《计算机网络与通信》PPT课件

DTE
通信 控制器
计算机
信号 变换器
DCE 信道
Modem
信号 变换器
DCE
M
计算机
广域网的物理层
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物理层的概念
物理层考虑下列问题：
• 定义物理设备和传输介质之间的接口特性，以及传输介 质的类型。
• 数据比特的物理表示：信号编码问题。 • 数据速率：每秒发送的比特数，即一个比特的持续时间
第三章 网络体系结构
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第3章 物理层
主要学习内容 ： 3.1 物理层基本概念 3.2 物理传输介质 3.3 物理层协议举例
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3.1 物理层基本概念
• 物理层是OSI模型中 的最低层。向下是物理 设备之间的接口，直接 与传输介质连接，使二 进制位流通过该接口， 从一台设备传送给相邻 的另一台设备；向上为 数据链路层提供位流传 输服务。
3.2.2 有线传输介质 1. 双绞线TP(Twisted-Pair)
• 双绞线电缆是最简单最经济的一种传输介质，由几对 扭绞在一起的“线对”组成，一个“线对”为一条通 信链路，既可传输模拟信号，也可传输数字信号。
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双绞线电缆
• 双绞线进行绞合的目的是减少相邻导线之间的电磁干扰 ，绞合的密度越大抗干扰能力越强。
2. 物理链路
• 是一条无源的点到点的物理线路段，简称链路(link )。
• 链路中间没有任何其他的交换结点。 • 网络中两台计算机之间的通信链路（简称通路）往
往由多条链路串接而成。
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物理层的概念
3. 物理层功能
• 通过制定物理设备和传输介质之间的接口技术规 范，实现物理设备之间的比特流的透明传输。
EIA/TIA-568B
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双绞线的性能指标
• 近端串扰（NEXT，Near-End crossTalk）： • 指一对导体的信号在另一对导体上发生的耦合现象。 • 近端串扰与线缆类别、连接方式、信号的频率等有关 。
• 衰减： • 信号沿着链路传播损失的能量（dB）。 • 衰减随着频率的升高而增大。
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传输介质的分类
• 传输介质可分为两大类：
1. 有线传输介质（导向传输介质）： • 信号的电磁波沿着固定媒体（铜线或光纤）传播。 • 常用的有线传输介质有：双绞线、同轴电缆和光纤。
2. 无线传输介质（非导向传输介质）： • 信号的电磁波在自由空间中传播。 • 微波、红外线、激光、卫星线路。
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3.2 物理传输介质
2. 电气特性： 3. 功能特性： 4. 规程特性：
•定义引线上传输信号的码型结构、电平 高低、阻抗大小、传输速率等。
•定义接口部件的各信号线的用途（数据 线、控制线、定时线等）。
•定义建立、维持、释放物理连接和传输 比特流等功能事件的实现顺序。
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3.2 物理传输介质
3.2.1 传输介质的特性
• 传输介质又称为传输媒体，是物理信号的传输通路。传输介 质的特性对数据传输的质量有决定性的影响。
。 • 位同步：收发双方的时钟同步。 • 线路配置：点到点连接或多点连接。 • 物理拓扑：物理设备之间的连接形式。 • 通信方式：单工通信、半双工通信和全双工通信。
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物理层的概念
3.1.2 物理层协议
• 物理层从四个方面对物理设备和传输之间的接口进行 定义。
1. 机械特性： •定义接口部件的形状、尺寸、引脚数目 和排列方式、接插件的锁紧方式等。
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3.1 物理层基本概念
3.1.1 基本概念
1.物理层定义
• 物理层为建立、维护和释放数据链路实体之间二进制 比特传输的物理链路提供机械的、电气的、功能的和 过程的特性。
• 物理链路的连接可以通过中继系统，允许进行全双工 或半双工的二进制比特流的传输。
• 物理层的数据服务单元是比特，它可以通过同步或异 步方式进行传输。
• 双绞线分为有屏蔽双绞线（STP）和无屏蔽双绞线（UTP ）两种。STP在数据传输时可减少外界的电磁干扰，相对 稳定性较高。
• EIA/TIA568标准中制定了有屏蔽双绞线和无屏蔽双绞线 的技术规范
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STP双绞线
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UTP双绞线
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UTP双绞线和RJ-45连接器
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EIA/TIA的UTP布线标准
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物理层的概念
• 物理层并不是指物理设备或物理传输介质，而 是有关物理设备通过物理传输介质进行互连的 描述与规定。
• 物理设备与传输介质的种类很多，而且在通信 上可以采用不同的方法。
• 物理层的作用就是要屏蔽这些差异，使上层协 议感觉不到这些差异，按照各层的功能协同完 成网络服务功能。
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物理层的概念
，适用于Token Ring网络和10 Base T网络； • 5类线：含4对铜芯双绞线，可用于100 Mbps的高速以太
网。
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EIA/TIA568布线标准
• 双绞线与RJ-45接口的连接顺序：
• 注意：1、2是一对，用于发送数据(DTE)，3、6是一对 ，用于接收数据(DTE) 。
EIA/TIA-568A
（1）物理特性：介质的物质构成、几何尺寸、机械特性、温度 性能、化学性能和物理性质。
（2）传输特性：衰减特性、频率特性和适用范围。 （3）连通特性：允许点-点连接或多点连接。 （4）抗干扰特性及干扰性：对外界噪声的承受能力和影响。 （5）地理范围：保证信号不失真的最大传输距离。 （6）相对价格：传输介质的性能与制造成本。
• 建立、维持和释放物理连接； • 在物理链路上透明地传输比特流。
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DTE与DCE
在物理层，实体间的物理数据单元的传输是在相邻的通信 设备上进行的。通信设备分为DTE 和DCE两类： • 数据终端设备DTE （Data Terminal Equipment）是具有一 定数据处理能力和具有发送、接收数据能力的设备。 • 数据电路端接设备DCE （Data Circuit terminating Equip ment）在DTE与传输介质之间提供信号变换和编码功能，并 负责建立、维护和释放物理连接。
• EIA/TIA为UTP 制定了包括5个类的布线标准：
• 1类线：用于电话传输； • 2类线：含4对双绞线，可用于电话传输和最高为4Mbps
的数据传输； • 3类线：含4对双绞线，可用于最高为10Mbps的数据传输
，适用于10 Base T网络； • 4类线：含4对双绞线，可用于最高为16Mbps的数据传输