计算机网络技术第2章.ppt

下午8时56分 1 2 1物理层概述2 2数据通信基础知识2 3传输介质2 4物理层标准示例2 5宽带接入技术 第2章物理层 下午8时56分 2 2 3传输介质 传输介质 有线传输介质 无线传输介质 双绞线 同轴电缆 光纤 无线电波 微波 红外线 激光 下午8时56分 3 双绞线由两根导线绞合而成 是最普通 使用最为广泛的传输介质 双绞线的基本组成 由两根绝缘导线按一定密度 绞距 的螺旋结构相互绞绕组成 1 双绞线电缆 1 双绞线 下午8时56分 4 将4多对双绞线安置在一个塑料封套内 便形成了双绞线电缆 2 双绞线电缆 下午8时56分 5 由于存在信号衰减 因此每网段最多不能超过100m 接4个中继器后最长可达到500m 下午8时56分 6 双绞线可按其是否外加金属网丝套的屏蔽层而区分为屏蔽双绞线 STP 和非屏蔽双绞线 UTP 屏蔽双绞线 STP 非屏蔽双绞线 UTP 3 双绞线电缆的种类 下午8时56分 7 图屏蔽双绞线电缆 下午8时56分 8 图屏蔽双绞线电缆 下午8时56分 9 1 计算机 网卡 与集线器的连接 直通双绞线 4 双绞线接头的制作 下午8时56分 10 下午8时56分 11 图b直通连接时WS和Hub的线序关系 下午8时56分 12 电缆一端的RJ 45插头的接线方法不变 只需改变另一端 一端RJ 45插头的1 2脚接另一端插头的3 6脚 1TD 2TD 3RD 6RD TD 1TD 2 RD 3RD 6 网卡1端口 图c交叉连接时RJ 45的线序关系 图d交叉连接时Hub和Hub的线序关系 网卡2端口 2 两台计算机之间的连接 交叉双绞线 下午8时56分 13 一头为橙白1 橙2 绿白3 蓝4 蓝白5 绿6 棕白7 棕8 一头为绿白3 绿6 橙白1 蓝4 蓝白5 橙2 棕白7 棕8 2 两台计算机之间的连接 下午8时56分 14 2 同轴电缆 同轴电缆的构造 导体铜质芯线 绝缘层 网状编制的外导体屏蔽层 保护塑料外层由于外导体屏蔽层的作用 同轴电缆具有很好的抗干扰性 同轴电缆分为粗缆和细缆两种 下午8时56分 15 下午8时56分 16 1 10BASE 5粗缆以太网 网卡 收发器收发器电缆 干线电缆 下午8时56分 17 收发器是一种接插件 在电缆和计算机之间起着接口的作用 实际上 收发器和收发器电缆 AUI电缆 是一起使用的 此外 收发器还具有检测电缆上信号并加以控制的功能 收发器 下午8时56分 18 2 10BASE 2细缆以太网 网卡 电缆系统 把收发器功能和收发器电缆都集中到网络接口卡中 下午8时56分 19 同轴电缆与双绞线相比是用途广泛的传输媒介 同轴电缆价格较贵频带宽 传输数据速率高传输距离大 抗干扰能力强目前它普遍用于 长距离的电话或电报传输有线电视局域网络短距离系统连接的通信线路 如主机和外设 终端的高速I O通道的连接等 下午8时56分 20 图网卡及连接电缆 下午8时56分 21 3 光纤 光纤 光纤 光导纤维 是一种能够传导光信号的极细 50 100 m 而柔软的介质 光纤的横截面为圆形 由纤芯 包层 覆层 和保护层三个部分构成 纤芯为光通路 由纯净的玻璃和塑胶材料制成 包层由多层反射玻璃纤维构成 光密度比纤芯部分低 用来将光线反射到纤芯上 保护层起保护和提供光纤强度的作用 下午8时56分 22 均匀多模光纤 非均匀多模光纤 均匀单模光纤 图光纤结构示意图 单模光纤 单模提供单条光通路 多模光纤 即发散为多路光波 每一路光波走一条通路 下午8时56分 23 光纤的电磁绝缘性能好 信号衰减小 频带宽 传输速度快 传输距离大 是高安全性网络的理想选择 成本相对较高它主要用于要求传输距离较长 布线条件特殊的主干网连接 下午8时56分 24 4 无线通信 1 无线通信概述无线通信是一种无需架设或铺埋通信介质的通信技术 无线通信种类 红外通信 激光通信和微波通信等 红外通信 信号直接在空间传播 激光通信 信号直接在空间传播 微波通信 频率范围为300MHz 300GHz 但主要是使用2GHz 40GHz的频率范围 在自由空间中主要是直线传播 下午8时56分 25 频率 Hz 长波 中波 短波 超短波 微波 红外线 可见光 紫外线 无线通信电波 1012Hz 下午8时56分 26 2 微波通信由于微波会穿透电离层而进入宇宙空间 因此微波通信分为两种主要方式 地面微波接力通信和卫星通信 下午8时56分 27 微波在空间中是以直线传播的 而地球表面是曲面 微波在地面的传播距离受到限制 为了增大直接传播距离 需建立若干个中继站 中继站把前一端送来的信号经过放大后再发送到下一站 故称为微波接力通信 大多数长途电话业务使用4 6GHz的频率范围 由于这些频率上越来越挤 所以其他较高的微波频率也在使用 1 地面微波接力通信 下午8时56分 28 波段频率高传输频带宽通信容量大传输距离远抗干扰能力强可靠性较高与同容量的光纤和同长度的电缆载波相比 建设投资少 见效快 相邻站点之间必须直视 不能有障碍物 有时一个天线发射出的信号也会分成几条略有差别的路径到达天线 因而造成失真 会受到恶劣天气的影响隐蔽性和保密性较差 大量中继站的使用和维护要耗费一定的人力和物力 地面微波通信优点 地面微波通信缺点 下午8时56分 29 卫星通信实质上是一种利用位于36000km高空的人造同步地球卫星作为中继站的一种微波接力通信 通信卫星就是在太空的无人职守的微波通信的中继站 2 卫星通信 一颗同步卫星可以覆盖地球总面积的40 所以采用3个适当配置的卫星 即可覆盖除两极之外的整个地球 和微波接力通信相似 卫星通信的频带较宽 通信容量较大 信号改变干扰小 通信比较稳定 适合于卫星通信的频段是1 10GHz 下午8时56分 30 目前常用的频段 3700 4200MHz 下行 卫星 地球 5925 6425MHz 上行 地球 卫星 7250 7750MHz 下行 卫星 地球 7900 8400MHz 上行 地球 卫星 下午8时56分 31 通信是面覆盖式的 同步卫星发射出的电磁波能辐射到地球的1 3的区域 因而便于实现多址和移动通信 也便于组成通信网 因此广泛用于传输多路长距离电话 电报 电视业务及网络数据等 卫星通信优点 具有较大的传播时延 从发送站通过卫星载发到接收站的传播延迟时间要花270s 这与微波接力通信的3ns km与同轴电缆的5ns km相比 显然要慢得多 从安全方面考虑 卫星通信系统的保密性也较差 卫星通信缺点 下午8时56分 32 2 4物理层标准示例 2 4 1EIARS 232C接口标准2 4 2EIARS 449及RS 422与RS 423接口标准2 4 3100系列和200系列接口标准 下午8时56分 33 2 4 1EIARS 232C接口标准 EIARS 232C是由美国电子工业协会在1969年颁布的一种目前使用最广泛的串行物理接口 EIA ElectronicIndustryAssociationRS RecommendedStandard232 是标识号码C 则表示该推荐标准已被修改过的次数 RS 232标准提供了一个利用公用电话网络作为传输媒介 并通过调制解调器将远程设备连接起来的通信技术规定 下午8时56分 34 外置Modem 下午8时56分 35 计算机主机背面 外置modem连线接口 下午8时56分 36 一台计算机通过调制解调器将数字信号转换成相应的模拟信号 在通信线路的另一端 另一个调制解调器将模拟信号逆转换成相应的数字数据 从而实现比特流的传输 下午8时56分 37 1 RS 232C的机械特性规定使用一个25芯的标准连接器 并对该连接器的尺寸及针或孔芯的排列位置等都做了详细说明 下午8时56分 38 2 RS 232C的电气特性逻辑 1 的电平 15至 5V 通常为 12V逻辑 0 的电平 5至 15V 通常为 12V 5V 15V 12V 15V 5V 12V t v 过度区域不作定义 下午8时56分 39 3 RS 232C功能特性 下午8时56分 40 计算机 调制解调器 下午8时56分 41 2 4 2EIARS 449及RS 422与RS 423接口标准 由于RS 232C标准的信号电平过高 采用非平衡发送和接收方式 所以存在传输速率低 20Kbps 传输距离短 15m 串扰信号较大等缺点 1977年底 EIA颁布了一个新标准RS 4491978年 其两个电气子标准问世 RS 423 采用差动接收器的非平衡方式 RS 422 平衡方式 也相继问世 这些标准在保持与RS 232C兼容的前提下重新定义了信号电平 并改进了电路方式 以达到较高的传输速率和较大的传输距离 下午8时56分 42 RS 422电气标准是平衡方式标准 它的发送器 接收器分别采用平衡发送器和差动接收器 由于采用完全独立的双线平衡传输 抗串扰能力大大增强 又由于信号电平定义为 6V 2V为过度区域 的负逻辑 性能远远优于RS 232C标准 RS 423电气标准是非平衡标准 它采用单端发送器 非平衡发送器 和差动接收器 虽然发送器与RS 232C标准相同 但由于接收器采用差动方式 所以传输距离和速度仍比RS 232C有较大的提高 RS 423的信号电平定义为 6V 其中 4V为过渡区域 的负逻辑 下午8时56分 43 2 4 3100系列和200系列接口标准 CCITT 国际电报电话咨询委员会 在CCITTV 24建议中有关DTE DCE之间的接口标准有100系列 200系列两种 下午8时56分 44 100系列接口标准作为DTE与不带自动呼叫设备的DCE 如调制解调器 之间的接口 机械特性 机械特性采用两种规定 当传输速率为200 9600bps时 采用25芯标准连接器 当传输速率达到48Kbps时 采用34芯标准连接器 电气特性 电气特性采用V 28和V 35两种建议 当传输速率为200 9600bps时 采用V 28建议 当传输速率为48Kbps时 除控制信号仍使用V 28建议外 数据线与定时线均采用V 35建议 100系列接口标准 下午8时56分 45 200系列接口标准作为DTE与自动呼叫设备之间的接口 200系列接口标准则采用25芯标准连接器 200系列接口标准的电气特性则采用V 28建议 200系列接口标准 下午8时56分 46 2 5宽带调制解调器 补充 Internet的高速发展 暴露出网络上一个严重影响速度的薄弱环节 即传统的模拟调制解调器阻止了访问Internet速度的进一步提高 由此产生了宽带MODEM 带宽 1 5Mbps主要产品 ADSL调制解调器线缆调制解调器 下午8时56分 47 2 5 1xDSL与ADSL技术 DSL DigitalSubscriberLoop 数字用户环线 xDSL技术是各种用户线DSL的统称 它包括HDSL ADSL及RDSL等 ADSL是xDSL数字传输技术中的一种 其含义为 非对称 Asymmetrical 数字用户环线 下午8时56分 48 ADSL AsymmetricDigitalSubscriberLine 非对称数字用户环路 是一种新的数据传输方式 上行和下行带宽不对称它采用频分复用技术把普通的电话线分成了电话 上行和下行三个相对独立的信道 从而避免了相互之间的干扰 通常ADSL在不影响正常电话通信的情况下可以提供最高3 5Mbps的上行速度和最高24Mbps的下行速度 这种特性使得ADSL成为访问Internet Intranet 视频点招VOD 远程LAN访问的理想技术 ADSL已被认为是一种不需要重新布线 而在全世界已铺设的5 6亿条电话线上传输视频信号的新技术 什么是ADSL 下午8时56分 49 ADSL的典型连接结构 下午8时56分 50 使用一对ADSL收发器用户就可以同时 收看4部以MPEGl格式存储 分别以1 5Mbps速率传输的电影 利用384Kbps速率举行视频会议 还可以128Kbps速率从一台服务器上下载文件 用同一条电话线与朋友通话 很多电话公司都认为ADSL是从现有电话网络上淘金的新工具 ADSL技术首先在美国 欧洲亚洲及澳大利亚的30个电话公司进行实验并获得成功 目前 ADSL技术在国内的应用应已大面积展开 下午8时56分 51 电缆调制解调器CableModem 简称CM Cable是指有线电视网络 Modem是调制解调器 2 5 2线缆调制解调器 CableModem 平常用Modem通过电话线上互联网 而电缆调制解调器是在有线电视网络上用来上互联网的设备 下午8时56分 52 Cablemodem它是有线电视网的数据中心控制器 一般有 3网合一 电视 电话 电脑 一个接有线电视的射频RF接收口 以太网接口电话线接口等CableModem的参数可以控制IP地址的设置 控制访问数据和服务质量 还可以用简单网络管理协议进行管理 线缆调制解调器的出现 为建设信