《计算机网络》教案(第三章).ppt

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1、沈阳化工学院 计算机科学与技术分院 网络体系研究室 第三章:物理层第三章第三章 物理层物理层3.1 物理层物理层3.2 物理线路物理线路3.3 RS-232-C协议协议3.4 其它协议其它协议沈阳化工学院 计算机科学与技术分院 网络体系研究室 第三章:物理层3.1 物理层物理层在整个网络中的位置在整个网络中的位置沈阳化工学院 计算机科学与技术分院 网络体系研究室 第三章:物理层3.1 物理层物理层数据线路（电路）设备数据线路（电路）设备数据线路（电路）设备数据线路（电路）设备DCEDCE在物理线路上完成数据单元在物理线路上完成数据单元在物理线路上完成数据单元在物理线路上完成数据单元变换变换变换

2、变换成信号和完成信号成信号和完成信号成信号和完成信号成信号和完成信号传输传输传输传输比如调制解调器、基带传输器、波形转换器、数据服务单元、比如调制解调器、基带传输器、波形转换器、数据服务单元、比如调制解调器、基带传输器、波形转换器、数据服务单元、比如调制解调器、基带传输器、波形转换器、数据服务单元、多路复用器等多路复用器等多路复用器等多路复用器等数据终端设备数据终端设备数据终端设备数据终端设备DTEDTE数据数据数据数据产生产生产生产生和和和和接收接收接收接收的设备，也就是网络中用户端设备和端系统的设备，也就是网络中用户端设备和端系统的设备，也就是网络中用户端设备和端系统的设备，也就是网络中用

3、户端设备和端系统例如计算机终端、打印机、以及其它的网络用户设备例如计算机终端、打印机、以及其它的网络用户设备例如计算机终端、打印机、以及其它的网络用户设备例如计算机终端、打印机、以及其它的网络用户设备沈阳化工学院 计算机科学与技术分院 网络体系研究室 第三章:物理层3.1 物理层物理层功能功能（自己实现的）（自己实现的）（自己实现的）（自己实现的）物理连接的建立与拆除物理连接的建立与拆除建立物理上的传输信道建立物理上的传输信道物理服务数据单元传输物理服务数据单元传输按照规定协议实现两端的按照规定协议实现两端的比特流比特流的传输。的传输。物理层管理物理层管理实现功能的激活、差错控制等管理工作。实

4、现功能的激活、差错控制等管理工作。沈阳化工学院 计算机科学与技术分院 网络体系研究室 第三章:物理层3.1 物理层物理层服务服务（供上一层使用的功能）（供上一层使用的功能）（供上一层使用的功能）（供上一层使用的功能）物理连接服务物理连接服务数据传输服务数据传输服务传输顺序化服务传输顺序化服务数据线路标识服务数据线路标识服务故障报告服务故障报告服务服务质量指标服务质量指标沈阳化工学院 计算机科学与技术分院 网络体系研究室 第三章:物理层3.1 物理层物理层协议协议（两个物理层通信遵循的）（两个物理层通信遵循的）（两个物理层通信遵循的）（两个物理层通信遵循的）机械特性机械特性机械特性定义的是连接线

5、路的机械特性定义的是连接线路的DCE和和DTE的机械结构的机械结构连连接接器器的的尺尺寸寸、插插头头数数目目、排排列列方方式式、连连接接器器位位置置、电电缆缆长度、导线数目等长度、导线数目等电气特性电气特性电电气气特特性性定定义义的的是是DCE和和DTE之之间间各各条条电电线线的的连连接接方方式式、信信号号驱驱动动器器和和接接收收器器的的电电器器参参数数、信信号号传传输输的的速速率率、信信号号状态的识别等状态的识别等功能特性功能特性功能特性定义的是功能特性定义的是DCE和和DTE连接器上的连接器上的每个引脚的功能每个引脚的功能规程特性规程特性规程特性定义的是如何规程特性定义的是如何使用使用DC

6、E和和DTE上的上的各个引脚各个引脚沈阳化工学院 计算机科学与技术分院 网络体系研究室 第三章:物理层3.1 物理层物理层在相邻两点之间搭建一条物理传输线路在相邻两点之间搭建一条物理传输线路并在其上完成数据的传输并在其上完成数据的传输？沈阳化工学院 计算机科学与技术分院 网络体系研究室 第三章:物理层3.2 物理线路物理线路n分类分类n有线线路有线线路n双绞线双绞线n屏蔽双绞线（屏蔽双绞线（STP）n非屏蔽双绞线（非屏蔽双绞线（UTP）n同轴电缆同轴电缆n细同轴电缆细同轴电缆n粗同轴电缆粗同轴电缆n光纤（光缆）光纤（光缆）n单模光纤单模光纤n多模光纤多模光纤n无线线路无线线路n卫星卫星n微波微

7、波n红外线红外线沈阳化工学院 计算机科学与技术分院 网络体系研究室 第三章:物理层3.2 物理线路物理线路双绞线双绞线TP（Twisted Pair）双绞线是由两根具有绝缘保护层的铜导线组成双绞线是由两根具有绝缘保护层的铜导线组成把两根铜导线按照一定的把两根铜导线按照一定的密度密度、按、按逆时针逆时针缠绕在一起缠绕在一起缠绕一起的两根为缠绕一起的两根为一对一对一条双绞线线路一般由一条双绞线线路一般由4对对组成组成 误码率在误码率在10-610-5之间之间沈阳化工学院 计算机科学与技术分院 网络体系研究室 第三章:物理层3.2 物理线路物理线路无屏蔽无屏蔽双绞线双绞线UTP（Unshielded

8、 Twisted Pair）第一类：主要用于传输语音，不用于传输数据第一类：主要用于传输语音，不用于传输数据第二类：主要用于传输语音和第二类：主要用于传输语音和4MBps的数据传输的数据传输第三类第三类：主要用于传输语音和：主要用于传输语音和10MBps的数据传输的数据传输第四类：主要用于传输语音和第四类：主要用于传输语音和16MBps的数据传输的数据传输第五类第五类：主要用于传输语音和：主要用于传输语音和100MBps的数据传输的数据传输超五类超五类：主要用于：主要用于100MBps的数据传输的数据传输 可以达到可以达到1000MBps的数据传输速率的数据传输速率第六类：是目前正在形成标准的

9、网络线路。第六类：是目前正在形成标准的网络线路。沈阳化工学院 计算机科学与技术分院 网络体系研究室 第三章:物理层3.2 物理线路物理线路无屏蔽双绞线无屏蔽双绞线UTP（Unshielded Twisted Pair）三类三类UTP带宽带宽16MHz适用语音及适用语音及10Mb/s以下的数据传输以下的数据传输五类五类UTP带宽带宽100MHz适用语音及适用语音及100Mb/s以下数据传输以下数据传输可以支持可以支持155Mb/s的的ATM传输传输沈阳化工学院 计算机科学与技术分院 网络体系研究室 第三章:物理层3.2 物理线路物理线路屏蔽屏蔽双绞线双绞线STP（Shielded Twisted

10、 Pair）由外部保护层、屏蔽层和多对双绞线组成由外部保护层、屏蔽层和多对双绞线组成常用常用七类七类屏蔽双绞线屏蔽双绞线带宽带宽600MHZ1200MHz沈阳化工学院 计算机科学与技术分院 网络体系研究室 第三章:物理层3.2 物理线路物理线路同轴电缆同轴电缆同轴电缆是以直径为同轴电缆是以直径为2.17mm左右左右硬铜线为芯硬铜线为芯外包一层用密织的外包一层用密织的网状导体网状导体组成的绝缘材料组成的绝缘材料在绝缘材料外面又增加了一层在绝缘材料外面又增加了一层保护保护材料材料绝缘体外屏蔽网绝缘保护层沈阳化工学院 计算机科学与技术分院 网络体系研究室 第三章:物理层3.2 物理线路物理线路同轴电

11、缆同轴电缆在计算机网络中，常用的是在计算机网络中，常用的是细同轴电缆细同轴电缆（RG-8和和RG-58）误码率低于误码率低于10-7在电视系统中使用的是细同轴电缆（在电视系统中使用的是细同轴电缆（RG-59）误码率低于误码率低于10-9沈阳化工学院 计算机科学与技术分院 网络体系研究室 第三章:物理层3.2 物理线路物理线路光纤光纤（光缆）（光缆）光纤是以光导纤维为芯的一种传输介质光纤是以光导纤维为芯的一种传输介质通过光纤内部通过光纤内部全反射全反射传输一束经过编码的信号传输一束经过编码的信号常工作在常工作在3个频带，带宽在个频带，带宽在2.5THz3THz光缆是由光缆是由多条光纤多条光纤组成

12、的一种传输介质组成的一种传输介质分类：分类：单模光纤单模光纤和和多模光纤多模光纤误码率低于误码率低于10-10沈阳化工学院 计算机科学与技术分院 网络体系研究室 第三章:物理层3.2 物理线路物理线路单模光缆单模光缆指光纤的光信号只与光纤轴成指光纤的光信号只与光纤轴成单个可分辨角度单个可分辨角度的单光线传输的单光线传输单模光缆中光芯的直径是单模光缆中光芯的直径是8um基本上都是基本上都是折射突变型折射突变型常用的是常用的是8.3um芯和芯和125um外层外层的单模光缆的单模光缆 输入脉冲输出脉冲沈阳化工学院 计算机科学与技术分院 网络体系研究室 第三章:物理层3.2 物理线路物理线路多模光缆多

13、模光缆指光纤的光信号与光纤轴成指光纤的光信号与光纤轴成多个可分辨角度多个可分辨角度的多光线传输的多光线传输多模光缆中光芯的直径是多模光缆中光芯的直径是15um-50um之间之间分为分为折射突变型折射突变型和和折射渐变型折射渐变型常用的是常用的是62.5um的芯和的芯和125um外层外层的多模光缆。的多模光缆。输入脉冲输出脉冲沈阳化工学院 计算机科学与技术分院 网络体系研究室 第三章:物理层3.2 物理线路物理线路卫星卫星由由地面发送端地面发送端、空间卫星空间卫星和和地面接收端地面接收端组成组成采用采用单工单工通信方式通信方式有上行链路和下行链路有上行链路和下行链路工作频带为工作频带为1.5GH

14、z30GHz通常使用通常使用4.0GHz6.0GHz沈阳化工学院 计算机科学与技术分院 网络体系研究室 第三章:物理层3.2 物理线路物理线路卫星卫星类型类型运动卫星和静止卫星运动卫星和静止卫星卫星距地面卫星距地面35860Km卫星与地球两个切线夹角为卫星与地球两个切线夹角为17.34o两切点间地球弧线长为两切点间地球弧线长为18100Km以以1200的相等间隔放置的相等间隔放置三颗卫星三颗卫星，则可以实现全球通信，则可以实现全球通信沈阳化工学院 计算机科学与技术分院 网络体系研究室 第三章:物理层3.2 物理线路物理线路卫星卫星特点特点通信距离远，最大可达通信距离远，最大可达18100km工

15、作频带宽，通信容量大，工作频带宽，通信容量大，12个转发器就可以搭建一个个转发器就可以搭建一个36MHz带宽的信道带宽的信道通信线路稳定，传输质量高通信线路稳定，传输质量高卫星、太阳、地球位于一线，则出现卫星、太阳、地球位于一线，则出现“日凌中断日凌中断”每年每年2次，每次延续次，每次延续6天天通信延迟大，典型值为通信延迟大，典型值为540ms沈阳化工学院 计算机科学与技术分院 网络体系研究室 第三章:物理层静止卫星组成静止卫星组成遥测指令天线遥测指令天线通信天线通信天线沈阳化工学院 计算机科学与技术分院 网络体系研究室 第三章:物理层3.2 物理线路物理线路微波微波波长为波长为3m30mm之

16、间的、频率在之间的、频率在100MHz10GHz之间的电磁波之间的电磁波特点特点微波的频带宽，通信容量大。微波的频带宽，通信容量大。波长短，利于使用较小功率就能发送和接收波长短，利于使用较小功率就能发送和接收外界干扰小外界干扰小通信灵活大，不受地域限制通信灵活大，不受地域限制中继传输只能可视传输中继传输只能可视传输沈阳化工学院 计算机科学与技术分院 网络体系研究室 第三章:物理层3.2 物理线路物理线路综合布线系统综合布线系统将将计算机网络线路计算机网络线路、电话线路电话线路、电视线路电视线路、监控线路监控线路、照明照明线路线路、动力电线路动力电线路、消防线路消防线路等按照统一的标准进行设计和

17、等按照统一的标准进行设计和布置，使各个系统发挥最佳性能布置，使各个系统发挥最佳性能分为分为工作间子系统、水平子系统、垂直子系统、设备间子系统、工作间子系统、水平子系统、垂直子系统、设备间子系统、管理子系统和建筑群子系统管理子系统和建筑群子系统沈阳化工学院 计算机科学与技术分院 网络体系研究室 第三章:物理层综合布线系统示意图工作间子系统工作间子系统水平子系统水平子系统垂垂直直子子系系统统设备间子系统设备间子系统管理子系统管理子系统建筑群子系统建筑群子系统沈阳化工学院 计算机科学与技术分院 网络体系研究室 第三章:物理层综合布线系统综合布线系统工作间子系统（工作室内布线）工作间子系统（工作室内布

18、线）美观、实用、方便美观、实用、方便采用超采用超5类双绞线类双绞线距离距离=14m采用防静电地板下布线采用防静电地板下布线采用走线槽布线采用走线槽布线沈阳化工学院 计算机科学与技术分院 网络体系研究室 第三章:物理层综合布线系统综合布线系统水平子系统（每一层楼内的布线）水平子系统（每一层楼内的布线）隐蔽、美观、实用、方便隐蔽、美观、实用、方便采用超采用超5类双绞线类双绞线距离距离=80m房间内走线槽布线或墙壁内管道布线房间内走线槽布线或墙壁内管道布线房间外采用棚顶走线槽或桥架布线房间外采用棚顶走线槽或桥架布线沈阳化工学院 计算机科学与技术分院 网络体系研究室 第三章:物理层综合布线系统综合布线

19、系统管理子系统（机柜内的布线）管理子系统（机柜内的布线）美观、方便美观、方便采用超采用超5类双绞线类双绞线距离距离=5m采用配线架、理线槽布线采用配线架、理线槽布线沈阳化工学院 计算机科学与技术分院 网络体系研究室 第三章:物理层综合布线系统综合布线系统垂直子系统（各层之间连接的布线）垂直子系统（各层之间连接的布线）隐蔽、美观、方便隐蔽、美观、方便采用超采用超5类双绞线或多模光纤类双绞线或多模光纤距离距离=线路最长距离线路最长距离建立竖井建立竖井房间内墙壁管道布线房间内墙壁管道布线房间外采用棚顶走线槽或桥架布线房间外采用棚顶走线槽或桥架布线沈阳化工学院 计算机科学与技术分院 网络体系研究室 第

20、三章:物理层综合布线系统综合布线系统设备间子系统（多个机柜之间线路连接的布线）设备间子系统（多个机柜之间线路连接的布线）美观、方便美观、方便采用超采用超5类双绞线类双绞线距离距离=线路最长距离线路最长距离采用防静电地板下布线采用防静电地板下布线要求温度、湿度等自然条件要求温度、湿度等自然条件沈阳化工学院 计算机科学与技术分院 网络体系研究室 第三章:物理层综合布线系统综合布线系统建筑群子系统（建筑物之间的布线）建筑群子系统（建筑物之间的布线）美观、方便、可扩展美观、方便、可扩展采用单模光纤或多模光纤采用单模光纤或多模光纤距离距离=10km或或300m采用架空、直埋、管道、隧道四种布线采用架空、

21、直埋、管道、隧道四种布线沈阳化工学院 计算机科学与技术分院 网络体系研究室 第三章:物理层3.3 RS-232-C协议协议通过串行口连接通过串行口连接（RS-232口）口）通过串行口连接通过串行口连接（RS-232口）口）通过公共电话通过公共电话网络连接网络连接沈阳化工学院 计算机科学与技术分院 网络体系研究室 第三章:物理层3.3 RS-232-C协议协议协议基本内容协议基本内容机械特性机械特性采用采用25针针的连接线的连接线DTE使用公插头、使用公插头、DCE使用母插头使用母插头各引脚分成各引脚分成两排两排第一排为第一排为13个引脚（编号从个引脚（编号从1到到13）第二排为第二排为12个引

22、脚（编号从个引脚（编号从14到到25）沈阳化工学院 计算机科学与技术分院 网络体系研究室 第三章:物理层3.3 RS-232-C协议协议协议基本内容协议基本内容电气特性电气特性接口线电路接口线电路采用采用公共地线公共地线、非平衡驱动、非平衡驱动/接收的电路接收的电路接口线的信号电平接口线的信号电平-3-15V代表逻辑代表逻辑“1”或或“断开断开”+3+15V代表逻辑代表逻辑“0”或或“接通接通”信号传输速率信号传输速率在在20KBps以下以下 沈阳化工学院 计算机科学与技术分院 网络体系研究室 第三章:物理层3.3 RS-232-C协议协议协议基本内容协议基本内容功能特性功能特性编号编号名称名

23、称功能功能方向去方向去1AA保护地线保护地线 DCE-DTE2BA 发送数据发送数据DTE-DCE3BB接收数据接收数据DCE-DTE4CA请求发送请求发送DTE-DCE5CB清除发送清除发送DTE-DCE6CC数据线路设备就绪数据线路设备就绪DCE-DTE7AB信号地线信号地线DCE-DTE8CF载波信号收到载波信号收到DCE-DTE20CD数据终端设备就绪数据终端设备就绪 DTE-DCE22CE呼叫指示呼叫指示 DCE-DTE沈阳化工学院 计算机科学与技术分院 网络体系研究室 第三章:物理层3.3 RS-232-C协议协议协议基本内容协议基本内容规程特性（发送）规程特性（发送）(1)保护地

24、(2)发送数据发送数据(4)请求发送请求发送(5)允许发送允许发送(6)DCE 就绪就绪(7)信号地(8)载波检测载波检测(20)DTE 就绪就绪(3)接收载波检测数据接收载波检测数据沈阳化工学院 计算机科学与技术分院 网络体系研究室 第三章:物理层3.3 RS-232-C协议协议协议基本内容协议基本内容规程特性（接收）规程特性（接收）(1)保护地(2)发送载波检测数据发送载波检测数据(3)接收数据接收数据(4)请求发送载波检测数据请求发送载波检测数据(5)允许发送载波检测数据允许发送载波检测数据(7)信号地(20)DTE 就绪就绪(22)振铃指示振铃指示沈阳化工学院 计算机科学与技术分院 网

25、络体系研究室 第三章:物理层3.3 RS-232-C协议协议协议特殊应用协议特殊应用三线交叉连接三线交叉连接五线交叉连接五线交叉连接AA1BA2BB3CA4CB5CC6AB7CD20AA1BA2BB3CA4CB5CC6AB7CD20AA1BA2BB3CA4CB5CC6AB7CD20AA1BA2BB3CA4CB5CC6AB7CD20沈阳化工学院 计算机科学与技术分院 网络体系研究室 第三章:物理层3.4 其它物理层协议其它物理层协议X.21机械特性机械特性采用采用15针的连接器针的连接器电气特性电气特性采用平衡式电路，速率在采用平衡式电路，速率在56KBps-64KBps之间。之间。功能特性功能特性包括数据发送线（包括数据发送线（T）、数据接收线（）、数据接收线（R）、控制线（）、控制线（C）、）、指示线（指示线（I）和定时线（）和定时线（B）。）。规程特性规程特性由主叫端建立呼叫，然后被叫端准备接收数据；发送数据由主叫端建立呼叫，然后被叫端准备接收数据；发送数据与接收数据；拆除连接。与接收数据；拆除连接。