（數(shù)據(jù)通信設(shè)備）

物理層的媒體包括架空明線、平衡電纜、光纖、無線信道等。通信用的互連設(shè)備指DTE和DCE間的互連設(shè) 備。DTE即數(shù)據(jù)終端設(shè)備，又稱物理設(shè)備，如計算機、終端等都包括在內(nèi)。而DCE則是數(shù)據(jù)通信設(shè)備或電路連接設(shè)備，如調(diào)制解調(diào)器等。數(shù)據(jù)傳輸通常是經(jīng)過DTE──DCE，再經(jīng)過DCE──DTE的路徑?；ミB設(shè)備指將DTE、DCE連接起來的裝置，如各種插頭、插座。LAN中的各種粗、細同軸電纜、T型接、插頭，接收器，發(fā)送器，中繼器等都屬物理層的媒體和連接器。

物理層的接口的特性

(1) 機械特性

指明接口所用的接線器的形狀和尺寸、引線數(shù)目和排列、固定和鎖定裝置等等。

(2) 電氣特性

指明在接口電纜的各條線上出現(xiàn)的電壓的范圍。

(3) 功能特性

指明某條線上出現(xiàn)的某一電平的電壓表示何意。

(4)規(guī)程特性 指明對于不同功能的各種可能事件的出現(xiàn)順序。

物理層的主要特點:

(1)由于在OSI之前，許多物理規(guī)程或協(xié)議已經(jīng)制定出來了，而且在數(shù)據(jù)通信領(lǐng)域中，這些物理規(guī)程已被許多商品化的設(shè)備所采用，加之，物理層協(xié)議涉及的范圍廣泛，所以至今沒有按OSI的抽象模型制定一套新的物理層協(xié)議，而是沿用已存在的物理規(guī)程，將物理層確定為描述與傳輸媒體接口的機械，電氣，功能和規(guī)程特性。

(2)由于物理連接的方式很多，傳輸媒體的種類也很多，因此，具體的物理協(xié)議相當復雜。

信號的傳輸離不開傳輸介質(zhì)，而傳輸介質(zhì)兩端必然有接口用于發(fā)送和接收信號。因此，既然物理層主要關(guān)心如何傳輸信號，物理層的主要任務(wù)就是規(guī)定各種傳輸介質(zhì)和接口與傳輸信號相關(guān)的一些特性。

1.機械特性

也叫物理特性，指明通信實體間硬件連接接口的機械特點，如接口所用接線器的形狀和尺寸、引線數(shù)目和排列、固定和鎖定裝置等。這很像平時常見的各種規(guī)格的電源插頭，其尺寸都有嚴格的規(guī)定。

已被ISO 標準化了的DCE接口的幾何尺寸及插孔芯數(shù)和排列方式。

DTE(Data Terminal Equipment，數(shù)據(jù)終端設(shè)備，用于發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的設(shè)備，例如用戶的計算機)的連接器常用插針形式，其幾何尺寸與.DCE(Data Circuit-terminating Equipment，數(shù)據(jù)電路終接設(shè)備，用來連接DTE與數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備，例如Modem調(diào)制解調(diào)器)連接器相配合，插針芯數(shù)和排列方式與DCE連接器成鏡像對稱。

2.電氣特性

規(guī)定了在物理連接上，導線的電氣連接及有關(guān)電路的特性，一般包括:接收器和發(fā)送器電路特性的說明、信號的識別、最大傳輸速率的說明、與互連電纜相關(guān)的規(guī)則、發(fā)送器的輸出阻抗、接收器的輸入阻抗等電氣參數(shù)等。

3.功能特性

指明物理接口各條信號線的用途(用法)，包括:接口線功能的規(guī)定方法，接口信號線的功能分類--數(shù)據(jù)信號線、控制信號線、定時信號線和接地線4類。

4.規(guī)程特性

指明利用接口傳輸比特流的全過程及各項用于傳輸?shù)氖录l(fā)生的合法順序，包括事件的執(zhí)行順序和數(shù)據(jù)傳輸方式，即在物理連接建立、維持和交換信息時，DTE/DCE雙方在各自電路上的動作序列。

以上4個特性實現(xiàn)了物理層在傳輸數(shù)據(jù)時，對于信號、接口和傳輸介質(zhì)的規(guī)定。

物理層的一些標準和協(xié)議早在OSI/TC97/C16 分技術(shù)委員會成立之前就已制定并在應(yīng)用了，

OSI也制定了一些標準并采用了一些已有的成果。下面將一些重要的標準列出，以便讀者查閱。

ISO2110:稱為"數(shù)據(jù)通信----25芯DTE/DCE接口連接器和插針分配"。它與EIA(美國電子工業(yè)協(xié)會)的"RS-232-C"基本兼容。

ISO2593:稱為"數(shù)據(jù)通信----34芯DTE/DCE----接口連接器和插針分配"。

ISO4902:稱為"數(shù)據(jù)通信----37芯DTE/DEC----接口連接器和插針分配"。與EIARS-449兼容。

CCITT V。24:稱為"數(shù)據(jù)終端設(shè)備(DTE)和數(shù)據(jù)電路終接設(shè)備之間的接口電路定義表"。其功

能與EIARS-232-C及RS-449兼容于100序列線上。

反映在物理接口協(xié)議中的物理接口的4個特性是機械特性、電氣特性、功能特性與規(guī)程特性。:

(1)機械特性， 指明接口所用接線器的形狀和尺寸、引線數(shù)目和排列、固定和鎖定裝置等。這很像平時常見的各種規(guī)格的電源插頭的尺寸都有嚴格的規(guī)定。

(2)電氣特性， 指明在接口電纜的各條線上出現(xiàn)的電壓的范圍。

物理層的電氣特性規(guī)定了在物理連接上傳輸二進制位流時線路上信號電壓高低、阻抗匹配情況、傳輸速率和距離的限制等.早期的電氣特性標準定義物理連接邊界點上的電氣特性，而較新的電氣特性標準定義的都是發(fā)送器和接收器的電器特性，同時還給出了互連電纜的有關(guān)規(guī)定.比較起來，較新的標準更有利于發(fā)送和接收線路的集成化工作.物理層接口的電氣特性主要分為三類:非平衡型，新的非平衡型和新的平衡型。

非平衡型的信號發(fā)送器和接收器均采用非平衡方式工作，每個信號用一根導線傳輸，所有信號共用一根地線.信號的電平是用+5V~+15V，表示二進制"0"，用-5V~-15V，表示二進制"1".信號傳輸速率限于20Kbps以內(nèi)，電線長度限于15M以內(nèi).由于信號線是單線，因此線間干擾大，傳輸過程中的外界干擾也很大。

在新的非平衡型標準中，發(fā)送器采用非平衡方式工作.接收器采用平衡方式工作(即差分接收器).每個信號用一根導線傳輸.所有信號共用兩根地線，即每個方向一根地線.信號的電平使用+4v~+6v表示二進制"0"，用-4V~-6V表示二進制"1".當傳輸距離達到1000M時，信號傳輸速率在3kbps以下，隨著傳輸速率的提高，傳輸距離將縮短.在10M以內(nèi)的近距離情況下，傳輸速率可達300kbps。由于接收器采用差分方式接收，且每個方向獨立使用信號地，因此減少了線間干擾和外界干擾.

新的平衡型標準規(guī)定，發(fā)送器和接收器均以差分方式工作，每個信號用兩根導線傳輸，整個接口無需共用信號就可以正常工作，信號的電平由兩根導線上信號的差值表示.相對于某一根導線來說，差值在+4V~+6V表示二進制"0"，差值在-4V~-6V表示二進制"1".當傳輸距離達到1000M時，信號傳輸率在100kbps以下;當在10m以內(nèi)的近距離傳輸時，速率可達10Mbps。由于每個信號均使用雙線傳輸，因此線間干擾和外界干擾大大削弱，具有較高的抗共模干擾能力。

(3)功能特性，規(guī)定了接口信號的來源、作用以及其他信號之間的關(guān)系。即物理接口上各條信號線的功能分配和確切定義。物理接口信號線一般分為數(shù)據(jù)線、控制線、定時線和地線。

DTE/DCE標準接口的功能特性主要是對各接口信號線作出確切的功能定義，并確定相互間的操作關(guān)系。對每根接口信號線的定義通常采用兩種方法:一種方法是一線一義法，即每根 信號線定義為一種功能，CCITT V24、EIA RS-232-C、EIA RS-449等都采用這種方法;另一種方法是一線多義法，指每根信號線被定義為多種功能，此法有利于減少接口信號線的數(shù)目，它被CCITT X。21所采用。

接口信號線按其功能一般可分為接地線、數(shù)據(jù)線、控制線、定時線等類型。對各信號線的命名通常采用數(shù)字、字母組合或英文縮寫三種形式，如EIA RS-232-C采用字母組合，EIA RS-449采用英文縮寫，而CCITT V。24則以數(shù)字命名。在CCITT V。24建議中，對DTE/DCE接口信號線的命名以1開頭，所以通常將其稱為100系列接口線，而用于DTE/ACE接口信號線命名以2開頭，故將它稱做200系列接口信號線。

(4)規(guī)程特性， 定義了再信號線上進行二進制比特流傳輸?shù)囊唤M操作過程，包括各信號線的工作順序和時序，使得比特流傳輸?shù)靡酝瓿伞?/p>

DTE/DCE標準接口的規(guī)程特性規(guī)定了DTE/DCE接口各信號線之間的相互關(guān)系、動作順序以及維護測試操作等內(nèi)容。規(guī)程特性反映了在數(shù)據(jù)通信過程中，通信雙方可能發(fā)生的各種可能事件。由于這些可能事件出現(xiàn)的先后次序不盡相同，而且又有多種組合，因而規(guī)程特性往往比較復雜。描述規(guī)程特性一種比較好的方法是利用狀態(tài)變遷圖。因為狀態(tài)變遷圖反映了系統(tǒng)狀態(tài)的變遷過程，而系統(tǒng)狀態(tài)遷移正是由當前狀態(tài)和所發(fā)生的事件(指當時所發(fā)生的控制信號)所決定的。

不同的物理接口標準在以上4個重要特性上都不盡相同。實際網(wǎng)絡(luò)中比較廣泛使用的是物理接口標準有EIA-232-E、EIA RS-449和CCITT的X。21建議。EIA RS-232C仍是目前最常用的計算機異步通信接口。

DCE(數(shù)據(jù)通信設(shè)備或者數(shù)據(jù)電路終端設(shè)備):該設(shè)備和其與通信網(wǎng)絡(luò)的連接構(gòu)成了網(wǎng)絡(luò)終端的用戶網(wǎng)絡(luò)接口。它提供了到網(wǎng)絡(luò)的一條物理連接、轉(zhuǎn)發(fā)業(yè)務(wù)量，并且提供了一個用于同步DCE設(shè)備和DTE設(shè)備之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r鐘信號。調(diào)制解調(diào)器和接口卡都是DCE設(shè)備的例子。

數(shù)據(jù)終端設(shè)備DTE和數(shù)據(jù)線路端接設(shè)備DCE之間的接口標準特性:機械的、電氣的、功能性、過程性。機械特性規(guī)定了DCE與DTE的實際物理連接細節(jié)。電氣特性規(guī)定了DTE和DCE必須使用的編碼，必須用相同的電壓來描述相同的狀態(tài)，必須使用相同寬度的信號比特，這些特征決定能夠達到的數(shù)據(jù)傳輸速率和距離。功能特性指定每條交換電路須完成的功能。根據(jù)接口的功能特性，過程特性指定傳送數(shù)據(jù)的事件序列。

RS-232接口是DTE(數(shù)據(jù)終端設(shè)備)和DCE(數(shù)據(jù)通信設(shè)備)之間的一個接口;DTE包括計算機、終端、串口打印機等設(shè)備。DCE通常只有調(diào)制解調(diào)器(MODEM)和某些交換機COM口是DCE，標準指出DTE應(yīng)該擁有一個插頭(針輸出)DCE擁有一個插座。