網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)第2章物理層

第2章物理展

本章要點(diǎn)：

?了解數(shù)據(jù)通信的基本概念和主要技術(shù)指標(biāo)

?了解數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的組成

?掌握數(shù)字和模擬數(shù)據(jù)的編碼和調(diào)制方法

?了解數(shù)據(jù)并行和串行傳輸方式

?掌握同步和異步傳輸技術(shù)

掌握FDM、TDM和WDM三種多路復(fù)用技術(shù)

了解有線傳輸介質(zhì)和無(wú)線傳輸技術(shù)

掌握物理層的作用、特性和協(xié)議

1

第2章物理展,

目錄

2.1數(shù)據(jù)通信的基本概念

2.2數(shù)據(jù)編碼和調(diào)制

2.3數(shù)據(jù)傳輸方式

2.4同步傳輸和異步傳輸

2.5多路復(fù)用技術(shù)

2.6傳輸介質(zhì)

2.7物理層作用與協(xié)議

2

第2章物理層

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)由通信子網(wǎng)和資源

OSI/RM中，通信子網(wǎng)包括物理層、數(shù)據(jù)鏈路層

和網(wǎng)絡(luò)層三層。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)通信是為

了實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)之間的數(shù)據(jù)交換，因此計(jì)算機(jī)網(wǎng)

絡(luò)本質(zhì)上是數(shù)據(jù)通信的問(wèn)題。

Q物理層主要研究二進(jìn)制比特在網(wǎng)絡(luò)中傳輸

^時(shí)所采用的技術(shù)，如曼徹斯特編碼、串/并傳

,輸、同步/異步傳輸、多路復(fù)用等技術(shù)。

9傳輸介質(zhì)雖然不屬于物理層，但它是物理

層傳輸光、電信號(hào)的數(shù)據(jù)傳輸通道。所以本章

f，介紹傳輸介質(zhì)的概念。3

數(shù)據(jù)（模號(hào)卷粵亮副聾曩塞羹一接收數(shù)行

如0、1

AB

物理層考慮如何將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成適合信道傳

輸?shù)碾姡ü猓┬盘?hào)、模/數(shù)轉(zhuǎn)換、采用何種技

心:傳輸?shù)葐?wèn)題。這些都是數(shù)據(jù)通信要考慮的。

2.1.1數(shù)據(jù)通信基本概念

1.數(shù)據(jù)分為模擬數(shù)據(jù)和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)兩種。

2.信息以某種格式組織起來(lái)的數(shù)據(jù)。

是數(shù)據(jù)的具體物理表現(xiàn)。分為模擬信號(hào)和

模擬信號(hào)是連續(xù)數(shù)字信目?jī)煞N，如圖所是

的曲線波，由振數(shù)字憎號(hào)是離散

幅、頻率和周期概念，有隨個(gè)數(shù))的

栗素

、__q殂

振幅O

⑷模加信號(hào)(b)數(shù)字信號(hào)

2.1數(shù)據(jù)通信的基本概

___________________________________________________________________________________I飛

2.1.1數(shù)據(jù)通信基本概念

4.信道傳輸信息時(shí)信號(hào)沿發(fā)送端到接收端的

通路。

閔如聲音，振幅

大膽音量大、頻

模擬信號(hào)

?模擬信道度高見(jiàn)是女高音

-適于模擬信號(hào)傳輸

-模擬信號(hào)：時(shí)間和幅度連續(xù)

時(shí)間

-適于數(shù)字信號(hào)傳輸幅值

-數(shù)字信號(hào)：時(shí)間和幅度離散

時(shí)間

2.1數(shù)據(jù)通信的基本

2.1.1數(shù)據(jù)通信基本概念

5.通信和數(shù)據(jù)通信通信是信息的傳輸與交換。數(shù)

據(jù)通信是以傳送數(shù)據(jù)為業(yè)務(wù)的

通信。

6.數(shù)據(jù)通信網(wǎng)是數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)形式。

7.碼元和碼字碼元是一個(gè)信號(hào)編碼單元。碼字由

若干碼元組成的字符串序列。

8.數(shù)據(jù)分組把較大的數(shù)據(jù)塊分成較小的數(shù)據(jù)段。

不同的網(wǎng)絡(luò)或?qū)又校纸M名稱也不

同，

如幀(frame)、信元(cell)、IP數(shù)據(jù)報(bào)

等。通常數(shù)據(jù)分組也稱為數(shù)據(jù)包。7

2.1數(shù)據(jù)通信的基本概

___________________________________________________________________________________I飛

2.1.1數(shù)據(jù)通彳言基本概念

9.基帶傳輸、頻帶傳輸和寬帶傳輸

1）基帶傳輸

通雇系統(tǒng)中的基帶傳輸是指在傳輸1

T司如利用Modem

的原有信號(hào)形式進(jìn)行。r將數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)調(diào)制

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，數(shù)字信號(hào)（基帶彳亡

成模擬信號(hào)

帶。基帶傳輸是數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)直接在信道中不

IJo

2）頻帶傳輸CT

頻帶傳輸是將基帶信號(hào)變換為較高頻葷范圍的頻帶信號(hào)

（模擬信號(hào)，如音頻），然后在模擬信道中傳輸。

3）寬帶傳輸

寬帶在電信界是指帶寬大于語(yǔ)言級(jí)信道（4kHz）的信道,

7|、當(dāng)網(wǎng)絡(luò)的傳輸速率超過(guò)2Mbps時(shí)，稱為寬帶網(wǎng)。

&08

2.1.2數(shù)據(jù)通信的主要技術(shù)指

1.比特(bit)率S

指單位時(shí)間內(nèi)所傳送的二進(jìn)位序列的位(bit)

數(shù)，是度量通信系統(tǒng)每秒傳送的信息量。用每秒比

特?cái)?shù)(bit/s或bps)表示。

常用的單位換算關(guān)系如下：

1Kbps=210=1024bps；

1Mbps=220=1024Kbps；

1Gbps=230=1024Mbps；

1Tbps=240=1024GbpSo

9

2.1數(shù)據(jù)通信的基本概

2.1.2數(shù)據(jù)通信的主要技術(shù)指

2.波特（Baud）率B

指數(shù)字信號(hào)經(jīng)過(guò)調(diào)制后的傳輸速率，或者是說(shuō)

每秒傳輸?shù)拿}沖（波形）信號(hào)個(gè)數(shù)（通過(guò)信道傳輸

的碼元數(shù)）。

B=1/T；其中，T為每個(gè)脈沖（波形）信號(hào)的持

守續(xù)時(shí)間，單位為秒。

?比特率和波特率的關(guān)系：S=B*log2n

3誤碼率Pe

指數(shù)據(jù)位被傳錯(cuò)的概率，也稱出錯(cuò)率。

Pe=Ne/N；N—

10

2.1數(shù)據(jù)通信的基本相

2.1.2數(shù)據(jù)通信的主要技術(shù)指標(biāo)

4.信道容量

指物理信道能達(dá)到的最大傳輸能力，用比特率

S表示。

注意：

⑦描述數(shù)字信道的容量用信道的數(shù)據(jù)速率

C表示，如以太網(wǎng)使用雙絞線時(shí)為100Mbps；

二模擬信道的容量用帶寬描述，如電話線

4的帶寬為1MHz（語(yǔ)音模擬信號(hào)的頻率范圍為

J00Hz?3400Hz))o

11

2.1數(shù)據(jù)通信的基本相

2.1.2數(shù)據(jù)通信的主要技術(shù)指標(biāo)

5.帶寬（Bandwidth）

指信道所能傳送的信號(hào)的頻率寬度，也就是可

傳送信號(hào)的最高頻率與最低頻率之差，單位是Hz

（赫）、kHz（千赫）、MHz（兆赫）和THz（兆

兆赫）等。

常用的單位換算關(guān)系為：

1kHz=103=1000Hz；

1MHz=106=1000kHz；

1GHz=109=1OOOMHz；

1THz=1012=1OOOGHzo

2

2.1數(shù)據(jù)通信的基本

2/LT數(shù)據(jù)通信的主要技術(shù)指標(biāo)

5.帶寬(Bandwidth)

?帶寬定義：模擬信道所傳輸?shù)男盘?hào)頻率范圍

稱為該信道的帶寬。信道的帶寬是由傳輸媒體和有

關(guān)附加設(shè)備與電路的頻率特性決定的。

?計(jì)算帶寬：用信號(hào)的最高頻率減去信號(hào)中的最

,低頻率。例：語(yǔ)音信號(hào)帶寬3.lHz(300Hz?3400Hz)

:103?104Hz間的帶寬為9000Hz,若電話信道占據(jù)

3kHz,則在此范圍內(nèi)可劃出3個(gè)信道：1000?4000；

<4000?7000；7000?10000。3路信號(hào)通過(guò)調(diào)制可復(fù)用

/tr根傳輸介質(zhì)。

13

2.1數(shù)據(jù)通信的基本

1/LT數(shù)據(jù)通信的主要技術(shù)指標(biāo)

6.帶寬、數(shù)據(jù)傳輸速率和信道容量的區(qū)

別

帶寬和數(shù)據(jù)傳輸速率都是用來(lái)度量實(shí)際傳輸能

力的。帶寬一般用來(lái)表示傳輸介質(zhì)和模擬信道的傳

輸能力，如電話網(wǎng)傳輸音頻信號(hào)的頻帶范圍為300?

「3400Hz,則其信道的帶寬是3100Hzo而數(shù)據(jù)傳輸

,速率表示數(shù)字通信系統(tǒng)的傳輸能力，如百兆位以太

網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸速率為100Mbps。

?一個(gè)物理信道既可以作為模擬信道，也可作為

，，及字信道。因此，信道的帶寬大，信道容量也大，

瑜速率相應(yīng)也高。14

2.1數(shù)據(jù)通信的基本木

2.1.2數(shù)據(jù)通信的主要技術(shù)指標(biāo)

比特間隔和比特率

數(shù)字信號(hào)序列不能像模擬信號(hào)那樣使用周

期和頻率來(lái)描述，而是采用比特間隔（對(duì)應(yīng)于

周期）和比特率（對(duì)應(yīng)于頻率）來(lái)描述。

?比特間隔是發(fā)送一個(gè)比特所需要的時(shí)間；

,而比特率是每秒發(fā)送的比特位數(shù)（用bps

二作為單位）。

15

2.1數(shù)據(jù)通信的基本相

2.1.2數(shù)據(jù)通信的主要技術(shù)指標(biāo)

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，度量傳輸一個(gè)二進(jìn)制數(shù)據(jù)位或

模擬信號(hào)的周期時(shí)間單位一般用S（秒）、ms（毫

秒）、四（微秒）、ns（納秒）和ps（皮秒）等表

7Jxo

^常用的時(shí)間換算單位為:

^1ms=10-3s；

1(LLS=10-6S；同樣，度量長(zhǎng)度的單位

?1ns=10-9s；有米、微米、納米等。

-12

■1ps=10so

?16

2.1數(shù)據(jù)通信的基本

2.1.2數(shù)據(jù)通信的主要技術(shù)指標(biāo)

7.延遲、抖動(dòng)、吞吐量和丟包率

?延遲指將一個(gè)比特從一端傳輸?shù)搅硪?/p>

端所花費(fèi)的時(shí)間。

?抖動(dòng)指在同一條路由上發(fā)送數(shù)據(jù)包

合之間的時(shí)間差異。

?吞吐量是指網(wǎng)絡(luò)發(fā)送數(shù)據(jù)包的速率。

’?丟包率是指在發(fā)送數(shù)據(jù)包時(shí)丟失數(shù)

7據(jù)包的最高比率。

上述四個(gè)參數(shù)都是服務(wù)質(zhì)量QoS的主要

鬢參數(shù)。17

2.1數(shù)據(jù)通信的基本勤

2.1.3數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)

1.數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)基本模型

」2.模擬通信系統(tǒng)和數(shù)字通信系統(tǒng)

數(shù)字通信系統(tǒng)是比模擬通信系統(tǒng)費(fèi)用低，抗干擾

,能力強(qiáng)，不易失真，但數(shù)字信號(hào)比模擬信號(hào)易衰減；

?模擬信號(hào)比數(shù)字信號(hào)傳輸距離要遠(yuǎn)。

43.信號(hào)衰減的克服

"J數(shù)字信號(hào)衰減的克服辦法是使用中繼器。18

2.2數(shù)據(jù)編碼和調(diào)制

數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)

——編科一數(shù)字信號(hào)

模擬數(shù)據(jù)

數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)

;一調(diào)資一模擬信號(hào)

模擬數(shù)據(jù)

轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的稱為編碼

轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)的稱為調(diào)制

2.2數(shù)據(jù)編碼和調(diào)制

2.2.1數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)編碼

數(shù)據(jù)編碼成信號(hào)時(shí)用到的概念

?單極性和雙極性編碼

編碼時(shí)只使用一種電壓的稱為單極性編碼，而

使用兩種電壓的稱為雙極性編碼。

-歸零和不（非）歸零編碼

」每一個(gè)表示“0”或“產(chǎn)的電壓在信號(hào)中部變?yōu)?/p>

零電壓時(shí)，稱為歸零編碼。

”-雙相位編碼

?信號(hào)的中間將電壓變?yōu)橄喾矗ㄗ⒁獠皇菤w零，

,而是由正電壓變?yōu)樨?fù)電壓，或由負(fù)電壓變?yōu)檎妷?

20

2.2數(shù)據(jù)編碼和調(diào)制

2.2.1數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)編碼

1.單極性不歸零編碼(NRZ)'

單極性不歸零編碼只使用一個(gè)電壓值，用高電平

表示1,沒(méi)電壓表示0。

2.雙極性不歸零碼(BNRZ)

用正電平和負(fù)電平分別表示二進(jìn)制數(shù)據(jù)的1和0,

H工n名佑山亙/古士目華

2.2數(shù)據(jù)編碼和調(diào)制|

221數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)編相

3.雙極性歸零編碼（BRZ）

使用了正、負(fù)和零三個(gè)電平，信號(hào)本身攜帶同

步信息，解決了同步問(wèn)題。缺點(diǎn)是編碼一個(gè)比特，

需要兩次信號(hào)變化，增加了占用帶寬，且線路上的

平均電壓值還不為零。

0I11_1_0110，0

,nn.n...,_A

°zr：iLTMLTJ

z2

2.2數(shù)據(jù)編碼和調(diào)制

2.2.1數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)編碼

4.雙相位編碼(biphaseencoding)

信號(hào)在每個(gè)比特內(nèi)部的中間發(fā)生改變，但不歸零

而是將電壓變?yōu)橄喾础Ｖ匾拍?/p>

?曼徹斯特編碼(Manchesterencoding)重點(diǎn)掌握

?差分曼徹斯特編碼(differentialManchester^fioding)

O

011010010110100

0A0

t

(a)曼徹斯特編碼(b)差分曼徹斯特編碼

負(fù)電壓變?yōu)檎妷罕硎?注意紅色標(biāo)記位置有無(wú)跳

JE電壓變?yōu)樨?fù)電壓表示1變，有為0，無(wú)則為1。23

22r1莫擬數(shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)編石彳；公夏篝

L脈沖振幅調(diào)制（PAMKoC^ef

對(duì)原始的模擬信號(hào)每間隔一個(gè)相等的時(shí)間進(jìn)行

采樣一次

2.脈碼調(diào)制（PCM）

將PAM采樣結(jié)果修改成完全數(shù)字化的信號(hào)。

一3.采樣頻率

’是原始的有效信號(hào)中最高頻率分量或其帶寬的

V2倍。例如，語(yǔ)音最高頻率是3400Hz,那么需要每

秒6800次的采樣頻率，實(shí)際應(yīng)用中采樣頻率放大為

4施秒8000次。

00011010|127|01111111|77|01001101|

2.2數(shù)據(jù)編碼和調(diào)制

2.2.3數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的模擬調(diào)制

1.幅移鍵控法(ASK)

閔如利用電話線入

2.頻移鍵控法(FSK)網(wǎng)時(shí)，利用用

Modem將數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)

3.相移健控法(PSK)調(diào)制成模擬信號(hào)格

4.正交調(diào)幅（QAM）

（a）3振幅，12相位（b）4振幅，8相位（c）2振幅，8相位25

2.2數(shù)據(jù)編碼和調(diào)制

普通電燈開(kāi)關(guān)只有“開(kāi)”和“為'

能表示數(shù)字“o”和“產(chǎn)，一種狀態(tài)只能表示一位藪。

有的電風(fēng)扇開(kāi)關(guān)有“0、1、2、3”四種狀態(tài),能

表示數(shù)字“00、01、10和1產(chǎn)，所以一種狀態(tài)能表示

兩位數(shù)。假如開(kāi)關(guān)有“0?7”八種狀態(tài)，則一種狀態(tài)

能表示三位數(shù)（000、001、....111）o

正交調(diào)幅就是讓一種狀態(tài)能表示更多位數(shù)的一

種調(diào)制技術(shù)。Modem就采用這種技______________

2.2數(shù)據(jù)編碼和i歷如收音機(jī)、電視

信號(hào)、電話系統(tǒng)等

2.2.4模擬數(shù)據(jù)的懶逸都先將數(shù)據(jù)調(diào)制，

再多路復(fù)用線路特

1.調(diào)幅

調(diào)幅、調(diào)頻等技術(shù)主要用于模擬通信

臺(tái),主要目的是多路復(fù)用。囪如f根

2.調(diào)頻CATV線能容紈幾十個(gè)電視r(shí)臺(tái)）信

號(hào)；24個(gè)電話線路信號(hào)通過(guò)調(diào)制后利

用一根線傳輸；廣播電臺(tái)也將多路電

合信號(hào)通過(guò)調(diào)制在空乞中傳輸，收音

V機(jī)通過(guò)中波、短波等多個(gè)雙段談收。

3.調(diào)相的分O

27

2.3.1并行傳輸

并行傳輸是指數(shù)據(jù)以成組方式在多個(gè)并行的

信道上同時(shí)傳輸，相應(yīng)地需要若干根傳輸線。一

般用于計(jì)算機(jī)內(nèi)部或近距離設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸，如

計(jì)算機(jī)和打印機(jī)之間的通信，一次傳送一個(gè)字節(jié)

的信號(hào)，所以傳輸信道需要8根數(shù)據(jù)線，同時(shí)還

」需要其它的控制信號(hào)線。

.優(yōu)缺點(diǎn)：并行傳輸優(yōu)點(diǎn)是速度快，缺點(diǎn)是費(fèi)

用高。因?yàn)椴⑿袀鬏斝枰唤M傳輸線，所以并行

Y傳輸一般用在短距離范圍且傳輸速度要求高的場(chǎng)

/O

2.3數(shù)據(jù)傳輸方式,

2.3.2串行傳輸

串行傳輸是指數(shù)據(jù)在信道上一位一位的逐個(gè)

傳輸，從發(fā)送端到接收端只需一根傳輸線，成本

少，易于實(shí)現(xiàn)，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)普遍采用。采用串行

傳輸方式時(shí)，發(fā)送端需要通過(guò)并/串轉(zhuǎn)換裝置將

并行數(shù)據(jù)位流變?yōu)榇袛?shù)據(jù)位流，然后送到信道

」上傳輸，在接收端再通過(guò)串/并轉(zhuǎn)換，還原成8

位并行數(shù)據(jù)流。PC機(jī)和外界進(jìn)行用行通信是通過(guò)

"串行端口（COM）完成的?！鉵一

力串行傳輸可以用兩種方式同士計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)主

卜一輸進(jìn)行。r要采用串行傳

輸方式，

2.3數(shù)據(jù)傳輸方式J

2.3.2串行傳輸

1單工通信（雙線制）

單工通信只允許傳送的信息始終向一個(gè)方向流動(dòng)。

例如廣播、電視系統(tǒng)；BP機(jī)；道路交通單行道。

2.半雙工通信（雙線制+開(kāi)關(guān)）

半雙工通信允許信息流向兩個(gè)方向的都可傳輸，

日同一時(shí)刻只能朝一個(gè)方向傳輸。

例如，無(wú)線電對(duì)講機(jī)就是半雙工通信。

3.全雙工通信（四線制）

全雙工通信是指在同一時(shí)刻能同時(shí)進(jìn)行雙向通信。

一例如，常用的電話系統(tǒng)就是全雙工通信。

30

2.4同步傳輸和異步彳

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)

主要余用同

同步傳輸ooO

2.4.1步傳輸

同步傳輸方式是將一大串?dāng)?shù)據(jù)一起

輸時(shí)，需要在數(shù)據(jù)塊前放上兩個(gè)或以上的同步信

號(hào)字符SYN,在數(shù)據(jù)塊結(jié)束加上后同步信號(hào)。

同步傳輸線路利用率高，多用于字符信息塊

的高速傳送。但這種方式收發(fā)雙方控制復(fù)雜。

后242異步傳輸

,異步傳輸也叫做起止式傳輸，它以字符為單

位，在每個(gè)字符前增加一個(gè)起始位，字符代碼后

⑦增加1、1.5、2位停止位。它允許碼字之間存

在不確定的空閑時(shí)間。

除異步傳輸設(shè)備簡(jiǎn)單，費(fèi)用不高，但速率較低31

__________2.5多路復(fù)用技術(shù)1

25彳頻分多花復(fù)用技術(shù)?FDM)^W事

FDM把信道的頻譜分割成若干個(gè)互術(shù)

重疊的子信道，每個(gè)子信道傳送一路信號(hào)。

頻分多路工作過(guò)程:

護(hù)帶

輸

頻帶劃分為N個(gè)窄頻帶/輸

二

二

多

多

入

出

路

N路:N

譯

復(fù)

一

路

路

碼

用

數(shù)

數(shù)

器

器

一

據(jù)

據(jù)

一二頻分多路復(fù)用flash動(dòng)畫(huà)演示注意動(dòng)畫(huà)文件路徑

32

2.5多路復(fù)用技術(shù),

2.5.2時(shí)分多路復(fù)用（TDM、

TDM將物理信道按時(shí)間分成許多等長(zhǎng)的時(shí)

間片，輪流、交替地分配給多路信源。分為同

步和異步TDM兩種。

輸入N路數(shù)據(jù)俅出N跖數(shù)據(jù)

多

多—Af-AjAjA?

-A3A2Al?時(shí)分復(fù)用械的傳輸

篇

號(hào).Bi■?-B?B2Bi

譯

復(fù)

碼

用

罌

器

....Nt—NjNjN]

-NJN2N,—A

SOFAi8i--------------Ni

33

2.5多路復(fù)用技術(shù);

2.5.3波分多路復(fù)用(WDM)

WDM的原理同F(xiàn)DM相似，用于光纖通信。光信號(hào)用

波長(zhǎng)而不是頻率來(lái)表示所使用的光載波。WDM和FDM

不同之處是光波頻率很高。它是利用不同波長(zhǎng)的光,

通過(guò)共享光纖遠(yuǎn)距離傳輸多路信號(hào)。WDM技術(shù)中，利

用光學(xué)系統(tǒng)中的衍射光柵，來(lái)實(shí)現(xiàn)多路不同頻率光

波信號(hào)的合成與分解。

，波分多路復(fù)用最初只能在一根光纖上復(fù)用兩路

?光載波信號(hào)。而現(xiàn)在可以在一根光纖上復(fù)用80路或

更多路數(shù)的光信號(hào)，這就是密集波分多路復(fù)用DWDM

iDenseWDM）。34

2.5多路復(fù)用技術(shù)j

2.5.4三種復(fù)用技術(shù)的比較

FDM適合于傳輸模擬信號(hào)，TDM適合于傳輸數(shù)字信

號(hào)，而WDM傳輸光波信號(hào)。TDM和FDM相比，抗干擾能

力強(qiáng)，可以逐級(jí)再生整形，避免干擾的積累等優(yōu)點(diǎn)。

計(jì)算機(jī)通信中廣泛使用TDM^WDMo

TDM和FDM的性能比較如下:

(1)TDM設(shè)備比FDM設(shè)備易于實(shí)現(xiàn)；

(2)TDM比FDM傳輸速率高；

(3)FDM中每路信號(hào)均需要一個(gè)MODEM；

(4)FDM通常需要模/數(shù)轉(zhuǎn)換設(shè)備；

k(5)TDM比FDM會(huì)產(chǎn)生較多的時(shí)間延遲。35

2.6傳輸介質(zhì)

二進(jìn)制比特流通過(guò)物理層處理（編正

行同步、多路復(fù)用等）后，需要在傳輸介質(zhì)上傳輸,

傳輸介質(zhì)是數(shù)據(jù)傳輸?shù)奈锢硗ǖ馈?/p>

需要注意的是，傳輸介質(zhì)不屬于物理層，物理

層只是定義如何在這些介質(zhì)上實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，物理

6層直接和它有關(guān)。

/傳輸介質(zhì)是構(gòu)成信道的主要部分，信號(hào)的傳輸

質(zhì)量不但與傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信號(hào)和收/發(fā)特性有關(guān)，而且

Y與傳輸介質(zhì)的特性有關(guān)。

36

2.6傳輸介質(zhì)

2.6.1有線傳輸媒體

1.雙絞線(TP)

RipCord蟀裝博

2.6傳輸介質(zhì)

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)

2.6.1有線傳輸媒體中主要度用

UTP人

1.雙絞線(TP)oO

分為非屏蔽雙絞線UTP和屏蔽雙絞線STF兩種。

1類線1對(duì)線，用于模擬電話線和低速數(shù)字傳輸

2類線4對(duì)雙絞線，用于數(shù)字電話、ISDN和T1線路等。

3類線4對(duì)雙絞線，用于電話線、令牌環(huán)網(wǎng)、以太網(wǎng)泵

4類線4對(duì)雙絞線，用于語(yǔ)音、令牌環(huán)網(wǎng)、以太網(wǎng)等二

5類線4對(duì)雙絞線，用于令牌環(huán)網(wǎng)、以太網(wǎng)、ATM等。

超5類線是5類線更高級(jí)別的版本。目前使用最多。一

6類線4對(duì)雙絞線，目前使用較少。

TP用于、令牌環(huán)網(wǎng)、以太網(wǎng)及全息圖像傳輸?shù)取?8

2.6傳輸介質(zhì)

2.6.1有線傳輸媒體

1.雙絞線(TP)

STP外面環(huán)繞一圈保護(hù)層，可提高抗干擾能力，

但增加了成本，而UTP易受各種電信號(hào)的干擾，但成

本較低。電話系統(tǒng)使用的雙絞線一般是一對(duì)雙絞線,

而計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)使用的雙絞線一般是四對(duì)。

⑦最常用的UTP是3類、5類和超5類線。5類線與3

類線的主要區(qū)別就是一方面增加了每單位長(zhǎng)度的絞

用合次數(shù)；另一方面在線對(duì)間的絞合度和線對(duì)內(nèi)兩根

，導(dǎo)線的絞合度都經(jīng)過(guò)了精心的設(shè)計(jì)并在生產(chǎn)中加以

,嚴(yán)格的控制，使干擾在一定程度上得以抵消，從而

“”了線路的傳輸特性。39

40

2.6傳輸介質(zhì)

2.6.1有線傳輸媒體

信息模塊RJ-45工具包

41

2.6傳輸介質(zhì)

2.6.1有線傳輸媒體

1.雙絞線（TP）

10Base-T>lOOBase-Tx常用5類或超5類雙

絞線電纜，但只使用4對(duì)雙絞線中的2對(duì)線（1、

2用于發(fā)送數(shù)據(jù)，3、6用于接收數(shù)據(jù)）；

*lOOBase-T4使用3類雙絞線的全部4對(duì)線;

,lOOOBase-T使用超5類雙絞線的全部4對(duì)線。每

二一段UTP的長(zhǎng)度都在lOOm以內(nèi)。

⑦UTP連接到網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（Hub、Switch）的連

“接器，是類似電話插口的咬接式插頭，稱為

名*45,俗稱水晶頭。42

2.6傳輸介質(zhì)

2.6.1有線傳輸媒體

0

0

e

N

?取直通線連接示意圖交叉線連接示意凰3

2.6傳輸介質(zhì)

2.6.1有線傳輸媒體

2.同軸電纜

同軸電纜能夠傳輸比雙絞線更寬頻率范圍的信

號(hào)，具有較高的抗干擾能力。中心是實(shí)心硬質(zhì)銅纜,

包上一根圓柱形的絕緣皮，外導(dǎo)體為硬金屬（金屬

箔）或金屬網(wǎng)，它既作為屏蔽層又作為導(dǎo)體的一部

2分來(lái)形成一個(gè)完整的回路。外導(dǎo)體外還有一層絕緣

體，最外面是一層塑料皮包裹。

44

_________2.6傳輸介質(zhì)

1.6.T有線傳輸媒體

2.同軸電纜

同軸電纜根據(jù)無(wú)線電波控制(RG)級(jí)別分類:

RG-8：用于粗纜以太網(wǎng);

RG-9：用于粗纜以太網(wǎng);

RG-11：用于粗纜以太網(wǎng);

存

RG-58：用于細(xì)纜以太網(wǎng);

今RG-75：用于電視系統(tǒng)。

同軸電纜具有較高的抗干擾能。以太網(wǎng)使用二

種規(guī)格：一種是粗纜的lOBase-5,稱為標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng),

「種是細(xì)纜的lOBase-5,稱為廉價(jià)以太網(wǎng)。45

2.6傳輸介質(zhì)

2.6.1有線傳輸媒體

3.光纖

光纖通信是利用光纖傳遞光脈沖信號(hào)實(shí)現(xiàn)的。

室內(nèi)單芯單模光纜室內(nèi)多芯多模光纜

室外非金屬光纜室外金屬光纜46

2.6傳輸介質(zhì)

2.6.1有線傳輸媒體

1)光纖的傳播模式

光纖分為單模光纖SMF(Single-ModeFiber)

和多模光纖MMF(Multi-ModeFiber)兩種，傳播模

式也分為多模傳播和單模傳播兩種。多模傳播模式

是可以有多束光線從光源經(jīng)纖芯通過(guò)不同的光路傳

播。而單模傳播是采用高度集中的光源，使得發(fā)出

的光線限制在非常接近水平的很小范圍內(nèi)。

(小改旭干)《8椅世打

47

2.6傳輸介質(zhì)

2.6.1有線傳輸媒體

2）光源

為實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，在發(fā)送方需要安裝光源。光

的信號(hào)源可以是一個(gè)發(fā)光二極管（LED）或是固體激

光器，它們有不同的特性。發(fā)光二極管較便宜，但

」只能發(fā)射發(fā)散的光線，不能控制各種不同入射角度,

因此，發(fā)光二極管只用于短距離傳輸信息。激光具

“有高度的集中性，可以聚集到一個(gè)很小的范圍內(nèi)，

；從而可以控制入射角度的大小，因此激光信號(hào)在長(zhǎng)

離傳播后仍能保持信號(hào)的特征。

48

2.6傳輸介質(zhì)j

2.6.1有線傳輸媒體

3）光纖的傳輸特性”

光纖中當(dāng)有光脈沖出現(xiàn)時(shí)表示二進(jìn)制數(shù)字“1”，

沒(méi)有光脈沖時(shí)表示二進(jìn)制數(shù)字“0”。通信時(shí)，先將

源端的電信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)楣庑盘?hào)（光電轉(zhuǎn)換），由光發(fā)

送器產(chǎn)生光束，并將光信號(hào)導(dǎo)入光纖中傳播。接收

亍端由光接收器接收光信號(hào)，并將其還原成電信號(hào)。

4）光纖的優(yōu)點(diǎn)

49

2.6傳輸介質(zhì)

2.6.1有線傳輸媒體

4.光纖接口

光纖收發(fā)器是一種電信號(hào)和光信號(hào)進(jìn)行互換的

傳輸轉(zhuǎn)換單元，也被稱之為光電轉(zhuǎn)換器或光纖模塊C

ST和SC是指光纖連接器的兩種接口類型。

lOBase-F的連接器通常是ST類型的，而lOOBase-FX

」連接器大部分為SC類型的。

；ST連接器SC連接器ST適配器SC適配器

2.6傳輸介質(zhì)

2.6.2無(wú)線傳輸

1.無(wú)線電波段分配

2.微波通信

3.衛(wèi)星通信

4.紅外通信和激光通信

27物理層

2.7.1物理層的作用和特性

物理層是通信子網(wǎng)的最底層，其傳輸單位是比

特（bit）,向下直接和信道（傳輸介質(zhì)）相連接。

物理層的作用是在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間的物理媒體上

提供線路的建立、維持和釋放，實(shí)現(xiàn)二進(jìn)制位流的

?塔明傳輸，并進(jìn)行差錯(cuò)檢查等。物理層是對(duì)DTE和

俄CE之間通信接口的描述和規(guī)定,如圖所示。

J介r

E

52

27物理層

2.7.1物理層的作用和特性

DTE是信源或信宿，如計(jì)算機(jī)、終端、路7

由器等；DCE是網(wǎng)絡(luò)設(shè)備接入點(diǎn)的統(tǒng)稱，如交

換機(jī)、調(diào)制解調(diào)器等。常見(jiàn)的DTE和DCE之間的

接口有PCMODEM之間的接口（RS-232-C）、網(wǎng)

」卡與雙絞線連接的接口（RJ-45）等。

RS232c接口RJ-45接日

2.7物理層

2.7.1物理層的作用和特性

1.物理層提供的功能

?保證數(shù)據(jù)按位傳送的正確性，同時(shí)提

供通信接口定義、控制信號(hào)、數(shù)據(jù)傳輸速率、

接口信號(hào)電平等；

⑦?物理層管理；

事?建立、儺痔和程沛物理詫榜._

"‘就像打電話過(guò)程，建立連接（呼叫一、

?——是否占線、沒(méi)人接聽(tīng)、不在服務(wù)區(qū)和

正常接通等）、維持（通話）、釋放（掛

機(jī)）。

2.7物理層

2.7.1物理層的作用和特性f

2.物理層的特性’.

?機(jī)械特性

機(jī)械特性詳細(xì)說(shuō)明了接插式連接器的大小、形狀、尺寸、

引腳的排列方式

鎖定裝置以及相應(yīng)通信介質(zhì)的參數(shù)和特性等。

.電氣特性

電氣特性規(guī)定了信號(hào)及有關(guān)電路的特性。

?功能特性

規(guī)定了接口信號(hào)的來(lái)源、作用以及其它信號(hào)之間的關(guān)系。

?規(guī)程特性

是協(xié)議，定義了DTE和DCE接口進(jìn)行二進(jìn)制比特流傳輸前

［控制步驟，包括各信號(hào)線的工作規(guī)程和時(shí)序。

55

2.7物理層

2.7.2物理層協(xié)議（接口標(biāo)準(zhǔn)）

1.EIA?RS?232C接口標(biāo)準(zhǔn)

?EIA-RS-232c的機(jī)械特性

DB25針式（凸插座）

DB25引式（凹插座）

另有一個(gè)9芯標(biāo)準(zhǔn)連接器簡(jiǎn)化標(biāo)準(zhǔn)o

是雙極性不

歸零編碼

2便幺電氣特性

邏輯“1”的出平范圍是-5?-15V；邏

網(wǎng)輯“0”的電平范圍是+5?+15V。56

2.7物理層

2.7.2物理層協(xié)議（接口標(biāo)準(zhǔn)）

1.EIA-RS?232C接口標(biāo)準(zhǔn)

?EIA-RS-232c的功能特性

20根信號(hào)線（其中2根地線、4根數(shù)據(jù)

線、11根控制線、3根定時(shí)信號(hào)線），剩

j下的5根線（9、10、11、18、25）做備用

q或末定義。

57

2.7物理層

2.7.2物理層協(xié)議（接口標(biāo)準(zhǔn)）

1.EIA?RS?232C接口標(biāo)準(zhǔn)

?EIA-RS-232c的功能特性

發(fā)送的發(fā)送DTE設(shè)接收線信保留期瞬收

接地?cái)?shù)據(jù)接收的請(qǐng)求備就緒信號(hào)號(hào)檢測(cè)器保留（測(cè)試）信號(hào)檢測(cè)器輔助清

清除翼向（蓊盤(pán)）未定義除發(fā)送

保護(hù)數(shù)據(jù)發(fā)送

O00O000??????

輔助數(shù)輔助數(shù)本地回饋DTE設(shè)振鈴指示DTE至ljDCE

據(jù)傳輸據(jù)接收備就緒用曾測(cè)試

至至！|遠(yuǎn)程回饋數(shù)據(jù)信號(hào)

DCEljDTEDCEDTE輔助發(fā)SX模式

發(fā)送方信號(hào)接收方信號(hào)送請(qǐng)求和信號(hào)速率選擇

基準(zhǔn)時(shí)鐘基準(zhǔn)時(shí)鐘質(zhì)量檢測(cè)

2.7物理層

2.7.2物理層協(xié)議（接口標(biāo)準(zhǔn)）

Pin2y2Pin15

Pin3=Pin13

Pin4aPin12

Pin5y