第二章 物理層-補(bǔ)充

2024/3/231第二章物理層（媒介層）2024/3/232物理層通信系統(tǒng)通信系統(tǒng)模型信號(hào)：模擬信號(hào)、數(shù)字信號(hào)基帶傳輸：信號(hào)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2024/3/233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2024/3/234雙絞線（1）雙絞線：若干對(duì)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(duì)鄰近線對(duì)的電磁干擾。非屏蔽雙絞線UTP(UnShieldTwistedPair)，阻抗值為100Ω。抗電磁干擾的能力，再加一個(gè)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(gè)繞對(duì)和1條抗拉線2024/3/235雙絞線（2）雙絞線既可用于模擬信號(hào)傳輸，也可用于數(shù)字信號(hào)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(jià)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(gè)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(duì)間的絞合度和線對(duì)內(nèi)兩根導(dǎo)線的絞合度上都經(jīng)過了精心的設(shè)計(jì)，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。2024/3/236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/s2024/3/237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(hào)，“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2024/3/238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(duì)線都工作于全雙工通信時(shí)，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(huì)TIA/EIA：美國通信工業(yè)委員會(huì)/電子工業(yè)協(xié)會(huì)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2024/3/239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(jì)原理，安裝準(zhǔn)則與現(xiàn)場測(cè)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(yàn)證電信布線系統(tǒng)的測(cè)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2024/3/23102024/3/2311RJ-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2024/3/2312RJ-45（2）EIA/TIA568A標(biāo)準(zhǔn)的線序?yàn)榫G白、綠、橙白、藍(lán)、藍(lán)白、橙、棕白、棕2024/3/2313RJ-45（3）EIA/TIA568B標(biāo)準(zhǔn)的線序?yàn)槌劝?、橙、綠白、藍(lán)、藍(lán)白、綠、棕白、棕2024/3/2314RJ-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(shí)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(jí)聯(lián)，如網(wǎng)卡與集線器之間。交叉雙絞線：制線時(shí)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(jí)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(dòng)發(fā)現(xiàn)。2024/3/2315RJ-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(hào)線對(duì)調(diào)，2、6號(hào)線對(duì)調(diào)一般只有4根線起作用2024/3/2316RJ-452024/3/2317RJ-452024/3/2318RJ-452024/3/2319RJ-452024/3/2320RJ-452024/3/23212024/3/2322RJ-452024/3/2323RJ-452024/3/2324RJ-452024/3/2325RJ-452024/3/2326RJ-452024/3/2327RJ-452024/3/2328RJ-45注意：使用測(cè)通儀對(duì)平行雙絞線進(jìn)行測(cè)試時(shí)，同一條線的指示燈會(huì)一起亮起來，例如發(fā)射端的第一個(gè)指示燈亮?xí)r，若接收端的第一個(gè)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(gè)燈亮，接收端的第七個(gè)燈亮，則表示線序連接錯(cuò)誤。若發(fā)射端的第一個(gè)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(gè)金屬片沒有接觸該條芯線。只有在測(cè)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(cè)試2024/3/2329同軸電纜同軸電纜：導(dǎo)線銅質(zhì)芯線、單股實(shí)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(hào)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2024/3/2330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(hào)的傳輸。CATV2024/3/2331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)932024/3/2332光纖光纖：帶寬大，消耗低，不受電磁干擾單模：只有一個(gè)入射角，一條傳輸途徑，幾十公里多模：多個(gè)入射角，多條傳輸途徑，傳輸時(shí)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(gè)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2024/3/2333光纖2024/3/2334光纖項(xiàng)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(hào)衰減小大端結(jié)較難較易造價(jià)高低2024/3/2335無線介質(zhì)地面微波：方向性強(qiáng)，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(shí)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2024/3/2336無線介質(zhì)衛(wèi)星微波將一個(gè)地面微波中繼站升高到空中--衛(wèi)星，用于連接多個(gè)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(gè)衛(wèi)星可工作在多個(gè)頻段同步衛(wèi)星：衛(wèi)星與地球保持相對(duì)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(shí)延大；240ms---300ms2024/3/2337衛(wèi)星2024/3/2338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、802.11n2024/3/2339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(jià)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(duì)電磁干擾比較敏感)低局域網(wǎng)(模擬信號(hào)傳輸、數(shù)字信號(hào)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(hào)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(gè)信道))2024/3/2340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(duì)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(fèi)用與距離無關(guān)電視、電話、廣域網(wǎng)(遠(yuǎn)程通信)2024/3/2341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(duì)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(hào)線和控制線。物理層接口協(xié)議。機(jī)械連接特性電氣信號(hào)特性信號(hào)功能特性信號(hào)規(guī)程特性DTEDCEDTEDCE2024/3/2342物理層接口機(jī)械特性：連接器形狀、大小、尺寸，各個(gè)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(dòng)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2024/3/2343RS-232CRS-232C：多為25針（DB25）（也有9針：DB9）串行二進(jìn)制通信，只要一個(gè)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2024/3/2344RS-232C有的針未用插頭(1)保護(hù)地(2)發(fā)送(3)接收(4)請(qǐng)求發(fā)送(5)允許發(fā)送(6)DTE就緒(7)信號(hào)地(8)載波檢測(cè)(20)DTE就緒(22)振鈴顯示(1)保護(hù)地(2)發(fā)送(3)接收(4)請(qǐng)求發(fā)送(5)允許發(fā)送(6)DTE就緒(7)信號(hào)地(8)載波檢測(cè)(20)DTE就緒(22)振鈴顯示插座插座插頭計(jì)算機(jī)虛調(diào)制解調(diào)器計(jì)算機(jī)12024/3/2345RS232C波特率：傳輸速率數(shù)據(jù)位、停止位：異步模式2024/3/2346RS232c機(jī)械，管腳定義2024/3/2347RS232C2024/3/2348

9針串口（DB9）

25針串口（DB25）

針號(hào)功能說明縮寫針號(hào)功能說明縮寫1數(shù)據(jù)載波檢測(cè)DCD8數(shù)據(jù)載波檢測(cè)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(hào)地GND7信號(hào)地GND6數(shù)據(jù)設(shè)備準(zhǔn)備好DSR6數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好DSR7請(qǐng)求發(fā)送RTS4請(qǐng)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(shí)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(hào)線：數(shù)據(jù)裝置準(zhǔn)備好（Datasetready-DSR)——有效時(shí)（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(shí)（ON）狀態(tài)，表明數(shù)據(jù)終端可以使用。這兩個(gè)信號(hào)有時(shí)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(hào)決定。2024/3/2349RS232C請(qǐng)求發(fā)送(Requesttosend-RTS)——當(dāng)終端要發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，使該信號(hào)有效（ON狀態(tài)），向MODEM請(qǐng)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(duì)請(qǐng)求發(fā)送信號(hào)RTS的響應(yīng)信號(hào)。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(shí)，使該信號(hào)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(duì)RTS/CTS請(qǐng)求應(yīng)答聯(lián)絡(luò)信號(hào)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(hào)，使其變高。2024/3/2350RS232C接收線信號(hào)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(hào)時(shí)，使RLSD信號(hào)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(hào)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(tái)送來的振鈴呼叫信號(hào)時(shí)，使該信號(hào)有效（ON狀態(tài)），通知終端，已被呼叫。2024/3/2351RS232C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(hào)地和保護(hù)地信號(hào)線，無方向。2024/3/2352RS232C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(qǐng)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(shí)現(xiàn)軟件流控制2024/3/2353RS232C通信過程2024/3/23保護(hù)地1發(fā)送數(shù)據(jù)2（TxD）請(qǐng)求發(fā)送4（RTS:requesttosend）接受數(shù)據(jù)3（RxD）請(qǐng)送5（CTS:cleartosend）數(shù)據(jù)端接裝置就緒6（DSR:Datasetread）信號(hào)地7載波收到8（DCD-DataCarrierdetection）數(shù)據(jù)終端就緒2