数据通信接口简介

lclcq

V系列数据接口标准
一. 系列接口标准
电话网是迄今为止基础最牢固、覆盖面最广、投资最大、历史最悠久的通信网。任何事情的发展都离不开当时的具体条件。在人们需要实现数据通信时，在用专线传输数据的同时，很快想到了可以利用现有的电话网进行数据通信。
原CCITT为了实现在电话线路上（专线和公众交换网）进行数据通信，并统一接口标准，制定了一系列V建议。为了适应当今的潮流，即电报已逐步退出历史舞台，除电话之外，其他通信业务后来居上；CCITT在1993年改名为ITU-T（国际电信联盟电信标准局），而V系列建议也正在逐步接近完成历史使命，V工作组已在1997年之后合并到多媒体工作组，V系列建议的辉煌已经成为历史。但V系列建议却仍然广泛地使用，可以说数据通信是离不开V系列标准的。本书把1993年以前的标准称为CCITT建议（这是历史），而1993年以后的建议都是ITU-T建议。实际上，1993年以前的老文本都没有改名，也无法改，因为那是历史。
V系列建议包括：
1. 纯数据接口标准（用于DIE-DCE接口）
定义接口电路：V.24。
定义接口电气特性：V.28、V.10、V.11、V.i20
2. 传输设备并带有接口定义的标准（DCE之间使用）
用于GSTN交换网的标准（也可用于专线）。V.21、V.22、V.23、V.32、V.32bis、 V.22bis、V.26bis、V.34、V.34bis、V.61、V.70、V.90（56KMODEM）。
用于专线电路的传输设备并有接口的标准：V.26、V.27、V.29、V.33、V.38。
用于宽带载波电路的标准：V.35、V.36（已删除）。
3. 有关测量和维护的标准
V.53、V.54、V.56、V.56bis、V.580
4. 与ISDN有关的有协议结构的建议
V.110、V.120、V.130。
5. 有关网络互通、纠错、控制、压缩
V.100、V.8、V.8bis、V.42、V.42bis、V.25、V.25bis、V.25ter。
前两类与DDN接口关系密切，将在下面详细介绍。
1. 接口特点概述 1
不论是国际标准接口（V系列、X系列等）还是美国标准接口都有一个特点一一综合性强。初学者对此可能不太习惯。一个完整的接口由接口电路定义和规程、电气特性、机械特性三部分组成。数据接口标准主要涉及物理层的内容，但某些接口电路也可能涉及到下三层，如107、108。
原CCITTV系列接口都是硬接口，各个接口电路之间有一定的时序（前后对应规程）。全部100系列有44个电路，常用的大约有十多个。同一个接口电路在不同的接口标准中有不同的电气特性，其机械连接特性也不尽相同，此点务请注意。
例如，103电路（TD）是从DTE向DCE发送的数据电路。它在V.28标准中，最大速率不超过20kbit/s，接口电压最大是±12V，连接器序号（25芯连接器）为2；103是不平衡信号，和102地一起构成一个信号（对地电压）。103在V.11中，则是一个双流平衡信号，其最高速率不超过10Mbit/s，开路电压不超过6V，连接器序号为4（103A）和22（103B）（37芯连接器），以103A对103B电位差为数据电压，而与地线无关。所以一个完整的接口要考虑以下多方面的问题。
1）. 接口电路的定义，与相应接口电路的时序关系。例如103发送数据在控制信号106有效后才有效，且它应和相应的发送定时相对应，在定时的下降沿对应稳定的数据电压。
2）. 接口的电气特性，例如允许的最大信号速率，接口电压的大小（如”1”是什么电压，”0”是什么电压），电缆的长短，匹配阻抗，信号的双、单流。
3）. 机械特性，连接器是多少芯的，某个电路是哪个序号连接。
4）. 某些接口标准描述接口规程（X.21，X.20）。
所有的接口都有这些问题，并不限于V建议。应特别注意，接口电路定义、规程特性、电气特性、接口的机械特性，是分别在不同的标准中描述的，它们在一定程度上相对独立，但它们又是有一定关联的。例如，X.24就不会在V系列电气特性中使用，但V.24并不只为一个V.28服务，它同时为V.10、V.11、V.12等服务。这说明，只有把多种标准有机结合起来，才能完整地理解一个接口系统。
2. V系列DTE和DCE之间的接口定义－V.24
V.24定义了在电话网上传输数据用的DTE（数据终端设备）和DCE（数据电路终接设备）之间以及DTE与呼叫应答器之间的100系列接口电路，也定义了DTE与并行呼叫器之间的200系列接口电路（已经很少使用），并定义了接口规程。
100系列和200系列的特点是采用硬件接口，但各接口电路之间可能有一定的时序关系（规程）。
100系列接口电路可分类如下：
1）. 地线102为信号地，101为屏蔽地或保护地。
2）. 数据电路发数据103，收数据104。
3）. 定时电路发定时113、114，收定时115。 2
4）. 控制电路108、107；105、106；109；140、141、142；125。
常用的V.24接口电路如图7.5所示。注意，所有名称、定义都从DTE的立场来考虑。
a. 地线102和101
102是V系列电气特性标准V.10、V.11、V.28、V.35、V.36、V.12等的直流基准电位（零电位）点，也是V.10、V.28接口各信号的公共回路；在V.10中还专分为102a、102b；V.35/V.36部分电路的公共地。
目前的设备较少使用V.10，所以102a、102b不常用，102都接一点，必要时102可接大地或保护地，但必须防止形成大电流地线环路。许多情况下，如果两个远端DTE－DCE接口的102电位不同（例如有MODEM本地传输时，假如一个102接大地，另一个的102悬空），那就有可能使系统工作不正常，需要两边102都接同一个电位（大地）。
在把102接大地之前，必须先测量102和大地之间的电位差，如电位差为零伏或极小，则为正常，可以接大地；如有较高电位（几伏以上）必须找出原因，排除故障后方可接大地。否则大电流回路必然引起事故，烧坏接口。
控制
107数据设备准备好（DCE已备）
公共地
公共地
数据
103发送数据
数据
定时
113发送定时
105请求发送
106发送准备好（DCE允许发送）
109接收线路信号检测器
108数据终端准备好（DTE已备）
141本地环回
140环回/维护
控制
142环测指示
125呼叫指示
113发送定时
114发送定时
定时
104接收数据
102（a，b）
DCE
DTE
图7.5V.24定义的常用100系列接口电路
101是保护地，应该接大地。102a、102b在V.10中使用，102a应在DTE发生器接地，102b在DCE发生器处接地。
b. 数据电路
103发送数据（TD），指DTE发出到DCE的数据。
104接收数据（RD），指DCE接收的传送到DTE的数据。103、104都是对DTE来
c. 定时电路
在同步数据通信中，数据电路信号与定时信号保持相对固定的时间关系，通过稳定的定时信号就可以保证数据在全网中的同步。
113D①TE向DCE提供的发送码元定时；
114DCE②向DTE提供的发送码元定时；
115DCE③向DTE提供的接收码元定时。
注：DTE向DCE提供的接收码元定时128及DCE向DTE提供的接收字符定时131极少使用。
务请读者注意：
定时信号的”接通”和”断开”（在V.28等电气特性标准中定义）的持续时间应相等，但是实际上不相等也不一定出差错。不过必须注意定时信号从”接通”到”断开”的状态跃变表示数据电路信号的码元中心；也就是说，按电气特性标准的要求，定时信号的下降沿正对数据信号的中心。如果按定时信号的上升沿对数据电路信号取样，该位置恰好处在数据信号跃变的位置，这时必然取样不稳定，引起差错。接口电路的”极性”，即数据的”1”或”0”，定时和控制的”通”和”断”必须有统一的标准，在数据通信中的定义和计算机电路中的定义不相同，必须注意。不同的标准系统，可以通过反相电路来适配信号的极性。有关电气的特性内容参看V.28、V.10、V.11等部分的叙述。
d. 控制电路及接口规程特性
108/107、105/106、109是DTE和DCE的传输控制信号，前两对信号是成对出现的。
108/107用于让双方知道对方是否在线（工作）。108/1的”接通”表示DTE要求DCE接通传输线路（启动传输设备），108/2的”接通”则表示DTE已经工作；108由DTE传给DCE，请求DCE工作，表示DTE已准备好。108/1用于主叫，而108/2只用于被叫，即只能接受呼叫；108/1则既可请求呼叫，也可接受呼叫。
DCE收到108后用107响应，107”接通”表示DCE（大都是MODEM）已经正常工作（已准备好），但这”在线”，并不等同于可以传输数据，实际上还有设备规程的互通（握手）、训练等工作。
105”接通”表示DTE请求发送数据给DCE。
106是DCE对DIE105发送请求的响应，106”接通”表示DCE已准备好发送数据。到此时DTE才可以向DCE发送03数据，即DCE允许发送。
109是DCE给DTE的指示接收工作状态的信号，109接通表示传输线路的接收部分已收到具有正常功率的线路信号。若107接通，109断开，表示DCE收到的线路信号太弱，
不能保证正常的传输。在109有效后，104电路数据才认为有效（可用）。
125是DCE给DTE的有关呼叫指示信号。125”接通”表示DCE收到远端用户的拨号呼叫，请求DTE进入工作状态。
108则是DTE对DCE发出的125的响应信号。108”接通”表示DTE已准备好，可以进入下一步工作。如果用专线方式工作，则没有呼叫对方的问题，随时可请求双方的DCE工作，所以不使用125电路，107也始终有效。
在公用交换网上进行数据通信（通过MODEM）的规程如图7.6（A）所示。专线通信不必呼叫应答。
主叫DCE
被叫DCE
DTE
DTE
105通
107通
108/1通
拨号呼叫
协商握手
125断开
106通
109通
106通
训练
107断开
108断开
107断开
完成通信
互换数据
数据互换
108断开
109通
107通
108/2通、105通
应答
125通
DTE准备好
DTE准备好
数据互换
拆线请求
拆线确认
应答
拆线请求
拆线确认
图7.6（A）在电话网上数据传输规程
V.24的通信控制是通过控制电路的状态变化来实现的，而且各条接口电路之间有一定的时序关系。图7.6（A）中设105已有效，未画出105状态。图7.6（B）显示了接口标准中数据和定时的关系。
e. 环测（维护）电路
140、141、142用于环回测试，与V.54密切相关。图7.7显示了两种环回测试电路。
图7.7中A端的DTEA的140”接通”表示DTEA要求在远端的DCEB执行远地数字环回，即V.54环2。DTEA发出140”接通”，DCEA接收到后，转发该信息给远端的DCEB。DCEB收到该信号后执行环2命令，发出142（环测信号）”接通”，通知DTEB；DCEB正在做环2；同时DCEA在转发命令后，也给出142”接通”通告DTEA；该环2命令已执行。这时DCEB把收到的DCEA发来的数据在数字口返回，重新发回给DCEA。DTEA可检查发送和接收数据是否一致，若一致，表示通信线路和传输设备工作都正常，否则二者之中必有问题。测试完成后，DTEA令140电路断开，撤消环回2，DCEA转发此信息

给DCEB，撤消DCEB的环回，双方的142都断开。
DTEA的141电路用于本地环回，与对端无关。若DIEA的141”接通”，则DCEA执行环3，即本地模拟环；执行后DCEA给出142”接通”，通知DTEA正在做环测。这时远端DCEB不受影响。本地环回（V.54环3）是本地DCEA把发送的模拟信号在本机返回模拟接收部分，用于检查本地DCE是否正常。
本地和远端都是相对的，在DTEB也可令DCEB执行本地模拟环，或令远地的DCEA执行环2。
图7.6（B）V、X系列定时和数据、控制电路时间对应关系
定时（发、收）
数据T/R
B（字节）
I/C控制
取样
取样
数据103/104
通
S
断
取样
V系列
X系列
2
3
DCEA
DCEB
DTEB
本地DTEA
远地
图7.7V.54定义的环回测试
f. 简化的起止式异步传输用的V.24接口
• 在采用起止式异步传输时可省去定时信号。这时接口电路简化为：
• 地线102；
• 发数据103，收数据104；
• 控制电路105、106、107、108、109、125。
g. 进一步简化的异步传输用的V.24
默认控制信号全部有效，只需连接地线102，发数据103，收数据104。
h. V.24的规程特性
前面已说过，V系列接口是硬件实现，没有软件，但通过接口电路的状态和时序（规程）可实现传输控制规程。
（a）专线电路的规程
① 电路107为”接通”状态，且电路105、106、108、109都处于”接通”状态（如默认为”接通”状态)，则电路103和电路104处于数据互换操作状态。
② 电路107为”断开”状态，或电路105、106、108和109中任一电路处于”断开”状态，表示无操作状态，较高层则可看成故障状态。
(b)公网上数据通信规程
􀂄 呼叫建立和拆线
① 电路125为呼叫指示器”
125接通表示呼入,在以下情况下变断开;
107接通(DCE准备就绪)或DCE拆线(107从接通又变为断开)。
125的呼叫信号由电路108/1或108/2响应。
电路108/2不能实现呼叫请求,只接受日子叫。
② 接受呼叫(被叫)：
DTE收到呼入125(通)之后，在500ms之内使电路108/1或108/2变为接通，表示接受呼叫。否则该呼叫被拆除。
③ 电路108/1既可以用于呼叫请求(DCE发出拨号信号)，也可用作呼叫接受。108/1发出呼叫请求是主叫方。
电路108/2状态
网络功能
接通
呼叫接受
断开
DTE拆线请求或拆线确认
注：如MODEM未接此电路，则108/2不操作。
电路108/1状态
网络功能
接通
呼叫请求或呼叫接受
断开
DTE拆线请求或拆线确认
注：如MODEM未端接此108/1电路，则108/1不操作。如109未接通，104应钳位为”1”
数据(无效)。
注意：V系列DTE不能处理呼叫进行信号，也不处理主叫和被叫线路识别信号。
DTE输出的108/1或108/2信号被DCE接受后，用107响应。
电路107状态
网络功能
接通
准备发送数据
断开
DCE拆线指凉和拆线确认
DCE④拆线指示/DIE拆线确认:
DCE令107断开后100ms之内，DTE令108/1或108/2断开，给出DTE拆线确认。否则DCE认为DTE为非受控未就绪状态。
也可以把107断开看成是对电路108断开的响应。
注意：所有控制实际上都由传输控制规程执行，最后由各电路信号执行
􀂄 数据传送阶段
如图7.6所示，在呼叫应答建立连接后，双方通过协商（如V.8、V.8bis等）及训练序列后，即可正常传输。正常工作完成后，即可拆线（108/107断开）。全部过程参看图7.6（A）。
i. V.24对应国标为GB3454一1982
V.24所定义的接口电路及规程，对全部V系列接口电气特性标准、相关物理机械特性都适用，但不可用于X系列或其他接口标准。
3. V接口电路的电气特性标准
1）. 分立元件不平衡双流接口电气特性一V.28
V.28定义了用分立元件实现的不平衡双流接口电路的电气特性，适用于低速数据，不平衡是指所有接口电路合用一条公共地线102，所以地线干扰大。
其电气特性如下：
① 信源开路电压<25Vo
② 负载电阻3kΩ~7KΩ，电容<2500pF.
③ 接口速率≤2kbit/s（保守的传输距离为15m）。
注：V.28接口在用到64kbit/s时也可正常工作，但注意要近距传输，接地也应注意尽量一点接地。
④ 接口电平如下所示。 8
V<-3V
V>+3V
数据电路
1
0
定时和控制电路
断开
接通
注：电压在-3V和+3V之间为不稳定区（时间应小于1m）。
务必注意：计算机电路中的正逻辑是高电平为“1”，低电平为“0”；本标准相当于计算机电路的“负逻辑”。在早期使用分立元件时，大部分数字电路采用“负逻辑”，但一旦标准制定就要遵守。如果按计算机的正逻辑思维就可能导致互联中由于电平定义不同而使数据反相。此处内部数字电路则刚好反相。
其他有关V系列的接口电路电平都与V.28逻辑定义相同，只有V.12不同；V.12的数据用“正逻辑”，但控制信号电平仍与其他V标准相同（“负逻辑”）。
⑤ V.28采用的机械特性采用BO2110规定的25芯连接器（详见7.3.2节），该机械特性对应国标为GB6107-19850
⑥ V.28的对应国标为GB3455-19820
在传输速率为20kbit/s时，连接电缆长度建议为15m（或稍超出一些）。
2）. 集成电路的不平衡双流接口电气特性一V.10
本建议与V.28并无原则区别，但接收器采用了差动电路，发送器仍然是非差动电路，所以总的特性仍然是不平衡电路，但可用最高速率已升高到100kbit/s，接口电压亦已降到5V左右。
其电气特性如下：
① 信号源开路电压 4.0V≤∣V0∣≤6.0V。
② 信号源输出阻抗 ≤50Ω
③接口电压见下表
V.10电平
V’A-V’B≤-0.3V
V’A-V’B≥+0.3V
数据电路
1
0
控制定时
断开
接通
V’A是接收电路正端，V’B是反相输入端。每个V.10接收器的B'端可独立也可以在 DTE/DCE内连在一起。
④ 接口速率：4100kbit/s（最远距离为10m）。
⑤ 机械特性：采用ISO 4902规定的37芯连接器，相应的国标为GB 9950-19880 ⑥ V.10的等效国标是GB7618-19870
⑦ V.10虽然采用“负逻辑”电平，也是不平衡双流接口，但由于电平差别悬殊（V.28高达25V，V.10只有6V），所以V.10与V.28不可直接互通，必须经适配器匹配（见V.10附件说明）。此外，V.10要求区分102α和102b，以便减小地线干扰。与DCE非平衡发生器互联的DTE接收器的负端接到DCE公共回路102b，且只可在DCE处接地。DCE的全部接收器的负端与DTE中非平衡发生器的地端互联，并在DTE中接地（接DTE公共回路102a），102仍为信号地。
③ 在速率为100kbit/s时最大连接距离为10m，并应在接收端并接匹配电阻（>50Ω）。低速传输时距离可增加。V.10把DTE地102α和DCE地102b分开，所以干扰较小，故传输距离和传输速率可以增加。
3）. 集成电路的平衡双流接口电路的电气特性一V.11
V.11中不论发生器还是接收器都用平衡电路，每个信号电路都有两条线，相互不干扰，所以允许速率高（10Mbit/s以下），没有公共地线。其电气特'性为：
① 发生器开路电压|V0|≤6V。
② 发生器内阻为100Ω，线路阻抗≥100Ω
③ 接口电平见下表
V’A-V’B≤-0.3V
V’A-V’B≥+0.3V
数据电路
1
0
定时、控制电路
断开
接通
④ 接口速率≤10Mbit/s（10m距离以内）。
需注意，V.11电平亦是“负逻辑”电路，高速连接时在接收端应有匹配电阻（100Ω），随着速率下降，连接距离可增加。
V.28商用接口芯片有反相功能，但不少平衡商用接口芯片却没有反相功能，所以要特别注意接口电平的逻辑关系。注意外部接口与内部电路不同，两者间可以反相，也可不反相，这取决于接口芯片。
⑤ 机械特性在电话网上传输数据时使用ISO 4902规定的37芯连接器，等效国标是GB995－1988。
在数据网中传输数据（不经过MODEM，直接与数字数据网连接时）可用IS04903规定的15芯连接器（这时的电气特性等效X.27，其接口电路定义则是X.21）。V.11的102是0电位点，不是公共地。
V.11的等效国标是GB7619-19870
4）. 高速平衡双流接口电路电气特性一V.12
V.12是ITU-T在1994年制定的，不论发送器还是接收器都是采用平衡电路。其电气特性如下：
① 发生器开路电压 |VDC|<1.5V。
② 发生器内阻为110Ω。
③ 最高接口速率≤52Mbit/s（10m距离以内）。
④ 接口电平见下表
V.12接口电平
V’A-V’B≤0 V
V’A-V’B≥0V
数据电路
0（space）
1（mark）
定时、控制电路
断开
接通
需注意，V.12和V11不同，V.12的数据电路采用“正逻辑””，但定时和控制电路仍用和其他V标准相同的规定。
V.12采用ECL电路与V.11和V.10不同，故V.12和V.11不可直接互通。V.12在高速应用时也应在收方并接匹配电阻110Ω。
机械特性未见规定。
5）. 混合型接口电路的电气特性一V.35
V.35是使用60KHz~108MHz载波基群的48kbit/s宽带MODEM设备标准。V.35在1994年被ITU-T删除。V.35建议的附录2中规定了一种较为特别的混合型接口电气特性。它规定数据和定时采用平衡双流接口，控制信号则采用不平衡的双流接口（和V.28相同）。这种方案既简单又实用，一般速率在2Mbit/s毫无问题，因为实际上主要的高速交换信息的部分就是数据和定时，所以尽管V.35设备早已不使用，标准本身亦已被删除，但沿用V.35接口电气特性的设备却仍在生产和使用。
① V.35的接口电路定义见下表0
按一般惯例把103写成103α和103b；104写成104α和104b，同样114、115亦分为α、b两电路。
请注意，原V.35文稿中没有113、108、140、141、1420如果某设备有此几种未定义电路，则必是厂家自定义的，所以在引脚号上必然无标准可依，此点务必小心。
V.35接口电路定义
序号
功能
序号
功能
102
信号地，公共地
107
数据传输设备已准备好
103a
103b
发送数据
109
接收线路信号检测器
104a
104b
接收数据
114a
114b
发送信号码元定时
105
请求发送
115α
115b
接收信号码元定时
106
发送已准备好
② V.35接口电气特性见下表
V.35平衡接口电平
V’A-V’B≤0 V
V’A-V’B≥0V
数据
1
0
定时
断开
接通
不平衡的控制部分与V.28相同。
③ 发生器内阻为50Ω~150Ω。
④ 平衡电路负载为100Ω。
接收器应接匹配电阻100Ω（高速应用）。
注意，V.35的平衡电路是独立定义的，并未明文说明其电气特性与V.11相同，此点与V.36不同。V.35有专用接口芯片，但也可分别用V.11、V.28芯片实现。
⑤ 接口速率实用为2Mbit/s，也可更高。
⑥ 机械特性IS02593规定的34芯连接器，其等效国标为GB9951-19880
6）. 混合型接口电路的电气特性一-V.36
V.36也是60KHz~108KHz载波基群MODEM的设备标准，它的最高速率是72kbit/s。V.36和V.35一样，现在早就没有该种设备运行，该标准也在1994年被ITU-T删除，但V.36的接口标准事实上还在使用，不过V.36的应用不如V.35广泛。
（a）V.36的接口电路定义
注意：V.36的接口定义与V.35不同，数据和定时都采用V.11的双流平衡电路，且有113定时，控制电路则可以采用V.10，也可采用V.11，如用V.10则需提供102α和102b。早期的V.36采用与V.35兼容方案（用ISO2593连接器），后期则改用V.11接口为主，但环测电路仍用V.10特性，且也可以不提供。下表给出了V.36接口的定义。 V.36接口电路定义
序号
功能
序号
功能
102a
102b
信号地，公共地
109a
190b
接收线路信号检测器
103a
103b
发送数据
113a
113b
发送码元定时（DTE源）
104a
104b
接收数据
114a
114b
发送信号码元定时（DCE源）
105a
105b
请求发送
115α
115b
接收信号码元定时
106a
106b
发送已准备好
140
环测/维护
107a
107b
数据传输设备已准备好
141
本地环回
142
环测指示器
（b）接口电气特性
数据和定时电路采用V.11标准；
控制信号可以采用V.11，也可采用V.10；
环回测试电路采用V.10；
如采用V.10应提供102α和102b。
需注意，V.36的电气特性是V.11和V.10的混合体，不再自成体系。
（c）接口速率
实用速率在2Mbit/s左右。
（d）机械特性
采用IS04902规定的37芯连接器，与国标GB7619-1987等效。
需注意，V.24的定义对全部V接口都适用。
其他常用到的V系列标准有： 差错控制的V.42，对起止式异步数据压缩的V.42bis；异步起止式字符在同步载体信道上的传输V.14（异步一同步变换器）；呼叫应答用的V.25、V.25bis；
终端控制用的V.25ter（AT命令集）；
MODEM的互通用的V.8和V.8bis；
经过V接口与ISDN的适配规程V.110、V.120、V.130；
MODEM测试用的V.56、V.56bis。
有关内容可找相关标准了解。
V.58是关于MODEM管理的标准，但几乎没有厂家按V.58去做。 14