Theo định nghĩa của ISO, tầng vật lý cung cấp cỏc phương tiện điện, cơ, chức năng, thủ tục để kớch hoạt, duy trỡ và đỡnh chỉ cỏc liờn kết vật lý giữa cỏc hệ thống.
Trong đú, thuộc tớnh điện liờn quan đến sự biểu diễn cỏc bớt (cỏc mức tớn hiệu) và tốc độ truyền cỏc bit, thuộc tớnh cơ liờn quan đến cỏc tớnh chất vật lý của giao diện vật lý với một đường truyền (kớch thước, cấu hỡnh). Thuộc tớnh chức năng chỉ ra cỏc chức năng được thực hiện bởi cỏc phần tử của giao diện vật lý gió một hệ thống và đường truyền vật lý, và thuộc tớnh thủ tục liờn quan đến cỏc giao thức điều khiển việc truyền cỏc xõu boit qua đường truyền vật lý.
Khỏc với cỏc tầng khỏc, tầng vật lý là khụng cú gúi tin riờng và do vậy khụng cú phần đầu (header) chứa thụng tin điều khiển, dữ liệu được truyền đi theo dũng bit.
Trong hỡnh 2.1 a), A và B là hai hệ thống mởđược nối với nhau bằng một đoạn cỏp đồng trục và một đoạn cỏp quang. Modem C để chuyển đổi tớn hiệu từ tớn hiệu số sang tớn hiệu tương tự để truyền trờn cỏp đồng, và modem D lại chuyển đổi tớn hiệu từ tớn hiệu tương tự sang tớn hiệu số. Transducer E chuyển đổi từ xung điện thành xung ỏnh sỏng để truyền qua cỏc quang. Cuối cựng Transducer F chuyển đổi thành xung điện đểđi vào B.
Hỡnh 2.1 b) là mụi trường logic của tầng vật lý. Ở đõy, một thực thể vật lý là một cấu trỳc logic giao diện với đường truyền vật lý. Cỏc thực thể đú cú mặt trong cỏc hệ
Hệ thống A C D E F Hệ thống B Cỏp đồng trục Cỏp quang a) Mụi trường thực Thực thể tầng vật lý Thực thể tầng vật lý Thực thể tầng vật lý Giao thức tầng vật lý Giao thức tầng vật lý
Đường truyền vật lý Đường truyền vật lý
SAP cho tầng vật lý SAP cho tầng vật lý
b) Mụi trường logic
thống A, B và cũng cú thể cú thực thể vạtt lý ở giao diện giữa D và E. Thực thể trung gian này là một bộ chuyển tiếp hoạt đọng ở tầng vật lý giao diện với cỏc đường truyền vậy lý khỏc nhau.
Một giao thức tầng vật lý giữa cỏc thực thể vật lý để quy định pgương thức truyền (đồng bộ, dị bộ) và tốc độ truyền,.. Điều mong muốn là giao thức đú pải độc lập tối đa với đường truyền vật lý để cho một hệ thống cú thể giao diện với nhiều đường truyền khỏc nhau. Do vậy, cỏc chuẩn vật lý sẽ phải bao gồm khụng chỉ cỏc thực thể mà cũn cả đặc tả của giao diệ với đườn truyền. Dưới đõy ta sẽ xem sột cỏc chuẩn đú.
2.1.2. Cỏc chuẩn cho giao diện vật lý
Trước khi vào phần này chỳng ta hóy làm quen với hai thuật ngữ mới, đú là thiết bị cuối dữ liệu (Data Terminal Equipment – DTE) và thiết bị cuối kờnh dữ liệu (Data Circuit
Terminal Equipment – DCE).
DTE là một thuật ngữ chung để chỉ cỏc mỏy của người sử dụng cuối (end-user), cú thể là mỏy tớnh hoặc một trạm cuối (terrminal). Tất cả cỏc ứng dụng của người dựng đều nằm ở DTE. Mục đớch của việc nối mạng chớnh là để nối cỏc DTE lại với nhau để chia sẻ tài nguyờn, lưu trữ thụng tin chung và trao đổi dữ liệu.
DCE là thuật ngữ chung chỉ cỏc thiết bị làm nhiệm vụ kết nối cỏc DTE với đường truyền. Nú cú thể là một Modem, Transducer, Multiplexing. DCE cú thể được cài đặt ngay bờn trong DTE hoặc đứng riờng như một thiết bịđộc lập. Chức năng chủ yếu của nú là chuyển đổi tớn hiệu biểu diễn dữ liệu của người dựng thành tớn hiệu chấp nhận được bởi đường truyền và ngược lại.
Trong hỡnh 2.1 ở trờn, cỏc hệ thống mở A, B chớnh là cỏc DTE, cũn cỏc Modem C, D và Tranducer E, F đúng vai trũ là cỏc DCE.
Đa số cỏc trường hợp kết nối mạng mỏy tớnh sử dụng cựng một kiểu giao diện vật lý để thuận tiện cho việc truyền thụng trực tiếp giữa cỏc sản phẩm khỏc loại, khỏi phải thực hiện việc chuyển đổi rắc rối. Cỏc đặc tả về hoạt động của cỏc DTE và DCE được đưa ra bởi nhiều tổ chức chuẩn húa như CCITT, EIA và IEEE. ISO cũng đó cụng bố cỏc đặc tả về cỏc đầu nối cơ học kết nối giữa cỏc DCE và DTE.
Việc truyền dữ liệu chủ yếu được thực hiện thụng qua mạng điện thoại, bởi thế cỏc tổ chức trờn đó đưa ra nhiều khuyến nghị về vấn đề này. Cỏc khuyến nghị loại V và loại X của CCITT là một vớ dụđiển hỡnh. Chỳng là cỏc đặc tảở tầng vật lý được sử dụng phổ biến nhất trờn thế giới, đặc biệt là ở Tõy Âu. Bờn cạnh đú cỏc chuản thuộc họ RS- (nay đó đổi thành EIA-) của EIA cũng đó được sử dụng rất phổ biến, đặc biệt là ở Bắc Mỹ. Dưới đõy ta sẽ xem xột một số chuẩn thụng dụng nhất.
• V24/RS-232-C:
Là hai họ chuẩn tương ứng của CCITT và EIA nhằm định nghĩa giao diện vật lý giữa DTE và DCE (giữa mỏy tớnh và Modem chẳng hạn). Về phương diện cơ, cỏc sản phẩm này sử dụng cỏc đầu nối 25 chõn (25- pin connector). Vềđiện, cỏc chuẩn này quy định cỏc tớn hiệu số nhị phõn 0 và 1 tương ứng với cỏc thế hiệu nhỏ hơn -3V và lớn hơn +3V. Tốc độ tớn hiệu khụng vượt quỏ 20 Kbps với khoảng cỏch tối đa là 15m.
Trong trường hợp đặc biệt, khi khoảng cỏch giữa cỏc thiết bị quỏ gần đến mức cho phộp hai DTE cú thể truyền trực tiếp tớn hiệu với nhau, lỳc đú cỏc mạch RS-232-C vón cú thểđược dựng nhưng khụng cần cú mặt DCE nữa.
Từ năm 1987, RS-232-C đó được sửa đổ và dặt tờn lại là EIA-232-D.
• RS-449/422-A/423-A:
Nhược điểm chớnh của V24/RS-232-C là sự hạn chế về tốc đội và khoảng cỏch. Để cải thiện yếu điểm đú, EIA đó đưa ra mootj tập cỏc chuẩn mới để thay thế, đú là RS-449, RS-422-A và RS-423-A. Mặc dự chuẩn RS-232-C vẫn được sử dụng nhiều nhõt cho giao diện DET/DCE, nhưng cỏc chuẩn mới núi trờn cũng đang ngày càng được sử dụng nhiều hơn. RS-449 định nghĩa cỏc dặc trưng cơ, chức năng, cũn RS-422-A và RS-4232-A định nghĩa cỏc đặc trưng vềđiện của chuẩn mới.
RS-449 tương tự như RS-232-C và cú thể liờn tỏc với chuẩn cũ,. Về phương diện chức năng, RS-449 giữ lại toàn bộ cỏc mạch của RS-232-C (trừ mạch AA), và thờm vào 10 mạch mới, trong đú cú cỏc mạch quan trọng là: IS, NS, SF, LL, RL, TM.
Về phương diện cơ, RS-449 dựng đầu nối 37-chõn cho giao diện cơ bản và dựng một đầu nối 9 chõn riờng biệt cho kờnh phụ. Song trong nhiều trường hợp, chỉ cú một số chõn được sử dụng.
Về phương diện thủ tục, RS-449 tương tự như RS-232-C. Mỗi mạch cú chức năng riờng và việc truyền tin dựa trờn cỏc cặp “tỏc động-phản ứng”. Vớ dụ DTE thực hiện Request to Send thỡ sau đú nú sẽđợik DCE trả lời với Clear to Send.
Cải tiến chủ yếu của RS-449 so với RS-232-C là ở cỏc dặc trưng về điện, và cỏc chuẩn RS-422-A, RS-423-A định nghĩa cỏc đặc trưng đú. Trog khi RS-232-C được thiết kếở thời đại của cỏc linh kiện điện tử rời rạc thỡ cỏc chuẩn mơi đó được tiếp nhận cỏc ưu việt của cụng nghệ mạc tổ hợp (IC). RS-423-A sử dụng phương thức truyền thụng khụng cõn bằng, đạt tốc độ 3Kbps ở khoảng cỏch 1000m và 300 Kbps ở khoảng cỏch 10m. Ttrong khi đú, RS-422-A sử dụng phương thức truyền thụng cõn bằng, đạt tốc độ 100Kbps ở khoảng cỏch 1200m và tới 10 Mbps ở khoảng cỏch 12m.
Ngoài cỏc chuẩn trờn EIA cũn hpỏt triển cỏc chuẩn khỏc như EIA-530 để thay thế cho EIA-232 trong trường hợp cỏc giao đũi hỏi tốc độ cao hơn 20Kbps, hau EIA-366 định nghĩa giao diện cho cỏc thiết bị tựđộng, một modem và một DTE.