识别；发送器/接收器电路特性的说明；互连电缆的相关规则等。例如：DTE与DC
36、E接口电路的电气连接方式有非平衡方式、采用差动接收器的非平衡（半平衡）方式和平衡方式三种。第67页，共78页，编辑于2022年，星期一第68页，共78页，编辑于2022年，星期一3 功能特性 给各信号线分配精确的信号含义，包括信号来源、作用、与其它信号之间的关系以及各自具有的特定功能。接口信号信按其功能大体上可分为数据、控制、定时、地线等几类。第69页，共78页，编辑于2022年，星期一4 规程特性 规定了使用交换电路进行数据交换按时应遵循的控制步骤，即完成连接的建立、维持、拆除时，DTE和DCE双方在各线路上的动作规则或动作序列。常用的物理层标准EIA的RS-232和RS-449/442、C
37、CITT的X.21和V.24等。第70页，共78页，编辑于2022年，星期一2.3.3 物理层接口举例（EIA RS-232C）1 机械特性:25针矩形连接插头插座，并规定DCE设备用插座，DTE设备用插头。第71页，共78页，编辑于2022年，星期一2 电气特性：采用非平衡连接方式，并且规定逻辑“1”的电平为-5V -15V，逻辑“0”电平为+5V +15V，即采用负逻辑，-5V +5V间为过渡区，且电压经过过渡区的时间应不超过1ms。3 功能特性：定义了25根连接线中的20根信号线，即2根地线，4根数据线，11根控制线和3根信号线，其它5根线末进行定义，以作备用。（见表2.4）第72页，共
38、78页，编辑于2022年，星期一4 规程特性：工作过程是在各条控制信号线的有序的“ON”（逻辑0）和“OFF”（逻辑1）状态配合下进行的。例如：当DTE要求建立连接时，它自己首先使DTR升高，然后升高RTS，待DCE升高CTS时，物理连接便已建立起来。DTE便可从TD发送数据。在数据发送过程中，要求线路处于维持连接状态。DTE的RTS和DCE的CTS必须始终处于ON状态。拆除物理连接也要由DTE发起，它先使RTS降低，即为“OFF”，接着DCE也降低CTS，使完成了拆除。第73页，共78页，编辑于2022年，星期一2.3.4 调制解调器（Modem）Modem是Modulator/DeModu
39、lator（调制器/解调器）的缩写，它是在信号发送端通过调制将数字信号转换为模拟信号，而在信号接收端通过解调再将模拟信号转换为数字信号的一种装置。第74页，共78页，编辑于2022年，星期一1分类 （1）外置式Modem；（2）内置式Modem；（3）PCMCIA插卡式Modem；（4）机架式Modem；第75页，共78页，编辑于2022年，星期一2通信协议 （1）纠错/压缩协议；（2）AT命令（AT Commands）；（3）波特率；（4）线路速率（LineRate）；（5）端口速率（PortRate）；（6）专线/拨号；（7）远程设置（RomoteSetup）；（8）数据位和流量控制；（9）数据/语音同传（SVD）；第76页，共78页，编辑于2022年，星期一2 2使用使用 内置和外置Modem各有其特点：内置Modem在功能相同的条件下比外置Modem便宜得多，不占地方，不用外接电源，结构简单，真正即插即用。但内置Modem安装设置较麻烦，受干扰大，质量不太稳定；外置Modem，价格较高，需外接电源，但安装设置简单，不易受机箱内各种电磁干扰，不受超频影响，性能稳定，对CPU档次几乎没有要求，不会引进中断、地址冲突，速度比内置Modem快一些，工作状态一目了然等。第77页，共78页，编辑于2022年，星期一第2章讲解结束第78页，共78页，编辑于2022年，星期一