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本章学习目的
理解物理层在整个网络体系构造中的功能与作用。
对的识别物理层的网络组件，重点掌握网络物理层的传播介质、传播设备的特性。
掌握物理层网络设备的组网原则与规范，常用的测试方式与故障排除。
本章要点内容
计算机网络体系构造中物理层的重要功能；
物理层的重要网络组件及组网规范；
物理层故障诊断与维护。
本章学前规定
对网络体系构造有清晰的理解。
已经掌握局域网组网工程方面的知识。
对常用的组网传播介质与设备的使用措施比较理解。
物理层的功能
物理层的重要功能为定义了网络的物理构造及互联原则，传播的电磁原则，比特流的编码及网络的通信同步等。其决定了网络连接类型（端到端或多端连接）及物理拓扑构造。简单地说，这一层重要负责实际的信号传播，物理层最终实现网络上的二进制位流的透明传播。
OSI模型中的物理层的功能
物理层是OSI的第一层，它虽然处在最底层，却是整个开放系统的基础。物理层为设备之间的数据通信提供传播媒体及互连设备，为数据传播提供可靠的环境。其重要的功能定义为三个方面：
1）为数据端设备提供传送数据的通路。
2）传播数据。
3）完毕物理层的某些管理工作。
网络互联的物理接口原则
物理层协议规定了建立、维持及断开物理信道所需的机械的、电气的、功能的和规程的方面的特性。其作用是保证比特流能在物理信道上传播。
物理层的功能
1．定义DTE和DCE之间互联规则
OSI模型的物理层所做的定义为：在物理信道实体之间合理地通过中间系统，为比特传播所需的物理连接的激活、保持和去除提供机械的、电气的、功能性和规程性的手段。比特流传播可以采用异步传播，也可以采用同步传播完毕。 此外，（物理级）中也做了类似的定义：运用物理的、电气的、功能的和规程的特性在DTE和DCE之间实现对物理信道的建立、保持和拆除功能。这里的DTE(Date Terminal Equipment)指的是数据终端设备，是对属于顾客所有的连网设备或工作站的统称，它们是通信的信源或信宿，如计算机、终端等；DCE(Date Circuit Terminating Equipment 或 Date Communications Equipment)，指的是数据电路终接设备或数据通信设备，是对为顾客提供入接点的网络设备的统称，如自动呼喊应答设备、调制解调器等。
物理层的功能
DTE-DCE的接口框如图3-2所示，物理层接口协议实际上是DTE和DCE或其他通信设备之间的一组约定，重要处理网络节点与物理信道怎样连接的问题。物理层协议规定了原则接口的机械连接特性、电气信号特性、信号功能特性以及互换电路的规程特性，这样做的重要目的，是为了便于不一样的制造厂家可以根据公认的原则各自独立地制造设备，使各个厂家的产品都可以互相兼容。
图3-2 DTE-DCE接口框图
物理层的功能
2．网络互联的接口原则举例
EIA RS-232C是由美国电子工业协会EIA(Electronic Industry Association)在1969年颁布的一种目前使用最广泛的串行物理接口，下面以此为例来讨论网络互联的接口原则在整个网络组建中的功能与作用。
RS-232原则提供了一种运用公用电话网络作为传播媒体，并通过调制解调器将远程设备连接起来的技术规定。远程电话网相连接时，通过调制解调器将数字转换成对应的模拟信号，以使其能与电话网相容；在通信线路的另一端，另一种调制解调器将模拟信号逆转换成对应的数字数据，从而实现比特流的传播。图3-3(a)给出了两台远程计算机通过电话网相连的构造图。从图中可看出，DTE实际上是数据的信源或信宿，而DCE则完毕数据由信源到信宿的传播任务。RS-232C原则接口只控制DTE与DCE之间的通信，与连接在两个DCE之间的电话网没有直接的关系。
物理层的功能
RS-232C原则接口也可以如图3-3(b)所示用于直接连接两台近地设备，此时既不使用电话网也不使用调制解调器。由于这两种设备必须分别以DTE和DCE方式成对出现才符合RS-232C原则接口的规定，因此在这种状况下要借助于一种采用交叉跳接信号线措施的连接电缆，使得连接在电缆两端的DTE通过电缆看对方都好象是DCE同样，从而满足RS-232C接口需要DTE-DCE成对使用的规定。这种使用方式目前被广泛采用。
图3-3 RS-232C的远程连接和近地连接
物理层的功能
RS-232C的功能特性定义了25芯原则连接器中的20根信号线，其中2根地线、4根数据线、11根控制线、3根定期信号线、剩余的5根线做备用或末定义。表3-1给出了其中最有用的10根信号线的功能特性。
RS-232C功能特性
引脚号
信号线
功能说明
信号线型
连接方向
1 2 3 4 5 6 7 8 20 22
AA BA BB CA CB CC AB CF CD CE
保护地线(GND) 发送数据(TD) 接收数据(RD) 请求发送(RTS) 清除发送(CTS) 数据设备就绪(DSR) 信号地线() 载波检测(CD) 数据终端就绪(DTR) 振铃指示(RI)
地线 数据线 数据线 控制线 控制线 控制线 地线 控制线 控制线 控制线
→DCE →DTE →DCE →DTE →DTE →DTE →DCE →DTE
表3-1 RS-232C引脚功能特性