2-1 物理层基本概念和传输媒体PPT课件
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计算机网络课件-物理层2[1]
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C = W log2(1+S/N) b/s
W 为信道的带宽（以 Hz 为单位）；
S 为信道内所传信号的平均功率；
N 为信道内部的高斯噪声功率。
信噪比
S/N为信噪比。 由于实际使用的信道的信噪比都要足够大,故常表
示成10log10(S/N),以分贝(dB)为单位来计量。 信噪比为30dB ，则S/N＝1000。 30＝ 10log10(S/N) 3＝ log10(S/N), 103 ＝ S/N
频率
C 在 TDM 帧中 的位置不变
ABCDABCDABCDABCD …
TDM 帧 TDM 帧 TDM 帧 TDM 帧 TDM 帧
时间
时分复用
频率
D 在 TDM 帧中 的位置不变
ABCDABCDABCDABCD …
TDM 帧 TDM 帧 TDM 帧 TDM 帧 TDM 帧
时间
用户 Aa Bb C D
调制解调器 PC 机
源系统
传输系统
目的系统
输 源点 输 发送器
发送
传输 系统
入
入
的信号
信
数
息
据
接收器
终点
接收
输
输
的信号
出
出
数
信
据
息
2.2.2 有关信道的几个基本概念
信号 数据传输类型 通信方式 同步方式 调制方法
2.2.3 信道的极限容量
香农公式 信道的极限信息传输速率 C 可表达为
可见光 紫外线
f (Hz) 104 105 106 107 108 109 1010 1011 1012 1013 1014 1015 1016
双绞线
卫星
计算机网络-第2章 物理层(1)
是“直接控制信号状态”的传输方式，例如：以太网
• 频带传输： 将基带信号调制成模拟信号后再传送，接收方需要解调
是“控制载波信号状态”的传输方式，例如：通过电话模拟 信道传输
• 宽带信号：
是将基带信号进行调制后形成的频分复用模拟信号
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8
通信系统有关的基本概念
4. 信道的传输模式(通信方式) 通信双方的信息交互方式，按数据流动的方向有三种基本方
第二章 物理层
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1
§ 2.1 物理层的基本概念
1. 问题的提出：如何在连接各种计算机的传输媒体上透明 地传输比特流。（向上屏蔽掉媒体的差异）
2. 用于物理层的协议也常称为物理层规程(procedure)。 3. 物理层的主要任务可描述为确定与传输媒体的接口的一
些特性，即： （1）机械特性：连接器形状，排列，尺寸等。 （2）电气特性：电压的范围。 （3）功能特性：电压的意义。 （4）规程特性：事件顺序。
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2
多车道公路是并行传输
通信线路上通常都是串行传输
……100101110100100111010001011010
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3
§2.2 数据通信的基础知识
一、 数据通信系统的模型
一个数据通信系统可划分为三大部分，即源系统(或发送 端)、传输系统(或传输网络)和目的系统(或接收端)。
(注意:逻辑概念,与线路的区别)
不同类型的数据和信号在不同类型的信道上传输有4种组合。 数据：模拟数据、数字数据
信号：模拟信号、数字信号
信道：模拟信道、数字信道
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7
通信系统有关的基本概念
3. 数字信号的传输方式
• 频带传输： 将基带信号调制成模拟信号后再传送，接收方需要解调
是“控制载波信号状态”的传输方式，例如：通过电话模拟 信道传输
• 宽带信号：
是将基带信号进行调制后形成的频分复用模拟信号
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8
通信系统有关的基本概念
4. 信道的传输模式(通信方式) 通信双方的信息交互方式，按数据流动的方向有三种基本方
第二章 物理层
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1
§ 2.1 物理层的基本概念
1. 问题的提出：如何在连接各种计算机的传输媒体上透明 地传输比特流。（向上屏蔽掉媒体的差异）
2. 用于物理层的协议也常称为物理层规程(procedure)。 3. 物理层的主要任务可描述为确定与传输媒体的接口的一
些特性，即： （1）机械特性：连接器形状，排列，尺寸等。 （2）电气特性：电压的范围。 （3）功能特性：电压的意义。 （4）规程特性：事件顺序。
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2
多车道公路是并行传输
通信线路上通常都是串行传输
……100101110100100111010001011010
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3
§2.2 数据通信的基础知识
一、 数据通信系统的模型
一个数据通信系统可划分为三大部分，即源系统(或发送 端)、传输系统(或传输网络)和目的系统(或接收端)。
(注意:逻辑概念,与线路的区别)
不同类型的数据和信号在不同类型的信道上传输有4种组合。 数据：模拟数据、数字数据
信号：模拟信号、数字信号
信道：模拟信道、数字信道
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7
通信系统有关的基本概念
3. 数字信号的传输方式
计算机网络基础课件-物理层
ABCDABCDABCDABCD
…
TDM 帧
TDM 帧
TDM 帧
TDM 帧TDM 帧来自时间时分复用频率
D 在 TDM 帧中 的位置不变
ABCDABCDABCDABCD
…
TDM 帧
TDM 帧
TDM 帧
TDM 帧
TDM 帧
时间
时分复用可能会造成线路资源的浪费
使用时分复用系统传送计算机数据时， 由于计算机数据的突发性质，用户对 分配到的子信道的利用率一般是不高的。
复用：允许同时通过一条数据链路传输多个信号 的一组技术； 复用器 分用器
1条链路，N条通道
频分复用
FDM是用来组合模拟信号的模拟多路复用技术； 应用条件：链路带宽(HZ)大于传输的信号带宽之 和时使用；
频分复用的所有用户在同样的时间占用不同的带宽资源 （请注意，这里的“带宽”是频率带宽而不是数据的发送速率）
输入脉冲
单模光纤
输出脉冲
非导向传输媒体
无线传输所使用的频段很广。
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。 微波在空间主要是直线传播。
地面微波接力通信 卫星通信
主要内容
物理层基本概念 数据通信的基础知识 传输媒体 信道复用技术 接入网
信道复用
光纤，地面微波和卫星微波等高带宽传输媒体， 具有远超过平均传输需求的承载能力；
同轴电缆
绝缘保护套层 外导体屏蔽层
绝缘层
内导体
光线在光纤中的折射
包层 纤 芯
折射角
包层 （低折射率的媒体） 纤芯 （高折射率的媒体）
入射角
包层 （低折射率的媒体）
光纤的工作原理
低折射率 (包层) 高折射率 (纤芯) 光线在纤芯中传输的方式是不断地全反射
计算机网络 物理层PPT课件
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。
如果信道的频带越宽，也就是能够通过的信号 高频分量越多，那么就可以用更高的速率传送 码元而不出现码间串扰。
(2) 信噪比
香农(Shannon)用信息论的理论推导出了 带宽受限且有高斯白噪声干扰的信道的 极限、无差错的信息传输速率。
第2章 物理层
第 2 章 物理层
2.1 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 信道复用技术 2.5 数字传输系统 2.6 宽带接入技术
2.1 物理层的基本概念
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： 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。 电气特性 指明在接口电缆的各条线上出现的 电压的范围。 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。 过程特性 指明对于不同功能的各种可能事件 的出现顺序。
双绞线
卫星
光纤
同轴电缆
地面微波
海事 调幅 无线电 无线电
调频 移动 无线电 无线电
电视
波段
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
有失真，但可识别
实际的信道 （带宽受限、有噪声、干扰和失真）
发送信号波形
接收信号波形
失真大，无法识别
实际的信道 （带宽受限、有噪声、干扰和失真）
发送信号波形
接收信号波形
如果信道的频带越宽，也就是能够通过的信号 高频分量越多，那么就可以用更高的速率传送 码元而不出现码间串扰。
(2) 信噪比
香农(Shannon)用信息论的理论推导出了 带宽受限且有高斯白噪声干扰的信道的 极限、无差错的信息传输速率。
第2章 物理层
第 2 章 物理层
2.1 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 信道复用技术 2.5 数字传输系统 2.6 宽带接入技术
2.1 物理层的基本概念
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： 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。 电气特性 指明在接口电缆的各条线上出现的 电压的范围。 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。 过程特性 指明对于不同功能的各种可能事件 的出现顺序。
双绞线
卫星
光纤
同轴电缆
地面微波
海事 调幅 无线电 无线电
调频 移动 无线电 无线电
电视
波段
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
有失真，但可识别
实际的信道 （带宽受限、有噪声、干扰和失真）
发送信号波形
接收信号波形
失真大，无法识别
实际的信道 （带宽受限、有噪声、干扰和失真）
发送信号波形
接收信号波形
最新计算机网络授课课件第三讲_物理层
计算机网络授课课件第三讲 _物理层
本讲主要内容
2.1 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 信道复用技术 2.5 宽带接入技术
数据通信与计算机网络
2.2.2 有关信号的几个基本概念
❖ 单向通信（单工通信）——只能有一个方向的通 信而没有反方向的交互。
❖ 同轴电缆 ▪ 50 同轴电缆 ▪ 75 同轴电缆
❖ 光缆
数据通信与计算机网络
各种电缆
无屏蔽双绞线 UTP
屏蔽双绞线 STP
聚氯乙烯 套层
绝缘层 铜线
聚氯乙烯 套层
屏蔽层 绝缘层
铜线
同轴电缆
绝缘保护套层 外导体屏蔽层 绝缘层
内导体
数据通信与计算机网络
光线在光纤中的折射
包层 纤 芯
折射角 包层 （低折射率的媒体）
时分复用 at
①
b
t②
cc
t③
④ dt
ab #1
bc
ca dt
#2
#3
#4
4 个时分复用帧
数据通信与计算机网络
3.统计时分复用 STDM
用户
Aa
a
B bb
C
cc
D
d
统计时分复用 t①
t②
③ t
④ t
a bbc cd a t #1 #2 #3
3 个 STDM 帧
数据通信与计算机网络
2.4.2 波分复用 WDM入射角来自纤芯 （高折射率的媒体）
包层 （低折射率的媒体）
数据通信与计算机网络
光纤的工作原理
低折射率 高折射率 (包层) (纤芯)
光线在纤芯中传输的方式是不断地全反射
本讲主要内容
2.1 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 信道复用技术 2.5 宽带接入技术
数据通信与计算机网络
2.2.2 有关信号的几个基本概念
❖ 单向通信（单工通信）——只能有一个方向的通 信而没有反方向的交互。
❖ 同轴电缆 ▪ 50 同轴电缆 ▪ 75 同轴电缆
❖ 光缆
数据通信与计算机网络
各种电缆
无屏蔽双绞线 UTP
屏蔽双绞线 STP
聚氯乙烯 套层
绝缘层 铜线
聚氯乙烯 套层
屏蔽层 绝缘层
铜线
同轴电缆
绝缘保护套层 外导体屏蔽层 绝缘层
内导体
数据通信与计算机网络
光线在光纤中的折射
包层 纤 芯
折射角 包层 （低折射率的媒体）
时分复用 at
①
b
t②
cc
t③
④ dt
ab #1
bc
ca dt
#2
#3
#4
4 个时分复用帧
数据通信与计算机网络
3.统计时分复用 STDM
用户
Aa
a
B bb
C
cc
D
d
统计时分复用 t①
t②
③ t
④ t
a bbc cd a t #1 #2 #3
3 个 STDM 帧
数据通信与计算机网络
2.4.2 波分复用 WDM入射角来自纤芯 （高折射率的媒体）
包层 （低折射率的媒体）
数据通信与计算机网络
光纤的工作原理
低折射率 高折射率 (包层) (纤芯)
光线在纤芯中传输的方式是不断地全反射
数据通信基础与物理层.ppt
信 基
• 通信的双方都可以发送信息，但不能双方同时发送 (当然也就不能同时接收)。
础 与 物
• 全双工通信（双向同时通信）：
理 层
• 通信的双方可以同时发送和接收信息。
18
一些概念（续2）
第 二
讲
• 基带信号（即基本频带信号）
数
• 来自信源的信号。像计算机输出的代表各种文字或图像文件
据
的数据信号都属于基带信号。
• 在使用时间域（或简称为时域）的波形表示数字 16
信号时，代表不同离散数值的基本波形。
模拟信号和数字信号
t
第 二 讲
数
据
通
信
基
础
t
与 物
理
层
a) 模拟信号
b) 数字信号
17
17
一些概念（续1）
第 二
讲
• 单工通信（单向通信）：
数
据
• 只能有一个方向的通信而没有反方向的交互。
通
• 半双工通信（双向交替通信）：
物 理
层
规程特性 • 指明对于不同功能的各种可能事件的出 现顺序。
4
1.2 计算机网络的性能指标
第 二
讲
•速率 •带宽 •时延
•吞吐量
数 据
•时延带宽积
通 信
基
•利用率
础 与
物
理
层
5
第
1） 带宽
二
讲
• 数字信道所能传送的“最高数据率”
数 据
• 单位：“比特每秒”，或 b/s (bit/s)。
通 信
间是被利用的（有数据通过）。完全空闲 通
的信道的利用率是零。
信 基
2-1 物理层基本概念和传输媒体
27
物理层的传输媒体（1）
v交叉方式：联线一边是568A标准，另一边568B 标准 v适用场合：两主机或交换机直接相连
EIA/TIA568A连接标准
工作站 工作站
针号： 1 一端：白绿 另端：白橙
2 绿 橙
3 白橙 白绿
4 蓝 蓝
5 6 白蓝 橙 白蓝 绿
7 白棕 白棕
8 棕 棕
(b)采用EIA/TIA568A连接标准交叉方式
功能特性
过程特性
物理层的基本概念
【物理层标准举例—EIA-232接口标准】
r1960年美国电子工业协会EIA提出RS-232，1963年提 出RS-232-A，1965年提出RS-232-B，1969年提出 RS-232-C。用于DTE/DCE之间的接口。RS—推荐标 准，232—标识号码，E—标准已被修改过的次数。
DCE-A
EIA-232/V.24 接口
调制解调器
网络 串行比特传输
调制解调器
EIA-232/V.24 接口
rDCE将DTE传过来的数据按比特顺序逐个发往传输线路， 或从传输线路收下串行的比特流交给DTE。 r为了减轻数据处理设备用户的负担，必须对DCE与DTE 的接口进行标准化。这种接口标准就是物理层协议。
注意：有些网卡或交换机能自适应直通和交叉方式
28
物理层的传输媒体（1）
物理层的传输媒体（1）
屏蔽双绞线：内部与非屏蔽双绞线电缆一样是双绞铜
线，外层由铝箔包着。
rSTP在抗干扰方面优于UTP，但相对要贵一些。 r屏蔽双绞线除了用于IBM网络产品安装，并未普遍
流行起来。
物理层的传输媒体（2）
【同轴电缆】 【结构】：
物理层的传输媒体（3）
《osi物理层介绍》课件
物理层的错误检测和纠正
1
校验和
将数据进行一定的算法运算，以得到一组校验和，接收端通过再次进行算法运算， 来判断是否出现错误。
2
循环冗余检验（CRC）
将数据看作多项式系数，通过异或运算来寻找是否存在多项式因式，以判断是否 出错。
3
海明码
将数据分段并加入部分冗余的校验码，可以检测和纠正多个比特的错误。
3
无线电波
4
用于移动通信、广播电视和卫星通信等 场景。
双绞线
用于传输数字和模拟信号的低成本传输 介质。
光纤
用于高速数字通信、互联网接入和长距 离电话网络。
物理层的编码方式
非归零编码
利用波形的上升或下降来表示比特值。
曼彻斯特编码
通过波形的变化来表示比特值，有较高的信号 带宽和抗干扰能力。
差分曼彻斯特编码
4 电气规范
定义传输介质和信号电气特性，以确保数据 的可靠传输。
物理层的基本单位
比特（Bit）
最基本的计量单位，表示电子数 据在物理层面上的存储和传输。
字节（Byte）
由八个比特组成，表示计算机系 统中的数据量。
赫兹（Hz）
表示信号的频率，即单位时间内 变化的次数。
物理层的传输介质
1
同轴电缆
2
用于高速数字通信和广播电视信号传输。
《OSI物理层介绍》PPT课 件
物理层是OSI模型的第一层，负责处理物理层面上的数据传输以及设备之间的 物理连接。
物理层的功能
1 数据传输
将数据从计算机转换为信号，并通过传输介 质传输到其他设备。
2 物理连接
在设备之间建立物理连接，使它们能够互相 通信。
3 时序控制
第二章 物理层
USB）接口
7
2.1.4物理层协议举例
1.DTE设备与DCE设备 数据终端设备（Data Terminal Equipment ，DTE ）是具有一定数据处理能力和数据发送接收能力的 设备，包括各种I/O设备和计算机。由于大多数的 数据处理设备的传输能力有限，直接将相距很远的 两个数据处理设备连接起来是不能进行通信的，所 以要在数据处理设备和传输线路之间加上一个中间 设备，即数据线路端接设备（Data Circuitterminating Equipment ，DCE）。DCE在DTE和传 输线路之间提供信号变换和编码的功能。
谢希仁22数据通信的基础知识221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机数据通信基础知识基本概念?信息?人对现实世界事物存在方式或运动状态的某种认识?表示信息的形式可以是数值文字图形图像声音等?数据?把事件的某些属性规范化后的表现形式?信号?是数据的具体的物理表现
16
4.1 物理层的基本概念
2.1.4物理层协议举例
2.RS-232接口特性 4）过程特性 （5）当DTE-A要发送数据时，将其引脚4“请求发
送”置为“ON”。DCE-A响应将其引脚5“允许发送 ”置为“ON”。然后DTE-A通过引脚2“发送其数据 ”。DCE-A将数字信号转换为模拟信号向DCE-B发送 过去。 （6）DCE-B将收到的模拟信号转换为数字信号，经 过引脚3“接收数据”向DTE-B发送。
绪”置为ON，同时通过引脚2“发送数据”向DCE-A 传送电话号码信号。 （2）DCE-B将引脚22“振铃提示”置为ON，表示通 知DTE-B有入呼叫信号到达。DTE-B就将其引脚 20“DTE就绪”置为ON。DCE-B接着产生载波信号， 并将引脚6“DCE就绪”置为“ON”，表示已做好准 备接收数据。
7
2.1.4物理层协议举例
1.DTE设备与DCE设备 数据终端设备（Data Terminal Equipment ，DTE ）是具有一定数据处理能力和数据发送接收能力的 设备，包括各种I/O设备和计算机。由于大多数的 数据处理设备的传输能力有限，直接将相距很远的 两个数据处理设备连接起来是不能进行通信的，所 以要在数据处理设备和传输线路之间加上一个中间 设备，即数据线路端接设备（Data Circuitterminating Equipment ，DCE）。DCE在DTE和传 输线路之间提供信号变换和编码的功能。
谢希仁22数据通信的基础知识221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机数据通信基础知识基本概念?信息?人对现实世界事物存在方式或运动状态的某种认识?表示信息的形式可以是数值文字图形图像声音等?数据?把事件的某些属性规范化后的表现形式?信号?是数据的具体的物理表现
16
4.1 物理层的基本概念
2.1.4物理层协议举例
2.RS-232接口特性 4）过程特性 （5）当DTE-A要发送数据时，将其引脚4“请求发
送”置为“ON”。DCE-A响应将其引脚5“允许发送 ”置为“ON”。然后DTE-A通过引脚2“发送其数据 ”。DCE-A将数字信号转换为模拟信号向DCE-B发送 过去。 （6）DCE-B将收到的模拟信号转换为数字信号，经 过引脚3“接收数据”向DTE-B发送。
绪”置为ON，同时通过引脚2“发送数据”向DCE-A 传送电话号码信号。 （2）DCE-B将引脚22“振铃提示”置为ON，表示通 知DTE-B有入呼叫信号到达。DTE-B就将其引脚 20“DTE就绪”置为ON。DCE-B接着产生载波信号， 并将引脚6“DCE就绪”置为“ON”，表示已做好准 备接收数据。
第2章物理层(1)
ISO2110。25针接插件。
15
（2） 电气规范说明：采用非平衡型的电气特性。相对公用 接地而言，-3伏以下的电压解释为二进制“1”，+3伏以上的电 压解释为二进制“0”。即采用负逻辑。其传输速率不能超过 20Kb/s,电缆长度最长不能超过15米。（和CCITTV.28建议相兼 容）
1 8
RJ-45 连接器
线对 T 代表发送 针 R 代表接收
1 线对2 T2 2 线对2 R2 3 线对3 T3 4 线对1 R1 5 线对1 T1 6 线对3 R3 7 线对4 T4 8 线对4 R4
© 1999, Cisco Systems, Inc.
ICND—3-8
(1)UTP实现直连线
指明需要使用交叉线或直连线
100 Mbps 5类交叉线
10 Mbps 3, 4, 5类直连线
© 1999, Cisco Systems, Inc.
100 Mbps 5类直连线
10 Mbps 3, 4, 5类交叉线 10 Mbps
3, 4, 5类直连线
ICND—3-13
3)平衡方式。采用集成集成电路技术设计的平衡接 口，使用平衡式发送器和差动式接收器，每个电路采用 两根导线，构成各自完全独立的信号回路，使得串扰信 号减至最小。这种方式的信号速率<=10Mbps，传输距 离为10m（10Mbps时）-1000m(<=100kbps时）。 CCITT V.11/X.27建议采用这种电气连接方式，EAI RS423标准与之兼容。
4
机械特性规定了物理连接时对插头和插座的几何 尺寸、插针或插空芯数及其排列方式、锁定装置的形 式。
5
电气特性的规定包括接收器和发送器电路特性的 说明、表示信号状态的电压/电流电平的识别、最大数 据率的说明、以及与互联电缆相关的规则。
15
（2） 电气规范说明：采用非平衡型的电气特性。相对公用 接地而言，-3伏以下的电压解释为二进制“1”，+3伏以上的电 压解释为二进制“0”。即采用负逻辑。其传输速率不能超过 20Kb/s,电缆长度最长不能超过15米。（和CCITTV.28建议相兼 容）
1 8
RJ-45 连接器
线对 T 代表发送 针 R 代表接收
1 线对2 T2 2 线对2 R2 3 线对3 T3 4 线对1 R1 5 线对1 T1 6 线对3 R3 7 线对4 T4 8 线对4 R4
© 1999, Cisco Systems, Inc.
ICND—3-8
(1)UTP实现直连线
指明需要使用交叉线或直连线
100 Mbps 5类交叉线
10 Mbps 3, 4, 5类直连线
© 1999, Cisco Systems, Inc.
100 Mbps 5类直连线
10 Mbps 3, 4, 5类交叉线 10 Mbps
3, 4, 5类直连线
ICND—3-13
3)平衡方式。采用集成集成电路技术设计的平衡接 口，使用平衡式发送器和差动式接收器，每个电路采用 两根导线，构成各自完全独立的信号回路，使得串扰信 号减至最小。这种方式的信号速率<=10Mbps，传输距 离为10m（10Mbps时）-1000m(<=100kbps时）。 CCITT V.11/X.27建议采用这种电气连接方式，EAI RS423标准与之兼容。
4
机械特性规定了物理连接时对插头和插座的几何 尺寸、插针或插空芯数及其排列方式、锁定装置的形 式。
5
电气特性的规定包括接收器和发送器电路特性的 说明、表示信号状态的电压/电流电平的识别、最大数 据率的说明、以及与互联电缆相关的规则。
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在DT处E和理传能输力线和路发之送间、提接供收信数号据变能换力和的编设码备的。功能，并且负责
232/V.24 接口
接口
232/V.24
r通常DTE就是计算机或终端，甚至是各种I/O设备。 r当计算机利用电话网络进行通信时，典型的DCE就是
制解调器。
物理层的基本概念
DTE-A
信号线与控制线 DCE-A
物理层的基本概念
【物理层标准举例—EIA-232接口标准】
r1960年美国电子工业协会EIA提出RS-232，1963年 出RS-232-A，1965年提出RS-232-B，1969年提出 RS-232-C。用于DTE/DCE之间的接口。RS—推荐 准，232—标识号码，E—标准已被修改过的次数。
传输介质
物理层的基本概念
【进一步说明的几点】
r不是指与计算机相连接的具体的物理设备或者具体 的传输介质；
r如何在连接开放系统的传输介质上透明地传输各种 数据的比特流；
r数据链路层在实现过程中不需要考虑物理传输设备 与传输介质的差异的存在；
r物理层的主要任务描述为确定与传输介质的接口有 关的一些特性。
终端
(1) 保护地 (2) 发送数据 (3) 接收数据 (4) 请求发送 (5) 允许发送 (6) DCE 就绪
(7) 信号地 (8) 载波检测 (20) DTE 就绪 (22) 振铃指示
DCE 调制解调器
rEIA-232过程特性：规定在DTE与DCE之间媒体
二、物理层下的传输媒体
【传输媒体的基本概念】
r传输媒体也称传输介质，就是网络中连接发方与接 方之间的物理通路，是通信中实际传送信息的载体。
物理层的基本概念
rEIA—232机械特性：规定使用一个25芯的标准连接 器，并对该连接器的尺寸及针或孔芯的排列位置等都 做了详细说明。
rEIA—232电气特性：EIA—232采用负逻辑。 n 逻辑“1”表示-3V～-15V的电压，逻辑“0”表示
+3V～+15V的电压。 n 逻辑“0”相当于数据线的“0”或控制线的“接通”
第二章 物理层
物理层
本章教学内容
1.1 物理层的基本概念及传输媒体 1.2 数据通信的基础知识 1.3 模拟传输与数字传输 1.4 信道复用技术
物理层的基本概念
【物理层的定义】
ISO/OSI 关于物理层的定义： 物理层提供机械的、电气的、功能的和规程的 特性，目的是启动、维护和关闭数据链路实体之间 进行比特传输的物理连接。这种连接可能通过中继 系统，在中继系统内的传输也是在物理层的。
状态，逻辑“1”相当于数据线的“1”或控制线的 “断开”状态。 n 当连接电缆线的长度不超过15m时,允许数据传输速率 不超过20kb/s。当连接电缆长度较短时，数据传输速 率可以提高。
物理层的基本概念
rEIA -232功能特性：规定什么电路应当连接到引脚中 的哪一根以及该引脚的作用。
DTE
计算机 或
物理层的基本概念
【物理层的主要功能】
r是实现比特流的透明传输，为数据链路层提供数 据传输服务；
主机 应 用层 表 示层 会 话层 传 输层 网 络层 数据链路层 物 理层
传输介质
CCP 网络 层 数据链路层 物理 层
CCP 网 络层 数据链路层 物 理层
传 输 介质
主机 应用 层 表示 层 会话 层 传输 层 网络 层 数据链路层 物理 层
rEIA-232是DTE与DCE之间的接口标准，只控制DTE与 DCE之间的通信，与连接在两个DCE之间的电话网没 直接的关系。
物理层的基本概念
【DTE/DCE的概念】
DTE-A
DTE-B
DCE-A DCE-B
DCE, (D据at终a D端ata设Cir,c数ui指t-t具ern有in一al 定数的Eq数ui作pmDenTtE备（ ):据Te电rmin路al E端quip接me设nt 备)据
物理层的基本概念
【物理层接口的四大特性】
主要定义物理连接的边界点，即接插装置 机械特性 规定物理连接时所采用的规格、引脚的数
量和排列情况 规定传输二进制位时，线路上信号的电压 电气特性 高低、阻抗匹配、传输速率和距离限制 指明某条线上出现的某一电平的电压表示 功能特性 何种意义 过程特性 规范各条物理线路的工作规程和时序关系
DCE-B
DTE-B
EIA-232/V.24 接口
调制解调器
网络 串行比特传输
调制解调器 EIA-232/V.24 接口
rDCE将DTE传过来的数据按比特顺序逐个发往传输线路 或从传输线路收下串行的比特流交给DTE。
r为了减轻数据处理设备用户的负担，必须对DCE与DT 的接口进行标准化。这种接口标准就是物理层协议。
§ 主要改进 - 改善了性能，加长了接口电缆距离，加大了数据传 输率； - 增加了新的接口功能，例如，回送检查； - 解决了机械接口问题。
物理层的基本概念
§ 机械特性
- 37芯或9芯连接器。
§ 电气特性
- 与RS-232-C相连，采用非平衡型电气特性 RS-423-A， 20Kbps以下
- 其他情况，采用平衡型电气特性 RS-422-A 和RS-423-A， 20Kbps ~ 2Mbps
§ 功能特性
- 定义了30条功能线。
§ 规程特性
- 基本上以RS-232-C为基础。
物理层的基本概念
【物理层标准举例—RS-449接口标准】
rRS-449由三个标准组成： lRS-449：用于宽带电路，其典型的传输速率为 48-168Kb/s，都是用于点到点的同步传输。 lRS-423-A：当连接电缆长度为10m，数据的传输 速率为300Kb/s。 lRS-422-A：数据的传输速率提高为2Mb/s，而 接电缆长度可超过为60m。当连接电缆长度为 10m时，则数据传输速率还可以达到10Mb/s。
rEIA-232接口标准用于标准电话线路（一个话路 的物理层接口。有两个较大的弱点： (1)数据的传输速率最高为20Kb/s； (2)连接电缆的最大长度不超过15m。
r美国电子工业协会EIA于1997年制定了标准RS 449。
物理层的基本概念
【物理层标准举例—RS-449接口标准】
§ EIA RS-449 是为替代RS-232-C而提出的物理层标准 接口。实际上是一体化的三个标准。
232/V.24 接口
接口
232/V.24
r通常DTE就是计算机或终端，甚至是各种I/O设备。 r当计算机利用电话网络进行通信时，典型的DCE就是
制解调器。
物理层的基本概念
DTE-A
信号线与控制线 DCE-A
物理层的基本概念
【物理层标准举例—EIA-232接口标准】
r1960年美国电子工业协会EIA提出RS-232，1963年 出RS-232-A，1965年提出RS-232-B，1969年提出 RS-232-C。用于DTE/DCE之间的接口。RS—推荐 准，232—标识号码，E—标准已被修改过的次数。
传输介质
物理层的基本概念
【进一步说明的几点】
r不是指与计算机相连接的具体的物理设备或者具体 的传输介质；
r如何在连接开放系统的传输介质上透明地传输各种 数据的比特流；
r数据链路层在实现过程中不需要考虑物理传输设备 与传输介质的差异的存在；
r物理层的主要任务描述为确定与传输介质的接口有 关的一些特性。
终端
(1) 保护地 (2) 发送数据 (3) 接收数据 (4) 请求发送 (5) 允许发送 (6) DCE 就绪
(7) 信号地 (8) 载波检测 (20) DTE 就绪 (22) 振铃指示
DCE 调制解调器
rEIA-232过程特性：规定在DTE与DCE之间媒体
二、物理层下的传输媒体
【传输媒体的基本概念】
r传输媒体也称传输介质，就是网络中连接发方与接 方之间的物理通路，是通信中实际传送信息的载体。
物理层的基本概念
rEIA—232机械特性：规定使用一个25芯的标准连接 器，并对该连接器的尺寸及针或孔芯的排列位置等都 做了详细说明。
rEIA—232电气特性：EIA—232采用负逻辑。 n 逻辑“1”表示-3V～-15V的电压，逻辑“0”表示
+3V～+15V的电压。 n 逻辑“0”相当于数据线的“0”或控制线的“接通”
第二章 物理层
物理层
本章教学内容
1.1 物理层的基本概念及传输媒体 1.2 数据通信的基础知识 1.3 模拟传输与数字传输 1.4 信道复用技术
物理层的基本概念
【物理层的定义】
ISO/OSI 关于物理层的定义： 物理层提供机械的、电气的、功能的和规程的 特性，目的是启动、维护和关闭数据链路实体之间 进行比特传输的物理连接。这种连接可能通过中继 系统，在中继系统内的传输也是在物理层的。
状态，逻辑“1”相当于数据线的“1”或控制线的 “断开”状态。 n 当连接电缆线的长度不超过15m时,允许数据传输速率 不超过20kb/s。当连接电缆长度较短时，数据传输速 率可以提高。
物理层的基本概念
rEIA -232功能特性：规定什么电路应当连接到引脚中 的哪一根以及该引脚的作用。
DTE
计算机 或
物理层的基本概念
【物理层的主要功能】
r是实现比特流的透明传输，为数据链路层提供数 据传输服务；
主机 应 用层 表 示层 会 话层 传 输层 网 络层 数据链路层 物 理层
传输介质
CCP 网络 层 数据链路层 物理 层
CCP 网 络层 数据链路层 物 理层
传 输 介质
主机 应用 层 表示 层 会话 层 传输 层 网络 层 数据链路层 物理 层
rEIA-232是DTE与DCE之间的接口标准，只控制DTE与 DCE之间的通信，与连接在两个DCE之间的电话网没 直接的关系。
物理层的基本概念
【DTE/DCE的概念】
DTE-A
DTE-B
DCE-A DCE-B
DCE, (D据at终a D端ata设Cir,c数ui指t-t具ern有in一al 定数的Eq数ui作pmDenTtE备（ ):据Te电rmin路al E端quip接me设nt 备)据
物理层的基本概念
【物理层接口的四大特性】
主要定义物理连接的边界点，即接插装置 机械特性 规定物理连接时所采用的规格、引脚的数
量和排列情况 规定传输二进制位时，线路上信号的电压 电气特性 高低、阻抗匹配、传输速率和距离限制 指明某条线上出现的某一电平的电压表示 功能特性 何种意义 过程特性 规范各条物理线路的工作规程和时序关系
DCE-B
DTE-B
EIA-232/V.24 接口
调制解调器
网络 串行比特传输
调制解调器 EIA-232/V.24 接口
rDCE将DTE传过来的数据按比特顺序逐个发往传输线路 或从传输线路收下串行的比特流交给DTE。
r为了减轻数据处理设备用户的负担，必须对DCE与DT 的接口进行标准化。这种接口标准就是物理层协议。
§ 主要改进 - 改善了性能，加长了接口电缆距离，加大了数据传 输率； - 增加了新的接口功能，例如，回送检查； - 解决了机械接口问题。
物理层的基本概念
§ 机械特性
- 37芯或9芯连接器。
§ 电气特性
- 与RS-232-C相连，采用非平衡型电气特性 RS-423-A， 20Kbps以下
- 其他情况，采用平衡型电气特性 RS-422-A 和RS-423-A， 20Kbps ~ 2Mbps
§ 功能特性
- 定义了30条功能线。
§ 规程特性
- 基本上以RS-232-C为基础。
物理层的基本概念
【物理层标准举例—RS-449接口标准】
rRS-449由三个标准组成： lRS-449：用于宽带电路，其典型的传输速率为 48-168Kb/s，都是用于点到点的同步传输。 lRS-423-A：当连接电缆长度为10m，数据的传输 速率为300Kb/s。 lRS-422-A：数据的传输速率提高为2Mb/s，而 接电缆长度可超过为60m。当连接电缆长度为 10m时，则数据传输速率还可以达到10Mb/s。
rEIA-232接口标准用于标准电话线路（一个话路 的物理层接口。有两个较大的弱点： (1)数据的传输速率最高为20Kb/s； (2)连接电缆的最大长度不超过15m。
r美国电子工业协会EIA于1997年制定了标准RS 449。
物理层的基本概念
【物理层标准举例—RS-449接口标准】
§ EIA RS-449 是为替代RS-232-C而提出的物理层标准 接口。实际上是一体化的三个标准。