2024/3/231第二章物理層（媒介層）2024/3/232物理層通信系統通信系統模型信號：模擬信號、數字信號基帶傳輸：信號未經調制而傳輸，LAN中使用基帶傳輸，需好信道調制：幅度調制、頻率調制、相位調制信道：是根本，決定了容量、可靠性、調制方式不同的傳輸媒介，決定了不同的信道有線、無線信源信宿變換噪聲信道變換2024/3/233電話線RJ-11：四線制，一般用中間兩根50Hz-3.4KHz線的直徑：粗細不同，造就不同的傳輸距離ADSL的傳輸載體：速率取決于電話線的優劣銅線的粗細纏繞程度2024/3/234雙絞線（1）雙絞線：若干對銅導線螺旋繞制而成。按一定規則絞合在一起，為了減少對鄰近線對的電磁干擾。非屏蔽雙絞線UTP(UnShieldTwistedPair)，阻抗值為100Ω。抗電磁干擾的能力，再加一個用金屬絲編織成的屏蔽層，稱為屏蔽雙絞線STP(ShieldTwistedPair)。阻抗值為150Ω。4個繞對和1條抗拉線2024/3/235雙絞線（2）雙絞線既可用于模擬信號傳輸，也可用于數字信號傳輸，其通信距離一般為幾到十幾公里。導線越粗，通信距離越遠，但導線價格也越高。(EIA/TIA)在1995年頒布了新的“商用建筑物電信布線標準”EIA/TIA-586-A。7個種類的UTP標準常用：3類線、5類線、超5類（Cat5e)、6類。5類線與3類線的主要區別是：5類大大增加了絞合次數；在線對間的絞合度和線對內兩根導線的絞合度上都經過了精心的設計，使干擾在一定程度上得以抵消，從而提高了線路的傳輸特性。2024/3/236雙絞線（3）EIA/TIA-A標準雙絞線適用范圍1類雙絞線電話傳輸2類雙絞線電話和低速數據傳輸(最高4Mb/s)3類雙絞線10Mb/S的10Bas-T以太網數據傳輸4類雙絞線16Mb/s的令牌環網5類雙絞線100Mb/s的100Base-TX和100Base-T4快速超5類雙絞線200Mb/s6類雙絞線1Gb/s2024/3/237雙絞線（4）IEEE將UTP電纜命名為“XBaseT”，其中“X”代表最大數據傳輸速度為XMb/s，“Base”代表基帶傳輸方法傳輸信號，“T”代表UTP。3類UTP（10BASE-T）：Cat3的最高傳輸頻率為16MHz，最高傳輸速率為10Mbps)，主要應用10Mb/s的以太網中，最大網段長度為100m，連接器采用RJ45水晶頭5類UTP

（100BASE-T）：Cat5最高傳輸速率可達100Mb/s，最大網段長度為100m，連接器采用RJ45水晶頭。扭繞的更密2024/3/238雙絞線（5）超5類UTP：Cat5e的衰減和串擾比Cat5小，其最高傳輸頻率可達200MHz，在四對線都工作于全雙工通信時，最高傳輸速率可接近1000Mb/s。最大網段長度為100m，通過中繼延長，使網段的最大范圍達到500m。6類雙絞線：Cat6最高傳輸頻率可達250MHz，傳輸極限速率1Gbps，安裝施工有很高的要求：Cat6線、六類RJ45水晶頭、六類配線架、六類信息插座等。標準一些主要的標準文件（美國）ANSI：美國國家標準協會TIA/EIA：美國通信工業委員會/電子工業協會ANSI/TIA/EIA-568-B：商業建筑電信布線標準ANSI/TIA/EIA-569-A：商業建筑電信路徑和空間標準ANSI/EIA/TIA-570-A：住宅電信布線標準ANSI/TIA/EIA-606：商業建筑電信基礎結構管理標準ANSI/TIA/EIA-607：商業建筑電信接地和接線要求2024/3/239標準新的568-B標準從結構上分為三部分：568-B1綜合布線系統總體要求：電信布線系統設計原理，安裝準則與現場測試相關的內容568-B2平衡雙絞線布線組件：包括組件規范、傳輸性能、系統模型和用于驗證電信布線系統的測量程序相關內容568-B3光纖布線組件：包含了與光纖電信布線系統的組件規范和傳輸相關要求的內容2024/3/23102024/3/2311RJ-45（1）RJ-45接頭：針腳排列順序是從左到右依次為1、2、3、4、5、6、7、8。1/2、3/6為數據收發，4/5為電話，7/8為電源RJ45水晶頭和雙絞線的連接一般有兩種接線標準一種是EIA/TIA568A標準，簡稱T568A另一種是EIA/TIA568B標準，簡稱T568B兩種方式不能混用2024/3/2312RJ-45（2）EIA/TIA568A標準的線序為綠白、綠、橙白、藍、藍白、橙、棕白、棕2024/3/2313RJ-45（3）EIA/TIA568B標準的線序為橙白、橙、綠白、藍、藍白、綠、棕白、棕2024/3/2314RJ-45（4）根據連接設備的不同，可分為平行雙絞線和交叉雙絞線。平行雙絞線：制線時兩端均采用統一的接線標準，都采用EIA/TIA568A或EIA/TIA568B標準此類數據跳線主要用于不同設備之間的級聯，如網卡與集線器之間。交叉雙絞線：制線時兩端采用了不同的接線標準，即一端為EIA/TIA568A，另一端為EIA/TIA568B。交叉線主要用于同級設備之間的直接連接，如網卡與網卡、集線器和集線器之間的直接連接等現在很多設備支持自動發現。2024/3/2315RJ-45（5）TX+——RX+

TX-——RX-

RX+——TX+

RX-——TX-

TX+-為發送，RX+-為接收T568A和T568B只是將其1、3號線對調，2、6號線對調一般只有4根線起作用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：使用測通儀對平行雙絞線進行測試時，同一條線的指示燈會一起亮起來，例如發射端的第一個指示燈亮時，若接收端的第一個指示燈也亮，表示兩者第一只針腳在同一條線上；若發射端的第一個燈亮，接收端的第七個燈亮，則表示線序連接錯誤。若發射端的第一個指示燈亮，接收端卻沒有任何指示燈亮起，那么這只針腳與另一端的任何一只針腳都沒有連通，可能是中間導線斷了，或者是兩端至少有一個金屬片沒有接觸該條芯線。只有在測通儀的接收端指示燈依次全亮時才表明平行雙絞線通過了測試2024/3/2329同軸電纜同軸電纜：導線銅質芯線、單股實心線、絕緣層、網狀編織的外導體屏蔽層高帶寬和較好的抗干擾特性50Ω的基帶同軸電纜，傳輸基帶數字信號75Ω的寬帶同軸電纜，細纜：10BASE-2，10M---200m，BNC接頭粗纜：10BASE-5，10M---500m，AUI接頭銅芯絕緣材料屏蔽導體塑料管2024/3/2330同軸電纜基帶同軸電纜：傳輸帶寬為1～20Mb/s?？梢?0Mb/s的速率傳輸1～1.2km遠。基帶：無需任何調制，需要簡單編碼。通信的2M線寬帶同軸電纜：帶寬為300～850MHz，傳輸距離可達100km。寬帶：指可利用多路復用技術在寬帶介質上進行多路數據信號的傳輸。CATV2024/3/2331同軸電纜電纜類型網絡類型電纜電阻/端接口器(口)RG-810Base5以太網50RG-1110Base5以太網50RG-58A/U10Base2以太網50RG-59/UARCnet網，有線電視網75RG-62A/UARCnet網932024/3/2332光纖光纖：帶寬大，消耗低，不受電磁干擾單模：只有一個入射角，一條傳輸途徑，幾十公里多模：多個入射角，多條傳輸途徑，傳輸時間也不相同，幾公里需要光電轉換設備，接頭為：ST接頭光纖電纜：多個光纖組合一起，主干線路金屬材料PVC護皮填充物護皮62.5um玻璃芯125um玻璃外皮聚合物2024/3/2333光纖2024/3/2334光纖項目單模光纖多模光纖距離長短數據傳輸率高低光源激光發光二極管信號衰減小大端結較難較易造價高低2024/3/2335無線介質地面微波：方向性強，直線傳輸（視距傳輸）收發兩端使用拋物面天線常用頻段：2G---6G距離遠時使用中繼站一般用于電視、電話業務，也用于高速數傳受天氣影響較大2024/3/2336無線介質衛星微波將一個地面微波中繼站升高到空中--衛星，用于連接多個地面微波收發站衛星在上行頻段接收，放大，在下行頻段轉發，一個衛星可工作在多個頻段同步衛星：衛星與地球保持相對靜止，三顆同步衛星即可覆蓋全球工作頻段一般在幾GHz到幾十GHz可用于多種業務傳輸時延大；240ms---300ms2024/3/2337衛星2024/3/2338無線介質信道受干擾嚴重，不穩定WLAN802.11系列：802.11a、802.11b、802.11g、802.11n2024/3/2339常用介質的傳輸特性傳輸介質傳輸速率傳輸距離抗干擾性價格適用范圍雙絞線模擬：300～3400Hz;數字：10～100Mb/s幾十千米一般(對電磁干擾比較敏感)低局域網(模擬信號傳輸、數字信號傳輸)50歐姆同軸電纜10Mb/s1km內較好一般局域網(基帶數字信號傳輸)75歐姆同軸電纜300～900MHz100km較好較高CATV(模擬傳輸(可采用頻分多路復用技術劃分多個信道))2024/3/2340常用介質的傳輸特性光纖100M～10Gb/s30km很好較高長話線路、主干網(遠距離高速傳輸)無線電波30MHz～1GHz全球相對較差較低廣播(遠程低速通信)微波4～40GHz幾百千米

低于同容量、同長度的電纜電視(遠程通信)衛星1GHz～10GHz

費用與距離無關電視、電話、廣域網(遠程通信)2024/3/2341物理層接口物理層接口：指數據終端設備DTE(DataTerminalEquipment)和數據傳輸電路端接設備DCE(DataCircuit-terminalEquipment)之間的接口。要配對使用DTE與DCE之間的接口一般都有若干條并行線，包括各種信號線和控制線。物理層接口協議。機械連接特性電氣信號特性信號功能特性信號規程特性DTEDCEDTEDCE2024/3/2342物理層接口機械特性：連接器形狀、大小、尺寸，各個接線引腳的引腳數目和排列，固定和鎖定措施ISO2110：25針插頭的DTE-DCE接口的連接器。與美國的EIARS-232C、EIARS-366A兼容。常用于串行和并行的音頻調制解調器、公共數據網接口、自動呼叫設備接口等ISO2593：32針插頭的DTE-DCE接口的連接器。用于CCITTV.35建議的寬帶調制解調器。ISO4092：37針插頭的DTE-DCE接口的連接器。與美國的EIARS-449兼容。常用于串行音頻調制解調器，寬帶調制解調器。ISO4093：為15針插頭的DTE-DCE接口的連接器。常用于CCITTX.20，X.21，X.22建議所規定的公共數據網接口2024/3/2343RS-232CRS-232C：多為25針（DB25）（也有9針：DB9）串行二進制通信，只要一個傳輸線，數據傳輸速率為0～20kb/s，電纜長度限制在30m之內。不足：傳輸性能低，距離短，速率低2024/3/2344RS-232C有的針未用插頭(1)保護地(2)發送(3)接收(4)請求發送(5)允許發送(6)DTE就緒(7)信號地(8)載波檢測(20)DTE就緒(22)振鈴顯示(1)保護地(2)發送(3)接收(4)請求發送(5)允許發送(6)DTE就緒(7)信號地(8)載波檢測(20)DTE就緒(22)振鈴顯示插座插座插頭計算機虛調制解調器計算機12024/3/2345RS232C波特率：傳輸速率數據位、停止位：異步模式2024/3/2346RS232c機械，管腳定義2024/3/2347RS232C2024/3/2348

9針串口（DB9）

25針串口（DB25）

針號功能說明縮寫針號功能說明縮寫1數據載波檢測DCD8數據載波檢測DCD2接收數據RXD3接收數據RXD3發送數據TXD2發送數據TXD4數據終端準備DTR20數據終端準備DTR5信號地GND7信號地GND6數據設備準備好DSR6數據準備好DSR7請求發送RTS4請求發送RTS8清除發送CTS5清除發送CTS9振鈴指示DELL22振鈴指示DELLRS232CRS-232C規標準接口有25條線，4條數據線、11條控制線、3條定時線、7條備用和未定義線，常用的只有9根，它們是：聯絡控制信號線：數據裝置準備好（Datasetready-DSR)——有效時（ON）狀態，表明通信裝置處于可以使用的狀態。數據終端準備好(Dataterminalready-DTR)——有效時（ON）狀態，表明數據終端可以使用。這兩個信號有時連到電源上，一上電就立即有效。表示設備本身可用，并不說明通信鏈路可以開始進行通信了，能否開始進行通信要由下面的控制信號決定。2024/3/2349RS232C請求發送(Requesttosend-RTS)——當終端要發送數據時，使該信號有效（ON狀態），向MODEM請求發送。它用來控制MODEM是否要進入發送狀態。允許發送（Cleartosend-CTS）——對請求發送信號RTS的響應信號。當MODEM已準備好接收終端傳來的數據，并向前發送時，使該信號有效，通知終端開始沿發送數據線TxD發送數據。這對RTS/CTS請求應答聯絡信號是用于半雙工MODEM系統中發送方式和接收方式之間的切換。在全雙工系統中作發送方式和接收方式之間的切換。在全雙工系統中，因配置雙向通道，故不需要RTS/CTS聯絡信號，使其變高。2024/3/2350RS232C接收線信號檢出(ReceivedLinedetection-RLSD)——用來表示DCE已接通通信鏈路，告知DTE準備接收數據。當本地的MODEM收到由通信鏈路另一端（遠地）的MODEM送來的載波信號時，使RLSD信號有效，通知終端準備接收，并且由MODEM將接收下來的載波信號解調成數字兩數據后，沿接收數據線RxD送到終端。也叫做數據載波檢出(DataCarrierdectection-DCD）線。振鈴指示(Ringing-RI)——當MODEM收到交換臺送來的振鈴呼叫信號時，使該信號有效（ON狀態），通知終端，已被呼叫。2024/3/2351RS232C數據發送與接收線：發送數據(Transmitteddata-TxD)——通過TxD終端將串行數據發送到MODEM，(DTE→DCE)。接收數據(Receiveddata-RxD)——通過RxD線終端接收從MODEM發來的串行數據，(DCE→DTE)。地線兩根線SG、PG—信號地和保護地信號線，無方向。2024/3/2352RS232C管腳定義傳輸數據：TxD和RxD控制：RTS、CTS、DSR、DTR和DCD電源、保護、接地：流控制在串行通訊中的作用：解決數據的丟失硬件流控制：常用的有RTS/CTS（請求發送/清除發送）流控制和DTR/DSR（數據終端就緒/數據設置就緒）流控制軟件流控制：一般通過XON/XOFF來實現軟件流控制2024/3/2353RS232C通信過程2024/3/23保護地1發送數據2（TxD）請求發送4（RTS:requesttosend）接受數據3（RxD）請送5（CTS:cleartosend）數據端接裝置就緒6（DSR:Datasetread）信號地7載波收到8（DCD-DataCarrierdetection）數據終端就緒2