第三章物理層(2)

1、03.1數(shù)據(jù)通信的理論基礎(chǔ)數(shù)據(jù)通信的理論基礎(chǔ)3.2數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)3.3通信交換技術(shù)通信交換技術(shù)3.4物理層接口物理層接口第三章第三章數(shù)據(jù)通信與物理層（數(shù)據(jù)通信與物理層（2）13.3 通信交換技術(shù)通信交換技術(shù)1）通信交換技術(shù)的概念通信交換技術(shù)的概念2）通信交換技術(shù)的分類通信交換技術(shù)的分類3）通信交換技術(shù)的比較通信交換技術(shù)的比較21）通信交換技術(shù)的概念）通信交換技術(shù)的概念 網(wǎng)絡(luò)連接的演變過程網(wǎng)絡(luò)連接的演變過程 全連接方式全連接方式 中心交換方式中心交換方式 多結(jié)點互連多結(jié)點互連/交換方式交換方式（通信傳輸子網(wǎng)）（通信傳輸子網(wǎng)） 通信交換技術(shù)需要解決的問題通信交換技術(shù)需要解決的問題3全連接

2、方式全連接方式用戶用戶1用戶用戶2Point-to-Point4 通信線路的數(shù)量通信線路的數(shù)量 N個用戶個用戶 每個用戶有（每個用戶有（N-1）條線路與其他用戶相連）條線路與其他用戶相連 一條線路連接一條線路連接2個用戶個用戶 總共需要總共需要 N(N-1)/2條線路條線路 通信線路的傳輸距離通信線路的傳輸距離 - 信號衰減信號衰減 通信網(wǎng)絡(luò)的運行、管理和維護通信網(wǎng)絡(luò)的運行、管理和維護完全連接的問題完全連接的問題5中心交換方式中心交換方式交換結(jié)點交換結(jié)點用戶用戶1用戶用戶26中心交換方式的問題中心交換方式的問題 通信線路大大減少（通信線路大大減少（N條）條） 不可靠性大大增加不可靠性大大增加

3、中心交換結(jié)點是單一故障點（全網(wǎng)癱瘓）中心交換結(jié)點是單一故障點（全網(wǎng)癱瘓） 仍然不能解決傳輸距離限制問題仍然不能解決傳輸距離限制問題7多結(jié)點互連多結(jié)點互連/交換方式交換方式S1S2S3共享信道共享信道用戶用戶1用戶用戶28通信傳輸子網(wǎng)通信傳輸子網(wǎng)S1S2S3共享信道共享信道HubSDintelIntel Express10/100 Stackable HubChange hub speedPowerCollisionManaged10BASE-T100BASE-TXStatusBla ck - Wiring spe edClass ISolid - D ownloa dAmber (Mgmt)B

4、la ck - ActivitySolid - L inkG reen (vt)123456789101112131415161718192021222324ServerLaser printerWorkstationWorkstationWorkstation9通信交換技術(shù)需要解決的問題通信交換技術(shù)需要解決的問題 如何通過如何通過通信傳輸子網(wǎng)通信傳輸子網(wǎng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸通信傳輸子網(wǎng)由通信線路和通信傳輸子網(wǎng)由通信線路和交換結(jié)點交換結(jié)點組成組成 交換結(jié)點的功能交換結(jié)點的功能連接通信線路連接通信線路實現(xiàn)傳輸過程中數(shù)據(jù)的存儲實現(xiàn)傳輸過程中數(shù)據(jù)的存儲/ /轉(zhuǎn)發(fā)轉(zhuǎn)發(fā) 數(shù)據(jù)存儲：緩存功能數(shù)據(jù)存儲：

5、緩存功能 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)：路徑選擇功能數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)：路徑選擇功能102）通信交換技術(shù)的分類）通信交換技術(shù)的分類 電路交換電路交換（Circuit Switching） 從信源到信宿建立一條物理連接通道從信源到信宿建立一條物理連接通道 報文交換報文交換（Message Switching） 整塊數(shù)據(jù)從源到宿由交換結(jié)點逐一中轉(zhuǎn)整塊數(shù)據(jù)從源到宿由交換結(jié)點逐一中轉(zhuǎn) 分組交換分組交換（Packet Switching） 將數(shù)據(jù)拆分成分組，依次從源到宿經(jīng)交換結(jié)將數(shù)據(jù)拆分成分組，依次從源到宿經(jīng)交換結(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)點轉(zhuǎn)發(fā)11電路交換舉例電路交換舉例AEFCDBaaaaa獨占信道獨占信道S1S2S3aaaaaa此時此時F不能與不

6、能與D通話通話A與與E通話通話12電路交換的特性電路交換的特性 建立建立端到端的物理端到端的物理連接連接花費呼叫時間花費呼叫時間 在在保持連接保持連接期間雙方獨占信道期間雙方獨占信道 沒有沖突沒有沖突 有可能浪費信道資源有可能浪費信道資源 直到發(fā)出直到發(fā)出撤除連接撤除連接申請才會釋放被占用申請才會釋放被占用的信道資源的信道資源 信道資源的利用效率較低信道資源的利用效率較低13報文交換舉例（報文交換舉例（1）AEFCDB存儲轉(zhuǎn)發(fā)存儲轉(zhuǎn)發(fā)S1S2S3A向向E發(fā)送電報發(fā)送電報aaaF向向D發(fā)送電報發(fā)送電報fff14報文交換舉例（報文交換舉例（2）AEFCDB存儲轉(zhuǎn)發(fā)存儲轉(zhuǎn)發(fā)S1S2S3aaaA報文到

7、達報文到達S1fffF報文到達報文到達S315報文交換舉例（報文交換舉例（3）AEFCDB存儲轉(zhuǎn)發(fā)存儲轉(zhuǎn)發(fā)S1S2S3aaaA報文到達報文到達S2fffF報文到達報文到達S216報文交換舉例（報文交換舉例（4）AEFCDB存儲轉(zhuǎn)發(fā)存儲轉(zhuǎn)發(fā)S1S2S3aA報文到達報文到達S3aafffF報文到達報文到達S317報文交換舉例（報文交換舉例（5）AEFCDB存儲轉(zhuǎn)發(fā)存儲轉(zhuǎn)發(fā)S1S2S3aA報文到達報文到達EaaaF報文到達報文到達Efff18報文交換的特性報文交換的特性 整塊數(shù)據(jù)逐站存儲轉(zhuǎn)發(fā)整塊數(shù)據(jù)逐站存儲轉(zhuǎn)發(fā) 對報文的長度沒有限制，對于大塊數(shù)據(jù)對報文的長度沒有限制，對于大塊數(shù)據(jù) 占用存儲空間大占用

8、存儲空間大 占用信道時間長占用信道時間長 延遲較大，不能實現(xiàn)交互式通信延遲較大，不能實現(xiàn)交互式通信19分組交換舉例分組交換舉例AEFCDBaaafafa共享信道共享信道S1S2S3aaaaafaaffffffffffA向向E發(fā)送數(shù)據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù)F向向D發(fā)送數(shù)據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù)affaaffaa20分組交換的特性分組交換的特性 分組的長度有上限控制，各自獨立傳輸分組的長度有上限控制，各自獨立傳輸 占用信道時間短占用信道時間短 占用緩存空間小占用緩存空間小 信道共享信道共享 可充分利用信道資源可充分利用信道資源 有可能發(fā)生資源（信道和結(jié)點）占用沖突有可能發(fā)生資源（信道和結(jié)點）占用沖突213）通信交換技術(shù)的比較

9、）通信交換技術(shù)的比較 分組交換的優(yōu)點分組交換的優(yōu)點比報文交換的延遲小比報文交換的延遲小比電路交換的效率高比電路交換的效率高適于計算機網(wǎng)絡(luò)通信適于計算機網(wǎng)絡(luò)通信 分組交換的缺點分組交換的缺點仍然有延遲，不能滿足實時多媒體通信的服務(wù)質(zhì)量仍然有延遲，不能滿足實時多媒體通信的服務(wù)質(zhì)量需要解決沖突檢測、擁塞控制和糾錯重發(fā)等問題需要解決沖突檢測、擁塞控制和糾錯重發(fā)等問題223.4 物理層接口物理層接口1）物理層接口的地位和作用物理層接口的地位和作用2）傳輸媒體傳輸媒體3）局域網(wǎng)接口局域網(wǎng)接口4）廣域網(wǎng)接口廣域網(wǎng)接口5）物理層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備物理層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備6）網(wǎng)絡(luò)連接舉例網(wǎng)絡(luò)連接舉例23 將數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)換為將數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)換

10、為適于某種傳輸媒適于某種傳輸媒體傳輸比特流的體傳輸比特流的接口。接口。物理層物理層數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層傳輸層傳輸層應(yīng)用層應(yīng)用層比特流比特流傳輸媒體傳輸媒體（通信信道）（通信信道）物理層接口物理層接口1）物理層接口的地位和作用）物理層接口的地位和作用242）傳輸媒體）傳輸媒體 有線傳輸有線傳輸 雙絞線雙絞線 同軸電纜同軸電纜 光纖光纖 無線傳輸無線傳輸 微波微波 衛(wèi)星衛(wèi)星 移動通信移動通信25雙絞線雙絞線 用于話音傳輸用于話音傳輸 1類：只能用于話音的模擬傳輸類：只能用于話音的模擬傳輸 2類：可用于數(shù)據(jù)傳輸，速率達類：可用于數(shù)據(jù)傳輸，速率達1 Mbps 用于計算機局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸用于

11、計算機局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸 3類類 （10Mbps） 4類（類（20Mbps） 5類（類（100Mbps） 6類（類（1000Mbps）UTP26同軸電纜同軸電纜 75 （CATV) 用于模擬傳輸（用于模擬傳輸（FDM），稱為寬帶電纜），稱為寬帶電纜 50 (10Base5/10Base2) 用于數(shù)字傳輸，稱為基帶電纜用于數(shù)字傳輸，稱為基帶電纜 粗纜：粗纜：10Mbps, 500m, 100站點站點 細纜：細纜：10Mbps, 185m, 30站點站點 價格貴價格貴 局域網(wǎng)使用被雙絞線取代局域網(wǎng)使用被雙絞線取代 長途傳輸被光纖取代長途傳輸被光纖取代27光纖光纖 多模多模 光纖在介質(zhì)內(nèi)部以不同反射角

12、傳播。采用發(fā)光二極光纖在介質(zhì)內(nèi)部以不同反射角傳播。采用發(fā)光二極管作為光源產(chǎn)生瑩光（可見光），定向性較差，在管作為光源產(chǎn)生瑩光（可見光），定向性較差，在給定波長上，通過反射，以多種模式進行傳輸，多給定波長上，通過反射，以多種模式進行傳輸，多模光纖的傳輸距離一般在模光纖的傳輸距離一般在2km以內(nèi)。以內(nèi)。 單模單模 光線在介質(zhì)內(nèi)部無反射。采用注入型激光二級管作光線在介質(zhì)內(nèi)部無反射。采用注入型激光二級管作為光源產(chǎn)生激光，激光的定向性強，在給定的波長為光源產(chǎn)生激光，激光的定向性強，在給定的波長上，只能以單一的模式進行傳輸，其傳輸距離可達上，只能以單一的模式進行傳輸，其傳輸距離可達100km28光纖系統(tǒng)的

13、特點光纖系統(tǒng)的特點 傳輸速度極快，大容量的傳輸數(shù)據(jù)。傳輸速度極快，大容量的傳輸數(shù)據(jù)。 可靠性高，抗干擾能力強，差錯率低?？煽啃愿?，抗干擾能力強，差錯率低。 光纖是非金屬介質(zhì)材料，具有很強的抗電磁干擾能力。光纖是非金屬介質(zhì)材料，具有很強的抗電磁干擾能力。 安全性保密性好。安全性保密性好。 光信號束縛在光纖芯子中傳輸，在芯子外很快衰減，這樣不會光信號束縛在光纖芯子中傳輸，在芯子外很快衰減，這樣不會產(chǎn)生光纖間的串光現(xiàn)象。產(chǎn)生光纖間的串光現(xiàn)象。 體積小、重量輕、柔軟便于鋪設(shè)。體積小、重量輕、柔軟便于鋪設(shè)。 例如：例如：18芯的光纜每公里約重芯的光纜每公里約重150kg，而，而18芯同軸電纜每公芯同軸電

14、纜每公里約重里約重11噸。噸。 原材料豐富原材料豐富29微波微波 沿直線傳播，用微波塔中繼沿直線傳播，用微波塔中繼 微波在計算機網(wǎng)絡(luò)中的作用微波在計算機網(wǎng)絡(luò)中的作用 廣域網(wǎng)廣域網(wǎng) 長途電信主干（逐漸被光纖取代）長途電信主干（逐漸被光纖取代） 園區(qū)網(wǎng)或城域網(wǎng)園區(qū)網(wǎng)或城域網(wǎng) 網(wǎng)絡(luò)互連物理傳輸手段之一網(wǎng)絡(luò)互連物理傳輸手段之一 要求兩個端點之間的直視距離上無任何遮擋物要求兩個端點之間的直視距離上無任何遮擋物 與光纖互補與光纖互補30衛(wèi)星衛(wèi)星 地球同步衛(wèi)星地球同步衛(wèi)星 C波段波段 36Mbit/s Ku波段波段 54Mbit/s 低軌道衛(wèi)星低軌道衛(wèi)星 適用于大覆蓋范圍以及地形復(fù)雜的邊遠適用于大覆蓋范圍以

15、及地形復(fù)雜的邊遠地區(qū)通信，與地面?zhèn)鬏斁W(wǎng)絡(luò)互補地區(qū)通信，與地面?zhèn)鬏斁W(wǎng)絡(luò)互補31無線無線/移動移動 目前主要用于話音通信目前主要用于話音通信 技術(shù)發(fā)展技術(shù)發(fā)展 第一代：模擬集群第一代：模擬集群 第二代：數(shù)字集群（第二代：數(shù)字集群（CDPD和和GSM） GPRS 速度：速度：115.2Kbit/s 第三代：第三代：CDMA2000、WCDMA、TD-SCDMA 速度：速度：473Kbit/s 在計算機網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用在計算機網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用 移動接入移動接入323）局域網(wǎng)接口）局域網(wǎng)接口 局域網(wǎng)接口的基本概念局域網(wǎng)接口的基本概念 局域網(wǎng)接口舉例局域網(wǎng)接口舉例 同軸電纜接口同軸電纜接口 雙絞線接口雙絞線接口

16、光纖接口光纖接口33局域網(wǎng)接口的基本概念局域網(wǎng)接口的基本概念數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層物理層物理層802.2LLCETHERNET802.3802.5FDDI34同軸電纜接口同軸電纜接口Ethernet舉例：舉例： BNC 主機連接細纜（主機連接細纜（10Base2）的接口標(biāo)準(zhǔn)）的接口標(biāo)準(zhǔn) AUI(Attachment Unit Interface) 主機連接粗纜（主機連接粗纜（10Base5）的接口標(biāo)準(zhǔn)）的接口標(biāo)準(zhǔn) MAU(Media Access Unit) ,連接連接粗纜的部件，稱為收發(fā)器粗纜的部件，稱為收發(fā)器transceiver35同軸電纜與同軸電纜與BNC接口接口36雙絞線接口雙絞線接口

17、 RJ插頭（插頭（Registered jack connector） 常用常用RJ插頭插頭 RJ-45：以太網(wǎng)網(wǎng)卡的接口：以太網(wǎng)網(wǎng)卡的接口 RJ-11：電話機接口：電話機接口37雙絞線與雙絞線與RJ45接口接口38雙絞線的連接 RJ-45連接器是八芯的接頭，里面有八個位置可供連接。與雙絞線連接時，兩邊的線序必須一致。 使用的時候只用了其中的四根芯即1、2、3、6。39布線標(biāo)準(zhǔn) TIA/EIA 568 B紅白 紅 綠白 藍 藍白 綠 棕白 棕 TIA/EIA 568 A綠白 綠 紅白 藍 藍白 紅 棕白 棕40雙絞線的連接 當(dāng)兩個Hub相連接時，應(yīng)用交叉線，如下圖所示：Hub1Hub2發(fā)送接收

18、發(fā)送接收568B標(biāo)準(zhǔn)568A標(biāo)準(zhǔn)568B標(biāo)準(zhǔn)568A標(biāo)準(zhǔn)41雙絞線用于HUB串聯(lián) Hub有一個專門的集電口（UP），兩個Hub連接時，應(yīng)把一個Hub的集電口和另一個Hub的普通口相連接，如下圖所示。42光纖接口光纖接口FDDI舉例：舉例：FDDIDASDACSASSASSAS雙連站雙連站單連站單連站雙連集中器雙連集中器43光纖與光纖跳線接口光纖與光纖跳線接口444）廣域網(wǎng)接口）廣域網(wǎng)接口 廣域網(wǎng)接口的基本概念廣域網(wǎng)接口的基本概念 廣域網(wǎng)連接設(shè)備的定義廣域網(wǎng)連接設(shè)備的定義 廣域網(wǎng)接口舉例廣域網(wǎng)接口舉例 EIA/TIA-232與與V.24 EIA/TIA-449 V.35 G.703 X.2145

19、廣域網(wǎng)接口的基本概念廣域網(wǎng)接口的基本概念數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層物理層物理層撥號撥號SDLCHDLCX.25FRATMISDNPPPV.24EIA/TIA-232EIA-530G.703HSSIV.35EIA/TIA-44946廣域網(wǎng)連接設(shè)備的定義廣域網(wǎng)連接設(shè)備的定義CSU/DSUDTE數(shù)據(jù)終端設(shè)備數(shù)據(jù)終端設(shè)備與廣域網(wǎng)連接的用與廣域網(wǎng)連接的用戶末端設(shè)備戶末端設(shè)備DCE數(shù)據(jù)電路終接設(shè)備數(shù)據(jù)電路終接設(shè)備廣域網(wǎng)通信設(shè)施向用戶廣域網(wǎng)通信設(shè)施向用戶提供服務(wù)的末端設(shè)備提供服務(wù)的末端設(shè)備EIA/TIA-232V.35X.21其他其他CSU：信道服務(wù)單元：信道服務(wù)單元DSU：數(shù)據(jù)服務(wù)單元：數(shù)據(jù)服務(wù)單元47EIA/

20、TIA-232與與V.24 也稱也稱RS-232C 異步傳輸，異步傳輸，DTE與與DSU（調(diào)制解調(diào)器）的接口（調(diào)制解調(diào)器）的接口 機械特性：機械特性：25針連接器針連接器 電氣特性電氣特性 符合符合CCITT-V.28，非平衡傳輸，非平衡傳輸 最大傳輸速率最大傳輸速率20kbps，最長可驅(qū)動電纜，最長可驅(qū)動電纜15m 功能特性功能特性 管腳定義管腳定義（常用其中的（常用其中的9針）針）48RS-232C常用管腳定義常用管腳定義1保護接地保護接地12發(fā)送數(shù)據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù)23接收數(shù)據(jù)接收數(shù)據(jù)34請求發(fā)送請求發(fā)送45允許發(fā)送允許發(fā)送56DCE 就緒就緒67信號地信號地78載波檢測載波檢測820DTE 就

21、緒就緒20DTE計算機計算機終端終端DCE調(diào)制解調(diào)制解調(diào)器調(diào)器49終端終端連接方式終端終端連接方式DTE計算機計算機終端終端DTE計算機計算機終端終端發(fā)送數(shù)據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù)接收數(shù)據(jù)接收數(shù)據(jù)信號地信號地23523550EIA/TIA-449 對對EIA/TIA-232的改進，也稱的改進，也稱RS-449 /EIA-530 采用兩個電氣標(biāo)準(zhǔn)采用兩個電氣標(biāo)準(zhǔn) RS-423-A 非平衡傳輸（共享公共地）非平衡傳輸（共享公共地） RS-422-A 平衡傳輸，主線路雙線，無公共地平衡傳輸，主線路雙線，無公共地 60m長電纜的最大傳輸速率為長電纜的最大傳輸速率為2Mbps 機械特性機械特性 37針針/9針針51V

22、.35 ITU-T標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn) DTE與與DSU（數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)）（數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)）的的接口，通常接口，通常用于連接基帶調(diào)制解調(diào)器用于連接基帶調(diào)制解調(diào)器 同步傳輸模式同步傳輸模式52G.703 ITU-T 標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn) 傳輸速率達傳輸速率達 E1（2.048Mbps） 53X.21 ITU-T標(biāo)準(zhǔn)（標(biāo)準(zhǔn)（CCITT建議）建議） DTE與與DSU（如（如X.25）的接口）的接口 同步傳輸模式同步傳輸模式545）物理層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備）物理層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備 中繼器中繼器Repeater 集線器集線器HubPhysi calD ata Li nkN etw orkTransportSessi onPresentati onA ppl i cati onR R e ep pe ea at te er r / /H H u ub b L Le