《计算机网络教学课件》ch2 物理层.ppt

1 第二章 物理层 2 主要内容 n数据通信基础 n多路复用 n交换技术 n传输介质 3 2.3 交换技术 电路交换 (Circuit Switching) 分组交换 (Packet Switching) 数据报 (Datagram) 虚电路 (Virtual Switching) 交换技术 (Switching) 报文交换 (Message Switching) 4 分组交换 n原理 n分组：把报文分成较小的信息段，在前面加入源地址和 目的地址等控制信息 n信息以分组为单位进行存储转发。源节点把报文分为分 组，中间节点存储转发，目的节点把分组合成报文 n示意图 5 分组交换 n数据报（ ）传输方式 Host A Host B Host E Host D Host C Node 1 Node 2 Node 3 Node 4 Node 5 Node 6 Node 7 各分组独立传输 各分组的传输路径可能不同 各分组的到达顺序可能不同 接收端重新排序各分组 6 n三种交换方式的事件顺序 呼 叫 请 求 呼 叫 应 答 数 据 ABCD 寻路延迟 线路交换 ABCD 分组交换 t 报文 ABCD 排队延迟 报文交换 分组2 分组1 分组3 分组4 7 分组交换 n数据报（ ）传输方式 各分组独立传输 各分组的传输路径可能不同 各分组的到达顺序可能不同 接收端重新排序各分组 Host A Host B Host E Host D Host C Node 1 Node 2 Node 3 Node 4 Node 5 Node 6 Node 7 n交换速率高 n线路利用率高 n用通信协议保证传输的可靠性 n管理和控制复杂 8 分组交换 n虚电路传输方式 Host A Host B Host E Host D Host C Node 1 Node 2 Node 3 Node 4 Node 5 Node 6 Node 7 建立连接 节点间的物理线路可共享虚电路 虚电路号 各分组的传输路径相同，顺序相同 拆除连接 9 数据报和虚电路方式的主要差别 对比方面数据报虚电路 建立连接无有 接收方的地址每个分组均有建立虚电路时使用地址，之后每 个分组使用较短的虚电路号 分组顺序到达接收方的可能与 发送顺序不同 按发送顺序到达 路由选择各分组独立选择路由建立虚电路时完成路由，所有分 组的路由相同 10 ATM的基本概念 nATM信元结构 5字节5字节 48字节 信源头用户数据 53字节 11 ATM的工作原理 n信元交换、ATM端用户、ATM交换机 n物理链路、虚通路、虚通道 物理链路 虚通路 虚通道 12 用于多媒体传输的虚通道 信元 文本 声音 视频 虚通路 信元 信元 虚通道1 虚通道2 虚通道3 13 交换方式比较 n电路交换适用于实时信息和模拟信号传送， 在线路带宽比较低的情况下使用比较经济 n报文交换适用于线路带宽比较高的情况，可 靠灵活，但延迟大 n分组交换缩短了延迟，也能满足一般的实时 信息传送。在高带宽的通信中更为经济、合 理、可靠 14 2.4 传输介质 n有线介质 n如：同轴电缆、双绞线、光纤等 n特点：需布线，抗干扰性好 n无线介质 n使用电磁波或光波携带信息，如：微波、红外 线、无线电等 n特点：无需布线，抗干扰性差 15 同轴电缆 n由同心的内导体、电绝缘体、屏蔽层、保护外套 组成。 n分类 粗缆（直径为1.47厘米） 细缆（直径为0.70厘米） 16 同轴电缆 n同轴电缆按阻抗可分为 n50同轴电缆（基带同轴电缆） n传输数字信号，传输距离可达几公里 n它可分为：细缆（10Base2）和粗缆 (10Base5） n75同轴电缆（宽带同轴电缆） n即CATV电缆。频带可达500MHz，适于传输模拟信号 ，传输距离可达几十公里 n抗干扰性和价格介于双绞线和光纤之间 17 双绞线 (a) Category 3 UTP (b) Category 5 UTP n双绞线由两根绞合成有规则的螺旋形图样的绝缘铜 线组成。 n非屏蔽双绞线（UTP）：外皮为塑料，不具有屏蔽 能力。 n屏蔽双绞线(STP)：外皮为金属，具有屏蔽能力。 nLAN上常用UTP，3类传10M，5类传10M/100M ，RJ45头以太网使用 nRJ11头电话使用 18 双绞线 n双绞线的特点 结构简单，容易安装，普通UTP较便宜 有一定的传输速率 具有较高的容性阻抗，信号衰减较大， 传输距离有限 有辐射，容易被窃听 19 双绞线 n双绞线可用于传输模拟及数字信号，传输距离取 决于具体采用的技术 n在模拟传输时很容易到达15km或更大的距离， n数字传输时，对100BaseT点到点最大距离为100m n当距离太长时 n对模拟信号：每隔5-6公里需加放大器，将衰减了的信 号放大为合适数值 n对数字信号：每隔2-3公里需加转发器，将失真了的数 字信号进行整形 20 双绞线布线组件 21 光纤 n依靠光波承载信息 玻璃封套塑料外套 玻璃内芯 22 高密度多芯光缆剖面结构 光纤束 加强芯 外鞘 外套 加强芯 光纤 芯 封套 23 光纤传送模式（MMF、SMF） 多模 （MMF） 输入电信号 输出电信号 单模 （SMF） 波长: 1300,1550 nm 波长 : 850,1300 nm h2h2 h1h1 芯/封套特性 h1h1 h2h2 光纤的直径减小 到一个光波波长 多束光线以不同的反射角传播 单束光线沿直线传播 24 光纤的特点 n体积小、质量轻 n其直径只有同轴电缆的1/10甚至更小 n频带宽 n光纤的频带较宽，速率受光电转换器件的限制 n信号衰减小，适合长距离传输 n抗干扰性能极好，保密性好 n不会受到外部电磁场、脉冲噪音或串音等影响 n中继器数量少 25 光纤的连接方式 n将光纤接入连接头并插入光纤插座 n连接头要损耗10%20%的光 n用机械方法将其接合 n将两根切割好的光纤的一端放在一个套管中， 然后钳起来 26 光纤的连接方式 n两根光纤可以被融合在一起 n融合方法形成的光纤和单根光纤差不多是相同 的，但也有一点衰减 光纤熔接机 光纤切割刀 27 组网方式 n点到点的链路串接构成一个环路 28 无线介质 n使用电磁波或光波携带信息 n无需物理连接 n适用于长距离或不便布线的场合 n易受干扰 29 无线电 n基站和终端之间是无线链路 BS 基站 用户计算机和终端 BS 基站覆盖的 无线电区域 F F2 2 F F3 3 F F1 1 F F2 2 F F3 3 F F1 1 F F2 2 F F3 3 F F1 1 F F2 2 F F2 2 F F3 3 F F1 1 F1, F2, F3： 使用的频率 30 微波 n两个地面站之间传送 n距离：50 -100 km 地球地球 地面站之间的直视线路 微波传送塔 31 地球同步卫星 n与地面站相对固定位置 n使用3个卫星覆盖全球 n传输时延较长 22,30022,300 公里公里 地球地球 32 n常用传输介质的比较 传输介质传输方式 速率/ 工作频带 传输距离性能价格应用 双绞线 宽带 基带 1Gb/s 模拟: 10km 数字: 500m 较好低 模拟/数字 信