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1、2.物理层解析物理层物理层物理层物理层本章目标本章目标v了解物理层的概念了解物理层的概念v了解物理层传输的信号和使用的接口了解物理层传输的信号和使用的接口v掌握如何区分不同的物理层传输介质掌握如何区分不同的物理层传输介质v掌握如何判定不同介质的使用场合掌握如何判定不同介质的使用场合v了解线缆的规范了解线缆的规范v掌握双绞线的连接方式掌握双绞线的连接方式v掌握如何制作交叉网线和标准网线并进行测试掌握如何制作交叉网线和标准网线并进行测试v了解物理层的连接设备了解物理层的连接设备Chapter3/39本章结构本章结构分层模型分层模型分层模型分层模型双绞线双绞线光缆光缆无线通信无线通信网络接口卡网络接
2、口卡中继器中继器集线器集线器物理层的功能物理层的功能物理层关心的问题物理层关心的问题物理层概述物理层概述物理层概述物理层概述信号信号线缆的规范和连接线缆的规范和连接物理层的设备物理层的设备接口接口传输介质传输介质Chapter4/39物理层网络的基础物理层网络的基础v物理层是物理层是TCP/IP模型的最底层模型的最底层v物理层为数据传输提供可靠环境物理层为数据传输提供可靠环境 物理层是网络的基础物理层是网络的基础，正如同公路是汽车，正如同公路是汽车通行的基础一样通行的基础一样Chapter5/39物理层概述物理层概述v物理层是物理层是TCP/IP五层模型的最底层，它为数据通信的介质五层模型的最
3、底层，它为数据通信的介质提供规范和定义提供规范和定义v直接面向实际承担数据传输的物理媒体直接面向实际承担数据传输的物理媒体v传输单位为比特，主要讨论的是在通信线路上比特流的传传输单位为比特，主要讨论的是在通信线路上比特流的传输问题输问题Chapter6/39物理层的功能物理层的功能v功能一：为数据端设备提供传送数据的通路功能一：为数据端设备提供传送数据的通路v功能二：传输数据功能二：传输数据 物理层关心的是信号、物理层关心的是信号、接口和传输介质接口和传输介质Chapter7/39物理层关心的是什么物理层关心的是什么为了传输信号，物理为了传输信号，物理层规定了那些特性？层规定了那些特性？Cha
4、pter8/39物理层的机械特性示例物理层的机械特性示例Chapter9/39什么是信号什么是信号v信息、数据和信号信息、数据和信号v模拟信号和数字信号模拟信号和数字信号信息是人对信息是人对现实世界事现实世界事物存在方式物存在方式或运动状态或运动状态的某种认识的某种认识模拟信号是信号参模拟信号是信号参数（幅度、频率等）数（幅度、频率等）的大小连续变化的的大小连续变化的电磁波，可以按不电磁波，可以按不同的频率在媒体上同的频率在媒体上传输传输 数据是用于数据是用于描述事物的描述事物的某些属性的某些属性的具体量值具体量值信号是信息信号是信息传递的媒介传递的媒介数字信号是不数字信号是不连续的物理量，连
5、续的物理量，信号参数也不信号参数也不连续变化连续变化 Chapter10/39信号的指标信号的指标v频率和带宽频率和带宽v数据传输速率和比特率数据传输速率和比特率频率是指在一固频率是指在一固定时间段内信号定时间段内信号幅度变化的次数幅度变化的次数值。用每秒周期值。用每秒周期数或者数或者HzHz（赫兹）（赫兹）表示表示 带宽指信号在信带宽指信号在信道中传输可使用道中传输可使用的最高频率与最的最高频率与最低频率之差，单低频率之差，单位为位为HzHz（赫兹）（赫兹）“带宽带宽”也用来描述也用来描述指定网络介质或协议指定网络介质或协议的额定吞吐能力，所的额定吞吐能力，所指的其实是数据传输指的其实是数据
6、传输率，通常是以率，通常是以“字节字节/秒秒”为单位为单位 数据传输速率是指设数据传输速率是指设备在某种网络协议标备在某种网络协议标准下的数据发送和接准下的数据发送和接收的能力收的能力 比特率表示单位时间比特率表示单位时间（每秒）内传输实际（每秒）内传输实际信息的比特数，单位信息的比特数，单位为比特秒为比特秒 Chapter11/39信号在传输过程中产生的失真信号在传输过程中产生的失真v噪声和衰减噪声和衰减在信号的传输、在信号的传输、处理过程中设备处理过程中设备自身、环境干扰自身、环境干扰等原因而产生的、等原因而产生的、与输入信号无关与输入信号无关的信号的信号信噪比（信噪比（S/NS/N）指信
7、号中原有成指信号中原有成份与噪声的比例，份与噪声的比例，常常用分贝数常常用分贝数（dBdB）表示）表示 信号的衰减，信号的衰减，即随着信号即随着信号的传播，能的传播，能量逐渐减少量逐渐减少 数字信号的优点：数字信号的优点：1 1、抗干扰能力强、抗干扰能力强2 2、远距离传输仍能保证质量、远距离传输仍能保证质量 Chapter12/39串行接口的分类串行接口的分类v同步接口对应于同步通信，异步接口对应于异步同步接口对应于同步通信，异步接口对应于异步通信通信 v同步通信和异步通信同步通信和异步通信同步通信是指发送同步通信是指发送方和接收方同时、方和接收方同时、同步调进行数据的同步调进行数据的发送和
8、接收发送和接收异步通信是发送方和异步通信是发送方和接收方不要求同时进接收方不要求同时进行数据的发送和接收行数据的发送和接收 启始位 数据位 校验位 停止位 1位 58位 1位 12位Chapter13/39串行接口的标准串行接口的标准v目前通用的接口标准有目前通用的接口标准有美国电子工业协会美国电子工业协会EIA的的EIA-232接口接口ITU-T的的V系列接口和系列接口和X系列接口系列接口国际标准化组织国际标准化组织ISO的的ISO 2110、ISO 1177等等 Chapter14/39串行接口举例串行接口举例2-1vEIA-232目前使用最广泛的串行物理接口目前使用最广泛的串行物理接口
9、提供了一个利用公用电话网络作为传输媒体，并通过调制解调器提供了一个利用公用电话网络作为传输媒体，并通过调制解调器将远程设备连接起来的技术规定将远程设备连接起来的技术规定 公用电话网公用电话网PCPCModemModemEIA-232接口接口EIA-232接口接口EIA-232远程连接远程连接 Chapter15/39串行接口举例串行接口举例2-2vEIA-232Chapter16/39以太网接口以太网接口vRJ45RJ是描述公用电信网络的接口，常用的有是描述公用电信网络的接口，常用的有RJ-11和和RJ-45v光纤接口光纤接口用以稳定地但并不是永久地连接两根或多根光纤的无源用以稳定地但并不是永
10、久地连接两根或多根光纤的无源组件组件 FC 圆形带螺纹光纤接头圆形带螺纹光纤接头 ST 卡接式圆形光纤接头卡接式圆形光纤接头 SC 方型光纤接头方型光纤接头 LC 窄体方形光纤接头窄体方形光纤接头 MT-RJ 收发一体的方型光纤接头收发一体的方型光纤接头 Chapter17/39物理层的传输介质物理层的传输介质v有线介质有线介质双绞线双绞线光纤光纤v无线介质无线介质无线电无线电微波微波激光激光红外线红外线Chapter18/39双绞线双绞线v双绞线双绞线TP是目前使用最广，价格相对便宜的一种是目前使用最广，价格相对便宜的一种传输介质传输介质v由两根绝缘铜导线相互缠绕组成，以减少对邻近由两根绝缘
11、铜导线相互缠绕组成，以减少对邻近线对的电气干扰线对的电气干扰v由若干对双绞线构成的电缆被称为双绞线电缆由若干对双绞线构成的电缆被称为双绞线电缆v非屏蔽双绞线非屏蔽双绞线UTP和屏蔽双绞线和屏蔽双绞线STPChapter19/39双绞线的标准双绞线的标准vEIA/TIA-568“商用建筑物电商用建筑物电信布线标准信布线标准”vCat 5：适用于适用于100Mbps的的100Base-TX和和100Base-T4支持高达支持高达100MHz的数据通信的数据通信传输频率为传输频率为100MHz用于语音传输和最高传输速率为用于语音传输和最高传输速率为1000Mbps的数据传输的数据传输主要用于主要用于
12、100base-T和和10base-T网络。网络。Cat 5e：超五类双绞线：超五类双绞线vCat 6:传输频率为传输频率为200MHzCat 5e UTPCat 5e STPChapter20/39双绞线的重要性能指标双绞线的重要性能指标v以超五类双绞线为例，其性能参数如下：以超五类双绞线为例，其性能参数如下：Chapter21/39六类布线系统六类布线系统v六类系统向下兼容三类、五类、超五类布线产品，同时满六类系统向下兼容三类、五类、超五类布线产品，同时满足混合使用的要求足混合使用的要求v六类提供六类提供2倍于超五类的带宽倍于超五类的带宽v改善了在串扰以及回波损耗方面的性能改善了在串扰以及
13、回波损耗方面的性能v6类线与类线与5类和超类和超5类标准存在许多不同之处：类标准存在许多不同之处：最高工作带宽最高工作带宽200MHz 按照按照250MHz下检测进行设计下检测进行设计 可作为可作为UTP和和STP的解决方案的解决方案包括超包括超5类的所有测试，类的所有测试，并加入新的参量并加入新的参量 Chapter22/39光传输系统光传输系统v光传输系统由三个部分组成：光纤传输介质、光光传输系统由三个部分组成：光纤传输介质、光源和检测器源和检测器 驱动器驱动器 光源光源光检测器光检测器 放大器放大器 电信号电信号电信号电信号光信号光信号光纤光纤超细玻璃超细玻璃熔硅纤维熔硅纤维发光二极管发
14、光二极管激光二极管激光二极管光电二极管光电二极管Chapter23/39光信号在光纤中的传输光信号在光纤中的传输v光脉冲在光纤中的传输是利用了光的全反射原理光脉冲在光纤中的传输是利用了光的全反射原理v光纤分为多模光纤和单模光纤光纤分为多模光纤和单模光纤 多模光纤单模光纤输入脉冲 输出脉冲 输入脉冲 输出脉冲 Chapter24/39光缆的结构和传播特性光缆的结构和传播特性v光缆的结构光缆的结构v光缆的传播特性光缆的传播特性损耗损耗色散色散外护套远供电源线光纤及其包层填充物加强芯包带层Chapter25/39多模光纤和单模光纤的比较多模光纤和单模光纤的比较Chapter26/39无线通信无线通信
15、v无线介质是指信号通过空气传输，信号不能被约无线介质是指信号通过空气传输，信号不能被约束在一个物理导体内束在一个物理导体内v无线介质实际上就是无线传输系统，主要包括无线介质实际上就是无线传输系统，主要包括:无线电无线电微波微波红外线红外线激光激光卫星通信卫星通信 Chapter27/39无线电无线电v无线电就是利用地面发射的无线电波通过电离层的反射，无线电就是利用地面发射的无线电波通过电离层的反射，或电离层与地面的多次反射而到达接收端的一种远距离通或电离层与地面的多次反射而到达接收端的一种远距离通信方式信方式v传播距离远，容易穿过建筑物，全方向传播传播距离远，容易穿过建筑物，全方向传播v无线电
16、波的传播特性与频率有关无线电波的传播特性与频率有关在低频上，无线电波能轻易地绕过一般障碍物，但其能量随着传在低频上，无线电波能轻易地绕过一般障碍物，但其能量随着传播距离的增大而急剧递减播距离的增大而急剧递减在高频上，无线电波趋于直线传播并易受障碍物的阻挡，还会被在高频上，无线电波趋于直线传播并易受障碍物的阻挡，还会被雨水吸收雨水吸收质量不稳定，容易受到其他电子设备的各种电磁干扰质量不稳定，容易受到其他电子设备的各种电磁干扰 地球表面电离层地球表面地面波Chapter28/39微波微波v微波是能量集中于一点并沿直线传播，且频率在微波是能量集中于一点并沿直线传播，且频率在1GHz以上的无线电波以上
17、的无线电波v微波通信是利用无线电波在对流层的视距范围内微波通信是利用无线电波在对流层的视距范围内进行信息传输的一种通信方式进行信息传输的一种通信方式v使用频率范围一般在使用频率范围一般在1GHz至至20GHz左右左右 v需要使用中继站延长传输距离需要使用中继站延长传输距离v成本低，常用于长途通信成本低，常用于长途通信v缺点是保密性不如电缆和光缆好缺点是保密性不如电缆和光缆好 Chapter29/39各种传输介质总结各种传输介质总结Chapter30/39以太网标准中的线缆规范以太网标准中的线缆规范Chapter31/39线缆的连接线缆的连接2-1vEIA/TIA 568A和和568Bv线缆的连
18、接线缆的连接标准网线标准网线交叉网线交叉网线全反线全反线直通直通/交叉交叉直通直通交叉交叉 直通直通交叉交叉直通直通交叉交叉交叉交叉 T568AT568A标准中标准中RJ-45RJ-45连接器的连接器的管脚号和颜色编码管脚号和颜色编码 Chapter32/39线缆的连接线缆的连接2-2v标准网线的线序标准网线的线序v交叉网线的线序交叉网线的线序v制作过程制作过程Chapter33/39物理层的设备物理层的设备2-1v中继器中继器能放大信号能放大信号延长网络传输距离延长网络传输距离只包含有一个输入端口和一个输出端口，所以只能接只包含有一个输入端口和一个输出端口，所以只能接收和转发数据流收和转发数
19、据流 成本低成本低Chapter34/39物理层的设备物理层的设备2-2v集线器集线器最初只是一个多端口的中继器最初只是一个多端口的中继器 可用于星形拓扑结构可用于星形拓扑结构能够支持各种不同的传输介质和数据传输速率能够支持各种不同的传输介质和数据传输速率 有些集线器具有内部处理能力，例如，可以接受远程管理、过滤有些集线器具有内部处理能力，例如，可以接受远程管理、过滤数据或提供网络诊断信息数据或提供网络诊断信息 被交换机所取代被交换机所取代Chapter35/39本章总结本章总结分层模型分层模型分层模型分层模型双绞线双绞线光缆光缆无线通信无线通信中继器中继器集线器集线器物理层的功能物理层的功能
20、物理层关心的问题物理层关心的问题物理层概述物理层概述物理层概述物理层概述信号信号线缆的规范和连接线缆的规范和连接物理层的设备物理层的设备接口接口传输介质传输介质物理层是网络的最底层，物理层是网络的最底层，直接面向实际承担数据直接面向实际承担数据传输的物理媒体（即信传输的物理媒体（即信道）道）物理层传输单位为比特物理层传输单位为比特 物理层关心的是信号、物理层关心的是信号、接口和传输介质接口和传输介质 物理层的传输介质分为物理层的传输介质分为有线介质和无线介质有线介质和无线介质以太网在发展过程中使以太网在发展过程中使用了各种不同的介质，用了各种不同的介质，不同的以太网标准使用不同的以太网标准使用
21、不同的传输介质并有不不同的传输介质并有不同的要求同的要求 双绞线按照不同的规范双绞线按照不同的规范可以制成标准网线、交可以制成标准网线、交叉网线和全反线叉网线和全反线Chapter36/39实验：制作网线实验：制作网线v实验背景：实验背景：你你公司将新增加公司将新增加50台计算机，你需要为这些计算机制作标准网台计算机，你需要为这些计算机制作标准网线，同时公司内经常有两台计算机对拷文件的需求，有员工请线，同时公司内经常有两台计算机对拷文件的需求，有员工请你为他制作交叉网线你为他制作交叉网线 v任务一：任务一：观看双绞线制作相关视频观看双绞线制作相关视频v任务二：制作标准网线连接交换机和计算机任务
22、二：制作标准网线连接交换机和计算机v任务三：制作交叉网线连接计算机和计算机任务三：制作交叉网线连接计算机和计算机Chapter37/39实验拓扑实验拓扑v拓扑图拓扑图使用标准网线连接计使用标准网线连接计算机和交换机算机和交换机 使用交叉网线连接计使用交叉网线连接计算机和计算机算机和计算机Chapter38/39完成标准完成标准v完成标准完成标准能够按照正确的线序制作不同的网线能够按照正确的线序制作不同的网线通过网线连接正确的设备，使不同小组之间的计算机通过网线连接正确的设备，使不同小组之间的计算机可以互相访问可以互相访问了解双绞线如何与模块、配线架相连接，以及打线方了解双绞线如何与模块、配线架相连接，以及打线方法，完成实验作业法，完成实验作业Chapter39/39谢谢大家！结结 语语