1、计算机网络 Computer Networks,南京邮电大学计算机学院 计算机通信教研室,网络通信技术,数据传输是实现数据通信的基础。数据通信是为了实现计算机与计算机或计算机与终端之间信息交互而产生的一种通信技术，是计算机与通信相结合的产物。数据通信着重于数据的传输，不涉及数据所表示的原始信息，而计算机通信则着重于信息的交互。,数据通信和计算机通信,现代通信网的组成,在通信系统模型的基础上，现代通信网的组成包括三个部分：终端系统、交换系统和传输系统。其主要任务是提供面向信息的处理、交换和传送服务。 传输系统又可分为：中继传输系统和用户传输系统。,通信网的分类,按通信业务类型分类：电话网、电报网
2、、数据网、移动网等。 按服务性质分类：公用网、专用网。 按信号传输方式分类：模拟网、数字网。 按信号在网络中处理方式分类：交换网、广播网。 按网络结构等级分类：主干网、区域网、本地网。,现代通信网的基本框架结构,电 信 管 理 网,业务网,支撑网,基础网,电话网 数据网 移动网 综合业务数字网 ,信令网 同步网 ,交换网 传输网 接入网 ,（1）基础网,交换网：通常按网络规划设置若干交换节点（交换机）。交换节点之间用中继线连接，用户终端利用用户线接入交换节点。 传输网：使用有线传输媒体或无线传输媒体连接交换节点。可采用模拟或数字传输方式。 接入网：用户接入网。,（2）支撑网,支撑网对于用户是透
3、明的，用于保证网络的正常运行。 信令网：由信号点、信号转接点及信号链路组成。实现网络各部分控制信号的传送和交换，完成网络控制功能。 同步网：传输网络同步时钟。同步网是分级网，采用主从同步方式。网络中有一个高精度主时钟，下级局在接收信号中获取同步信号。,（3）业务网,业务网直接向用户提供各种通信业务。 电话网：话音通信、传真通信。 数据网：各种数据通信服务。 移动网：移动通信设备的通信。 综合业务数字网：各种综合业务、多媒体信息的传送。 其它通信业务,（4）电信管理网,对整个通信网络资源进行管理，支持业务运行、维护的网络。 从理论上说，电信管理网应该独立于所管理的网络，完成网络管理的各项功能。
4、在实际应用中，电信管理网也常常利用了通信网络的一些传输能力等功能来实现其通信功能。,数据通信系统模型,一个通信系统可以划分为三大部分： 源系统（或发送端） 传输系统（或传输网络） 目的系统（或接收端） 注意：各部分与物理设备并不完全对应。而且，噪声存在于系统各个部分。,数据通信系统模型,调制解调器,PC 机,公用电话网,调制解调器,数字比特流,数字比特流,模拟信号,模拟信号,正文,正文,PC 机,数据通信系统模型,输入输出设备,传 输 控 制 器,D C E,D C E,通 信 控 制 器,主 机,信道,数据电路,数据链路,DTE 终端设备,DTE 中央计算机,数据通信系统模型,数据终端设备（
5、DTE）：简单数据终端、中央计算机系统 数据电路终接设备（DCE）：信号转换设备（模拟、数字） 信道：模拟信道、数字信道 数据电路：信道两端DCE（物理链路） 数据链路：数据电路加上 DTE 中的通信 控制功能。（逻辑链路）,数据通信,数据通信系统举例,(a) 用户通过电话网拨号通信,数据通信,数据通信系统举例,(b) 局域网用户通过Internet上网通信,数据通信,数据通信系统的概念,数据(data)描述事物或信息的实体。 信号(signal)数据的电气的或电磁的表现。 “模拟的”(analogous)连续变化的。 “数字的”(digital)取值是离散数值。 调制把数字信号转换为模拟信号
6、的过程。 解调把模拟信号转换为数字信号的过程。,数据通信,数据通信系统的模型,数据通信,模拟信道 模拟信号：时间和幅度取值连续变化的信号量。 模拟信道：适于模拟信号传输的信道 模拟传输系统：传输模拟信号的通信系统 数字信道 数字信号：时间和幅度取值离散（不连续变化）的信号量。 数字信道：适于数字信号传输的信道 数字传输系统：传输数字信号的通信系统,模拟信道与数字信道,数据通信,单向通信（单工通信）只能有一个方向的通信而没有反方向的交互。 双向交替通信（半双工通信）通信的双方都可以发送信息，但不能双方同时发送(当然也就不能同时接收)。 双向同时通信（全双工通信）通信的双方可以同时发送和接收信息。
7、,通信的双方信息交互方式,数据通信,以模拟传输系统传输模拟数据信息。最早的电话系统即是其典型应用。 主要传输方式： 基带传输 频带传输 调幅 调频 调相,模拟数据，模拟传输,数据通信,随着数字通信技术的发展，以及数字通信的突出优点，数字传输系统得到了广泛的应用。 将模拟数据转化为数字形式后，就可以使用先进的数字传输和交换技术。 通信应用中，使用数字信号对模拟数据编码的典型应用是在程控电话交换系统的用户接口设备上，采用脉冲编码调制（PCM：Pulse Coded Modulation）。,模拟数据，数字传输,数据通信,模拟数据，数字传输,采样量化,编码,模拟数据,数字信号,时间量化,幅值量化,采
8、样间隔Ts 2 fc,数字 信道,解码,恢复,模拟数据,数字信号,数字信号,模拟数据,数据通信,有些传输媒体只适合于传输模拟信号，为充分利用现有的传输资源，必须将数字数据转换为模拟信号才能传输。 将数字数据转换为模拟信号的过程叫调制（实际上是用数字信号控制模拟信号的某些参数，使模拟信号携带信息）。 将携带信息的模拟信号转换成数字数据（或称从已调制的模拟信号中提取数字数据）的过程叫解调。,数字数据，模拟传输,数据通信,最常用的数字数据模拟信号转换设备是调制解调器（MODEM），同时具有调制和解调的功能，在数据通信系统中，是一种典型的DCE设备。 常用的调制技术： 载波：一种便于发射和接收，及技术
9、实现的高频简谐波或周期性脉冲信号。 当载波为高频简谐波时，可用三个参数描述：振幅、频率、相位。控制这三个参数变化，可以实现调制功能。,数字数据，模拟传输,数据通信,以数字数据控制载波的幅度，称为数字调幅，又称幅移键控，简称ASK。 以数字数据控制载波的相位，称为数字调相，又称相移键控，简称PSK。 以数字数据控制载波的频率，称为数字调频，又称频移键控，简称FSK。 以数字数据控制载波的幅度和相位，称为数字调幅调相，简称APK。 其它调制方式，如正交幅度调制（QAM）。,数字数据，模拟传输,数据通信,直接使用数字信号表示数字数据并传输。 数字数据可以采用二状态信号表示，也可以使用多状态信号表示。
10、 在传输数据的同时，往往需要同时传输时钟信号，保证收发同步。 数字信号的相关概念： 单极性、双极性 归零，不归零 绝对码，相对码（差分编码）,数字数据，数字传输,数据信号的表示,数据序列,单极性不归零码,单极性归零码,双极性不归零码,双极性归零码,0 1 0 0 1 1 0 0 0 1 1 1,数据信号的表示,数据序列,伪三元编码,曼彻斯特编码,差分曼彻斯特编码,不归零相对编码 见 1 反转,0 1 0 0 1 1 0 0 0 1 1 1,数据通信,任何实际的信道都不是理想的，在传输信号时会产生各种失真以及带来多种干扰。 码元传输的速率越高，或信号传输的距离越远，在信道的输出端的波形的失真就越
11、严重。,信道的最高码元传输速率,数据通信,失真不严重失真严重,实际的信道 （带宽受限、有噪声、干扰和失真）,输入信号波形,输出信号波形 (失真不严重),数字信号通过实际的信道,数据通信,在理想的低通信道中，如果信道带宽为W Hz，则此信道的最高码元传输速率是每秒 2 W 个码元。 理想低通信道的最高码元传输速率是每赫兹带宽中，每秒 2 个码元。 波特 (Baud )，码元传输速率的单位，1 波特为每秒传送 1 个码元。,奈氏(Nyquist)准则,数据通信,实际的信道所能传输的最高码元速率，要明显地低于奈氏准则给出上限数值。 波特 (Baud) 和比特 (bit) 是两个不同的概念。 波特是码
12、元传输的速率单位（每秒传多少个码元）。码元传输速率也称为调制速率、波形速率或符号速率。 比特是信息量的单位。,信道的最高码元传输速率,数据通信,信息的传输速率“比特/秒”与码元的传输速率“波特” 在数量上有一定的关系。 若 1 个码元只携带 1 bit 的信息量，则“比特/秒” 和 “波特” 在数值上相等。 若 1 个码元携带 n bit 的信息量，则N Baud 的码元传输速率所对应的信息传输速率为 N n b/s。,信道的最高码元传输速率,数据通信,信道的最高码元传输速率,传输比特流 10011100 ,10 01 11 00 ,2bit一组,4种幅度,1个码元携带2bit信息, n =
13、log2M (M 码元状态数),t,3 2 1 0,数据通信,香农(Shannon)用信息论的理论推导出了带宽受限且有高斯白噪声干扰的信道的极限、无差错的信息传输速率。 信道的极限信息传输速率 C 可表达为C = W log2(1+S/N) b/s W 为信道的带宽（以 Hz 为单位）； S 为信道内所传信号的平均功率； N 为信道内部的高斯噪声功率。,信道的极限信息传输速率,数据通信,信道的带宽或信道中的信噪比越大，则信息的极限传输速率就越高。 只要信息传输速率低于信道的极限信息传输速率，就一定可以找到某种办法来实现无差错的传输。,香农公式表明,数据通信,若信道带宽 W 或信噪比 S/N 没
14、有上限（当然实际信道不可能是这样的），则信道的极限信息传输速率 C 也就没有上限。 实际信道上能够达到的信息传输速率要比香农的极限传输速率低不少。,香农公式表明,数据通信,信号带宽：(bandwidth)是指信号具有的频带宽度，单位是赫（或千赫、兆赫、吉赫等）。 模拟信道：表示通信线路允许通过的信号频带范围就称为线路带宽(通频带)。 数字信道：“带宽”是所能传送的“最高数据率”同义语，单位是“比特每秒”。,带宽,数据通信,常用的带宽单位是 千比每秒，即 kb/s （103 b/s） 兆比每秒，即 Mb/s（106 b/s） 吉比每秒，即 Gb/s（109 b/s） 太比每秒，即 Tb/s（10
15、12 b/s） 请注意：在计算机界，数据量的表示K = 210 , M = 220, G = 230, T = 240。,带宽,数据通信,发送时延（传输时延 ）：发送数据时，数据块从结点进入到传输媒体所需要的时间。 信道带宽：数据在信道上的发送速率。常称为数据在信道上的传输速率。,发送时延 =,数据块长度（比特）,信道带宽（比特/秒）,时延,数据通信,传播时延：电磁波在信道中需要传播一定的距离而花费的时间。 信号传输速率（即发送速率）和信号在信道上的传播速率是完全不同的概念。,传播时延 =,信道长度（米）,信号在信道上的传播速率（米/秒）,时延,数据通信,处理时延：交换结点为存储转发而进行一些
16、必要的处理所花费的时间。 结点缓存队列中分组排队所经历的时延是处理时延中的重要组成部分。 处理时延的长短往往取决于网络中当时的通信量。 有时可用排队时延作为处理时延。,时延,数据通信,数据从源点经过网络传送，到达目的点所经历的总时延就是发送时延、传播时延和处理时延之和：,总时延 = 发送时延 + 传播时延 + 处理时延,时延,数据通信,所谓高速网络链路，我们提高的仅仅是数据的发送速率，而不是比特在链路上的传播速率。 提高链路带宽减小了数据的发送时延。 提高网络传输速率，减小网络传输时延，主要是减少发送时延和处理时延。,时延,数据通信,数据传输的目的是确保在接收端能恢复原始发送的二进制数字信号序
17、列。但在传输过程中，不可避免会受到噪声和外界的干扰，致使出现差错。通常，采用差错率作为衡量数据传输信道可靠性质量的指标。主要有误码率和误组率。 差错率是一个统计平均值，因此在测试或统计时，总的发送数据量应达到一定的数量，否则得出的结果没有意义。,差错率,数据通信,误码率：在一定时间内接收到出错的比特数 e1 与总的传输比特数 e2 之比。Pe（e1/e2) 100 由于实际的传输信道及通信设备存在随机差错与突发差错，而数据通信常采用数据块或帧为单位进行传输，使用误组率可以更好反映传输效率。 误组率：在一定时间内接收出错的组数 b1 与总的传输组数 b2 之比。Pb（b1/b2) 100,差错率
18、,数据通信,在比较不同数据传输系统的有效性时，常以数据传输速率来比较，但仅考虑数据传输速率是不够的，因为各种传输系统所使用的带宽是不同的。应考虑系统单位频带的传输能力。 一般来说，数据传输系统占用的带宽越宽，传输信号的能力就越大。 衡量有效性的主要指标是频带利用率，（带宽利用率）它反映数据传输系统对频带资源的利用水平和有效程度。系统数据传输速率/系统频带宽度（bps/Hz）,有效性质量指标,传输媒体,1、 导向传输媒体双绞线同轴电缆光纤 2、 非导向传输媒体地面微波卫星微波无线电波红外线技术,传输媒体,1、导向传输媒体,双绞线,铜线,铜线,聚氯乙烯 套层,聚氯乙烯 套层,屏蔽层,绝缘层,绝缘层
19、,无屏蔽双绞线 UTP,屏蔽双绞线 STP,传输媒体,1、导向传输媒体,把两根互相绝缘的铜导线并排放置，再用规则的方法绞合起来。绞合的导线可以减少相邻线对的相互干扰。多对绞合导线构成了双绞线电缆。 双绞线可用于模拟传输和数字传输。 价格低，安装方便，但带宽窄，抗干扰性能较差。,双绞线,传输媒体,1、导向传输媒体,类型 阻抗 返回损耗 近端串扰1Mhz 100m 100m 3类UTP 100 12db 43db 4类UTP 100 12db 58db 5类UTP 100 12db 64db,双绞线,传输媒体,1、导向传输媒体,同轴电缆,外导体屏蔽层,绝缘层,绝缘保护套层,内导体,传输媒体,1、导
20、向传输媒体,同轴电缆由内导体铜质芯线（单股实心线或多股绞合线）、绝缘层、网状编织的外导体屏蔽层以及保护塑料外层组成。 由于外导体屏蔽层的作用，同轴电缆具有较好的抗干扰特性（特别是高频段），适合高速数据传输。 通常按特性阻抗数值不同，可分为两类： 50 同轴电缆：数据通信中传输基带信号 75 同轴电缆：模拟传输系统（CATV）,同轴电缆,传输媒体,1、导向传输媒体,光纤,远供电源,光纤及包层,填充物,外护套,包带层,包层,纤芯,（a）光缆结构剖面图,（b）光波在纤芯中传播,传输媒体,1、导向传输媒体,光纤通常由非常透明的石英玻璃拉成细丝，主要由纤芯和包层构成。纤芯很细，直径为8100um，且折射
21、率较高，包层相对折射率较低。多根光纤构成光缆。 光波利用光的全反射原理通过纤芯传导。通过传递光脉冲进行通信。 光纤通信衰耗小，距离长，抗干扰能力强，传输容量大，保密性好。 多模光纤：多条不同入射角光线在一条光纤中传输。 单模光纤：直径只有一个光波长大小，直线传输。,光纤,传输媒体,1、导向传输媒体,光线在光纤中的折射,折射角,入射角,包层 （低折射率的媒体）,包层 （低折射率的媒体）,纤芯 （高折射率的媒体）,包层,纤芯,传输媒体,1、导向传输媒体,光纤,高折射率 (纤芯),低折射率 (包层),光线在纤芯中传输的方式是不断地全反射,传输媒体,1、导向传输媒体,光纤,多模光纤,传输媒体,2、非导
22、向传输媒体,在交通不便、施工不便的地方（高山、海洋、城市），或距离较远的情况下，使用无线传输方式，成本较低。 信息技术的发展，人们要求在运动中进行电话通信或计算机通信。 无线电波可以在自由空间各个方向传播，实现多种通信。这种通信不使用前述的各种导向传输媒体，故称为“非导向传输媒体”。,传输媒体,电信领域使用的电磁波的频谱,无线电,微波,红外线,可见光,紫外线,X射线,射线,双绞线,同轴电缆,卫星,地面微波,调幅 无线电,调频 无线电,海事 无线电,光纤,电视,LF,MF,HF,VHF,UHF,SHF,EHF,THF,波段,104 105 106 107 108 109 1010 1011 10
23、12 1013 1014 1015 1016,100 102 104 106 108 1010 1012 1014 1016 1018 1020 1022 1024,移动 无线电,传输媒体,2、非导向传输媒体,无线传输所使用的频段很广，人们可以根据需要使用不同频段特性进行通信。 传统无线电：长波、中波、短波甚高频、特高频、超高频、极高频 微波通信（240GHz，直线传播) 地面接力微波：在地面建立若干微波中继站，中继站将前一站信号接收，放大后转发到下一站，实现“接力”式传输。 卫星通信：将微波中继站放在卫星上实现。通信建立远，覆盖面积大。,传输媒体,2、非导向传输媒体,地面微波的工作频率范围一
24、般为120 GHz，其特点是直线传播，因此只能在视距范围内进行传输。由于受到地形和天线高度的限制，两微波站间的通信距离一般为3050 km。,地面微波,传输媒体,2、非导向传输媒体,卫星通信的最大特点是通信距离远，且通信费用与通信距离无关。同步卫星发射出的电磁波能辐射到地球上的通信覆盖区的跨度达18000多公里。只要地球赤道上空的同步轨道上，等距离地放置3颗相隔120度的卫星，就能基本上实现全球的通信。,卫星微波,传输媒体,2、非导向传输媒体,卫星微波,传输媒体,2、非导向传输媒体,无线电波是一个广义的概念，从含义上讲，无线电波是全向传播，而微波是定向传播。无线电波不同频段用于不同通信方式3
25、30 MHz，用于短波通信；30300MHz，用于数据通信；蜂窝无线电移动通信。,无线电波,传输媒体,2、非导向传输媒体,红外线技术已经在计算机通信中得到了应用，例如两台笔记本电脑对着红外接口，可传输文件。红外线链路只需一对收发器，可调制不相干的红外光，在视线距离的范围内传输，具有很强的方向性。,红外线技术,多路复用,随着电子技术和计算机技术的发展，通信终端和交换设备的性能不断提高，而价格却迅速降低。 传输媒体由于资源有限，制造成本增加，即使采用原料丰富的光纤线路，但铺设费用也在增长。其投资在整个通信网络占有的比重越来越大。 信道复用技术是在一条传输信道中传输多路信号，以提高传输媒体的利用率。
26、,多路复用,1、频分复用,当传输信道的带宽较大，而所传输的信号只需部分带宽就可实现有效传送，则可以在信道中同时传输多路信号，每路信号占用部分带宽。 频分复用是按频率划分不同的子信道，每个子信道占用不同的频率范围。采用调制技术，将信号搬移到信道相应的频段上。 频分复用常用于载波电话系统、电视等。,多路复用,1、频分复用,频率1,频率3,频率2,频率4,时间,频率,T4,T3,T2,T1,T1,T2,T3,T4,多路复用,2、时分复用,时分复用是采用时间分片方式来实现传输信道的多路复用，即每一路信号传输都使用信道的全部带宽，但只能使用其中某个时隙。 静态时分复用中，多个数据终端的信号分别在预定的时
27、隙内传输，其分配关系固定，周期性使用，收发双方保持同步，又称同步时分复用。若无数据传输时，对应时隙空闲。 静态时分复用时高速传输介质容量等于各个低速终端数据速率之和。,多路复用,2、时分复用,频率,时间,B,C,D,B,C,D,B,C,D,B,C,D,多路复用,2、时分复用,频率,时间,C,D,C,D,C,D,C,D,A,A,A,A,多路复用,2、时分复用,频率,时间,B,D,B,D,B,D,B,D,A,A,A,A,多路复用,2、时分复用,频率,时间,B,C,B,C,B,C,B,C,A,A,A,A,多路复用,2、时分复用,静态时分复用中，每个数据终端的信号与传输时隙分配关系固定，无数据传输时，
28、对应时隙空闲。因此效率较低。 动态时分复用又称异步时分复用，或称统计时分复用（STDM），是按需分配媒体资源，提高了传输媒体的利用率。 动态时分复用中，用户数据传输速率之和可以大于高速线路传输容量。 动态时分复用中需要使用缓冲存储和流量控制技术来保证数据正确传送。,多路复用,2、时分复用,A,B,C,D,a,a,b,b,c,d,b,c,a,t,t,t,t,t,4 个时分复用帧,#1,a,c,b,c,d,静态时分复用,#2,#3,#4,用户,多路复用,2、时分复用,用户,A,B,C,D,a,b,c,d,t,t,t,t,t,3 个 STDM 帧,#1,a,c,b,a,b,b,c,a,c,d,#2,
29、#3,统计时分复用,多路复用,3、码分复用,码分复用是蜂窝移动通信中迅速发展的一种信号处理方式。 常用的名词是码分多址 CDMA (Code Division Multiple Access)。 这种系统发送的信号有很强的抗干扰能力，其频谱类似于白噪声，不易被敌人发现。 每一个比特时间划分为 m 个短的间隔，称为码片(chip)。,多路复用,3、码分复用,每个站被指派一个惟一的 m bit 码片序列。 如发送比特 1，则发送自己的 m bit 码片序列。 如发送比特 0，则发送该码片序列二进制反码。 例如，S 站的 8 bit 码片序列是 00011011。 发送比特 1 时，就发送序列 00
30、011011， 发送比特 0 时，就发送序列 11100100。 S 站的码片序列：(1 1 1 +1 +1 1 +1 +1),多路复用,3、码分复用,每个站分配的码片序列不仅必须各不相同，并且还必须互相正交(orthogonal)。 在实用的系统中是使用伪随机码序列。,多路复用,令向量 S 表示站 S 的码片向量，令 T 表示其他任何站的码片向量。 两个不同站的码片序列正交，就是向量 S 和T 的规格化内积(inner product)都是 0：,3、码分复用,多路复用,任何一个码片向量和该码片向量自己的规格化内积都是1 。一个码片向量和该码片反码的向量的规格化内积值是 1。,3、码分复用,
31、多路复用,4、波分复用,波分复用就是光的频分复用，即在一根光纤上传输多路光载波信号。 密集波分复用（DWDM）是一种支持巨大数量信道的系统。 波分复用技术可以进一步提高光纤的传输容量，满足通信需求量的迅速增长和多媒体通信。,多路复用,4、波分复用,1550 nm 0 1551 nm 11552 nm 21553 nm 31554 nm 41555 nm 51556 nm 61557 nm 7,0 1550 nm 1 1551 nm 2 1552 nm 3 1553 nm 4 1554 nm 5 1555 nm 6 1556 nm 7 1557 nm,8 2.5 Gb/s 1310 nm,20
32、Gb/s,复 用 器,分 用 器,EDFA,120 km,物理层及通信接口,物理层基本概念,物理层是OSI参考模型中的最低一层，向下是与物理设备之间的接口，直接与传输介质相连接，使二进制数据位流通过该接口从一台设备传送给相邻的另一台设备；向上为数据链路层提供透明的比特流传输服务。 物理层接口不仅包括DTEDCE之间的接口，也包括DCEDCE之间的接口。,物理层及通信接口,物理层协议,物理层通过执行建立物理连接和数据传输等功能向数据链路层提供服务。从物理链路的构成来看，物理层可处于多种环境之中，不同类型和特性的物理链路由不同的物理层协议描述。 物理层协议与通信设备的接口特性密切相关，通信设备接口
33、有机械、电气、功能、规程四个方面的特性。,物理层及通信接口,通信接口特性是指DTE和DCE之间连接的物理特性。 这种连接特性与所选用的DCE类型、传输信道（模拟/数字）、通信方式（半双工/全双工）和通信速率有关。 物理层标准主要描述了通信接口的相关特性。包括机械特性、电气特性、功能特性和规程特性。,物理层及通信接口,由于历史原因，通信接口相关特性标准大多采用 CCITT 的有关建议标准。 V系列建议是为了在模拟传输系统（电话网）中实现数据通信而制定的标准。 X系列建议是专门为数据通信制定的，符合开放系统互连参考模型的标准。 其它通信接口标准，如 I 系列、G系列。 为了减少标准数量，也可使用其
34、它标准，如ISO的相关标准。,物理层及通信接口,物理层的主要任务描述为确定与传输媒体的接口的一些特性，即： 机械特性：指明接口所用接线器的形状和尺寸、引线数目和排列、固定和锁定装置等等。 电气特性：指明在接口电缆的各条线上出现的电压的范围。 功能特性：指明某条线上出现的某一电平的电压表示何种意义。 规程特性：指明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序和条件。,物理层及通信接口,1、机械特性,机械特性描述接口接插件的插头、插座的规格、尺寸、几何形状，插针/插孔的数量与排列情况等。 机械特性主要使用ISO标准。ISO 2110 25芯（2排，13/12）ISO 2593 34芯（4排，9/8/9/8
35、 ）ISO 4902 37芯（2排，19/18）ISO 4903 15芯（2排，8/7）9 芯（2排，5/4）,物理层及通信接口,1、机械特性,X.21接口/ ISO4903,V.24接口/ RS-232 / ISO2110,V.35 接口/ ISO2593,A,B,D,C,H,M,S,W,a,f,j,E,K,P,U,Y,c,h,m,J,N,T,X,b,g,k,F,L,R,V,Z,d,l,n,1,13,14,25,1,8,9,15,常见接口的机械特性,物理层及通信接口,2、电气特性,电气特性描述通信接口的发信器（驱动器）和接收器的电气连接方法及其电气参数。 电气连接方法：不平衡型、半平衡型、平
36、衡型 电气参数：电压（电流）值、单极性/双极性，等效电路和阻抗值、分布电容、信号上升时间等。,物理层及通信接口,V.28建议 不平衡双流接口电路V.35建议 平衡双流接口电路V.10/X.26建议 准平衡双流接口电路（不平衡驱动，平衡接收）V.11/X.27建议 平衡双流接口电路 不平衡接口节约电路，平衡接口抗干扰能力强。在实际接口应用中，平衡/不平衡接口电路常混合使用。,2、电气特性,物理层及通信接口,随着距离增加，电路的电容作用增强，影响信号波形，信号速率应降低。,2、电气特性,距离,速率,物理层及通信接口,V.28 V.10/RS-423V.11/RS-422,RS232,2、电气特性,
37、物理层及通信接口,3、功能特性,功能特性描述接口执行的功能，定义接插件的每一引脚的功能。 功能特性分为：地线（或公共回线），数据信号，控制信号，定时信号。 接口的功能名称是从DTE角度定义的，每个信号都有相应的流向。,物理层及通信接口,V系列接口为每一种控制功能定义了一条电路，接口电路数量多，不易扩展。 X系列接口采用一线多功能、功能复用和多条电路状态组合来表示工作状态和控制功能，接口电路数量少，易于扩展。,3、功能特性,物理层及通信接口,CCITT V.24建议定义接口的功能特性和规程特性。 100系列适用于DTE与MODEM或DTE与串行自动呼叫/应答器之间的接口电路。 200系列适用于D
38、TE与并行自动呼叫/应答器之间的接口电路。 CCITT .24建议定义接口的功能特性。 .24建议使用 T、C，R、I 电路的组合分别实现数据信号和控制信号的功能。,3、功能特性,物理层及通信接口,地线或公共回线 数据电路 数据发送，数据接收 控制电路 实现通信规程的控制和测试 定时电路 发送定时，接收定时,3、功能特性,物理层及通信接口,3、功能特性,DB9,DB9,DB9,RXD 2,TXD 3,RTS 7,CTS 8,DCD 1,DSR 6,DTR 4,GND 5,零调制连接,计算机常用接口,RI 9,2 RXD,3 TXD,7 RTS,8 CTS,1 DCD,6 DSR,4 DTR,5
39、 GND,9 RI,物理层及通信接口,4、规程特性,规程特性描述接口上的传输事件与控制传输所需要执行的事件的顺序和条件。 V系列接口由V.24建议描述其规程特性。 X系列接口常使用X.20、X.21建议描述其规程特性，使用状态转移图说明通信过程。,物理层及通信接口,4、规程特性,X.20建议定义了在公用数据网上提供起止式传输服务的DTE和DCE之间的接口。 X.21建议定义了在公用数据网上提供同步工作的DTE和DCE之间的接口。,物理层及通信接口,DTE A,DCE A,DCE B,DTE B,108/1 on,107 on,104,103,108/2 on,125,107 on,109 on
40、,106 on,105 on,105 on,109 off,106 off,105 off,109 on,106 on,104,103,109 off,106 off,105 off,107 DSR 108 DTR 109 DCD RTS CTS TXD RXD GND 125 RI,物理层及通信接口,EIARS232：是美国电子工业协会制定的著名物理层通信接口标准。目前主要有C、D、E版本，但区别不大。 RS232标准与 CCITT V.24/V.28建议的子集兼容，只是定义名称不同。 在 RS232标准中，DTE使用针型插头，DCE使用孔型插座。 RS232使用 25芯或 9 芯连接器。,EIARS232接口,物理层及通信接口,EIARS232接口,物理层及通信接口,EIARS449：为适应更高速率和性能而制定的接口标准。包括三个标准： RS449：规定接口的机械特性、功能特性和规程特性，采用37引脚连接器。 RS423A：不平衡接口电气特性（V.10） RS422A：平衡接口电气特性（V.11）,EIARS449接口,
