以太网PHY接口1讲解

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1、以太网PHY接口 物理层的简介 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。 物理层的作用正是要尽可能地屏蔽屏蔽掉屏蔽掉这些传输媒 体与通信手段的差异，使物理层上面的数据链路层感觉不到 这些差异，这样就可以使数据链路层只需考虑如何完成本层 的协议和服务，而不必考虑具体的传输媒体和通信手段是什 么。 物理层是OSI的最底层，也是网络与不同媒体的接口层，它的 主要任务是将0或1比特流串通过调制编码技术，转换为适宜 某种媒体传输的数据，并将该数据转换或为各种电磁波信号 ，实现将本地的0或1比特流串传输到下一个节点的物理层。 物理层的基本特性 物理层的主

2、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 。 规程特性 指明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序。 十兆位以太网 1Base5(StarIAN): 2 twisted telephone wire pairs。作为IEEE802.3新标准,StarIAN 可支持从集线 器到节点间长达250米的距离，在1BASE5中的5表示 节点到节点的距离为500米。It was standardized by

3、 IEEE as802.3e in 1986, as the 1BASE5 version of Ethernet.。 10Broad36: 1 broadband cable。使用75ohm CATV同轴电缆的10-Mbps宽带以太网标准 。是IEEE 802.3 标准的一部分，其有一个3600米每段的长度限制。It was developed during the 1980s and specified inIEEE 802.3b-1985. 10Base2: RG 58 coax cable。概述通过最长不超过200 米的细同轴电缆相连、以10 MB/秒(Mbps) 的速 度传输数据的基

4、带局域网的以太网和IEEE 802.3 标准。匯流排網路. 使用元件：RG58 A/U同軸電纜， BNC接頭，T型接頭，50歐姆終端電阻，一字型延長接頭。 接法：串連方式，中間不能有斷線，否則 整段網路皆不能工作。 10Base5: RG-8/U coaxial cable。10base510Base5以太网一 种以太网标准，该标准用于使用粗同轴电缆、速度为 10Mbps的基带局域网络，在总线型网络中，最远传输距离 为500米。线缆直径9.5mm(0.375inch)，阻抗50ohm。Both 10BASE2 and 10BASE5 became obsolete after the intr

5、oduction of Ethernet over twisted pair. 10Base-F: 1 optical fiber。是基于曼彻斯特信号编码传输 10Mbps以太网系统，通过编码传输的光缆。10BaseF包括 10BaseFL、10BaseFB和10BaseFP，它们被定义在 IEEE802.3j标准中。 10BaseFL(fiber link)：FOIRL标准升级版，The 10BASE-FL standard requires a duplex 62.5/125 ?m fiber optic cable for each link. Transmission distance

6、s of up to 2 km are possible as is full-duplex operation。 10BaseFB(fiber backtones)：用于主干网网桥的连接和交互 。The maximum allowable segment length for 10BASE-FB is 2000 meters。it is now obsolete. 10BaseFP(fiber passive star)：无源星形网络，一个中心集 线器上连接了所有分支，但它对通过的信号不再重新发送 。it was never implemented。 10Base-T(twisted):两对

7、三类的非屏蔽双绞线(UTP CAT3)， 全双工。10BASET是1990年由IEEE新认可的，编号为 IEEE802.3i. 100Base-FX 两根光纤,全双工，一芯用于发射，一芯用于接收。 It uses a 1300 nm near-infrared (NIR) light wavelengthtransmitted via two strands of optical fiber。Maximum length is 400 metres (1,310 ft) for half-duplexconnections (to ensure collisions are detected)

8、, and 2 kilometres (6,600 ft) for full-duplex over multi-mode optical fiber。 百兆位以太网 100Base-TX 运行在两对双绞线（5类）上，一对用于接收，一对用于发送 运行模式可以是半双工或全双工 建议使用五类非屏蔽双绞线（UTP5） 最大传输距离100m MDI接口通常使用RJ45连接器，只使用与10BASE-T相同的4个针脚 100Base-T4: 运行在四队三类双绞线上，传输最大距离100m 接收和发送又要使用三队双绞线，只能以半双工模式运行 MDI接口通常使用RJ45连接器，需要使用全部8个针脚 100Bas

9、e-T2 两路UTP CAT3线，全双工，最大传输距离100m 采用混合与噪声抵消技术，使单一线对可以全双工模式运行 MDI接口通常使用RJ45连接器，只能使用与10BASE-T相同的4个针脚 千兆位以太网 Long wavelength Multi/Singlemode fiber.1000BASE-LX对应于 IEEE 802.3 Clause 38标准 既可以使用单模光纤也可以使用多模光纤。1000BASE-LX所使用的 光纤主要有：62.5m多模光纤(275m)、50m多模光纤(550m)和 9m(5km)单模光纤。 MDI接口推荐使用双SC光纤连接器 1000Base-LX/SX 1

10、000Base-CX(copper gigabit eth.): Copper jumper cable。千兆eth.初始标准 。1000BASE-CX对应于802.3z标准，采用的是150平衡屏蔽双绞线（STP）。最大传 输距离25米，使用9芯D型连接器连接电缆。采用8B/10B编码。 1000Base-T(twisted): 4 CAT5e, CAT6 or better pairs.IEEE 802.3ab标准,Each 1000BASE-T network segment can be a maximum length of 100 meters (328 feet).Autonego

11、tiation.4对线，每对线可同时用于收发，每对线速率可达250Mbps,使 用网格编码增大编码增益以减小串扰 万兆位以太网 物理接口 66-20 4.3 典型的物理层标准接口 4.3.1 EIA RS-232-C 1960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。 机械特性 25芯连接器，DTE为插头，DCE为插座。 电气特性 采用非平衡型电气特性，低于-3V为“1”，高于+4V为 “0”，最大 20Kbps，最 长15m。 66-21 4.3 典型的物理层标准接

12、口 非平衡传输（unbalanced transmission）：所有电路共享一个 公用的地线。 平衡传输（balanced transmission）：每个主要电路需要两根线 ，没有公用的地线。 功能特性 定义了21条线，许多子集，基本与CCITT V.24兼容 规程特性 对不同的功能子集，有不同的规程。 RS-232-C 有14中不同的接口类型，适合于单工，半双工，全双 工，同步，异步 66-22 4.3 典型的物理层标准接口 RS-232-C的不足与改进 不足 传输性能低，距离短，速率低。 改进 重新设计，X.21； 以RS-232-C为基础改进，1977年提出RS-449 66-23

13、RS232接头 4.3 典型的物理层标准接口 4.3.2 EIA RS-449/422-A/423-A 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。 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。 机械特性 37芯或9芯连接器。 4.3 典型的物理层标准接口 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 ，20Kbps 2Mbps 功能特性 定义了30条功能线。 规程特性 基

14、本上以RS-232-C为基础。 66-26 4.3 典型的物理层标准接口 4.3.3 CCITT X.21 X.21：在公共数据网PDN中进行同步操作的DTE/DCE之间的通用接口。 机械特性 15针连接器，ISO 4903。 66-27 4.3 典型的物理层标准接口 电气特性 采用非平衡型电气特性和平衡型电气特性。 传输速率：600，2400，4800，9600，48000bps DTE使用非平衡型电气特性和平衡型电气特性；DCE使用平衡型电气特性 功能特性 定义了8条功能线。 规程特性 分成四个工作阶段: 空闲，呼叫控制，数据传送，清除 66-28 带有RJ45接头的双绞线 66-29 具

15、有以太网卡的计算机背面 66-30 一个10/100M双绞线以太网接口，指示灯的状态显示接口连接在 一个10M以太网上 66-31 4.4 传输介质 光纤 目前，在实验室中光纤带宽超过50Tbps；8 2.5 Gbps，8 10 Gbps ，32 10 Gbps的光纤传输已经实用； 光纤分类：单模光纤和多模光纤 光源发出的光进入光纤后，入射角度小的光被反射，并沿着光纤传播，其他光被周围介质 吸收，能够反射的角度有多个，这种形式的传播称为多模。多模光纤适于短距离传输。 66-32 Caption: Optical fiber cables connected to an ATM switch. 66-33 接入ATM网络接口的光纤 66-34 光纤和连接器，黑色套子在连接器不用的时候保护连接器 66-35 ATM交换机：具有双绞铜线和光纤连接 66-36 ATM接口卡，用于双绞线，使用RJ-45接口