計算機網(wǎng)絡基礎(chǔ)電子教案課件

1、會計學1計算機網(wǎng)絡基礎(chǔ)第李志球電子2第2章 物理層 目錄2.1 數(shù)據(jù)通信的基本概念2.2 數(shù)據(jù)編碼和調(diào)制2.3 數(shù)據(jù)傳輸方式2.4 同步傳輸和異步傳輸2.5 多路復用技術(shù)2.6 傳輸介質(zhì)2.7 物理層作用與協(xié)議 第1頁/共65頁3 計算機網(wǎng)絡由通信子網(wǎng)和資源子網(wǎng)組成，OSI/RM中，通信子網(wǎng)包括物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和網(wǎng)絡層三層。計算機網(wǎng)絡中的數(shù)據(jù)通信是為了實現(xiàn)計算機之間的數(shù)據(jù)交換，因此計算機網(wǎng)絡本質(zhì)上是數(shù)據(jù)通信的問題。 物理層主要研究二進制比特在網(wǎng)絡中傳輸時所采用的技術(shù)，如曼徹斯特編碼、串/并傳輸、同步/異步傳輸、多路復用等技術(shù)。傳輸介質(zhì)雖然不屬于物理層，但它是物理層傳輸光、電信號的數(shù)據(jù)傳輸通道

2、。所以本章也介紹傳輸介質(zhì)的概念。第2章 物理層 第2頁/共65頁42.1 數(shù)據(jù)通信的基本概念 物理層考慮如何將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成適合信道傳輸?shù)碾姡ü猓┬盘枴⒛?數(shù)轉(zhuǎn)換、采用何種技術(shù)傳輸?shù)葐栴}。這些都是數(shù)據(jù)通信要考慮的。第3頁/共65頁52.1 數(shù)據(jù)通信的基本概念 1. 數(shù)據(jù) 分為模擬數(shù)據(jù)和數(shù)字數(shù)據(jù)兩種。 2. 信息 以某種格式組織起來的數(shù)據(jù)。 3. 信號 是數(shù)據(jù)的具體物理表現(xiàn)。分為模擬信號和 數(shù)字信號兩種，如圖所示。模擬信號是連續(xù)的曲線波，由振幅、頻率和周期三要素數(shù)字信號是離散（有限個數(shù)）的方波重點概念第4頁/共65頁62.1 數(shù)據(jù)通信的基本概念 4. 信道 傳輸信息時信號沿發(fā)送端到接收端的通路。模擬

3、信道適于模擬信號傳輸模擬信號：時間和幅度連續(xù)數(shù)字信道適于數(shù)字信號傳輸數(shù)字信號：時間和幅度離散模擬信號時間幅值數(shù)字信號時間幅值例如聲音，振幅大則音量大、頻度高則是女高音第5頁/共65頁72.1 數(shù)據(jù)通信的基本概念 5. 通信和數(shù)據(jù)通信 通信是信息的傳輸與交換。數(shù) 據(jù)通信是以傳送數(shù)據(jù)為業(yè)務的 通信。 6. 數(shù)據(jù)通信網(wǎng) 是數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡形式 。 7. 碼元和碼字 碼元是一個信號編碼單元。碼字由 若干碼 元組成的字符串序列。 8. 數(shù)據(jù)分組把較大的數(shù)據(jù)塊分成較小的數(shù)據(jù)段。 不同的網(wǎng)絡或?qū)又?，分組名稱也不同， 如 幀 (frame)、信元(cell)、IP數(shù)據(jù)報 等。通常數(shù)據(jù)分組也稱為數(shù)據(jù)包。 第6

4、頁/共65頁82.1 數(shù)據(jù)通信的基本概念 9.基帶傳輸、頻帶傳輸和寬帶傳輸1）基帶傳輸通信系統(tǒng)中的基帶傳輸是指在傳輸信號時，用表示信息的原有信號形式進行。計算機網(wǎng)絡中，數(shù)字信號（基帶信號）所占頻率簡稱基帶?；鶐鬏斒菙?shù)字數(shù)據(jù)直接在信道中用數(shù)字信號傳輸。2）頻帶傳輸頻帶傳輸是將基帶信號變換為較高頻率范圍的頻帶信號（模擬信號，如音頻），然后在模擬信道中傳輸。例如利用Modem將數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)調(diào)制成模擬信號3）寬帶傳輸寬帶在電信界是指帶寬大于語言級信道（4kHz）的信道，另外當網(wǎng)絡的傳輸速率超過2Mbps時，稱為寬帶網(wǎng)。第7頁/共65頁92.1 數(shù)據(jù)通信的基本概念 1. 比特(bit)率S指單位時間內(nèi)所傳

5、送的二進位序列的位（bit）數(shù)，是度量通信系統(tǒng)每秒傳送的信息量。用每秒比特數(shù)（bit/s或bps）表示 。 常用的單位換算關(guān)系如下：1Kbps=210=1024bps；1Mbps=220=1024Kbps；1Gbps=230=1024Mbps；1Tbps=240=1024Gbps。 第8頁/共65頁102.1 數(shù)據(jù)通信的基本概念 2. 波特(Baud)率B指數(shù)字信號經(jīng)過調(diào)制后的傳輸速率，或者是說每秒傳輸?shù)拿}沖（波形）信號個數(shù)（通過信道傳輸?shù)拇a元數(shù)）。 B=1/T；其中，T為每個脈沖（波形）信號的持續(xù)時間，單位為秒。 比特率和波特率的關(guān)系：S=B*log 2 n 3. 誤碼率Pe 指數(shù)據(jù)位被傳錯

6、的概率，也稱出錯率。 Pe=Ne/N；N第9頁/共65頁112.1 數(shù)據(jù)通信的基本概念 4. 信道容量 指物理信道能達到的最大傳輸能力，用比特率S表示。注意：描述數(shù)字信道的容量用信道的數(shù)據(jù)速率表示，如以太網(wǎng)使用雙絞線時為100Mbps；模擬信道的容量用帶寬描述，如電話線的帶寬為1MHz（語音模擬信號的頻率范圍為(300Hz3400Hz) ）。第10頁/共65頁122.1 數(shù)據(jù)通信的基本概念 5. 帶寬（Bandwidth） 指信道所能傳送的信號的頻率寬度，也就是可傳送信號的最高頻率與最低頻率之差，單位是Hz（赫）、kHz（千赫）、MHz（兆赫）和THz（兆兆赫）等 。常用的單位換算關(guān)系為：1k

7、Hz=103=1 000Hz；1MHz=106=1 000kHz；1GHz=109=1 000MHz；1THz=1012=1 000GHz。第11頁/共65頁132.1 數(shù)據(jù)通信的基本概念 5. 帶寬（Bandwidth） l帶寬定義：模擬信道所傳輸?shù)男盘栴l率范圍稱為該信道的帶寬。信道的帶寬是由傳輸媒體和有關(guān)附加設備與電路的頻率特性決定的。l計算帶寬：用信號的最高頻率減去信號中的最低頻率。例：語音信號帶寬3.1Hz(300Hz3400Hz) 103104Hz間的帶寬為9000Hz，若電話信道占據(jù)3kHz，則在此范圍內(nèi)可劃出3個信道：10004000；40007000；700010000。3路信

8、號通過調(diào)制可復用一根傳輸介質(zhì)。第12頁/共65頁142.1 數(shù)據(jù)通信的基本概念 6. 帶寬、數(shù)據(jù)傳輸速率和信道容量的區(qū)別 帶寬和數(shù)據(jù)傳輸速率都是用來度量實際傳輸能力的。帶寬一般用來表示傳輸介質(zhì)和模擬信道的傳輸能力，如電話網(wǎng)傳輸音頻信號的頻帶范圍為3003 400Hz，則其信道的帶寬是3100Hz。而數(shù)據(jù)傳輸速率表示數(shù)字通信系統(tǒng)的傳輸能力，如百兆位以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸速率為100Mbps。一個物理信道既可以作為模擬信道，也可作為數(shù)字信道。因此，信道的帶寬大，信道容量也大，傳輸速率相應也高。第13頁/共65頁15 比特間隔和比特率數(shù)字信號序列不能像模擬信號那樣使用周期和頻率來描述，而是采用比特間隔（對

9、應于周期）和比特率（對應于頻率）來描述。比特間隔是發(fā)送一個比特所需要的時間；而比特率是每秒發(fā)送的比特位數(shù)（用bps作為單位）。2.1 數(shù)據(jù)通信的基本概念 數(shù)據(jù)通信的主要技術(shù)指標 第14頁/共65頁162.1 數(shù)據(jù)通信的基本概念 計算機網(wǎng)絡中，度量傳輸一個二進制數(shù)據(jù)位或模擬信號的周期時間單位一般用s（秒）、ms（毫秒）、s（微秒）、ns（納秒）和ps（皮秒）等表示。常用的時間換算單位為：1ms=103s；1s=106s；1ns=109s；1ps=1012s。同樣，度量長度的單位有米、微米、納米等。第15頁/共65頁172.1 數(shù)據(jù)通信的基本概念 7. 延遲、抖動、呑吐量和丟包率 l延遲指將一個比

10、特從一端傳輸?shù)搅硪欢怂ㄙM的時間。 l抖動指在同一條路由上發(fā)送數(shù)據(jù)包之間的時間差異。 l呑吐量是指網(wǎng)絡發(fā)送數(shù)據(jù)包的速率。 l丟包率是指在發(fā)送數(shù)據(jù)包時丟失數(shù)據(jù)包的最高比率。上述四個參數(shù)都是服務質(zhì)量QoS的主要度量參數(shù)。 第16頁/共65頁182.1 數(shù)據(jù)通信的基本概念 1. 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)基本模型 2. 模擬通信系統(tǒng)和數(shù)字通信系統(tǒng) 數(shù)字通信系統(tǒng)是比模擬通信系統(tǒng)費用低，抗干擾能力強，不易失真，但數(shù)字信號比模擬信號易衰減；模擬信號比數(shù)字信號傳輸距離要遠。 3. 信號衰減的克服 數(shù)字信號衰減的克服辦法是使用中繼器。變換信源信宿變換噪聲信道第17頁/共65頁192.2 數(shù)據(jù)編碼和調(diào)制 數(shù)字數(shù)據(jù) 數(shù)字信號

11、模擬數(shù)據(jù)數(shù)字數(shù)據(jù) 模擬信號 模擬數(shù)據(jù)編碼調(diào)制轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的稱為編碼轉(zhuǎn)換為模擬信號的稱為調(diào)制第18頁/共65頁202.2 數(shù)據(jù)編碼和調(diào)制 數(shù)據(jù)編碼成信號時用到的概念 單極性和雙極性編碼編碼時只使用一種電壓的稱為單極性編碼，而使用兩種電壓的稱為雙極性編碼。 歸零和不（非）歸零編碼每一個表示“0”或“1”的電壓在信號中部變?yōu)榱汶妷簳r，稱為歸零編碼。 雙相位編碼信號的中間將電壓變?yōu)橄喾矗ㄗ⒁獠皇菤w零，而是由正電壓變?yōu)樨撾妷?，或由負電壓變?yōu)檎妷海┑?9頁/共65頁212.2 數(shù)據(jù)編碼和調(diào)制 2雙極性不歸零碼 (BNRZ) 用正電平和負電平分別表示二進制數(shù)據(jù)的1和0，正和負的幅值相等 。 1. 單極性

12、不歸零編碼 (NRZ) 單極性不歸零編碼只使用一個電壓值，用高電平表示1，沒電壓表示0。 第20頁/共65頁222.2 數(shù)據(jù)編碼和調(diào)制 3雙極性歸零編碼（BRZ） 使用了正、負和零三個電平，信號本身攜帶同步信息，解決了同步問題。缺點是編碼一個比特，需要兩次信號變化，增加了占用帶寬，且線路上的平均電壓值還不為零。 第21頁/共65頁232.2 數(shù)據(jù)編碼和調(diào)制 4. 雙相位編碼(biphase encoding) 信號在每個比特內(nèi)部的中間發(fā)生改變，但不歸零而是將電壓變?yōu)橄喾础?曼徹斯特編碼（Manchester encoding） 差分曼徹斯特編碼（differential Manchester

13、encoding） 重要概念重點掌握負電壓變?yōu)檎妷罕硎?正電壓變?yōu)樨撾妷罕硎?注意紅色標記位置有無跳變，有為0，無則為1。第22頁/共65頁242.2 數(shù)據(jù)編碼和調(diào)制 1. 脈沖振幅調(diào)制（PAM） 對原始的模擬信號每間隔一個相等的時間進行采樣一次 2. 脈碼調(diào)制（PCM） 將PAM采樣結(jié)果修改成完全數(shù)字化的信號。2400011000-1510001111125011111013800100110-8011010000110011011104800110000-5010110010900101101039001001115200110110880101100026000110101270111

14、11117701001101 3. 采樣頻率 是原始的有效信號中最高頻率分量或其帶寬的倍。例如，語音最高頻率是3400Hz，那么需要每秒6800次的采樣頻率，實際應用中采樣頻率放大為每秒8000次。 語音視頻等數(shù)據(jù)，需要轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，再傳輸?shù)?3頁/共65頁252.2 數(shù)據(jù)編碼和調(diào)制 1.幅移鍵控法（ASK） 2.頻移鍵控法（FSK） 3.相移健控法（PSK） 4.正交調(diào)幅（QAM） (a)3振幅，12相位 (b)4振幅，8相位 (c)2振幅，8相位 例如利用電話線入網(wǎng)時，利用用Modem將數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)調(diào)制成模擬信號后再傳輸?shù)?4頁/共65頁262.2 數(shù)據(jù)編碼和調(diào)制 普通電燈開關(guān)只有“開”和“

15、關(guān)”兩種狀態(tài)，能表示數(shù)字“0”和“1”，一種狀態(tài)只能表示一位數(shù)。有的電風扇開關(guān)有“0、1、2、3”四種狀態(tài)，能表示數(shù)字“00、01、10和11”，所以一種狀態(tài)能表示兩位數(shù)。假如開關(guān)有“07”八種狀態(tài)，則一種狀態(tài)能表示三位數(shù)（000、001、111）。正交調(diào)幅就是讓一種狀態(tài)能表示更多位數(shù)的一種調(diào)制技術(shù)。Modem就采用這種技術(shù)。左圖每個方案都有16種狀態(tài)，每一種狀態(tài)能表示四位數(shù)（0000、0001、1111）。如果相位或振幅變化太多，則信號反差小，可讀性就差。第25頁/共65頁272.2 數(shù)據(jù)編碼和調(diào)制 1.調(diào)幅 2.調(diào)頻 3.調(diào)相 在調(diào)相傳輸技術(shù)中，原始模擬載波信號的相位隨調(diào)制信號電壓（振幅）

16、的改變而調(diào)整，振幅和頻率，保持不變。調(diào)相技術(shù)和調(diào)頻技術(shù)的分析類似。 例如收音機、電視信號、電話系統(tǒng)等都先將數(shù)據(jù)調(diào)制，再多路復用線路傳輸調(diào)幅、調(diào)頻等技術(shù)主要用于模擬通信，主要目的是多路復用。例如一根CATV線能容納幾十個電視（臺）信號；24個電話線路信號通過調(diào)制后利用一根線傳輸；廣播電臺也將多路電臺信號通過調(diào)制在空氣中傳輸，收音機通過中波、短波等多個波段接收。第26頁/共65頁282.3 數(shù)據(jù)傳輸方式 并行傳輸是指數(shù)據(jù)以成組方式在多個并行的信道上同時傳輸，相應地需要若干根傳輸線。一般用于計算機內(nèi)部或近距離設備的數(shù)據(jù)傳輸，如計算機和打印機之間的通信，一次傳送一個字節(jié)的信號，所以傳輸信道需要根數(shù)據(jù)線

17、，同時還需要其它的控制信號線。 優(yōu)缺點：并行傳輸優(yōu)點是速度快，缺點是費用高。因為并行傳輸需要一組傳輸線，所以并行傳輸一般用在短距離范圍且傳輸速度要求高的場合。 第27頁/共65頁292.3 數(shù)據(jù)傳輸方式 串行傳輸是指數(shù)據(jù)在信道上一位一位的逐個傳輸，從發(fā)送端到接收端只需一根傳輸線，成本少，易于實現(xiàn)，計算機網(wǎng)絡普遍采用。采用串行傳輸方式時，發(fā)送端需要通過并/ 串轉(zhuǎn)換裝置將并行數(shù)據(jù)位流變?yōu)榇袛?shù)據(jù)位流，然后送到信道上傳輸，在接收端再通過串/并轉(zhuǎn)換，還原成位并行數(shù)據(jù)流。PC機和外界進行串行通信是通過串行端口（COM）完成的。串行傳輸可以用兩種方式同步傳輸和異步傳輸進行。計算機網(wǎng)絡主要采用串行傳輸方式第

18、28頁/共65頁302.3 數(shù)據(jù)傳輸方式 1.單工通信（雙線制） 單工通信只允許傳送的信息始終向一個方向流動。 例如廣播、電視系統(tǒng)；BP機；道路交通單行道。 2.半雙工通信（雙線制開關(guān)） 半雙工通信允許信息流向兩個方向的都可傳輸，但同一時刻只能朝一個方向傳輸。 例如，無線電對講機就是半雙工通信。 3.全雙工通信（四線制） 全雙工通信是指在同一時刻能同時進行雙向通信。 例如，常用的電話系統(tǒng)就是全雙工通信。 第29頁/共65頁312.4 同步傳輸和異步傳輸 同步傳輸方式是將一大串數(shù)據(jù)一起發(fā)送。傳輸時，需要在數(shù)據(jù)塊前放上兩個或以上的同步信號字符SYN，在數(shù)據(jù)塊結(jié)束加上后同步信號。 同步傳輸線路利用率

19、高，多用于字符信息塊的高速傳送。但這種方式收發(fā)雙方控制復雜。 異步傳輸也叫做起止式傳輸，它以字符為單位，在每個字符前增加一個起始位，字符代碼后增加、1.5、位停止位。它允許碼字之間存在不確定的空閑時間。 異步傳輸設備簡單，費用不高，但速率較低。 計算機網(wǎng)絡主要采用同步傳輸?shù)?0頁/共65頁322.5 多路復用技術(shù) FDM） FDM把信道的頻譜分割成若干個互不重疊的子信道，每個子信道傳送一路信號。頻分多路工作過程：頻分多路復用flash動畫演示注意動畫文件路徑第31頁/共65頁332.5 多路復用技術(shù) 2.5.2 時分多路復用（TDM） TDM將物理信道按時間分成許多等長的時間片，輪流、交替地分

20、配給多路信源。分為同步和異步TDM兩種。 第32頁/共65頁342.5 多路復用技術(shù) WDM) WDM的原理同F(xiàn)DM相似，用于光纖通信。光信號用波長而不是頻率來表示所使用的光載波。WDM和FDM不同之處是光波頻率很高。它是利用不同波長的光，通過共享光纖遠距離傳輸多路信號。WDM技術(shù)中，利用光學系統(tǒng)中的衍射光柵，來實現(xiàn)多路不同頻率光波信號的合成與分解。波分多路復用最初只能在一根光纖上復用兩路光載波信號。而現(xiàn)在可以在一根光纖上復用80路或更多路數(shù)的光信號，這就是密集波分多路復用DWDM（Dense WDM）。 第33頁/共65頁352.5 多路復用技術(shù) FDM適合于傳輸模擬信號，TDM適合于傳輸數(shù)

21、字信號，而WDM傳輸光波信號。TDM和FDM相比，抗干擾能力強，可以逐級再生整形，避免干擾的積累等優(yōu)點。計算機通信中廣泛使用TDM和WDM。 TDM和FDM的性能比較如下：（1）TDM設備比FDM設備易于實現(xiàn)；（2）TDM比FDM傳輸速率高；（3）FDM中每路信號均需要一個MODEM；（4）FDM通常需要模/數(shù)轉(zhuǎn)換設備；（5）TDM比FDM會產(chǎn)生較多的時間延遲。第34頁/共65頁362.6 傳輸介質(zhì) 二進制比特流通過物理層處理（編碼/調(diào)制、串行同步、多路復用等）后，需要在傳輸介質(zhì)上傳輸，傳輸介質(zhì)是數(shù)據(jù)傳輸?shù)奈锢硗ǖ?。需要注意的是，傳輸介質(zhì)不屬于物理層，物理層只是定義如何在這些介質(zhì)上實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸

22、，物理層直接和它有關(guān)。傳輸介質(zhì)是構(gòu)成信道的主要部分，信號的傳輸質(zhì)量不但與傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信號和收/發(fā)特性有關(guān)，而且與傳輸介質(zhì)的特性有關(guān)。第35頁/共65頁372.6 傳輸介質(zhì) 1. 雙絞線(TP) 雙絞線也稱為雙扭線，價格便宜、易于安裝，是最常用的傳輸介質(zhì)，性能（傳輸距離、帶寬和數(shù)據(jù)速率等）較光纖要差。一對絕緣銅導線扭絞在一起，形成有規(guī)則的螺旋形后，可減小一根導線中電流能量對另一根導線的干擾，也減少其他導線信號干擾這對導線。當兩根導線靠得很近但相互垂直時，一根導線中的電流變化幾乎不會在另一根導線上產(chǎn)生電流。所以，一對導線旋絞或不扭絞、扭絞時扭矩多少，效果都大不一樣，扭絞得越密價格越貴，性能也越好。第

23、36頁/共65頁382.6 傳輸介質(zhì) 1. 雙絞線(TP) 分為非屏蔽雙絞線UTP和屏蔽雙絞線STP兩種。 1類線 1對線，用于模擬電話線和低速數(shù)字傳輸 2類線 4對雙絞線，用于數(shù)字電話、ISDN和T1線路等。 3類線 4對雙絞線，用于電話線、令牌環(huán)網(wǎng)、以太網(wǎng)等。4類線 4對雙絞線，用于語音、令牌環(huán)網(wǎng)、以太網(wǎng)等。 5類線 4對雙絞線，用于令牌環(huán)網(wǎng)、以太網(wǎng)、ATM等。 超5類線 是5類線更高級別的版本。目前使用最多。 6類線 4對雙絞線，目前使用較少。 STP 用于、令牌環(huán)網(wǎng)、以太網(wǎng)及全息圖像傳輸?shù)取?計算機網(wǎng)絡中主要使用UTP第37頁/共65頁392.6 傳輸介質(zhì) 1. 雙絞線(TP) STP

24、外面環(huán)繞一圈保護層，可提高抗干擾能力，但增加了成本，而UTP易受各種電信號的干擾，但成本較低。電話系統(tǒng)使用的雙絞線一般是一對雙絞線，而計算機網(wǎng)絡使用的雙絞線一般是四對。最常用的UTP是3類、5類和超5類線。5類線與3類線的主要區(qū)別就是一方面增加了每單位長度的絞合次數(shù)；另一方面在線對間的絞合度和線對內(nèi)兩根導線的絞合度都經(jīng)過了精心的設計并在生產(chǎn)中加以嚴格的控制，使干擾在一定程度上得以抵消，從而提高了線路的傳輸特性。第38頁/共65頁402.6 傳輸介質(zhì) 剝雙鉗測試儀RJ-45第39頁/共65頁412.6 傳輸介質(zhì) 信息模塊RJ-45工具包第40頁/共65頁422.6 傳輸介質(zhì) 1. 雙絞線(TP)

25、 10Base-T、100Base-Tx常用5類或超5類雙絞線電纜，但只使用4對雙絞線中的2對線（1、2用于發(fā)送數(shù)據(jù)，3、6用于接收數(shù)據(jù)）；100Base-T4使用3類雙絞線的全部4對線；1000Base-T使用超5類雙絞線的全部4對線。每一段UTP的長度都在100m以內(nèi)。 UTP連接到網(wǎng)絡設備（Hub、Switch）的連接器，是類似電話插口的咬接式插頭，稱為RJ-45，俗稱水晶頭。 第41頁/共65頁432.6 傳輸介質(zhì) 直通線連接示意圖交叉線連接示意圖是將發(fā)送端的1、2接到接收端的3、6第42頁/共65頁442.6 傳輸介質(zhì) 2. 同軸電纜 同軸電纜能夠傳輸比雙絞線更寬頻率范圍的信號，具有

26、較高的抗干擾能力。中心是實心硬質(zhì)銅纜，包上一根圓柱形的絕緣皮，外導體為硬金屬（金屬箔）或金屬網(wǎng)，它既作為屏蔽層又作為導體的一部分來形成一個完整的回路。外導體外還有一層絕緣體，最外面是一層塑料皮包裹。第43頁/共65頁452.6 傳輸介質(zhì) 2. 同軸電纜 同軸電纜根據(jù)無線電波控制（RG）級別分類：RG-8： 用于粗纜以太網(wǎng)；RG-9： 用于粗纜以太網(wǎng)；RG-11：用于粗纜以太網(wǎng)；RG-58：用于細纜以太網(wǎng)；RG-75：用于電視系統(tǒng)。同軸電纜具有較高的抗干擾能。以太網(wǎng)使用二種規(guī)格：一種是粗纜的10Base-5 ，稱為標準以太網(wǎng)。另一種是細纜的10Base-5，稱為廉價以太網(wǎng)。第44頁/共65頁46

27、2.6 傳輸介質(zhì) 3.光纖 光纖通信是利用光纖傳遞光脈沖信號實現(xiàn)的。 室外非金屬光纜 室外金屬光纜 室內(nèi)單芯單模光纜 室內(nèi)多芯多模光纜第45頁/共65頁472.6 傳輸介質(zhì) 1）光纖的傳播模式光纖分為單模光纖SMF（Single-Mode Fiber）和多模光纖MMF（Multi-Mode Fiber）兩種，傳播模式也分為多模傳播和單模傳播兩種。多模傳播模式是可以有多束光線從光源經(jīng)纖芯通過不同的光路傳播。而單模傳播是采用高度集中的光源，使得發(fā)出的光線限制在非常接近水平的很小范圍內(nèi)。第46頁/共65頁482.6 傳輸介質(zhì) 2）光源 為實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，在發(fā)送方需要安裝光源。光的信號源可以是一個發(fā)光二

28、極管（LED）或是固體激光器，它們有不同的特性。發(fā)光二極管較便宜，但只能發(fā)射發(fā)散的光線，不能控制各種不同入射角度。因此，發(fā)光二極管只用于短距離傳輸信息。激光具有高度的集中性，可以聚集到一個很小的范圍內(nèi)，從而可以控制入射角度的大小，因此激光信號在長距離傳播后仍能保持信號的特征。第47頁/共65頁492.6 傳輸介質(zhì) 3）光纖的傳輸特性 光纖中當有光脈沖出現(xiàn)時表示二進制數(shù)字“1”，沒有光脈沖時表示二進制數(shù)字“0”。通信時，先將源端的電信號轉(zhuǎn)變?yōu)楣庑盘枺ü怆娹D(zhuǎn)換），由光發(fā)送器產(chǎn)生光束，并將光信號導入光纖中傳播。接收端由光接收器接收光信號，并將其還原成電信號。4）光纖的優(yōu)點5）光纖的缺點第48頁/共6

29、5頁502.6 傳輸介質(zhì) 4光纖接口光纖收發(fā)器是一種電信號和光信號進行互換的傳輸轉(zhuǎn)換單元，也被稱之為光電轉(zhuǎn)換器或光纖模塊。ST和SC是指光纖連接器的兩種接口類型。10Base-F的連接器通常是ST類型的，而100Base-FX連接器大部分為SC類型的。 ST連接器 SC連接器 ST適配器 SC適配器 第49頁/共65頁512.6 傳輸介質(zhì) 1.無線電波段分配 2.微波通信 3.衛(wèi)星通信 4.紅外通信和激光通信第50頁/共65頁522.7 物理層 物理層的作用和特性 物理層是通信子網(wǎng)的最底層，其傳輸單位是比特（bit），向下直接和信道（傳輸介質(zhì)）相連接。 物理層的作用是在網(wǎng)絡節(jié)點之間的物理媒體上

30、提供線路的建立、維持和釋放，實現(xiàn)二進制位流的透明傳輸，并進行差錯檢查等。物理層是對DTE和DCE之間通信接口的描述和規(guī)定,如圖所示。 第51頁/共65頁532.7 物理層 物理層的作用和特性 DTE是信源或信宿，如計算機、終端、路由器等；DCE是網(wǎng)絡設備接入點的統(tǒng)稱，如交換機、調(diào)制解調(diào)器等。常見的DTE和DCE之間的接口有PC MODEM之間的接口（RS-232-C）、網(wǎng)卡與雙絞線連接的接口（RJ-45）等。 RJ-45連接頭 RS232C接口 RJ-45接口第52頁/共65頁542.7 物理層 物理層的作用和特性 1. 物理層提供的功能 l 保證數(shù)據(jù)按位傳送的正確性，同時提供通信接口定義、控

31、制信號、數(shù)據(jù)傳輸速率、接口信號電平等； l物理層管理； l建立、維持和釋放物理連接。就像打電話過程，建立連接（呼叫是否占線、沒人接聽、不在服務區(qū)和正常接通等）、維持（通話）、釋放（掛機）。第53頁/共65頁55 2. 物理層的特性 l機械特性機械特性詳細說明了接插式連接器的大小、形狀、尺寸、引腳的排列方式鎖定裝置以及相應通信介質(zhì)的參數(shù)和特性等。 l電氣特性 電氣特性規(guī)定了信號及有關(guān)電路的特性。 l功能特性規(guī)定了接口信號的來源、作用以及其它信號之間的關(guān)系。 l 規(guī)程特性 是協(xié)議，定義了DTE和DCE接口進行二進制比特流傳輸前的控制步驟，包括各信號線的工作規(guī)程和時序。2.7 物理層 物理層的作用和

32、特性 第54頁/共65頁562.7 物理層 物理層協(xié)議（接口標準）舉例 1. EIA-RS-232C接口標準 lEIA-RS-232C的機械特性 DB25針式（凸插座） DB25引式（凹插座） 另有一個9芯標準連接器簡化標準。l EIA-RS-232C的電氣特性 邏輯“1”的電平范圍是515V；邏輯“0”的電平范圍是+5+15V。 是雙極性不歸零編碼第55頁/共65頁572.7 物理層 物理層協(xié)議（接口標準）舉例 1. EIA-RS-232C接口標準 lEIA-RS-232C的功能特性 20根信號線（其中2根地線、4根數(shù)據(jù)線、11根控制線、3根定時信號線），剩下的5根線（9、10、11、18、25）做備用或末定義。 第56頁/共65頁582.7 物理層 物理層協(xié)議（接口標準）舉例 1. EIA-RS-232C接口標準 lEIA-RS-232C的功能特性第57頁/共65頁592.7 物理層 物理層協(xié)議（接口標準）舉例 1. EIA-RS-232C接口標準 lDTE和DTE