第二章物理层-补充

1、2022-6-191第二章第二章 物理层（媒介层）物理层（媒介层）2022-6-192物理层物理层通信系统通信系统v 通信系统模型通信系统模型v 信号：模拟信号、数字信号信号：模拟信号、数字信号v 基带传输：信号未经调制而传输，基带传输：信号未经调制而传输，LAN中使用基带传输，需好中使用基带传输，需好信道信道v 调制：幅度调制、频率调制、相位调制调制：幅度调制、频率调制、相位调制v 信道：是根本，决定了容量、可靠性、调制方式信道：是根本，决定了容量、可靠性、调制方式不同的传输媒介，决定了不同的信道不同的传输媒介，决定了不同的信道有线有线、无线无线信源信源信宿信宿变换变换噪声噪声信道信道变换变

2、换2022-6-193电话线电话线RJ-11：四线制，一般用中间两根：四线制，一般用中间两根v50Hz-3.4KHzv线的直径：粗细不同，造就不同的传输距离线的直径：粗细不同，造就不同的传输距离vADSL的传输载体：速率取决于的传输载体：速率取决于电话线电话线的优劣的优劣铜线的粗细铜线的粗细缠绕程度缠绕程度2022-6-194双绞线（双绞线（1）双绞线：若干对铜导线螺旋绕制而成。双绞线：若干对铜导线螺旋绕制而成。v 按按一定规则一定规则绞合在一起，为了减少对邻近线对的电磁干扰。非绞合在一起，为了减少对邻近线对的电磁干扰。非屏蔽双绞线屏蔽双绞线UTP (UnShield Twisted Pair

3、)，阻抗值为，阻抗值为100 。v 抗电磁干扰的能力，再加一个用金属丝编织成的屏蔽层，称为抗电磁干扰的能力，再加一个用金属丝编织成的屏蔽层，称为屏蔽双绞线屏蔽双绞线STP (Shield Twisted Pair)。阻抗值为。阻抗值为150 。v 4个绕对和个绕对和1条抗拉线条抗拉线 2022-6-195双绞线（双绞线（2）双绞线既可用于模拟信号传输，也可用于数字信号传输，双绞线既可用于模拟信号传输，也可用于数字信号传输，其通信距离一般为几到十几公里。其通信距离一般为几到十几公里。v 导线越粗，通信距离越远，但导线价格也越高。导线越粗，通信距离越远，但导线价格也越高。(EIA/TIA)在在19

4、95年颁布了新的年颁布了新的“商用建筑物电信布线标商用建筑物电信布线标准准”EIA/TIA-586-A。v 7个种类的个种类的UTP标准标准常用：常用：3类线、类线、5类线、超类线、超5类（类（Cat 5e)、6类。类。v 5类线与类线与3类线的主要区别是：类线的主要区别是：5类大大增加了绞合次数；类大大增加了绞合次数；在在线对间线对间的绞合度和的绞合度和线对内线对内两根导线的两根导线的绞合度绞合度上都经过上都经过了精心的设计，使干扰在一定程度上得以抵消，从而提了精心的设计，使干扰在一定程度上得以抵消，从而提高了线路的传输特性。高了线路的传输特性。2022-6-196双绞线（双绞线（3）EIA

5、/TIA-A标准标准双 绞 线适 用 范 围1类双绞线电话传输2类双绞线电话和低速数据传输(最高4 Mb/s)3类双绞线10 Mb/S的10 Bas-T以太网数据传输4类双绞线16 Mb/s的令牌环网5类双绞线100Mb/s的100Base-TX和100Base-T4快速超5类双绞线200Mb/s6类双绞线1Gb/s2022-6-197双绞线（双绞线（4）IEEE将将UTP电缆命名为电缆命名为“X Base T”，其中，其中“X”代表代表最大数据传输速度为最大数据传输速度为X Mb/s，“Base”代表基带传输代表基带传输方法传输信号，方法传输信号，“T”代表代表UTP。3类类UTP（10BA

6、SE-T） ： Cat3的最高传输频率为的最高传输频率为16 MHz，最高传输速率为，最高传输速率为10 Mbps)，主要应用，主要应用10 Mb/s的以太网中，最大网段长度为的以太网中，最大网段长度为100 m，连接器采用，连接器采用RJ45水晶头水晶头5类类UTP （100BASE-T）：）：Cat5最高传输速率可达最高传输速率可达100 Mb/s，最大网段长度为，最大网段长度为100 m，连接器采用，连接器采用RJ45水晶头。水晶头。扭绕的更密扭绕的更密2022-6-198双绞线（双绞线（5）超超5类类UTP：Cat5e的衰减和串扰比的衰减和串扰比Cat5小，其小，其最高传输频率可达最高

7、传输频率可达200 MHz，在四对线都工作于，在四对线都工作于全双工通信时，最高传输速率可接近全双工通信时，最高传输速率可接近1000 Mb/s。最大网段长度为最大网段长度为100 m，通过中继延长，使网段，通过中继延长，使网段的最大范围达到的最大范围达到500 m。6类双绞线类双绞线：Cat6最高传输频率可达最高传输频率可达250 MHz，传输极限速率传输极限速率1Gbps，安装施工有很高的要求：，安装施工有很高的要求：Cat6线、六类线、六类RJ45水晶头、六类配线架、六类水晶头、六类配线架、六类信息插座等。信息插座等。标准标准一些主要的标准文件（美国）一些主要的标准文件（美国） vANS

8、I：美国国家标准协会：美国国家标准协会 vTIA/EIA：美国通信工业委员会：美国通信工业委员会/电子工业协会电子工业协会 vANSI/TIA/EIA-568-B： 商业建筑商业建筑 电信电信 布线标准布线标准 vANSI/TIA/EIA-569-A： 商业建筑电信路径和空间标准商业建筑电信路径和空间标准 vANSI/EIA/TIA-570-A： 住宅电信布线标准住宅电信布线标准 vANSI/TIA/EIA-606： 商业建筑电信基础结构管理标准商业建筑电信基础结构管理标准vANSI/TIA/EIA-607： 商业建筑电信接地和接线要求商业建筑电信接地和接线要求 2022-6-199标准标准新

9、的新的568-B标准从结构上分为三部分：标准从结构上分为三部分：v568-B1综合布线系统总体要求：电信布线系统设计原综合布线系统总体要求：电信布线系统设计原理，安装准则与现场测试相关的内容理，安装准则与现场测试相关的内容v568-B2平衡双绞线布线组件：包括组件规范、传输性平衡双绞线布线组件：包括组件规范、传输性能、系统模型和用于验证电信布线系统的测量程序相能、系统模型和用于验证电信布线系统的测量程序相关内容关内容v568-B3光纤布线组件：包含了与光纤电信布线系统的光纤布线组件：包含了与光纤电信布线系统的组件规范和传输相关要求的内容组件规范和传输相关要求的内容2022-6-19102022

10、-6-1911RJ-45（1）RJ-45接头：接头： 针脚排列顺序是从左到右依次为针脚排列顺序是从左到右依次为1、2、3、4、5、6、7、8。v 1/2、3/6为数据收发，为数据收发，4/5为电话，为电话，7/8为电源为电源RJ45水晶头和双绞线的连接一般有两种接线标准水晶头和双绞线的连接一般有两种接线标准v 一种是一种是EIA/TIA 568A标准，简称标准，简称T568Av 另一种是另一种是 EIA/TIA 568B标准，简称标准，简称T568Bv 两种方式不能混用两种方式不能混用2022-6-1912RJ-45（2）EIA/TIA 568A标准的线序为绿白、绿、橙白、标准的线序为绿白、绿

11、、橙白、蓝、蓝白、橙、棕白、棕蓝、蓝白、橙、棕白、棕2022-6-1913RJ-45（3）EIA/TIA 568B标准的线序为橙白、橙、绿白、标准的线序为橙白、橙、绿白、蓝、蓝白、绿、棕白、棕蓝、蓝白、绿、棕白、棕2022-6-1914RJ-45（4）根据连接设备的不同，可分为平行双绞线和交叉根据连接设备的不同，可分为平行双绞线和交叉双绞线。双绞线。v平行双绞线平行双绞线：制线时两端均采用统一的接线标准，都采：制线时两端均采用统一的接线标准，都采用用EIA/TIA 568A或或EIA/TIA 568B标准标准此类数据跳线主要用于不同设备之间的级联，如网此类数据跳线主要用于不同设备之间的级联，如

12、网卡与集线器之间。卡与集线器之间。v交叉双绞线交叉双绞线：制线时两端采用了不同的接线标准，即一：制线时两端采用了不同的接线标准，即一端为端为EIA/TIA 568A，另一端为，另一端为EIA/TIA 568B。交叉线主要用于同级设备之间的直接连接，如网卡交叉线主要用于同级设备之间的直接连接，如网卡与网卡、集线器和集线器之间的直接连接等与网卡、集线器和集线器之间的直接连接等v现在很多设备支持自动发现。现在很多设备支持自动发现。2022-6-1915RJ-45（5）TX+ RX+ TX- RX- RX+ TX+ RX- TX- TX+-为发送，为发送，RX+-为接收为接收 T568A和和T568B

13、只是将其只是将其1、3号线对调，号线对调，2、6号线对调号线对调 v一般只有一般只有4根线起作用根线起作用2022-6-1916RJ-452022-6-1917RJ-452022-6-1918RJ-452022-6-1919RJ-452022-6-1920RJ-452022-6-19212022-6-1922RJ-452022-6-1923RJ-452022-6-1924RJ-452022-6-1925RJ-452022-6-1926RJ-452022-6-1927RJ-452022-6-1928RJ-45注意：使用测通仪对平行双绞线进行测试时，同一条线注意：使用测通仪对平行双绞线进行测试时，

14、同一条线的指示灯会一起亮起来，例如发射端的第一个指示灯亮的指示灯会一起亮起来，例如发射端的第一个指示灯亮时，若接收端的第一个指示灯也亮，表示两者第一只针时，若接收端的第一个指示灯也亮，表示两者第一只针脚在同一条线上；脚在同一条线上；v 若发射端的第一个灯亮，接收端的第七个灯亮，则表示线序连若发射端的第一个灯亮，接收端的第七个灯亮，则表示线序连接错误。接错误。v 若发射端的第一个指示灯亮，接收端却没有任何指示灯亮起，若发射端的第一个指示灯亮，接收端却没有任何指示灯亮起，那么这只针脚与另一端的任何一只针脚都没有连通，可能是中那么这只针脚与另一端的任何一只针脚都没有连通，可能是中间导线断了，或者是两

15、端至少有一个金属片没有接触该条芯线。间导线断了，或者是两端至少有一个金属片没有接触该条芯线。v 只有在测通仪的接收端指示灯依次全亮时才表明平行双绞线通只有在测通仪的接收端指示灯依次全亮时才表明平行双绞线通过了测试过了测试2022-6-1929同轴电缆同轴电缆同轴电缆：导线铜质芯线、单股实心线、绝缘层、网状同轴电缆：导线铜质芯线、单股实心线、绝缘层、网状编织的外导体屏蔽层编织的外导体屏蔽层v 高带宽和较好的抗干扰特性高带宽和较好的抗干扰特性v 50 的基带同轴电缆，的基带同轴电缆，传输基带数字信号传输基带数字信号v 75 的宽带同轴电缆的宽带同轴电缆，v 细缆：细缆：10BASE-2，10M-2

16、00m，BNC接头接头v 粗缆：粗缆：10BASE-5，10M-500m，AUI接头接头铜芯铜芯绝缘材料绝缘材料屏蔽导体屏蔽导体塑料管塑料管2022-6-1930同轴电缆同轴电缆基带基带同轴电缆：传输带宽为同轴电缆：传输带宽为120Mb/s。可以。可以10Mb/s的速率传输的速率传输11.2km远。远。v基带：无需任何调制，需要简单编码。通信的基带：无需任何调制，需要简单编码。通信的2M线线宽带同轴电缆：带宽为宽带同轴电缆：带宽为300850MHz，传输距，传输距离可达离可达100km。v宽带：指可利用多路复用技术在宽带介质上进行多路宽带：指可利用多路复用技术在宽带介质上进行多路数据信号的传输

17、。数据信号的传输。CATV2022-6-1931同轴电缆同轴电缆电缆类型电缆类型网络类型网络类型电缆电阻电缆电阻/端接口器端接口器(口口)RG-810Base5以太网以太网50RG-1110Base5以太网以太网50RG-58A/U10Base2以太网以太网50RG-59/UARCnet网，有线电视网，有线电视网网75RG-62A/UARCnet网网932022-6-1932光纤光纤光纤：光纤：带宽大，消耗低，不受电磁干扰带宽大，消耗低，不受电磁干扰v 单模：单模：只有一个入射角，一条传输途径，几十公里只有一个入射角，一条传输途径，几十公里v 多模：多模：多个入射角，多条传输途径，传输时间也不

18、相同，几公里多个入射角，多条传输途径，传输时间也不相同，几公里v 需要光电转换设备，接头为：需要光电转换设备，接头为：ST接头接头v 光纤电缆：多个光纤组合一起，主干线路光纤电缆：多个光纤组合一起，主干线路金属材料金属材料PVC护皮护皮 填充物填充物 护皮护皮62.5um玻璃芯玻璃芯125um玻璃外皮玻璃外皮聚合物聚合物芯封套外套2022-6-1933光纤光纤输入电信号输出光信号多模波长：85 013 300 nm输入电信号输出光信号单模波长：13 00 15 50nm2022-6-1934光纤光纤项项 目目单模光纤单模光纤多模光纤多模光纤距离距离长长短短数据传输率数据传输率高高低低光源光源激

19、光激光发光二极管发光二极管信号衰减信号衰减小小大大端结端结较难较难较易较易造价造价高高低低2022-6-1935无线介质无线介质地面微波：地面微波：方向性强，直线传输（视距传输）方向性强，直线传输（视距传输）v 收发两端使用抛物面天线收发两端使用抛物面天线v 常用频段：常用频段：2G-6Gv 距离远时使用中继站距离远时使用中继站v 一般用于电视、电话业务，也用于高速数传一般用于电视、电话业务，也用于高速数传v 受天气影响较大受天气影响较大2022-6-1936无线介质无线介质卫星微波卫星微波v 将一个地面微波中继站升高到空中将一个地面微波中继站升高到空中-卫星，用于连接多个地面微卫星，用于连接

20、多个地面微波收发站波收发站v 卫星在上行频段接收，放大，在下行频段转发，一个卫星可工卫星在上行频段接收，放大，在下行频段转发，一个卫星可工作在多个频段作在多个频段v 同步卫星：卫星与地球保持相对静止，三颗同步卫星即可覆盖同步卫星：卫星与地球保持相对静止，三颗同步卫星即可覆盖全球全球v 工作频段一般在几工作频段一般在几GHz到几十到几十GHzv 可用于多种业务可用于多种业务v 传输时延大；传输时延大；240ms-300ms2022-6-1937卫星卫星2022-6-1938无线介质无线介质信道受干扰严重，不稳定信道受干扰严重，不稳定vWLAN 802.11系列：系列：802.11a、802.11

21、b、802.11g、802.11n2022-6-1939常用介质的传输特性常用介质的传输特性传输介传输介质质传输速率传输速率传输距传输距离离抗干扰性抗干扰性价价 格格适用范围适用范围双绞线双绞线模拟：模拟：3003400 Hz;数字：数字：10100 Mb/s几 十 千几 十 千米米一般一般(对电对电磁 干 扰 比磁 干 扰 比较敏感较敏感)低低局域网局域网(模拟信模拟信号传输、数字号传输、数字信号传输信号传输)50欧姆欧姆同 轴 电同 轴 电缆缆10 Mb/s1km内内较好较好一般一般局域网局域网(基带数基带数字信号传输字信号传输)75欧姆欧姆同 轴 电同 轴 电缆缆300900 MHz10

22、0 km较好较好较高较高CATV(模拟传模拟传输输(可采用频分可采用频分多路复用技术多路复用技术划分多个信道划分多个信道)2022-6-1940常用介质的传输特性常用介质的传输特性光纤光纤100 M10 Gb/s30 km很好很好较高较高长 话 线 路 、长 话 线 路 、主干网主干网(远距远距离高速传输离高速传输)无线电无线电波波30 MHz1 GHz全球全球相对较差相对较差较低较低广播广播(远程低远程低速通信速通信)微波微波440 GHz几百千几百千米米 低于同低于同容量、容量、同长度同长度的电缆的电缆电视电视(远程通远程通信信)卫星卫星1 GHz10 GHz 费用与费用与距离无距离无关关

23、电视、电话、电视、电话、广域网广域网(远程远程通信通信)2022-6-1941物理层接口物理层接口物理层接口：指数据终端设备物理层接口：指数据终端设备DTE (Data Terminal Equipment) 和数据传输电路端接设备和数据传输电路端接设备DCE (Data Circuit-terminal Equipment)之间的接口。之间的接口。v 要配对使用要配对使用DTE与与DCE之间的接口一般都有若干条并行线，包括各之间的接口一般都有若干条并行线，包括各种信号线和控制线。物理层接口协议。种信号线和控制线。物理层接口协议。v 机械连接特性机械连接特性v 电气信号特性电气信号特性v 信号

24、功能特性信号功能特性v 信号规程特性信号规程特性DTEDCEDTEDCE2022-6-1942物理层接口物理层接口机械特性：连接器形状、大小、尺寸，各个接线引脚的机械特性：连接器形状、大小、尺寸，各个接线引脚的引脚数目和排列，固定和锁定措施引脚数目和排列，固定和锁定措施v ISO 2110：25针插头的针插头的DTE-DCE接口的连接器。与美国的接口的连接器。与美国的EIA RS-232C、EIA RS-366A兼容。常用于串行和并行的音频调制兼容。常用于串行和并行的音频调制解调器、公共数据网接口、自动呼叫设备接口等解调器、公共数据网接口、自动呼叫设备接口等v ISO 2593：32针插头的针

25、插头的DTE-DCE接口的连接器。用于接口的连接器。用于CCITT V.35建议的宽带调制解调器。建议的宽带调制解调器。v ISO 4092：37针插头的针插头的DTE-DCE接口的连接器。与美国的接口的连接器。与美国的EIA RS-449兼容。常用于串行音频调制解调器，宽带调制解调器。兼容。常用于串行音频调制解调器，宽带调制解调器。v ISO 4093：为：为15针插头的针插头的DTE-DCE接口的连接器。常用于接口的连接器。常用于CCITT X.20，X.21，X.22建议所规定的公共数据网接口建议所规定的公共数据网接口2022-6-1943RS-232CRS-232C：多为：多为25针（

26、针（DB25）（也有）（也有9针：针：DB9）v 串行二进制通信，只要一个传输线，数据传输速率为串行二进制通信，只要一个传输线，数据传输速率为020 kb/s，电缆长度限制在，电缆长度限制在30 m之内。之内。v 不足：传输性能低，距离短，速率低不足：传输性能低，距离短，速率低电话网DET-ADCT-A调制解调器EIA-232/V.24接口DCT-B调制解调器EIA-232/V.24接口DET-B2022-6-1944RS-232C有的针未用有的针未用插头插头(1) 保护地保护地(2) 发送发送(3) 接收接收(4) 请求发送请求发送(5) 允许发送允许发送(6) DTE就绪就绪(7) 信号地

27、信号地(8) 载波检测载波检测(20) DTE 就绪就绪(22) 振铃显示振铃显示(1) 保护地保护地(2) 发送发送(3) 接收接收(4) 请求发送请求发送(5) 允许发送允许发送(6) DTE 就绪就绪(7) 信号地信号地(8) 载波检测载波检测(20) DTE 就绪就绪(22) 振铃显示振铃显示插座插座插座插座插头插头计算机计算机虚调制解调器虚调制解调器计算机计算机12022-6-1945RS232C波特率：传输速率波特率：传输速率数据位、停止位：异步模式数据位、停止位：异步模式2022-6-1946RS232c机械，管脚定义机械，管脚定义2022-6-1947RS232C2022-6-

28、1948 9 9针串口（针串口（DB9DB9）2525针串口（针串口（DB25DB25） 针号针号功能说明功能说明缩写缩写针号针号功能说明功能说明缩写缩写1 1数据载波检测数据载波检测DCDDCD8 8数据载波检测数据载波检测DCDDCD2 2接收数据接收数据RXDRXD3 3接收数据接收数据RXDRXD3 3发送数据发送数据TXDTXD2 2发送数据发送数据TXDTXD4 4数据终端准备数据终端准备DTRDTR2020数据终端准备数据终端准备DTRDTR5 5信号地信号地GNDGND7 7信号地信号地GNDGND6 6数据设备准备好数据设备准备好DSRDSR6 6数据准备好数据准备好DSRD

29、SR7 7请求发送请求发送RTSRTS4 4请求发送请求发送RTSRTS8 8清除发送清除发送CTSCTS5 5清除发送清除发送CTSCTS9 9振铃指示振铃指示DELLDELL2222振铃指示振铃指示DELLDELLRS232CRS-232C规标准接口有规标准接口有25条线，条线，4条数据线、条数据线、11条控制线、条控制线、3条定时线、条定时线、7条备用和未定义线，条备用和未定义线，常用的只有常用的只有9根，它们是：根，它们是：联络控制信号线：联络控制信号线：v数据装置准备好（数据装置准备好（Data set ready-DSR)有效时有效时（ON）状态，表明通信装置处于可以使用的状态。）

30、状态，表明通信装置处于可以使用的状态。v数据终端准备好数据终端准备好(Data terminal ready-DTR)有效有效时（时（ON）状态，表明数据终端可以使用。）状态，表明数据终端可以使用。v这两个信号有时连到电源上，一上电就立即有效。表这两个信号有时连到电源上，一上电就立即有效。表示设备本身可用，并不说明通信链路可以开始进行通示设备本身可用，并不说明通信链路可以开始进行通信了，能否开始进行通信要由下面的控制信号决定。信了，能否开始进行通信要由下面的控制信号决定。2022-6-1949RS232Cv请求发送请求发送(Request to send-RTS)当终端要发送当终端要发送数据时

31、，使该信号有效（数据时，使该信号有效（ON状态），向状态），向MODEM请求请求发送。它用来控制发送。它用来控制MODEM是否要进入发送状态。是否要进入发送状态。v允许发送（允许发送（Clear to send-CTS）对请求发送信对请求发送信号号RTS的响应信号。当的响应信号。当MODEM已准备好接收终端传已准备好接收终端传来的数据，并向前发送时，使该信号有效，通知终端来的数据，并向前发送时，使该信号有效，通知终端开始沿发送数据线开始沿发送数据线TxD发送数据。发送数据。v这对这对RTS/CTS请求应答联络信号是用于半双工请求应答联络信号是用于半双工MODEM系统中发送方式和接收方式之间的切

32、换。在系统中发送方式和接收方式之间的切换。在全双工系统中作发送方式和接收方式之间的切换。在全双工系统中作发送方式和接收方式之间的切换。在全双工系统中，因配置双向通道，故不需要全双工系统中，因配置双向通道，故不需要RTS/CTS联络信号，使其变高。联络信号，使其变高。2022-6-1950RS232Cv接收线信号检出接收线信号检出(Received Line detection-RLSD)用来表示用来表示DCE已接通通信链路，告知已接通通信链路，告知DTE准备接收准备接收数据。当本地的数据。当本地的MODEM收到由通信链路另一端（远收到由通信链路另一端（远地）的地）的MODEM送来的载波信号时，

33、使送来的载波信号时，使RLSD信号有信号有效，通知终端准备接收，并且由效，通知终端准备接收，并且由MODEM将接收下来将接收下来的载波信号解调成数字两数据后，沿接收数据线的载波信号解调成数字两数据后，沿接收数据线RxD送到终端。也叫做数据载波检出送到终端。也叫做数据载波检出(Data Carrier dectection-DCD）线。）线。v振铃指示振铃指示(Ringing-RI)当当MODEM收到交换台送收到交换台送来的振铃呼叫信号时，使该信号有效（来的振铃呼叫信号时，使该信号有效（ON状态），状态），通知终端，已被呼叫。通知终端，已被呼叫。2022-6-1951RS232C数据发送与接收线：数据发送与接收线：v发送数据发送数据(Transmitted data-TxD)通过通过TxD终端终端将串行数据发送到将串行数据发送到MODEM，(DTEDCE)。v接收数据接收数据(Received data-RxD)通过通过RxD线终端线终端接收从接收从MODEM发来的串行数据，发来的串行数据，(DCEDTE)。地线地线v两根线两根线SG、PG信号地和保护地信号线，无方向。信号地和保护地信号线，无方向。2022-6-1952RS232C管脚定义管脚定义v传输数据：传输数据： TxD和和RxDv控制：控制： RTS、