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1、网络协议实践教程(第2版)课件第2章-物理层协议网络协议实践教程(第2版)课件第2章-物理层协议2.1 物理层协议概述物理层协议概述uu物理层协议也叫物理层接口标准，是物理层协议也叫物理层接口标准，是物理层协议也叫物理层接口标准，是物理层协议也叫物理层接口标准，是DTEDTE和和和和DCEDCE或其它通信设备之间的一组约定，主要或其它通信设备之间的一组约定，主要或其它通信设备之间的一组约定，主要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。解决网络节点与物理信道如何连接的问题。解决网络节点与物理信道如何连接的问题。解决网络节点与物理信道如何连接的问题。uu物理层协议规
2、定了标准接口的以下特性：物理层协议规定了标准接口的以下特性：物理层协议规定了标准接口的以下特性：物理层协议规定了标准接口的以下特性：l l机械特性机械特性机械特性机械特性：机械连接特性：机械连接特性：机械连接特性：机械连接特性l l电气特性电气特性电气特性电气特性：电气信号特性：电气信号特性：电气信号特性：电气信号特性l l功能特性功能特性功能特性功能特性：信号功能特性：信号功能特性：信号功能特性：信号功能特性l l规程特性规程特性规程特性规程特性：交换电路的规程特性：交换电路的规程特性：交换电路的规程特性：交换电路的规程特性22.1 物理层协议概述物理层协议也叫物理层接口标准，是DTE1机械
3、特性机械特性 uu物理层的机械特性规定了独特的物理层的机械特性规定了独特的物理层的机械特性规定了独特的物理层的机械特性规定了独特的DTEDTE和和和和DCEDCE之间实际的物理连接。之间实际的物理连接。之间实际的物理连接。之间实际的物理连接。uu说明了说明了说明了说明了接插件的形状、插头数目、排列方式、接插件的形状、插头数目、排列方式、接插件的形状、插头数目、排列方式、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、所含导线插头和插座的尺寸、电缆的长度、所含导线插头和插座的尺寸、电缆的长度、所含导线插头和插座的尺寸、电缆的长度、所含导线的数目、所用装置的数目、所用装置的数目、所
4、用装置的数目、所用装置等。等。等。等。31机械特性 物理层的机械特性规定了独特的DTE和DCE之间2电气特性电气特性uu物理层的电气特性规定了物理层的电气特性规定了物理层的电气特性规定了物理层的电气特性规定了数据交换信号以及数据交换信号以及数据交换信号以及数据交换信号以及有关电路的特性有关电路的特性有关电路的特性有关电路的特性。uu一般包括最大数据传输速率与距离限制的说一般包括最大数据传输速率与距离限制的说一般包括最大数据传输速率与距离限制的说一般包括最大数据传输速率与距离限制的说明、表示信号状态（逻辑电路、通或断、传明、表示信号状态（逻辑电路、通或断、传明、表示信号状态（逻辑电路、通或断、传
5、明、表示信号状态（逻辑电路、通或断、传号或空号）的电压和电流的识别、信号线的号或空号）的电压和电流的识别、信号线的号或空号）的电压和电流的识别、信号线的号或空号）的电压和电流的识别、信号线的连接方式、阻抗及阻抗匹配、驱动器和接收连接方式、阻抗及阻抗匹配、驱动器和接收连接方式、阻抗及阻抗匹配、驱动器和接收连接方式、阻抗及阻抗匹配、驱动器和接收器的电气参数等。器的电气参数等。器的电气参数等。器的电气参数等。42电气特性物理层的电气特性规定了数据交换信号以及有关电路的3功能特性功能特性 uu物理层的功能特性规定了物理接口上各条信物理层的功能特性规定了物理接口上各条信物理层的功能特性规定了物理接口上各
6、条信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。即号线的功能分配和确切定义。即号线的功能分配和确切定义。即号线的功能分配和确切定义。即DCEDCE和和和和DTEDTE之间各信号线的信号含义。之间各信号线的信号含义。之间各信号线的信号含义。之间各信号线的信号含义。uu通常信号线可分为通常信号线可分为通常信号线可分为通常信号线可分为4 4类：类：类：类：l数据线、控制线、定时线和地线数据线、控制线、定时线和地线数据线、控制线、定时线和地线数据线、控制线、定时线和地线53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4规程特性规程特性 uu物理层的规程特性定义了信号线进
7、行二进制物理层的规程特性定义了信号线进行二进制物理层的规程特性定义了信号线进行二进制物理层的规程特性定义了信号线进行二进制比特流传输线的一组操作过程，包括各信号比特流传输线的一组操作过程，包括各信号比特流传输线的一组操作过程，包括各信号比特流传输线的一组操作过程，包括各信号线的工作规则和时序。线的工作规则和时序。线的工作规则和时序。线的工作规则和时序。uu即：即：即：即：规定了规定了规定了规定了DTEDTE和和和和DCEDCE在各线路上的动作序在各线路上的动作序在各线路上的动作序在各线路上的动作序列或动作规则列或动作规则列或动作规则列或动作规则。uu为实现建立、维持、释放线路等过程所要求为实现
8、建立、维持、释放线路等过程所要求为实现建立、维持、释放线路等过程所要求为实现建立、维持、释放线路等过程所要求的各控制信号变化的协调关系。的各控制信号变化的协调关系。的各控制信号变化的协调关系。的各控制信号变化的协调关系。64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2.2 典型的物理层协议典型的物理层协议 uu目前，实际网络中比较广泛使用的物理层协目前，实际网络中比较广泛使用的物理层协目前，实际网络中比较广泛使用的物理层协目前，实际网络中比较广泛使用的物理层协议有：议有：议有：议有：l lEIA-RS-232EIA-RS-232l lEIA RS-449EIA RS-449l l
9、CCITTCCITT建议的建议的建议的建议的CCITT V.24CCITT V.24和和和和X.21X.21协议协议协议协议72.2 典型的物理层协议 目前，实际网络中比较广泛使用的物理2.2.1 EIA-232 /CCITT V.24协议协议 1RS-232-C电气特性电气特性uuRS-232CRS-232C接口使用接口使用接口使用接口使用负逻辑负逻辑负逻辑负逻辑： 1 1：-5V -15V(-3V)-5V -15V(+4V)+5V +15V(+4V) -3V +3V -3V +3V为过渡区，逻辑状态不确定为过渡区，逻辑状态不确定为过渡区，逻辑状态不确定为过渡区，逻辑状态不确定uuTTLTT
10、L电平为电平为电平为电平为正逻辑正逻辑正逻辑正逻辑： 1 1： 2.4V 02.4V 0：0.4V0.4VuuRS-232CRS-232C接口电平与接口电平与接口电平与接口电平与TTLTTL电平不兼容，需外加电平不兼容，需外加电平不兼容，需外加电平不兼容，需外加电路实现电平转换。电路实现电平转换。电路实现电平转换。电路实现电平转换。82.2.1 EIA-232 /CCITT V.24协议 11RS-232-C电气特性电气特性RS-232-C 接口电路接口电路TTL电平电平TTL电平电平MC1488MC1489逻辑逻辑1 +3V91RS-232-C电气特性RS-232-C 接口电路TTL2RS-
11、232-C机械特性机械特性uuRS-232-CRS-232-C可以有多种类型的连接器，如可以有多种类型的连接器，如可以有多种类型的连接器，如可以有多种类型的连接器，如2525针针针针连接器（连接器（连接器（连接器（DB-25DB-25）、）、）、）、1515针连接器（针连接器（针连接器（针连接器（DB-15DB-15）和）和）和）和9 9针连接器（针连接器（针连接器（针连接器（DB-9DB-9）。）。）。）。uu插孔用于插孔用于插孔用于插孔用于DCEDCE方面，插针用于方面，插针用于方面，插针用于方面，插针用于DTEDTE方面方面方面方面uuRS-232CRS-232C连接器任一针上的信号可为
12、下列任一连接器任一针上的信号可为下列任一连接器任一针上的信号可为下列任一连接器任一针上的信号可为下列任一状态：状态：状态：状态： 标记标记标记标记(Mark) / (Mark) / 空空空空(Space)(Space) 开开开开(ON) / (ON) / 关关关关(OFF)(OFF) 逻辑逻辑逻辑逻辑0 / 0 / 逻辑逻辑逻辑逻辑1 1102RS-232-C机械特性RS-232-C可以有多种类型的RS-232-C机械特性机械特性11RS-232-C机械特性133RS-232-C功能特性功能特性 uu功能特性规定了连接器各针的定义、与哪些功能特性规定了连接器各针的定义、与哪些功能特性规定了连接
13、器各针的定义、与哪些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。电路连接、有何功能等。电路连接、有何功能等。电路连接、有何功能等。 uu信号分为两类：信号分为两类：信号分为两类：信号分为两类：l l一类是一类是一类是一类是DTEDTE和和和和DCEDCE交换的信息：交换的信息：交换的信息：交换的信息：TxDTxD和和和和RxDRxD；l l另一类是为了正确无误地传输上述信息而另一类是为了正确无误地传输上述信息而另一类是为了正确无误地传输上述信息而另一类是为了正确无误地传输上述信息而设计的设计的设计的设计的联络信号联络信号联络信号联络信号。123RS-232-C功能特性 功能特性
14、规定了连接器各针的定义（1）传送信息信号）传送信息信号 发送数据（发送数据（发送数据（发送数据（TxDTxD）uuDTEDTE向向向向DCEDCE发送的信息，按串行数据格式，发送的信息，按串行数据格式，发送的信息，按串行数据格式，发送的信息，按串行数据格式，即先低位后高位的顺序发出。即先低位后高位的顺序发出。即先低位后高位的顺序发出。即先低位后高位的顺序发出。接收数据（接收数据（接收数据（接收数据（RxDRxD）uu接收接收接收接收DTEDTE发送端输出的数据。发送端输出的数据。发送端输出的数据。发送端输出的数据。 13（1）传送信息信号 发送数据（TxD）15（2）联络信号）联络信号 请求发
15、送信号（请求发送信号（请求发送信号（请求发送信号（RTSRTS）：DTE DTE DCEDCEuuRTS=1RTS=1时，表示时，表示时，表示时，表示DTEDTE请求向请求向请求向请求向DCEDCE发送数据。发送数据。发送数据。发送数据。允许发送（允许发送（允许发送（允许发送（CTSCTS）：DCE DCE DTEDTEuuCTS=1CTS=1时，表示本地时，表示本地时，表示本地时，表示本地DCEDCE响应响应响应响应DTEDTE向向向向DCEDCE发发发发出的出的出的出的RTSRTS信号，且本地信号，且本地信号，且本地信号，且本地DCEDCE准备向远程准备向远程准备向远程准备向远程DCEDC
16、E发送数据。发送数据。发送数据。发送数据。数据准备就绪（数据准备就绪（数据准备就绪（数据准备就绪（DSRDSR）：DCEDCEDTEDTEuuDSR=1DSR=1时，表示时，表示时，表示时，表示DCEDCE准备就绪，可以与远程准备就绪，可以与远程准备就绪，可以与远程准备就绪，可以与远程DCEDCE建立通道。建立通道。建立通道。建立通道。14（2）联络信号 请求发送信号（RTS）：DTE DCE（2）联络信号）联络信号 数据终端就绪信号（数据终端就绪信号（数据终端就绪信号（数据终端就绪信号（DTRDTR）：DTE DTE DCEDCEuu当当当当DTR=1DTR=1时时时时，DTEDTE处于就绪
17、状态，本地处于就绪状态，本地处于就绪状态，本地处于就绪状态，本地DCEDCE和远程和远程和远程和远程DCEDCE之间建立通信通道。之间建立通信通道。之间建立通信通道。之间建立通信通道。uu当当当当DTR=0DTR=0时时时时，DCEDCE终止通信工作。终止通信工作。终止通信工作。终止通信工作。数据载波检测信号（数据载波检测信号（数据载波检测信号（数据载波检测信号（DCDDCD）：DCE DCE DTEDTE状态信息状态信息状态信息状态信息uu当当当当DCD=1DCD=1时时时时，本地，本地，本地，本地DCEDCE接收到远程接收到远程接收到远程接收到远程DCEDCE发来的载波发来的载波发来的载波
18、发来的载波信号。信号。信号。信号。振铃指示信号（振铃指示信号（振铃指示信号（振铃指示信号（RIRI）：DCE DCE DTEDTE状态信息状态信息状态信息状态信息uu当当当当RI=1RI=1时时时时，表示本地，表示本地，表示本地，表示本地DCEDCE收到远程收到远程收到远程收到远程DCEDCE振铃信号。振铃信号。振铃信号。振铃信号。15（2）联络信号 数据终端就绪信号（DTR）：DTE D典型的典型的RS-232-C引脚的连线引脚的连线 16典型的RS-232-C引脚的连线 18从从DTE角度给出的功能特性角度给出的功能特性保护地保护地保护地保护地PGPG 1 1发送数据线发送数据线发送数据线
19、发送数据线TxDTxD 2 23 3请求发送请求发送请求发送请求发送RTSRTS 4 45 56 6信号地信号地信号地信号地SGSG 7 78 8DTEDTE就绪就绪就绪就绪DTR DTR 20202222保护地保护地PG发送数据发送数据TxDDCE就绪就绪DSR1 1保护地保护地保护地保护地PGPG2 23 3接收数据线接收数据线接收数据线接收数据线RxDRxD 4 45 5 允许发送允许发送允许发送允许发送CTSCTS6 6 DCEDCE就绪就绪就绪就绪DSRDSR 7 7 信号地信号地信号地信号地SGSG 8 8 载波检测载波检测载波检测载波检测DCDDCD202022 22 响铃指示响
20、铃指示响铃指示响铃指示RIRIDTE计算机或终端计算机或终端接收数据接收数据RxD请求发送请求发送RTS信号地信号地SG载波检测载波检测DCDDTE就绪就绪DTR响铃指示响铃指示RI允许发送允许发送CTSDCE调制解调器调制解调器17从DTE角度给出的功能特性保护地PG 1保护地PG发送数据4RS-232-C规程特性规程特性 uuRS-232-CRS-232-C的过程特性是指协议的合法顺序。的过程特性是指协议的合法顺序。的过程特性是指协议的合法顺序。的过程特性是指协议的合法顺序。uu协议规定了各接口间的相互关系、动作顺序以及维护协议规定了各接口间的相互关系、动作顺序以及维护协议规定了各接口间的
21、相互关系、动作顺序以及维护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。测试操作等内容。测试操作等内容。测试操作等内容。uuRS-232-CRS-232-C的操作过程是在各条控制线有序的的操作过程是在各条控制线有序的的操作过程是在各条控制线有序的的操作过程是在各条控制线有序的ONON和和和和OFFOFF状态配合下进行的。状态配合下进行的。状态配合下进行的。状态配合下进行的。uu只有当只有当只有当只有当TDRTDR和和和和DSRDSR均为均为均为均为ONON状态时，才具备操作的基状态时，才具备操作的基状态时，才具备操作的基状态时，才具备操作的基本条件。本条件。本条件。本条件。uu
22、若若若若DTEDTE要发送数据，则应首先将要发送数据，则应首先将要发送数据，则应首先将要发送数据，则应首先将RTSRTS置为置为置为置为ONON状态，状态，状态，状态，等待等待等待等待CTSCTS应答信号为应答信号为应答信号为应答信号为ONON状态后，才能在状态后，才能在状态后，才能在状态后，才能在TxDTxD上发送上发送上发送上发送数据。数据。数据。数据。 184RS-232-C规程特性 RS-232-C的过程特性是指举例：主机举例：主机A向主机向主机B发送数据发送数据uu如下图所示，主机如下图所示，主机如下图所示，主机如下图所示，主机A A与主机与主机与主机与主机B B通过公共电话交通过公
23、共电话交通过公共电话交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换网络交换数据，主机与调制解调器之间接换网络交换数据，主机与调制解调器之间接换网络交换数据，主机与调制解调器之间接口为口为口为口为RS-232-CRS-232-C接口。接口。接口。接口。RS-232-CRS-232-C接口的工作过程如下：接口的工作过程如下：接口的工作过程如下：接口的工作过程如下：19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（1 1）传输前的）传输前的）传输前的）传输前的准备工作准备工作准备工作准备工作：两个地线激活。：两个地线激活。：两个地线激活。：两个地线激活。 （2 2）主机主机
24、主机主机A A（DTEDTE）需要发送数据）需要发送数据）需要发送数据）需要发送数据uu主机主机主机主机A A置置置置DTRDTR为为为为ONON：通知本地：通知本地：通知本地：通知本地DCEDCE，主机，主机，主机，主机A A（DTEDTE）准备就绪。）准备就绪。）准备就绪。）准备就绪。uu本地本地本地本地DCEDCE置置置置DSRDSR为为为为ONON：通知主机：通知主机：通知主机：通知主机A A，自己已，自己已，自己已，自己已准备就绪（主机准备就绪（主机准备就绪（主机准备就绪（主机A A与本地与本地与本地与本地DCEDCE连接成功）。连接成功）。连接成功）。连接成功）。20（1）传输前的
25、准备工作：两个地线激活。 22（3 3）在发送端和接收端之间建立物理连接。）在发送端和接收端之间建立物理连接。）在发送端和接收端之间建立物理连接。）在发送端和接收端之间建立物理连接。 l l主机主机主机主机A A置置置置RTSRTS（请求发送）为（请求发送）为（请求发送）为（请求发送）为ONON，通知本地，通知本地，通知本地，通知本地DCEDCE向远端请求发送数据。向远端请求发送数据。向远端请求发送数据。向远端请求发送数据。l l本地本地本地本地DCEDCE检测到主机检测到主机检测到主机检测到主机A A的的的的RTSRTS信号后：信号后：信号后：信号后：向远端向远端向远端向远端DCEDCE发送
26、载波（发送载波（发送载波（发送载波（CDCD）通过延迟电路控制通过延迟电路控制通过延迟电路控制通过延迟电路控制CTSCTS（允许发送）的接通（允许发送）的接通（允许发送）的接通（允许发送）的接通远端的远端的远端的远端的DCEDCE检测到载波后，置检测到载波后，置检测到载波后，置检测到载波后，置DCDDCD（收到载波）（收到载波）（收到载波）（收到载波）为为为为ONON，通知主机，通知主机，通知主机，通知主机B B准备接收数据。准备接收数据。准备接收数据。准备接收数据。21（3）在发送端和接收端之间建立物理连接。 23（4 4）发送数据）发送数据）发送数据）发送数据uu主机主机主机主机A A检测
27、到本地检测到本地检测到本地检测到本地DCEDCE发出的发出的发出的发出的CTSCTS为为为为ONON后后后后，通过发送数据通过发送数据通过发送数据通过发送数据TxDTxD和时钟信号和时钟信号和时钟信号和时钟信号TxCTxC将数据传送将数据传送将数据传送将数据传送到本地到本地到本地到本地DCEDCE。uu本地本地本地本地DCEDCE将数据转换成模拟信号后通过公共将数据转换成模拟信号后通过公共将数据转换成模拟信号后通过公共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。电话交换网络将数据发送出去。电话交换网络将数据发送出去。电话交换网络将数据发送出去。22（4）发送数据24（5 5）清除
28、发送信号清除发送信号清除发送信号清除发送信号 （发送结束）（发送结束）（发送结束）（发送结束）uu主机主机主机主机A A发送数据结束后，置发送数据结束后，置发送数据结束后，置发送数据结束后，置RTSRTS（请求发送）为（请求发送）为（请求发送）为（请求发送）为OFFOFF，通知本地，通知本地，通知本地，通知本地DCEDCE发送结束。发送结束。发送结束。发送结束。uu本地本地本地本地DCEDCE检测到主机检测到主机检测到主机检测到主机A A的的的的RTSRTS位位位位OFFOFF后，后，后，后，停止向远端停止向远端停止向远端停止向远端DCEDCE发送载波（发送载波（发送载波（发送载波（CDCD）
29、，并置），并置），并置），并置CTSCTS为为为为OFFOFF。uu远端远端远端远端DCEDCE检测不到载波，则置检测不到载波，则置检测不到载波，则置检测不到载波，则置DCDDCD和和和和RIRI为为为为OFFOFF，回，回，回，回复初始状态。复初始状态。复初始状态。复初始状态。23（5）清除发送信号 （发送结束）25思考：主机思考：主机B接收主机接收主机A数据的过程数据的过程24思考：主机B接收主机A数据的过程思考：主机B接收主机A数据的2.2.2 X.21协议协议 1X.21电气特性电气特性uuX X系列接口的电气特性采用的是系列接口的电气特性采用的是系列接口的电气特性采用的是系列接口的电
30、气特性采用的是CCITTCCITT建议的建议的建议的建议的V.10/X.26V.10/X.26和和和和V.11/X.27V.11/X.27。uuX.21X.21建议的数据速率为建议的数据速率为建议的数据速率为建议的数据速率为600 b/s600 b/s、2400 b/s2400 b/s、4800 b/s4800 b/s、9600 b/s9600 b/s、48 000 b/s48 000 b/s。2X.21机械特性机械特性uuX.21X.21建议的机械接口为建议的机械接口为建议的机械接口为建议的机械接口为1515芯的芯的芯的芯的DTE-DCEDTE-DCE接口接口接口接口连接器，实际接口的信号线
31、只用其中的连接器，实际接口的信号线只用其中的连接器，实际接口的信号线只用其中的连接器，实际接口的信号线只用其中的8 8条。条。条。条。252.2.2 X.21协议 1X.21电气特性273X.21功能特性功能特性 263X.21功能特性 28各个信号功能各个信号功能（1 1）保护地（保护地（保护地（保护地（GG）。（2 2）发送数据线（发送数据线（发送数据线（发送数据线（T T）： DTEDTE送往送往送往送往DCEDCE的数据的数据的数据的数据信号和呼叫控制信号。信号和呼叫控制信号。信号和呼叫控制信号。信号和呼叫控制信号。（3 3）接收数据线（接收数据线（接收数据线（接收数据线（R R）：D
32、CEDCE送往送往送往送往DTEDTE的数据的数据的数据的数据信号和呼叫控制信号。信号和呼叫控制信号。信号和呼叫控制信号。信号和呼叫控制信号。（4 4）指示线（指示线（指示线（指示线（I I）：表示：表示：表示：表示DCEDCE送往送往送往送往DTEDTE的控制的控制的控制的控制状态。状态。状态。状态。ONON状态表示在进行数据传输，状态表示在进行数据传输，状态表示在进行数据传输，状态表示在进行数据传输，OFFOFF状状状状态表示数据传输阶段已经结束。态表示数据传输阶段已经结束。态表示数据传输阶段已经结束。态表示数据传输阶段已经结束。27各个信号功能（1）保护地（G）。29各个信号功能各个信号
33、功能（5 5）位定时线（位定时线（位定时线（位定时线（S S）：DCEDCE向向向向DTEDTE提供的位定提供的位定提供的位定提供的位定时信号，通知时信号，通知时信号，通知时信号，通知DTEDTE码元的开始和结束，据此码元的开始和结束，据此码元的开始和结束，据此码元的开始和结束，据此DTEDTE能知道每一位的开始和结束时间。能知道每一位的开始和结束时间。能知道每一位的开始和结束时间。能知道每一位的开始和结束时间。（6 6）字节定时（字节定时（字节定时（字节定时（B B）：DCEDCE向向向向DTEDTE提供的字节提供的字节提供的字节提供的字节定时信息，表示定时信息，表示定时信息，表示定时信息，
34、表示DTEDTE一个字节的开始和结束，一个字节的开始和结束，一个字节的开始和结束，一个字节的开始和结束，它是任选项。它是任选项。它是任选项。它是任选项。（7 7）控制线（控制线（控制线（控制线（C C）：控制通话过程，：控制通话过程，：控制通话过程，：控制通话过程，0 0表示表示表示表示ONON，1 1表示表示表示表示OFFOFF。28各个信号功能（5）位定时线（S）：DCE向DTE提供的位定时4X.21过程特性过程特性uuX.21X.21的过程特性可分为三个阶段。的过程特性可分为三个阶段。的过程特性可分为三个阶段。的过程特性可分为三个阶段。（1 1）空闲或静止阶段）空闲或静止阶段）空闲或静止
35、阶段）空闲或静止阶段（2 2）控制阶段（即呼叫建立与清除阶段）控制阶段（即呼叫建立与清除阶段）控制阶段（即呼叫建立与清除阶段）控制阶段（即呼叫建立与清除阶段）（3 3）数据传输阶段）数据传输阶段）数据传输阶段）数据传输阶段294X.21过程特性X.21的过程特性可分为三个阶段。31举例：举例：X.21接口数据传过程接口数据传过程uuDTEDTE通过通过通过通过X.21X.21接口在公共数据网上进行数据接口在公共数据网上进行数据接口在公共数据网上进行数据接口在公共数据网上进行数据传输的动态过程传输的动态过程传输的动态过程传输的动态过程: :uu初始状态：初始状态：初始状态：初始状态：DTEDTE
36、和和和和DCEDCE均处于就绪状态均处于就绪状态均处于就绪状态均处于就绪状态: : T=1, C=OFF T=1, C=OFF，R=1R=1，I=OFFI=OFFuuDTEDTE发出呼叫请求：发出呼叫请求：发出呼叫请求：发出呼叫请求：T=0T=0，C=ONC=ONuuDCEDCE发出拨号音：发出拨号音：发出拨号音：发出拨号音：R=+R=+（0,10,1交替出现）交替出现）交替出现）交替出现）uuDTEDTE拨号（远端地址码）：拨号（远端地址码）：拨号（远端地址码）：拨号（远端地址码）：T=T=远端远端远端远端DTEDTE地址地址地址地址30举例：X.21接口数据传过程DTE通过X.21接口在公
37、共数据举例：举例：X.21接口数据传过程接口数据传过程l lDCEDCE送回呼叫进行信号：送回呼叫进行信号：送回呼叫进行信号：送回呼叫进行信号：R=R=呼叫进行信号呼叫进行信号呼叫进行信号呼叫进行信号 返回远端返回远端返回远端返回远端DTEDTE对呼叫的响应结果：若呼叫成功，对呼叫的响应结果：若呼叫成功，对呼叫的响应结果：若呼叫成功，对呼叫的响应结果：若呼叫成功，则则则则 R=1R=1，I=ONI=ONl lDTEDTE发送数据：发送数据：发送数据：发送数据：T=T=数据，数据，数据，数据，C=ONC=ONl l发送结束：发送结束：发送结束：发送结束：T=0T=0，C=OFFC=OFFl l线
38、路释放：线路释放：线路释放：线路释放：R=0R=0，I=OFFI=OFFl l恢复初始状态：恢复初始状态：恢复初始状态：恢复初始状态：T=1T=1，C=OFFC=OFF，R=1R=1，I=OFFI=OFF31举例：X.21接口数据传过程DCE送回呼叫进行信号：R=呼叫2.3 数据编码和调制技术数据编码和调制技术 uu数据编码数据编码数据编码数据编码是指把需要加工处理的数据信息表示成某种是指把需要加工处理的数据信息表示成某种是指把需要加工处理的数据信息表示成某种是指把需要加工处理的数据信息表示成某种特殊的信号形式以便于可靠性传输的一种技术。特殊的信号形式以便于可靠性传输的一种技术。特殊的信号形式
39、以便于可靠性传输的一种技术。特殊的信号形式以便于可靠性传输的一种技术。1 1数字基带传输常见码型数字基带传输常见码型数字基带传输常见码型数字基带传输常见码型 （1 1）不归零编码（）不归零编码（）不归零编码（）不归零编码（NRZNRZ）uu用低电平表示用低电平表示用低电平表示用低电平表示“ “0”0”，用高电平表示，用高电平表示，用高电平表示，用高电平表示“ “1”1”。uu不归零编码分为不归零编码分为不归零编码分为不归零编码分为单极性编码单极性编码单极性编码单极性编码和和和和双极性编码双极性编码双极性编码双极性编码。uu单极性不归零编码单极性不归零编码单极性不归零编码单极性不归零编码：以无电
40、平表示比特：以无电平表示比特：以无电平表示比特：以无电平表示比特“ “0”0”，以恒，以恒，以恒，以恒定的正电平表示比特定的正电平表示比特定的正电平表示比特定的正电平表示比特“ “1”1” 。uu双极性不归零编码双极性不归零编码双极性不归零编码双极性不归零编码：以恒定的负电平表示比特：以恒定的负电平表示比特：以恒定的负电平表示比特：以恒定的负电平表示比特“ “0”0”，以恒定的正电平表示比特，以恒定的正电平表示比特，以恒定的正电平表示比特，以恒定的正电平表示比特“ “1”1” 。322.3 数据编码和调制技术 数据编码是指把需要加工处理的数据1数字基带传输常见码型数字基带传输常见码型（2 2）
41、归零编码（）归零编码（）归零编码（）归零编码（RZRZ）uu归零编码是指在一个比特时间内，非零电平归零编码是指在一个比特时间内，非零电平归零编码是指在一个比特时间内，非零电平归零编码是指在一个比特时间内，非零电平持续时间小于比特间隙的时间，即一个比特持续时间小于比特间隙的时间，即一个比特持续时间小于比特间隙的时间，即一个比特持续时间小于比特间隙的时间，即一个比特时间内，后半部分电平总是归于零。时间内，后半部分电平总是归于零。时间内，后半部分电平总是归于零。时间内，后半部分电平总是归于零。uu归零编码分为归零编码分为归零编码分为归零编码分为单极性编码单极性编码单极性编码单极性编码和和和和双极性编
42、码双极性编码双极性编码双极性编码。uu归零编码与不归零编码相同，采用低电平表归零编码与不归零编码相同，采用低电平表归零编码与不归零编码相同，采用低电平表归零编码与不归零编码相同，采用低电平表示示示示“ “0”0”，用高电平表示，用高电平表示，用高电平表示，用高电平表示“ “1”1”。uu归零编码解决了不归零编码接收双方无法保归零编码解决了不归零编码接收双方无法保归零编码解决了不归零编码接收双方无法保归零编码解决了不归零编码接收双方无法保持同步的问题。持同步的问题。持同步的问题。持同步的问题。 331数字基带传输常见码型（2）归零编码（RZ）351数字基带传输常见码型数字基带传输常见码型 （3
43、3）曼彻斯特编码）曼彻斯特编码）曼彻斯特编码）曼彻斯特编码 uu用电平跳变来表示比特用电平跳变来表示比特用电平跳变来表示比特用电平跳变来表示比特0 0或或或或1 1，在每个比特中间均有一，在每个比特中间均有一，在每个比特中间均有一，在每个比特中间均有一个跳变。个跳变。个跳变。个跳变。uu跳变作用：既作为接收端的时钟信号，从而保证收发跳变作用：既作为接收端的时钟信号，从而保证收发跳变作用：既作为接收端的时钟信号，从而保证收发跳变作用：既作为接收端的时钟信号，从而保证收发双方的同步；也作为数据信号，电平不发生变化的位双方的同步；也作为数据信号，电平不发生变化的位双方的同步；也作为数据信号，电平不发
44、生变化的位双方的同步；也作为数据信号，电平不发生变化的位称为非数据位，常用做传输数据块的控制符。称为非数据位，常用做传输数据块的控制符。称为非数据位，常用做传输数据块的控制符。称为非数据位，常用做传输数据块的控制符。uu一般规定：从高电平到低电平的跳变表示比特一般规定：从高电平到低电平的跳变表示比特一般规定：从高电平到低电平的跳变表示比特一般规定：从高电平到低电平的跳变表示比特“ “1”1”，低电平到高电平的跳变表示比特，低电平到高电平的跳变表示比特，低电平到高电平的跳变表示比特，低电平到高电平的跳变表示比特“ “0”0”。uu在曼彻斯特编码中，也可以使用相反的电平跳变策略在曼彻斯特编码中，也
45、可以使用相反的电平跳变策略在曼彻斯特编码中，也可以使用相反的电平跳变策略在曼彻斯特编码中，也可以使用相反的电平跳变策略来定义比特来定义比特来定义比特来定义比特“ “0”0”和比特和比特和比特和比特“ “1”1”。341数字基带传输常见码型 （3）曼彻斯特编码 361数字基带传输常见码型数字基带传输常见码型（4 4）差分曼彻斯特编码）差分曼彻斯特编码）差分曼彻斯特编码）差分曼彻斯特编码uu差分曼彻斯特编码是对曼彻斯特编码的改进，差分曼彻斯特编码是对曼彻斯特编码的改进，差分曼彻斯特编码是对曼彻斯特编码的改进，差分曼彻斯特编码是对曼彻斯特编码的改进，每个比特中间的跳变仅用于双方时钟同步。每个比特中间
46、的跳变仅用于双方时钟同步。每个比特中间的跳变仅用于双方时钟同步。每个比特中间的跳变仅用于双方时钟同步。uu每个比特根据其起始时刻（起始边界）是否存每个比特根据其起始时刻（起始边界）是否存每个比特根据其起始时刻（起始边界）是否存每个比特根据其起始时刻（起始边界）是否存在跳变决定取值为在跳变决定取值为在跳变决定取值为在跳变决定取值为“ “0”0”或或或或“ “1”1”。uu一般规定：每个比特起始时刻有跳变表示比特一般规定：每个比特起始时刻有跳变表示比特一般规定：每个比特起始时刻有跳变表示比特一般规定：每个比特起始时刻有跳变表示比特“ “0”0”，无跳变则表示比特，无跳变则表示比特，无跳变则表示比特
47、，无跳变则表示比特“ “1”1”。 351数字基带传输常见码型（4）差分曼彻斯特编码37常见的编码方案示例常见的编码方案示例（a a）单极性不归零编码）单极性不归零编码）单极性不归零编码）单极性不归零编码（b b）双极性不归零编码）双极性不归零编码）双极性不归零编码）双极性不归零编码（c c）单极性归零编码）单极性归零编码）单极性归零编码）单极性归零编码（d d）双极性归零编码）双极性归零编码）双极性归零编码）双极性归零编码（e e）曼彻斯特编码）曼彻斯特编码）曼彻斯特编码）曼彻斯特编码（f f）差分曼彻斯特编码）差分曼彻斯特编码）差分曼彻斯特编码）差分曼彻斯特编码36常见的编码方案示例（a）
48、单极性不归零编码（b）双极性不归零编例例2-1 曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码uu试画出二进制编码试画出二进制编码试画出二进制编码试画出二进制编码0110100101101001的曼彻斯特编码和的曼彻斯特编码和的曼彻斯特编码和的曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码。差分曼彻斯特编码。差分曼彻斯特编码。差分曼彻斯特编码。解：曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码策略一解：曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码策略一解：曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码策略一解：曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码策略一 37例2-1 曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码试画出二进制编码01例例2-1 曼彻斯特编码和差分
49、曼彻斯特编码曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码策略二曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码策略二曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码策略二曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码策略二38例2-1 曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码曼彻斯特编码和差分曼2脉冲编码调制（脉冲编码调制（PCM）uuPCMPCM是将模拟信号（模拟数据）转换成数字是将模拟信号（模拟数据）转换成数字是将模拟信号（模拟数据）转换成数字是将模拟信号（模拟数据）转换成数字信号（数字数据）的基本编码方法。信号（数字数据）的基本编码方法。信号（数字数据）的基本编码方法。信号（数字数据）的基本编码方法。uu包括包括包括包括3 3个步骤
50、：个步骤：个步骤：个步骤：抽样、量化抽样、量化抽样、量化抽样、量化和和和和编码编码编码编码。uu抽样抽样抽样抽样：指每隔固定长度的时间点上抽取模拟：指每隔固定长度的时间点上抽取模拟：指每隔固定长度的时间点上抽取模拟：指每隔固定长度的时间点上抽取模拟数据的瞬时值，作为从这一次抽样到下一次数据的瞬时值，作为从这一次抽样到下一次数据的瞬时值，作为从这一次抽样到下一次数据的瞬时值，作为从这一次抽样到下一次抽样之间该模拟数据的代表值。抽样之间该模拟数据的代表值。抽样之间该模拟数据的代表值。抽样之间该模拟数据的代表值。uu将时间上连续的模拟数据变成时间上离散的将时间上连续的模拟数据变成时间上离散的将时间上
51、连续的模拟数据变成时间上离散的将时间上连续的模拟数据变成时间上离散的抽样数据。抽样数据。抽样数据。抽样数据。 uu抽样时必须遵循抽样时必须遵循抽样时必须遵循抽样时必须遵循奈奎斯特抽样定理奈奎斯特抽样定理奈奎斯特抽样定理奈奎斯特抽样定理。 392脉冲编码调制（PCM）PCM是将模拟信号（模拟数据）转换2脉冲编码调制（脉冲编码调制（PCM）uu量化量化量化量化：将抽样信号的无限多个数值用有限个：将抽样信号的无限多个数值用有限个：将抽样信号的无限多个数值用有限个：将抽样信号的无限多个数值用有限个数值替代的过程。即将抽样取得的电平幅值数值替代的过程。即将抽样取得的电平幅值数值替代的过程。即将抽样取得的
52、电平幅值数值替代的过程。即将抽样取得的电平幅值按照一定的分级标度转换为对应的数字值，按照一定的分级标度转换为对应的数字值，按照一定的分级标度转换为对应的数字值，按照一定的分级标度转换为对应的数字值，并取整数，从而将时间上离散、幅值上连续并取整数，从而将时间上离散、幅值上连续并取整数，从而将时间上离散、幅值上连续并取整数，从而将时间上离散、幅值上连续的模拟数据变成时间和幅值上都离散的数字的模拟数据变成时间和幅值上都离散的数字的模拟数据变成时间和幅值上都离散的数字的模拟数据变成时间和幅值上都离散的数字数据。数据。数据。数据。 uu编码编码编码编码：将量化后的数值（数字数据）按规则：将量化后的数值（
53、数字数据）按规则：将量化后的数值（数字数据）按规则：将量化后的数值（数字数据）按规则转换为对应的位数固定的二进制编码过程。转换为对应的位数固定的二进制编码过程。转换为对应的位数固定的二进制编码过程。转换为对应的位数固定的二进制编码过程。 402脉冲编码调制（PCM）量化：将抽样信号的无限多个数值用有模拟信号到数字信号的模拟信号到数字信号的PCM编码过程编码过程uu抽样：抽样：抽样：抽样：对模拟信号进行均匀抽样；对模拟信号进行均匀抽样；对模拟信号进行均匀抽样；对模拟信号进行均匀抽样；uu量化：量化：量化：量化：将将将将0 0到到到到6V6V的区间均匀划分成的区间均匀划分成的区间均匀划分成的区间均
54、匀划分成128128个区间个区间个区间个区间（量化值），量化值（量化值），量化值（量化值），量化值（量化值），量化值=128/6*=128/6*抽样点幅值。抽样点幅值。抽样点幅值。抽样点幅值。uu编码：编码：编码：编码：采用采用采用采用7 7位二进制码。如下图所示。位二进制码。如下图所示。位二进制码。如下图所示。位二进制码。如下图所示。41模拟信号到数字信号的PCM编码过程抽样：对模拟信号进行均匀抽模拟信号到数字信号的模拟信号到数字信号的PCM编码过程编码过程uu抽样、量化及编码结果如下：抽样、量化及编码结果如下：抽样、量化及编码结果如下：抽样、量化及编码结果如下：42模拟信号到数字信号的PC
55、M编码过程抽样、量化及编码结果如下：例例2-2 计算传输速率计算传输速率uu设单路语音信号的频率范围为设单路语音信号的频率范围为设单路语音信号的频率范围为设单路语音信号的频率范围为2003400Hz2003400Hz，抽样速率为抽样速率为抽样速率为抽样速率为8kHz8kHz，量化级别，量化级别，量化级别，量化级别Q=128Q=128。求该。求该。求该。求该PCMPCM语音信号的二进制传输速率为多少？语音信号的二进制传输速率为多少？语音信号的二进制传输速率为多少？语音信号的二进制传输速率为多少？解解解解：由题意，抽样速率：由题意，抽样速率：由题意，抽样速率：由题意，抽样速率8kHz8kHz大于语
56、音信号最高大于语音信号最高大于语音信号最高大于语音信号最高频率频率频率频率3400Hz3400Hz的的的的2 2倍，满足奈奎斯特抽样定理。倍，满足奈奎斯特抽样定理。倍，满足奈奎斯特抽样定理。倍，满足奈奎斯特抽样定理。 又：抽样速率为又：抽样速率为又：抽样速率为又：抽样速率为8kHz8kHz，量化级别，量化级别，量化级别，量化级别Q=128=2Q=128=27 7，即每个抽样值可用即每个抽样值可用即每个抽样值可用即每个抽样值可用7 7位二进制码表示。位二进制码表示。位二进制码表示。位二进制码表示。 因此，传输速率为：因此，传输速率为：因此，传输速率为：因此，传输速率为： R Rb b=80007
57、=5.610=80007=5.6104 4bpsbps。 43例2-2 计算传输速率设单路语音信号的频率范围为20034 本章小结本章小结1. 1.物理层解决的问题物理层解决的问题物理层解决的问题物理层解决的问题2. 2.物理层接口的四个特性物理层接口的四个特性物理层接口的四个特性物理层接口的四个特性uu机械特性、电气特性、功能特性、规程特性机械特性、电气特性、功能特性、规程特性机械特性、电气特性、功能特性、规程特性机械特性、电气特性、功能特性、规程特性3. 3.物理层协议示例物理层协议示例物理层协议示例物理层协议示例uuEIA RS-232EIA RS-232uuCCITT X.21CCIT
58、T X.214. 4. 常见数据编码常见数据编码常见数据编码常见数据编码uu不归零编码、归零编码、曼彻斯特编码和差分曼彻斯不归零编码、归零编码、曼彻斯特编码和差分曼彻斯不归零编码、归零编码、曼彻斯特编码和差分曼彻斯不归零编码、归零编码、曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码特编码特编码特编码 5. 5. 脉冲编码调制脉冲编码调制脉冲编码调制脉冲编码调制PCMPCM44 本章小结1.物理层解决的问题46思考题思考题1 1RS-232CRS-232C的电气规范如何定义的？的电气规范如何定义的？的电气规范如何定义的？的电气规范如何定义的？2 2简述简述简述简述RS-232CRS-232C工作过程（发送数据和接收数工作过程（发送数据和接收数工作过程（发送数据和接收数工作过程（发送数据和接收数据过程）。据过程）。据过程）。据过程）。3 3画出二进制编码画出二进制编码画出二进制编码画出二进制编码101101001101101001的归零码、不零零的归零码、不零零的归零码、不零零的归零码、不零零码、曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码。码、曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码。码、曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码。码、曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码。 45思考题1RS-232C的电气规范如何定义的？47感谢聆听
