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No 02 物理层 本章目标 了解物理层的概念了解物理层传输的信号和使用的接口掌握如何区分不同的物理层传输介质掌握如何判定不同介质的使用场合了解线缆的规范掌握双绞线的连接方式掌握如何制作交叉网线和标准网线并进行测试 本章结构 分层模型 双绞线 光缆 无线通信 网络接口卡 中继器 集线器 物理层的功能 物理层关心的问题 信号 线缆的规范和连接 物理层的设备 接口 传输介质 物理层概述 物理层是TCP IP五层模型的最底层 它为数据通信的介质提供规范和定义直接面向实际承担数据传输的物理媒体传输单位为比特 主要讨论的是在通信线路上比特流的传输问题 物理层的功能 功能一 为数据端设备提供传送数据的通路功能二 传输数据 物理层关心的是信号 接口和传输介质 物理层关心的是什么 为了传输信号 物理层规定了那些特性 物理层的机械特性示例 什么是信号 信息 数据和信号模拟信号和数字信号 信号的指标 频率和带宽数据传输速率和比特率 信号参数 信号在传输过程中产生的失真 噪声和衰减 串行接口的分类 同步接口对应于同步通信 异步接口对应于异步通信同步通信和异步通信 串行接口举例2 1 EIA 232目前使用最广泛的串行物理接口提供了一个利用公用电话网络作为传输媒体 并通过调制解调器将远程设备连接起来的技术规定 串行接口举例2 2 EIA 232 以太网接口 RJ 45RJ是描述公用电信网络的接口 常用的有RJ 11和RJ 45光纤接口用以稳定地但并不是永久地连接两根或多根光纤的无源组件FC圆形带螺纹光纤接头ST卡接式圆形光纤接头SC方型光纤接头LC窄体方形光纤接头MT RJ收发一体的方型光纤接头 物理层的传输介质 有线介质双绞线光纤无线介质无线电微波激光红外线 双绞线 双绞线TP是目前使用最广 价格相对便宜的一种传输介质由两根绝缘铜导线相互缠绕组成 以减少对邻近线对的电气干扰由若干对双绞线构成的电缆被称为双绞线电缆非屏蔽双绞线UTP和屏蔽双绞线STP 双绞线的标准 EIA TIA 568 商用建筑物电信布线标准 Cat5 适用于100Mbps的100Base TX和100Base T4支持高达100MHz的数据通信传输频率为100MHz用于语音传输和最高传输速率为1000Mbps的数据传输主要用于100base T和10base T网络 Cat5e 超五类双绞线Cat6 传输频率为200MHz Cat5eUTP Cat5eSTP 六类布线系统 六类系统向下兼容三类 五类 超五类布线产品 同时满足混合使用的要求六类提供2倍于超五类的带宽改善了在串扰以及回波损耗方面的性能6类线与5类和超5类标准存在许多不同之处 最高工作带宽200MHz按照250MHz下检测进行设计可作为UTP和STP的解决方案包括超5类的所有测试 并加入新的参量 光传输系统 光传输系统由三个部分组成 光纤传输介质 光源和检测器 光信号在光纤中的传输 光脉冲在光纤中的传输是利用了光的全反射原理光纤分为多模光纤和单模光纤 多模光纤 单模光纤 光缆的结构和传播特性 光缆的结构光缆的传播特性损耗色散 多模光纤和单模光纤的比较 无线通信 无线介质是指信号通过空气传输 信号不能被约束在一个物理导体内无线介质实际上就是无线传输系统 主要包括 无线电微波红外线激光卫星通信 无线电 无线电就是利用地面发射的无线电波通过电离层的反射 或电离层与地面的多次反射而到达接收端的一种远距离通信方式传播距离远 容易穿过建筑物 全方向传播无线电波的传播特性与频率有关在低频上 无线电波能轻易地绕过一般障碍物 但其能量随着传播距离的增大而急剧递减在高频上 无线电波趋于直线传播并易受障碍物的阻挡 还会被雨水吸收质量不稳定 容易受到其他电子设备的各种电磁干扰 微波 微波是能量集中于一点并沿直线传播 且频率在1GHz以上的无线电波微波通信是利用无线电波在对流层的视距范围内进行信息传输的一种通信方式使用频率范围一般在1GHz至20GHz左右需要使用中继站延长传输距离成本低 常用于长途通信缺点是保密性不如电缆和光缆好 各种传输介质总结 以太网标准中的线缆规范 线缆的连接2 1 T568A标准中RJ 45连接器的管脚号和颜色编码 线缆的连接2 1 线缆的连接标准网线交叉网线全反线 线缆的连接2 2 标准网线的线序交叉网线的线序制作过程 物理层的设备4 1 网络接口卡连接计算机和网络硬件有一个惟一的网络节点地址按照速率可分为10M网卡 10 100M自适应网卡和千兆网卡按照总线类型可分为ISA网卡 PCI网卡等按照提供的线缆接口类型可分为RJ 45接口网卡 光纤网卡等便携式电脑可使用PCMCIA网络接口卡 物理层的设备4 2 选择网络接口卡拓扑结构传输速率线缆接口 安装网络接口卡安装网卡硬件安装驱动程序 物理层的设备4 3 中继器能放大信号延长网络传输距离只包含有一个输入端口和一个输出端口 所以只能接收和转发数据流成本低 物理层的设备4 4 集线器最初只是一个多端口的中继器可用于星形拓扑结构能够支持各种不同的传输介质和数据传输速率有些集线器具有内部处理能力 例如 可以接受远程管理 过滤数据或提供网络诊断信息被交换机所取代 本章总结 分层模型 双绞线 光缆 无线通信 网络接口卡 中继器 集线器 物理层的功能 物理层关心的问题 物理层概述 信号 线缆的规范和连接 物理层的设备 接口 传输介质 物理层是网络的最底层 直接面向实际承担数据传输的物理媒体 即信道 物理层传输单位为比特 物理层关心的是信号 接口和传输介质 物理层的传输介质分为有线介质和无线介质 以太网在发展过程中使用了各种不同的介质 不同的以太网标准使用不同的传输介质并有不同的要求 双绞线按照不同的规范可以制成标准网线 交叉网线和全反线 实验 制作网线 实验背景 某公司将新增加50台计算机 你需要为这些计算机制作标准网线 同时公司内经常有两台计算机对拷文件的需求 有员工请你为他制作交叉网线任务一 制作标准网线连接交换机和计算机任务二 制作交叉网线连接计算机和计算机任务三 观看双绞线制作相关课件 实验拓扑 拓扑图 使用标准网线连接计算机和交换机 使用交叉网线连接计算机和计算机 完成标准 完成标准能够按照正确的线序制作不同的网线通过网线连接正确的设备 使不同小组之间的计算机可以互相访问了解双绞线如何与模块 配线架相连接 以及打线方法 完成实验作业 人有了知识 就会具备各种分析能力 明辨是非的能力