1、计算机通信网,2011年教案,作者：段景山,2,第二章 物理层,物理层功能 数据通信理论 传输介质（直接相连的介质） 通信系统（非直接相连的介质） 物理接口规范,3,2.5 物理层接口,各种接口类型 RS-232C (异步传输) RJ45 (块传输) V.35/G.703 (同步传输) BNC（块传输）,4,2.5.1 物理层接口定义规范,四大接口特性 机械特性 接口外观、尺寸、接插件 电气特性 电信号的频率、幅度、编码方式等 功能特性 接口各针脚的功能 规程（过程）特性 接口各针脚的工作流程,5,2.5.2 RS232C,低速：1200bps,2400bps, 115.2Kbps (max)
2、 短距离：15米 (max),6,机械特性,EIA 574 9 针连接器 接口应用情况 PC机上: COM1, COM2 Router: Async ports Switch: Console EIA 232,25 pin,7,电气特性,-3v to -25v 表示逻辑 1 (mark) +3v to +25v 表示逻辑 0 (space) -3v to +3v不确定,信道的连接基本要求 发送线路连接到对方的接收线路 接收线路连接到对方的发送线路 如图：通信双方对同一电缆接口(收/发)线明确定义 否则会出现收收、发发的冲突 设备接口的标准名称 DTE：Data Terminal Equipme
3、nt DCE：Data Circuit-termination Equipment 接口线定义：只定义DTE端的接口线，DCE端配合DTE的定义,功能特性,14,14,用户端：DTE,网络端：DCE,RS232C,连接线路,DTE,DCE,1 2 3 4 5 6 7 8 9,TxD,1 2 3 4 5 6 7 8 9,RxD,DCD,DTR,DSR,RTS,CTS,RI,DCD、RI： 拨号Modem专用信号,DTE,DTE,DTE,DCE,DCE,DCE,DTE间、DCE间的连接需要改动电缆中的线路才能实现 （Modem专用信号可不使用）,PSTN,SG,功能特性,引脚定义 （DTE端）,1
4、1,功能特性,TxD (发送数据), 3号针脚 DTEDCE的数据发送线 RxD (接收数据), 2号针脚 DTE DCE的数据接收线 RTS (请求发送), 7号针脚 DTE 请求DCE接收数据，当DCE准备好后，DCE会应答CTS信号 CTS (清除待发送), 8号针脚 DCE通知DTE可以发送数据了,Received data,Transmitted data,Carrier detector,DTE ready,Signal gnd,DCE ready,Request to send,Clear to send,Ring indicator,12,功能特性,DTR (DTE 预位) D
5、SR (DCE 预位) DCD (载波检测) RI (振铃指示) ,Received data,Transmitted data,Carrier detector,DTE ready,Signal gnd,DCE ready,Request to send,Clear to send,Ring indicator,13,规程特性,通信规则 双方通信前，需要确认对方是否准备好 DTR、DSR：=1 分别表明DTE、DCE准备好 DCE随时可向DTE发送数据 DTE要发送数据时，需要经过以下步骤 RTS=1：DTE向DCE请求发送数据 CTS=1：DCE告诉DTE，可以发送数据 DTE发送数据 三
6、个操作阶段 准备阶段 请求/指示阶段 发送/接收阶段,14,规程特性-准备阶段,DTR,DSR,DTE,DCE,DTE,DCE,DTE assert DTR when it is ready,DCE assert DSR when it is ready,DSR,DTE,DCE,DTR,Both side are ready,15,规程特性请求/指示阶段,DTE assert RTS for sending request,DSR,DTE,DCE,DTR,RTS,CTS,DSR,DTE,DCE,DTR,RTS,CTS,DCE assert CTS for ack the request,DCE
7、 assert RI for incoming call,DSR,DTE,DCE,DTR,DCD,RI,Ringing,DSR,DTE,DCE,DTR,DCD,RI,DCE assert DCD and deassert RI for incoming data,16,规程特性-发送/接收阶段,DSR,DTR,DCD,RI,DTE Receiving data,RxD,DSR,DTE,DCE,DTR,RTS,CTS,DTE sending data,TxD,RS-232接口规范反思,四个特性 语法、语义、时序？,17,18,2.5.3 BNC接口,Thin Coaxial Cable,BNC
8、Barrel,BNC Tee,BNC 50-ohm Terminator,Male BNC Connector,Female BNC Connector,Male BNC Connector （for attaching Tee to NIC）,Ground Wire,Locking Protrusion,Female BNC Connector,AUI Connector （15-pin）,RJ-45 jack （8-pin）,Rear View of Ethernet NIC,Male BNC Connector,19,BNC Connector,20,10Base2,10Base2 Re
9、peater,50-ohm terminator,BNC Tee Connector,BNC Barrel,Transceiver Cable,15-pin AUI Connector,Thin Ethernet Transceiver,2.5.4 RJ45 （块传输，以太网接口）,Mechanical,Cable： UTP (Un-Twisted Pair )STP Cable category: CAT3、CAT5、,Plug,Jack,Ethernet Card,UTP cable,RJ45 （以太网接口）,连接方式,1,8,1,8,DTE,DCE,1、2一路信号，3、6一路信号 4、5
10、、7、8留作其它用途,引脚、线序直接对应,RJ45接口,特殊连接时如何决定线序？,23,DTE,DTE,DCE,DCE,DCE定义,3,6,1,2,DCE定义,3,6,1,2,RJ45 （以太网接口）,Electrical Connection,TxD,RxD,DCE,TxD,RxD,DTE,DTE-DTE,DTE-DCE,TxD,RxD,V+,V-,V+,V-,RJ45 （以太网接口）,Data Transmission Block Transmission Coding：Manchester，4B/5B,TxD,RxD,Data Rate 10Mbps(CAT3,10Base-T) 100
11、Mbps(CAT5,100Base-T) 1000Mbps(CAT5e, 1000Base-Tx) 10Gbps (CAT6) Distance 100米,Block长度：上千字节,RJ45 （以太网接口）,Data Transmission Service Full duplex Block by block (one frame per block),RJ45,发,收,控制,UTP Cable,Frame-1,Frame-2,Block,Block,Block,27,2.5.5 V.35/G.703 Interface,V.35 Male,V.35 Female,G.703,PSTN/SD
12、H,同步传输信道,V.35/G.703,G.703,电子科大通信学院,28,V.35/G.703,Connection,TxD,TxC,RxD,RxC,DTR,DSR,RTS,CTS,DTE,DCE,V.35,G.703,短距离传输(100米),较长距离传输(2Km),电子科大通信学院,29,V.35,Data Transmission Synchronous transmission (同步传输) Coding: NRZ Full duplex,Data,TxD,TxC,RxD,RxC,RTS,CTS,DTR,DSR,数据有效,设备活动,电子科大通信学院,30,G.703,Data Tran
13、smission Synchronous transmission (同步传输) Coding：HDB3 Full duplex,Coding,Data Bits,Clock,decoding,Clock extraction,Data,HDB3,电子科大通信学院,31,V.35/G.703 Parameters,V.35 Data rates: 2.048Mbps (E1) Distance: 15米 G.703 Data rates：2.048Mbps (E1) Distance: 1.52 km,V.35,传输系统,V.35,E1信道,V.35-G.703接口转换器,G.703,G.70
14、3,G.703,G.703,电子科大通信学院,32,2.5.6 光纤接口(块、同步传输),Mechanical,光缆,电子科大通信学院,33,PSTN/SDH,光纤接口,Connection,Data Transmission Synchronous (同步传输) Coding: HDB3 (electrical) Full duplex (2 fiber),块传输,同步传输,电子科大通信学院,34,光纤接口,Parameters 单模光纤：速率高，传输距离远 Up to 10Gbps，100s km 多模光纤：速率较低，距离较近 Up to 100s Mbps，2 km,V.35,光纤传输系
15、统 SDH/SONET,V.35,直接连接,35,2.5.7 接口转换器（适配器）,将物理接口通过一定的技术转换为另一种接口形式，从而能更灵活地选用传输介质,2.6物理层小结,物理层模型,36,DL,DL,Phy,Phy,Bytes Series,Continuous bit stream,Block of bits,Digital transmission Asynchronous Synchronous Block,Packet,L3,L2,L1,从物理层的数字bit流传输方式，到网络层的Packet传输，还需进一步的技术处理链路层,物理层小结,Connection Short Dista
16、nce direct connection Long Distance via transmission systems Channel bit Length main parameter L = R * （d / v） Data Rate Distance Cable and Interface Type Wires, Wireless, Coaxial, Fiber DTE/DCE，RS-232C，RJ45，V.35/G.703,37,作业,1、一条电缆长度为2公里。以10Mbps、100Mbps、1000Mbps工作时，信道的bit长度各为多少？（注：电磁波在电缆中的传播速度为三分之二光
17、速） 2、假设：光纤信道的误码率为10-10，信道速率为2.5Gbps，出现bit错误的平均时间间隔是多少？ 3、规定block传输的规则如下：传输速率10Mbps，Block的最大长度为1500字节，最小长度为64字节，block间的最小间隔为96bit时间。最大有效传输速率为多少？每秒最多可传输多少Block？ 选做：教材27、34、47,38,39,串行电缆连接器（资料）,V.35 male,V.35 female,EIA/TIA-449 male,EIA/TIA-449 female,EIA-613 HSSI male,EIA/TIA-232 male,EIA/TIA-232 female,X.21 male,X.21 female,EIA-530 male,40,EIA-232 DB-25 to DB-25 Modem Cable,41,EIA-232 DB-25 to DB-9 Modem Cable,42,EIA-232 DB-9 to DB-25 Modem Cable,43,EIA-232 DB-9 to DB-9 Modem Cable,44,EIA-232 RJ-45 8-pin to DB-25 Modem Cable,45,EIA-232 RJ-45 8-pin to DB-9 Modem Cable,
