網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)-NET07第3章：物理層課件

復(fù)習(xí)上次課內(nèi)容物理層任務(wù)在物理媒體(介質(zhì))上、透明地傳送比特流。物理層功能建立和拆除物理連接、位流傳輸與管理。物理層標(biāo)準(zhǔn)（協(xié)議）規(guī)定了物理接口的各種特性（機(jī)械、電氣、功能、規(guī)程）示例：RS-232、RS-449、V.24、V.35、G.703/G.7041復(fù)習(xí)上次課內(nèi)容1、物理連接類型點-點連接（主要應(yīng)用于WAN）多點連接（主要應(yīng)用于LAN、MAN）2、數(shù)據(jù)通信方式（信道通信方式）全雙工、半雙工與單工方式3、數(shù)據(jù)傳輸方式串行傳輸方式、并行傳輸方式4、數(shù)據(jù)傳輸類型模擬傳輸、數(shù)字傳輸5、數(shù)據(jù)同步方式同步通信、異步通信6、數(shù)據(jù)通信性能指標(biāo)誤碼率、信息速率、信道容量、信道帶寬23.2.3物理層下面的傳輸介質(zhì)(媒體)傳輸介質(zhì)(媒體)：有線介質(zhì)和無線介質(zhì)有線介質(zhì)中，光波、電磁波沿著物理通路呈導(dǎo)向性傳播，也稱導(dǎo)向傳輸媒體。無線介質(zhì)可以傳播電磁波，但并不為它們導(dǎo)向。也稱非導(dǎo)向傳輸媒體。有線介質(zhì)：雙絞線、同軸電纜、光纖等無線介質(zhì)：通常指自由空間（大氣、真空）31.雙絞線（Twisted-PairCable；TP）屏蔽雙絞線

非屏蔽雙絞線5雙絞線的特征？雙絞線是由一對或多對絕緣銅導(dǎo)線組成，為減少信號傳輸中串?dāng)_及電磁干擾（EMI，ElectroMagneticInterference）影響的程度，通常將絕緣銅導(dǎo)線按一定的密度(扭距)互相纏繞在一起。類別越高，扭繞得越緊密。雙絞線的種類非屏蔽雙絞線UTPUTP,UnshieldedTwistedPair屏蔽雙絞線STPSTP,ShieldedTwistedPair6UTP示意圖7非屏蔽雙絞線（UTP）由4對雙絞線和一層塑料護(hù)套構(gòu)成完全依靠雙絞線對產(chǎn)生的消除效果來限制由電磁干擾和無線電頻率干擾而引起的信號退化非屏蔽雙絞線必須遵守關(guān)于每英尺允許有多少次的絞合或交織的規(guī)定CAT3：絞合長度是7.5~10cmCAT5：絞合長度是0.6~0.85cm。絞距是一條曲線兩次出現(xiàn)在同一個平面上的直線距離，目數(shù)是一英寸(25.4MM)中有多少個絞距數(shù)，絞合系數(shù)概念類似如真圓度，條數(shù)越多越接近于1。TIA/EIA為非屏蔽雙絞線定義了六種不同的質(zhì)量類別，常用的有3類、4類、5類、6類。目前用的最多的是超5類，比普通5類衰減更小，近端串?dāng)_（NEXT）更少，同時具有更高的衰減與串?dāng)_的比值（ACR）和信噪比（SNR）及更小的時延誤差，性能得到了很大的提高。6類帶寬在200MHz時具有較好的綜合衰減串?dāng)_比（PS-ACR）。提供的帶寬是5類的2倍。9☆7類UTP（EIA）何時發(fā)布？2002年開始討論EIA7類UTP、ISO8類STP2006年發(fā)布增強(qiáng)型6類UTP，10GBASE-T，TIA568-B7類帶寬達(dá)到400MHz，在320MHz時的信道ACR為0dB，保留了目前的RJ45連接器，其重點是通過改善插入損耗，而不是NEXT(近端串?dāng)_)來改善ACR(衰減對串?dāng)_比值)性能和數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量，這表明與改善NEXT相比，改善插入損耗對保留信號質(zhì)量的影響要更大。布線結(jié)構(gòu)保持不變，但導(dǎo)線規(guī)格提高到20號，與常用的24號導(dǎo)線相比，導(dǎo)線直徑從0.511毫米提高到0.813毫米，或者導(dǎo)線截面面積提高了253%。107類STP（EIA）成為新標(biāo)準(zhǔn)？6類UTP標(biāo)準(zhǔn)之后應(yīng)該是7類UTP？兩者之間卻沒有延伸關(guān)系。7類是一種全屏蔽的雙絞線系統(tǒng)STP，與6類采用完全不同的電纜結(jié)構(gòu)和連接器設(shè)計，其成本之高與6類UTP相距甚遠(yuǎn)。由于7類電纜設(shè)有兩層屏蔽，并采用復(fù)雜的、不一定基于RJ45的連接器，以致其成本較6類UTP高出2至3倍。盡管7類STP擁有6類UTP不能處理的極高噪音及訊號靈敏度，但由于其成本與光纖相近，誰愿意支付較6類高出數(shù)倍成本的企業(yè)用戶？著名布線產(chǎn)品廠商自然首選性能更高及噪音及干擾更低的光纖系統(tǒng)7類的吸引力實在成疑？11CAT6、CAT7雙屏蔽層STP13UTP的優(yōu)、缺點優(yōu)點：1、比其它類型的網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)便宜；2、無屏蔽外套，尺寸較小，節(jié)省空間；3、重量輕、易彎曲，容易安裝；4、可減少或消除串?dāng)_；5、具有阻燃性；6、獨立、靈活，適用于結(jié)構(gòu)化布線。缺點：1、易受電磁信號干擾；2、傳輸距離短（100米以內(nèi)）14UTP的類別類別傳輸帶寬主要用途（信息傳輸速率）備注CAT1電話連接（早期軍用被覆線）不傳數(shù)據(jù)CAT21MHzISDN、E1/T1CAT316MHz10Mbps以太網(wǎng)、4/16Mbps令牌環(huán)網(wǎng)、電話連接成熟CAT420MHz10Mbps以太網(wǎng)、4/16Mbps令牌環(huán)網(wǎng)很少用CAT5100MHz100Mbps以太網(wǎng)和FDDI成熟CAT6200MHz1000Mbps以太網(wǎng)主干網(wǎng)CAT7400MHZ10GBASE-T，萬兆以太網(wǎng)試驗階段15屏蔽雙絞線（STP）屏蔽雙絞線結(jié)合了屏蔽技術(shù)和消除技術(shù)4對線纜全由金屬薄片包圍著優(yōu)點：屏蔽雙絞線能對所有類型的外界干擾更有效地進(jìn)行阻止缺點：在安裝費用和難度方面，它比非屏蔽雙絞線要昂貴和更困難17STP示意圖18UTP、STP的衰減與近端串?dāng)_比較19雙絞線制作及使用雙絞線與水晶頭的連接方法有兩種國際標(biāo)準(zhǔn)EIA/TIA568AEIA/TIA568B二種標(biāo)準(zhǔn)沒本質(zhì)區(qū)別，只是顏色區(qū)分不同而已。12345678綠白綠橙白藍(lán)藍(lán)白橙棕白棕12345678橙白橙綠白藍(lán)藍(lán)白綠棕白棕21RJ45連接器RJ-45連接器188Pair4R41234567線對T是發(fā)送R是接收Pair2T2Pair2R2Pair3T3Pair1R1Pair1T1Pair3R3Pair4T4管腳22直通電纜

電纜兩端線序相同管腳標(biāo)識1 RD+2 RD-3 TD+4 NC5 NC6 TD-7 NC8 NC10BaseT/

100BaseT直接連接管腳標(biāo)識1 TD+2 TD-3 RD+4 NC5 NC6 RD-7 NC8 NC服務(wù)器/路由器8

1woobwbwggbrwbr18直通電纜8集線器/交換機(jī)8

1woobwbwggbrwbr1雙絞線兩端與水晶頭的連接使用相同標(biāo)準(zhǔn)，均為568A或者568B。23只有一端端口被指定為X時使用直通電纜連接1x

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當(dāng)兩端端口均指定為X時使用一根交叉電纜連接25用交叉電纜連接兩臺計算機(jī)1、制作網(wǎng)線一端的RJ45頭1、3線交換，2、6線交換，另一端不變制作工具：剝線鉗、壓線鉗2、設(shè)置TCP/IP每臺計算機(jī)的IP地址都不能相同，如第一臺計算機(jī)為192.168.215.1子網(wǎng)掩碼為255.255.255.0。第二臺計算機(jī)的IP地址為192.168.215.2，子網(wǎng)掩碼為255.255.255.0。3、對線路進(jìn)行通斷測試

硬件測試方法：使用RJ-45測線儀，如：FLUCK測試儀軟件測試方法：使用Ping命令，如C>ping192.168.215.2

26用直通電纜連接計算機(jī)和Hub使用直通電纜，電纜兩端RJ45頭線序一致其它設(shè)置方法與前面相同SW/HUB27同軸電纜比較同軸電纜規(guī)格按RG(射頻級測量單位)來度量RG越高，銅芯導(dǎo)線越細(xì)，RG越低，銅芯導(dǎo)線越粗。類別阻抗最大距離RG用途帶寬粗纜50500mRG-8/11粗纜以太網(wǎng)10Mbps細(xì)纜50200m(185m)RG-58A/U或C/U細(xì)纜以太網(wǎng)10Mbps電纜753600mRG-59CATV100~150Mbps293.光纖(FiberOptics)光纖是一種可以傳輸調(diào)制的光信號的網(wǎng)絡(luò)介質(zhì),由石英玻璃纖維或塑料制成。優(yōu)點：抗電磁干擾能力強(qiáng)低損耗高傳輸速率缺點：費用高不易安裝和維護(hù)質(zhì)地脆易斷裂，機(jī)械性能差30光纖結(jié)構(gòu)31光纖特點纖芯：具有高折射率的純玻璃包層：具有較低折射率的玻璃或塑料制成護(hù)套：塑料制成的保護(hù)套特點：帶寬更寬可靠性高安全性好信號衰減低重量輕，體積小成本高、分支比較困難32光線在光纖中的折射光波在纖芯中的傳播33光纖模式類型多模光纖MMF不同的光線以不同的反射角傳播，可以認(rèn)為每一束光線有一個不同的模式特點：存在色散現(xiàn)象，適于中短距離中小容量的通信多模光纖的光源可使用便宜的發(fā)光二極管芯線多模光纖光束包層34光纖模式類型單模光纖SMF光纖的直徑被減小到一個光波波長大小，光在其中沒有反射，而是沿直線傳播特點：傳輸距離遠(yuǎn)；衰減??；傳輸速率高；但價格昂貴；適于大容量遠(yuǎn)距離通信單模光纖的光源要使用昂貴的半導(dǎo)體激光器。芯線單模光纖光束包層35單模光纖與多模光纖的比較

36光纖傳輸系統(tǒng)光源：LED(發(fā)光二極管)、ILD(注入式激光二極管)光檢測器：光電二極管(PIN)、雪崩光電二極管(APD)37LED與ILD比較LED(發(fā)光二極管)ILD(激光二極管)數(shù)據(jù)速率低高模式多模多?；騿文鬏斁嚯x短長使用壽命長短工作溫度范圍較寬較窄造價低高38光纖規(guī)格(單位：1μm=10-6m)光纖類型玻璃芯(μm)覆層(μm)62.5/12562.512550/12550125100/1401001408.3/125(單模)8.3125394、無線傳輸介質(zhì)大氣和外層空間是提供電磁信號傳輸?shù)臒o線介質(zhì)，它們不為信號提供導(dǎo)向，這種傳輸形式被稱為無線傳輸。無線介質(zhì)的頻率范圍無線電波是頻率范圍為104Hz~108Hz的電磁波微波微波是頻率在108Hz~1011Hz之間的電磁波，微波的方向性好，頻帶較寬紅外線紅外線的穿透性比較差，多用在一個較小的區(qū)域內(nèi)，1011Hz~1014Hz常用的無線傳輸：地面微波衛(wèi)星微波紅外傳輸自由空間光傳輸40地面微波通信是一種在對流層視距范圍內(nèi)，利用微波波段的電磁波進(jìn)行信息傳輸?shù)耐ㄐ欧绞竭@種方式進(jìn)行長途通信時，需要在終端站之間建立中繼站，中繼站的功能是進(jìn)行變頻、放大和功率補償，其數(shù)量的多少則與傳輸距離和地形有關(guān)，如圖所示，也即微波。微波天線完成信號的發(fā)送和接收工作，天線之間的最大距離計算公式為：d=7.14d—天線間距離,km；h—天線的高度,m；K—調(diào)節(jié)因子，一般取4或3若h=100m，則dmax=100km（1）、地面微波通信概念41地面微波通信種類視距傳播

電離層反射42地面微波通信特征微波通信面臨的主要問題是傳輸損耗產(chǎn)生損耗的主要原因是衰減傳輸損耗可由下式計算：D=10lg(4d/)2優(yōu)點：頻帶寬，通信容量大；通信質(zhì)量好，可靠性高；建設(shè)費用較低缺點：相鄰站點之間不得有障礙物中繼站不便于建立和維護(hù)通信保密性差43(2)、衛(wèi)星微波通信衛(wèi)星微波通信是在地面微波技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的通信衛(wèi)星實際上就是一個無人值守的微波通信中繼站，兩個或多個地球站通過它實現(xiàn)相互間的通信,定位于3.6*104km(3.6萬公里)的同步地球衛(wèi)星。三顆相隔120度，即可實現(xiàn)全球通信。衛(wèi)星傳輸?shù)淖罴杨l段在110GHz之間44衛(wèi)星微波通信示意圖45衛(wèi)星微波通信線路46衛(wèi)星微波通信頻段上行下行C5.925-6.425GHz3.7-4.2GHzKu14-14.5GHz11.7-12.2GHzKa27.5-31GHz17.7-21GHz衛(wèi)星頻帶范圍優(yōu)點：覆蓋區(qū)域大，傳輸距離遠(yuǎn)；以廣播方式工作，可實現(xiàn)多向多地址通信；頻帶寬，通信容量大；機(jī)動靈活，不受地理條件的影響缺點：遠(yuǎn)距離傳輸導(dǎo)致延時過大；發(fā)射功率高；傳播時延大。47（3）、紅外傳輸紅外線通信是以紅外線為載體將信息從發(fā)射端傳至接收端，從而實現(xiàn)信息傳遞的通信方式。優(yōu)點：便于基帶信號調(diào)制；有較高的數(shù)據(jù)傳輸速率；接收裝置和發(fā)送裝置成本低廉等。示例：1、筆記本電腦現(xiàn)在一般都安裝有紅外傳輸?shù)木W(wǎng)卡。用于無線上網(wǎng)。2、手機(jī)紅外傳輸，用于手機(jī)上網(wǎng)等。48（4）、自由空間光傳輸自由空間光通信系統(tǒng)（FSO）是以大氣作為傳輸媒質(zhì)來進(jìn)行光信號的傳送的。只要在收發(fā)兩個端機(jī)之間存在無遮擋的視距路徑和足夠的光發(fā)射功率，通信就可以進(jìn)行。

自由空間光通信可在以下一些范圍發(fā)揮重要作用。1）作為光纖通信和微波通信冗余鏈路的備份；2）應(yīng)用于移動通信基站間的互連，無線基站數(shù)據(jù)回傳；3）應(yīng)用于城域網(wǎng)MAN的建設(shè)以及最后一公里接入；4）在技術(shù)上或經(jīng)濟(jì)上不宜敷設(shè)光纜的地區(qū)，在不宜采用或限制使用無線電通信的地方；5）在軍事設(shè)施或其他要害部門需要