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1、1第二章第二章 物理层物理层2主要内容主要内容n数据通信数据通信基础基础n多路复用多路复用n交换技术交换技术n传输介质传输介质32.3 2.3 交换技术交换技术 电路交换电路交换(Circuit(Circuit Switching)Switching)分组交换分组交换(Packet(Packet Switching)Switching)数据报数据报(Datagram)(Datagram)虚电路虚电路(Virtual(Virtual Switching)Switching)交换技术交换技术(SwitchingSwitching)报文交换报文交换(Message(Message Switching
2、)Switching)5分组交换n数据报数据报（）传输方式Host AHost BHost EHost DHost CNode 1Node 2Node 3Node 4Node 5Node 6Node 7各分组独立传输各分组独立传输各分组的传输路径可能不同各分组的传输路径可能不同各分组的到达顺序可能不同各分组的到达顺序可能不同接收端重新排序各分组接收端重新排序各分组6n三种交换方式的事件顺序三种交换方式的事件顺序呼呼叫叫请请求求呼呼叫叫应应答答数数据据ABCD寻路延迟寻路延迟线路交换线路交换ABCD分组交换分组交换t t报文报文ABCD排队延迟排队延迟报文交换报文交换分组分组2 2分组分组1分组
3、分组3 3分组分组4 47分组交换n数据报数据报（）传输方式各分组独立传输各分组的传输路径可能不同各分组的到达顺序可能不同接收端重新排序各分组Host AHost BHost EHost DHost CNode 1Node 2Node 3Node 4Node 5Node 6Node 7n交换速率高n线路利用率高n用通信协议保证传输的可靠性n管理和控制复杂8分组交换n虚电路虚电路传输方式Host AHost BHost EHost DHost CNode 1Node 2Node 3Node 4Node 5Node 6Node 7建立连接建立连接节点间的物理线路可共享节点间的物理线路可共享虚电路虚
4、电路虚电路号虚电路号各分组的传输路径相同，顺序相同各分组的传输路径相同，顺序相同拆除连接拆除连接9数据报和虚电路方式的主要差别数据报和虚电路方式的主要差别对比方面对比方面数据报数据报虚电路虚电路建立连接建立连接无无有有接收方的地址接收方的地址每个分组均有每个分组均有建立虚电路时使用地址，之后每建立虚电路时使用地址，之后每个分组使用较短的虚电路号个分组使用较短的虚电路号分组顺序分组顺序到达接收方的可能与到达接收方的可能与发送顺序不同发送顺序不同按发送顺序到达按发送顺序到达路由选择路由选择各分组独立选择路由各分组独立选择路由建立虚电路时完成路由，所有分建立虚电路时完成路由，所有分组的路由相同组的路
5、由相同10ATM的基本概念nATM信元结构5字节5字节48字节信源头用户数据53字节11ATM的工作原理n信元交换、ATM端用户、ATM交换机n物理链路、虚通路、虚通道物理链路虚通路虚通道12用于多媒体传输的虚通道用于多媒体传输的虚通道信元文本声音视频虚通路信元信元虚通道1虚通道2虚通道313交换方式比较交换方式比较n电路交换电路交换适用于实时信息和模拟信号传送，适用于实时信息和模拟信号传送，在线路带宽比较低的情况下使用比较经济在线路带宽比较低的情况下使用比较经济n报文交换报文交换适用于线路带宽比较高的情况，可适用于线路带宽比较高的情况，可靠灵活，但延迟大靠灵活，但延迟大n分组交换分组交换缩短
6、了延迟，也能满足一般的实时缩短了延迟，也能满足一般的实时信息传送。在高带宽的通信中更为经济、合信息传送。在高带宽的通信中更为经济、合理、可靠理、可靠142.4 2.4 传输介质传输介质n有线介质有线介质n如：同轴电缆、双绞线、光纤等如：同轴电缆、双绞线、光纤等n特点：需布线，抗干扰性好特点：需布线，抗干扰性好n无线介质无线介质 n使用电磁波或光波携带信息，如：微波、红外使用电磁波或光波携带信息，如：微波、红外线、无线电等线、无线电等n特点：无需布线，抗干扰性差特点：无需布线，抗干扰性差15同轴电缆同轴电缆n由同心的内导体、电绝缘体、屏蔽层、保护外套由同心的内导体、电绝缘体、屏蔽层、保护外套组成
7、。组成。n分类分类粗缆（直径为粗缆（直径为1.471.47厘米）厘米）细缆（直径为细缆（直径为0.700.70厘米）厘米）16同轴电缆同轴电缆n同轴电缆按阻抗可分为同轴电缆按阻抗可分为n5050同轴电缆（基带同轴电缆）同轴电缆（基带同轴电缆）n传输数字信号，传输距离可达几公里传输数字信号，传输距离可达几公里n它可分为：细缆（它可分为：细缆（10Base210Base2）和粗缆）和粗缆 (10Base5(10Base5）n7575同轴电缆（宽带同轴电缆）同轴电缆（宽带同轴电缆）n即即CATVCATV电缆。频带可达电缆。频带可达500MHz500MHz，适于传输模拟信号，适于传输模拟信号，传输距离
8、可达几十公里传输距离可达几十公里n抗干扰性和价格介于双绞线和光纤之间抗干扰性和价格介于双绞线和光纤之间17双绞线双绞线(a)Category 3 UTP(b)Category 5 UTPn双绞线由两根绞合成有规则的螺旋形图样的绝缘铜双绞线由两根绞合成有规则的螺旋形图样的绝缘铜线组成。线组成。n非屏蔽双绞线（非屏蔽双绞线（UTP）：外皮为塑料，不具有屏蔽）：外皮为塑料，不具有屏蔽能力。能力。n屏蔽双绞线屏蔽双绞线(STP)：外皮为金属，具有屏蔽能力。：外皮为金属，具有屏蔽能力。nLAN上常用上常用UTP，3类传类传10M，5类传类传10M/100M，RJ45头头以太网使用以太网使用nRJ11头头
9、电话使用电话使用18双绞线双绞线n双绞线的特点双绞线的特点结构简单，容易安装，普通结构简单，容易安装，普通UTPUTP较便宜较便宜 有一定的传输速率有一定的传输速率 具有较高的容性阻抗，信号衰减较大，具有较高的容性阻抗，信号衰减较大，传输距离有限传输距离有限有辐射，容易被窃听有辐射，容易被窃听21光纤光纤n依靠光波承载信息依靠光波承载信息玻璃封套玻璃封套塑料外套塑料外套玻璃内芯玻璃内芯22高密度多芯光缆高密度多芯光缆剖面结构剖面结构光纤束光纤束加强芯加强芯外鞘外鞘外套外套加强芯加强芯光纤光纤芯芯封套封套23光纤传送模式（光纤传送模式（MMFMMF、SMFSMF）多模多模（MMF）输入电信号输入
10、电信号输出电信号输出电信号单模单模（SMF）波长波长:1300,1550 nm:1300,1550 nm波长波长 :850,1300 nm:850,1300 nmh2h2h2h2h1h1h1h1芯芯/封套特性封套特性h1h1h1h1h2h2h2h2光纤的直径减小光纤的直径减小到一个光波波长到一个光波波长多束光线以不同的反射角传播多束光线以不同的反射角传播单束光线沿直线传播单束光线沿直线传播24光纤的特点光纤的特点 n体积小、质量轻体积小、质量轻n其直径只有同轴电缆的其直径只有同轴电缆的1/101/10甚至更小甚至更小n频带宽频带宽n光纤的频带较宽，速率受光电转换器件的限制光纤的频带较宽，速率受
11、光电转换器件的限制n信号衰减小，适合长距离传输信号衰减小，适合长距离传输n抗干扰性能极好，保密性好抗干扰性能极好，保密性好n不会受到外部电磁场、脉冲噪音或串音等影响不会受到外部电磁场、脉冲噪音或串音等影响n中继器数量少中继器数量少25光纤的连接方式光纤的连接方式 n将光纤接入连接头并插入光纤插座将光纤接入连接头并插入光纤插座n连接头要损耗连接头要损耗10%10%20%20%的光的光n用机械方法将其接合用机械方法将其接合n将两根切割好的光纤的一端放在一个套管中，将两根切割好的光纤的一端放在一个套管中，然后钳起来然后钳起来26光纤的连接方式光纤的连接方式n两根光纤可以被融合在一起两根光纤可以被融合
12、在一起n融合方法形成的光纤和单根光纤差不多是相同融合方法形成的光纤和单根光纤差不多是相同的，但也有一点衰减的，但也有一点衰减光纤熔接机光纤熔接机光纤切割刀光纤切割刀 27组网方式组网方式n点到点的链路串接构成一个环路点到点的链路串接构成一个环路28无线介质无线介质n使用电磁波或光波携带信息使用电磁波或光波携带信息n无需物理连接无需物理连接n适用于长距离或不便布线的场合适用于长距离或不便布线的场合n易受干扰易受干扰29无线电无线电n基站和终端之间是无线链路基站和终端之间是无线链路BSBS基站基站 用户计算机和终端用户计算机和终端BSBS基站覆盖的基站覆盖的无线电区域无线电区域F F F F2 2
13、 2 2F F F F3 3 3 3F F F F1 1 1 1F F F F2 2 2 2F F F F3 3 3 3F F F F1 1 1 1F F F F2 2 2 2F F F F3 3 3 3F F F F1 1 1 1F F F F2 2 2 2F F F F2 2 2 2F F F F3 3 3 3F F F F1 1 1 1F F1 1,F,F2 2,F,F3 3：使用的频率使用的频率30微波微波n两个地面站之间传送两个地面站之间传送n距离：距离：50-100 km50-100 km地球地球地球地球地面站之间的直视线路地面站之间的直视线路 微波传送塔微波传送塔31地球同步卫星
14、地球同步卫星n与地面站相对固定位置与地面站相对固定位置n使用使用3 3个卫星覆盖全球个卫星覆盖全球n传输时延较长传输时延较长22,30022,30022,30022,300公里公里公里公里地球地球地球地球32n常用传输介质的比较常用传输介质的比较传输介质传输介质传输方式传输方式速率速率/工作频带工作频带传输距离传输距离性能性能价格价格应用应用双绞线双绞线宽带宽带基带基带1Gb/s模拟模拟:10km数字数字:500m较好较好低低模拟模拟/数字数字信号传输信号传输50同轴电缆同轴电缆基带基带10Mb/s3km较好较好较低较低基带数字信基带数字信号号75同轴电缆同轴电缆宽带宽带450MHz100km较好较好较低较低模拟电视、模拟电视、数据及音频数据及音频光纤光纤基带基带40Gb/s20km以上以上很好很好较高较高远距离高速远距离高速数据传输数据传输微波微波宽带宽带4-6GHz几百几百km好好中等中等远程通信远程通信卫星卫星宽带宽带1-10GHz18000km很好很好高高远程通信远程通信