第2章内容回顾 计算机网络的功能 OSI参考模型 同层之间 协议相同 下层对上层 提供服务 OSI参考模型每一层的名称与功能 数据封装与拆封装的过程 TCP/IP参考模型 TCP/IP参考模型每一层的名称与功能 TCP/IP参考模型与OSI模型的对比 1Chapter物理层第3章2Chapter本章目标 了解物理层的概念 了解物理层传输的信号和使用的接口 掌握如何区分不同的物理层传输介质 掌握如何判定不同介质的使用场合 了解线缆的规范 掌握双绞线的连接方式 掌握如何制作交叉网线和标准网线并进行 测试3Chapter本章结构分层模型双绞线光缆无线通信网络接口卡中继器集线器物理层的功能物理层关心的问题物理层概述信号线缆的规范和连接物理层的设备接口传输介质4Chapter物理层网络的基础 物理层是TCP/IP模型的最底层 物理层为数据传输提供可靠环境物理层是网络的基 础，正如同公路是汽 车通行的基础一样5Chapter物理层概述 物理层是TCP/IP五层模型的最底层，它为数据通 信的介质提供规范和定义 直接面向实际承担数据传输的物理媒体 传输单位为比特，主要讨论的是在通信线路上比 特流的传输问题6Chapter物理层的功能 功能一：为数据端设备提供传送数据的通路 功能二：传输数据 物理层关心的是信号 、接口和传输介质7Chapter物理层关心的是什么机械特性指明通信实体间硬件连接接口的机械 特点 电气特性规定了在物理连接上导线的电气连接 及有关的电路的特性 功能特性指明物理接口各条信号线的用途（用 法） 规程特性指明利用接口传输位流的全过程及各 项用于传输的事件发生的合法顺序 为了传输信号，物理 层规定了那些特性？8Chapter物理层的机械特性示例9Chapter什么是信号 信息、数据和信号 模拟信号和数字信号信息是人对 现实世界事 物存在方式 或运动状态 的某种认识模拟信号是信号参 数（幅度、频率等 ）的大小连续变化 的电磁波，可以按 不同的频率在媒体 上传输 数据是用于 描述事物的 某些属性的 具体量值信号是信息 传递的媒介数字信号是不 连续的物理量 ，信号参数也 不连续变化 10Chapter信号的指标 频率和带宽 数据传输速率和比特 率频率是指在一固 定时间段内信号 幅度变化的次数 值。用每秒周期 数或者Hz（赫兹 ）表示 带宽指信号在信 道中传输可使用 的最高频率与最 低频率之差，单 位为Hz（赫兹） “带宽”也用来描述 指定网络介质或协议 的额定吞吐能力，所 指的其实是数据传输 率，通常是以“字节 /秒”为单位 数据传输速率是指设 备在某种网络协议标 准下的数据发送和接 收的能力 比特率表示单位时间 （每秒）内传输实际 信息的比特数，单位 为比特秒 11Chapter信号在传输过程中产生的失真 噪声和衰减在信号的传输、 处理过程中设备 自身、环境干扰 等原因而产生的 、与输入信号无 关的信号信噪比（S/N） 指信号中原有成 份与噪声的比例 ，常常用分贝数 （dB）表示 信号的衰减 ，即随着信 号的传播， 能量逐渐减 少 数字信号的优点：1、抗干扰能力强2、远距离传输仍能保证质量 12Chapter串行接口的分类 同步接口对应于同步通信，异步接口对应 于异步通信 同步通信和异步通信同步通信是指发送 方和接收方同时、 同步调进行数据的 发送和接收异步通信是发送方和 接收方不要求同时进 行数据的发送和接收 启始位 数据位 校验位 停止位1位 58位 1位 12位13Chapter串行接口的标准 目前通用的接口标准有 美国电子工业协会EIA的EIA-232接口 ITU-T的V系列接口和X系列接口 国际标准化组织ISO的ISO 2110 、ISO 1177等 14Chapter串行接口举例2-1 EIA-232 目前使用最广泛的串行物理接口 提供了一个利用公用电话网络作为传输媒体，并通过 调制解调器将远程设备连接起来的技术规定 机械特性25根引脚，D形接口 电气特性数据信号: “1”: -15至-5伏; “0”: +5至+15 伏 控制信号: “0”: 开（ON）; “1” : 关（ OFF） 数据速率: 0-20Kbps 传输距离: 15M公用电话网PCPCModemModemEIA-232接口EIA-232接口EIA-232远程连接 15Chapter串行接口举例2-2 EIA-232功能特性规程特性l在DTEDCE连接情况下，当“DCE就绪” 和 “DTE就绪” 均为“ON” ，就具备操作的基本条件 lDTE发送数据前，首先将“请求发送” 置为“ON” 状态，等待“允许发 送” 上应答信号为“ON”状态 后，才能在“发送数据” 上发送数据 16Chapter以太网接口 RJ45 RJ是描述公用电信网络的接口，常用的有RJ-11 和RJ-45 光纤接口 用以稳定地但并不是永久地连接两根或多根光纤 的无源组件 FC 圆形带螺纹光纤接头 ST 卡接式圆形光纤接头 SC 方型光纤接头 LC 窄体方形光纤接头 MT-RJ 收发一体的方型光纤接头 17Chapter物理层的传输介质 有线介质 双绞线 光纤 无线介质 无线电 微波 激光 红外线18Chapter双绞线 双绞线TP是目前使用最广，价格相对便宜 的一种传输介质 由两根绝缘铜导线相互缠绕组成，以减少 对邻近线对的电气干扰 由若干对双绞线构成的电缆被称为双绞线 电缆 非屏蔽双绞线UTP和屏蔽双绞线STP19Chapter双绞线的标准 EIA/TIA-568“商用建筑 物电信布线标准” Cat 5： 适用于100Mbps的100Base- TX和100Base-T4 支持高达100MHz的数据通信 传输频率为100MHz 用于语音传输和最高传输速率 为1000Mbps的数据传输 主要用于100base-T和10base- T网络。 Cat 5e：超五类双绞线 Cat 6: 传输频率为200MHzCat 5e UTPCat 5e STP20Chapter双绞线的重要性能指标参数名称参数含义合格标准（ 100MHz）衰减（Attenuation）信号经过线缆时 的强度损失，单位为分 贝21.6近端串扰（NEXT，Near- End Cross Talk）电缆 中某导线 上传输 的信号对其它导 线信号产生的噪声称为串扰，近端串扰 是出现在发送端的串扰32.3额定传输速度（NVP， Nominal Velocity of Propagation）是信号在线缆 中传输 的速度，以光速的 百分比形式表示6090衰减串扰比（ACR， Attenuation-to-Crosstalk Ratio）串扰与衰减量的比例关系，单位为分贝10.7回波损耗（RL，Return Loss）信号源输入给数据传输 系统的信号与信 号源接收到的反射信号的功率之比11.0 以超五类双绞线为例，其性能参数如下：21Chapter六类布线系统 六类系统向下兼容三类、五类、超五类布线产品 ，同时满足混合使用的要求 六类提供2倍于超五类的带宽 改善了在串扰以及回波损耗方面的性能 6类线与5类和超5类标准存在许多不同之处： 最高工作带宽200MHz 按照250MHz下检测进行设计 可作为UTP和STP的解决方案 包括超5类的所有测试，并加入新的参量 22Chapter光传输系统 光传输系统由三个部分组成：光纤传输介 质、光源和检测器 驱动器 光源光检测器 放大器 电信号电信号光信号光纤超细玻璃熔硅纤维发光二极管激光二极管光电二极管23Chapter光信号在光纤中的传输 光脉冲在光纤中的传输是利用了光的全反 射原理 光纤分为多模光纤和单模光纤 多模光纤单模光纤输入脉冲 输出脉冲 输入脉冲 输出脉冲 24Chapter光缆的结构和传播特性 光缆的结构 光缆的传播特性 损耗 色散外护套远供电源线光纤及其包层填充物加强芯包带层25Chapter多模光纤和单模光纤的比较单模光纤多模光纤用于高速度、长距离用于低速度、短距离成本高成本低端接较难端接较易窄芯线，需要激光源宽芯线，聚光好，光源可采 用激光或发光二极管耗散极小，高效耗散大，低效26Chapter无线通信 无线介质是指信号通过空气传输，信号不 能被约束在一个物理导体内 无线介质实际上就是无线传输系统，主要 包括: 无线电 微波 红外线 激光 卫星通信27Chapter无线电 无线电就是利用地面发射的无线电波通过电离层 的反射，或电离层与地面的多次反射而到达接收 端的一种远距离通信方式 传播距离远，容易穿过建筑物，全方向传播 无线电波的传播特性与频率有关 在低频上，无线电波能轻易地绕过一般障碍物，但其 能量随着传播距离的增大而急剧递减 在高频上，无线电波趋于直线传播并易受障碍物的阻 挡，还会被雨水吸收 质量不稳定，容易受到其他电子设备的各种电磁干扰 地球表面电离层地球表面地面波28Chapter微波 微波是能量集中于一点并沿直线传播，且 频率在1GHz以上的无线电波 微波通信是利用无线电波在对流层的视距 范围内进行信息传输的一种通信方式 使用频率范围一般在1GHz至20GHz左右 需要使用中继站延长传输距离 成本低，常用于长途通信 缺点是保密性不如电缆和光缆好 29Chapter各种传输介质总结传 输介 质成 本传输 距离传 输 速 率抗噪 性可 扩 展 性施 工 难 易优点总结缺点总结双绞 线低100m高STP较 好 UTP一 般好易价格便宜，使用广 泛，技术成熟，安 装简单易受电磁干扰和 窃听，传输 距离 短光缆高70km高优好难传输 速率高，传 输距离远，不易受 电磁干扰，保密性 强，使用范围正在 逐步扩大成本较高，安装 较难无线 电/微 波高可达 数百 公里较 高差好较 易几乎不受传输 距离 的限制，适合于复 杂地形衰减大，造价较 高，保密性差， 抗干扰能力差， 有时需要申请使 用频段30Chapter以太网标准中的线缆规范以太网标 准传输 介质拓扑接口最大传输 距离（m ）速率（ Mb/s）10Base-T2对三类或以上UTP星形RJ-4510010100Base-TX2对五类UTP或以上 星形RJ-451001001000Base-T 4对五类UTP或以上星形RJ-4510010001000Base-LX光缆星形SC5000 10001000Base-SX多模光缆星形SC550100031Chapter线缆的连接2-1 EIA/TIA 568A和568B 线缆的连接 标准网线 交叉网线 全反线直通/交叉直通交叉 直通交叉直通交叉交叉管脚 号用途颜色1发送 +白色和绿色 2发送 -绿色 3接收 +白色和橘黄色 4不被使用蓝色 5不被使用白色和蓝色 6接收 -橘黄色 7不被使用白色和棕色 8不被使用棕色T568A标准中RJ-45连接器的 管脚号和颜色编码 32Chapter线缆的连接2-2 标准网线的线序 交叉网线的线序 制作过程33Chapter物理层的设备4-1 网络接口卡 连接计算机和网络硬件 有一个惟一的网络节点地址 按照速率可分为10M网卡、 10/100M自适应网卡和千兆网卡 按照总线类型可分为ISA网卡、 PCI网卡等 按照提供