計算機網(wǎng)絡(luò)原理課件-物理層要點

1計算機網(wǎng)絡(luò)原理第3章物理層1計算機網(wǎng)絡(luò)原理第3章物理層2第3章物理層3.1物理層基本功能3.2常用傳輸介質(zhì)的接口特性

3.2.1RJ-45的接口特性

3.2.2BNC接口特性

3.2.3常用光纖接口的特性3.3寬帶接入技術(shù)

3.3.1xDSL技術(shù)

3.3.2光纖同軸混合網(wǎng)（HFC網(wǎng)）

3.3.3FTTx技術(shù)2第3章物理層3.1物理層基本功能33.1物理層的基本功能

接收數(shù)據(jù)鏈路層的數(shù)據(jù)幀，執(zhí)行物理層協(xié)議在通信設(shè)備之間建立連接，按順序傳輸比特流；正確地利用傳輸介質(zhì)進行數(shù)據(jù)傳輸。33.1物理層的基本功能接收數(shù)據(jù)鏈路層的數(shù)據(jù)幀，執(zhí)行物43.1物理層的協(xié)議及特性物理層協(xié)議：解決主機、終端設(shè)備與通信線路上的通信設(shè)備之間的接口問題。即：機械特性

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。電氣特性指明在物理信道上傳輸比特流是信號電平大小、數(shù)據(jù)編碼方式、阻抗匹配、傳輸速率、距離限制等。

分三類：非平衡型、新非平衡型和新平衡型。功能特性

指明各個信號線的確切定義。過程（規(guī)程）特性指明各線路上的動作序列和動作規(guī)則。43.1物理層的協(xié)議及特性物理層協(xié)議：解決主機、終端5物理層數(shù)據(jù)的傳輸方式：計算機中數(shù)據(jù)是按照并行傳輸?shù)?；在通信線路中，數(shù)據(jù)是按照串行傳輸，即逐個比特按照時間順序傳輸；物理層完成數(shù)據(jù)傳輸方式的轉(zhuǎn)換。物理層協(xié)議種類很多：物理連接的方式很多，（點對點、多點連接、廣播連接）傳輸媒介的種類很多，（雙絞線、同軸電纜、光纖、無線信道）5物理層數(shù)據(jù)的傳輸方式：物理層協(xié)議種類很多：63.2傳輸介質(zhì)

雙絞線同軸電纜光纖無線信道63.2傳輸介質(zhì)雙絞線7無線電微波紅外線可見光紫外線X射線射線雙絞線同軸電纜衛(wèi)星地面微波調(diào)幅無線電調(diào)頻無線電海事無線電光纖電視(Hz)f

(Hz)fLFMFHFVHFUHFSHFEHFTHF波段104105106107108109101010111012101310141015101610010210410610810101012101410161018102010221024移動無線電電信領(lǐng)域使用的電磁波的頻譜7無線電微波紅外線可見光紫外線X射線射線雙絞線同軸電纜衛(wèi)星83.2.1有線介質(zhì)雙絞線屏蔽雙絞線STP(ShieldedTwistedPair)無屏蔽雙絞線UTP(UnshieldedTwistedPair)

同軸電纜50

同軸電纜75

同軸電纜光纖網(wǎng)絡(luò)需要解決的最基本問題……連通83.2.1有線介質(zhì)雙絞線9連通什么？網(wǎng)絡(luò)基本需求：解決直連網(wǎng)絡(luò)結(jié)點間的通信網(wǎng)絡(luò)由兩類硬件構(gòu)件：結(jié)點和鏈路結(jié)點：臺式機、服務(wù)器、工作站、路由器、交換機。9連通什么？網(wǎng)絡(luò)基本需求：解決直連網(wǎng)絡(luò)結(jié)點間的通信101011

UTPcable(photo)11UTPcable(photo)12屏蔽雙絞線STP12屏蔽雙絞線STP13雙絞線的類別、帶寬和應(yīng)用雙絞線類型帶寬應(yīng)用316MHz低速網(wǎng)絡(luò)、模擬電話420MHz短距離的10BASE-T以太網(wǎng)5100MHz10BASE-T以太網(wǎng)，某些100BASE-T快速以太網(wǎng)超5類100MHz100BASE-T快速以太網(wǎng)，某些1000BASE-T吉比特以太網(wǎng)6250MHz1000BASE-T吉比特以太網(wǎng)，ATM網(wǎng)絡(luò)7600MHz10吉比特以太網(wǎng)13雙絞線的類別、帶寬和應(yīng)用雙絞線類型帶寬應(yīng)用316MHz低14同軸電纜14同軸電纜15Cablespecifications10BASE-T10BASE510BASE2

15Cablespecifications10BASE-T1610BASE-T，10BASE-5，10BASE-2，以太網(wǎng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，10Base-2、10Base-5、10Base-T都是以太網(wǎng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，傳輸速率為10Mbps，其中10Base-2技術(shù)以細(xì)同軸電纜為傳輸介質(zhì)，10Base-5技術(shù)以粗同軸電纜為傳輸介質(zhì)，10Base-T技術(shù)以非屏蔽雙絞線為傳輸介質(zhì)。100Base-TX快速以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)支持平行/交叉線自動識別功能。

1610BASE-T，10BASE-5，10BASE-2，以17各種電纜銅線銅線聚氯乙烯套層聚氯乙烯套層屏蔽層絕緣層絕緣層外導(dǎo)體屏蔽層絕緣層絕緣保護套層內(nèi)導(dǎo)體無屏蔽雙絞線UTP屏蔽雙絞線STP同軸電纜17各種電纜銅線銅線聚氯乙烯套層聚氯乙烯屏蔽層絕緣層絕緣層18光纖光線在光纖中的折射折射角入射角包層（低折射率的媒體）包層（低折射率的媒體）纖芯（高折射率的媒體）包層纖芯18光纖光線在光纖中的折射折射角入射角包層包層19光纖的工作原理高折射率(纖芯)低折射率(包層)光線在纖芯中傳輸?shù)姆绞绞遣粩嗟厝瓷涔饩€在纖芯中傳輸?shù)娜瓷洌瑢崿F(xiàn)光信息的傳播19光纖的工作原理高折射率低折射率光線在纖芯中傳輸?shù)姆绞绞遣?0輸入脈沖輸出脈沖單模光纖：直徑減小到小于一個波長，使光纖一直向前傳播。1um-10um多模光纖與單模光纖輸入脈沖輸出脈沖多模光纖：許多不同入射角的光線在一條光纖中傳輸，這種光纖為多模光纖。50um-75um20輸入脈沖輸出脈沖單模光纖：直徑減小到小于一個波長，使光纖21光纖通信的優(yōu)點：

光纖可提供更高的帶寬，多模光纖可到7GHz,單模光纖可到200GHz，可提供更高的數(shù)據(jù)傳輸速率；

光纖信號傳輸衰減小，傳輸距離遠，單模超過100km；

抗干擾能力強，不受外界電磁干擾；

保密性好，不容易被截獲；

可采用多路復(fù)用技術(shù)WDM，大幅度地擴容。21光纖通信的優(yōu)點：光纖可提供更高的帶寬，多模光纖可到7223.2.2無線介質(zhì)無線傳輸所使用的頻段很廣。短波通信主要是靠電離層的反射，但短波信道的通信質(zhì)量較差。微波在空間主要是直線傳播。地面微波接力通信衛(wèi)星通信

223.2.2無線介質(zhì)無線傳輸所使用的頻段很廣。23地面微波地球地面站之間的可視距離

天線23地面微波地球地面站之間的可視距離天線24衛(wèi)星微波衛(wèi)星通信更像是用軌道衛(wèi)星作為中繼站的視線微波傳輸?；驹砗偷孛嫖⒉ㄊ且粯拥?，只是用一個衛(wèi)星作為超高天線和轉(zhuǎn)發(fā)器。盡管在衛(wèi)星傳輸中信號仍然是直線傳播的，但地球曲面引起的距離限制被減弱了。因此衛(wèi)星中繼可以提供跨越大陸和海洋的網(wǎng)絡(luò)連接。24衛(wèi)星微波衛(wèi)星通信更像是用軌道衛(wèi)星作為中繼站的視線微波傳輸25衛(wèi)星通信地球地面站地面站25衛(wèi)星通信地球地面站地面站263.3常用的接口RJ-45BNC

光纖接口263.3常用的接口RJ-45273.3.1RJ-45的接口特性

RJ-45接口通常用于數(shù)據(jù)傳輸，共有八芯，網(wǎng)卡接口。

RJ-45是各種接頭的一種類型（RJ11也是接頭，它是電話上用的）；RJ45接口根據(jù)線的排序不同，分為兩種：一種是橙白、橙、綠白、藍、藍白、綠、棕白、棕；另一種是綠白、綠、橙白、藍、藍白、橙、棕白、棕；因此使用RJ-45接頭的線也有兩種即：直通線、交插線。

10100base-txRJ45接口是常用的以太網(wǎng)接口，支持10兆和100兆自適應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)連接速度，網(wǎng)卡、Hub上接口的外觀為8芯母插座，pc端的接口為8芯公插頭。

273.3.1RJ-45的接口特性RJ-4282829

Pin

Namedescription

1TX+TranceiveData+(發(fā)信號+)

2TX-TranceiveData-(發(fā)信號-)

3

RX+

ReceiveData+(收信號+)

4n/c

Notconnected(空腳)

5n/cNotconnected(空腳)

6RX-ReceiveData-(收信號-)

7n/cNotconnected(空腳)

8

n/cNotconnected(空腳)

10100basetxRJ45接口引腳定義如下：29PinName30直通線30直通線31直通線31直通線32交叉線32交叉線33交叉線的做法

33交叉線的做法343.3.2BNC的接口特性

BNC端口：用于工作站和同軸電纜連接的連接器，視頻設(shè)備輸入、輸出端口。BNC電纜有5個連接頭用于接收紅、綠、藍、水平同步和垂直同步信號。BNC接頭有別于普通15針D－SUB標(biāo)準(zhǔn)接頭的特殊顯示器接口。BNC接頭可以隔絕視頻輸入信號，使信號相互間干擾減少，且信號頻寬較普通D－SUB大，可達到最佳信號響應(yīng)效果。343.3.2BNC的接口特性BNC端口：用于工作353536

BNC接頭，全稱是BayonetNutConnector（刺刀螺母連接器，）是一種用于同軸電纜的連接器；

BNC接頭可沒有被淘汰，因為同軸電纜是一種屏蔽電纜，有傳送距離長、信號穩(wěn)定的優(yōu)點。目前它被大量用于通信系統(tǒng)中，如網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中的E1接口就是用兩根BNC接頭的同軸電纜來連接的，在高檔的監(jiān)視器、音響設(shè)備中也經(jīng)常用來傳送音頻、視頻信號。

被淘汰的是10Base-2以太網(wǎng)，這種網(wǎng)絡(luò)使用50歐的RG-58A/U同軸電纜，速率為10Mb，總線型網(wǎng)絡(luò)，維護不便。所以現(xiàn)在組建這種網(wǎng)絡(luò)的BNC接口網(wǎng)卡被淘汰了。36BNC接頭，全稱是BayonetNutConnec373.3.3常用光纖接口光纖接口是用來連接光纖線纜的物理接口。通常有SC、ST、FC等幾種類型，它們由日本NTT公司開發(fā)。FC是FerruleConnector的縮寫，其外部加強方式是采用金屬套，緊固方式為螺絲扣。ST接口通常用于10Base-F，SC接口通常用于100Base-FX。光纜的接頭部分也有兩種，一種SC接口為1GB接口，LC接口為2GB接口。373.3.3常用光纖接口光纖接口是用來連接光纖線纜的物理38

SC光纖接口在100Base-TX以太網(wǎng)時代就得到了應(yīng)用，因此當(dāng)時稱為100Base-FX，不過當(dāng)時由于性能并不比雙絞線突出,確成本高，因此沒有普及?，F(xiàn)在大力推廣千兆網(wǎng)絡(luò)，SC光纖接口則重新受到重視。

SC光纖接口主要用于局域網(wǎng)交換，在一些高性能千兆交換機和路由器上提供這種接口，它與RJ-45接口外形相似，SC接口更扁些，其明顯區(qū)別是里面的觸片，如果是8條細(xì)的銅觸片，則是RJ-45接口，如果是一根銅柱則是SC光纖接口。SC卡接式方型(路由器交換機上用的最多)。采用工程塑料，具有耐高溫，不容易氧化。38SC光纖接口在100Base-TX39FC接口FC接口是電信用在光端機上的連接器；FC是圓型帶螺紋。最早，采用陶瓷插針、對接端面的平面接觸方式(FC)。此類連接器結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，但光纖端面對微塵較為敏感，且容易產(chǎn)生菲涅爾反射，提高回波損耗性能較為困難。后來，采用對接端面呈球面的插針(PC)，外部結(jié)構(gòu)沒有改變，使得插入損耗和回波損耗性能有了較大幅度的提高。39FC接口FC接口是電信用在光端機上的連接器；40光纖的各種連接器及連接跳線40光纖的各種連接器及連接跳線413.4寬帶接入技術(shù)

3.4.1xDSL技術(shù)xDSL技術(shù)：就是用數(shù)字技術(shù)對現(xiàn)有的模擬電話用戶線進行改造，使它能夠承載寬帶業(yè)務(wù)。雖然標(biāo)準(zhǔn)模擬電話信號的頻帶被限制在300~3400kHz的范圍內(nèi)，但用戶線本身可通過的信號頻率仍然超過1MHz。xDSL技術(shù)就把0~4kHz低端頻譜留給傳統(tǒng)電話使用，而把原來沒有被利用的高端頻譜留給用戶上網(wǎng)使用。DSL就是數(shù)字用戶線(DigitalSubscriberLine)的縮寫。而DSL的前綴x則表示在數(shù)字用戶線上實現(xiàn)的不同寬帶方案。413.4寬帶接入技術(shù)

3.4.1xDSL技術(shù)xDS42xDSL的幾種類型ADSL(AsymmetricDigitalSubscriberLine)：非對稱數(shù)字用戶線HDSL(HighspeedDSL)：高速數(shù)字用戶線SDSL(Single-lineDSL)：1對線的數(shù)字用戶線VDSL(VeryhighspeedDSL)：甚高速數(shù)字用戶線DSL：ISDN用戶線。RADSL(Rate-AdaptiveDSL)：速率自適應(yīng)DSL，是ADSL的一個子集，可自動調(diào)節(jié)線路速率）。42xDSL的幾種類型ADSL(Asymmetric43ADSL的極限傳輸距離ADSL的極限傳輸距離與數(shù)據(jù)率、用戶線的線徑都有關(guān)系（用戶線越細(xì)，信號傳輸時的衰減就越大），而所能得到的最高數(shù)據(jù)傳輸速率與實際的用戶線上的信噪比密切相關(guān)。例如，0.5毫米線徑的用戶線，傳輸速率為1.5~2.0Mb/s時可傳送5.5公里，但傳輸速率提高到6.1Mb/s時，傳輸距離縮短為3.7公里。如果用戶線的線徑減小到0.4毫米，在6.1Mb/s的傳輸速率下就只能傳送2.7公里。43ADSL的極限傳輸距離ADSL的極限傳輸距離與數(shù)據(jù)率44ADSL的特點：上行和下行帶寬是不對稱的。上行指從用戶到ISP，而下行指從ISP到用戶。(上行帶寬64kb/s,下行帶寬1.5Mb/s)ADSL在用戶線（銅線）的兩端各安裝一個ADSL調(diào)制解調(diào)器。我國目前采用的方案是離散多音調(diào)DMT(DiscreteMulti-Tone)調(diào)制技術(shù)。這里的“多音調(diào)”就是“多載波”或“多子信道”的意思。44ADSL的特點：上行和下行帶寬是不對稱的。45離散多音調(diào)DMT技術(shù):DMT調(diào)制技術(shù)是采用頻分復(fù)用的方法，把40kHz以上一直到1.1MHz的高端頻譜劃分為許多子信道，其中25個子信道用于上行信道，而249個子信道用于下行信道。每個子信道占據(jù)4kHz帶寬（嚴(yán)格講是4.3125kHz），并使用不同的載波（即不同的音調(diào)）進行數(shù)字調(diào)制。這種做法相當(dāng)于在一對用戶線上使用許多小的調(diào)制解調(diào)器并行地傳送數(shù)據(jù)。45離散多音調(diào)DMT技術(shù):DMT調(diào)制技術(shù)是采用頻分復(fù)用46DMT技術(shù)的頻譜分布…頻譜頻率上行信道傳統(tǒng)電話04下行信道…(kHz)~40~138~110046DMT技術(shù)的頻譜分布…頻譜頻率上行信道傳統(tǒng)電話04下47ADSL的數(shù)據(jù)率用戶線的具體條件相差很大（距離、線徑、干擾程度等都不同），數(shù)據(jù)傳輸率相差也很大;

ADSL采用自適應(yīng)調(diào)制技術(shù)使用戶線能夠傳送盡可能高的數(shù)據(jù)率。ADSL啟動時，用戶線兩端的ADSL調(diào)制解調(diào)器就測試可用的頻率、各子信道受到的干擾情況，以及在每一個頻率上測試信號的傳輸質(zhì)量。ADSL不能保證固定的數(shù)據(jù)率。對于質(zhì)量很差的用戶線甚至無法開通ADSL。通常下行數(shù)據(jù)率在32kb/s到6.4Mb/s之間，而上行數(shù)據(jù)率在32kb/s到640kb/s之間。47ADSL的數(shù)據(jù)率用戶線的具體條件相差很大（距離、線徑、48ADSL的組成ATU-CATU-CATU-RATU-C用戶線電話分離器區(qū)域?qū)拵ЬW(wǎng)至ISP居民家庭基于ADSL的接入網(wǎng)端局或遠端站DSLAM至本地電話局PSPS數(shù)字用戶線接入復(fù)用器DSLAM(DSLAccessMultiplexer)接入端接單元ATU(AccessTerminationUnit)ATU-C（C代表端局CentralOffice）ATU-R（R代表遠端Remote）電話分離器PS(POTSSplitter)

48ADSL的組成ATU-CATU-CATU-RATU-49第二代ADSL

ADSL2（G.992.3和G.992.4）

ADSL2+（G.992.5）通過提高調(diào)制效率得到了更高的數(shù)據(jù)率。例如，ADSL2要求至少應(yīng)支持下行8Mb/s、上行800kb/s的速率。而ADSL2+則將頻譜范圍從1.1MHz擴展至2.2MHz，下行速率可達16Mb/s（最大傳輸速率可達25Mb/s），而上行速率可達800kb/s。采用了無縫速率自適應(yīng)技術(shù)

SRA(SeamlessRateAdaptation)，在運營中可以不中斷通信、不產(chǎn)生誤碼的情況下，自適應(yīng)地調(diào)整數(shù)據(jù)率。改善了線路質(zhì)量評測、故障定位功能，提高了網(wǎng)絡(luò)的運行維護水平。49第二代ADSL

ADSL2（G.992.3和G503.4.2光纖同軸混合網(wǎng)

HFC(HybridFiberCoax)HFC網(wǎng)：是在有線電視網(wǎng)CATV的基礎(chǔ)上開發(fā)的一種居民寬帶接入網(wǎng)。HFC網(wǎng)除可傳送CATV外，還提供電話、數(shù)據(jù)和其他寬帶交互型業(yè)務(wù)?，F(xiàn)有的CATV網(wǎng)是樹形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的同軸電纜網(wǎng)絡(luò)，它采用模擬技術(shù)的頻分復(fù)用技術(shù)對電視節(jié)目進行單向傳輸。而HFC網(wǎng)則需要對CATV網(wǎng)進行改造，主要特點如下：503.4.2光纖同軸混合網(wǎng)

HFC(HybridF51HFC的主要特點

(1)HFC網(wǎng)的主干線路采用光纖HFC網(wǎng)將原CATV網(wǎng)中的同軸電纜主干部分改換為光纖，并使用模擬光纖技術(shù)。在模擬光纖中采用光的振幅調(diào)制AM，這比使用數(shù)字光纖更為經(jīng)濟。模擬光纖從頭端連接到光纖結(jié)點(fibernode)，即光分配結(jié)點ODN(OpticalDistributionNode)。在光纖結(jié)點光信號被轉(zhuǎn)換為電信號。在光纖結(jié)點以下就是同軸電纜。51HFC的主要特點(1)HFC網(wǎng)的主干線路52(2)HFC網(wǎng)采用結(jié)點體系結(jié)構(gòu)同軸電纜頭端模擬光纖放大器引入線分路器光纖結(jié)點服務(wù)區(qū)服務(wù)區(qū)服務(wù)區(qū)52(2)HFC網(wǎng)采用結(jié)點體系結(jié)構(gòu)同軸電纜頭端模擬光纖53(3)HFC網(wǎng)具有比CATV網(wǎng)更寬的頻譜，且具有雙向傳輸功能下行信道上行信道540505507501000原有模擬電視數(shù)字信號頻率(MHz)保留53(3)HFC網(wǎng)具有比CATV網(wǎng)更寬的頻譜，且具有54(4)每個家庭要安裝一個用戶接口盒用戶接口盒

UIB(UserInterfaceBox)要提供三種連接，即：使用同軸電纜連接到機頂盒(set-topbox)，然后再連接到用戶的電視機。使用雙絞線連接到用戶的電話機。使用電纜調(diào)制解調(diào)器連接到用戶的計算機。54(4)每個家庭要安裝一個用戶接口盒用戶接口盒UIB55電纜調(diào)制解調(diào)器(cablemodem)電纜調(diào)制解調(diào)器是HFC網(wǎng)使用的調(diào)制解調(diào)器。電纜調(diào)制解調(diào)器最大的特點就是傳輸速率高。其下行速率一般在310Mb/s之間，最高可達30Mb/s，而上行速率一般為0.22Mb/s，最高可達10Mb/s。電纜調(diào)制解調(diào)器比在普通電話線上使用的調(diào)制解調(diào)器要復(fù)雜，且不成對使用，只安裝在用戶端。55電纜調(diào)制解調(diào)器(cablemodem)電纜調(diào)制解調(diào)器56HFC網(wǎng)的優(yōu)點帶寬很寬，且能利用已經(jīng)現(xiàn)有的有線電視網(wǎng)。要將現(xiàn)有的450MHz單向傳輸?shù)挠芯€電視網(wǎng)絡(luò)改造為750MHz雙向傳輸?shù)腍FC網(wǎng)（還要將所有的用戶服務(wù)區(qū)互連起來而不是一個個HFC網(wǎng)的孤島），也需要相當(dāng)?shù)馁Y金和時間。在電信政策方面也有一些需要協(xié)調(diào)解決的問題。56HFC網(wǎng)的優(yōu)點帶寬很寬，且能利用已經(jīng)現(xiàn)有的有線電視網(wǎng)573.4.3FTTx技術(shù)FTTx（光纖到……）是一種實現(xiàn)寬帶居民接入網(wǎng)的方案。這里字母x可代表不同意思。光纖到家

FTTH(FiberToTheHome)：光纖一直鋪設(shè)到用戶家庭，是居民接入網(wǎng)最后的解決方法。光纖到大樓

FTTB(FiberToTheBuilding)：光纖進入大樓后就轉(zhuǎn)換為電信號，然后用電纜或雙絞線分配到各用戶。光纖到路邊

FTTC(FiberToTheCurb)：從路邊到各用戶可使用星形結(jié)構(gòu)雙絞線作為傳輸媒體。573.4.3FTTx技術(shù)FTTx（光纖到……）是一58計算機網(wǎng)絡(luò)原理第3章物理層1計算機網(wǎng)絡(luò)原理第3章物理層59第3章物理層3.1物理層基本功能3.2常用傳輸介質(zhì)的接口特性

3.2.1RJ-45的接口特性

3.2.2BNC接口特性

3.2.3常用光纖接口的特性3.3寬帶接入技術(shù)

3.3.1xDSL技術(shù)

3.3.2光纖同軸混合網(wǎng)（HFC網(wǎng)）

3.3.3FTTx技術(shù)2第3章物理層3.1物理層基本功能603.1物理層的基本功能

接收數(shù)據(jù)鏈路層的數(shù)據(jù)幀，執(zhí)行物理層協(xié)議在通信設(shè)備之間建立連接，按順序傳輸比特流；正確地利用傳輸介質(zhì)進行數(shù)據(jù)傳輸。33.1物理層的基本功能接收數(shù)據(jù)鏈路層的數(shù)據(jù)幀，執(zhí)行物613.1物理層的協(xié)議及特性物理層協(xié)議：解決主機、終端設(shè)備與通信線路上的通信設(shè)備之間的接口問題。即：機械特性

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。電氣特性指明在物理信道上傳輸比特流是信號電平大小、數(shù)據(jù)編碼方式、阻抗匹配、傳輸速率、距離限制等。

分三類：非平衡型、新非平衡型和新平衡型。功能特性

指明各個信號線的確切定義。過程（規(guī)程）特性指明各線路上的動作序列和動作規(guī)則。43.1物理層的協(xié)議及特性物理層協(xié)議：解決主機、終端62物理層數(shù)據(jù)的傳輸方式：計算機中數(shù)據(jù)是按照并行傳輸?shù)模辉谕ㄐ啪€路中，數(shù)據(jù)是按照串行傳輸，即逐個比特按照時間順序傳輸；物理層完成數(shù)據(jù)傳輸方式的轉(zhuǎn)換。物理層協(xié)議種類很多：物理連接的方式很多，（點對點、多點連接、廣播連接）傳輸媒介的種類很多，（雙絞線、同軸電纜、光纖、無線信道）5物理層數(shù)據(jù)的傳輸方式：物理層協(xié)議種類很多：633.2傳輸介質(zhì)

雙絞線同軸電纜光纖無線信道63.2傳輸介質(zhì)雙絞線64無線電微波紅外線可見光紫外線X射線射線雙絞線同軸電纜衛(wèi)星地面微波調(diào)幅無線電調(diào)頻無線電海事無線電光纖電視(Hz)f

(Hz)fLFMFHFVHFUHFSHFEHFTHF波段104105106107108109101010111012101310141015101610010210410610810101012101410161018102010221024移動無線電電信領(lǐng)域使用的電磁波的頻譜7無線電微波紅外線可見光紫外線X射線射線雙絞線同軸電纜衛(wèi)星653.2.1有線介質(zhì)雙絞線屏蔽雙絞線STP(ShieldedTwistedPair)無屏蔽雙絞線UTP(UnshieldedTwistedPair)

同軸電纜50

同軸電纜75

同軸電纜光纖網(wǎng)絡(luò)需要解決的最基本問題……連通83.2.1有線介質(zhì)雙絞線66連通什么？網(wǎng)絡(luò)基本需求：解決直連網(wǎng)絡(luò)結(jié)點間的通信網(wǎng)絡(luò)由兩類硬件構(gòu)件：結(jié)點和鏈路結(jié)點：臺式機、服務(wù)器、工作站、路由器、交換機。9連通什么？網(wǎng)絡(luò)基本需求：解決直連網(wǎng)絡(luò)結(jié)點間的通信671068

UTPcable(photo)11UTPcable(photo)69屏蔽雙絞線STP12屏蔽雙絞線STP70雙絞線的類別、帶寬和應(yīng)用雙絞線類型帶寬應(yīng)用316MHz低速網(wǎng)絡(luò)、模擬電話420MHz短距離的10BASE-T以太網(wǎng)5100MHz10BASE-T以太網(wǎng)，某些100BASE-T快速以太網(wǎng)超5類100MHz100BASE-T快速以太網(wǎng)，某些1000BASE-T吉比特以太網(wǎng)6250MHz1000BASE-T吉比特以太網(wǎng)，ATM網(wǎng)絡(luò)7600MHz10吉比特以太網(wǎng)13雙絞線的類別、帶寬和應(yīng)用雙絞線類型帶寬應(yīng)用316MHz低71同軸電纜14同軸電纜72Cablespecifications10BASE-T10BASE510BASE2

15Cablespecifications10BASE-T7310BASE-T，10BASE-5，10BASE-2，以太網(wǎng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，10Base-2、10Base-5、10Base-T都是以太網(wǎng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，傳輸速率為10Mbps，其中10Base-2技術(shù)以細(xì)同軸電纜為傳輸介質(zhì)，10Base-5技術(shù)以粗同軸電纜為傳輸介質(zhì)，10Base-T技術(shù)以非屏蔽雙絞線為傳輸介質(zhì)。100Base-TX快速以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)支持平行/交叉線自動識別功能。

1610BASE-T，10BASE-5，10BASE-2，以74各種電纜銅線銅線聚氯乙烯套層聚氯乙烯套層屏蔽層絕緣層絕緣層外導(dǎo)體屏蔽層絕緣層絕緣保護套層內(nèi)導(dǎo)體無屏蔽雙絞線UTP屏蔽雙絞線STP同軸電纜17各種電纜銅線銅線聚氯乙烯套層聚氯乙烯屏蔽層絕緣層絕緣層75光纖光線在光纖中的折射折射角入射角包層（低折射率的媒體）包層（低折射率的媒體）纖芯（高折射率的媒體）包層纖芯18光纖光線在光纖中的折射折射角入射角包層包層76光纖的工作原理高折射率(纖芯)低折射率(包層)光線在纖芯中傳輸?shù)姆绞绞遣粩嗟厝瓷涔饩€在纖芯中傳輸?shù)娜瓷洌瑢崿F(xiàn)光信息的傳播19光纖的工作原理高折射率低折射率光線在纖芯中傳輸?shù)姆绞绞遣?7輸入脈沖輸出脈沖單模光纖：直徑減小到小于一個波長，使光纖一直向前傳播。1um-10um多模光纖與單模光纖輸入脈沖輸出脈沖多模光纖：許多不同入射角的光線在一條光纖中傳輸，這種光纖為多模光纖。50um-75um20輸入脈沖輸出脈沖單模光纖：直徑減小到小于一個波長，使光纖78光纖通信的優(yōu)點：

光纖可提供更高的帶寬，多模光纖可到7GHz,單模光纖可到200GHz，可提供更高的數(shù)據(jù)傳輸速率；

光纖信號傳輸衰減小，傳輸距離遠，單模超過100km；

抗干擾能力強，不受外界電磁干擾；

保密性好，不容易被截獲；

可采用多路復(fù)用技術(shù)WDM，大幅度地擴容。21光纖通信的優(yōu)點：光纖可提供更高的帶寬，多模光纖可到7793.2.2無線介質(zhì)無線傳輸所使用的頻段很廣。短波通信主要是靠電離層的反射，但短波信道的通信質(zhì)量較差。微波在空間主要是直線傳播。地面微波接力通信衛(wèi)星通信

223.2.2無線介質(zhì)無線傳輸所使用的頻段很廣。80地面微波地球地面站之間的可視距離

天線23地面微波地球地面站之間的可視距離天線81衛(wèi)星微波衛(wèi)星通信更像是用軌道衛(wèi)星作為中繼站的視線微波傳輸?；驹砗偷孛嫖⒉ㄊ且粯拥?，只是用一個衛(wèi)星作為超高天線和轉(zhuǎn)發(fā)器。盡管在衛(wèi)星傳輸中信號仍然是直線傳播的，但地球曲面引起的距離限制被減弱了。因此衛(wèi)星中繼可以提供跨越大陸和海洋的網(wǎng)絡(luò)連接。24衛(wèi)星微波衛(wèi)星通信更像是用軌道衛(wèi)星作為中繼站的視線微波傳輸82衛(wèi)星通信地球地面站地面站25衛(wèi)星通信地球地面站地面站833.3常用的接口RJ-45BNC

光纖接口263.3常用的接口RJ-45843.3.1RJ-45的接口特性

RJ-45接口通常用于數(shù)據(jù)傳輸，共有八芯，網(wǎng)卡接口。

RJ-45是各種接頭的一種類型（RJ11也是接頭，它是電話上用的）；RJ45接口根據(jù)線的排序不同，分為兩種：一種是橙白、橙、綠白、藍、藍白、綠、棕白、棕；另一種是綠白、綠、橙白、藍、藍白、橙、棕白、棕；因此使用RJ-45接頭的線也有兩種即：直通線、交插線。

10100base-txRJ45接口是常用的以太網(wǎng)接口，支持10兆和100兆自適應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)連接速度，網(wǎng)卡、Hub上接口的外觀為8芯母插座，pc端的接口為8芯公插頭。

273.3.1RJ-45的接口特性RJ-4852886

Pin

Namedescription

1TX+TranceiveData+(發(fā)信號+)

2TX-TranceiveData-(發(fā)信號-)

3

RX+

ReceiveData+(收信號+)

4n/c

Notconnected(空腳)

5n/cNotconnected(空腳)

6RX-ReceiveData-(收信號-)

7n/cNotconnected(空腳)

8

n/cNotconnected(空腳)

10100basetxRJ45接口引腳定義如下：29PinName87直通線30直通線88直通線31直通線89交叉線32交叉線90交叉線的做法

33交叉線的做法913.3.2BNC的接口特性

BNC端口：用于工作站和同軸電纜連接的連接器，視頻設(shè)備輸入、輸出端口。BNC電纜有5個連接頭用于接收紅、綠、藍、水平同步和垂直同步信號。BNC接頭有別于普通15針D－SUB標(biāo)準(zhǔn)接頭的特殊顯示器接口。BNC接頭可以隔絕視頻輸入信號，使信號相互間干擾減少，且信號頻寬較普通D－SUB大，可達到最佳信號響應(yīng)效果。343.3.2BNC的接口特性BNC端口：用于工作923593

BNC接頭，全稱是BayonetNutConnector（刺刀螺母連接器，）是一種用于同軸電纜的連接器；

BNC接頭可沒有被淘汰，因為同軸電纜是一種屏蔽電纜，有傳送距離長、信號穩(wěn)定的優(yōu)點。目前它被大量用于通信系統(tǒng)中，如網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中的E1接口就是用兩根BNC接頭的同軸電纜來連接的，在高檔的監(jiān)視器、音響設(shè)備中也經(jīng)常用來傳送音頻、視頻信號。

被淘汰的是10Base-2以太網(wǎng)，這種網(wǎng)絡(luò)使用50歐的RG-58A/U同軸電纜，速率為10Mb，總線型網(wǎng)絡(luò)，維護不便。所以現(xiàn)在組建這種網(wǎng)絡(luò)的BNC接口網(wǎng)卡被淘汰了。36BNC接頭，全稱是BayonetNutConnec943.3.3常用光纖接口光纖接口是用來連接光纖線纜的物理接口。通常有SC、ST、FC等幾種類型，它們由日本NTT公司開發(fā)。FC是FerruleConnector的縮寫，其外部加強方式是采用金屬套，緊固方式為螺絲扣。ST接口通常用于10Base-F，SC接口通常用于100Base-FX。光纜的接頭部分也有兩種，一種SC接口為1GB接口，LC接口為2GB接口。373.3.3常用光纖接口光纖接口是用來連接光纖線纜的物理95

SC光纖接口在100Base-TX以太網(wǎng)時代就得到了應(yīng)用，因此當(dāng)時稱為100Base-FX，不過當(dāng)時由于性能并不比雙絞線突出,確成本高，因此沒有普及。現(xiàn)在大力推廣千兆網(wǎng)絡(luò)，SC光纖接口則重新受到重視。

SC光纖接口主要用于局域網(wǎng)交換，在一些高性能千兆交換機和路由器上提供這種接口，它與RJ-45接口外形相似，SC接口更扁些，其明顯區(qū)別是里面的觸片，如果是8條細(xì)的銅觸片，則是RJ-45接口，如果是一根銅柱則是SC光纖接口。SC卡接式方型(路由器交換機上用的最多)。采用工程塑料，具有耐高溫，不容易氧化。38SC光纖接口在100Base-TX96FC接口FC接口是電信用在光端機上的連接器；FC是圓型帶螺紋。最早，采用陶瓷插針、對接端面的平面接觸方式(FC)。此類連接器結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，但光纖端面對微塵較為敏感，且容易產(chǎn)生菲涅爾反射，提高回波損耗性能較為困難。后來，采用對接端面呈球面的插針(PC)，外部結(jié)構(gòu)沒有改變，使得插入損耗和回波損耗性能有了較大幅度的提高。39FC接口FC接口是電信用在光端機上的連接器；97光纖的各種連接器及連接跳線40光纖的各種連接器及連接跳線983.4寬帶接入技術(shù)

3.4.1xDSL技術(shù)xDSL技術(shù)：就是用數(shù)字技術(shù)對現(xiàn)有的模擬電話用戶線進行改造，使它能夠承載寬帶業(yè)務(wù)。雖然標(biāo)準(zhǔn)模擬電話信號的頻帶被限制在300~3400kHz的范圍內(nèi)，但用戶線本身可通過的信號頻率仍然超過1MHz。xDSL技術(shù)就把0~4kHz低端頻譜留給傳統(tǒng)電話使用，而把原來沒有被利用的高端頻譜留給用戶上網(wǎng)使用。DSL就是數(shù)字用戶線(DigitalSubscriberLine)的縮寫。而DSL的前綴x則表示在數(shù)字用戶線上實現(xiàn)的不同寬帶方案。413.4寬帶接入技術(shù)

3.4.1xDSL技術(shù)xDS99xDSL的幾種類型ADSL(AsymmetricDigitalSubscriberLine)：非對稱數(shù)字用戶線HDSL(HighspeedDSL)：高速數(shù)字用戶線SDSL(Single-lineDSL)：1對線的數(shù)字用戶線VDSL(VeryhighspeedDSL)：甚高速數(shù)字用戶線DSL：ISDN用戶線。RADSL(Rate-AdaptiveDSL)：速率自適應(yīng)DSL，是ADSL的一個子集，可自動調(diào)節(jié)線路速率）。42xDSL的幾種類型ADSL(Asymmetric100ADSL的極限傳輸距離ADSL的極限傳輸距離與數(shù)據(jù)率、用戶線的線徑都有關(guān)系（用戶線越細(xì)，信號傳輸時的衰減就越大），而所能得到的最高數(shù)據(jù)傳輸速率與實際的用戶線上的信噪比密切相關(guān)。例如，0.5毫米線徑的用戶線，傳輸速率為1.5~2.0Mb/s時可傳送5.5公里，但傳輸速率提高到6.1Mb/s時，傳輸距離縮短為3.7公里。如果用戶線的線徑減小到0.4毫米，在6.1Mb/s的傳輸速率下就只能傳送2.7公里。43ADSL的極限傳輸距離ADSL的極限傳輸距離與數(shù)據(jù)率101ADSL的特點：上行和下行帶寬是不對稱的。上行指從用戶到ISP，而下行指從ISP到用戶。(上行帶寬64kb/s,下行帶寬1.5Mb/s)ADSL在用戶線（銅線）的兩端各安裝一個ADSL調(diào)制解調(diào)器。我國目前采用的方案是離散多音調(diào)DMT(DiscreteMulti-Tone)調(diào)制技術(shù)。這里的“多音調(diào)”就是“多載波”或“多子信道”的意思。44ADSL的特點：上行和下行帶寬是不對稱的。102離散多音調(diào)DMT技術(shù):DMT調(diào)制技術(shù)是采用頻分復(fù)用的方法，把40kHz以上一直到1.1MHz的高端頻譜劃分為許多子信道，其中25個子信道用于上行信道，而249個子信道用于下行信道。每個子信道占據(jù)4kHz帶寬（嚴(yán)格講是4.3125kHz），并使用不同的載波（即不同的音調(diào)）進行數(shù)字調(diào)制。這種做法相當(dāng)于在一對用戶線上使用許多小的調(diào)制解調(diào)器并行地傳送數(shù)據(jù)。45離散多音調(diào)DMT技術(shù):DMT調(diào)制技術(shù)是采用頻分復(fù)用103DMT技術(shù)的頻譜分布…頻譜頻率上行信道傳統(tǒng)電話04下行信道…(kHz)~40~138~110046DMT技術(shù)的頻譜分布…頻譜頻率上行信道傳統(tǒng)電話04下104ADSL的數(shù)據(jù)率用戶線的具體條件相差很大（距離、線徑、干擾程度等都不同），數(shù)據(jù)傳輸率相差也很大;

ADSL采用自適應(yīng)調(diào)制技術(shù)使用戶線能夠傳送盡可能高的數(shù)據(jù)率。ADSL啟動時，用戶線兩端的ADSL調(diào)制解調(diào)器就測試可用的頻率、各子信道受到的干擾情況，以及在每一個頻率上測試信號的傳輸質(zhì)量。ADSL不能保證固定的數(shù)據(jù)率。對于質(zhì)量很差的用戶線甚至無法開通ADSL。通常下行數(shù)據(jù)率在32kb/s到6.4Mb/s之間，而上行數(shù)據(jù)率在32kb/s到640kb/s之間。47ADSL的數(shù)據(jù)率用戶線的具體條件相差很大（距離、線徑、105ADSL的組成ATU-CATU-CATU-RATU-C用戶線電話分離器區(qū)域?qū)拵ЬW(wǎng)至ISP居民家庭基于ADSL的接入網(wǎng)端局或遠端站DSLAM至本地電話局PSPS數(shù)字用戶線接入復(fù)用器DSLAM(DSLAccessMultiplexer)接入端接單元ATU(AccessTerminationUnit)ATU-C（C代表端局CentralOffice）ATU-R（R代表遠端Remote）電話分離器PS(POTSSplitter)

48ADSL的組成ATU-CATU-CATU-RATU-106第二代ADSL

ADSL2（G.992.3和G.992.4）

ADSL2+（G.992.5）通過提高調(diào)制效率得到了更高的數(shù)據(jù)率。例如，