第二章 物理层-补充

2024/3/231第二章物理层（媒介层）2024/3/232物理层通信系统通信系统模型信号：模拟信号、数字信号基带传输：信号未经调制而传输，LAN中使用基带传输，需好信道调制：幅度调制、频率调制、相位调制信道：是根本，决定了容量、可靠性、调制方式不同的传输媒介，决定了不同的信道有线、无线信源信宿变换噪声信道变换2024/3/233电话线RJ-11：四线制，一般用中间两根50Hz-3.4KHz线的直径：粗细不同，造就不同的传输距离ADSL的传输载体：速率取决于电话线的优劣铜线的粗细缠绕程度2024/3/234双绞线（1）双绞线：若干对铜导线螺旋绕制而成。按一定规则绞合在一起，为了减少对邻近线对的电磁干扰。非屏蔽双绞线UTP(UnShieldTwistedPair)，阻抗值为100Ω。抗电磁干扰的能力，再加一个用金属丝编织成的屏蔽层，称为屏蔽双绞线STP(ShieldTwistedPair)。阻抗值为150Ω。4个绕对和1条抗拉线2024/3/235双绞线（2）双绞线既可用于模拟信号传输，也可用于数字信号传输，其通信距离一般为几到十几公里。导线越粗，通信距离越远，但导线价格也越高。(EIA/TIA)在1995年颁布了新的“商用建筑物电信布线标准”EIA/TIA-586-A。7个种类的UTP标准常用：3类线、5类线、超5类（Cat5e)、6类。5类线与3类线的主要区别是：5类大大增加了绞合次数；在线对间的绞合度和线对内两根导线的绞合度上都经过了精心的设计，使干扰在一定程度上得以抵消，从而提高了线路的传输特性。2024/3/236双绞线（3）EIA/TIA-A标准双绞线适用范围1类双绞线电话传输2类双绞线电话和低速数据传输(最高4Mb/s)3类双绞线10Mb/S的10Bas-T以太网数据传输4类双绞线16Mb/s的令牌环网5类双绞线100Mb/s的100Base-TX和100Base-T4快速超5类双绞线200Mb/s6类双绞线1Gb/s2024/3/237双绞线（4）IEEE将UTP电缆命名为“XBaseT”，其中“X”代表最大数据传输速度为XMb/s，“Base”代表基带传输方法传输信号，“T”代表UTP。3类UTP（10BASE-T）：Cat3的最高传输频率为16MHz，最高传输速率为10Mbps)，主要应用10Mb/s的以太网中，最大网段长度为100m，连接器采用RJ45水晶头5类UTP

（100BASE-T）：Cat5最高传输速率可达100Mb/s，最大网段长度为100m，连接器采用RJ45水晶头。扭绕的更密2024/3/238双绞线（5）超5类UTP：Cat5e的衰减和串扰比Cat5小，其最高传输频率可达200MHz，在四对线都工作于全双工通信时，最高传输速率可接近1000Mb/s。最大网段长度为100m，通过中继延长，使网段的最大范围达到500m。6类双绞线：Cat6最高传输频率可达250MHz，传输极限速率1Gbps，安装施工有很高的要求：Cat6线、六类RJ45水晶头、六类配线架、六类信息插座等。标准一些主要的标准文件（美国）ANSI：美国国家标准协会TIA/EIA：美国通信工业委员会/电子工业协会ANSI/TIA/EIA-568-B：商业建筑电信布线标准ANSI/TIA/EIA-569-A：商业建筑电信路径和空间标准ANSI/EIA/TIA-570-A：住宅电信布线标准ANSI/TIA/EIA-606：商业建筑电信基础结构管理标准ANSI/TIA/EIA-607：商业建筑电信接地和接线要求2024/3/239标准新的568-B标准从结构上分为三部分：568-B1综合布线系统总体要求：电信布线系统设计原理，安装准则与现场测试相关的内容568-B2平衡双绞线布线组件：包括组件规范、传输性能、系统模型和用于验证电信布线系统的测量程序相关内容568-B3光纤布线组件：包含了与光纤电信布线系统的组件规范和传输相关要求的内容2024/3/23102024/3/2311RJ-45（1）RJ-45接头：针脚排列顺序是从左到右依次为1、2、3、4、5、6、7、8。1/2、3/6为数据收发，4/5为电话，7/8为电源RJ45水晶头和双绞线的连接一般有两种接线标准一种是EIA/TIA568A标准，简称T568A另一种是EIA/TIA568B标准，简称T568B两种方式不能混用2024/3/2312RJ-45（2）EIA/TIA568A标准的线序为绿白、绿、橙白、蓝、蓝白、橙、棕白、棕2024/3/2313RJ-45（3）EIA/TIA568B标准的线序为橙白、橙、绿白、蓝、蓝白、绿、棕白、棕2024/3/2314RJ-45（4）根据连接设备的不同，可分为平行双绞线和交叉双绞线。平行双绞线：制线时两端均采用统一的接线标准，都采用EIA/TIA568A或EIA/TIA568B标准此类数据跳线主要用于不同设备之间的级联，如网卡与集线器之间。交叉双绞线：制线时两端采用了不同的接线标准，即一端为EIA/TIA568A，另一端为EIA/TIA568B。交叉线主要用于同级设备之间的直接连接，如网卡与网卡、集线器和集线器之间的直接连接等现在很多设备支持自动发现。2024/3/2315RJ-45（5）TX+——RX+

TX-——RX-

RX+——TX+

RX-——TX-

TX+-为发送，RX+-为接收T568A和T568B只是将其1、3号线对调，2、6号线对调一般只有4根线起作用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：使用测通仪对平行双绞线进行测试时，同一条线的指示灯会一起亮起来，例如发射端的第一个指示灯亮时，若接收端的第一个指示灯也亮，表示两者第一只针脚在同一条线上；若发射端的第一个灯亮，接收端的第七个灯亮，则表示线序连接错误。若发射端的第一个指示灯亮，接收端却没有任何指示灯亮起，那么这只针脚与另一端的任何一只针脚都没有连通，可能是中间导线断了，或者是两端至少有一个金属片没有接触该条芯线。只有在测通仪的接收端指示灯依次全亮时才表明平行双绞线通过了测试2024/3/2329同轴电缆同轴电缆：导线铜质芯线、单股实心线、绝缘层、网状编织的外导体屏蔽层高带宽和较好的抗干扰特性50Ω的基带同轴电缆，传输基带数字信号75Ω的宽带同轴电缆，细缆：10BASE-2，10M---200m，BNC接头粗缆：10BASE-5，10M---500m，AUI接头铜芯绝缘材料屏蔽导体塑料管2024/3/2330同轴电缆基带同轴电缆：传输带宽为1～20Mb/s。可以10Mb/s的速率传输1～1.2km远。基带：无需任何调制，需要简单编码。通信的2M线宽带同轴电缆：带宽为300～850MHz，传输距离可达100km。宽带：指可利用多路复用技术在宽带介质上进行多路数据信号的传输。CATV2024/3/2331同轴电缆电缆类型网络类型电缆电阻/端接口器(口)RG-810Base5以太网50RG-1110Base5以太网50RG-58A/U10Base2以太网50RG-59/UARCnet网，有线电视网75RG-62A/UARCnet网932024/3/2332光纤光纤：带宽大，消耗低，不受电磁干扰单模：只有一个入射角，一条传输途径，几十公里多模：多个入射角，多条传输途径，传输时间也不相同，几公里需要光电转换设备，接头为：ST接头光纤电缆：多个光纤组合一起，主干线路金属材料PVC护皮填充物护皮62.5um玻璃芯125um玻璃外皮聚合物2024/3/2333光纤2024/3/2334光纤项目单模光纤多模光纤距离长短数据传输率高低光源激光发光二极管信号衰减小大端结较难较易造价高低2024/3/2335无线介质地面微波：方向性强，直线传输（视距传输）收发两端使用抛物面天线常用频段：2G---6G距离远时使用中继站一般用于电视、电话业务，也用于高速数传受天气影响较大2024/3/2336无线介质卫星微波将一个地面微波中继站升高到空中--卫星，用于连接多个地面微波收发站卫星在上行频段接收，放大，在下行频段转发，一个卫星可工作在多个频段同步卫星：卫星与地球保持相对静止，三颗同步卫星即可覆盖全球工作频段一般在几GHz到几十GHz可用于多种业务传输时延大；240ms---300ms2024/3/2337卫星2024/3/2338无线介质信道受干扰严重，不稳定WLAN802.11系列：802.11a、802.11b、802.11g、802.11n2024/3/2339常用介质的传输特性传输介质传输速率传输距离抗干扰性价格适用范围双绞线模拟：300～3400Hz;数字：10～100Mb/s几十千米一般(对电磁干扰比较敏感)低局域网(模拟信号传输、数字信号传输)50欧姆同轴电缆10Mb/s1km内较好一般局域网(基带数字信号传输)75欧姆同轴电缆300～900MHz100km较好较高CATV(模拟传输(可采用频分多路复用技术划分多个信道))2024/3/2340常用介质的传输特性光纤100M～10Gb/s30km很好较高长话线路、主干网(远距离高速传输)无线电波30MHz～1GHz全球相对较差较低广播(远程低速通信)微波4～40GHz几百千米

低于同容量、同长度的电缆电视(远程通信)卫星1GHz～10GHz

费用与距离无关电视、电话、广域网(远程通信)2024/3/2341物理层接口物理层接口：指数据终端设备DTE(DataTerminalEquipment)和数据传输电路端接设备DCE(DataCircuit-terminalEquipment)之间的接口。要配对使用DTE与DCE之间的接口一般都有若干条并行线，包括各种信号线和控制线。物理层接口协议。机械连接特性电气信号特性信号功能特性信号规程特性DTEDCEDTEDCE2024/3/2342物理层接口机械特性：连接器形状、大小、尺寸，各个接线引脚的引脚数目和排列，固定和锁定措施ISO2110：25针插头的DTE-DCE接口的连接器。与美国的EIARS-232C、EIARS-366A兼容。常用于串行和并行的音频调制解调器、公共数据网接口、自动呼叫设备接口等ISO2593：32针插头的DTE-DCE接口的连接器。用于CCITTV.35建议的宽带调制解调器。ISO4092：37针插头的DTE-DCE接口的连接器。与美国的EIARS-449兼容。常用于串行音频调制解调器，宽带调制解调器。ISO4093：为15针插头的DTE-DCE接口的连接器。常用于CCITTX.20，X.21，X.22建议所规定的公共数据网接口2024/3/2343RS-232CRS-232C：多为25针（DB25）（也有9针：DB9）串行二进制通信，只要一个传输线，数据传输速率为0～20kb/s，电缆长度限制在30m之内。不足：传输性能低，距离短，速率低2024/3/2344RS-232C有的针未用插头(1)保护地(2)发送(3)接收(4)请求发送(5)允许发送(6)DTE就绪(7)信号地(8)载波检测(20)DTE就绪(22)振铃显示(1)保护地(2)发送(3)接收(4)请求发送(5)允许发送(6)DTE就绪(7)信号地(8)载波检测(20)DTE就绪(22)振铃显示插座插座插头计算机虚调制解调器计算机12024/3/2345RS232C波特率：传输速率数据位、停止位：异步模式2024/3/2346RS232c机械，管脚定义2024/3/2347RS232C2024/3/2348

9针串口（DB9）

25针串口（DB25）

针号功能说明缩写针号功能说明缩写1数据载波检测DCD8数据载波检测DCD2接收数据RXD3接收数据RXD3发送数据TXD2发送数据TXD4数据终端准备DTR20数据终端准备DTR5信号地GND7信号地GND6数据设备准备好DSR6数据准备好DSR7请求发送RTS4请求发送RTS8清除发送CTS5清除发送CTS9振铃指示DELL22振铃指示DELLRS232CRS-232C规标准接口有25条线，4条数据线、11条控制线、3条定时线、7条备用和未定义线，常用的只有9根，它们是：联络控制信号线：数据装置准备好（Datasetready-DSR)——有效时（ON）状态，表明通信装置处于可以使用的状态。数据终端准备好(Dataterminalready-DTR)——有效时（ON）状态，表明数据终端可以使用。这两个信号有时连到电源上，一上电就立即有效。表示设备本身可用，并不说明通信链路可以开始进行通信了，能否开始进行通信要由下面的控制信号决定。2024/3/2349RS232C请求发送(Requesttosend-RTS)——当终端要发送数据时，使该信号有效（ON状态），向MODEM请求发送。它用来控制MODEM是否要进入发送状态。允许发送（Cleartosend-CTS）——对请求发送信号RTS的响应信号。当MODEM已准备好接收终端传来的数据，并向前发送时，使该信号有效，通知终端开始沿发送数据线TxD发送数据。这对RTS/CTS请求应答联络信号是用于半双工MODEM系统中发送方式和接收方式之间的切换。在全双工系统中作发送方式和接收方式之间的切换。在全双工系统中，因配置双向通道，故不需要RTS/CTS联络信号，使其变高。2024/3/2350RS232C接收线信号检出(ReceivedLinedetection-RLSD)——用来表示DCE已接通通信链路，告知DTE准备接收数据。当本地的MODEM收到由通信链路另一端（远地）的MODEM送来的载波信号时，使RLSD信号有效，通知终端准备接收，并且由MODEM将接收下来的载波信号解调成数字两数据后，沿接收数据线RxD送到终端。也叫做数据载波检出(DataCarrierdectection-DCD）线。振铃指示(Ringing-RI)——当MODEM收到交换台送来的振铃呼叫信号时，使该信号有效（ON状态），通知终端，已被呼叫。2024/3/2351RS232C数据发送与接收线：发送数据(Transmitteddata-TxD)——通过TxD终端将串行数据发送到MODEM，(DTE→DCE)。接收数据(Receiveddata-RxD)——通过RxD线终端接收从MODEM发来的串行数据，(DCE→DTE)。地线两根线SG、PG—信号地和保护地信号线，无方向。2024/3/2352RS232C管脚定义传输数据：TxD和RxD控制：RTS、CTS、DSR、DTR和DCD电源、保护、接地：流控制在串行通讯中的作用：解决数据的丢失硬件流控制：常用的有RTS/CTS（请求发送/清除发送）流控制和DTR/DSR（数据终端就绪/数据设置就绪）流控制软件流控制：一般通过XON/XOFF来实现软件流控制2024/3/2353RS232C通信过程2024/3/23保护地1发送数据2（TxD）请求发送4（RTS:requesttosend）接受数据3（RxD）请送5（CTS:cleartosend）数据端接装置就绪6（DSR:Datasetread）信号地7载波收到8（DCD-DataCarrierdetection）数据终端就绪2