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1、计算机网络第 2 章 物理层第 2 章 物理层2.1 物理层的基本概念物理层的基本概念2.2 数据通信的基础知识2.3 物理层下面的传输媒体2.4 宽带接入技术宽带接入技术2.5 物理层组件物理层组件2.1 物理层的基本概念n物物理理层层考考虑虑的的是怎样才能在连接各种计算机的传输媒体上传输数据比特流，而不是指连接计算机的具体物理设备或具体的传输媒体。n物物理理层层的的作作用用是要尽可能地屏蔽掉物理设备、传输媒体及通信手段的差异，使物理层上面的数据链路层感觉不到这些差异，这样就可以使数据链路层只需要考虑如何完成本层的协议和服务，而不必考虑网络具体的传输媒体是什么。n用于物理层的协议也常称为物物
2、理理层层规规程程（Procedure），物理层规程也就是物物理理层层协协议议。物理层的主要任务描述为确定与传输媒体的接口的一些特性，即：n机械特性机械特性 指明接口所用接线器的形状和尺寸、引线数目和排列、固定和锁定装置等等。n电气特性电气特性 指明在接口电缆的各条线上出现的电压的范围。n功能特性功能特性 指明某条线上出现的某一电平的电压表示何种意义。n过程特性过程特性 指明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序。5机械特性机械特性：规定了DTE与DCE实际的物理连接，如接插件的形状和尺寸、插头的数目、排列方式以及插头和插座的尺寸、电缆的长度以及所含导线的数目等。6电气特性电气特性：定了数据交换信
3、号以及有关电路的特性。一般包括最大数据传输率的说明、表示信号状态(逻辑电平，通/断)的电压和电流的识别，即什么样的电压表示1或0，以及电路特性的说明和与互联电线相关的规定RS-232C接口的电气特性 电平电平状态状态负电平负电平正电平正电平逻辑状态逻辑状态10信号状态信号状态传号传号空号空号功能状态功能状态OFF（断）（断）ON（通）（通）电器信号表示 7功能特性引脚号信号线功能说明信号线型连接方向1AA保护地线（GND）地线2BA发送数据（TD）数据线DCE3BB接收数据（RD）数据线DTE4CA请求发送（RTS）控制线DCE5CB清除发送（CTS）控制线DTE6BB数据设备就绪（DSR）控
4、制线DTE7AB信号地线（Sig.GND）地线8CF载波检测（CD）控制线DTE20CD数据终端就绪（DTR）控制线DCE22CE振铃指示（RI）控制线DTE：说明某条线上出现的某一电平的电压表示何：说明某条线上出现的某一电平的电压表示何种意义。即每一条线的功能分配和确切定义。种意义。即每一条线的功能分配和确切定义。通常信号线可分为四类：数据线、控制线、同通常信号线可分为四类：数据线、控制线、同步线和地线。步线和地线。物理层协议举例 局域网中，物理层协议定义的是数据终端设备(PC机)的网卡和局域网传输介质间的接口。目前常见的接口主要有以太网的RJ-45接口、细同轴电缆的BNC接口和粗同轴电缆A
5、UI接口、光纤接口FDDI接口、ATM接口等。物理层协议举例：nRJ-45接口：这是最为常见也是应用最广的一种网卡接口类型，这主要得益于双绞线以太网应用的普及。因为这种RJ-45网卡接口就是应用于以双绞线为传输介质的以太网中，它的接口类似于常见的电话接口RJ-11，但RJ-45是8芯线，而电话线的接口是4芯的，通常只接2芯线（ISDN的电话线接4芯线）。在网卡上还自带两个状态批示灯，通过这两个指示灯颜色可初步判断网卡的工作状态。nRJ-45接头，即俗称的水晶头双绞线的布线标准TIA/EIA 568，其中EIA(Electronic Industries Association 美国电子工业协会
6、)是专门制定有关界面电气特性的组织。常用的RJ-45接头电缆线对连接和排列有两种不同的方法，按照TIA/EIA 568A和TIA/EIA 568B，如下图所示：插头脚号网线颜色1绿白2绿3橙白4蓝5蓝白6橙7棕白8棕 插头脚号网线颜色1橙白2橙3绿白4蓝5蓝白6绿7棕白8棕 nT568A 线序的适用范围：用于网络设备需要交叉互连的场合，所谓交叉是指网线的一端和另一端与 RJ45 网线插头的接法不同，一端按 T568A 线序接，另一端按 T568B 线序接，适用的连接场合有：1.电脑电脑，称对等网连接，即两台电脑之间只通过一条网线连接就可以互相传递数据；2.集线器集线器；3.交换机交换机。nT5
7、68B 线序的适用范围：一、直连线互连网线的两端均按 T568B 接1.电脑ADSL 猫2.ADSL猫ADSL 路由器的 WAN 口3.电脑ADSL 路由器的 LAN 口4.电脑集线器或交换机二、交叉互连：网线的一端按 T568B 接，另一端按 T568A 接1.电脑电脑，即对等网连接2.集线器集线器3.交换机交换机 2.2 数据通信的基础知识2.2.1 数据通信系统的模型 传输系统输入信息输入数据发送的信号接收的信号输出数据源点终点发送器接收器调制解调器PC 机公用电话网调制解调器数字比特流数字比特流模拟信号模拟信号 输入汉字显示汉字数据通信系统源系统目的系统传输系统输出信息PC 机n传输媒
8、体：传输介质，发送器和接收器之间的物理通路。有线传输：导向传输（双绞线、同轴电缆、光纤）无线传输：非导向传输（卫星通信、微波通信）2.3 物理层下面的传输媒体无线电微波红外线可见光紫外线X射线射线双绞线同轴电缆卫星地面微波 调幅无线电 调频无线电 海事无线电光纤电视(Hz)f(Hz)fLFMFHFVHF UHF SHFEHFTHF波段104 105 106 107 108 109 1010 1011 1012 1013 1014 1015 1016100 102 104 106 108 1010 1012 1014 1016 1018 1020 1022 1024 移动无线电 电信领域使用的电
9、磁波的频谱甚甚中中低频低频高高特特超超极极2.3.1 导向传输媒体n双绞线（电话线）带宽：16MHz600MHz屏蔽双绞线 STP(Shielded Twisted Pair)无屏蔽双绞线 UTP(Unshielded Twisted Pair)n同轴电缆（有线电视）带宽：1GHz50 同轴电缆75 同轴电缆n光缆：一根光纤的潜在带宽可达20T(1012)Hz，通信容量大各种电缆铜线铜线聚氯乙烯 套层聚氯乙烯套层屏蔽层绝缘层绝缘层外导体屏蔽层绝缘层绝缘保护套层内导体无屏蔽双绞线 UTP屏蔽双绞线 STP同轴电缆n双绞线又称为双扭线，它由若干对铜导线(每对有两条相互绝缘的铜导线按一定规则绞合在一
10、起)组成。采用这种绞合起来的结构是为了减少对邻近线对的电磁干扰。为了进一步提高双绞线的抗电磁干扰的能力，还可以在双绞线的外层再加上一个用金属丝编织成的屏蔽层。根据是否外加屏蔽层，双绞线又可分为屏蔽双绞线STP(Shield Twisted Pair)和非屏蔽双绞线UTP(UnShield Twisted Pair)两类.n非屏蔽双绞线的阻抗值为100，其传输性能适应大多数应用环境要求，应用十分广泛，是建筑物内结构化布线系统主要的传输介质。屏蔽式双绞线的阻抗值为150，具有一个金属甲套，对电磁干扰EMI(Electromagnetic Interference)具有较强的抵抗能力。因其使用环境要
11、求苛刻，以及产品价格成本等原因，目前应用较少。双绞线结构示意图n 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。由于双绞线的性能价格比相对其他传输介质要好，所以使用十分广泛。n美国电子工业协会的远程通信工业分会(EIA/TIA)在1995年颁布了新的“商用建筑物电信布线标准”EIA/TIA-586。此标准规定了5个种类的UTP标准。最常用的UTP是3类线和5类线。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4 Mb/s)3 类双绞线10 Mb/S的10 Bas-
12、T以太网数据传输4 类双绞线16 Mb/s的令牌环网5 类双绞线100 Mb/s的100 Base-TX和100 Base-T4快速以太网计算机网络线路普遍采用100 的5类或者超5类(5e)的非屏蔽双绞线系列产品作为主要的传输介质。24网线的制作网线的制作准备工作：RJ45卡线钳一把水晶头双绞线制作步骤：共有四步，可以简单归纳为四个字：“剥”，“理”，“插”，“压”2526步骤一 剥线剥线的长度为13mm15mm，不宜太长或太短 27步骤二 理线按顺序整理平，遵守规则，否则不能正常通信 28步骤三 插线一定要平行插入到线顶端，以免触不到金属片29步骤四 压线压过的水晶头的金属脚比没压要低 3
13、031线缆检测发射器和接收器两端的灯同时亮为正常光纤的工作原理高折射率(纤芯)低折射率(包层)光线在纤芯中传输的方式是不断地全反射利用光导纤维（光纤）传递光脉冲进行通信有光脉冲1；无光脉冲02.3.2 非导向传输媒体 n无线传输所使用的频段很广。n短波通信主要是靠电离层的反射，但短波信道的通信质量较差。n微波通信在空间主要是直线传播。240Ghz地面微波接力通信卫星通信n计算机无线局域网。2.45.8Ghz 2.6 宽带接入技术n用户要连接因特网，必须先连接到某个ISP(Internet Service Provider)。n为了提高用户的上网速率，多种宽带技术进入用户的家庭。n有线宽带接入。
14、n无线宽带接入。2.6.1 ADSL技术nADSL 技术就是用数字技术对现有的模拟电话用户线进行改造，使它能够承载宽带业务。n虽然标准模拟电话信号的频带被限制在 3003400 kHz 的范围内，但用户线本身实际可通过的信号频率仍然超过 1 MHz。nADSL 技术就把 04 kHz 低端频谱留给传统电话使用，而把原来没有被利用的高端频谱留给用户上网使用。nDSL 就是数字用户线(Digital Subscriber Line)的缩写。而 DSL 的前缀 A则表示Asymmetric,非对称数字用户线。ADSL 的极限传输距离nADSL 的极限传输距离与数据率以及用户线的线径都有很大的关系（用
15、户线越细，信号传输时的衰减就越大），而所能得到的最高数据传输速率与实际的用户线上的信噪比密切相关。n例如，0.5 毫米线径的用户线，传输速率为 1.5 2.0 Mb/s 时可传送 5.5 公里，但当传输速率提高到 6.1 Mb/s 时，传输距离就缩短为 3.7 公里。n如果把用户线的线径减小到0.4毫米，那么在6.1 Mb/s的传输速率下就只能传送2.7公里 ADSL 的特点n上行和下行带宽做成不对称的。n上行指从用户到 ISP，而下行指从 ISP 到用户。nADSL 在用户线（铜线）的两端各安装一个 ADSL 调制解调器。n我国目前采用的方案是离散多音调 DMT(Discrete Multi
16、-Tone)调制技术。这里的“多音调”就是“多载波”或“多子信道”的意思。DMT 技术nDMT 调制技术采用频分复用的方法，把 40 kHz 以上一直到 1.1 MHz 的高端频谱划分为许多的子信道，其中 25 个子信道用于上行信道，而 249 个子信道用于下行信道。n每个子信道占据 4 kHz 带宽（严格讲是 4.3125 kHz），并使用不同的载波（即不同的音调）进行数字调制。这种做法相当于在一对用户线上使用许多小的调制解调器并行地传送数据。DMT 技术的频谱分布 频谱频率上行信道传统电话04下行信道(kHz)40138110025 个子信道用于上行信道，而 249 个子信道用于下行信道,
17、每个子信道占据 4 kHz 带宽。ADSL 的数据率n由于用户线的具体条件往往相差很大（距离、线径、受到相邻用户线的干扰程度等都不同），因此 ADSL 采用自适应调制技术使用户线能够传送尽可能高的数据率。n当 ADSL 启动时，用户线两端的 ADSL 调制解调器就测试可用的频率、各子信道受到的干扰情况，以及在每一个频率上测试信号的传输质量。nADSL 不能保证固定的数据率。对于质量很差的用户线甚至无法开通 ADSL。n通常下行数据率在 32 kb/s 到 6.4 Mb/s 之间，而上行数据率在 32 kb/s 到 640 kb/s 之间。ADSL 的组成 ATU-CATU-CATU-RATU-
18、C用户线 电话分离器 区域宽带网至 ISP居民家庭基于 ADSL 的接入网端局或远端站DSLAM至本地电话局PSPS数字用户线接入复用器 DSLAM(DSL Access Multiplexer)接入端接单元 ATU(Access Termination Unit)ATU-C（C 代表端局 Central Office）ATU-R（R 代表远端 Remote）电话分离器 PS(POTS Splitter)：分离电话和数字信号 ADSL调制解调器第二代 ADSL ADSL2（G.992.3 和 G.992.4）ADSL2+（G.992.5）n通过提高调制效率得到了更高的数据率。例如，ADSL2
19、要求至少应支持下行 8 Mb/s、上行 800 kb/s的速率。而 ADSL2+则将频谱范围从 1.1 MHz 扩展至2.2 MHz，下行速率可达 16 Mb/s（最大传输速率可达25 Mb/s），而上行速率可达 800 kb/s。n采用了无缝速率自适应技术 SRA(Seamless Rate Adaptation)，可在运营中不中断通信和不产生误码的情况下，自适应地调整数据率。n改善了线路质量评测和故障定位功能，这对提高网络的运行维护水平具有非常重要的意义。2.6.2 光纤同轴混合网HFC(Hybrid Fiber Coax)nHFC 网是在目前覆盖面很广的有线电视网 CATV 的基础上开发
20、的一种居民宽带接入网。nHFC 网除可传送 CATV 外，还提供电话、数据和其他宽带交互型业务。n现有的 CATV 网是树形拓扑结构的同轴电缆网络，它采用模拟技术的频分复用对电视节目进行单向传输。而 HFC 网则需要对 CATV 网进行改造，变成光纤同轴混合网。HFC 的主要特点 (1)HFC网的主干线路采用光纤nHFC 网将原 CATV 网中的同轴电缆主干部分改换为光纤，并使用模拟光纤技术。n在模拟光纤中采用光的振幅调制 AM，这比使用数字光纤更为经济。n模拟光纤从头端连接到光纤结点(fiber node)，即光分配结点 ODN(Optical Distribution Node)。在光纤结
21、点光信号被转换为电信号。在光纤结点以下就是同轴电缆。(2)HFC 网采用结点体系结构 同轴电缆光纤光纤结点头端高带宽光纤同轴电缆光纤在光纤结点光信号被转换为电信号。在光纤结点以下就是同轴电缆。课件制作人：谢希仁(3)HFC 网具有比 CATV 网更宽的频谱，且具有双向传输功能 下行信道上行信道5 65 87 1000调频广播、模拟和数字电视、数据业务频率(MHz)(4)每个家庭要安装一个用户接口盒 n用户接口盒 UIB(User Interface Box)要提供三种连接，即：使用同轴电缆连接到机顶盒(set-top box)，然后再连接到用户的电视机。使用双绞线连接到用户的电话机。使用电缆调
22、制解调器连接到用户的计算机。电缆调制解调器(cable modem)n电缆调制解调器是为 HFC 网而使用的调制解调器。n电缆调制解调器最大的特点就是传输速率高。其下行速率一般在 310 Mb/s之间，最高可达 30 Mb/s，而上行速率一般为 0.22 Mb/s，最高可达 10 Mb/s。n电缆调制解调器比在普通电话线上使用的调制解调器要复杂得多，并且不是成对使用，而是只安装在用户端。HFC 网的最大优点 n具有很宽的频带，并且能够利用已经有相当大的覆盖面的有线电视网。n要将现有的 450 MHz 单向传输的有线电视网络改造为 750 MHz 双向传输的 HFC 网（还要将所有的用户服务区互
23、连起来而不是一个个 HFC 网的孤岛），也需要相当的资金和时间。n在电信政策方面也有一些需要协调解决的问题。LAN接入技术n将以太网技术和IP技术相融合,为办公或居住密集的地区提供高速、低价的宽带网络服务。n以太网技术具有使用简便、价格低、速率高、可扩展性强、与IP网能够很好结合等特点,作为公用电信网的接入网,直接向用户提供基于IP的多种业务的传送通道。n目前广泛用于运营商组网的为100Base-TX标准,能在100米的距离内提供100Mbps的带宽。常用的LAN接入技术组网如图所示:LAN接入组网方式图接入组网方式图2.6.3 FTTx 技术 nFTTx（光纤到）也是一种实现宽带居民接入网的
24、方案。这里字母 x 可代表不同意思。n光纤到家 FTTH(Fiber To The Home)：光纤一直铺设到用户家庭可能是居民接入网最后的解决方法。n光纤到大楼 FTTB(Fiber To The Building)：光纤进入大楼后就转换为电信号，然后用电缆或双绞线分配到各用户。n光纤到路边 FTTC(Fiber To The Curb)：从路边到各用户可使用星形结构双绞线作为传输媒体。光纤接入网光纤接入网(OAN,Optical Access Network)n光纤接入技术是业界公认的接入网发展方向。是采用光纤传输技术的接入网,即本地交换局和用户之间全部或部分采用光纤传输的通信系统。n按照
25、光纤到达的位置，有光纤到路边按照光纤到达的位置，有光纤到路边(FTTC)，光纤到大楼，光纤到大楼(FTTB)，光纤到办公室，光纤到办公室(FTTO)，光纤到家，光纤到家(FTTH)之分。之分。n按照按照组网技术分，组网技术分，光纤接入网又可划分为无源光网络光纤接入网又可划分为无源光网络(PON)和有源光网络和有源光网络(AON),其中无源光网络其中无源光网络PON发展更快发展更快些。些。光纤接入网光纤接入网(OAN,Optical Access Network)n无源光网络（是指全部都是由无源部件构成，光配线网里面包含了光分路器和耦合器等无源器件.它处理信号不需要电源，中间环节是由体积很小的光
26、纤部件组成，光接入网络中没有任何电子器件及电源设备，也没有需要电源的昂贵的有源电子设备。Page 56lPassive Optical Network 无源光网络OLTONUOptical Line Terminal 光线路终端Optical Network Unit 光网络单元 Passive Optical Splitter 无源分光器PSTNInternetCATVONUONU PON是一种点到多点（P2MP）结构的无源光网络；PON由机房内的OLT(光线路终端)、用户终端的ONU(光网络单元)和之前的ODN(分光器)组成。Passive Optical Splitter 无源分光器什么
27、是PON?Page 58PONTPONAPON/BPONGPONEPONWDM PON国际标准ITU-T G.983.xITU-T G.984.xIEEE 802.3ah国际标准国际标准国际标准尚无标准ITU-T G.982国家标准Q1/1998国家标准Q3/2000国家标准国家标准尚无标准Q4/2004Q3/2004PON技术标准化进展Page 59GPON（Gigabit-capable Passive Optical Networks）三大优势：1、更远的传输距离：采用光纤传输，接入层的覆盖半径20KM；2、更高的带宽：对每用户下行2.5G/上行1.25G（物理层）；3、分光特性：局端单
28、根光纤经分光后引出多路到户光纤，节省光纤资源。GPON支持Tripleplay业务，可提供全业务竞争方案可以有效解决双绞线接入的带宽瓶颈，满足用户对高带宽业务的需求，如高清电视、实况转播等，GPON是三网合一的上佳方案。GPON标准完善，综合业务支持好，技术要求高全球大运营商的选择1Mbps 3M8M25M100MADSL/ADSL2+Copper BasedVDSL/ADSL2+Copper BasedPONFiber Based2002200320062010时间带宽互联网视频会议远程控制接入技术业务需求VoD标清电视视频会议Game实况TVVoDHDTV3km2km1km20km覆盖半径
29、为什么选择GPON?2.5 物理层的组件物理层的组件物理层组件的正确选择、配置和安装，可以为网络的可靠性提供坚实的基础。由于网络中其他各层都依赖于物理层的正确配置，所以对物理层的正确设计、组件的正确选择和安装可以有效防止以后可能发生的各种难以解决的故障。物理层组件概述物理层组件概述 物理层组件包括网络传输介质、连接器、接插面板以及网卡、集线器、收发器、介质转换器等设备。n网络传输介质是网络中传输数据、连接各网络站点的实体。网络信息还可以利用无线电系统、微波无线系统和红外技术等传输。目前常见的网络传输介质有：双绞线、同轴电缆、光纤等。当构建网络时存在多种网络介质可供选择。彻底地了解各种介质的功能
30、、特点、安装事项、测试需求以及故障排除的方法等对正确地选择网络介质至关重要。1网络传输介质网络传输介质2.集线器集线器 集集线线器器（HubHub）可可以以说说是是一一种种特特殊殊的的中中继继器器，作作为为网网络络传传输输介介质质间间的的中中央央节节点点，它它克克服服了了介介质质单单一一通通道道的的缺缺陷陷。以以集集线线器器为为中中心心的的优优点点是是：当当网网络络系系统统中中某某条条线线路路或或某某节节点点出出现现故故障障时时，不不会会影影响响网网上上其其他他节节点点的的正正常常工工作作。集集线线器器可可分分为为无无源源（PassivePassive）集集线线器器、有有源源（ActiveAc
31、tive）集集线线器器和和智智能能（IntelligentIntelligent）集集线线器器。普通集线器的外观如图所示：普通集线器的外观如图所示：普通集线器的外观3网卡网卡 网卡是LAN(局域网)的设备，通过网关、路由器等设备就可以把这个局域网连接到Internet上。网卡有许多种，按照物理层来分类有无线网卡、RJ-45网卡、同轴电缆网卡、光纤网卡等等。它们在物理上的连接方式不同、数据的编码、信号传输的介质、电平等也不同。以下主要介绍我们最常用到的以太网网卡。以太网采用的CSMA/CD(载波侦听多路访问/冲突检测)的控制技术。他主要定义了物理层和数据链路层的工作方式。数据链路层和物理层各自实
32、现自己的功能，相互之间不关心对方如何操作。二者之间有标准的接口(例如MII，GMII等)来传递数据和控制。以太网卡的物理层可以包含很多种技术，常见的有RJ45、光纤、无线等，它们的区别在于传送信号的物理介质和媒质不同。这些都在IEEE的802协议族中有详细的定义。4、其他物理层的组件、其他物理层的组件 中继器：常用于两个网络节点之间物理信号的双向转发工作。中继器是最简单的网络互联设备，主要完成物理层的功能，负责在两个节点的物理层上按位传递信息，完成信号的复制、调整和放大功能，以此来延长网络的长度。收发器：如果一台以太网设备不能处理某种介质信号时就必须使用收发器。收发器是一种相对简单的设备，而且
33、也不易出现故障。介质转换器：可以将一种介质产生的信号转换为另一种所需的信号类型。假设现在计划将两栋建筑物用光缆连接起来，但是交换机、集线器以及路由器等设备的接口为双绞线，在这种情况下就可以使用介质转换器。5.物理层的组网规范物理层的组网规范 任何网络设备都有自己的特性和适用范围，只有在规定的范围内使用才能正常发挥其功能。网络物理层的传输介质与设备在组网的过程中都有一定的条件限制，违背这些组网规范就会降低网络的性能，甚至造成严重的网络故障。n1 1、传输介质的组网规范、传输介质的组网规范双绞线双绞线速度为10Mbps、使用双绞线电缆的以太网的IEEE设计标准是10BastT。使用双绞线连接速度为
34、100Mbps的以太网有两种选择：一是使用两组电线，称为100BaseTX；另一种是使用四组电线，称为100BaseT4。我们将集中讨论目前占主要地位100BaseTX标准。两种接法：EIA/TIA 568B标准和EIA/TIA 568A标准。2、物理层设备的组网规范物理层设备的组网规范 介质仅代表了物理层的一半影响因素。介质连接的联网设备也必须维护。在物理层工作的设备基本上关心两件事情：位信号如何编码，以及接收了位信号该如何处理？位信号的编码是用来在物理层介质中代表0或1的方法。下面讨论网卡、中继器和集线器的使用规范。1网卡使用规则网卡使用规则n 网卡为计算机和其他设备提供了连接到网络介质的
35、接口。它们也处理接收和发送位信号以及存取介质的细小环节。为工作站选择合适的网卡的重要性经常被忽略。网卡可以有多种选择，您的选择会影响到网络的性能和可管理性。网卡在数据链路层中也起到作用，所以这里我们仅仅涉及网卡在物理层中的作用。包括网卡总线类型、支持介质类型、运行速度和几个在选择网卡时可能首要考虑的因素。2中继器和集线器使用规则中继器和集线器使用规则 物理层设备直接互联组建的网络的最大特点是网络中的所有工作站都处于同一个冲突域中，及同一时刻只能有一台工作站向网络中发送数据。随着网络中的站点的增加，网络的性能将逐渐的下降。为确保网络的可用性和可靠性。IEE802.3标准规定了以太网组网规范，其中
36、有一个很著名的规则就是5-4-3规则规则。以太网中5-4-3准则的内容是：在一个10Mbps以太网中，在两个工作站之间最多可以有5个网段、4个中继器，同时5个网段中只有3个可以用于安装电脑等网络设备。6、物理层故障诊断与排除物理层故障诊断与排除 在日常的网络维护中，物理层的网络故障占的比例较大。一个前期使用正常的网络忽然发生不能上网的故障，通常是物理层故障引起的。6.1 双绞线网络故障排除双绞线网络故障排除 100BaseT或100aseTX网络中最常见的问题是关于电缆终端合适与否，以及是否符合设备和安装标准。好的方面是一个网段只连接一台工作站，所以如果一个连接器或电缆出现问题，它只会影响一台
37、工作站。但不好的一面是在星形拓扑结构的双绞线以太网中，每一个工作站都连接到中央集线器，所以集线器的生产商在集线器中加入了能够隔离故障的性能。本节将集中讨论个别网段上可能出现的问题。n1断线故障断线故障 因为双绞线断线（主要是线序中的1、2、3、6线）引起的故障只会影响到用户自身的正常工作，这种故障很容易查找。如果电缆一端没有插在集线器或交换机上，您知道如何检查？但另外一种情况，如果电缆插在网卡上，您或许就会忽略连接端已经断开。千万别犯这样的错误！通常将电缆连接断开的用户在更换电缆时有两种倾向：太小心和太用力。型插头有时需要您费点力气才能连接好，所以您只有听到插入的时“嘭”的一声时才能保证插头已
38、确实连接好了。n2电缆过分弯曲故障电缆过分弯曲故障n 如果您未使用某种类型的电缆管在屋顶和墙壁上进行电缆布线，就可能不满足电缆最小曲率半径的要求。双绞线电缆相当灵活，所以，在屋顶的角落或障碍物处您可以不经意地弯曲它。需要记住，要想让类电缆绕过一个90的角落，至少需要长度1英寸的电缆圈来绕过这个角落。因为这种电缆非常灵活，所以不用担心会损坏它。3电缆过长引起的故障？电缆过长引起的故障？100米似乎是很长的距离，但是如果您需要管理从生产仓库的一端到另一端的电缆线，就会发现这个距离并不长。n1过度冲突过度冲突 以太网采用的是一种先监听后发送的争用型媒体访问方法（CSMA/CD），因而LAN上发生一些
39、冲突不可避免，但如果冲突过于频繁发生，则是不正常的，这一般是由下列原因造成的：电缆连接距离超过了网络设计规范，例如：10Base-T 的以太网上，每个工作站应使用长度不超过100 米的电缆连接到Hub 上。这种冲突一般在以太网数据帧前64 字节已正确发送之后出现，称为后冲突；违反了以太网的5-4-3 规则，即LAN 最多有5 个分段、任何两个站点间不能超过4 个中继器、只有3 个网段可以连接工作站。这也是引起网络冲突的一个原因。解决的办法是使用交换机替代集线器来隔离冲突域解决的办法是使用交换机替代集线器来隔离冲突域。6.2影响以太网性能的常见问题影响以太网性能的常见问题2严重噪音干扰：严重噪音
40、干扰：以太网易受电磁干扰，使发送的比特串被电缆上的噪音所破坏。噪音一般是由下列原因引起的噪音一般是由下列原因引起的：网络电缆太靠近某个电气设备，如电机。网络电缆走向与电源电缆并行。网络电缆连接末端的导线未扭转的长度过长，从而在这段未扭转的并行导线上产生电磁场而出现干扰。100Base-TX 网络中，应该使用5 类双绞线而错误使用了3 类双绞线。一般来说，当以太网的冲突率在合理范围内，而在接收端出现CRC 校验错误急剧增加的现象，应该考虑可能是噪音的影响。解决的办法是使用STP屏蔽双绞线替代UTP非屏蔽双绞线来提高抗干扰的能力。思考题：n物理层的主要任务物理层的主要任务nPC机中的网络适配器（网卡）有哪些功能是涉及到物理层的？