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Public Infrastructure

Homes. Buildings. Appliances. Computers. People. Transportation Vehicles. $. Vending Machines. Smart Cards. Public Infrastructure. 数据通信与网络. 数据通信与网络. 第六单元 数据通信接口. 接口 DTE 和 DCE 接口特性 V.24/EIA-232 EIA-449/EIA-530 X.21 ISDN 物理接口. 数据传输方式 并行与串行 同步与异步 半双工与全双工. 数据传输.

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Presentation Transcript

  1. Homes Buildings Appliances ... Computers People Transportation Vehicles $ Vending Machines Smart Cards Public Infrastructure 数据通信与网络

  2. 数据通信与网络 第六单元 数据通信接口 • 接口 • DTE 和 DCE • 接口特性 • V.24/EIA-232 • EIA-449/EIA-530 • X.21 • ISDN 物理接口 数据传输方式 并行与串行 同步与异步 半双工与全双工

  3. 数据传输 数据传输 并行 串行 同步 异步

  4. 并行传输

  5. 串行传输 问题：为何最先发送字符的最低比特，最后发送最高比特?

  6. 重点讨论串行传输 • 一个信号单元一个信号单元地传输 • 一个信号单元可以 • 小于一个比特 • 等于一个比特 • 多于一个比特 • 接收器采样 • 损伤 • 时序问题 • 一个比特何时到达接收器，它持续多长时间 • 采样时刻取比特持续时间的中间

  7. 传输受到的限制 • 线路上的限制使信号波形看上去像: • 对于长线， 外部干扰会使得信号看上去更糟

  8. 异步与同步传输 • 时序问题 • 需要一种机制来使发送器与接收器同步 • 举例 (p.136) • 两种解决方案 • 异步 • 同步

  9. 异步 • 一次一个字符传输数据 • 5至8 个比特 • 有时需要一个奇偶检验比特 • 仅需要在每个字符内进行定时 • 在每个字符内实现比特的同步 • 每个字符重新同步 • 字符间的异步

  10. 异步传输图示

  11. 实际的起始比特和停止比特 Typically one of the data bits might be a parity bit

  12. 异步 –行为 • 在稳定的字符流中，字符间的间隔是均匀的 • 间隔等于停止信号单元长度 • 举例: 发送 IRA 字符ABC • 1 起始比特, 7 数据比特, 1 偶检验比特, 1 停止比特 • 在空闲状态，接收器搜寻 1 到 0的跳变 • 然后对接下来的7个间隔 (字符长度)采样 • 再搜寻1到0的跳变继续下一个字符 • 时序偏差 • 百分比, 见图6.1(c)的例子 , 6% 偏移 • 差错 • 比特样本错（bit sample error） • 组帧错（framing error）

  13. 异步 –优点与缺点 • 简单 • 廉价 • 每个字符2至3个比特额外开销 (~20%) • 适用于较大时间间隔的数据 (键盘)

  14. 同步 –比特级 • 传输无起始比特和停止比特的数据块 • 收发时钟必须同步 • 可以使用分离的时钟线路 • 适用于短距离 • 易受损伤 • 数据中嵌入时钟信号 • 曼彻斯特编码 • 载波频率 (模拟信号)

  15. 同步 –块级 • 需要指示数据块的开始与结束 • 使用preamble 和postamble • 例如， 一串 SYN (十六进制16) 字符 • 例如，以11111110收尾的 11111111比特模式的 块 • 比异步更有效 (额外开销更低) • 举例: HDLC • 48 比特的控制、preamble和 postamble • 每个数据块1000 字符 • 额外开销=48/(8x1000+48)x100%=0.6%

  16. 同步图示

  17. 线路配置 • 拓扑结构 • 传输媒体上各站点的物理排列 • 点到点 • 多点 • 计算机与终端, 局域网 • 半双工 (双向交替) • 一次仅一个站点发送 • 需要一条数据通路 • 全双工 (双向同时) • 两个站点间同时发送与接收 • 需要两条数据通路 • 或者使用回声抵消（echo canceling ），参见P.208

  18. 传统的计算机与终端配置

  19. 双工 • 两个端点可以同时发送数据– 全双工 通信 • 每个方向需要一条电路（electrical path）

  20. 接口 • 数据处理或数据终端设备(DTE) 通常不包括数据传输设施 • 需要一个称为数据电路端接设备 (DCE)的接口 • 例如， Modem、NIC • DCE 在媒体上传输比特 • DCE 与DTE 交流数据与控制信号 • 在交换电路上完成 • 需要清晰的接口标准

  21. 接口的特性 • 机械的( Mechanical ) • 连接插口 • 电气的( Electrical ) • 电压, 时序, 编码 • 功能的( Functional ) • 数据, 控制, 定时, 地 • 过程的( Procedural ) • 事件序列

  22. V.24/EIA-232-F • ITU-T v.24 • 仅规定了功能特性和过程特性 • 电气特性和机械特性规范参照其它标准 • EIA-232-F (USA) • RS-232 • 机械特性规范 ISO 2110 (DB-25) 或者其它 • 电气特性规范 v.28 • 功能特性规范 v.24 • 过程特性规范 v.24

  23. 机械特性规范 ISO 2110 DB-25

  24. EIA-232

  25. EIA-232

  26. 电气特性规范 • 数字信号 • 值解释为数据或控制，取决于电路 • 数据 • 超过-3v 为二进制 1, 超过 +3v 为二进制0 (NRZ-L) • 控制 • 超过-3v 为关闭, 超过+3v 为接通 • 数据率 < 20kbps • 距离 <15m

  27. 发送数据

  28. 控制

  29. 功能特性规范 • V.24 建议 • 描述了DTE与DCE之间的接口 • 100系列电路（DTE与调制解调器之间） • 见 Stallings 教材第六章表6.1 • 200系列电路（DTE与自动呼叫器ACE之间)

  30. 数据电路引脚 103 BA 104 BB 118 SBA 119 SBB

  31. 控制电路引脚 122 SCF 105 CA 106 CA 107 CC 109 CC 121 SCB 108.2 CD 120 SCA

  32. 定时电路引脚 114 DB 113 DA 115 DD

  33. 其它引脚 102 AB 141 LL 142 TM 125 CE 140 RL 111 CH (DCE) 112 CI (DTE) 110 CG

  34. 本地与远程环回测试

  35. Pin Function 1 Received Line Signal Detector(RLSD) 2 Receive data(RD) 3 Transmit Data(TD) 4 DTE Ready(DTR) 5 Signal Ground 6 DCE Ready(DSR) 7 Request To Send(RTS) 8 Clear To Send(CTS) 9 Ring Indication(RI) 9 pin serial connector and pins assignments of EIA-232

  36. 过程特性规范 • 例1:异步专线调制解调器 • 当加电并准备就绪后, Modem (DCE) 置位 DCE ready (107) • 当 DTE 准备好发送数据时，置位 Request to Send (105)，在半双工模式下还起禁止接收方式的作用 • Modem就绪后通过置位Clear to send (106)来响应 • DTE在sends data (103)上发送数据 • 数据到达后, 本地Modem置位Receive Line Signal Detector (109)，并交付数据给delivers data (104)

  37. 例 2:电话网拨号操作 • 需要增加两条电路 • DTE Ready (108.2) • Ring Indication (125)

  38. 拨号操作 (1) 108.2 DTE Ready 103 phone number Dial up 125 Ring Carrier 108.2 DTE Ready 107 DCE Ready

  39. 拨号操作 (2) 109 RLSD 107 DCE Ready 104 “On Line” Carrier 109 RLSD

  40. 拨号操作 (3) 104 data 105 RTS 106 CTS 103 data

  41. 例 3:同步全双工传输 动画演示

  42. 同步全双工传输

  43. 有DCE和无DCE的引脚连接

  44. 虚调制解调器(DB-25) 电路 102 108.2 107 105 106 109 103 104 114 DTE-DCE 115

  45. 虚调制解调器 (v.24) 电路 引脚 7 2 3 4 5 8 6 20 22 15 DCE-DTE 17

  46. 虚调制解调器连接(1)

  47. 虚调制解调器连接(2)

  48. 虚调制解调器连接(3)

  49. 改进的接口标准 • EIA-232/RS-232限制 • 数据率 < 20Kbps • 电缆长度 <15m • EIA-449/EIA-530 • 机械特性 • EIA-449: ISO 4902 (DB-37 or DB-9) • EIA-530: ISO 2110 (DB-25) • 电气特性 • RS-423: 非平衡线（每条电路一根信号线） • RS-422: 平衡线（每条电路两根信号线）

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