第三章-物理層

1、物理層是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)OSI模型中最低的一層。物理層規(guī)定:為傳輸數(shù)據(jù)所需要的物理鏈路創(chuàng)建、維持、拆除，而提供具有機(jī)械的，電子的，功能的和規(guī)范的特性。簡(jiǎn)單的說(shuō)，物理層確保原始的數(shù)據(jù)可在各種物理媒體上傳輸。局域網(wǎng)與廣域網(wǎng)皆屬第1、2層。物理層是OSI的第一層，它雖然處于最底層，卻是整個(gè)開(kāi)放系統(tǒng)的基礎(chǔ)。物理層為設(shè)備之間的數(shù)據(jù)通信提供傳輸媒體及互連設(shè)備，為數(shù)據(jù)傳輸提供可靠的環(huán)境。如果您想要用盡量少的詞來(lái)記住這個(gè)第一層，那就是“信號(hào)和介質(zhì)”。物理層要解決的主要問(wèn)題：（1）物理層要盡可能地屏蔽掉物理設(shè)備和傳輸媒體，通信手段的不同，使數(shù)據(jù)鏈路層感覺(jué)不到這些差異，只考慮完成本層的協(xié)議和服務(wù)。（2）給其服務(wù)用戶(hù)（數(shù)

2、據(jù)鏈路層）在一條物理的傳輸媒體上傳送和接收比特流（一般為串行按順序傳輸?shù)谋忍亓鳎┑哪芰?，為此，物理層?yīng)該解決物理連接的建立、維持和釋放問(wèn)題。 （3）在兩個(gè)相鄰系統(tǒng)之間唯一地標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)電路。物理層主要功能：為數(shù)據(jù)端設(shè)備提供傳送數(shù)據(jù)通路、傳輸數(shù)據(jù)。1.為數(shù)據(jù)端設(shè)備提供傳送數(shù)據(jù)的通路，數(shù)據(jù)通路可以是一個(gè)物理媒體，也可以是多個(gè)物理媒體連接而成。一次完整的數(shù)據(jù)傳輸，包括激活物理連接，傳送數(shù)據(jù)，終止物理連接。所謂激活，就是不管有多少物理媒體參與，都要在通信的兩個(gè)數(shù)據(jù)終端設(shè)備間連接起來(lái)，形成一條通路。2.傳輸數(shù)據(jù)，物理層要形成適合數(shù)據(jù)傳輸需要的實(shí)體，為數(shù)據(jù)傳送服務(wù)。一是要保證數(shù)據(jù)能在其上正確通過(guò)，二是要提供足

3、夠的帶寬（帶寬是指每秒鐘內(nèi)能通過(guò)的比特（BIT）數(shù)），以減少信道上的擁塞。傳輸數(shù)據(jù)的方式能滿足點(diǎn)到點(diǎn)，一點(diǎn)到多點(diǎn)，串行或并行，半雙工或全雙工，同步或異步傳輸?shù)男枰?. 完成物理層的一些管理工作。物理層的媒體包括架空明線、平衡電纜、光纖、無(wú)線信道等。通信用的互連設(shè)備指DTE和DCE間的互連設(shè)備。DTE即數(shù)據(jù)終端設(shè)備，又稱(chēng)物理設(shè)備，如計(jì)算機(jī)、終端等都包括在內(nèi)。而DCE則是數(shù)據(jù)通信設(shè)備或電路連接設(shè)備，如調(diào)制解調(diào)器等。數(shù)據(jù)傳輸通常是經(jīng)過(guò)DTEDCE，再經(jīng)過(guò)DCEDTE的路徑?；ミB設(shè)備指將DTE、DCE連接起來(lái)的裝置，如各種插頭、插座。LAN中的各種粗、細(xì)同軸電纜、T型接、插頭，接收器，發(fā)送器，中繼器

4、等都屬物理層的媒體和連接器。常見(jiàn)的物理層設(shè)備/物理層編輯網(wǎng)卡 光纖 CAT-5線 集線器有整波作用 Repeater加強(qiáng)信號(hào)。串口 并口物理層的主要特點(diǎn)：（1）由于在OSI之前，許多物理規(guī)程或協(xié)議已經(jīng)制定出來(lái)了，而且在數(shù)據(jù)通信領(lǐng)域中，這些物理規(guī)程已被許多商品化的設(shè)備所采用，加之，物理層協(xié)議涉及的范圍廣泛，所以至今沒(méi)有按OSI的抽象模型制定一套新的物理層協(xié)議，而是沿用已存在的物理規(guī)程，將物理層確定為描述與傳輸媒體接口的機(jī)械，電氣，功能和規(guī)程特性。（2）由于物理連接的方式很多，傳輸媒體的種類(lèi)也很多，因此，具體的物理協(xié)議相當(dāng)復(fù)雜。信號(hào)的傳輸離不開(kāi)傳輸介質(zhì)，而傳輸介質(zhì)兩端必然有接口用于發(fā)送和接收信號(hào)。

5、因此，既然物理層主要關(guān)心如何傳輸信號(hào)，物理層的主要任務(wù)就是規(guī)定各種傳輸介質(zhì)和接口與傳輸信號(hào)相關(guān)的一些特性。同步傳輸是一種以數(shù)據(jù)塊為傳輸單位的數(shù)據(jù)傳輸方式，該方式下數(shù)據(jù)塊與數(shù)據(jù)塊之間的時(shí)間間隔是固定的，必須嚴(yán)格地規(guī)定它們的時(shí)間關(guān)系。每個(gè)數(shù)據(jù)塊的頭部和尾部都要附加一個(gè)特殊的字符或比特序列，標(biāo)記一個(gè)數(shù)據(jù)塊的開(kāi)始和結(jié)束，一般還要附加一個(gè)校驗(yàn)序列，以便對(duì)數(shù)據(jù)塊進(jìn)行差錯(cuò)控制。是以同步的時(shí)鐘節(jié)拍來(lái)發(fā)送數(shù)據(jù)信號(hào)的，因此在一個(gè)串行的數(shù)據(jù)流中，各信號(hào)碼元之間的相對(duì)位置都是固定的（即同步的）。在同步傳輸?shù)哪Ｊ较?，?shù)據(jù)的傳送是以一個(gè)數(shù)據(jù)區(qū)塊為單位，因此同步傳輸又稱(chēng)為區(qū)塊傳輸。特點(diǎn)同步傳輸（Synchronous Tr

6、ansmission）：同步傳輸?shù)谋忍胤纸M要大得多。它不是獨(dú)立地發(fā)送每個(gè)字符，每個(gè)字符都有自己的開(kāi)始位和停止位，而是把它們組合起來(lái)一起發(fā)送。我們將這些組合稱(chēng)為數(shù)據(jù)幀，或簡(jiǎn)稱(chēng)為幀。數(shù)據(jù)幀的第一部分包含一組同步字符，它是一個(gè)獨(dú)特的比特組合，類(lèi)似于前面提到的起始位，用于通知接收方一個(gè)幀已經(jīng)到達(dá)，但它同時(shí)還能確保接收方的采樣速度和比特的到達(dá)速度保持一致，使收發(fā)雙方進(jìn)入同步。幀的最后一部分是一個(gè)幀結(jié)束標(biāo)記。與同步字符一樣，它也是一個(gè)獨(dú)特的比特串，類(lèi)似于前面提到的停止位，用于表示在下一幀開(kāi)始之前沒(méi)有別的即將到達(dá)的數(shù)據(jù)了。異步傳輸（Asynchronous Transmission）： 異步傳輸將比特分成小

7、組進(jìn)行傳送，小組可以是8位的1個(gè)字符或更長(zhǎng)。發(fā)送方可以在任何時(shí)刻發(fā)送這些比特組，而接收方從不知道它們會(huì)在什么時(shí)候到達(dá)。一個(gè)常見(jiàn)的例子是計(jì)算機(jī)鍵盤(pán)與主機(jī)的通信。按下一個(gè)字母鍵、數(shù)字鍵或特殊字符鍵，就發(fā)送一個(gè)8比特位的ASCII代碼。鍵盤(pán)可以在任何時(shí)刻發(fā)送代碼，這取決于用戶(hù)的輸入速度，內(nèi)部的硬件必須能夠在任何時(shí)刻接收一個(gè)鍵入的字符。ATM的主要特點(diǎn)是面向連接;采用小的、固定長(zhǎng)度的單元(53字節(jié));取消鏈路的差錯(cuò)控制和流量控制等，這些措施提高了傳輸效率。ATM的突出優(yōu)點(diǎn)是可以為每個(gè)虛連接提供相應(yīng)的服務(wù)質(zhì)量(QOS)，可以有效地支持視、音頻多媒體傳輸，包括語(yǔ)音、視頻和數(shù)據(jù)等;另外，ATM可以實(shí)現(xiàn)局域網(wǎng)

8、和廣域網(wǎng)的平滑無(wú)縫連接。異步傳輸和同步傳輸?shù)膮^(qū)別收發(fā)兩端對(duì)時(shí)間的精確度要求高低而已。同步要求高，異步?jīng)]有同步要求那么高。 異步通信”是一種很常用的通信方式。異步通信在發(fā)送字符時(shí)，所發(fā)送的字符之間的時(shí)間間隔可以是任意的。當(dāng)然，接收端必須時(shí)刻做好接收的準(zhǔn)備（如果接收端主機(jī)的電源都沒(méi)有加上，那么發(fā)送端發(fā)送字符就沒(méi)有意義，因?yàn)榻邮斩烁緹o(wú)法接收）。發(fā)送端可以在任意時(shí)刻開(kāi)始發(fā)送字符，因此必須在每一個(gè)字符的開(kāi)始和結(jié)束的地方加上標(biāo)志，即加上開(kāi)始位和停止位，以便使接收端能夠正確地將每一個(gè)字符接收下來(lái)。異步通信的好處是通信設(shè)備簡(jiǎn)單、便宜，但傳輸效率較低（因?yàn)殚_(kāi)始位和停止位的開(kāi)銷(xiāo)所占比例較大）。 異步通信也可以是

9、以幀作為發(fā)送的單位。接收端必須隨時(shí)做好接收幀的準(zhǔn)備。這時(shí)，幀的首部必須設(shè)有一些特殊的比特組合，使得接收端能夠找出一幀的開(kāi)始。這也稱(chēng)為幀定界。同步傳輸通常要比異步傳輸快速得多。接收方不必對(duì)每個(gè)字符進(jìn)行開(kāi)始和停止的操作。一旦檢測(cè)到幀同步字符，它就在接下來(lái)的數(shù)據(jù)到達(dá)時(shí)接收它們。另外，同步傳輸?shù)拈_(kāi)銷(xiāo)也比較少。例如，一個(gè)典型的幀可能有500字節(jié)（即4000比特）的數(shù)據(jù)，其中可能只包含100比特的開(kāi)銷(xiāo)。這時(shí)，增加的比特位使傳輸?shù)谋忍乜倲?shù)增加2.5%，這與異步傳輸中25 %的增值要小得多。隨著數(shù)據(jù)幀中實(shí)際數(shù)據(jù)比特位的增加，開(kāi)銷(xiāo)比特所占的百分比將相應(yīng)地減少。但是，數(shù)據(jù)比特位越長(zhǎng)，緩存數(shù)據(jù)所需要的緩沖區(qū)也越大，

10、這就限制了一個(gè)幀的大小。另外，幀越大，它占據(jù)傳輸媒體的連續(xù)時(shí)間也越長(zhǎng)。在極端的情況下，這將導(dǎo)致其他用戶(hù)等得太久。1機(jī)械特性也叫物理特性，指明通信實(shí)體間硬件連接接口的機(jī)械特點(diǎn)，如接口所用接線器的形狀和尺寸、引線數(shù)目和排列、固定和鎖定裝置等。這很像平時(shí)常見(jiàn)的各種規(guī)格的電源插頭，其尺寸都有嚴(yán)格的規(guī)定。已被ISO 標(biāo)準(zhǔn)化了的DCE接口的幾何尺寸及插孔芯數(shù)和排列方式。DTE（Data Terminal Equipment，數(shù)據(jù)終端設(shè)備，用于發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的設(shè)備，例如用戶(hù)的計(jì)算機(jī)）的連接器常用插針形式，其幾何尺寸與DCE（Data Circuit-terminating Equipment，數(shù)據(jù)電路終接設(shè)

11、備，用來(lái)連接DTE與數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備，例如Modem調(diào)制解調(diào)器）連接器相配合，插針芯數(shù)和排列方式與DCE連接器成鏡像對(duì)稱(chēng)。（1）機(jī)械特性， 指明接口所用接線器的形狀和尺寸、引線數(shù)目和排列、固定和鎖定裝置等。這很像平時(shí)常見(jiàn)的各種規(guī)格的電源插頭的尺寸都有嚴(yán)格的規(guī)定。2電氣特性規(guī)定了在物理連接上，導(dǎo)線的電氣連接及有關(guān)電路的特性，一般包括：接收器和發(fā)送器電路特性的說(shuō)明、信號(hào)的識(shí)別、最大傳輸速率的說(shuō)明、與互連電纜相關(guān)的規(guī)則、發(fā)送器的輸出阻抗、接收器的輸入阻抗等電氣參數(shù)等。（2）電氣特性， 指明在接口電纜的各條線上出現(xiàn)的電壓的范圍。物理層的電氣特性規(guī)定了在物理連接上傳輸二進(jìn)制位流時(shí)線路上信號(hào)電壓高低、阻

12、抗匹配情況、傳輸速率和距離的限制等早期的電氣特性標(biāo)準(zhǔn)定義物理連接邊界點(diǎn)上的電氣特性，而較新的電氣特性標(biāo)準(zhǔn)定義的都是發(fā)送器和接收器的電器特性，同時(shí)還給出了互連電纜的有關(guān)規(guī)定比較起來(lái)，較新的標(biāo)準(zhǔn)更有利于發(fā)送和接收線路的集成化工作物理層接口的電氣特性主要分為三類(lèi)：非平衡型，新的非平衡型和新的平衡型。非平衡型的信號(hào)發(fā)送器和接收器均采用非平衡方式工作，每個(gè)信號(hào)用一根導(dǎo)線傳輸，所有信號(hào)共用一根地線信號(hào)的電平是用+5V+15V，表示二進(jìn)制0，用-5V-15V，表示二進(jìn)制1信號(hào)傳輸速率限于20Kbps以?xún)?nèi)，電線長(zhǎng)度限于15M以?xún)?nèi)由于信號(hào)線是單線，因此線間干擾大，傳輸過(guò)程中的外界干擾也很大。在新的非平衡型標(biāo)準(zhǔn)中

13、，發(fā)送器采用非平衡方式工作接收器采用平衡方式工作（即差分接收器）每個(gè)信號(hào)用一根導(dǎo)線傳輸所有信號(hào)共用兩根地線，即每個(gè)方向一根地線信號(hào)的電平使用+4v+6v表示二進(jìn)制0，用4V6V表示二進(jìn)制1當(dāng)傳輸距離達(dá)到1000M時(shí)，信號(hào)傳輸速率在3kbps以下，隨著傳輸速率的提高，傳輸距離將縮短在10M以?xún)?nèi)的近距離情況下，傳輸速率可達(dá)300kbps。由于接收器采用差分方式接收，且每個(gè)方向獨(dú)立使用信號(hào)地，因此減少了線間干擾和外界干擾新的平衡型標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，發(fā)送器和接收器均以差分方式工作，每個(gè)信號(hào)用兩根導(dǎo)線傳輸，整個(gè)接口無(wú)需共用信號(hào)就可以正常工作，信號(hào)的電平由兩根導(dǎo)線上信號(hào)的差值表示相對(duì)于某一根導(dǎo)線來(lái)說(shuō)，差值在+4V

14、+6V表示二進(jìn)制0，差值在4V6V表示二進(jìn)制1當(dāng)傳輸距離達(dá)到1000M時(shí)，信號(hào)傳輸率在100kbps以下；當(dāng)在10m以?xún)?nèi)的近距離傳輸時(shí)，速率可達(dá)10Mbps。由于每個(gè)信號(hào)均使用雙線傳輸，因此線間干擾和外界干擾大大削弱，具有較高的抗共模干擾能力。3功能特性指明物理接口各條信號(hào)線的用途（用法），包括：接口線功能的規(guī)定方法，接口信號(hào)線的功能分類(lèi)-數(shù)據(jù)信號(hào)線、控制信號(hào)線、定時(shí)信號(hào)線和接地線4類(lèi)。（3）功能特性，規(guī)定了接口信號(hào)的來(lái)源、作用以及其他信號(hào)之間的關(guān)系。即物理接口上各條信號(hào)線的功能分配和確切定義。物理接口信號(hào)線一般分為數(shù)據(jù)線、控制線、定時(shí)線和地線。DTE/DCE標(biāo)準(zhǔn)接口的功能特性主要是對(duì)各接口信

15、號(hào)線作出確切的功能定義，并確定相互間的操作關(guān)系。對(duì)每根接口信號(hào)線的定義通常采用兩種方法：一種方法是一線一義法，即每根信號(hào)線定義為一種功能，CCITT V24、EIA RS-232-C、EIA RS-449等都采用這種方法；另一種方法是一線多義法，指每根信號(hào)線被定義為多種功能，此法有利于減少接口信號(hào)線的數(shù)目，它被CCITT X。21所采用。接口信號(hào)線按其功能一般可分為接地線、數(shù)據(jù)線、控制線、定時(shí)線等類(lèi)型。對(duì)各信號(hào)線的命名通常采用數(shù)字、字母組合或英文縮寫(xiě)三種形式，如EIA RS-232-C采用字母組合，EIA RS-449采用英文縮寫(xiě)，而CCITT V。24則以數(shù)字命名。在CCITT V。24建議

16、中，對(duì)DTE/DCE接口信號(hào)線的命名以1開(kāi)頭，所以通常將其稱(chēng)為100系列接口線，而用于DTE/ACE接口信號(hào)線命名以2開(kāi)頭，故將它稱(chēng)做200系列接口信號(hào)線。4規(guī)程特性指明利用接口傳輸比特流的全過(guò)程及各項(xiàng)用于傳輸?shù)氖录l(fā)生的合法順序，包括事件的執(zhí)行順序和數(shù)據(jù)傳輸方式，即在物理連接建立、維持和交換信息時(shí)，DTE/DCE雙方在各自電路上的動(dòng)作序列。以上4個(gè)特性實(shí)現(xiàn)了物理層在傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，對(duì)于信號(hào)、接口和傳輸介質(zhì)的規(guī)定。（4）規(guī)程特性， 定義了再信號(hào)線上進(jìn)行二進(jìn)制比特流傳輸?shù)囊唤M操作過(guò)程，包括各信號(hào)線的工作順序和時(shí)序，使得比特流傳輸?shù)靡酝瓿伞TE/DCE標(biāo)準(zhǔn)接口的規(guī)程特性規(guī)定了DTE/DCE接口各信號(hào)

17、線之間的相互關(guān)系、動(dòng)作順序以及維護(hù)測(cè)試操作等內(nèi)容。規(guī)程特性反映了在數(shù)據(jù)通信過(guò)程中，通信雙方可能發(fā)生的各種可能事件。由于這些可能事件出現(xiàn)的先后次序不盡相同，而且又有多種組合，因而規(guī)程特性往往比較復(fù)雜。描述規(guī)程特性一種比較好的方法是利用狀態(tài)變遷圖。因?yàn)闋顟B(tài)變遷圖反映了系統(tǒng)狀態(tài)的變遷過(guò)程，而系統(tǒng)狀態(tài)遷移正是由當(dāng)前狀態(tài)和所發(fā)生的事件（指當(dāng)時(shí)所發(fā)生的控制信號(hào)）所決定的。不同的物理接口標(biāo)準(zhǔn)在以上4個(gè)重要特性上都不盡相同。實(shí)際網(wǎng)絡(luò)中比較廣泛使用的是物理接口標(biāo)準(zhǔn)有EIA-232-E、EIA RS-449和CCITT的X。21建議。EIA RS-232C仍是目前最常用的計(jì)算機(jī)異步通信接口。RS-232接口符合美

18、國(guó)電子工業(yè)聯(lián)盟（EIA）制定的串行數(shù)據(jù)通信的接口標(biāo)準(zhǔn)，原始編號(hào)全稱(chēng)是EIA-RS-232（簡(jiǎn)稱(chēng)232，RS232）。它被廣泛用于計(jì)算機(jī)串行接口外設(shè)連接。連接電纜和機(jī)械、電氣特性、信號(hào)功能及傳送過(guò)程。特點(diǎn)RS-232是現(xiàn)在主流的串行通信接口之一。由于RS232接口標(biāo)準(zhǔn)出現(xiàn)較早，難免有不足之處，主要有以下四點(diǎn)：（1）接口的信號(hào)電平值較高，易損壞接口電路的芯片。RS232接口任何一條信號(hào)線的電壓均為負(fù)邏輯關(guān)系。即：邏輯“1”為-3 -15V；邏輯“0”：+3 +15V ，噪聲容限為2V。即要求接收器能識(shí)別高于+3V的信號(hào)作為邏輯“0”，低于-3V的信號(hào)作為邏輯“1”，TTL電平為5V為邏輯正，0為邏

19、輯負(fù) 。與TTL電平不兼容故需使用電平轉(zhuǎn)換電路方能與TTL電路連接。（2）傳輸速率較低，在異步傳輸時(shí)，比特率為20Kbps；因此在51CPLD開(kāi)發(fā)板中，綜合程序波特率只能采用19200，也是這個(gè)原因。（3）接口使用一根信號(hào)線和一根信號(hào)返回線而構(gòu)成共地的傳輸形式，這種共地傳輸容易產(chǎn)生共模干擾，所以抗噪聲干擾性弱。（4）傳輸距離有限，最大傳輸距離標(biāo)準(zhǔn)值為50英尺，實(shí)際上也只能用在15米左右。在RS-232標(biāo)準(zhǔn)中，字符是以一串行的比特串來(lái)一個(gè)接一個(gè)的串行（serial）方式傳輸，優(yōu)點(diǎn)是傳輸線少，配線簡(jiǎn)單，傳送距離可以較遠(yuǎn)。最常用的編碼格式是異步起停（asynchronous start-stop）格

20、式，它使用一個(gè)起始比特后面緊跟7或8 個(gè)數(shù)據(jù)比特（bit），然后是可選的奇偶校驗(yàn)比特，最后是一或兩個(gè)停止比特。所以發(fā)送一個(gè)字符至少需要10比特，帶來(lái)的一個(gè)好的效果是使全部的傳輸速率，發(fā)送信號(hào)的速率以10劃分。一個(gè)最平常的代替異步起停方式的是使用高級(jí)數(shù)據(jù)鏈路控制協(xié)議（HDLC）。在RS-232標(biāo)準(zhǔn)中定義了邏輯1和邏輯0電壓級(jí)數(shù)，以及標(biāo)準(zhǔn)的傳輸速率和連接器類(lèi)型。信號(hào)大小在正的和負(fù)的315v之間。RS-232規(guī)定接近0的電平是無(wú)效的，邏輯1規(guī)定為負(fù)電平，有效負(fù)電平的信號(hào)狀態(tài)稱(chēng)為傳號(hào)marking，它的功能意義為OFF，邏輯0規(guī)定為正電平，有效正電平的信號(hào)狀態(tài)稱(chēng)為空號(hào)spacing，它的功能意義為ON

21、。根據(jù)設(shè)備供電電源的不同，5、10、12和15這樣的電平都是可能的。mark和space是從電傳打字機(jī)中來(lái)的術(shù)語(yǔ)。電傳打字機(jī)原始的通信是一個(gè)簡(jiǎn)單的中斷直流電路模式，類(lèi)似與圓轉(zhuǎn)盤(pán)電話撥號(hào)的中的信號(hào)。Marking狀態(tài)是指電路是斷開(kāi)的，spacing狀態(tài)就是指電路是接通的。一個(gè)space就表明有一個(gè)字符要開(kāi)始發(fā)送了，相應(yīng)的停止的時(shí)候，停止位就是marking。當(dāng)線路中斷的時(shí)候，電傳打字機(jī)不打印任何有效字符，周期性的連續(xù)收到全0信號(hào)RS-232設(shè)計(jì)之初是用來(lái)連接調(diào)制解調(diào)器做傳輸之用，也因此它的腳位意義通常也和調(diào)制解調(diào)器傳輸有關(guān)。RS-232的設(shè)備可以分為數(shù)據(jù)終端設(shè)備（DTE，Data Termina

22、l Equipment, For example, PC）和數(shù)據(jù)通信設(shè)備（DCE，Data Communication Equipment）兩類(lèi)，這種分類(lèi)定義了不同的線路用來(lái)發(fā)送和接受信號(hào)。一般來(lái)說(shuō)，計(jì)算機(jī)和終端設(shè)備有DTE連接器，調(diào)制解調(diào)器和打印機(jī)有DCE連接器。但是這么說(shuō)并不是總是嚴(yán)格正確的，用配線分接器測(cè)試連接，或者用試誤法來(lái)判斷電纜是否工作，常常需要參考相關(guān)的文件說(shuō)明。RS-232指定了20個(gè)不同的信號(hào)連接，由25個(gè)D-sub（微型D類(lèi)）管腳構(gòu)成的DB-25連接器。很多設(shè)備只是用了其中的一小部分管腳，出于節(jié)省資金和空間的考慮不少機(jī)器采用較小的連接器，特別是9管腳的D-sub或者是DB-

23、9型連接器被廣泛使用絕大多數(shù)自IBM的AT機(jī)之后的PC機(jī)和其他許多設(shè)備上。DB-25和DB-9型的連接器在大部分設(shè)備上是雌型，但不是所有的都是這樣。最近，8管腳的RJ-45型連接器變得越來(lái)越普遍，盡管它的管腳分配相差很大。EIA/TIA 561標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了一種管腳分配的方法，但是由Dave Yost發(fā)明的被廣泛使用在Unix計(jì)算機(jī)上的Yost串連設(shè)備配線標(biāo)準(zhǔn)（Yost Serial Device Wiring Standard）以及其他很多設(shè)備都沒(méi)有采用上述任一種連線標(biāo)準(zhǔn)。在RS-232標(biāo)準(zhǔn)中，字符是以一串行的比特串來(lái)一個(gè)接一個(gè)的串行（serial）方式傳輸，優(yōu)點(diǎn)是傳輸線少，配線簡(jiǎn)單，傳送距離可

24、以較遠(yuǎn)。最常用的編碼格式是異步起停（asynchronous start-stop）格式，它使用一個(gè)起始比特后面緊跟7或8 個(gè)數(shù)據(jù)比特（bit），然后是可選的奇偶校驗(yàn)比特，最后是一或兩個(gè)停止比特。所以發(fā)送一個(gè)字符至少需要10比特，帶來(lái)的一個(gè)好的效果是使全部的傳輸速率，發(fā)送信號(hào)的速率以10劃分。一個(gè)最平常的代替異步起停方式的是使用高級(jí)數(shù)據(jù)鏈路控制協(xié)議（HDLC）。在RS-232標(biāo)準(zhǔn)中定義了邏輯1和邏輯0電壓級(jí)數(shù)，以及標(biāo)準(zhǔn)的傳輸速率和連接器類(lèi)型。信號(hào)大小在正的和負(fù)的315v之間。RS-232規(guī)定接近0的電平是無(wú)效的，邏輯1規(guī)定為負(fù)電平，有效負(fù)電平的信號(hào)狀態(tài)稱(chēng)為傳號(hào)marking，它的功能意義為OF

25、F，邏輯0規(guī)定為正電平，有效正電平的信號(hào)狀態(tài)稱(chēng)為空號(hào)spacing，它的功能意義為ON。根據(jù)設(shè)備供電電源的不同，5、10、12和15這樣的電平都是可能的。mark和space是從電傳打字機(jī)中來(lái)的術(shù)語(yǔ)。電傳打字機(jī)原始的通信是一個(gè)簡(jiǎn)單的中斷直流電路模式，類(lèi)似與圓轉(zhuǎn)盤(pán)電話撥號(hào)的中的信號(hào)。Marking狀態(tài)是指電路是斷開(kāi)的，spacing狀態(tài)就是指電路是接通的。一個(gè)space就表明有一個(gè)字符要開(kāi)始發(fā)送了，相應(yīng)的停止的時(shí)候，停止位就是marking。當(dāng)線路中斷的時(shí)候，電傳打字機(jī)不打印任何有效字符，周期性的連續(xù)收到全0信號(hào)RS-232設(shè)計(jì)之初是用來(lái)連接調(diào)制解調(diào)器做傳輸之用，也因此它的腳位意義通常也和調(diào)制解

26、調(diào)器傳輸有關(guān)。RS-232的設(shè)備可以分為數(shù)據(jù)終端設(shè)備（DTE，Data Terminal Equipment, For example, PC）和數(shù)據(jù)通信設(shè)備（DCE，Data Communication Equipment）兩類(lèi)，這種分類(lèi)定義了不同的線路用來(lái)發(fā)送和接受信號(hào)。一般來(lái)說(shuō)，計(jì)算機(jī)和終端設(shè)備有DTE連接器，調(diào)制解調(diào)器和打印機(jī)有DCE連接器。但是這么說(shuō)并不是總是嚴(yán)格正確的，用配線分接器測(cè)試連接，或者用試誤法來(lái)判斷電纜是否工作，常常需要參考相關(guān)的文件說(shuō)明。RS-232指定了20個(gè)不同的信號(hào)連接，由25個(gè)D-sub（微型D類(lèi)）管腳構(gòu)成的DB-25連接器。很多設(shè)備只是用了其中的一小部分管腳，

27、出于節(jié)省資金和空間的考慮不少機(jī)器采用較小的連接器，特別是9管腳的D-sub或者是DB-9型連接器被廣泛使用絕大多數(shù)自IBM的AT機(jī)之后的PC機(jī)和其他許多設(shè)備上。DB-25和DB-9型的連接器在大部分設(shè)備上是雌型，但不是所有的都是這樣。最近，8管腳的RJ-45型連接器變得越來(lái)越普遍，盡管它的管腳分配相差很大。EIA/TIA 561標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了一種管腳分配的方法，但是由Dave Yost發(fā)明的被廣泛使用在Unix計(jì)算機(jī)上的Yost串連設(shè)備配線標(biāo)準(zhǔn)（Yost Serial Device Wiring Standard）以及其他很多設(shè)備都沒(méi)有采用上述任一種連線標(biāo)準(zhǔn)。X.21是對(duì)公用數(shù)據(jù)網(wǎng)中的同步式終端（

28、DTE）與線路終端（DCE）間接口的規(guī)定。主要是對(duì)兩個(gè)功能進(jìn)行了規(guī)定：其一是與其他接口一樣，對(duì)電氣特性、連接器形狀、相互連接電路的功能特性等的物理層進(jìn)行了規(guī)定；其二是為控制網(wǎng)絡(luò)交換功能的網(wǎng)控制步驟，定義了網(wǎng)絡(luò)層的功能。工作過(guò)程四個(gè)階段（1）空閑或靜止階段：此階段接口不工作（類(lèi)似掛著機(jī)的情況）；（2）呼叫建立連接階段：通過(guò)交換控制信號(hào)建立DTE與DCE間的邏輯連接；（3）數(shù)據(jù)傳輸階段：通信雙方交換數(shù)據(jù)（電話中 雙方通話）（4）連接清除階段：通過(guò)交換控制信號(hào)中斷兩個(gè)DTE間的通信關(guān)系，拆除它們間的邏輯連接（電話中說(shuō)“再見(jiàn)”掛機(jī)）執(zhí)行詳細(xì)步驟1) 當(dāng)接口空閑時(shí)，4條信號(hào)線T C R 和I都傳送“1”

29、碼。CCITT規(guī)定C線和I線中，“1”“斷”，“0”“通”；2) 當(dāng)DTE要發(fā)出呼叫時(shí)，它將T線置為“0”，并置C線為“通”。（相當(dāng)于某人摘機(jī)呼叫）3) 如DCE已連在線路上準(zhǔn)備接收呼叫時(shí)，它開(kāi)始經(jīng)R線連續(xù)發(fā)出ASC字符“+”，告訴DTE可以撥號(hào)（相當(dāng)于數(shù)字撥號(hào)音）4) 當(dāng)DTE收到“+”字符的，就開(kāi)始經(jīng)T線逐步發(fā)送遠(yuǎn)程DTE的地址碼信息，遠(yuǎn)程DCE接到該地址碼后，就發(fā)出一呼叫 進(jìn)行信號(hào)，呼叫遠(yuǎn)地DTE，同時(shí)通知本地DTE呼叫遠(yuǎn)地DTE的結(jié)果。如呼叫成功，則線路被接通。DCE便置I線為“通”，表示可以傳送數(shù)據(jù)（這時(shí)使全雙工的，雙方都可進(jìn)行通信，雙方通過(guò)T和R線傳送或者接收數(shù)據(jù)5)數(shù)據(jù)傳送完畢后

30、，兩個(gè)DTE中的任何一個(gè)都可以置自己一側(cè)的C線為“斷開(kāi)”狀，表明自己的數(shù)據(jù)已發(fā)送完，斷開(kāi)連接一般為主叫方進(jìn)行。即主叫方先說(shuō)“再見(jiàn)”，置C為“斷”，置T為“0”。當(dāng)本地DCE檢測(cè)到C線為“斷開(kāi)”時(shí)，便將I置為“斷”，R線置為“1”。最后主叫方DTE把T置為1作為應(yīng)答。使接口又恢復(fù)到空閑的狀態(tài)。呼入的過(guò)程與呼出的過(guò)程相類(lèi)似，當(dāng)發(fā)生呼入、呼出沖突時(shí)，一般取消遠(yuǎn)程呼叫。傳輸介質(zhì)網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)是指在網(wǎng)絡(luò)中傳輸信息的載體，常用的傳輸介質(zhì)分為有線傳輸介質(zhì)和無(wú)線傳輸介質(zhì)兩大類(lèi)。不同的傳輸介質(zhì)，其特性也各不相同，它們不同的特性對(duì)網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)通信質(zhì)量和通信速度有較大影響。分類(lèi)有線傳輸介質(zhì)有線傳輸介質(zhì)是指在兩個(gè)通信設(shè)備

31、之間實(shí)現(xiàn)的物理連接部分，它能將信號(hào)從一方傳輸?shù)搅硪环?，有線傳輸介質(zhì)主要有雙絞線、同軸電纜和光纖。雙絞線和同軸電纜傳輸電信號(hào)，光纖傳輸光信號(hào)。1雙絞線：由兩條互相絕緣的銅線組成，其典型直徑為1mm。這兩條銅線擰在一起，就可以減少鄰近線對(duì)電氣的干擾。雙絞線即能用于傳輸模擬信號(hào)，也能用于傳輸數(shù)字信號(hào)，其帶寬決定于銅線的直徑和傳輸距離。但是許多情況下，幾公里范圍內(nèi)的傳輸速率可以達(dá)到幾Mbit/s.由于其性能較好且價(jià)格便宜，雙絞線得到廣泛應(yīng)用，雙絞線可以分為非屏蔽雙絞線和屏蔽雙絞線兩種，屏蔽雙絞線性能優(yōu)于非屏蔽雙絞線。雙絞線共有6類(lèi)，其傳輸速率在41000Mbit/s之間。原理雙絞線是由一對(duì)相互絕緣的金

32、屬導(dǎo)線絞合而成。采用這種方式，不僅可以抵御一部分來(lái)自外界的電磁波干擾,也可以降低多對(duì)絞線之間的相互干擾。把兩根絕緣的導(dǎo)線互相絞在一起，干擾信號(hào)作用在這兩根相互絞纏在一起的導(dǎo)線上是一致的（這個(gè)干擾信號(hào)叫做共模信號(hào)），在接收信號(hào)的差分電路中可以將共模信號(hào)消除，從而提取出有用信號(hào)（差模信號(hào)）2。雙絞線的作用是使外部干擾在兩根導(dǎo)線上產(chǎn)生的噪聲（在專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域里，把無(wú)用的信號(hào)叫做噪聲）相同，以便后續(xù)的差分電路提取出有用信號(hào)，差分電路是一個(gè)減法電路，兩個(gè)輸入端同相的信號(hào)（共模信號(hào)）相互抵消（m-n），反相的信號(hào)相當(dāng)于x-（-y），得到增強(qiáng)。理論上，在雙絞線及差分電路中m=n，x=y，相當(dāng)于干擾信號(hào)被完全消除，

33、有用信號(hào)加倍，但在實(shí)際運(yùn)行中是有一定差異的。在一個(gè)電纜套管里的，不同線對(duì)具有不同的扭絞長(zhǎng)度，一般地說(shuō)，扭絞長(zhǎng)度在38.1mm140mm內(nèi)，按逆時(shí)針?lè)较蚺そg，相臨線對(duì)的扭絞長(zhǎng)度在12.7mm以?xún)?nèi)。雙絞線一個(gè)扭絞周期的長(zhǎng)度，叫做節(jié)距，節(jié)距越小（扭線越密），抗干擾能力越強(qiáng)分類(lèi)按照有無(wú)屏蔽層分類(lèi)根據(jù)有無(wú)屏蔽層，雙絞線分為屏蔽雙絞線（Shielded Twisted Pair，STP）與非屏蔽雙絞線（Unshielded Twisted Pair，UTP）。屏蔽雙絞線在雙絞線與外層絕緣封套之間有一個(gè)金屬屏蔽層。屏蔽雙絞線分為STP和FTP（Foil Twisted-Pair），STP指每條線都有各自的屏

34、蔽層，而FTP只在整個(gè)電纜有屏蔽裝置，并且兩端都正確接地時(shí)才起作用。所以要求整個(gè)系統(tǒng)是屏蔽器件，包括電纜、信息點(diǎn)、水晶頭和配線架等，同時(shí)建筑物需要有良好的接地系統(tǒng)。屏蔽層可減少輻射，防止信息被竊聽(tīng)，也可阻止外部電磁干擾的進(jìn)入，使屏蔽雙絞線比同類(lèi)的非屏蔽雙絞線具有更高的傳輸速率4。非屏蔽雙絞線（UnshieldedTwisted Pair，縮寫(xiě)UTP）是一種數(shù)據(jù)傳輸線，由四對(duì)不同顏色的傳輸線所組成，廣泛用于以太網(wǎng)路和電話線中4。非屏蔽雙絞線電纜具有以下優(yōu)點(diǎn)：1.無(wú)屏蔽外套，直徑小，節(jié)省所占用的空間，成本低；2.重量輕，易彎曲，易安裝；3.將串?dāng)_減至最小或加以消除；4.具有阻燃性；5.具有獨(dú)立性和

35、靈活性，適用于結(jié)構(gòu)化綜合布線。因此，在綜合布線系統(tǒng)中，非屏蔽雙絞線得到廣泛應(yīng)用。按照頻率和信噪比進(jìn)行分類(lèi)雙絞線常見(jiàn)的有三類(lèi)線，五類(lèi)線和超五類(lèi)線，以及六類(lèi)線，前者線徑細(xì)而后者線徑粗，具體型號(hào)如下：1）一類(lèi)線（CAT1）：線纜最高頻率帶寬是750kHZ，用于報(bào)警系統(tǒng)，或只適用于語(yǔ)音傳輸（一類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)主要用于八十年代初之前的電話線纜），不用于數(shù)據(jù)傳輸。2）二類(lèi)線（CAT2）：線纜最高頻率帶寬是1MHZ，用于語(yǔ)音傳輸和最高傳輸速率4Mbps的數(shù)據(jù)傳輸，常見(jiàn)于使用4MBPS規(guī)范令牌傳遞協(xié)議的舊的令牌網(wǎng)。3）三類(lèi)線（CAT3）：指在ANSI和EIA/TIA568標(biāo)準(zhǔn)中指定的電纜，該電纜的傳輸頻率16MHz，最

36、高傳輸速率為10Mbps（10Mbit/s），主要應(yīng)用于語(yǔ)音、10Mbit/s以太網(wǎng)（10BASE-T）和4Mbit/s令牌環(huán)，最大網(wǎng)段長(zhǎng)度為100m，采用RJ形式的連接器，已淡出市場(chǎng)。4）四類(lèi)線（CAT4）：該類(lèi)電纜的傳輸頻率為20MHz，用于語(yǔ)音傳輸和最高傳輸速率16Mbps（指的是16Mbit/s令牌環(huán)）的數(shù)據(jù)傳輸，主要用于基于令牌的局域網(wǎng)和10BASE-T/100BASE-T。最大網(wǎng)段長(zhǎng)為100m，采用RJ形式的連接器，未被廣泛采用。5）五類(lèi)線（CAT5）：該類(lèi)電纜增加了繞線密度，外套一種高質(zhì)量的絕緣材料，線纜最高頻率帶寬為100MHz，最高傳輸率為100Mbps，用于語(yǔ)音傳輸和最高傳

37、輸速率為100Mbps的數(shù)據(jù)傳輸，主要用于100BASE-T和1000BASE-T網(wǎng)絡(luò)，最大網(wǎng)段長(zhǎng)為100m，采用RJ形式的連接器。這是最常用的以太網(wǎng)電纜。在雙絞線電纜內(nèi)，不同線對(duì)具有不同的絞距長(zhǎng)度。通常，4對(duì)雙絞線絞距周期在38.1mm長(zhǎng)度內(nèi)，按逆時(shí)針?lè)较蚺そg，一對(duì)線對(duì)的扭絞長(zhǎng)度在12.7mm以?xún)?nèi)。6）超五類(lèi)線（CAT5e）：超5類(lèi)具有衰減小，串?dāng)_少，并且具有更高的衰減與串?dāng)_的比值（ACR）和信噪比（SNR）、更小的時(shí)延誤差，性能得到很大提高。超5類(lèi)線主要用于千兆位以太網(wǎng)（1000Mbps）。7）六類(lèi)線（CAT6）：該類(lèi)電纜的傳輸頻率為1MHz250MHz，六類(lèi)布線系統(tǒng)在200MHz時(shí)綜合衰

38、減串?dāng)_比（PS-ACR）應(yīng)該有較大的余量，它提供2倍于超五類(lèi)的帶寬。六類(lèi)布線的傳輸性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于超五類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)，最適用于傳輸速率高于1Gbps的應(yīng)用。六類(lèi)與超五類(lèi)的一個(gè)重要的不同點(diǎn)在于：改善了在串?dāng)_以及回波損耗方面的性能，對(duì)于新一代全雙工的高速網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用而言，優(yōu)良的回波損耗性能是極重要的。六類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)中取消了基本鏈路模型，布線標(biāo)準(zhǔn)采用星形的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，要求的布線距離為：永久鏈路的長(zhǎng)度不能超過(guò)90m，信道長(zhǎng)度不能超過(guò)100m。8）超六類(lèi)或6A（CAT6A）：此類(lèi)產(chǎn)品傳輸帶寬介于六類(lèi)和七類(lèi)之間，傳輸頻率為500MHz，傳輸速度為10Gbps，標(biāo)準(zhǔn)外徑6mm。和七類(lèi)產(chǎn)品一樣，國(guó)家還沒(méi)有出臺(tái)正式的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，只是行業(yè)

39、中有此類(lèi)產(chǎn)品，各廠家宣布一個(gè)測(cè)試值。9）七類(lèi)線（CAT7）：傳輸頻率為600MHz，傳輸速度為10Gbps，單線標(biāo)準(zhǔn)外徑8mm，多芯線標(biāo)準(zhǔn)外徑6mm4。類(lèi)型數(shù)字越大、版本越新，技術(shù)越先進(jìn)、帶寬也越寬，當(dāng)然價(jià)格也越貴。這些不同類(lèi)型的雙絞線標(biāo)注方法是這樣規(guī)定的，如果是標(biāo)準(zhǔn)類(lèi)型則按CATx方式標(biāo)注，如常用的五類(lèi)線和六類(lèi)線，則在線的外皮上標(biāo)注為CAT 5、CAT 6。而如果是改進(jìn)版，就按xe方式標(biāo)注，如超五類(lèi)線就標(biāo)注為5e（字母是小寫(xiě)，而不是大寫(xiě)）。無(wú)論是哪一種線，衰減都隨頻率的升高而增大。在設(shè)計(jì)布線時(shí)，要考慮到受到衰減的信號(hào)還應(yīng)當(dāng)有足夠大的振幅，以便在有噪聲干擾的條件下能夠在接收端正確地被檢測(cè)出來(lái)。

40、雙絞線能夠傳送多高速率（Mb/s）的數(shù)據(jù)還與數(shù)字信號(hào)的編碼方法有很大的關(guān)系性能指標(biāo)對(duì)于雙絞線，使用者最關(guān)心的是表征其性能的幾個(gè)指標(biāo)。這些指標(biāo)包括衰減、近端串?dāng)_、阻抗特性、分布電容、直流電阻等。1.衰減（Attenuation）衰減是沿鏈路的信號(hào)損失度量。衰減與線纜的長(zhǎng)度有關(guān)系，隨著長(zhǎng)度的增加，信號(hào)衰減也隨之增加。衰減用“db”作單位，表示源傳送端信號(hào)到接收端信號(hào)強(qiáng)度的比率。由于衰減隨頻率而變化，因此，應(yīng)測(cè)量在應(yīng)用范圍內(nèi)的全部頻率上的衰減。2.近端串?dāng)_串?dāng)_分近端串?dāng)_和遠(yuǎn)端串?dāng)_（FEXT），測(cè)試儀主要是測(cè)量NEXT，由于存在線路損耗，因此FEXT的量值的影響較小。近端串?dāng)_（NEXT）損耗是測(cè)量一條

41、非屏蔽雙絞線鏈路中從一對(duì)線到另一對(duì)線的信號(hào)耦合。對(duì)于非屏蔽雙絞線鏈路，NEXT是一個(gè)關(guān)鍵的性能指標(biāo)，也是最難精確測(cè)量的一個(gè)指標(biāo)。隨著信號(hào)頻率的增加，其測(cè)量難度將加大。NEXT并不表示在近端點(diǎn)所產(chǎn)生的串?dāng)_值，它只是表示在近端點(diǎn)所測(cè)量到的串?dāng)_值。這個(gè)量值會(huì)隨電纜長(zhǎng)度不同而變，電纜越長(zhǎng)，其值變得越小。同時(shí)發(fā)送端的信號(hào)也會(huì)衰減,對(duì)其它線對(duì)的串?dāng)_也相對(duì)變小。實(shí)驗(yàn)證明，只有在40米內(nèi)測(cè)量得到的NEXT是較真實(shí)的。如果另一端是遠(yuǎn)于40米的信息插座，那么它會(huì)產(chǎn)生一定程度的串?dāng)_，但測(cè)試儀可能無(wú)法測(cè)量到這個(gè)串?dāng)_值。因此，最好在兩個(gè)端點(diǎn)都進(jìn)行NEXT測(cè)量。大部分測(cè)試儀都配有相應(yīng)設(shè)備，使得在鏈路一端就能測(cè)量出兩端的N

42、EXT值。3.直流電阻直流環(huán)路電阻會(huì)消耗一部分信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)變成熱量。它是指一對(duì)導(dǎo)線電阻的和，11801規(guī)格的雙絞線的直流電阻不得大于19.2歐姆。每對(duì)間的差異不能太大（小于 0.1歐姆），否則表示接觸不良，必須檢查連接點(diǎn)。4.特性阻抗與環(huán)路直流電阻不同，特性阻抗包括電阻及頻率為1100MHz的電感阻抗及電容阻抗，它與一對(duì)電線之間的距離及絕緣體的電氣性能有關(guān)。各種電纜有不同的特性阻抗，而雙絞線電纜則有100歐姆、120歐姆及150歐姆幾種。5.衰減串?dāng)_比（ACR）在某些頻率范圍，串?dāng)_與衰減量的比例關(guān)系是反映電纜性能的另一個(gè)重要參數(shù)。ACR有時(shí)也以信噪比（SNR :Signal-Noice ra

43、tio）表示，它由最差的衰減量與NEXT量值的差值計(jì)算。ACR值較大，表示抗干擾的能力更強(qiáng)。一般系統(tǒng)要求至少大于10分貝。6.電纜特性通信信道的品質(zhì)是由它的電纜特性描述的。SNR是在考慮到干擾信號(hào)的情況下，對(duì)數(shù)據(jù)信號(hào)強(qiáng)度的一個(gè)度量。如果SNR過(guò)低，將導(dǎo)致數(shù)據(jù)信號(hào)在被接收時(shí)，接收器不能分辨數(shù)據(jù)信號(hào)和噪音信號(hào)，最終引起數(shù)據(jù)錯(cuò)誤。因此，為了將數(shù)據(jù)錯(cuò)誤限制在一定范圍內(nèi)，必須定義一個(gè)最小的可接收的SNR同軸電纜：它比雙絞線的屏蔽性要更好，因此在更高速度上可以傳輸?shù)酶h(yuǎn)。它以硬銅線為芯（導(dǎo)體），外包一層絕緣材料（絕緣層），這層絕緣材料再用密織的網(wǎng)狀導(dǎo)體環(huán)繞構(gòu)成屏蔽，其外又覆蓋一層保護(hù)性材料（護(hù)套）。同軸電

44、纜的這種結(jié)構(gòu)使它具有更高的帶寬和極好的噪聲抑制特性。1km的同軸電纜可以達(dá)到12Gbit/s的數(shù)據(jù)傳輸速率。工作原理同軸電纜由里到外分為四層：中心銅線（單股的實(shí)心線或多股絞合線），塑料絕緣體，網(wǎng)狀導(dǎo)電層和電線外皮。中心銅線和網(wǎng)狀導(dǎo)電層形成電流回路。因?yàn)橹行你~線和網(wǎng)狀導(dǎo)電層為同軸關(guān)系而得名。同軸電纜傳導(dǎo)交流電而非直流電，也就是說(shuō)每秒鐘會(huì)有好幾次的電流方向發(fā)生逆轉(zhuǎn)。如果使用一般電線傳輸高頻率電流，這種電線就會(huì)相當(dāng)于一根向外發(fā)射無(wú)線電的天線，這種效應(yīng)損耗了信號(hào)的功率，使得接收到的信號(hào)強(qiáng)度減小。同軸電纜的設(shè)計(jì)正是為了解決這個(gè)問(wèn)題。中心電線發(fā)射出來(lái)的無(wú)線電被網(wǎng)狀導(dǎo)電層所隔離，網(wǎng)狀導(dǎo)電層可以通過(guò)接地的方式

45、來(lái)控制發(fā)射出來(lái)的無(wú)線電。同軸電纜也存在一個(gè)問(wèn)題，就是如果電纜某一段發(fā)生比較大的擠壓或者扭曲變形，那么中心電線和網(wǎng)狀導(dǎo)電層之間的距離就不是始終如一的，這會(huì)造成內(nèi)部的無(wú)線電波會(huì)被反射回信號(hào)發(fā)送源。這種效應(yīng)減低了可接收的信號(hào)功率。為了克服這個(gè)問(wèn)題，中心電線和網(wǎng)狀導(dǎo)電層之間被加入一層塑料絕緣體來(lái)保證它們之間的距離始終如一。這也造成了這種電纜比較僵直而不容易彎曲的特性。分類(lèi)方式同軸電纜可分為兩種基本類(lèi)型，基帶同軸電纜和寬同軸電纜帶同軸電纜。目前基帶是常用的電纜，其屏蔽線是用銅做成的網(wǎng)狀的，特征阻抗為50(如RG-8、RG-58等)；寬帶同軸電纜常用的電纜的屏蔽層通常是用鋁沖壓成的，特征阻抗為75(如RG

46、-59等)。2同軸電纜根據(jù)其直徑大小可以分為：粗同軸電纜與細(xì)同軸電纜。粗纜適用于比較大型的局部網(wǎng)絡(luò)，它的標(biāo)準(zhǔn)距離長(zhǎng)，可靠性高，由于安裝時(shí)不需要切斷電纜，因此可以根據(jù)需要靈活調(diào)整計(jì)算機(jī)的入網(wǎng)位置，但粗纜網(wǎng)絡(luò)必須安裝收發(fā)器電纜，安裝難度大，所以總體造價(jià)高。相反，細(xì)纜安裝則比較簡(jiǎn)單，造價(jià)低，但由于安裝過(guò)程要切斷電纜，兩頭須裝上基本網(wǎng)絡(luò)連接頭（BNC），然后接在T型連接器兩端，所以當(dāng)接頭多時(shí)容易產(chǎn)生不良的隱患，這是目前運(yùn)行中的以太網(wǎng)所發(fā)生的最常見(jiàn)故障之一。無(wú)論是粗纜還是細(xì)纜均為總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，即一根纜上接多部機(jī)器，這種拓?fù)溥m用于機(jī)器密集的環(huán)境，但是當(dāng)一觸點(diǎn)發(fā)生故障時(shí)，故障會(huì)串聯(lián)影響到整根纜上的所有機(jī)器。

47、故障的診斷和修復(fù)都很麻煩，因此，將逐步被非屏蔽雙絞線或光纜取代品種介紹同軸電纜分為細(xì)纜：RG-58和粗纜RG-11兩種。以及使用極少的半剛型同軸電纜和饋管。細(xì)纜細(xì)纜的直徑為0.26厘米，最大傳輸距離185米，使用時(shí)與50終端電阻、T型連接器、BNC接頭與網(wǎng)卡相連，線材價(jià)格和連接頭成本都比較便宜，而且不需要購(gòu)置集線器等設(shè)備，十分適合架設(shè)終端設(shè)備較為集中的小型以太網(wǎng)絡(luò)。纜線總長(zhǎng)不要超過(guò)185米，否則信號(hào)將嚴(yán)重衰減。細(xì)纜的阻抗是50。粗纜粗纜(RG-11)的直徑為1.27厘米，最大傳輸距離達(dá)到500米。由于直徑相當(dāng)粗，因此它的彈性較差，不適合在室內(nèi)狹窄的環(huán)境內(nèi)架設(shè)，而且RG-11連接頭的制作方式也相

48、對(duì)要復(fù)雜許多，并不能直接與電腦連接，它需要通過(guò)一個(gè)轉(zhuǎn)接器轉(zhuǎn)成AUI接頭，然后再接到電腦上。由于粗纜的強(qiáng)度較強(qiáng)，最大傳輸距離也比細(xì)纜長(zhǎng)，因此粗纜的主要用途是扮演網(wǎng)絡(luò)主干的角色，用來(lái)連接數(shù)個(gè)由細(xì)纜所結(jié)成的網(wǎng)絡(luò)。粗纜的阻抗是75。半剛型同軸電纜這種電纜使用極少，通常用于通訊發(fā)射機(jī)內(nèi)部的模塊連接上，因?yàn)檫@種線傳輸損耗很小，但也有一些缺點(diǎn)，比如硬度大，不易彎曲。此外，此類(lèi)電纜的傳輸頻率極高大部分都可以到達(dá)30Ghz。型號(hào)為CXJ-50-3此類(lèi)電纜典型結(jié)構(gòu)如下表所示 結(jié)構(gòu) 材料 直徑(mm) 1. 內(nèi)導(dǎo)體 鍍銀銅線 0.93 2.絕緣體聚四氟乙烯(PTFE) 3.00 3. 外導(dǎo)體無(wú)縫退火紫銅管 3.58

49、鍍錫(合金)無(wú)縫紫銅管鍍銀無(wú)縫紫銅管目前工藝在逐漸進(jìn)步，也出現(xiàn)了一些彎曲幅度較大的此類(lèi)線材，但筆者推薦在對(duì)柔韌性要求不高的地方，盡量使用傳統(tǒng)的銅管外導(dǎo)體的此類(lèi)線材，以保證穩(wěn)定性。基本信息英文簡(jiǎn)稱(chēng)SYV,常有的有75-7，75-5，75-3，75-1等型號(hào)，特性阻抗都是75歐姆，以適應(yīng)不同的傳輸距離。是以非對(duì)稱(chēng)基帶方式傳輸視頻信號(hào)的主要介質(zhì)。主要應(yīng)用范圍主要應(yīng)用范圍如：設(shè)備的支架連線，閉路電視(CCTV)，共用天線系統(tǒng)(MATV) 以及彩色或單色射頻監(jiān)視器的轉(zhuǎn)送。這些應(yīng)用不需要選擇有特別嚴(yán)格電氣公差的精密視頻同軸電纜。視頻同軸電纜的特征電阻是75 歐姆，這個(gè)值不是隨意選的。物理學(xué)證明了視頻信號(hào)最

50、優(yōu)化的衰減特性發(fā)生在77 歐姆。在低功率應(yīng)用中，材料及設(shè)計(jì)決定了電纜的最優(yōu)阻抗為75 歐姆。標(biāo)準(zhǔn)視頻同軸電纜既有實(shí)心導(dǎo)體也有多股導(dǎo)體的設(shè)計(jì)。建議在一些電纜要彎曲的應(yīng)用中使用多股導(dǎo)體設(shè)計(jì)，如CCTV 攝像機(jī)與托盤(pán)和支架裝置的內(nèi)部連接，或者是遠(yuǎn)程攝像機(jī)的傳送電纜。還包括監(jiān)控設(shè)備優(yōu)缺點(diǎn)同軸電纜的優(yōu)點(diǎn)是可以在相對(duì)長(zhǎng)的無(wú)中繼器的線路上支持高帶寬通信，而其缺點(diǎn)也是顯而易見(jiàn)的：一是體積大，細(xì)纜的直徑就有3/8英寸粗，要占用電纜管道的大量空間；二是不能承受纏結(jié)、壓力和嚴(yán)重的彎曲，這些都會(huì)損壞電纜結(jié)構(gòu)，阻止信號(hào)的傳輸；最后就是成本高，而所有這些缺點(diǎn)正是雙絞線能克服的，因此在現(xiàn)在的局域網(wǎng)環(huán)境中，基本已被基于雙絞線

51、的以太網(wǎng)物理層規(guī)范所取代。安裝方法同軸電纜一般安裝在設(shè)備與設(shè)備之間。在每一個(gè)用戶(hù)位置上都裝備有一個(gè)連接器，為用戶(hù)提供接口。接口的安裝方法如下：(1)細(xì)纜 將細(xì)纜切斷，兩頭裝上BNC頭，然后接在T型連接器兩端。(2)粗纜 粗纜一般采用一種類(lèi)似夾板的Tap裝置進(jìn)行安裝，它利用Tap上的引導(dǎo)針穿透電纜的絕緣層，直接與導(dǎo)體相連。電纜兩端頭設(shè)有終端器,以削弱信號(hào)的反射作用。參數(shù)指標(biāo)主要電氣參數(shù)(1)同軸電纜的特性阻抗 同軸電纜的平均特性阻抗為502，沿單根同軸電纜的阻抗的周期性變化為正弦波，中心平均值3，其長(zhǎng)度小于2米。(2)同軸電纜的衰減 一般指500米長(zhǎng)的電纜段的衰減值。當(dāng)用10MHz的正弦波進(jìn)行測(cè)

52、量時(shí)，它的值不超過(guò)8.5db(17db/公里);而用5MHz的正弦波進(jìn)行測(cè)量時(shí)，它的值不超過(guò)6.0db(12db/公里)。(3)同軸電纜的傳播速度 需要的最低傳播速度為0.77C(C為光速)。(4)同軸電纜直流回路電阻 電纜的中心導(dǎo)體的電阻與屏蔽層的電阻之和不超過(guò)10毫歐/米(在20下測(cè)量)。物理參數(shù)同軸電纜是由中心導(dǎo)體、絕緣材料層、網(wǎng)狀織物構(gòu)成的屏蔽層以及外部隔離材料層組成同軸電纜具有足夠的可柔性，能支持254mm(10英寸)的彎曲半徑。中心導(dǎo)體是直徑為2.17mm0.013mm的實(shí)芯銅線。絕緣材料必須滿足同軸電纜電氣參數(shù)。屏蔽層是由滿足傳輸阻抗和ECM規(guī)范說(shuō)明的金屬帶或薄片組成，屏蔽層的內(nèi)

53、徑為6.15mm,外徑為8.28mm。外部隔離材料一般選用聚氯乙烯(如PVC)或類(lèi)似材料。測(cè)試的主要參數(shù)(1)導(dǎo)體或屏蔽層的開(kāi)路情況。(2)導(dǎo)體和屏蔽層之間的短路情況。(3)導(dǎo)體接地情況。(4)在各屏蔽接頭之間的短路情況。光纖：它是由純石英玻璃制成的。纖芯外面包圍著一層折射率比芯纖低的包層，包層外是一塑料護(hù)套。光纖通常被扎成束，外面有外殼保護(hù)。光纖的傳輸速率可達(dá)100Gbit/s.1無(wú)線傳輸介質(zhì)指我們周?chē)淖杂煽臻g。我們利用無(wú)線電波在自由空間的傳播可以實(shí)現(xiàn)多種無(wú)線通信。在自由空間傳輸?shù)碾姶挪ǜ鶕?jù)頻譜可將其分為無(wú)線電波、微波、紅外線、激光等，信息被加載在電磁波上進(jìn)行傳輸。1無(wú)線傳輸?shù)慕橘|(zhì)有：無(wú)線

54、電波、紅外線、微波、衛(wèi)星和激光。在局域網(wǎng)中，通常只使用無(wú)線電波和紅外線作為傳輸介質(zhì)。無(wú)線傳輸介質(zhì)通常用于廣域互聯(lián)網(wǎng)的廣域鏈路的連接。1無(wú)線傳輸?shù)膬?yōu)點(diǎn)在于安裝、移動(dòng)以及變更都較容易，不會(huì)受到環(huán)境的限制。但信號(hào)在傳輸過(guò)程中容易受到干擾和被竊取，且初期的安裝費(fèi)用較高。1定義光纖微細(xì)的光纖封裝在塑料護(hù)套中，使得它能夠彎曲而不至于斷裂。通常，光纖的一端的發(fā)射裝置使用發(fā)光二極管（light emitting diode,LED）或一束激光將光脈沖傳送至光纖，光纖的另一端的接收裝置使用光敏元件檢測(cè)脈沖。在日常生活中，由于光在光導(dǎo)纖維的傳導(dǎo)損耗比電在電線傳導(dǎo)的損耗低得多，光纖被用作長(zhǎng)距離的信息傳遞。通常光纖與

55、光纜兩個(gè)名詞會(huì)被混淆。多數(shù)光纖在使用前必須由幾層保護(hù)結(jié)構(gòu)包覆，包覆后的纜線即被稱(chēng)為光纜。光纖外層的保護(hù)層和絕緣層可防止周?chē)h(huán)境對(duì)光纖的傷害，如水、火、電擊等。光纜分為：纜皮、芳綸絲、緩沖層和光纖。光纖和同軸電纜相似，只是沒(méi)有網(wǎng)狀屏蔽層。中心是光傳播的玻璃芯。原理種類(lèi)光及其特性：1.光是一種電磁波可見(jiàn)光部分波長(zhǎng)范圍是：390760nm(納米)。大于760nm部分是紅外光，小于390nm部分是紫外光。光纖中應(yīng)用的是：850nm，1310nm，1550nm三種。2.光的折射，反射和全反射。因光在不同物質(zhì)中的傳播速度是不同的，所以光從一種物質(zhì)射向另一種物質(zhì)時(shí)，在兩種物質(zhì)的交界面處會(huì)產(chǎn)生折射和反射。而且

56、，折射光的角度會(huì)隨入射光的角度變化而變化。當(dāng)入射光的角度達(dá)到或超過(guò)某一角度時(shí)，折射光會(huì)消失，入射光全部被反射回來(lái)，這就是光的全反射。不同的物質(zhì)對(duì)相同波長(zhǎng)光的折射角度是不同的（即不同的物質(zhì)有不同的光折射率），相同的物質(zhì)對(duì)不同波長(zhǎng)光的折射角度也是不同。光纖通訊就是基于以上原理而形成的。1.2：光纖裸纖一般分為三層：中心高折射率玻璃芯（芯徑一般為50或62.5m），中間為低折射率硅玻璃包層（直徑一般為125m），最外是加強(qiáng)用的樹(shù)脂涂層。光線在纖芯傳送，當(dāng)光纖射到纖芯和外層界面的角度大于產(chǎn)生全反射的臨界角時(shí)，光線透不過(guò)界面，會(huì)全部反射回來(lái)，繼續(xù)在纖芯內(nèi)向前傳送，而包層主要起到保護(hù)的作用。光纖2.數(shù)值孔

57、徑：入射到光纖端面的光并不能全部被光纖所傳輸，只是在某個(gè)角度范圍內(nèi)的入射光才可以。這個(gè)角度就稱(chēng)為光纖的數(shù)值孔徑。光纖的數(shù)值孔徑大些對(duì)于光纖的對(duì)接是有利的。不同廠家生產(chǎn)的光纖的數(shù)值孔徑不同（AT&T CORNING）。3.光纖的種類(lèi)：光纖的種類(lèi)很多，根據(jù)用途不同，所需要的功能和性能也有所差異。但對(duì)于有線電視和通信用的光纖，其設(shè)計(jì)和制造的原則基本相同，諸如：損耗小；有一定帶寬且色散小；接線容易；易于成統(tǒng)；可靠性高；制造比較簡(jiǎn)單；價(jià)廉等。光纖的分類(lèi)主要是從工作波長(zhǎng)、折射率分布、傳輸模式、原材料和制造方法上作一歸納的，茲將各種分類(lèi)舉例如下。（1）工作波長(zhǎng)：紫外光纖、可觀光纖、近紅外光纖、紅外光纖（0.85m、1.3m、1.55m）。（2）折射率分布：階躍（SI）型光纖、近階躍型光纖、漸變（GI）型光纖、其它（如三角型、W型、凹陷型等）。（3）傳輸模式：?jiǎn)文９饫w（含偏振保持光纖、非偏振保持光纖）、多模光纖。（4）原材料：石英光纖、多成分玻璃光纖、塑料光纖、復(fù)合材料光纖（如塑料包層、液體纖芯等）、紅外材料等。按被覆材料還可分為無(wú)機(jī)材料（碳等）、金屬材料（銅、鎳等）和塑料等。（5）制造方法：預(yù)塑有汽相軸向沉積（VAD）、化學(xué)汽相沉積（CVD）等，拉絲法有管律法（Rod intube）和雙坩鍋法等。石英光纖石英光纖（Silica Fiber）是以二氧化硅（