[科普中國(guó)]-數(shù)據(jù)電路終端設(shè)備

定義

數(shù)據(jù)電路終端設(shè)備（DCE），是指在數(shù)據(jù)站中，位于數(shù)據(jù)終端設(shè)備與傳輸線路之間，提供信號(hào)變換和編碼功能的部分。

常用的DCE是調(diào)制解調(diào)器(modem)。DTE（數(shù)據(jù)終端設(shè)備）一般不直接連接到網(wǎng)絡(luò)，它通過(guò)一臺(tái)DCE進(jìn)行通信。把DTE和DCE的連接稱為DTE-DCE接口。在任何一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中，DTE產(chǎn)生數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)并把它傳送給DCE，DCE將這些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成可以在傳輸介質(zhì)上傳輸?shù)母袷剑⑥D(zhuǎn)化后的信號(hào)發(fā)送給網(wǎng)絡(luò)上另一個(gè)DCE。第二個(gè)DCE從線路上接收信號(hào)，將信號(hào)轉(zhuǎn)化成與它連接的DTE可用的格式，然后將信息轉(zhuǎn)發(fā)給與它相連的DTE。

主要作用任何能夠通過(guò)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送和接收模擬或數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的功能單元都是DCE。在物理層，一個(gè)DCE接收從DTE（數(shù)據(jù)終端設(shè)備）中產(chǎn)生數(shù)據(jù)，并將它們轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的信號(hào)，然后將這些信號(hào)發(fā)送到傳輸鏈路上。在這一層中，常用的DCE有調(diào)試解調(diào)器。在任何一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中，一個(gè)DTE產(chǎn)生數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)并將它傳送到DCE，DCE將這些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為可以在傳輸媒體上傳送的格式并將轉(zhuǎn)化后的信號(hào)發(fā)送給網(wǎng)絡(luò)上的另一個(gè)DCE。這兩個(gè)DCE從線路上接收信號(hào)，將信號(hào)轉(zhuǎn)化為與它相接的DTE可用的格式，然后轉(zhuǎn)發(fā)信息。為了實(shí)現(xiàn)通信，發(fā)送和接收 的DCE設(shè)備必須采用同樣的調(diào)制方法。正如若想要和一個(gè)只懂日語(yǔ)的人交流，就必須說(shuō)日語(yǔ)一樣。兩個(gè)DTE不需要互相協(xié)調(diào)，但是每個(gè)DTE必須與它所連接的DCE協(xié)調(diào)工作。而DCE設(shè)備之間必須協(xié)調(diào)工作，才能實(shí)現(xiàn)完整地?cái)?shù)據(jù)翻譯過(guò)程。1

DCE的主要作用是實(shí)現(xiàn)信號(hào)變換與編碼、解碼。在發(fā)送端，它將DTE發(fā)出的二進(jìn)制數(shù)據(jù)信號(hào)變換成適合信道傳輸要求的線路信號(hào)，并可根據(jù)需要，在實(shí)行變換前先對(duì)DTE發(fā)出的二進(jìn)制數(shù)據(jù)序列編碼，以提高其抗干擾能力或傳輸效率；在接收端進(jìn)行相反的變換，將從信道上收到的線路信號(hào)還原成二進(jìn)制數(shù)據(jù)信號(hào)。如果在發(fā)送端存在編碼過(guò)程，在接收端也需相應(yīng)地通過(guò)解碼過(guò)程還原出原始的二進(jìn)制數(shù)據(jù)序列。另外，DCE還可具有一些其他方面的功能，例如向DTE提供時(shí)鐘信號(hào)。當(dāng)用模擬電路作數(shù)據(jù)傳輸信道時(shí)，調(diào)制解調(diào)器（modem）就是一典型的、最常用的DCE；當(dāng)用數(shù)字電路作數(shù)據(jù)傳輸信道時(shí)，DCE就是一種專門的數(shù)據(jù)服務(wù)單元。

常見的DCE設(shè)備調(diào)制解調(diào)器利用現(xiàn)有的模擬信息進(jìn)行遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)通信或網(wǎng)絡(luò)連接時(shí)，必須使用調(diào)制解調(diào)器。由于人—機(jī)交互的設(shè)備傳遞的是數(shù)字信號(hào)，在發(fā)送端需要把數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成適應(yīng)模擬信道傳輸?shù)哪M信號(hào)（這一過(guò)程稱為調(diào)制），在接收端再把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成適應(yīng)終端或計(jì)算機(jī)處理的數(shù)字信號(hào)（這一過(guò)程稱為解調(diào)）。

調(diào)制解調(diào)器主要功能是完成調(diào)制和解調(diào)制的任務(wù)。調(diào)制解調(diào)器可以采用兩種分類方式：基于連接方式分類和基于上網(wǎng)寬帶分類。2

多路復(fù)用器多路復(fù)用器，又稱為數(shù)據(jù)選擇器，是利用多路復(fù)用技術(shù)將多個(gè)終端的多路低速或窄帶數(shù)據(jù)加載到一根高速或?qū)拵У耐ㄐ啪€上傳輸?shù)脑O(shè)備。使用多路復(fù)用器的目的是為了充分利用通信信道的容量，大大降低系統(tǒng)的成本。典型的多路復(fù)用器具有 條數(shù)據(jù)線，n條地址線和一個(gè)輸出，此外還可能存在其他的控制線（如輸入勢(shì)能信號(hào)）。標(biāo)準(zhǔn)的商用多路復(fù)用器最大允許的n值為4，不過(guò)，如果需要更大的選擇范圍，可以將兩個(gè)或多個(gè)多路復(fù)用器級(jí)聯(lián)使用3。

集中器由于多路復(fù)用器允許加接的終端數(shù)目有限，而且在多數(shù)情況下，終端傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量相對(duì)較低，因此，在復(fù)用線路上，很難呈現(xiàn)出連續(xù)的數(shù)據(jù)流。這種復(fù)用體制往往不能完全滿足大型數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的要求。為此引出了集中器。集中器是一種將m條輸入線匯總為n條輸出線的傳輸控制設(shè)備，其中m≥n。根據(jù)所配置的硬件和軟件的不同，繼中器的功能差異較大，集中器最主要的功能是將多路輸入的大量低、中速數(shù)據(jù)進(jìn)行合并，再經(jīng)若干條高速線路送至另一通信設(shè)備（如集中器或前置處理機(jī)）；其次，集中器還具有進(jìn)行遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)處理的功能，如果配置了聯(lián)機(jī)存儲(chǔ)器和相應(yīng)的軟件，集中器還可完成報(bào)文交換功能或存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)報(bào)文功能。4

前段處理器在通信網(wǎng)絡(luò)中，前端處理器一般位于主機(jī)之前，它主要承擔(dān)通信任務(wù)，以減輕主機(jī)的負(fù)擔(dān)。由通信線路進(jìn)入前端處理器的數(shù)據(jù)可能有錯(cuò)誤，或數(shù)據(jù)代碼格式不匹配等通信問(wèn)題，那么在數(shù)據(jù)傳送給主機(jī)之前，必須由前端處理器來(lái)解決，而主機(jī)僅做數(shù)據(jù)處理。

協(xié)議轉(zhuǎn)換器我們已經(jīng)知道數(shù)據(jù)通信的信息傳輸必須依靠協(xié)議來(lái)完成，因?yàn)閿?shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)往往由各種不同類型的終端、主機(jī)及其它設(shè)備組成，它們都有各自的數(shù)據(jù)格式（或編碼規(guī)則）和傳輸特性，也就是說(shuō)，采用不同的通信協(xié)議來(lái)描述和傳輸數(shù)據(jù)。顯然，它們之間直接相互通信將無(wú)法識(shí)別和理解。協(xié)議轉(zhuǎn)換器就是負(fù)責(zé)不同協(xié)議的翻譯工作，使具有不同協(xié)議的設(shè)備間能相互通信。

除上述的通信設(shè)備外，還有各種診斷設(shè)備、安全保護(hù)設(shè)備等，前者專用于數(shù)據(jù)傳輸中的差錯(cuò)檢測(cè)和控制，后者用于保護(hù)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，以防被竊取。如加密解密設(shè)備就是其中應(yīng)用的一個(gè)實(shí)例。

與電話線相連所有的數(shù)據(jù)電路終端設(shè)備（DCE）都處于電話線和電腦或多路器、數(shù)據(jù)終端設(shè)備之間。芯片計(jì)算能力和數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）功能的增強(qiáng)，使得數(shù)據(jù)電路終端設(shè)備的體積逐漸變小。用于便攜式電腦的調(diào)制解調(diào)器幾乎和信用卡一樣小。數(shù)據(jù)電路終端設(shè)備也可以插在計(jì)算機(jī)的插槽中。5

簡(jiǎn)單配置個(gè)人電腦所用的調(diào)制解調(diào)器分為可插于機(jī)箱插槽中的內(nèi)置式和接在機(jī)箱后部的外置式。它們直接與電話公司提供的插空相連。與調(diào)制解調(diào)器公用電話線的話機(jī)將接在解調(diào)器的后部。外置式調(diào)制解調(diào)器需要獨(dú)立的電源供應(yīng)，而內(nèi)置式的則不需要。5

網(wǎng)絡(luò)終端（NTI）和信道服務(wù)單元（CSU）直接接在電話公司提供的T-1或綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)（ISDN）的插孔上。綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)中的一類網(wǎng)絡(luò)終端（BRI ISDN NTI）可以是電話系統(tǒng)擴(kuò)展。如，專用分組交換機(jī)的等。在這種情況下，ISDN適配器可與電話采用同樣的方式插入專用分組交換機(jī)的插孔。然后將專用分組交換機(jī)或主系統(tǒng)連接到綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)的主干網(wǎng)上。5

如果使用多路器，則多路器連接至與電路公司插孔相連的信道服務(wù)單元（CSU）/數(shù)據(jù)服務(wù)單元（DSU）或調(diào)制解調(diào)器上。調(diào)制解調(diào)器和信道服務(wù)單元可以是通過(guò)電纜與電話公司插孔相連的多路器的子卡。信道服務(wù)單元/數(shù)據(jù)服務(wù)單元也可以是專用分組交換機(jī)內(nèi)部的子卡，它可作為用于T-1專線等數(shù)字業(yè)務(wù)的多路器。從信道服務(wù)單元/數(shù)據(jù)服務(wù)單元卡引出的電纜將專用分組交換機(jī)與電話公司的插空相連。5

DTE-DCE接口計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中有兩個(gè)重要的概念：數(shù)據(jù)終端設(shè)備（DTE）和數(shù)據(jù)電路終端設(shè)備（DCE），數(shù)據(jù)通信中經(jīng)常涉及4個(gè)基本功能單元：兩端各有一個(gè)DTE和DCE。DTE產(chǎn)生數(shù)據(jù)，并連同必要的控制字符一起傳送給DCE。DCE將信號(hào)轉(zhuǎn)換成適合于傳輸介質(zhì)的形式并將它發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)鏈路中。當(dāng)信號(hào)到達(dá)另一端時(shí)，將發(fā)生相反的過(guò)程。1

標(biāo)準(zhǔn)多年以來(lái)，為定義DTE和DCE之間的接口制定了許多標(biāo)準(zhǔn)。盡管它們的解決方案不同，但每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)都提供了關(guān)于連接的機(jī)械、電氣和功能特性。

在參與制定DTE-DCE標(biāo)準(zhǔn)的組織中，電氣工業(yè)協(xié)會(huì)（EIA）和國(guó)際電信聯(lián)盟電信標(biāo)準(zhǔn)化部（ITU-T）最為活躍。EIA制定的標(biāo)準(zhǔn)包括EIA-232、EIA-442、EIA-449等，由ITU制定的標(biāo)準(zhǔn)稱為V系列和X系列標(biāo)準(zhǔn)。1

EIA-232接口標(biāo)準(zhǔn)EIA-232接口標(biāo)準(zhǔn)是電子工業(yè)協(xié)會(huì)（EIA）1962年指定的，早期稱為RS-232標(biāo)準(zhǔn)。

1.機(jī)械特性。

EIA-232接口標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)械規(guī)范規(guī)定接口是一段有DB-25針狀連接頭，而另一端時(shí)DB-25孔狀連接頭的25線電纜。電纜長(zhǎng)度不超過(guò)25cm。一個(gè)DB-25連接頭是一個(gè)帶有25根針（引腳）或是25個(gè)孔的插頭，每個(gè)針或孔都與一個(gè)有特定功能的導(dǎo)線連接。帶針（引腳）的連接頭是公連接頭，帶孔的連接頭是母線接頭。在DB-25連接頭中，這些針（引腳）或孔被排成兩排，上面13個(gè)，下面12個(gè)。6

2.電氣特性。

EIA-232接口標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定所有數(shù)據(jù)必須以邏輯0、1的順序傳輸。編碼采用非歸零電平編碼（NRZ-L），其中0對(duì)應(yīng)正電平，1對(duì)應(yīng)負(fù)電平。6

3.規(guī)程特性。

使用EIA-232接口標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行同步全雙工傳輸時(shí)，假設(shè)通信只采用主通道信道，則從準(zhǔn)備到清除共有5個(gè)步驟。

（1）顯示傳輸所涉及接口的準(zhǔn)備工作。6

（2）保證4個(gè)設(shè)備都已經(jīng)就緒，可以傳輸。首先發(fā)送方的DTE激活自己的引腳20，將就緒信號(hào)發(fā)送給與它連接的DCE。DCE通過(guò)將引腳6激活DTE，DCE就緒。在遠(yuǎn)端，同樣的過(guò)程被重復(fù)。6

（3）在發(fā)送和接收調(diào)制解調(diào)器之間建立物理連接。首先發(fā)送端DTE激活引腳4并向它的DCE發(fā)送一個(gè)發(fā)送請(qǐng)求。這個(gè)DCE向遠(yuǎn)端處于空閑狀態(tài)的調(diào)制解調(diào)器發(fā)送一個(gè)載波信號(hào)，發(fā)送載波信號(hào)后，發(fā)送方DCE設(shè)備激活引腳5向它的DTE發(fā)送一個(gè)發(fā)送請(qǐng)求，接收方DCE激活引腳5，向它的DTE發(fā)送一個(gè)清除待發(fā)送信號(hào)。當(dāng)接收方調(diào)制解調(diào)器檢測(cè)到這個(gè)載波信號(hào)后，它激活引腳8通知與它相連的DTE，一次傳輸即將開始。接收端DTE激活引腳4并向它的DCE發(fā)送一個(gè)發(fā)送請(qǐng)求，接收方DCE激活引腳5，向它的DTE發(fā)送一個(gè)清除待發(fā)送信號(hào)。6

（4）數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程。起始方DTE將數(shù)據(jù)流連同時(shí)鐘信號(hào)分別通過(guò)引腳2和引腳24同時(shí)傳送到DCE。DCE將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送出去。響應(yīng)方DCE接收模擬信號(hào)，將它轉(zhuǎn)換成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)并連同時(shí)鐘脈沖一起分別通過(guò)引腳3和引腳17傳送給響應(yīng)方DTE。響應(yīng)方DTE將數(shù)據(jù)流連同時(shí)鐘信號(hào)分別通過(guò)引腳2和引腳24同時(shí)傳送到響應(yīng)方DCE。DCE將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送出去。起始方DCE接收模擬信號(hào)，將它轉(zhuǎn)換成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)并連同時(shí)鐘脈沖一起分別通過(guò)引腳3和引腳17傳送給起始方DTE。6

（5）清除物理連接過(guò)程。起始方DTE通過(guò)引腳4撤銷它的發(fā)送請(qǐng)求信號(hào)。起始方的DCE檢測(cè)到請(qǐng)求信號(hào)被撤銷后，關(guān)閉載波信號(hào)，然后通過(guò)引腳5撤銷清除待發(fā)送信號(hào)。響應(yīng)方DCE檢測(cè)到起始方的載波信號(hào)被撤銷后，撤銷引腳8上的信號(hào)，通知響應(yīng)方的DTE一次傳輸將結(jié)束。響應(yīng)方的DTE通過(guò)引腳4撤銷它的發(fā)送請(qǐng)求信號(hào)。響應(yīng)方的DCE檢測(cè)到請(qǐng)求信號(hào)被撤銷后，關(guān)閉載波信號(hào)，然后，通過(guò)引腳5撤銷清除待發(fā)送信號(hào)。起始方DCE檢測(cè)到響應(yīng)方的載波信號(hào)被撤銷后，撤銷引腳8上的信號(hào)，通知起始方的DTE一次傳輸結(jié)束。整個(gè)物理連接斷開。6

很多實(shí)際的DTE-DCE接口只用到8個(gè)或9個(gè)引腳的連接器，這實(shí)際上是EIA-232標(biāo)準(zhǔn)接口的一個(gè)子集。由于大多數(shù)用戶并不需要EIA-232標(biāo)準(zhǔn)接口的所有功能。計(jì)算機(jī)的串行接口實(shí)際上就是EIA-232標(biāo)準(zhǔn)接口的一個(gè)子集。6