第二章 物理層-補充

2023/2/51第二章物理層（媒介層）2023/2/52物理層通信系統(tǒng)通信系統(tǒng)模型信號：模擬信號、數(shù)字信號基帶傳輸：信號未經(jīng)調(diào)制而傳輸，LAN中使用基帶傳輸，需好信道調(diào)制：幅度調(diào)制、頻率調(diào)制、相位調(diào)制信道：是根本，決定了容量、可靠性、調(diào)制方式不同的傳輸媒介，決定了不同的信道有線、無線信源信宿變換噪聲信道變換2023/2/53電話線RJ-11：四線制，一般用中間兩根50Hz-3.4KHz線的直徑：粗細(xì)不同，造就不同的傳輸距離ADSL的傳輸載體：速率取決于電話線的優(yōu)劣銅線的粗細(xì)纏繞程度2023/2/54雙絞線（1）雙絞線：若干對銅導(dǎo)線螺旋繞制而成。按一定規(guī)則絞合在一起，為了減少對鄰近線對的電磁干擾。非屏蔽雙絞線UTP(UnShieldTwistedPair)，阻抗值為100Ω?？闺姶鸥蓴_的能力，再加一個用金屬絲編織成的屏蔽層，稱為屏蔽雙絞線STP(ShieldTwistedPair)。阻抗值為150Ω。4個繞對和1條抗拉線2023/2/55雙絞線（2）雙絞線既可用于模擬信號傳輸，也可用于數(shù)字信號傳輸，其通信距離一般為幾到十幾公里。導(dǎo)線越粗，通信距離越遠(yuǎn)，但導(dǎo)線價格也越高。(EIA/TIA)在1995年頒布了新的“商用建筑物電信布線標(biāo)準(zhǔn)”EIA/TIA-586-A。7個種類的UTP標(biāo)準(zhǔn)常用：3類線、5類線、超5類（Cat5e)、6類。5類線與3類線的主要區(qū)別是：5類大大增加了絞合次數(shù)；在線對間的絞合度和線對內(nèi)兩根導(dǎo)線的絞合度上都經(jīng)過了精心的設(shè)計，使干擾在一定程度上得以抵消，從而提高了線路的傳輸特性。2023/2/56雙絞線（3）EIA/TIA-A標(biāo)準(zhǔn)雙絞線適用范圍1類雙絞線電話傳輸2類雙絞線電話和低速數(shù)據(jù)傳輸(最高4Mb/s)3類雙絞線10Mb/S的10Bas-T以太網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸4類雙絞線16Mb/s的令牌環(huán)網(wǎng)5類雙絞線100Mb/s的100Base-TX和100Base-T4快速超5類雙絞線200Mb/s6類雙絞線1Gb/s2023/2/57雙絞線（4）IEEE將UTP電纜命名為“XBaseT”，其中“X”代表最大數(shù)據(jù)傳輸速度為XMb/s，“Base”代表基帶傳輸方法傳輸信號，“T”代表UTP。3類UTP（10BASE-T）：Cat3的最高傳輸頻率為16MHz，最高傳輸速率為10Mbps)，主要應(yīng)用10Mb/s的以太網(wǎng)中，最大網(wǎng)段長度為100m，連接器采用RJ45水晶頭5類UTP

（100BASE-T）：Cat5最高傳輸速率可達(dá)100Mb/s，最大網(wǎng)段長度為100m，連接器采用RJ45水晶頭。扭繞的更密2023/2/58雙絞線（5）超5類UTP：Cat5e的衰減和串?dāng)_比Cat5小，其最高傳輸頻率可達(dá)200MHz，在四對線都工作于全雙工通信時，最高傳輸速率可接近1000Mb/s。最大網(wǎng)段長度為100m，通過中繼延長，使網(wǎng)段的最大范圍達(dá)到500m。6類雙絞線：Cat6最高傳輸頻率可達(dá)250MHz，傳輸極限速率1Gbps，安裝施工有很高的要求：Cat6線、六類RJ45水晶頭、六類配線架、六類信息插座等。標(biāo)準(zhǔn)一些主要的標(biāo)準(zhǔn)文件（美國）ANSI：美國國家標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會TIA/EIA：美國通信工業(yè)委員會/電子工業(yè)協(xié)會ANSI/TIA/EIA-568-B：商業(yè)建筑電信布線標(biāo)準(zhǔn)ANSI/TIA/EIA-569-A：商業(yè)建筑電信路徑和空間標(biāo)準(zhǔn)ANSI/EIA/TIA-570-A：住宅電信布線標(biāo)準(zhǔn)ANSI/TIA/EIA-606：商業(yè)建筑電信基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)管理標(biāo)準(zhǔn)ANSI/TIA/EIA-607：商業(yè)建筑電信接地和接線要求2023/2/59標(biāo)準(zhǔn)新的568-B標(biāo)準(zhǔn)從結(jié)構(gòu)上分為三部分：568-B1綜合布線系統(tǒng)總體要求：電信布線系統(tǒng)設(shè)計原理，安裝準(zhǔn)則與現(xiàn)場測試相關(guān)的內(nèi)容568-B2平衡雙絞線布線組件：包括組件規(guī)范、傳輸性能、系統(tǒng)模型和用于驗證電信布線系統(tǒng)的測量程序相關(guān)內(nèi)容568-B3光纖布線組件：包含了與光纖電信布線系統(tǒng)的組件規(guī)范和傳輸相關(guān)要求的內(nèi)容2023/2/5102023/2/511RJ-45（1）RJ-45接頭：針腳排列順序是從左到右依次為1、2、3、4、5、6、7、8。1/2、3/6為數(shù)據(jù)收發(fā)，4/5為電話，7/8為電源RJ45水晶頭和雙絞線的連接一般有兩種接線標(biāo)準(zhǔn)一種是EIA/TIA568A標(biāo)準(zhǔn)，簡稱T568A另一種是EIA/TIA568B標(biāo)準(zhǔn)，簡稱T568B兩種方式不能混用2023/2/512RJ-45（2）EIA/TIA568A標(biāo)準(zhǔn)的線序為綠白、綠、橙白、藍(lán)、藍(lán)白、橙、棕白、棕2023/2/513RJ-45（3）EIA/TIA568B標(biāo)準(zhǔn)的線序為橙白、橙、綠白、藍(lán)、藍(lán)白、綠、棕白、棕2023/2/514RJ-45（4）根據(jù)連接設(shè)備的不同，可分為平行雙絞線和交叉雙絞線。平行雙絞線：制線時兩端均采用統(tǒng)一的接線標(biāo)準(zhǔn)，都采用EIA/TIA568A或EIA/TIA568B標(biāo)準(zhǔn)此類數(shù)據(jù)跳線主要用于不同設(shè)備之間的級聯(lián)，如網(wǎng)卡與集線器之間。交叉雙絞線：制線時兩端采用了不同的接線標(biāo)準(zhǔn)，即一端為EIA/TIA568A，另一端為EIA/TIA568B。交叉線主要用于同級設(shè)備之間的直接連接，如網(wǎng)卡與網(wǎng)卡、集線器和集線器之間的直接連接等現(xiàn)在很多設(shè)備支持自動發(fā)現(xiàn)。2023/2/515RJ-45（5）TX+——RX+

TX-——RX-

RX+——TX+

RX-——TX-

TX+-為發(fā)送，RX+-為接收T568A和T568B只是將其1、3號線對調(diào)，2、6號線對調(diào)一般只有4根線起作用2023/2/516RJ-452023/2/517RJ-452023/2/518RJ-452023/2/519RJ-452023/2/520RJ-452023/2/5212023/2/522RJ-452023/2/523RJ-452023/2/524RJ-452023/2/525RJ-452023/2/526RJ-452023/2/527RJ-452023/2/528RJ-45注意：使用測通儀對平行雙絞線進(jìn)行測試時，同一條線的指示燈會一起亮起來，例如發(fā)射端的第一個指示燈亮?xí)r，若接收端的第一個指示燈也亮，表示兩者第一只針腳在同一條線上；若發(fā)射端的第一個燈亮，接收端的第七個燈亮，則表示線序連接錯誤。若發(fā)射端的第一個指示燈亮，接收端卻沒有任何指示燈亮起，那么這只針腳與另一端的任何一只針腳都沒有連通，可能是中間導(dǎo)線斷了，或者是兩端至少有一個金屬片沒有接觸該條芯線。只有在測通儀的接收端指示燈依次全亮?xí)r才表明平行雙絞線通過了測試2023/2/529同軸電纜同軸電纜：導(dǎo)線銅質(zhì)芯線、單股實心線、絕緣層、網(wǎng)狀編織的外導(dǎo)體屏蔽層高帶寬和較好的抗干擾特性50Ω的基帶同軸電纜，傳輸基帶數(shù)字信號75Ω的寬帶同軸電纜，細(xì)纜：10BASE-2，10M---200m，BNC接頭粗纜：10BASE-5，10M---500m，AUI接頭銅芯絕緣材料屏蔽導(dǎo)體塑料管2023/2/530同軸電纜基帶同軸電纜：傳輸帶寬為1～20Mb/s?？梢?0Mb/s的速率傳輸1～1.2km遠(yuǎn)?；鶐В簾o需任何調(diào)制，需要簡單編碼。通信的2M線寬帶同軸電纜：帶寬為300～850MHz，傳輸距離可達(dá)100km。寬帶：指可利用多路復(fù)用技術(shù)在寬帶介質(zhì)上進(jìn)行多路數(shù)據(jù)信號的傳輸。CATV2023/2/531同軸電纜電纜類型網(wǎng)絡(luò)類型電纜電阻/端接口器(口)RG-810Base5以太網(wǎng)50RG-1110Base5以太網(wǎng)50RG-58A/U10Base2以太網(wǎng)50RG-59/UARCnet網(wǎng)，有線電視網(wǎng)75RG-62A/UARCnet網(wǎng)932023/2/532光纖光纖：帶寬大，消耗低，不受電磁干擾單模：只有一個入射角，一條傳輸途徑，幾十公里多模：多個入射角，多條傳輸途徑，傳輸時間也不相同，幾公里需要光電轉(zhuǎn)換設(shè)備，接頭為：ST接頭光纖電纜：多個光纖組合一起，主干線路金屬材料PVC護(hù)皮填充物護(hù)皮62.5um玻璃芯125um玻璃外皮聚合物2023/2/533光纖2023/2/534光纖項目單模光纖多模光纖距離長短數(shù)據(jù)傳輸率高低光源激光發(fā)光二極管信號衰減小大端結(jié)較難較易造價高低2023/2/535無線介質(zhì)地面微波：方向性強，直線傳輸（視距傳輸）收發(fā)兩端使用拋物面天線常用頻段：2G---6G距離遠(yuǎn)時使用中繼站一般用于電視、電話業(yè)務(wù)，也用于高速數(shù)傳受天氣影響較大2023/2/536無線介質(zhì)衛(wèi)星微波將一個地面微波中繼站升高到空中--衛(wèi)星，用于連接多個地面微波收發(fā)站衛(wèi)星在上行頻段接收，放大，在下行頻段轉(zhuǎn)發(fā)，一個衛(wèi)星可工作在多個頻段同步衛(wèi)星：衛(wèi)星與地球保持相對靜止，三顆同步衛(wèi)星即可覆蓋全球工作頻段一般在幾GHz到幾十GHz可用于多種業(yè)務(wù)傳輸時延大；240ms---300ms2023/2/537衛(wèi)星2023/2/538無線介質(zhì)信道受干擾嚴(yán)重，不穩(wěn)定WLAN802.11系列：802.11a、802.11b、802.11g、802.11n2023/2/539常用介質(zhì)的傳輸特性傳輸介質(zhì)傳輸速率傳輸距離抗干擾性價格適用范圍雙絞線模擬：300～3400Hz;數(shù)字：10～100Mb/s幾十千米一般(對電磁干擾比較敏感)低局域網(wǎng)(模擬信號傳輸、數(shù)字信號傳輸)50歐姆同軸電纜10Mb/s1km內(nèi)較好一般局域網(wǎng)(基帶數(shù)字信號傳輸)75歐姆同軸電纜300～900MHz100km較好較高CATV(模擬傳輸(可采用頻分多路復(fù)用技術(shù)劃分多個信道))2023/2/540常用介質(zhì)的傳輸特性光纖100M～10Gb/s30km很好較高長話線路、主干網(wǎng)(遠(yuǎn)距離高速傳輸)無線電波30MHz～1GHz全球相對較差較低廣播(遠(yuǎn)程低速通信)微波4～40GHz幾百千米

低于同容量、同長度的電纜電視(遠(yuǎn)程通信)衛(wèi)星1GHz～10GHz

費用與距離無關(guān)電視、電話、廣域網(wǎng)(遠(yuǎn)程通信)2023/2/541物理層接口物理層接口：指數(shù)據(jù)終端設(shè)備DTE(DataTerminalEquipment)和數(shù)據(jù)傳輸電路端接設(shè)備DCE(DataCircuit-terminalEquipment)之間的接口。要配對使用DTE與DCE之間的接口一般都有若干條并行線，包括各種信號線和控制線。物理層接口協(xié)議。機械連接特性電氣信號特性信號功能特性信號規(guī)程特性DTEDCEDTEDCE2023/2/542物理層接口機械特性：連接器形狀、大小、尺寸，各個接線引腳的引腳數(shù)目和排列，固定和鎖定措施ISO2110：25針插頭的DTE-DCE接口的連接器。與美國的EIARS-232C、EIARS-366A兼容。常用于串行和并行的音頻調(diào)制解調(diào)器、公共數(shù)據(jù)網(wǎng)接口、自動呼叫設(shè)備接口等ISO2593：32針插頭的DTE-DCE接口的連接器。用于CCITTV.35建議的寬帶調(diào)制解調(diào)器。ISO4092：37針插頭的DTE-DCE接口的連接器。與美國的EIARS-449兼容。常用于串行音頻調(diào)制解調(diào)器，寬帶調(diào)制解調(diào)器。ISO4093：為15針插頭的DTE-DCE接口的連接器。常用于CCITTX.20，X.21，X.22建議所規(guī)定的公共數(shù)據(jù)網(wǎng)接口2023/2/543RS-232CRS-232C：多為25針（DB25）（也有9針：DB9）串行二進(jìn)制通信，只要一個傳輸線，數(shù)據(jù)傳輸速率為0～20kb/s，電纜長度限制在30m之內(nèi)。不足：傳輸性能低，距離短，速率低2023/2/544RS-232C有的針未用插頭(1)保護(hù)地(2)發(fā)送(3)接收(4)請求發(fā)送(5)允許發(fā)送(6)DTE就緒(7)信號地(8)載波檢測(20)DTE就緒(22)振鈴顯示(1)保護(hù)地(2)發(fā)送(3)接收(4)請求發(fā)送(5)允許發(fā)送(6)DTE就緒(7)信號地(8)載波檢測(20)DTE就緒(22)振鈴顯示插座插座插頭計算機虛調(diào)制解調(diào)器計算機12023/2/545RS232C波特率：傳輸速率數(shù)據(jù)位、停止位：異步模式2023/2/546RS232c機械，管腳定義2023/2/547RS232C2023/2/548

9針串口（DB9）

25針串口（DB25）

針號功能說明縮寫針號功能說明縮寫1數(shù)據(jù)載波檢測DCD8數(shù)據(jù)載波檢測DCD2接收數(shù)據(jù)RXD3接收數(shù)據(jù)RXD3發(fā)送數(shù)據(jù)TXD2發(fā)送數(shù)據(jù)TXD4數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備DTR20數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備DTR5信號地GND7信號地GND6數(shù)據(jù)設(shè)備準(zhǔn)備好DSR6數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好DSR7請求發(fā)送RTS4請求發(fā)送RTS8清除發(fā)送CTS5清除發(fā)送CTS9振鈴指示DELL22振鈴指示DELLRS232CRS-232C規(guī)標(biāo)準(zhǔn)接口有25條線，4條數(shù)據(jù)線、11條控制線、3條定時線、7條備用和未定義線，常用的只有9根，它們是：聯(lián)絡(luò)控制信號線：數(shù)據(jù)裝置準(zhǔn)備好（Datasetready-DSR)——有效時（ON）狀態(tài)，表明通信裝置處于可以使用的狀態(tài)。數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備好(Dataterminalready-DTR)——有效時（ON）狀態(tài)，表明數(shù)據(jù)終端可以使用。這兩個信號有時連到電源上，一上電就立即有效。表示設(shè)備本身可用，并不說明通信鏈路可以開始進(jìn)行通信了，能否開始進(jìn)行通信要由下面的控制信號決定。2023/2/549RS232C請求發(fā)送(Requesttosend-RTS)——當(dāng)終端要發(fā)送數(shù)據(jù)時，使該信號有效（ON狀態(tài)），向MODEM請求發(fā)送。它用來控制MODEM是否要進(jìn)入發(fā)送狀態(tài)。允許發(fā)送（Cleartosend-CTS）——對請求發(fā)送信號RTS的響應(yīng)信號。當(dāng)MODEM已準(zhǔn)備好接收終端傳來的數(shù)據(jù)，并向前發(fā)送時，使該信號有效，通知終端開始沿發(fā)送數(shù)據(jù)線TxD發(fā)送數(shù)據(jù)。這對RTS/CTS請求應(yīng)答聯(lián)絡(luò)信號是用于半雙工MODEM系統(tǒng)中發(fā)送方式和接收方式之間的切換。在全雙工系統(tǒng)中作發(fā)送方式和接收方式之間的切換。在全雙工系統(tǒng)中，因配置雙向通道，故不需要RTS/CTS聯(lián)絡(luò)信號，使其變高。2023/2/550RS232C接收線信號檢出(ReceivedLinedetection-RLSD)——用來表示DCE已接通通信鏈路，告知DTE準(zhǔn)備接收數(shù)據(jù)。當(dāng)本地的MODEM收到由通信鏈路另一端（遠(yuǎn)地）的MODEM送來的載波信號時，使RLSD信號有效，通知終端準(zhǔn)備接收，并且由MODEM將接收下來的載波信號解調(diào)成數(shù)字兩數(shù)據(jù)后，沿接收數(shù)據(jù)線RxD送到終端。也叫做數(shù)據(jù)載波檢出(DataCarrierdectection-DCD）線。振鈴指示(Ringing-RI)——當(dāng)MODEM收到交換臺送來的振鈴呼叫信號時，使該信號有效（ON狀態(tài)），通知終端，已被呼叫。2023/2/551RS232C數(shù)據(jù)發(fā)送與接收線：發(fā)送數(shù)據(jù)(Transmitteddata-TxD)——通過TxD終端將串行數(shù)據(jù)發(fā)送到MODEM，(DTE→DCE)。接收數(shù)據(jù)(Receiveddata-RxD)——通過RxD線終端接收從MODEM發(fā)來的串行數(shù)據(jù)，(DCE→DTE)。地線兩根線SG、PG—信號地和保護(hù)地信號線，無方向。2023/2/552RS232C管腳定義傳輸數(shù)據(jù)：TxD和RxD控制：RTS、CTS、DSR、DTR和DCD電源、保護(hù)、接地：流控制在串行通訊中的作用：解決數(shù)據(jù)的丟失硬件流控制：常用的有RTS/CTS（請求發(fā)送/清除發(fā)送）流控制和DTR/DSR（數(shù)據(jù)終端就緒/數(shù)據(jù)設(shè)置就緒）流控制軟件流控制：一般通過XON/XOFF來實現(xiàn)軟件流控制2023/2/553RS232C通信過程2023/2/5保護(hù)地1發(fā)送數(shù)據(jù)2（TxD）請求發(fā)送4（RTS:requesttosend）接受數(shù)據(jù)3（RxD）請送5（CTS:cleartosend）數(shù)據(jù)端接裝置就緒6（DSR:Datasetread）信號地7載波收到8（DCD-DataCarrierdetection）數(shù)據(jù)終端就緒20（