计算机通信网物理层公开课一等奖优质课大赛微课获奖课件.pptx

1 1第第2章章 物理层物理层2.1 物理层概述物理层概述2.2 数据通信基础数据通信基础2.3 传播介质传播介质2.4 典型物理接口及协议典型物理接口及协议2.5 通信系统通信系统 SPLENG SPLENG第1页第1页2 22.1 物理层概述物理层概述nConnection，连接，连接n短距离连接短距离连接nDirect connection between StationsnStation：主机或网络节点：主机或网络节点nWired or Wireless（有线或无线）（有线或无线）nRS232C,Ethernet，红外，蓝牙，红外，蓝牙，WLAN，WiMaxn长距离连接长距离连接n借助于传播系统借助于传播系统(传播网传播网)实现实现nSDH/SONET、卫星网、微波接力等、卫星网、微波接力等n关注传播特性关注传播特性传播系统传播系统短距离短距离长距离长距离 SPLENG SPLENG第2页第2页3 32.1 物理层概述物理层概述信道编信道编/解码解码介质驱动介质驱动物理接口物理接口信道编信道编/解码解码介质驱动介质驱动SAPSAP传播载体传播载体001110001110向上提供向上提供无结构比特流无结构比特流n 接口形状接口形状/尺寸尺寸/引脚引脚等等n 0 1信号表示信号表示n 各引脚功效各引脚功效n 各引脚工作规则和顺各引脚工作规则和顺序序传传输输介介质质通通信信系系统统信道还涉及信道还涉及双双工工、半半双双工工传传输输速速率率模模拟、拟、数数字字传传播播同同时时异异步步传传播播 SPLENG SPLENG第3页第3页4 42.1 物理层概述物理层概述n服务服务n向上层提供无结构比特流（向上层提供无结构比特流（bits）n功效功效n激活介质、并在物理连接上传播激活介质、并在物理连接上传播bitsn协议拟定协议拟定bits传播码型、传播速率、传播方式、与物理介传播码型、传播速率、传播方式、与物理介质间接口质间接口n与传播载体紧密相关与传播载体紧密相关n 介质、通信系统介质、通信系统 SPLENG SPLENG第4页第4页5 52.2 数据通信基础数据通信基础n基本概念基本概念n码元速率与传播速率码元速率与传播速率n最大传播速率最大传播速率n通信方式通信方式n同时、异步传播同时、异步传播 SPLENG SPLENG第5页第5页6 6n信号幅频特性信号幅频特性n任何连续时间有限或周期性信号任何连续时间有限或周期性信号s(t)都可分解成都可分解成(无限个无限个)正弦正弦/余弦函数信号余弦函数信号:信号频谱信号频谱S(f)(教教材材p7374)ns(t)S(f)t:时间；时间；f:频率频率n信道幅频特性信道幅频特性n任何信道，对不同频率信号有不同衰减任何信道，对不同频率信号有不同衰减n经信道传输后信号经信道传输后信号n信号经过信道传输后信号经过信道传输后 So(f)=Si(f)H(f)n信号频谱在信道频谱范围内，才干经过信道，频信号频谱在信道频谱范围内，才干经过信道，频谱外信号被衰减谱外信号被衰减Basic Theoryts(t)f离散频谱离散频谱ts(t)S(f)S(f)连续频谱连续频谱ff(Hz)H(f)03400Hzf0f(Hz)低通信道低通信道带通信道带通信道信信道SiSo SPLENG SPLENG第6页第6页7 7Basic Theoryn数字信号数字信号nBit序列序列 0,1,电压波形序列电压波形序列V0,V1n每个每个bit波形均连续时间波形均连续时间Tnbit速率速率 r=1/Tn数字信号传播数字信号传播n基带传播基带传播n直接传播或经编码变换后传播直接传播或经编码变换后传播n频带传播频带传播nBit信号经调制成特定频率信号传播信号经调制成特定频率信号传播n使信号波形进入信道频带范围使信号波形进入信道频带范围ts(t)V0V1T00 00 0111编码编码0:V01:V10101V0V1T调制调制0:s0(f)1:s1(f)0101s1s1s0s0T SPLENG SPLENG第7页第7页8 8Basic Theoryn数字信号传输数字数据基带传输数字信号传输数字数据基带传输n应用环境应用环境n距离较短，介质质量较高以太网距离较短，介质质量较高以太网n光纤光纤n关键技术关键技术n编码与解码编码与解码n信号改变频率和数据传输速率基本相称信号改变频率和数据传输速率基本相称n尽也许在有限信号改变次数里编入（承载）尽也许在有限信号改变次数里编入（承载）更多数据更多数据n曼彻斯特编码、曼彻斯特编码、4B/5B、8B/6T SPLENG SPLENG第8页第8页9 9典型线路码型示例典型线路码型示例n曼彻斯特编码曼彻斯特编码n每位中点时刻每位中点时刻 表示表示0，表示表示1 SPLENG SPLENG第9页第9页1010Basic Theoryn模拟信号传输数字数据频带传输（载波方模拟信号传输数字数据频带传输（载波方式）式）n应用环境应用环境n电信号、较长距离、介质质量不好电信号、较长距离、介质质量不好ADSLn与原有模拟传输系统兼容与原有模拟传输系统兼容Cable Modemn无线通信无线通信n关键技术关键技术n调制与解调调制与解调n在频率较高信号上调制传输速率较低数据在频率较高信号上调制传输速率较低数据n尽也许在有限带宽信号里调制上（承载）更多尽也许在有限带宽信号里调制上（承载）更多数据数据n幅移键控、频移键控、相移键控幅移键控、频移键控、相移键控 SPLENG SPLENG第10页第10页1111调制技术调制技术(教材图2.21)SPLENG SPLENG第11页第11页1212Basic Theoryn数字信号传播数字信号传播n通用模型：用通用模型：用N级信号来代表级信号来代表bit信号信号n信号信号 s0,s1,sN 1(N=2,4,)n1/T=信号改变速率，单位时间传送符号数（码元数），信号改变速率，单位时间传送符号数（码元数），称为称为波特率波特率(baud)，或，或码元速率码元速率(教材教材p105)n每个波特能够传播每个波特能够传播1，2，3，个个bitnBit速率速率 r=log2N*波特率波特率 n例例 QPSK（N=4）编码调制编码调制000s0001s1111s70101Tsi sj skN=8每三个每三个bit用一个信号代表用一个信号代表比特速率增到比特速率增到3倍倍 SPLENG SPLENG第12页第12页1313数据传播率数据传播率nData Rate(bit rate)nChannel Data Rate(信道数据传播率信道数据传播率)nEffective Data Rate(有效数据传播率）有效数据传播率）n1Kbps 103bps，1Mbps=106bps,1Gbps=109bpsnbps(bits per second)n注意注意：传播速率与计算机存容量表示细微差别：传播速率与计算机存容量表示细微差别n教材教材p65p66n容量：容量：1KB=210B,1MB=220B,1GB=230B (B=Byte)Channel Data Rate R=1/TbtimeN bits total TbtimeTime used(T)Effective Data RateReff=N/T SPLENG SPLENG第13页第13页1414最大数据传播速率最大数据传播速率(教材教材P7576)n无噪声有限带宽信道最大传播速率无噪声有限带宽信道最大传播速率n由由H.Nyquiest 定理定理 拟定拟定n有噪声有限带宽信道最大传播速率有噪声有限带宽信道最大传播速率n由由Shannon定理拟定定理拟定 SPLENG SPLENG第14页第14页1515无噪带限信道最大传播速率无噪带限信道最大传播速率n依据依据H.Nyquiest 定理知：定理知：n无噪带限信道最大传播速率无噪带限信道最大传播速率U0max U0max=2Hlog2V 式中：式中：H：信道带宽，：信道带宽，V：信号数值级数：信号数值级数例：信道带宽例：信道带宽H为为3KHz，V=2（二进制，（二进制，2级）级）则则 U0max=23000log22=6000bit/s可见：在无噪带限信道上，提升编码效率（一可见：在无噪带限信道上，提升编码效率（一个码元携带更多个码元携带更多bit），能够提升传播速率），能够提升传播速率 SPLENG SPLENG第15页第15页1616有噪带限信道最大传播速率有噪带限信道最大传播速率n依据依据Shannon定理知：定理知：n有噪带限信道最大传播速率有噪带限信道最大传播速率U0max U0max=H log2（1+S/N）式中：式中：H 信道带宽，信道带宽，S 信号平均功率、信号平均功率、N 噪声平均功率噪声平均功率 S/N 信噪比信噪比：通惯用分贝（：通惯用分贝（dB）表示）表示 （如：如：S/N=100，表示为，表示为10lg100=20dB）例：例：H=3KHz，S/N=30dB（即（即S/N=1000）则则 U0max=H log2（1+S/N）=3000 log2（1+1000）=30kbps 可见：在有噪带限信道上，所能达到最大速率可见：在有噪带限信道上，所能达到最大速率与一个与一个 码元携带多少数据位数无关，即与编码效率无关码元携带多少数据位数无关，即与编码效率无关只与带宽和信噪比相关只与带宽和信噪比相关 SPLENG SPLENG第16页第16页1717最大传播速率最大传播速率讨论讨论n简朴传播方式简朴传播方式n仅用仅用2个信号传播时个信号传播时(或或S0，S1)n每每Hz带宽传播能力带宽传播能力2bit，(实际情况实际情况:1bit/Hz)n每个比特用两个每个比特用两个bit来传播来传播n好处：信号没有直流分量好处：信号没有直流分量n缺点：同样缺点：同样bit速率，要求速率，要求2倍信道带宽倍信道带宽n信号改变频率扩大信号改变频率扩大1倍倍n假如每比特用假如每比特用Nbit来传播，要求来传播，要求N倍带宽倍带宽n若想提升信道速率若想提升信道速率n无噪信道：不也许无限制增长信号个数无噪信道：不也许无限制增长信号个数n接受方难以区别差别细微信号接受方难以区别差别细微信号(通过信道信号有畸变通过信道信号有畸变)n有噪信道：不也许无限制增长信道带宽有噪信道：不也许无限制增长信道带宽n噪声能量与信道带宽成正比噪声能量与信道带宽成正比编码编码0:V0V11:V1V00011T0 0 1 10=1=SPLENG SPLENG第17页第17页1818b7b6b5b4b3b2b1b0b7b6b5b4b3b2b1b0b7b6b5b4b3b2b1b0b7b6b5b4b3b2b1b0b7 b6 b5 b4 b3 b2 b1 b0b0 b1b2 b3 b4 b5 b6 b7并行传播并行传播多条信道，多位同时传播多条信道，多位同时传播串行传播串行传播:单条信道，逐位传播单条信道，逐位传播在通信线路数量上有很大差别在通信线路数量上有很大差别适合用于短距离传播适合用于短距离传播可应用于长距离传播可应用于长距离传播通信方式通信方式 SPLENG SPLENG第18页第18页1919通信方式通信方式n单工单工n数据流始终在一个方向传播数据流始终在一个方向传播n通信双方，一方始终是发送端，另一端始终是接受端通信双方，一方始终是发送端，另一端始终是接受端n如：传呼、无线电广播、电视信号如：传呼、无线电广播、电视信号n半双工通信半双工通信n数据流能够在两个方向上传播，但同一时刻只能在一数据流能够在两个方向上传播，但同一时刻只能在一个方向上传播个方向上传播n通信双方，应含有发送和接受功效，但任何一方不能通信双方，应含有发送和接受功效，但任何一方不能同时发送和接受，在时间上必须错开同时发送和接受，在时间上必须错开n如：对讲机如：对讲机n全双工通信全双工通信n数据流能够同时在两个方向上传播数据流能够同时在两个方向上传播n如：电话通信如：电话通信 SPLENG SPLENG第19页第19页2020全双工、半双工、单工全双工、半双工、单工TxDRxDTxDFull duplex(Two way simultaneous)网络通信等网络通信等 TxDRxDTxDHalf duplex(Two way alternate)IEEE802.11、其它一些信道、其它一些信道RxDRxDTxDRxDSimplex(One way always)广播、电视等广播、电视等双向同时双向同时双向交替双向交替单向单向 SPLENG SPLENG第20页第20页2121n同时涉及：同时涉及：n位同时：每一位同时，使接位同时：每一位同时，使接受方知道每一位数据起始和受方知道每一位数据起始和结束结束n物理层同时物理层同时n群同时：每一段数据同时，群同时：每一段数据同时，使接受方知道每一段数据起使接受方知道每一段数据起始和结束始和结束n链路层同时链路层同时Transmission Schemen同时传播同时传播(Synchronous Transmission):nBit数据以均匀时间间隔数据以均匀时间间隔T传播，传播，连续不断连续不断n特点特点n可实现非常高传播速率可实现非常高传播速率(几百兆几百兆几十千兆几十千兆)n稳定传播速率稳定传播速率n需要保持双方收发同时需要保持双方收发同时n应用场合应用场合n与传播系统连接与传播系统连接nPSTN中数字信道、中数字信道、SDHTx Data signalTx clock signalRx Data signalRx clock signalSpare bitsBit stream SPLENG SPLENG第21页第21页2222n位同时位同时n时钟信号时钟信号n外同时：发送方传送过来外同时：发送方传送过来n额外时钟线额外时钟线n自同时：接受方从数据信号里提取自同时：接受方从数据信号里提取同时传播同时传播信号信号信号信号时钟时钟时钟时钟译码译码译码译码1 11 11 10 01 10 01 10 01 11 10 0 1 11 11 11 1 1 10 0数据线数据线数据线数据线时钟线时钟线时钟线时钟线 SPLENG SPLENG第22页第22页2323同时传播同时传播n自同时：时钟嵌入数据中自同时：时钟嵌入数据中时钟时钟提取提取Data(i)Clock(i)Data(i)+Clock(i)Data(i)Data(i)+Clock(i)Manchester coding SPLENG SPLENG第23页第23页2424同时传播同时传播n群同时群同时n数据链路层帧同时办法诸多数据链路层帧同时办法诸多n面向字符面向字符n面向位面向位n计数法计数法n物理层违法编码法物理层违法编码法n帧头部校验和法帧头部校验和法010010100101101111110101010110101000100100100100010010010100101101111110101010110101000100100100100010010010010010010010100100101001001010100100100111111100100100100100100101001001010010010101001001001111111000000000000010100001001111100010010000000010001000100000000000000101000010011111000100100000000100010001000010001000000000001000100000000001001010010110010010100101101111111111110 010101011010100010010010010001010101011010100010010010010001001001001001001001010010010100100101010010010010010010010010010100100101001001010100100100 01111111111111010000000000000101000010011111000100100000000100010001000000000000001010000100111110001001000000001000100010000100010000000000010001000000000 SPLENG SPLENG第24页第24页2525Transmission Schemen异步传播异步传播(Asynchronous Transmission)n字节为单位传播，字节间隔长度可变字节为单位传播，字节间隔长度可变n特点特点n不需要专门时钟线路不需要专门时钟线路(因此称为因此称为“异步异步”)n传播速率不也许很高传播速率不也许很高(最高约最高约200k b/s)n由起始由起始/停止位辨认一个字符停止位辨认一个字符n应用场合应用场合n计算机间直接连接计算机间直接连接n低速、短距离传播低速、短距离传播(几百米几百米几公里几公里)n键盘、鼠标传播方式键盘、鼠标传播方式ByteByteBytestartstop又称为又称为起起-止式传播止式传播RT SPLENG SPLENG第25页第25页2626异步传播异步传播n接受端和发送端有相同速率时钟，但没有同时接受端和发送端有相同速率时钟，但没有同时n接受方在每个接受方在每个Start处调整脉冲位置，确保后续至少处调整脉冲位置，确保后续至少8bit同时同时n对时钟精度要求低对时钟精度要求低0 0 0 0 0 1 0 01 1 0 0 1 1 1 1Clock1Clock2DataData调整调整调整调整发发收收失步失步调整调整StartStopStartStop SPLENG SPLENG第26页第26页2727异步传播与同时传播异步传播与同时传播n异步传播异步传播n一次只传播一个字符（一次只传播一个字符（8位）位）n速率低，用于信道质量较差环境速率低，用于信道质量较差环境噪音噪音n 同时传播同时传播n 一次传播一个数据段或块（连续一串字符）一次传播一个数据段或块（连续一串字符）n 用于信道质量好，高速数据传播用于信道质量好，高速数据传播 SPLENG SPLENG第27页第27页2828Transmission Schemen块传播块传播(Block Transmission)n以数据块为单位传播，块长度可变，块间可变以数据块为单位传播，块长度可变，块间可变长度间隔长度间隔n特点特点n增强型增强型“异步传播方式异步传播方式”n传播速率高传播速率高(可达上千兆可达上千兆)n应用场合应用场合n计算机网络中直接电缆连接计算机网络中直接电缆连接n典型如：以太网信道典型如：以太网信道RTBlockBlock SPLENG SPLENG第28页第28页29292.3 传播介质传播介质n传播介质对网络影响传播介质对网络影响n介质类型介质类型（教材（教材2.22.22.42.4，理解），理解）n磁介质磁介质(及其它存储介质）及其它存储介质）n有线介质有线介质n双绞线、同轴电缆、光纤双绞线、同轴电缆、光纤n无线传播无线传播n无线电、微波、红外线、毫米波、光波无线电、微波、红外线、毫米波、光波n卫星卫星 SPLENG SPLENG第29页第29页3030传播介质对网络影响传播介质对网络影响n不同介质带宽、延迟、费用和安装维护上不同介质带宽、延迟、费用和安装维护上都不同都不同n介质特性决定着数据传输性能和质量介质特性决定着数据传输性能和质量n介质带宽决定着数据传输速率介质带宽决定着数据传输速率n介质对信号衰减决定着数据传输距离介质对信号衰减决定着数据传输距离n介质抗干扰性能影响数据传输误码率介质抗干扰性能影响数据传输误码率 SPLENG SPLENG第30页第30页3131Transmission Median磁介质磁介质(现现Flash、DVD存储介质存储介质)n略略n双绞线双绞线(Twisted Pair)n抗电磁干扰能力好抗电磁干扰能力好n常见于电话线常见于电话线n100 kb/s 几公里几公里n以太网应用：基带传播、质量要求高、非屏蔽双绞线以太网应用：基带传播、质量要求高、非屏蔽双绞线n3类双绞线：类双绞线：UTP3，10M以太网以太网n5类双绞线：类双绞线：UTP5，100M以太网以太网n以太网原则要求使用距离小于以太网原则要求使用距离小于100米，以确保传播质量米，以确保传播质量V+V-s(t)s(t)SPLENG SPLENG第31页第31页3232双绞线及其插座双绞线及其插座 SPLENG SPLENG第32页第32页3333 双绞线实物图双绞线实物图n双绞线双绞线 SPLENG SPLENG第33页第33页3434 双绞线在以太网应用双绞线在以太网应用n一对线用于发送，另一对用于接受一对线用于发送，另一对用于接受 1、2发送，发送，3、6接受接受n传播方式传播方式nBlock TransmissionnCoding：Manchester，4B/5BRJ451818RJ45100Base-T双绞线双绞线 SPLENG SPLENG第34页第34页3535 双绞线应用示例双绞线应用示例(扩扩)HubSwitchRouterSwitchHubRouterStraight-through cables:nSwitch to router nSwitch to PC or server nHub to PC or server Crossover cables:nSwitch to switch nSwitch to hub nHub to hub nRouter to router nPC to PC nRouter to PC SPLENG SPLENG第35页第35页3636同轴电缆同轴电缆n与双绞线同属于铜缆介质与双绞线同属于铜缆介质n同轴电缆：非平衡型屏蔽电缆同轴电缆：非平衡型屏蔽电缆n高带宽和良好噪声克制特性高带宽和良好噪声克制特性n基带同轴电缆基带同轴电缆n粗缆和细缆，特性阻抗粗缆和细缆，特性阻抗50欧姆欧姆n用于数字传播用于数字传播n线缆太硬，布线、搭接困难线缆太硬，布线、搭接困难n早期局域网曾经使用，现在已基本不用早期局域网曾经使用，现在已基本不用n宽带同轴电缆宽带同轴电缆n特性阻抗特性阻抗75欧姆欧姆n用于模拟传播和有线电视信号传播用于模拟传播和有线电视信号传播10Base510Base2 SPLENG SPLENG第36页第36页3737BNC Connector SPLENG SPLENG第37页第37页3838光纤光纤n光纤优越性光纤优越性n低衰减：适合长距离传播信号低衰减：适合长距离传播信号n高带宽：超大容量信息传播高带宽：超大容量信息传播n光波传播：单向、不受电磁波干扰光波传播：单向、不受电磁波干扰n不易窃听：保密性好不易窃听：保密性好n体积小，轻：适合长距离应用体积小，轻：适合长距离应用n抗压碎、抗拉抗压碎、抗拉n弯曲半径较大弯曲半径较大 SPLENG SPLENG第38页第38页3939n光纤类型光纤类型n按材料不同分为按材料不同分为n石英光纤石英光纤n塑料光纤塑料光纤n按光波传输路径分为按光波传输路径分为n多模光纤多模光纤MMF（距离近（距离近,速率速率较低）较低）nUp to 100 Mbps，2 kmn单模光纤单模光纤SMF（距离远（距离远,速率速率高）高）nUp to 40Gbps，100 kmn波长窗口波长窗口n850nm/1310nm/1550nmn几公里几公里(850)，上百公里，上百公里(1310,1550)光纤光纤multiple light pathsSourceDetectorMMFsingle light pathSMF SPLENG SPLENG第39页第39页4040光纤光纤n光纤光纤n光纤彻底改写了长距离高速率传播历史光纤彻底改写了长距离高速率传播历史n过去：长距离传播是低速、高误码率代名词过去：长距离传播是低速、高误码率代名词n现在：长距离传播速率、质量均超出短距离铜线现在：长距离传播速率、质量均超出短距离铜线n长距离长距离大传播延迟特性不会改变大传播延迟特性不会改变 SPLENG SPLENG第40页第40页4141Fiber OpticalnConnectionnData TransmissionnSynchronous (同时传播同时传播)nFull duplex(2 fiber)V.35光纤传播系统光纤传播系统SDH/SONETV.35 SPLENG SPLENG第41页第41页4242n无线传输优势无线传输优势n无需连线：移动性、灵活性无需连线：移动性、灵活性n需要考虑需要考虑n频段频段n方向性方向性n衰落衰落n干扰干扰n覆盖覆盖n安全安全n不同频段适应不同应用不同频段适应不同应用n频段与应用见频段与应用见p85 图图2.11（第（第4版）版）无线传播（自由空间传播）无线传播（自由空间传播）SPLENG SPLENG第42页第42页4343无线传播无线传播n无线传播无线传播(wireless)n电磁波谱电磁波谱LF(长波长波)，MF(中波中波)，HF(短波短波)，VHF/UHF(超超短波短波)，SHF/EHF(微波微波)，THF，红外、激光，红外、激光n频带宽度：普通可用中心频率正负频带宽度：普通可用中心频率正负10%简朴计算简朴计算nLF：105*20%=2*104=20 kHzn传播：传播：nLF：饶射能力极强，传播距离远，带宽太窄：饶射能力极强，传播距离远，带宽太窄nHF：可通过电离层反射达到远距离传播目的：可通过电离层反射达到远距离传播目的nVHF以上：视距以上：视距(直线直线)传播传播nSHF以上：可用天线较好聚焦以上：可用天线较好聚焦,减轻衰减减轻衰减(信噪比高信噪比高)n红外：短距离通信红外：短距离通信n激光：有无线光纤称呼，但易受太阳光影响激光：有无线光纤称呼，但易受太阳光影响 SPLENG SPLENG第43页第43页4444Transmission Median卫星卫星n类型类型nLEO：低轨卫星：低轨卫星 几百公里几百公里nMEO：中轨卫星：中轨卫星 15000公里公里nGEO：地球同时卫星：地球同时卫星 35000公里公里n提供信道带宽提供信道带宽n几十到几千兆几十到几千兆Hzn往返传播延迟往返传播延迟n自行预计：自行预计：LEO、MEO、GEO各在什么范围各在什么范围 SPLENG SPLENG第44页第44页45452.4 典型物理接口及协议典型物理接口及协议n物理接口四大特性物理接口四大特性n机械特性机械特性n接口部件尺寸、规格、插针数和插针分布等接口部件尺寸、规格、插针数和插针分布等n电气特性电气特性n接口部件信号电平、阻抗、传播速率、编码方式等接口部件信号电平、阻抗、传播速率、编码方式等n功效特性功效特性n接口部件信号线划分、意义及用途（数据线、控制线、接口部件信号线划分、意义及用途（数据线、控制线、定期线）定期线）n规程特性规程特性n接口部件各信号线工作规则和先后顺序。接口部件各信号线工作规则和先后顺序。SPLENG SPLENG第45页第45页46462.4 典型物理接口及协议典型物理接口及协议n典型物理接口示例典型物理接口示例RS232nEIA RS-232C 原则由美国电子工业协会原则由美国电子工业协会（EIA）提出）提出n RS（Recommengded Standard）表示推荐原则）表示推荐原则n 232是原则编号，是原则编号，C是该原则经历审定次数。是该原则经历审定次数。CCITT与之相应提议与之相应提议V24与与RS232C类似类似n 通惯用于连接通惯用于连接DTE和和DCE。n数据终端设备（数据终端设备（DTE）：如计算机、终端等（资）：如计算机、终端等（资源子网设备）源子网设备）n数据电路端接设备（数据电路端接设备（DCE）：如）：如modem,端节端节点设备等（通信子网设备）点设备等（通信子网设备）SPLENG SPLENG第46页第46页4747RS-232Cn低速短距离连接低速短距离连接n低速：低速：1200bps,2400bps,115.2Kbps(max)n短距离：短距离：15米米(max)nConnection TypenDTEDTE:两台计算机间两台计算机间nDTEDCE：连接到：连接到Modem，实现远程连接，实现远程连接RS-232CModemRS-232C电话信道电话信道程控电话互换网程控电话互换网DTEDCEDTEDTE SPLENG SPLENG第47页第47页4848RS232C机械特性机械特性n外型为外型为DB-25和和DB-9两种两种n普通连接器座为针状（普通连接器座为针状（male），头为孔状），头为孔状（female）n通常使用：通常使用：nPC机机COM1、COM2n.SPLENG SPLENG第48页第48页4949RS232C SPLENG SPLENG第49页第49页5050RS232C电气特性电气特性（扩）（扩）n电平电平:NRZ Codingn-3v to-25v 为为 logic 1n+3v to+25v 为为 logic 0n-3v and+3v 为过渡区为过渡区n传播方式：非平衡（共地）传播方式：非平衡（共地）time+3V-3V-3V1100+25V25V-25V-25V0VmarkspaceVoltageUnbalanced driven SPLENG SPLENG第50页第50页5151RS232C功效特性功效特性（扩）（扩）n下下表表列列出出了了惯惯用用针针脚脚功功，只只定定义义DTE端端接接口口线线，DCE端端配配合合DTE定义定义n其其它它针针脚脚用用于于测测试试 modem、选选择择速速率率，数数据据定定期期等等，很少使用。很少使用。信号信号类别类别 n功效阐明功效阐明符号符号 BB-BB-2525DB-9DB-9方向方向地线地线 保护地保护地 GND GND 1 1信号地信号地SGSG7 75 5数据数据线线 发送数据（发往信道）发送数据（发往信道）TXD TXD 2 23 3到到DCEDCEn接受数据（来自信道）接受数据（来自信道）RXDRXD3 32 2到到DTEDTE控控制制线线请求发送（请求发往信道）请求发送（请求发往信道）RTSRTS4 47 7到到DCEDCEn清除发送（清除发送（DCE已准备好向信已准备好向信道发送数据）道发送数据）CTSCTS5 58 8到到DTEDTE数据端接装置就绪（数据端接装置就绪（DCEDCE已处于数据方式）已处于数据方式）DSRDSR6 66 6到到DTEDTE数据终端就绪（数据终端就绪（DTEDTE已准备好与已准备好与DCEDCE通信）通信）DTRDTR20204 4到到DCEDCEn响铃批示（正从信道接受响铃响铃批示（正从信道接受响铃信号）信号）RIRIRI22229 9到到DTEDTEn载波检测（从信道上接受载波载波检测（从信道上接受载波信号）信号）DCDDCD8 81 1到到DTEDTE SPLENG SPLENG第51页第51页5252RS232C规程特性规程特性（扩）（扩）nTxD、RxD：DTE收发数据线收发数据线n双方通信前，需要确认对方是否准备好双方通信前，需要确认对方是否准备好nDTR、DSR：=1 分别表明分别表明DTE、DCE准备好准备好nDCE随时可向随时可向DTE发送数据发送数据nDTE要发送数据时，需要通过下列环节要发送数据时，需要通过下列环节nRTS=1：DTE向向DCE请求发送数据请求发送数据nCTS=1：DCE告诉告诉DTE，能够发送数据，能够发送数据nDTE发送数据发送数据DSRDTRDCDRIDTE 接受数据接受数据RxDDSRDTEDCEDTRRTSCTSDTE 发送数据发送数据TxD SPLENG SPLENG第52页第52页5353RS-232C（扩）（扩）nData TransmissionnAsynchronous 异步传播异步传播TxDRxDRTSCTSDTRDSR数据有效期数据有效期设备活动期设备活动期b0b7b0b7b0b0b7StartStopStartStop010101010101DTEb7 SPLENG SPLENG第53页第53页5454RS232C几种典型连接与应用（扩）几种典型连接与应用（扩）DSRDTEModem(DCE)TxDRTSCTSRxDDTRRIDCDTelephoneLinenDTE与与DCE（PCModem）SPLENG SPLENG第54页第54页5555RS232C几种典型连接与应用几种典型连接与应用（扩）（扩）nDTE与与DTE（PCPC），），Null ModemDSRDTEDTETxDRTSCTSRxDDTRRIDCDDSRTxDRTSCTSRxDDTRRIDCDDSRDTETxDRTSCTSRxDDTRRIDCDDSRTxDRTSCTSRxDDTRRIDCDDTEDSRDTEDTETxDRTSCTSRxDDTRRIDCDDSRTxDRTSCTSRxDDTRRIDCD 完整空完整空Modem连接连接 简朴空简朴空Modem连接连接 最简空最简空Modem连连接接地地地地地地 SPLENG SPLENG第55页第55页5656V.35/G.703 InterfacenMechanical1131425V.35G.703 SPLENG SPLENG第56页第56页5757V.35/G.703 InterfacenConnectionTxDTxCRxDRxCDTRDSRRTSCTSDTEDCEV.35G.703 SPLENG SPLENG第57页第57页5858V.35 nData TransmissionnSynchronous transmission(同时传播同时传播)nCoding:NRZnFull duplexDataTxDTxCRxDRxCRTSCTSDTRDSR数据有效数据有效设备活动设备活动 SPLENG SPLENG第58页第58页5959V.35/G.703 ParametersnV.35nData rates:2.048Mbps(E1)nDistance:15米米nG.703nData rates：2.048Mbps(E1)nSynchronous transmissionnFull duplex nDistance:1.52 kmV.35传播系统传播系统V.35E1信道信道V.35-G.703接口转换器接口转换器G.703G.703G.703G.703 SPLENG SPLENG第59页第59页6060V.35/G.703nTransmission Servicesn连续连续bit 流流V.35/G.703发发收收控制控制连续连续bit流流DL LayerBit流处理硬件流处理硬件010111000101011100010101110001 SPLENG SPLENG第60页第60页6161接口转换器（适配器）接口转换器（适配器）n将物理接口通过一定技术转换为另一个接口将物理接口通过一定技术转换为另一个接口形式，从而能更灵活地选取传播介质形式，从而能更灵活地选取传播介质 SPLENG SPLENG第61页第61页626210Base2 Ethernet NICbuilt-in transceiverComputerEthernet NICbuilt-in transceiverComputerEthernet NICbuilt-in transceiverComputerEthernet NICbuilt-in transceiverComputerEthernet NICbuilt-in transceiverComputerEthernet NICAUI transceiverComputer10Base2Repeater50-ohm terminatorBNC TeeConnectorBNC BarrelTransceiver Cable15-pin