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计算机网络 第 2 章 物理层 本章的主要内容 2.1 物理层的基本概念 2.2 数据通信的基本知识 2.3 物理层下面常见的传输介质 2.4 信道复用技术 2.5 数字传输系统 2.6物理层标准举例EIA-232-E 接口标准 2.7 RS449接口标准 2.8 常见的几种宽带接入技术 物理层的主要功能 通过制定物理设备和传输介质之间的接口技术规范，实现物理设备之间的比特流的透明传输； 提供数据通路； 传输数据； 一些管理工作； 网络中常用的物理设备 LAN常用设备 WAN常用设备 DTE 与 DCE DTE (Data Terminal Equipment) 是数据终端设备，是具有一定的数据处理能力和发送、接收数据能力的设备。 典型的DTE就是一台计算机。 DCE (Data Circuit-terminating Equipment)是数据电路端接设备，它在 DTE 和传输线路之间提供信号变换和编码的功能，并且负责建立、保持和释放数据链路的连接。 典型的DCE就是调制解调器。 物理层要解决的问题范围 物理层要考虑的问题 定义物理设备和传输介质之间的接口特性，以及传输介质的类型; 数据比特的物理表示：信号编码问题; 数据速率：每秒发送的比特数，决定了一个比特的持续时间; 位同步：收发双方的时钟同步; 线路配置：点到点连接或多点连接; 物理拓扑：物理设备之间的连接形式; 通信方式：单工通信、半双工通信和全双工通信; 传输方式：串行传输与并行传输; 2.1 物理层的基本概念 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、引线数目和排列方式、接插件的锁紧方式等； 电气特性 指明引线上传输信号的码型结构、电平高低、阻抗大小、传输速率等； 功能特性 定义接口部件的各信号线的用途（数据线、控制线、定时线等）； 规程特性 定义建立、维持、释放物理连接和传输比特流等功能事件的实现顺序； DTE—DCE接口 1、机械特性 规定了物理连接时对插头和插座的几何尺寸、插针或插孔芯数及排列方式、锁定装置形式等。 机械特性 电气特性指明引线上传输信号的码型结构、电平高低、阻抗大小、传输速率等； 规定了在物理连接上导线的电气连接及有关的电路的特性,一般包括: 接收器和发送器电路特性的说明 表示信号状态的电压/电流电平的识别 最大传输速率的说明 互连电缆相关的规则 例RS232的电气特性 对于数据信号，采用负逻辑； 对于控制信号，采用正逻辑； 非平衡方式 —采用分立元件技术设计的非平衡接口，每个电路使用一根导线，收发两个方向共用一根信号地线 采用差动接收器的非平衡方式—这类采用集成电路技术的非平衡接口，与前一种方式相比，发送器仍使用非平衡式，但接收器使用差动接收器。每个电路使用一根导线，但每个方向都使用独立的信号地线 平衡方式 —采用集成电路技术设计的平衡接口，使用平衡式发送器和差动式接收器，每个电路采用两根导线，构成各自完全独立的信号回路； 功能特性定义接口部件的各信号线用途（数据线、控制线、定时线等） 规定了接口信号的来源、作用以及其它信号之间的关系 接口信号线按功能分为： 数据信号线 控制信号线 定时信号线 接地线 信号线命名可采用数字、字母组合或英文缩写 例:RS232 的主要接口信号定义 规程特性定义建立、维持、释放物理连接和传输比特流等功能事件的实现顺序 规定了进行数据交换的控制步骤，这些控制步骤的应用使得比特流传输得以完成。 目前CCITT物理层定义的规程有： V系列—V.24、V.25、V.35、V.54等 X系列—X.20、X.20bis、X.21、X.21bis等 重要的新规程：EIA RS-449及X.21 EIA RS-232C应用最广泛 规程特性 各种事件出现的顺序 2.2 数据通信的基础知识 数据通信中的几个术语 数据(data)——运送信息的实体。 信号(signal)——数据的电气的或电磁的表现。 模拟信号——连续变化的。 数字信号——取值是离散数值。 调制解调 基带信号 频带信号 三种通信方式 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。 信息传输速率和码元传输速率 信息传输速率（比特率）： 码元传输速率（波特率）： 波特(Baud)和比特(bit)是两个不同的概念。 信息的传输速率“比特/秒”与码元的传输速率“波特”在数量上却有一定的关系。 若 1 个码元只携带 1 b