Протоколы физического уровня
Как следует из рисунка, связь канала ПД с системой передачи осуществляется через канальный стык С1.
Основными требованиями стыка С1 являются:
- согласование электрических параметров канала и модема (уровни и сопротивления);
- согласование спектра сигнала с полосой пропускания канала;
- ограничение средней мощности передаваемого сигнала.
Стандартизация параметров канального уровня стыка С1, определяется набором международных и национальных документов, которые объединены в виде протоколов физического уровня.
Выделим два нижних уровня взаимодействия из общей модели ВОС и определим функции физического уровня:
Первая функция предназначена для передачи дискретных сигналов в виде последовательности бит (в которой представлены данные) через физическую среду соединяющую реальных пользователей информационной сети.
В качестве физической среды используется сеть коммутируемых каналов общего пользования (ТФ-ОП) или выделенная (некоммутатированная, ареаправания) сеть каналов связи.
При последовательной передаче на физическом уровне единицей данных является бит и группа бит при параллельной передаче. Физическое соединение может быть дуплексным, полудуплексным либо симплексным.
Вторая функция физического уровня связана с преобразованием последовательности бит (группы бит) в аналоговые сигналы, параметры которых должны быть согласованы с параметрами канала, а также процедурами, реализующими пользовательский стык (С2) с физическим каналом связи.
Процедура преобразования сигналов на входе и выходе физического канала осуществляется в УПС (модемах). При использовании цифровых каналов, в качестве УПС используют устройства сопряжения с импульсной несущей, поскольку дискретные сигналы непосредственно передаются по цифровому каналу связи.
Третья функция физического уровня состоит в обеспечении интерфейса со вторым уровнем (канальным). Интерфейсом определен состав и структура управляющих сигналов и данных, цифровая адресация при установлении соединений.
Физический уровень определяет физические характеристики линейного сооружения системы ( кабельной, оптической системы). В рамках эталонной модели (ВОС) физическим уровнем определяются следующие функции:
-установление и идентификация физических соединений, организация последовательностей передачи блоков (пакетов) информации, разъединение связи. На физическом уровне производится контроль за состоянием канала. При его обрыве или отключении питания, на второй канальный уровень выдается информация о неисправности.
Протоколы физического уровня решают задачи передачи/приема информации с помощью определенных физических сред. Физический уровень реализуется посредством связного интерфейса. К таким можно отнести интерфейсы последовательной передачи - RS-232C, RS-429А, RS-422А и С1-ФЛ.
Характеристики физического уровня
Физический уровень обеспечивает механические, электрические, функциональные и процедурные (программные) средства установления, поддержания и разъединения физических соединений.
Для каждого вида физической среды на физическом уровне определен свой протокол и интерфейс со смежным уровнем (канальным).
Механические характеристики физического уровня определяют организацию сопряжения УВВ либо оконечного оборудования данных (ООД) с аппаратурой данных (АПД) физическими средствами соединения с реальной физической средой.
К механическим характеристикам протоколов физического уровня относят: конструктивное исполнение соединителей (разъемов – 37,25,9,4–х контактные соединители) и схема расположения контактов.
Механические характеристики физического уровня стандартизированы МСЭ (ISO) и представлены следующими стандартами: ISO – 2110, 2593, 4902, 4903.
Электрические характеристики обеспечивают электрическую совместимость аппаратуры. Основные стандарты были разработаны МСЭ. Это рекомендация V.28, V.10 и V.11.
Рекомендация V. 28. – «Электрические характеристики несимметричных цепей стыка, работающих двухполюсным током». Каждая цепь стыка реализуется одним сигнальным проводом и общим обратным.
По этой Рекомендации обеспечивается последовательная передача данных на расстояние до 15 м со скоростью до 20 Кбит/с.
Рекомендация V.11 «Электрическая характеристика симметричных цепей стыка, предназначенных для общего пользования в устройствах передачи данных». Для этого используется двухпроводные симметричные (по отношению к «земле») цепи со схемой согласования на входе приемника
Эта Рекомендация стандартизирует цепи со скоростью до 10 Мбит/с (при длине кабеля до 1000 м).
Рекомендация V.10 «Электрические характеристики несимметричных двухполюсных цепей стыка, предназначенных для общего пользования в устройствах передачи данных». Эта рекомендация по параметрам стандартизации занимает промежуточное положение между V.28 и V.11/Х27.
Используются импульсные сигналы низкого уровня со скоростью до 480 Кбит/с. В зависимости от вида сигнала, выдаваемого в физическую линию аппаратурой передачи, различают три типа стыка С1-ФЛ:
С1-ФЛ-НУ (стык С1 с физической линией сигналами низкого уровня) – определяет двухполюсные посылки постоянного тока низкого уровня в первичном коде.
При двухполярном сигнале (С1-ФЛ-НУ) полоса частот лежит в пределах от 0 до 0,5 fт и эти сигналы имеют постоянную составляющую.
С1-ФЛ-БИ (стык С1 с физической линией биимпульсным сигналом) - определяет сигнал в виде двухполюсных посылок постоянного тока с избыточным перекодированием в биимпульсный сигнал.
Биимпульсные сигналы (С1-ФЛ-БИ) обладают более высокой помехоустойчивостью. Полоса частот этого сигнала лежит от 0,5 fт до fт. У него отсутствуют постоянная и низкочастотная составляющие. Есть возможность обнаружить ошибку. Упрощаются процессы выделения тактовой частоты – т.е. обладает свойством самосинхронизации.
С1-ФЛ-КИ (стык С1 с физической линией квазитроичными импульсами) – определяет сигнал в виде трехуровневых посылок с избыточным перекодированием в квазитроичный сигнал.
При квазитроичном сигнале (С1-ФЛ-КИ) по сравнению с двухполярным, в линию передается 3 уровня. Этот сигнал не имеет постоянной составляющей и поэтому его можно передавать через трансформаторы (импульсные).