第2章物理层技术
计算机网络基础谢希仁第五版2章u
理线器为电缆提供了平行进入RJ-45模块的通路，使电缆在压入模 块之前不再多次直角转弯，减少了自身的信号辐射损耗，同时 也减少了对周围电缆的辐射干扰。
2021/4/8
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❖ 机柜
机柜是存放设备和缆线交接的地方，机柜以U为单元区分 （1U=44.45mm）。
标准的机柜端接设备宽度为600mm，一般情况下，服务器机柜的 深度大于800mm，而网络机柜的深度小于800mm。
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双绞线缆线
2．双绞线的绞距
在双绞线电缆内，不同线对具有不同的绞距长度。一般地说， 4对双绞线绞距周期在38.1mm长度内，按逆时针方向扭绞， 一对线对的扭绞长度在12.7mm以内。
3．双绞线的生产制造过程
铜棒拉丝→单芯覆盖绝缘层→两芯绞绕→4对绞绕→覆盖绝缘 层→印刷标记→成卷。
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信息模块端接技术
信息模块的端接有两种标准：EIA/TIA568A和EIA/TIA568B。如 图所示为两种标准规定的导线排列顺序。
白绿 绿白橙 蓝 白蓝 橙 白棕 棕
白橙 橙 白绿 蓝 白蓝 绿 白棕 棕
12 34567 8
T568A
12 34567 8
T568B
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下面详细介绍使用110配线系统构建4对UTP电缆交叉连接管 理系统的步骤：
第二章 数据交换
报文交换原理
报文交换方式的数据传输单位是报文，报文就是 站点一次性要发送的数据块，其长度不限且可变。 当一个站要发送报文时，它将一个目的地址附加 到报文上，网络节点根据报文上的目的地址信息， 把报文发送到下一个节点，一直逐个节点地转送 到目的节点。 每个节点在收到整个报文并检查无误后，就暂存 这个报文，然后利用路由信息找出下一个节点的 地址，再把整个报文传送给下一个节点。因此， 端与端之间无需先通过呼叫建立连接。 一个报文在每个节点的延迟时间，等于接收报文 所需的时间加上向下一个节点转发所需的排队延 迟时间之和。 报文交换过程,如图所示
ห้องสมุดไป่ตู้
数据报： 省去呼叫建立阶段，它传输少数几个 分组的速度比虚电路简便灵活； 各结点需为每个分组作路径选择判定， 故可绕开故障点而到达目的地； 不保证按顺序到达，数据的丢失也不 会立即知道。
从表面上看，分组交换与报文交换没什么特 殊的优点，其实不然，其优点有：
把数据单位的最大长度限制在较小的范围内，这 个结点所需要的存储能力降低了，分组可以存储 在内存中，提高了交换速度； 源结点发出一个报文的第1分组后，可以连续发 出第2个、第3个分组，而第1个分组可能还在半 路中，这些分组在各个结点中被同时接收、处理 和发送，而且可走不同的路径。这种并行性降低 了整体传播时间，并随时利用网络中流量的分布 变化而走尽可能快的路径。
计算机网络课后习题第2章物理层
第二章物理层
2-01物理层要解决哪些问题？物理层的主要特色是什么？
答：物理层要解决的主要问题：
（1）物理层要尽可能地障蔽掉物理设施和传输媒体，通讯手段的不一样，使数据链路层感
觉不到这些差别，只考虑达成本层的协讲和服务。
（2）给其服务用户（数据链路层）在一条物理的传输媒体上传递和接收比特流（一般为串
行按次序传输的比特流）的能力，为此，物理层应当解决物理连结的成立、保持和开释问题。
（3）在两个相邻系统之间独一地表记数据电路。
物理层的主要特色：
①因为在 OSI 以前，很多物理规程或协议已经拟订出来了，并且在数据通讯领域中，这些物
理规程已被很多商品化的设施所采纳，加之，物理层协议波及的范围宽泛，所以致今没有按
OSI 的抽象模型拟订一套新的物理层协议，而是沿用已存在的物理规程，将物理层确立为描
述与传输媒体接口的机械、电气、功能和过程特征。
②因为物理连结的方式好多，传输媒体的种类也好多，所以，详细的物理协议相当复杂。
2-02归层与协议有什么差别？
答：规程专指物理层协议。
2-03试给出数据通讯系统的模型并说明其主要构成建立的作用。
答：源点：源点设施产生要传输的数据。源点又称为源站。
发送器：往常源点生成的数据要经过发送器编码后才能在传输系统中进行传输。
接收器：接收传输系统传递过来的信号，并将其变换为能够被目的设施办理的信息。
终点：终点设施从接收器获取传递过来的信息。终点又称为目的站。
传输系统：信号物理通道。
2-04试解说以下名词：数据，信号，模拟数据，模拟信号，基带信号，带通讯号，数字数
据，数字信号，码元，单工通讯，半双工通讯，全双工通讯，串行传输，并行传输。
第二章_无线自组网的物理层技术(修改)(1)
第二章 无线自组网的物理 层技术<br>许炜阳 weiyangxu@ 重庆大学通信工程学院 通信工程系<br><br>
第二章 无线自组网的物理层技术<br>2.1 物理层技术概述 2.2 无线传输技术 2.3 无线传输自适应技术<br><br>
2.1 物理层技术概述<br>物理层的定义<br>ISO在OSI参考模型中对物理层的定义是：物理层为建 立、维护和释放数据链路实体之间的二进制比特传输的物 理连接，提供机械的、电气的、功能的和规程的特性。物 理层的媒体包括：架空明线、平衡电缆、光纤、无线信道 等。 ISO在OSI参考模型中说明，物理层是第一层，是整个 开放系统的基础，向下直接与物理传输媒质相连接。物理 层协议是各种网络设备互连时必须遵守的底层协议。物理 层具有对数据链路层屏蔽物理传输介质的特征，以便对高 层协议有更大的透明性。<br><br>
2.1 物理层技术概述<br>物理层的主要功能<br>为数据终端设备提供传送数据的通路：数据通路可以 是一个物理媒体，也可以是多个物理媒体连接而成。一次 完整的数据传输，包括激活物理连接，传送数据，终止物 理连接。所谓激活，就是不管有多少物理媒体参与，都要 在通信的两个数据终端设备间连接起来，形成一条通路。 传输数据：物理层要形成适合数据传输需要的实体， 为数据传送服务。一是要保证数据能在其上正确通过，二 是要提供足够的带宽(是指每秒钟内能通过的比特数)，以 减少信道上的拥塞。传输数据的方式能满足点到点，一点 到多点，串行或并行，半双工或全双工，同步或异步传输 的需要。<br><br>
计算机网络技术第二章物理层
计算机⽹络技术第⼆章物理层
第⼆章物理层
内容提要：介绍计算机⽹络中物理层的基本概念及物理层的常⽤标准、信道极限容量的概念，数据传输速率的计算，各种传输媒体的特性，模拟和
数字传输技术。
重点：信道极限容量，模拟和数字传输技术。
2.1 物理层的基本概念
2.2 信道的概念及其极限容量的计算
2.3 传输媒体
2.4 ⽆线传输(⾃学)
2.5 模拟传输和数字传输
2.6 物理层标准举例（⾃学）
第⼆章物理层
内容提要：介绍计算机⽹络中物理层的基本概念及物理层的常⽤标准、信道极限容量的概念，数据传输速率的计算，各种传输媒体的特性，模拟和
数字传输技术。
重点：信道极限容量，模拟和数字传输技术。
2.1 物理层的基本概念
物理层是OSI的最低层，它建⽴在物理通信介质的基础上，作为系统和通信介质的接⼝，为数据链路实体间实现透明的⽐特(bit)流传送。
“透明”是指某个实际存在的事物看起来好像不存在⼀样。
“透明的⽐特流传送”表⽰经实际电路传送后的⽐特流没有发⽣变化，因此，对⽐特流来说“看不见”这个电路，换⼀句话说，这个电路对该⽐特流来说是透明的。
1. DTE和DCE
在计算机⽹络中常⽤到DTE和DCE这两个术语。
（1）数据终端设备DTE(Data Terminal Equipment)
指⽹络中⽤于处理⽤户数据的设备，是计算机⽹络中的数据源和信源。它是资源⼦⽹的实体，通常是⼀台计算机，也可以是I/O设备。虽然DTE有较强的处理能⼒及⼀定的发送和接收数字系统的能⼒，但它所发出的信号通常不能直接送到传输介质上，⽽是借助于DCE来实现。
计算机网络课后题答案第二章
第二章物理层
2-01 物理层要解决什么问题？物理层的主要特点是什么？（1）物理层要解决的主要问题：
①.物理层要尽可能屏蔽掉物理设备、传输媒体和通信手段的不同，使上面的数据链路
层感觉不到这些差异的存在，而专注于完成本曾的协议与服务。
②.给其服务用户（数据链路层）在一条物理的传输媒体上传送和接收比特流（一般为
串行按顺序传输的比特流）的能力。为此，物理层应解决物理连接的建立、维持和释放问题。
③.在两个相邻系统之间唯一地标识数据电路。
（2）物理层的主要特点：
①.由于在OSI 之前，许多物理规程或协议已经制定出来了，而且在数据通信领域中，
这些物理规程已被许多商品化的设备锁采用。加之，物理层协议涉及的范围广泛，所以至今
没有按OSI 的抽象模型制定一套心的物理层协议，而是沿用已存在的物理规程，将物理层确
定为描述与传输媒体接口的机械、电气、功能和规程特性。②.由于物理连接的方式很多，传输媒体的种类也很多，因此，具体的物理协议相当复
杂。
2-02 规程与协议有什么区别？
答：在数据通信的早期，对通信所使用的各种规则都称为“规程”（procedure），后来具有
体系结构的计算机网络开始使用“协议”（protocol）这一名词，以前的“规程”其实就是
“协议”，但由于习惯，对以前制定好的规程有时仍常用旧的名称“规程”。
2-03 试给出数据通信系统的模型并说明其主要组成构件的作用。
答：一个数据通信系统可划分为三大部分：
源系统（或发送端）、传输系统（或传输网络）、和目的系统（或接收端）。
源系统一般包括以下两个部分：
计算机网络(第5版)课后习题答案：第2章 物理层
第二章物理层
2-01 物理层要解决哪些问题？物理层的主要特点是什么？
答：物理层要解决的主要问题：
（1）物理层要尽可能地屏蔽掉物理设备和传输媒体，通信手段的不同，使数据链路层感觉不到这些差异，只考虑完成本层的协议和服务。
（2）给其服务用户（数据链路层）在一条物理的传输媒体上传送和接收比特流（一般为串行按顺序传输的比特流）的能力，为此，物理层应该解决物理连接的建立、维持和释放问题。（3）在两个相邻系统之间唯一地标识数据电路。
物理层的主要特点：
①由于在OSI之前，许多物理规程或协议已经制定出来了，而且在数据通信领域中，这些物理规程已被许多商品化的设备所采用，加之，物理层协议涉及的范围广泛，所以至今没有按OSI的抽象模型制定一套新的物理层协议，而是沿用已存在的物理规程，将物理层确定为描述与传输媒体接口的机械、电气、功能和过程特性。
②由于物理连接的方式很多，传输媒体的种类也很多，因此，具体的物理协议相当复杂。2-02 归层与协议有什么区别？
答：规程专指物理层协议。
2-03 试给出数据通信系统的模型并说明其主要组成构建的作用。
答：源点：源点设备产生要传输的数据。源点又称为源站。
发送器：通常源点生成的数据要通过发送器编码后才能在传输系统中进行传输。
接收器：接收传输系统传送过来的信号，并将其转换为能够被目的设备处理的信息。
终点：终点设备从接收器获取传送过来的信息。终点又称为目的站。
传输系统：信号物理通道。
2-04 试解释以下名词：数据，信号，模拟数据，模拟信号，基带信号，带通信号，数字数据，数字信号，码元，单工通信，半双工通信，全双工通信，串行传输，并行传输。
计算机网络知识精讲 第二章 物理层
第二章物理层
(一) 通信基础
1. 信道、信号、带宽、码元、波特、速率、信源与信宿等基本概念
2. 奈奎斯特定理与香农定理
3. 编码与调制
4. 电路交换、报文交换与分组交换
5. 数据报与虚电路
(二) 传输介质
1. 双绞线、同轴电缆、光纤与无线传输介质
2. 物理层接口的特性
(三) 物理层设备
1. 中继器
2. 集线器
2.1 通信基础
2.1.1 信道、信号、带宽、码元、波特、速率、信源与信宿等基本概念
（1）信道：向某一个方向传送信息的媒体。
（2）信号：数据的电磁或电气表现。
（3）带宽：媒介中信号可使用的最高频率和最低频率之差，或者说是频带的宽度，
Hz；另一定义是信道中数据的传送速率，bps。
（4）码元：在使用时间域（简称时域）的波形表示数字信号时，代表不同离散数值的基本波形。
（5）波特：单位时间内传输的码元数。
（6）比特率：单位时间内传输的比特数。
（7）信源
（8）信宿
计算机网络的性能计算
1. 速率比特（bit）是计算机中数据量的单位，也是信息论中使用的信息量的单位。
一个比特就是二进制数字中的一个1 或0。
速率即数据率(data rate)或比特率(bit rate)是计算机网络中最重要的一个性能指标。
速率的单位是b/s（bps），kb/s, Mb/s, Gb/s 等
“带宽”(bandwidth)本来是指信号具有的频带宽度，单位是赫（或千赫、兆赫、吉赫等）。
现在“带宽”是数字信道所能传送的“最高数据率”的同义语，单位是“比特每秒”，
或b/s (bit/s)，bps。
更常用的带宽单位是
千比每秒，即kb/s （103 b/s）
计算机网络(第5版)课后习题答案：第2章 物理层
第二章物理层
2-01 物理层要解决哪些问题？物理层的主要特点是什么？
答：物理层要解决的主要问题：
（1）物理层要尽可能地屏蔽掉物理设备和传输媒体，通信手段的不同，使数据链路层感觉不到这些差异，只考虑完成本层的协议和服务。
（2）给其服务用户（数据链路层）在一条物理的传输媒体上传送和接收比特流（一般为串行按顺序传输的比特流）的能力，为此，物理层应该解决物理连接的建立、维持和释放问题。（3）在两个相邻系统之间唯一地标识数据电路。
物理层的主要特点：
①由于在OSI之前，许多物理规程或协议已经制定出来了，而且在数据通信领域中，这些物理规程已被许多商品化的设备所采用，加之，物理层协议涉及的范围广泛，所以至今没有按OSI的抽象模型制定一套新的物理层协议，而是沿用已存在的物理规程，将物理层确定为描述与传输媒体接口的机械、电气、功能和过程特性。
②由于物理连接的方式很多，传输媒体的种类也很多，因此，具体的物理协议相当复杂。
2-02 归层与协议有什么区别？
答：规程专指物理层协议。
2-03 试给出数据通信系统的模型并说明其主要组成构建的作用。
答：源点：源点设备产生要传输的数据。源点又称为源站。
发送器：通常源点生成的数据要通过发送器编码后才能在传输系统中进行传输。
接收器：接收传输系统传送过来的信号，并将其转换为能够被目的设备处理的信息。
终点：终点设备从接收器获取传送过来的信息。终点又称为目的站。
传输系统：信号物理通道。
2-04 试解释以下名词：数据，信号，模拟数据，模拟信号，基带信号，带通信号，数字数据，数字信号，码元，单工通信，半双工通信，全双工通信，串行传输，并行传输。
计算机网络第七版答案
计算机网络第七版答案
第一章概述
1-02 简述分组交换的要点。
答：（1）报文分组，加首部（2）经路由器储存转发（3）在目的地合并
1-03 试从多个方面比较电路交换、报文交换和分组交换的主要优缺点。
答：（1）电路交换：端对端通信质量因约定了通信资源获得可靠保障，对连续传送大量数据效率高。（2）报文交换：无须预约传输带宽，动态逐段利用传输带宽对突发式数据通信效率高，通信迅速。（3）分组交换：具有报文交换之高效、迅速的要点，且各分组小，路由灵活，网络生存性能好。
1-08 计算机网络都有哪些类别各种类别的网络都有哪些特点
答：按范围：（1）广域网WAN：远程、高速、是Internet的核心网。
（2）城域网：城市范围，链接多个局域网。
（3）局域网：校园、企业、机关、社区。
￥
（4）个域网PAN：个人电子设备
按用户：公用网：面向公共营运。专用网：面向特定机构。
1-10 试在下列条件下比较电路交换和分组交换。要传送的报文共x（bit）。从源点到终点共经过k段链路，每段链路的传播时延为d（s），数据率为b(b/s)。在电路交换时电路的建立时间为s(s)。在分组交换时分组长度为p(bit)，且各结点的排队等待时间可忽略不计。问在怎样的条件下，分组交换的时延比电路交换的要小（提示：画一下草图观察k段链路共有几个结点。）
答：线路交换时延：kd+x/b+s, 分组交换时延：kd+(x/p)*(p/b)+ (k-1)*(p/b)，其中(k-1)*(p/b)表示K段传输中，有(k-1)次的储存转发延迟，当s>(k-1)*(p/b)时，电路交换的时延比分组交换的时延大，当x>>p,相反。
《计算机网络(第四版) 谢希仁编著 第二章
W 是理想低通信道的带宽，单位为赫(Hz)
能通过
0
不能通过
频率(Hz)
W (Hz)
每赫带宽的理想低通信道的最高码元传 输速率是每秒 2 个码元。 Baud 是波特，是码元传输速率的单位， 1 波特为每秒传送 1 个码元。
另一种形式的奈氏准则
理想带通特性信道的最高码元传输速率 = W Baud
调幅 海事 无线电 无线电 波段
调频 移动 无线电 无线电 电视
LF
MF
HF
VHF UHF SHF
EHF THF
2.3.1 导向传输媒体
双绞线
屏蔽双绞线 STP (Shielded Twisted Pair) 无屏蔽双绞线 UTP (Unshielded Twisted Pair)
同轴电缆
…
2.048 Mb/s 传输线路
… … 时分复用帧 T
CH0 CH1
CH15 CH16 CH17 CH31
… 时分复用帧
8 bit
时分复用帧
t
CH0
CH1 CH2
…
CH15 CH16 CH17
T = 125 ms
异步通信的通信开销较大，但接收端可使用廉价 的、具有一般精度的时钟来进行数据通信。
计算机网络第五版课后习题答案
计算机网络第五版答案
第一章概述
1-01 计算机网络向用户可以提供那些服务？
答：连通性和共享
1-02 简述分组交换的要点。
答：（1）报文分组，加首部（2）经路由器储存转发（3）在目的地合并
1-03 试从多个方面比较电路交换、报文交换和分组交换的主要优缺点。
答：（1）电路交换：端对端通信质量因约定了通信资源获得可靠保障，对连续传送大量数据效率高。
（2）报文交换：无须预约传输带宽，动态逐段利用传输带宽对突发式数据通信效率高
，通信迅速。
（3）分组交换：具有报文交换之高效、迅速的要点，且各分组小，路由灵活，网络生
存性能好。
1-04 为什么说因特网是自印刷术以来人类通信方面最大的变革？
答：融合其他通信网络，在信息化过程中起核心作用，提供最好的连通性和信息共享
，第一次提供了各种媒体形式的实时交互能力。
1-05 因特网的发展大致分为哪几个阶段？请指出这几个阶段的主要特点。
答：从单个网络APPANET 向互联网发展；TCP/IP 协议的初步成型
建成三级结构的Internet；分为主干网、地区网和校园网；
形成多层次ISP 结构的Internet；ISP 首次出现。
1-06 简述因特网标准制定的几个阶段？
答：（1）因特网草案(Internet Draft) ——在这个阶段还不是RFC 文档。
（2）建议标准(Proposed Standard)——从这个阶段开始就成为RFC 文档。
（3）草案标准(Draft Standard)
（4）因特网标准(Internet Standard)
1-07 小写和大写开头的英文名字internet 和Internet 在意思上有何重要区别？
大学《计算机网络》章节练习题及答案-第二章物理层
大学《计算机网络》章节练习题及答案-第二章物理层
第2章物理层
一、单选题
1.当描述一个物理层接口引脚在处于高电平时的含义时，该描述属于（）。
A. 机械特性
B.电气特性
C.功能特性
D. 规程特性
2.比特率(数据传输速率)和波特率的关系是（）
A.比特率 < 波特率
B.比特率 = 波特率
C.比特率 > 波特率
D. 以上答案均不对
3.采用全双工通信方式，数据传输的方向性结构为( )
A.可以在两个方向上同时传输
B.只能在一个方向上传输
C.可以在两个方向上传输，但不能同时进行
D.以上均不对
4.在网络中计算机接收的信号是（）。
A.数字信号
B.模拟信号
C.广播信号
D.脉冲信号
5.传输线上的位流信号同步，应属于下列OSI的（）层处理。
A.网络层
B.数据链路层
C. 物理层
D.LLC层
6.IEEE802参考模型中的物理层的主要功能是完成( )。
A. 确定分组从源端到目的端的路由选择 B．原始比特流的传输与接收
C．流量调节和出错处理 D．把输人数据分装成数据帧并按顺序发送
7.若一个信道上传输的信号码元仅可取四种离散值，则该信道的数据传输率S（比特率）与信号传输率B（波特率）
的关系是( )。
A、 S=B
B、 S=2B
C、 S=B/2
D、 S=1/B
8.物理层的编码方式有多种，下列关于编码的说法中，（）是错误的。
A. 不归零制编码不能携带时钟，不适合用于同步传输，常用于串行异步通信中
B. 曼彻斯特编码可携带时钟，但编码的密度较低，常用于10Mbps以太网中
C. 差分曼彻斯特编码也可携带时钟，尤其是抗干扰能力很强，常用于千兆以太网中
《计算机网络》谢希仁第二章物理层复习资料
第二章物理层
2.1 物理层的基本概念
用于物理层的协议也常称为物理层规程
物理层的主要任务：确定与传输媒体的接口有关的一些特性
∙机械特性
∙电气特性
∙功能特性
∙过程特性
数据在计算机内部多采用并行传输方式，但数据在通信线路（传输媒体）上的传输方式一般都是串行传输。
2.2 数据通信的基础知识
2.2.1数据通信系统的模型
由原系统（发送端、发送方）、传输系统（传输网络）和目的系统（接收端，接收方）组成
信号的分类：
模拟信号（连续信号）：代表消息的参数的取值是连续的。
数字信号（离散信号）：代表消息的参数的取值是离散的。
2.2.2有关信道的几个基本概念
双方信息交互的方式
●单工通信（单项通信）
●双半工通信（双向交替通信）
●全双工通信（双向同时通信）
来自信源信号常称为基带信号（即基本频带信号）
调制：
基带调制（编码）：数字信号->数字信号
带通调制（需要使用载波）：数字信号->模拟信号
常用编码方式
●不归零制：正电平代表1，负电平代表0
●归零制：正脉冲代表1，负脉冲代表0
●曼切斯特编码（常用）：位周期中心的向上跳变代表0，向下跳变代表1.
●差分曼切斯特编码：在每一位中心处始终都有跳变。位开始边界有跳变代表0，没有跳
变代表1.
基本的带通调制方法：
⏹调幅（AM）
⏹调频（FM）
⏹调相（PM）
2.2.3信道的极限容量
奈氏准则(理想条件下）：
在任何信道中，在任何信道中，码元传输的速率是有上限的，否则就会出现码间串扰的问题，使接收端对码元的判决（即识别）成为不可能。
香农公式(带宽受限、高斯白噪声)指出：信道的极限信息传输速率 C 可表达为
计算机网络(谢希仁)_第2章
2.3.1 导向传输媒体
双绞线
屏蔽双绞线 STP (Shielded Twisted Pair) 无屏蔽双绞线 UTP (Unshielded Twisted Pair)
课件制作人：谢希仁
2.1 物理层的基本概念
在物理信道上传输原始的数据比特（bit）流，提供 为建立、维护和释放物理链路连接所需的各种传输 介质、通信接口特性等。 物理层直接与物理信道直接相连，起到数据链路层 和传输媒体之间的逻辑接口作用。 功能：提供建立、维护和释放物理连接的方法，实 现在物理信道上进行比特流的传输。 传送的基本单位：比特（bit）
课件制作人：谢希仁
对基带数字信号的几种调制方法
基带信号 0 1 0 0 1 1 1 0 0
调幅
调频
调相
课件制作人：谢希仁
调幅中：有载波表示1；没有载波表示0 调频中：载波频率高表示1；载波频率低表 示0 调相中：载波初相位为∏表示1；载波初相 位为0表示0
正交振幅调制 QAM
(Quadrature Amplitude Modulation)
所以物理层上的协议有时也称为接口
2.1 物理层的基本概念
数据通信与计算机网络第五版（习题答案）——第二章物理层
数据通信与计算机网络第五版
第二章物理层
2-1物理层要解决哪些问题？物理层协议的主要任务是什么？
解答：物理层考虑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，而不是指具体的传输媒体。因此物理层要考虑如何用电磁信号表示“1”或“0”；考虑所采用的传输媒体的类型，如双绞线、同轴电缆、光缆等；考虑与物理媒体之间接口，如插头的引脚数目和排列等；考虑每秒发送的比特数目，即数据率。
物理层协议的主要任务就是确定与传输媒体的接口有关的一些特性，即机械特性、电气特性、功能特性和过程特性。
2-2规程与协议有什么区别？
解答：用于物理层的协议也常称为物理层规程（procedure）。其实物理层规程就是物理层协议。只是在“协议”这个名词出现之前人们就先使用了“规程”这一名词。
2-3物理层的接口有哪几个方面的特性？各包含些什么内容？
解答：
（1）机械特性指明接口所用接线器的形状和尺寸、引脚数目和排列、固定和锁定装置等。常见的各种规格的电源接插件都有严格的标准化的规定。
（2）电气特性指明在接口电缆的各条线上出现的电压的范围。
（3）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。
（4）过程特性指明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序。
典
，用户
目的系统一般也包括以下两个部分：
接收器：接收传输系统传送过来的信号，并把它转换为能够被目的设备处理的信息。典型的接收器就是解调器，它把来自传输线路上的模拟信号进行解调，提取出在发送端置入的消息，还原出发送端产生的数字比特流。
终点：终点设备从接收器获取传送来的数字比特流，然后进行信息输出（例如，把汉字在PC 屏幕上显示出来）。终点又称为目的站或信宿。
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光波不会再以全反射形式传播，而是在纤芯内直线传播。
多模光纤
单模光纤
第2章物理层技术
机械特性
❖ 光纤：
▪ 光纤玻璃丝极细且较脆， 需要包裹加强件才能使 用。
▪ 一根光纤只能沿一个方 向传输信号，这样双方 通信至少需要两根光纤， 一根发送，一根接收。
▪ 屏蔽双绞线根据屏蔽方式又可以分为两类：一类是每对导线都有各自屏蔽 层的屏蔽双绞线，即STP（Shielded Twisted Pair）；另一类是四对双绞 线被整体屏蔽的屏蔽双绞线，即FTP（Foil Twisted Pair）。
▪ 根据传输速度，双绞线又可以分为三类、四类、五类、超五类、六类、七 类等双绞线，传输性能依次递增，现在，超五类和六类是主流。
第2章物理层技术
机械特性
❖ 同轴电缆：
计算机网络中的基带同轴电缆又分为粗同轴电缆和细同轴 电缆。
粗同轴电缆（RG-11） 细同轴电缆（RG-58）
BNC接头
同轴电缆结构
第2章物理层技术
机械特性
❖ 细同轴电缆：
▪ 细同轴电缆间的连接，有桶型连接器和T型连接器，都是BNC 标准。桶型连接器连接两根细缆；T型连接器因为有三个接口， 在连接两根细缆的同时还能连主机。如图 。
正线。 ▪ 如果双绞线缆一端采用T568A顺序，而另一端采用T568B，那么这样的双绞线缆就
称为交叉线或反线。至于用直通线还是交叉线需看具体网络环境而定。
直通线（正线）
交叉线（反线）
第2章物理层技术
机械特性
❖ 光纤：
▪ 光纤也是常用的网络传输介质，信号是光信号，传输速度比 同轴电缆和双绞线等电缆要快，多用在局域网主干网上。
（1）
主机网络接口
主机网络接口
（2）
细同轴电缆连接
第2章物理层技术
机械特性
❖ 细同轴电缆：
▪ 按照标准，在细缆局域网的两个末端，还需要各接上一个终 端电阻器（或称为匹配电阻），用于防止电信号在末端反射 回去而干扰新的信号。如图 。
细缆网络末端
细缆网络末端
终端电阻
终端电阻
终端电阻器
第2章物理层技术
机械特性
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第二章 物理层技术
第2章物理层技术
学习目标
1 把握物理层的涉及范围和意义 2 知道何为机械特性，并能举例说明 3 知道何为电气特性和功能特性，并能举例说明 4 知道何为规程特性，并能说出相关技术
第2章物Biblioteka Baidu层技术
本章内容
1
机械特性
2
电气特性和功能特性
3
规程特性
第2章物理层技术
机械特性
整体屏蔽层
外保护套
UTP
FTP
非屏蔽双绞线和屏蔽双绞线
多屏蔽层 外保护套 STP
第2章物理层技术
机械特性
❖ RJ-45标准：
▪ 网卡接口就是RJ-45接口，对应的线缆的接头就是RJ-45接头（俗称水晶头）。 ▪ 插入RJ-45接头的4对双绞线（8根线）的排列次序是有规定的。有两种排列方式，
即TIA/EIA568A和TIA/EIA568B（可简称T568A和T568B）。 ▪ TIA/EIA568A：白绿、绿、白橙、蓝、白蓝、橙、白棕、棕。 ▪ TIA/EIA568B：白橙、橙、白绿、蓝、白蓝、绿、白棕、棕。 ▪ 一条双绞线缆的两端线序排列都按照T568B的顺序，这样的双绞线缆称为直通线或
关于机械特性——传输媒体接口标准：
接口 接头
接头 接口
接口 接头
接口 接头
（1）
接头 接口
接口 接头
（2）
接头 接口 接头 接口
接口 接头
（3）
接头 接口
接口 接头
（4）
接头 接口
（5）
（6）
第2章物理层技术
机械特性
❖ 关于机械特性： ▪ 物理层的机械特性基本就是这些传输线路的接头和对应设备 端接口的标准。 ▪ 这里提到的设备端可以是主机、交换机或路由器，还可以是 其他像Modem等连接设备。 ▪ 而接口和接头的标准主要涉及它们的形状、引线数目和排列 次序等等。 ▪ 这些机械特性，显然是对相应线路和设备生产厂商的一种规 定（必须如此生产），因此，其实就是一种协议，机械特性 就是物理层协议的一个方面。 ▪ 需要再强调的是，我们所说的物理层技术跟物理媒体是两个 不同的概念，物理媒体是具体的线路，而这些线路的技术标 准和特性才是物理层技术。
▪ 光纤通信中，在发送端需要提供光源作为信号载体，可以采 用发光二极管或半导体激光器提供光源。
▪ 光波以一定的入射角进入纤芯，向前传播时，在纤芯与包层 的接触面上不断产生全反射，这样，光波在不补充能量的情 况下可以传输较远距离。
光纤传输
第2章物理层技术
机械特性
❖ 光纤：
▪ 光纤其实还分为多模光纤和单模光纤。 ▪ 多模光纤，因为纤芯直径要远大于光波波长，所以光波在纤
❖ 粗同轴电缆：
▪ 粗同轴电缆连接的局域网络，一个网络使用一条完整的粗缆。 ▪ 在需要连接主机的线缆位置接上一个收发器（有相应部件会穿过粗缆外层
与内部导线相连），收发器再通过收发器电缆和主机相连。
▪ 收发器和主机连收发器电缆的接口是AUI标准，收发器电缆也称为AUI电缆。
终端电阻
粗缆
终端电阻
BNC头
▪ 双绞线缆中的八根导线按照颜色相互缠对如下：白橙和橙一对；白蓝和蓝一对； 白绿和绿一对；白棕和棕一对。
双绞线示意图
双绞线结构
双绞线实例图
线对缠绕和排列
第2章物理层技术
机械特性
❖ 双绞线：
▪ 双绞线可以分为非屏蔽双绞线（UTP，Unshielded Twisted Pair）和屏蔽 双绞线（STP，Shielded Twisted Pair）两大类。
▪ 在实际应用中，一般将 多根光纤用加强件捆在 一起做成光缆使用。
光缆
第2章物理层技术
机械特性
❖ 光纤：
▪ 在光缆跟主机或通信设备的连接端，除了用焊接技术之外， 每根光纤需要一个接头和设备连接，这里的接头又称为光纤 连接器，类似双绞线的RJ-45接头的作用。
收发器 AUI电缆
BNC头
AUI接口
第2章物理层技术
机械特性
❖ 双绞线：
▪ 双绞线依然是当今局域网络的主流线路，由塑料保护套和里面的八根导线组成， 因为每两根导线相互缠绕在一起，故名双绞线。
▪ 一般将相互缠绕的两根导线称为一对双绞线，而把包上塑料保护套的四对双绞线 称为一条双绞线缆，图所示即为一条双绞线缆，但在不会引起误解的情况下，往 往也将双绞线缆直接简称为双绞线。