计算机网络(第07讲)

1、软件学院软件学院1计算机网络计算机网络（第七讲）主讲：李 勇二零一四年九月软件学院2计算机网络讲义2上次课主要内容o 数据传输模式数据传输模式n同步传输同步传输n异步传输异步传输o 多路复用技术多路复用技术n频分复用频分复用n时分复用时分复用n波分复用波分复用n码分多址码分多址o 差错校验与控制差错校验与控制软件学院32.5 传输媒体传输媒体o 在网络体系结构中，传输媒体在物理层之外在网络体系结构中，传输媒体在物理层之外。o 传输媒体又称为媒体、传输介质或传输媒介传输媒体又称为媒体、传输介质或传输媒介。o 传输媒体是数据传输系统中在发送器和接收传输媒体是数据传输系统中在发送器和接收器之间的物理

2、线路。器之间的物理线路。o 媒体分为导向媒体和非导向媒体。媒体分为导向媒体和非导向媒体。软件学院41、导向传输媒体o 所谓的导向传输媒体是指信号沿着媒体铺设所谓的导向传输媒体是指信号沿着媒体铺设的方向传播并被限制在媒体的物理边界内的的方向传播并被限制在媒体的物理边界内的媒体。媒体。 1、双绞线、双绞线 2、同轴电缆、同轴电缆 3、光缆、光缆软件学院5双绞线概述o双绞线由两条包着绝缘材料的导体组成，这两条导体按照每双绞线由两条包着绝缘材料的导体组成，这两条导体按照每10厘厘米交叉至少米交叉至少3次的标准均匀的缠绕在一起（绞合度）。次的标准均匀的缠绕在一起（绞合度）。1、之所以采用双绞线是因为通过

3、交叉可以抵消导线上的噪声，、之所以采用双绞线是因为通过交叉可以抵消导线上的噪声，从而减少对双绞线中信号的影响。从而减少对双绞线中信号的影响。2、根据是否提供对其他线路引起的干扰屏蔽功能，双绞线分为、根据是否提供对其他线路引起的干扰屏蔽功能，双绞线分为屏蔽双绞线屏蔽双绞线(STP)和非屏蔽双绞线和非屏蔽双绞线(UTP)。软件学院6屏蔽双绞线o 屏蔽双绞线（屏蔽双绞线（STPSTP）是屏蔽的双绞线由）是屏蔽的双绞线由8 8根根4 4对外部包有对外部包有绝缘材料的导体组成，在绝缘材料的导体组成，在4 4对双绞线的外层加上一层金对双绞线的外层加上一层金属箔或金属网格，然后再加一层聚氯乙烯外皮。属箔或金

4、属网格，然后再加一层聚氯乙烯外皮。 1 1、之所以加一层金属箔或金属网格，是用来屏蔽外、之所以加一层金属箔或金属网格，是用来屏蔽外来的干扰。来的干扰。 2 2、需要注意的是，如果使用屏蔽的双绞线进行布线、需要注意的是，如果使用屏蔽的双绞线进行布线，则屏蔽层必须接地。，则屏蔽层必须接地。软件学院7非屏蔽双绞线o非屏蔽双绞线（非屏蔽双绞线（UTP） 是经常使用的一种双绞线。与屏蔽双绞是经常使用的一种双绞线。与屏蔽双绞线唯一不同的是没有金属箔或金属网格。线唯一不同的是没有金属箔或金属网格。 1、抗干扰能力不如屏蔽双绞线、抗干扰能力不如屏蔽双绞线序号序号电缆种类电缆种类抗干扰能力抗干扰能力1UTP 电

5、缆（无屏蔽层）电缆（无屏蔽层）40dB2STP 电缆（铝箔屏蔽）电缆（铝箔屏蔽）85dB 2、在非屏蔽双绞线中、在非屏蔽双绞线中8根导体具有不同的颜色，通常是：根导体具有不同的颜色，通常是： （1）白橙、橙：缠绕在一起，成为一对；）白橙、橙：缠绕在一起，成为一对； （2）白蓝、蓝：缠绕在一起，成为一对；）白蓝、蓝：缠绕在一起，成为一对； （3）白绿、绿：缠绕在一起，成为一对；）白绿、绿：缠绕在一起，成为一对； （4）白褐、褐：缠绕在一起，成为一对。）白褐、褐：缠绕在一起，成为一对。软件学院8双绞线分类o双绞线按质量划分为如下双绞线按质量划分为如下8种：种： 1、1类双绞线类双绞线 750kHZ

6、 在电话系统中使用的双绞线，这种类别的双绞线只适合传输语音信号和低速的数据信号。在电话系统中使用的双绞线，这种类别的双绞线只适合传输语音信号和低速的数据信号。 2、2类双绞线类双绞线 1MHz 适用于传输语音信号和适用于传输语音信号和4Mbps的数字数据传输。的数字数据传输。 3、3类双绞线类双绞线 16MHz 绞合长度为绞合长度为2.53.3cm，适用于语音传输和最大，适用于语音传输和最大10Mbps的数字数据传输。的数字数据传输。 4、4类双绞线类双绞线 20MHz 绞合长度小于绞合长度小于2.5cm ，加上其他条件使线路适用于语音传输和最大，加上其他条件使线路适用于语音传输和最大16Mb

7、ps的数字数据传输。的数字数据传输。 5、5类双绞线类双绞线 100MHz 绞合长度为绞合长度为0.60.85cm,适用于语音传输和最大适用于语音传输和最大100Mbps的数字数据传输。的数字数据传输。 6、超、超5类双绞线类双绞线 100MHz 适用于语音传输和最大适用于语音传输和最大155Mbps的数字数据传输。的数字数据传输。 7、6类双绞线类双绞线 250MHz 适用于语音传输和最大适用于语音传输和最大1000Mbps的数字数据传输的数字数据传输 。 8、7类双绞线类双绞线 600MHz 在在10G以太网中使用。以太网中使用。 软件学院9双绞线接线标准o 1991年，针对在工程中如何使

8、用双绞线，美国电子工年，针对在工程中如何使用双绞线，美国电子工业协会业协会EIA和电信工业协会和电信工业协会TIA联合发布了一个标准，联合发布了一个标准，EIA/TIA-586。o 1995更新为更新为EIA/TIA-568A，随后又产生了，随后又产生了EIA/TIA-568B。o EIA/TIA-568B是工程中经常采用的标准，该标准是工程中经常采用的标准，该标准规定了在工程如何进行双绞线的连接。规定了在工程如何进行双绞线的连接。软件学院10EIA/TIA-568B 标准内容线序表表 EIA/TIA-568BEIA/TIA-568B标准铰接线的线序标准铰接线的线序序号序号颜色色标颜色色标对应

9、于对应于RJ45RJ45序号序号1 1橙白橙白1 12 2橙橙2 23 3绿白绿白3 34 4蓝蓝4 45 5蓝白蓝白5 56 6绿绿6 67 7棕白棕白7 78 8棕棕8 8EIA/TIA-568B标准接线示意图标准接线示意图EIA/TIA-568B标准标准RJ45接线示意图接线示意图软件学院11EIA/TIA-568B 标准内容接线方法Tx+1Tx-2Rx+3Rx-6Tx+1Tx-2Rx+3Rx-6EIA/TIA-568B标准定义普通线的连接示意图标准定义普通线的连接示意图 Tx+1Tx-2Rx+3Rx-6Tx+1Tx-2Rx+3Rx-6EIA/TIA-568B标准定义铰接线的连接示意图标

10、准定义铰接线的连接示意图软件学院12同轴电缆o 同轴电缆分为同轴电缆分为50和和75两种。两种。1、同轴电缆比双绞线屏蔽性好，因此可以以、同轴电缆比双绞线屏蔽性好，因此可以以更高的速度传输得更远；更高的速度传输得更远；2、同轴电缆的连接采用、同轴电缆的连接采用T型头和型头和BNC头；头；3、50的同轴电缆采用基带传输，的同轴电缆采用基带传输，75采用采用宽带传输。宽带传输。o 宽带电缆系统分为双电缆系统和单电缆系统。宽带电缆系统分为双电缆系统和单电缆系统。软件学院13光缆o光缆主要使用其中的光纤传输光信号，光纤通常由纤芯和包层构成。光缆主要使用其中的光纤传输光信号，光纤通常由纤芯和包层构成。1

11、、非常透明的石英玻璃拉成细丝，称为纤芯，然后和包层一起构成双层、非常透明的石英玻璃拉成细丝，称为纤芯，然后和包层一起构成双层通信圆柱体。纤芯很细，其直径只有通信圆柱体。纤芯很细，其直径只有8至至100um。光波通过纤芯进行传。光波通过纤芯进行传导；导；2、光线在光纤中利用全反射进行传播，之所以产生全反射是因为光在不、光线在光纤中利用全反射进行传播，之所以产生全反射是因为光在不同密度的介质中的传输速度不一致，具体体现在折射率上；同密度的介质中的传输速度不一致，具体体现在折射率上；3、由于包层和纤芯具有不同的折射率，当光线从高折射率射向低折射率、由于包层和纤芯具有不同的折射率，当光线从高折射率射向

12、低折射率时，其折射角大于入射角，如果入射角足够大，就会出现全反射。时，其折射角大于入射角，如果入射角足够大，就会出现全反射。软件学院14光缆构成o光缆由光纤及其辅助材料组成。光缆由光纤及其辅助材料组成。外护套外护套远供电源线远供电源线光纤及其包层光纤及其包层填充物填充物加强芯加强芯外径外径内径内径光纤示意图光纤示意图4芯光缆构成示意图芯光缆构成示意图o光缆通信至少需要收发两条光纤。光缆通信至少需要收发两条光纤。o光缆可以有光缆可以有2芯、芯、4芯等。芯等。o光缆可以分为室外光缆和室内光缆光缆可以分为室外光缆和室内光缆。软件学院15光纤中的光信号与光传播系统o光的全反射，解决了光信号在介质中传播

13、的问题，为光信号在光纤中光的全反射，解决了光信号在介质中传播的问题，为光信号在光纤中的传输奠定了基础。的传输奠定了基础。o光信号利用光传播系统传输数据。光传播系统包括光源、传输介质和光信号利用光传播系统传输数据。光传播系统包括光源、传输介质和检测器；检测器；o在光传播系统中利用光脉冲表示数据，一个光脉冲表示在光传播系统中利用光脉冲表示数据，一个光脉冲表示1，无光脉冲，无光脉冲表示表示0。 1、主要使用的波段为、主要使用的波段为0.85um、1.30um 和和1.55um， 0.85um衰减较大；衰减较大；2、每个波段具有、每个波段具有25000-30000GHz的带宽。的带宽。o光通讯系统的模

14、型应用示例如下：光通讯系统的模型应用示例如下：光电光电转换转换器器光电光电转换转换器器电信号电信号光信号光信号电信号电信号电介质电介质光介质光介质电介质电介质软件学院16多模光纤与单模光纤o 根据传播机制的不同，光纤分为单膜和多膜。根据传播机制的不同，光纤分为单膜和多膜。 1、单膜传输距离远；、单膜传输距离远； 2、多膜传输距离近。、多膜传输距离近。软件学院17多模光纤o 光纤的孔径可以容纳多条不同角度入射的光线在光纤中光纤的孔径可以容纳多条不同角度入射的光线在光纤中传输，这样的光纤称为多模光纤。传输，这样的光纤称为多模光纤。o 光脉冲在多模光纤中传输会逐渐展宽，造成失真，因此光脉冲在多模光纤

15、中传输会逐渐展宽，造成失真，因此只适合近距离传输。只适合近距离传输。输入脉冲输入脉冲输出脉冲输出脉冲内径内径外径外径o常用的多模光纤为常用的多模光纤为50/125um，62.5/125um。软件学院18单模光纤o 光纤的孔径只能容纳一条光线（光纤的直径只有一个光光纤的孔径只能容纳一条光线（光纤的直径只有一个光的波长）在光纤中传输，这样的光纤称为单模光纤。的波长）在光纤中传输，这样的光纤称为单模光纤。o 光脉冲在单模光纤中传输不会产生多次反射，不会造成光脉冲在单模光纤中传输不会产生多次反射，不会造成失真，因此适合长距离传输。失真，因此适合长距离传输。输入脉冲输入脉冲内径内径外径外径o常用的单模光

16、纤为常用的单模光纤为10/125um，9/125um。输出脉冲输出脉冲软件学院19光纤的优点和缺点o光纤的主要优点光纤的主要优点 1、传输频带非常宽，通信容量大；、传输频带非常宽，通信容量大； 2、传输损耗小，中继距离长；、传输损耗小，中继距离长； 3、抗雷电和电磁干扰性好；、抗雷电和电磁干扰性好； 4、无串音干扰，保密性好；、无串音干扰，保密性好； 5、体积小、重量轻，减小施工难度。、体积小、重量轻，减小施工难度。o光纤的缺点光纤的缺点 1、两根光纤精确的连接比较困难；、两根光纤精确的连接比较困难； 2、光的传播是单向的；、光的传播是单向的； 3、光纤的价格比较贵。、光纤的价格比较贵。软件学

17、院202、非导向传输媒体o 非导向传输媒体是指不使用物理导体来传输电非导向传输媒体是指不使用物理导体来传输电磁波，而是将信号通过空气（也可以通过水）磁波，而是将信号通过空气（也可以通过水）广播出去，从而使任何一个具有接收设备的客广播出去，从而使任何一个具有接收设备的客户都能接收它。无线通信采用非导向媒体。户都能接收它。无线通信采用非导向媒体。o 无线通讯可采用的频段很广。根据不同的频段无线通讯可采用的频段很广。根据不同的频段可用的无线传输应用系统有：无线电通信系统可用的无线传输应用系统有：无线电通信系统、微波通信系统、红外通信系统、卫星移动通、微波通信系统、红外通信系统、卫星移动通信系统等。信

18、系统等。软件学院21无线通信概述o在不适合使用导向媒体的场合无线通信是唯一的选择在不适合使用导向媒体的场合无线通信是唯一的选择 1 1、高山、大河；、高山、大河； 2 2、历史保护；、历史保护； 3 3、移动通讯。、移动通讯。o无线传输采用电磁波作为介质无线传输采用电磁波作为介质 1 1、利用频率、波长和光速三个参数描述电磁波。、利用频率、波长和光速三个参数描述电磁波。 （1 1）电磁波每秒震动的次数为频率（）电磁波每秒震动的次数为频率（f f）；）； （2 2）两个相邻的波峰间的距离为波长（）两个相邻的波峰间的距离为波长（）；）； （3 3）电磁波在真空中传输的速度为光速（）电磁波在真空中传

19、输的速度为光速（c c）。）。 2 2、三者的关系是：、三者的关系是： f=cf=c。软件学院22无线通信的频段划分频段划分频段划分频率范围频率范围甚低频(VLF)3KHz-30KHz低频(LF)30kHz中频(MF)300kHz-3MHz高频(HF)3MHz-30MHz甚高频(VHF)30MHz-300MHz特高频(UHF)30MHz-3GHz超高频(SHF)3GHz-30GHz极高频(EHF)30GHzo 无线电磁波分为八个频段，由政府统一管理无线电磁波分为八个频段，由政府统一管理。软件学院23无线通信的原理o无线电技术认为地球外有对流层和电离层，无线通信利用它们进行信号无线电技术认为地球

20、外有对流层和电离层，无线通信利用它们进行信号传输。传输。 1、对流层是指地球大气层距离地面、对流层是指地球大气层距离地面30英里的大气层；英里的大气层； 2、电离层是指在对流层之上而在太空以下的大气层。、电离层是指在对流层之上而在太空以下的大气层。o无线电波利用对流层和电离层，通过五种不同的传播方式进行传输无线电波利用对流层和电离层，通过五种不同的传播方式进行传输 1、球面传播：在大气的最低层进行，信号位于最低的频段，信号沿地球、球面传播：在大气的最低层进行，信号位于最低的频段，信号沿地球表面传播。传输的距离取决于信号的能量。表面传播。传输的距离取决于信号的能量。 2、对流层传播：可以以直线形

21、式传播，也可向对流层较高层次广播，然、对流层传播：可以以直线形式传播，也可向对流层较高层次广播，然后反射回地面。后反射回地面。 3、电离层传播：信号发送到电离层，然后反射回地面，可以以较小的能、电离层传播：信号发送到电离层，然后反射回地面，可以以较小的能量传播更远的距离。量传播更远的距离。 4、视线传播：甚高频信号直接从一根天线传输到另一根天线，天线必须、视线传播：甚高频信号直接从一根天线传输到另一根天线，天线必须是有方向的。是有方向的。 5、空间传播：利用卫星代替大气折射。、空间传播：利用卫星代替大气折射。软件学院24常用的无线通讯技术o 无线电传输技术无线电传输技术o 微波通讯技术微波通讯

22、技术o 红外通信技术红外通信技术软件学院25无线电传输技术o 无线电传输采用无线电传输采用104-108Hz的频率范围，主要在低频的频率范围，主要在低频、中频、高频和甚高频频段。、中频、高频和甚高频频段。1、无线电波容易产生，且传输距离很远；、无线电波容易产生，且传输距离很远；2、无线电波是全向的；、无线电波是全向的；3、在低频频段，无线电波很容易穿透建筑物，而在高、在低频频段，无线电波很容易穿透建筑物，而在高频部分，无线电波倾向于直线传播，不容易穿透建筑物频部分，无线电波倾向于直线传播，不容易穿透建筑物；4、无线电波容易受到雨水、雪以及其他电子设备的干、无线电波容易受到雨水、雪以及其他电子设

23、备的干扰；扰；5、由于全向传输，且传输距离较远，无线电波的相互、由于全向传输，且传输距离较远，无线电波的相互干扰很严重，所以，政府要严格管理。干扰很严重，所以，政府要严格管理。软件学院26微波通信技术微波通信技术o微波通信采用视线传播，在电磁波中，微波频率范围在微波通信采用视线传播，在电磁波中，微波频率范围在108-1012Hz之间。之间。 1、信号通过天线发送和接收，天线越高，信号传输距离越远；、信号通过天线发送和接收，天线越高，信号传输距离越远； 2、一般情况下，微波传输在、一般情况下，微波传输在50km左右，如果远距离传输需要中左右，如果远距离传输需要中继站；继站； 3、微波通信一次只能

24、向一个方向传播，因此双向传输需要两种频、微波通信一次只能向一个方向传播，因此双向传输需要两种频率。率。地球表面地球表面50km软件学院27微波通信技术的中继o 微波通信中继可以采用微波接力通信和卫星通信两种形微波通信中继可以采用微波接力通信和卫星通信两种形式，但主要采用地面微波接力通信。式，但主要采用地面微波接力通信。o 计算机无线网络采用的是微波通讯技术。计算机无线网络采用的是微波通讯技术。地球表面地球表面中继站中继站中继站中继站中继站中继站中继站中继站软件学院28红外通信技术o 使用的频段在使用的频段在10101212-10-101414HzHz范围内。范围内。o 广泛用于短距离通讯。广泛

25、用于短距离通讯。o 它们有方向性，简单、造价低，但不能穿越固体物资（它们有方向性，简单、造价低，但不能穿越固体物资（既是缺点，也是优势）。既是缺点，也是优势）。o 红外防窃听比无线电系统要好。红外防窃听比无线电系统要好。o 红外系统使用的频段不需要政府的批准。红外系统使用的频段不需要政府的批准。o 家电的遥控系统是引用最广的一个领域。家电的遥控系统是引用最广的一个领域。o 桌面系统是红外通信应用又一个领域。桌面系统是红外通信应用又一个领域。软件学院292.6 总结o 通讯系统的模型通讯系统的模型o 信息、数据、信号和码元的定义信息、数据、信号和码元的定义o 信道的极限容量信道的极限容量o 信道

26、复用信道复用o 数据交换方式数据交换方式o 数据传输方法数据传输方法o 差错校验和控制差错校验和控制o 传输介质传输介质软件学院软件学院第第3章章 物理层物理层o3.1 物理层概述物理层概述o3.2 物理层协议物理层协议o3.3 物理层设备物理层设备o3.4 总结总结软件学院313.1 物理层概述物理层概述o物理层是网络体系结构中最下面的一层，主要解决计算机在各种不同通物理层是网络体系结构中最下面的一层，主要解决计算机在各种不同通信线路上传输数据比特流的问题，这些问题包括：信线路上传输数据比特流的问题，这些问题包括：1、计算机与通信线路（传输设备和传输媒体）的接口问题，包括：接口、计算机与通信

27、线路（传输设备和传输媒体）的接口问题，包括：接口形状、引脚的规格和作用以及锁定机制等；形状、引脚的规格和作用以及锁定机制等；2、比特流传输问题，包括：信号电平、信号编码、传送方式、物理连接、比特流传输问题，包括：信号电平、信号编码、传送方式、物理连接的建立和拆除等问题；的建立和拆除等问题；3、屏蔽通信线路的差异，向数据链路层提供无差异的、透明的、不可靠、屏蔽通信线路的差异，向数据链路层提供无差异的、透明的、不可靠的比特流传输服务。的比特流传输服务。o物理层采用的协议称为物理层规程。物理层采用的协议称为物理层规程。o物理层不包括传输媒体。物理层不包括传输媒体。o数据传输采用串行的方式，传输单位为

28、比特。数据传输采用串行的方式，传输单位为比特。o物理层不涉及寻址，因此不需要地址。物理层不涉及寻址，因此不需要地址。软件学院32物理层工作过程物理层工作过程o信源信源1 1、从数据链路层接收比特流（服务访问点、服务）；、从数据链路层接收比特流（服务访问点、服务）； 2 2、将并行传输转换成串行传输（协议、传输方式）。、将并行传输转换成串行传输（协议、传输方式）。3 3、将比特流编码成码元，并将其发送到物理链路上（编码、信号、将比特流编码成码元，并将其发送到物理链路上（编码、信号与信道）。与信道）。4 4、媒体实现信号的传输（媒体）。、媒体实现信号的传输（媒体）。o信宿信宿1 1、从媒体上识别码

29、元；、从媒体上识别码元；2 2、将码元译码成比特流；、将码元译码成比特流；3 3、将串行传输转换成并行传输；、将串行传输转换成并行传输；4 4、将比特流交给数据链路层。、将比特流交给数据链路层。软件学院33物理层工作示意图物理层工作示意图 比特流 比特流 传输媒体 数据链路层 帧 01110101011101 曼彻斯特 0 1 1 1 0 1 0 1 1 并转串 编码 电信号 数据链路层 帧 01110101011101 0 1 1 1 0 1 0 1 1 曼彻斯特 串转并 译码 电信号 物理层 物理层 同步/异步 单、半、全双工 同步/异步 单、半、全双工 软件学院34物理层功能物理层功能o

30、调用数据通信系统提供的信号传输服务，实现本层协议功能，向数据链调用数据通信系统提供的信号传输服务，实现本层协议功能，向数据链路层提供无差异、不可靠和透明的比特流传输服务。路层提供无差异、不可靠和透明的比特流传输服务。1、如何调用数据通信系统的信号传输服务；、如何调用数据通信系统的信号传输服务；2、无差异、不可靠和透明的的含义；、无差异、不可靠和透明的的含义；3、比特流传输。、比特流传输。o上述功能的实现具体体现在主机与通信线路上的通信设备之间的接口的上述功能的实现具体体现在主机与通信线路上的通信设备之间的接口的特性上，这些特性包括：特性上，这些特性包括：1、机械特性、机械特性2、电气特性、电气

31、特性3、功能特性、功能特性4、规程特性、规程特性软件学院35机械特性机械特性o 机械特性指网络连接传输媒体的接口所用接线器的机械特性指网络连接传输媒体的接口所用接线器的形状、尺寸、引脚数目及其排列、固定和锁定装置形状、尺寸、引脚数目及其排列、固定和锁定装置等。等。1、提供计算机与传输媒体连接功能；、提供计算机与传输媒体连接功能；2、屏蔽传输媒体的差异性。、屏蔽传输媒体的差异性。软件学院36电气特性电气特性o 电气特性指在网络接口电缆的各条线上出现的电压的电气特性指在网络接口电缆的各条线上出现的电压的范围。范围。1、有效数据信号电压范围；、有效数据信号电压范围；2、有效控制信号电压范围。、有效控

32、制信号电压范围。软件学院37功能特性功能特性o 功能特性指某条线上出现的某一电平的电压表功能特性指某条线上出现的某一电平的电压表示何种意义。示何种意义。n 1、定义使用的编码方式；、定义使用的编码方式；n 2、实现比特到码元的转换。、实现比特到码元的转换。曼彻斯特编码曼彻斯特编码 差分曼彻斯特编码差分曼彻斯特编码 软件学院38过程特性过程特性o 过程特性指对于不同功能的各种可能事件出现的顺过程特性指对于不同功能的各种可能事件出现的顺序。序。1、实现信号同步；、实现信号同步；2、实现并串转换。、实现并串转换。曼彻斯特编码曼彻斯特编码 差分曼彻斯特编码差分曼彻斯特编码 软件学院39物理层功能分解物

33、理层功能分解o基本功能基本功能1、比特流接收；、比特流接收；2、并到串的转换；、并到串的转换；3、编码；、编码；4、信号的识别；、信号的识别；5、译码；、译码；6、串到并的转换；、串到并的转换；7、比特流提交。、比特流提交。o其他功能其他功能1、并串转换的缓存管理；、并串转换的缓存管理；2、透明传输；、透明传输；3、屏蔽传输媒体的差异。、屏蔽传输媒体的差异。软件学院40从体系结构的观点描述物理层功能从体系结构的观点描述物理层功能o调用数据通信系统提供的信号传输功能。调用数据通信系统提供的信号传输功能。o实现本层协议的功能。实现本层协议的功能。o向数据链路层提供无差异的、不可靠的和透明的比特流传

34、输服向数据链路层提供无差异的、不可靠的和透明的比特流传输服务。务。o可理解为物理层向数据链路层提供了无差异的、不可靠的和透可理解为物理层向数据链路层提供了无差异的、不可靠的和透明的比特管道。明的比特管道。软件学院413.2 物理层规程物理层规程o 常用的物理层规程常用的物理层规程1、RS-232-C2、ADSL3、同步光纤网、同步光纤网SONET和同步数字系列和同步数字系列SDH软件学院421、EIA RS-232-Co 美国电子工业协会美国电子工业协会1969年发布的一个计算机年发布的一个计算机或终端与调制解调器之间的接口标准。或终端与调制解调器之间的接口标准。1、 RS（Recommend

35、ed Standard）、）、232是该标准的标识号码、是该标准的标识号码、C是修改版本号；是修改版本号；2、相应的国际标准是、相应的国际标准是V24；3、该标准规定了、该标准规定了DTE与与DCE之间的机械、电之间的机械、电气、功能和过程特性；气、功能和过程特性；4、最大传输速率为、最大传输速率为19.2kbps，最大距离为，最大距离为15m。软件学院432、ADSLoADSLADSL（Asymmetric Digital Subscriber LineAsymmetric Digital Subscriber Line，不对称数字用户线），不对称数字用户线）1 1、一种利用现有的传统电话线

36、路高速传输数字信息的技术，是一种、一种利用现有的传统电话线路高速传输数字信息的技术，是一种调制解调技术；调制解调技术；2 2、该技术将大部分带宽用来传输下行信号，而只用一小部分带宽来、该技术将大部分带宽用来传输下行信号，而只用一小部分带宽来传输上行信号；传输上行信号；3 3、提供三条信道：高速下行（、提供三条信道：高速下行（1.5Mbps1.5Mbps到到9Mbps9Mbps）、上行（）、上行（640kbps640kbps到到1.536Mbps1.536Mbps）和普通电话业务；）和普通电话业务；4 4、传输速度与传输距离有关（、传输速度与传输距离有关（ANSI T1.143ANSI T1.1

37、43）。）。软件学院443、SONETSDHo PCM数字传输系统存在许多缺点，主要有数字传输系统存在许多缺点，主要有 1、速率标准不统一（、速率标准不统一（T1、E1、高次群）；、高次群）； 2、不是真正意义上的同步传输。、不是真正意义上的同步传输。o 为解决上述问题，提高传输的速率，为解决上述问题，提高传输的速率，1988年美国推出年美国推出了一个数字传输标准既同步光纤网了一个数字传输标准既同步光纤网 SONET（Synchronous Optical Network）。）。 软件学院45SONEToSONET是是ANSI（美国国家标准学会，（美国国家标准学会，AMERICAN NATIO

38、NAL STANDARDS INSTITUTE，成立于，成立于1918年）标准。年）标准。1、将比特流编码成光信号在光纤上传输；、将比特流编码成光信号在光纤上传输；2、提供的高速度和帧结构允许支持一组非常灵活的承载服务；、提供的高速度和帧结构允许支持一组非常灵活的承载服务；3、同步的各级时钟都来自一个非常精确的主时钟同步的各级时钟都来自一个非常精确的主时钟; ;4、为光纤传输系统定义了同步传输的线路速率等级结构，该结构以为光纤传输系统定义了同步传输的线路速率等级结构，该结构以51.84Mbit/s51.84Mbit/s为基础；为基础； （1 1） 51.84Mbit/s 51.84Mbit/s

39、 对应电信号的对应电信号的STS-1STS-1标准，对应光信号的标准，对应光信号的OC-1OC-1标标准；准； （2 2）从）从51.84Mbit/s51.84Mbit/s到到39813.120Mbits39813.120Mbits都有相关的标准定义。都有相关的标准定义。6 6、规定了波长为、规定了波长为1310nm1310nm和和1550nm1550nm的激光源，定义了标准光信号；的激光源，定义了标准光信号；7 7、分为四个光接口层：光子层、数字段层、线路层和路径层。、分为四个光接口层：光子层、数字段层、线路层和路径层。软件学院46同步数字系列同步数字系列SDHoITU-TITU-T（国际电

40、信联盟远程通信标准化组织，（国际电信联盟远程通信标准化组织，ITU-T for ITU Telecommunication ITU-T for ITU Telecommunication Standardization SectorStandardization Sector）以美国标准）以美国标准SONETSONET为基础，制定出国际标准同步系列为基础，制定出国际标准同步系列SDHSDH（Synchronous Digital HierarchySynchronous Digital Hierarchy）；）；1 1、SDHSDH的基本速率是的基本速率是155.52Mbit/s155.52M

41、bit/s，称为第，称为第1 1级同步传递模块，既级同步传递模块，既STM-1STM-1；2 2、SDHSDH多用于中国和欧洲，而多用于中国和欧洲，而SONETSONET多用于北美和日本；多用于北美和日本；3 3、SDHSDH采用自愈合混合结合环行网结构，并与数字交换系统采用自愈合混合结合环行网结构，并与数字交换系统DACSDACS一起使用。一起使用。oSTM-1STM-11 1、SDHSDH的帧是一种块状帧，其基本信号是的帧是一种块状帧，其基本信号是STM-1STM-1；2 2、可用、可用N N个个STM-1STM-1复用组成复用组成STM-NSTM-N；3 3、STM-1STM-1的速率为

42、的速率为155.52Mbit/s155.52Mbit/s，STM-NSTM-N则是则是STM-1STM-1的的N N倍。倍。软件学院473.3 物理层设备物理层设备o 物理层设备的功能是将主机与传输媒体相连物理层设备的功能是将主机与传输媒体相连，实现信号在媒体上传输，并向主机提供比，实现信号在媒体上传输，并向主机提供比特流传输服务。特流传输服务。1、中继器、中继器2、集线器、集线器软件学院48中继器中继器o 中继器是把一根线缆中的电或光信号传递给另一根线缆中继器是把一根线缆中的电或光信号传递给另一根线缆，不进行路由选择，也不进行分组过滤的物理层设备。，不进行路由选择，也不进行分组过滤的物理层设

43、备。1、按照、按照OSI的术语，中继器是物理层中间系统；的术语，中继器是物理层中间系统；2、其作用是延长通信介质长度，扩大网络覆盖范围；、其作用是延长通信介质长度，扩大网络覆盖范围；3、可通过串联中继器扩大信号传输范围，但由于信号、可通过串联中继器扩大信号传输范围，但由于信号特性和噪声的影响，相互串联的中继器的数量有一定的特性和噪声的影响，相互串联的中继器的数量有一定的限制。限制。软件学院49集线器简介集线器简介o通常指共享式以太网集线器（通常指共享式以太网集线器（hub）1、工作在物理层，、工作在物理层，实现网络接口的机械、电气、功能和规程特性，实现网络接口的机械、电气、功能和规程特性，本质

44、上是多本质上是多端口中继器；端口中继器；2、不解释传输的数据，、不解释传输的数据，对传输的数据是透明的对传输的数据是透明的；3、从一个端口接收信号，将其再生后中继到其他端口，、从一个端口接收信号，将其再生后中继到其他端口，可以将信号放大（识可以将信号放大（识别、重新形成）后，再传出去；别、重新形成）后，再传出去； （1）广播方式传播信号；）广播方式传播信号； （2）在）在t0时刻，连接到集线器上的所有站点中，只有一个站点在发送数据，半时刻，连接到集线器上的所有站点中，只有一个站点在发送数据，半双工；双工； （3）可以理解为集线器分时为各个站点提供数据传输服务；）可以理解为集线器分时为各个站点提供数据传输服务； （4）从统计学角度来看，如果集线器的带宽为）从统计学角度来看，如果集线器的带宽为F，连接，连接N个站点，则每个站点获个站点，则每个站点获得的带宽为得的带宽为F/N；4、集线器可级联和堆叠。、集线器可级联和堆叠。软件学院50集线器原理示意图集线器原理示意图软件学院51集线器之间的连接方式集线器之间的连接方式o集线器与集线器之间的连接可以采用堆叠或级联的方式集线器与集