【文档说明】计算机网络(三)物理层线缆课件.ppt，共(71)页，9.949 MB，由小橙橙上传

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计算机网络（三）——关于物理层信息科学与技术学院描述物理层的功能理解线缆的规范和连接方式制作和测试线缆一、物理层概述物理层的功能：实现在传输介质上传输比特流物理层定义了建立、维护和拆除物理链路的规范和标准定义了物理

层接口通信的标准，包括：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。802.3物理层二、物理层中的传输媒体有线同轴电缆双绞线光纤无线卫星无线红外通信激光通信微波二、物理层中的传输媒体无线传输媒体可以在自由空间利用电

磁波发送和接收信号进行通信就是无线传输。地球上的大气层为大部分无线传输提供了物理通道,就是常说的无线传输介质。1.微波微波数据通信系统有两种形式：地面系统和卫星系统。使用微波传输要经过有关管理部门的批准，而且使用的设备也需要有关部门允许才能使用。由于微波是在空间直线传播

，如果在地面传播，地球表面是一个曲面，其传播距离受到限制，采用微波传输的站必须安装在视线内，传输的频率为4GHz6GHz和21GHz23GHz，传输距离一般只有50km左右。采用卫星微波，卫星在发送站和接收站之间反射信号，传输的频率为11

GHz14GHz。二、物理层中的传输媒体2.激光通信激光通信的优点是带宽更高、方向性好、保密性能好等。激光通信多用于短距离的传输。激光通信的缺点是其传输效率受天气影响较大。3.红外线红外线通信不受电磁干扰和射频干扰的影响。红外无线传输建立在红外线光的基础上，采用光发射二极管、

激光二极管或光电二极管来进行站点与站点之间的数据交换。红外无线传输既可以进行点到点通信，也可以进行广播式通信。但这种传输技术要求通信节点之间必须在直线视距之内，不能穿越墙。红外线传输技术数据传输速率相对较低，在面向一个方向通信时，数据传输率为16Mbps

。如果选择数据向各个方向上传输时，速度将不能超过1Mbps。二、物理层中的传输媒体•固定终端点（基站）和终端之间是无线链路BS基站用户计算机和终端BS基站覆盖的无线电区域F2F3F1F2F3F1F2F

3F1F2F2F3F1F1,F2,F3=使用的频率1.无线传输4.地球同步卫星•与地面站相对固定位置•使用3个卫星覆盖全球22,300公里地球同轴电缆（了解）CATV——有线电视网专用二、物理层中的传输媒体同轴电缆（了解）10base

5粗同轴电缆10base2细同轴电缆同轴电缆和计算机连接服务器客户机客户机客户机BNCT型连接器终端电阻终端电阻图N型连接器（a）BNC头（b）T型头BNC型连接器ComputerNetworksHeilongjia

ngUniversity双绞线什么是近端串扰当电流在一条导线中流通时，会产生一定的电磁场，干扰相邻导线上的信号。频率越高这种影响就越大。双绞线就是利用两条导线绞合在一起后，因为相位相差180度的原因而抵消相

互间的干扰的。绞距越紧则抵消效果越佳，也就越能支持较高的数据传输速率。近端串扰是指在与发送端处于同一边的接收端处所感应到的从发送线对感应过来的串扰信号。在串扰信号过大时，接收器将无法判别信号是远端传送来的微弱信号还是串扰信号。双绞线

(TP:TwistedPairwire)是综合布线工程中最常用的一种传输介质。双绞线由两根具有绝缘保护层的铜导线组成。把两根绝缘的铜导线按一定密度互相绞在一起,可降低信号干扰的程度,每一根导线在传输中辐射的电波

会被另一根线上发出的电波抵消。双绞线一般由两根22～26号绝缘铜导线相互缠绕而成。如果把一对或多对双绞线放在一个绝缘套管中便成了双绞线电缆。与其他传输介质相比,双绞线在传输距离、信道宽度和数据传输速度等方面均受到一定限制,但价格较为低廉。双绞线可分为非屏蔽双绞线(UTP:Un

shildedTwistedPair)屏蔽双绞线(STP:ShieldedTwistedPair)。屏蔽双绞线(STP)非屏蔽双绞线(UTP)•以箔屏蔽以减少干扰和串音3类、5类双绞线外没有任何附加屏蔽用来传输模拟声音信息和数字信号。由于利用双绞线传输信息时要向周围幅射,信息

很容易被窃听,因此要花费额外的代价加以屏蔽。屏蔽双绞线电缆的外层由铝泊包裹,以减小幅射,但并不能完全消除辐射。非屏蔽双绞线电缆具有以下优点:无屏蔽外套,直径小,节省所占用的空间;重量轻、易弯曲、

易安装;将串扰减至最小或加以消除;具有阻燃性;具有独立性和灵活性,适用于结构化综合布线。双绞线的分类一类：主要用于传输语音（一类标准主要用于八十年代初之前的电话线缆），不用于数据传输。二类：最高传输速率4Mbps的数

据传输，常见于使用4Mbps规范令牌传递协议的旧的令牌网。三类：指目前在ANSI和EIA/TIA568标准中指定的电缆。最高传输速率为10Mbps的数据传输，主要用于10base-T四类：最高传输速率16Mbps的数据传

输，主要用于基于令牌的局域网和10base-T/100base-T.五类：该类电缆增加了绕线密度，外套一种高质量的绝缘材料，最高传输速率为100Mbps的数据传输，主要用于100base-T和10base-T网络超五类：可以传送100

M、1000Mbps。增强型五类线。常用六类线：可传输1000Mbps，超六类线，可走10GMbps万兆(a)Category3UTP.-Cat3(b)Category5UTP.-Cat5双绞主要是为了降低电线本身的电磁干扰。绞

合密度越大，抗干扰能力越强。双绞线的类型由单位长度内的绞环数确定T568A的线序为：白绿，绿，白橙，蓝，白蓝，橙，白棕，棕wT568B的线序为：白橙，橙，白绿，蓝，白蓝，绿，白棕，棕5类双绞线的线序直连网线

交叉网线Side1Side2Side112345678123456781=白/橙2=橙3=白/绿4=蓝5=白/蓝6=绿7=白/棕8=棕Side2Side1Side2Side1Side212345678123456781=白/橙2=橙3=白/绿4=蓝5=白/蓝6=绿7=白/

棕8=棕1=白/橙2=橙3=白/绿4=蓝5=白/蓝6=绿7=白/棕8=棕1=白/橙2=橙3=白/绿4=蓝5=白/蓝6=绿7=白/棕8=棕设备连接方式主机路由器交换机普通口交换机级连口交换机光口主机crossc

rossnormalN/ASC/ST路由器crosscrossnormalN/ASC/ST交换机普通口normalnormalcrossNormalN/A交换机级连口N/AN/ANormalN/AN/A交换机光口SC/STSC/STN/AN/ASC/ST光纤概述光纤和同轴电缆相似

，只是没有网状屏蔽层。中心是光传播的玻璃芯。在多模光纤中，芯的直径是15mm~50mm。而单模光纤芯的直径为8mm~10mm。芯外面包围着一层折射率比芯低的玻璃封套，以使光纤保持在芯内。再外面的是一层薄的塑料外套，用来保护封套。光纤通常被扎成束，外面有外壳保护。纤芯通常是由石英玻

璃制成的横截面积很小的双层同心圆柱体，它质地脆,易断裂,因此需要外加一保护层。光纤光芯玻璃封套饲料外壳一束三根光纤的剖面图光纤中心是光传播的玻璃芯芯外面包围着一层折射率比芯低的玻璃封套，以使光纤保持在芯内再外面的是一层薄的塑料外套，用来保护

封套在使用光缆互联多个小型机的应用中,必须考虑光纤的单向特性,如果要进行双向通信,那么就应使用双股光纤。由于要对不同频率的光进行多路传输和多路选择,因此在通信器件市场上又出现了光学多路转换器。在普

通计算机网络中安装光缆是从用户设备开始的。因为光缆只能单向传输。为了实现双向通信,光缆就必需成对出现,一个用于输入,一个用于输出。光缆两端接光学接口器。安装光缆需格外谨慎。连接每条光缆时都要磨光端头,通过电烧烤或化学环氯工艺与光学接口连在一起,确保光通道不被阻

塞。光纤不能拉得太紧,也不能形成直角。光缆(FiberOptics)光线在光纤中的折射折射角入射角包层（低折射率的媒体）包层（低折射率的媒体）纤芯（高折射率的媒体）包层纤芯光纤的工作原理高折射率(纤芯)低折射率(包层

)光线在纤芯中传输的方式是不断地全反射光缆光缆是数据传输中最有效的一种传输介质,它有以下几个优点：频带较宽电磁绝缘性能好衰减较小中继器的间隔较大只要从纤芯中射到纤芯表面的光线的入射角大于某一个临界角度，就可产生全反射。因此，可以存在许

多条不同角度入射的光线在一条光纤中传输。这种光纤就称为多模光纤(如图3-12(a)所示)。若光纤的直径减小到只有一个光的波长，则光纤就像一根波导那样，它可使光线一直向前传播，而不会产生多次反射。这样的光纤就称为单模光纤(图3-12(b))。输入脉冲输

出脉冲单模光纤SMF（SingleModeFiber）多模光纤与单模光纤输入脉冲输出脉冲多模光纤MMF（MultiModeFiber）光纤传送模式多模输入电信号输出电信号单模波长:1300,1550nmh1h2波长:850,1300nmh2h1芯/封套特性光纤的直径减小到一个光波波

长光纤通信系统的主要优点有:传输频带宽,通信容量大。线路损耗低,传输距离远。抗干扰能力强,应用范围广。线径细,重量轻。抗化学腐蚀能力强。光纤制造资源丰富。多模光缆850nm或1300nm2KM（1

00M）500M（1000M）单模光缆1310nm或1550nm5KM（100M）2KM（1000M）典型的光缆玻璃封套塑料外套玻璃内芯单芯光缆多芯光缆玻璃内芯塑料外套玻璃封套外壳光纤收发器光缆3.2物理层中的传输媒体常见光纤接头FC－PC型光尾纤接头外形图SC－PC型光尾纤

接头外形图ST-PC型光尾纤接头外形图FC/PC－SC/PC型光尾纤外形图常见光接口连接器SC/PC型光连接器ST型光连接器FC/PC型光连接器BNC型光连接器MTRJ型光连接器•Caption:Opticalfibercablescon

nectedtoanATMswitch.•Caption:OpticalfiberconnectionsintoanATMNIC;thiscomputeralsohasanAUIEthernetconnectionjustbelowtheora

ngeopticalfibercable.•Caption:Opticalfiberandconnectors;thesmallblackcoversprotecttheendoftheconnectorwhenthe

connectorisnotinuse.网线的制作准备工作：RJ45卡线钳一把水晶头双绞线制作步骤：共有四步，可以简单归纳为四个字：“剥”，“理”，“插”，“压”步骤一剥线剥线的长度为13mm～15mm，不宜太长或太短步骤一剥线剥线的长度为13mm～15mm，不宜太

长或太短步骤二理线按顺序整理平，遵守规则，否则不能正常通信步骤三插线一定要平行插入到线顶端，以免触不到金属片步骤四压线压过的水晶头的金属脚比没压要低线缆检测发射器和接收器两端的灯同时亮为正常铜线铜线聚氯乙烯套层聚氯乙烯套层屏蔽层绝缘层绝缘层无屏蔽双绞线UTP屏蔽双绞线STP•Captio

n:TheendofatwistedpairEthernetcablewithanRJ-45connector.•Caption:ThebackofapersonalcomputerwithanEthernetnetworkint

erfacecard.Thecardislocatedinthefarrightslotandhasconnectorsfortwistedpair,thickandthinEthernettypecabling.•Ca

ption:A10/100megabittwistedpairEthernetinterfaceinapersonalcomputer.Thelinkindicatorisilluminatedindicatingthattheinterfaceisconnect

edtoanactiveEthernetnetwork.The10Mbit/sindicatorislit,whilethe100Mbit/sindicatorisnot.Thisshowsthatthene

tworkisoperatingintheslower10megabitmode.•Caption:Punch-downconnectionsfor10Base-Tonapatchpanelthatallowsflexibleintercon

nectionsbetween10Base-Ttwisted-paircables.•Caption:AcloseupofthethreeEthernetpatchcables.ThebluecablingistwistedpairEthernetcab

le.•Caption:Acloseupoffourcoppertwistedpairtofiberopticconverters.Thesedevicesallowatwistedpairnetworktoextendtodistancesfurtherthancoppertwisted

paircablingallowsbyconvertingtheelectricalsignalstoopticalsignals.•Caption:Cablesrunningthroughconduit;individualcablescanbeadded,replacedorremoved

withoutdisturbingothercablesorthebuildingwallsandfloors;oneconduitcancarrymorethanonetypeofcablesuchasthickEthernet,voicet

elephone,10Base-Tandopticalfiber.