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1、西北工业大学软件与微电子学院,1,第四、五章,线缆测试及局域网、广域网布线,西北工业大学软件与微电子学院,2,一、线缆测试,Cable Testing,西北工业大学软件与微电子学院,3,4.1背景知识,波(wave) 频率(frequency) 振幅(amplitude) 赫兹(hertz) 脉冲(pulse) 分贝(dB),西北工业大学软件与微电子学院,4,4.2信号,信号是指携带有信息的电平、光模式或者经过调制的电磁波。 信号有两种不同的类型： 模拟信号 (Analog Signals)：用连续变化的电磁波来表示数据。模拟信号是一系列连续的值。 数字信号 (Digital Signals)

2、：用电压脉冲序列来表示数据。数字信号是离散的值。,西北工业大学软件与微电子学院,5,示波器,用于观察波和脉冲，通常有两个y轴的输入来对比观察； 这种使用示波起来观察电压/电流的方式叫时域分析,Y=电压或电流,X=时间,Note - 有种不同的设备叫频谱分析仪，用以建立频域分析的图像，那么它的x轴表示的是频率。,西北工业大学软件与微电子学院,6,数据传输方式,数据分类 模拟数据 (Analog Data)：连续值，例如声音曲线 数字数据 (Digital Data)：离散值，例如整数序列,西北工业大学软件与微电子学院,7,数据传输方式,模拟数据和数字数据都可以用模拟信号和数字信号来表示和传播。在

3、传输一段距离之后，信号都会衰减，需要放大器来恢复。 模拟信号经放大器后，噪音分量也会增大。 数字信号经过中继器后，会克服衰减。 数字信号的发送比模拟信号便宜，抗干扰能力强，但却易衰减。,西北工业大学软件与微电子学院,8,数据传输方式,数字数据用模拟信号来传输,模拟数据用数字信号来传输,西北工业大学软件与微电子学院,9,网络信号的传输,数据从源端传到目的端然后返回到源端的时间称为往返时间（round trip time，简称RTT）。排除其它的延迟，1bit数据从一端传到另一端的时间是RTT/2。 下面是一些常用的词： 传输，propagation；衰减，attenuation； 反射，refl

4、ection；噪声，noise； 时序问题，timing problem；冲突，collisions； 扩散，Dispersion；抖动，jitter；延迟，latency。,西北工业大学软件与微电子学院,10,4.3噪音(noise),噪音类型 噪声是不希望有的额外的电、光或者电磁信号。 所有的信号都伴随有噪声，重要的是保持高的信噪比 噪音源 RFI (radio frequency interference)无线电频率干扰. EMI(Electromagnetic interference) 电磁干扰. 光噪音,西北工业大学软件与微电子学院,11,噪音,常见的噪声有：串话、热噪声、交流/参

5、考点噪声和电磁干扰。 串话 当两条线缆足够接近并且没有绞合在一起的时候，就会串话。 解决方法是严格遵守标准的终结规程，使用高质量的双绞线缆,西北工业大学软件与微电子学院,12,噪音,电磁干扰(EMI/RFI)： EMI：electromagnetic interference RFI：radio frequency interference 实际上缆线都有天线的作用，因此会吸收外部的电磁源产生的信号。 解决方法1：屏蔽(shielding)，在线缆的外面包上金属薄膜材料，起屏蔽作用，其缺点是成本较高。 解决方法2：抵消(cancellation)，通过同一电路中平行的具有相反电流方向产生的磁场

6、间的相互抵消，可以减小电磁干扰的影响。通常的做法是将线缆绞合在一起。,西北工业大学软件与微电子学院,13,数字信号和电噪声,数字信号在传输过程中,由于外部电磁干扰,导致接收端接收到的信号和源信号产生差错,西北工业大学软件与微电子学院,14,4.4网络衰减,衰减（attenuation）是当电缆长度超过某个限度时，信号能量的散失。这意味着1bit的电压在传输的过程中幅度会减小。衰减会对网络造成影响，它限制了网络线缆的最大长度。 精心地选择材料和材料的几何形状（如线缆的形状和位置）可以减少衰减。但是由于电阻的存在，总会存在一定的衰减，这无法避免。,西北工业大学软件与微电子学院,15,解决衰减的方法

7、有两种，一是选择合适的传输介质，另一个是在合适的地方接入中继器。,西北工业大学软件与微电子学院,16,衰减,由于金属介质电阻的物理特性导致点信号的衰减,西北工业大学软件与微电子学院,17,导致衰减的一些因素,铜缆的电阻将信号的部分电能转换为热能 当信号通过线缆的绝缘层漏出时会造成信号能量损失 不合格接头所造成的阻抗也会导致信号能量损失 衰减用负的分贝(dB)值来表示,西北工业大学软件与微电子学院,18,连接LAN和WAN,Cabling LANs and WANs,西北工业大学软件与微电子学院,19,LAN布线,1、LAN的物理层 2、校园网中的以太网 3、以太网介质和连接器要求 4、UTP执

8、行规范 5、中继器、集线器、桥、交换机 6、网络应用的模式 7、点对点与客户机/服务器,西北工业大学软件与微电子学院,20,局域网的物理层,以太网是广泛使用的局域网技术。以太网最初是由一个称为DIX（Digital 、Intel和 Xerox）的团体实现的。首个以太局域网规范，被用作1980年发布的电气与电子工程师协会（IEEE）802.3规范的基础。 IEEE将802.3委员会扩展为三个新的委员会，称为802.3u（快速以太网）802.3z（光纤上的吉比特以太网） 和802.3ab（UTP上的吉比特以太网）。,西北工业大学软件与微电子学院,21,LAN的物理层,局域网的物理层规定了用何种方式

9、连接网络，其中包括：令牌环、FDDI、以太网、串行线缆 物理层优缺点的判定根据： Cable length Cost Ease of installation Susceptibility to interference,西北工业大学软件与微电子学院,22,LAN的物理层,西北工业大学软件与微电子学院,23,LAN的介质与连接要求,用户的连接： 用户到分组设备：10baseT、快速以太网 分组设备到主干：快速以太网、吉比特以太网 主干到主干：快速以太网、吉比特以太网 线缆的规定和连接头： 参看教材P117页4-3表,西北工业大学软件与微电子学院,24,校园中的以太网,西北工业大学软件与微电子学

10、院,25,附：层次化的网络结构定义中以太网的定位,西北工业大学软件与微电子学院,26,IEEE定义的局域网标准,802.1局域网概述、体系结构和网络互连，以及网络管理和性能测量； 802.2逻辑链路控制，高层与任何一种局域网介质访问控制层的接口； 802.3CSMA/CD，总线型访问控制和物理规范；（以太网） 802.4令牌总线； 802.5令牌环网； 802.6城域网； 802.7宽带技术； 802.8光纤技术； 802.9综合话音数据局域网； 802.10可互操作的局域网安全机制； 802.11无线局域网；,西北工业大学软件与微电子学院,27,IEEE 新扩展了以太网三个规范： 802.3

11、u (Fast Ethernet) 802.3z (Gigabit Ethernet over Fiber) 802.3ab (Gigabit Ethernet over UTP),西北工业大学软件与微电子学院,28,以太网介质和连接器要求,西北工业大学软件与微电子学院,29,连接典型网,100 Mbps 5类交叉线,10 Mbps 3, 4, 5类交叉线,100 Mbps 5类直连线,10 Mbps 3, 4, 5类直连线,10 Mbps 3, 4, 5类直连线,西北工业大学软件与微电子学院,30,无线局域网实例,西北工业大学软件与微电子学院,31,网络应用的模式,在大型机时代，终端连接到主

12、机以利用大型机超强的处理能力。 随着PC机的诞生和计算能力的加强，有相应的操作系统的配合，点对点网络以其配置简单、管理松散而普及。 而应用的加强、安全性的提高是客户机/服务器网络模式成为主流。,西北工业大学软件与微电子学院,32,点对点网络与客户机/服务器网络,西北工业大学软件与微电子学院,33,WAN布线,1、WAN的物理层 2、WAN的串行连接 3、路由器和串行连接 4、路由器和ISDN BRI连接器 5、路由器和DSL的连接 6、路由器和CABLE 连接 7、设置控制台连接,西北工业大学软件与微电子学院,34,WAN的物理层,以下是常见的广域网接入网物理层标准：,常见的广域网骨干网物理层

13、标准有：SDH/SONET、ATM等等,西北工业大学软件与微电子学院,35,WAN串口可以采用固化方式,2500 路由器背板一览,WAN串口可以采用固化方式,西北工业大学软件与微电子学院,36,路由器与串行连接,Data Communications Equipmen 数据通讯设备 WAN服务商方的最后通讯设备 DCE提供时钟,DTE/DCE责任分界点,西北工业大学软件与微电子学院,37,用ISDN连接路由器(续),!警告! 不要把非ISDN设备接入路由器的ISDN端口！ 如果把非ISDN设备连入路由器ISDN端口将损坏该设备！,西北工业大学软件与微电子学院,38,xDSL Applicati

14、ons,xDSL 商业 LAN-to-LANHDSL, ADSL, SDSL TelecommutingADSL, IDSL, HDSL T1 replacementHDSL 家庭 Inet access for workADSL, IDSL, HDSL Inet access for consumersADSL Gaming ADSL,西北工业大学软件与微电子学院,39,路由器与有线电视的连接,Cisco uBR905线缆接入路由器有一个用于接入有线电视系统的同轴电缆接口（F接头）同轴电缆和F 接头用于连接路由器和有线电视系统。同轴电缆可以是无线级RG-59/RG-6(Radio grade),西北工业大学软件与微电子学院,40,通过co