计算机网络（第5版）第2章物理层第2章物理层2.1物理层的基本概念2.2物理层下面的传输媒体2.2.1导向传输媒体2.2.2非导向传输媒体2.3数据通信的基础知识2.3.1数据通信系统的模型2.3.2有关信道的几个基本概念2.3.3信道的极限容量2.3.4信道的极限信息传输速率第2章物理层（续）2.4信道复用技术2.4.1频分复用、时分复用和统计时分复用2.4.2波分复用2.4.3码分复用2.5数字传输系统2.6宽带接入技术2.6.1xDSL技术2.6.2光纤同轴混合网（HFC网）2.6.3FTTx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：n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n电气特性指明在接口电缆的各条线上出现的电压的范围n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n过程特性指明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序通信分为有线通信和无线通信两种有线通信是利用电缆、光缆或线来充当传输导体的无线通信是利用卫星、微波、红外线来充当传输导体在通信线路上常用的有线传输介质有双绞线、大对数线和光缆2.2 2.2 物理层下面的传输媒体物理层下面的传输媒体2.2物理层下面的传输媒体无线电微波红外线可见光紫外线X射线射线双绞线同轴电缆卫星地面微波 调幅无线电 调频无线电 海事无线电光纤电视(Hz)f (Hz)fLFMFHFVHF UHF SHFEHFTHF波段104 105 106 107 108 109 1010 1011 1012 1013 1014 1015 1016100 102 104 106 108 1010 1012 1014 1016 1018 1020 1022 1024 移动无线电 电信领域使用的电磁波的频谱2.2.1导向传输媒体n双绞线n屏蔽双绞线 STP (Shielded Twisted Pair)n无屏蔽双绞线 UTP (Unshielded Twisted Pair) n同轴电缆n50 同轴电缆n75 同轴电缆n光缆各种电缆铜线铜线聚氯乙烯 套层聚氯乙烯套层屏蔽层绝缘层绝缘层外导体屏蔽层绝缘层绝缘保护套层内导体无屏蔽双绞线UTP屏蔽双绞线STP同轴电缆n双绞线缆线2.2.1 2.2.1 导向传输媒体导向传输媒体n双绞线缆线计算机网络工程使用4对非屏蔽双绞线导线，物理结构如图1-6所示。
1非屏蔽双绞线电缆的优点非屏蔽双绞线电缆的优点如下1）无屏蔽外套，直径小，节省所占用的空间2）质量小、易弯曲、易安装3）将串扰减至最小或加以消除4）具有阻燃性5）具有独立性和灵活性，适用于结构化综合布线n双绞线缆线2双绞线的绞距在双绞线电缆内，不同线对具有不同的绞距长度一般地说，4对双绞线绞距周期在38.1mm长度内，按逆时针方向扭绞，一对线对的扭绞长度在12.7mm以内3双绞线的生产制造过程铜棒拉丝单芯覆盖绝缘层两芯绞绕4对绞绕覆盖绝缘层印刷标记成卷4双绞线施工影响原因1）网络双绞线配线端接工程技术2）布线拉力3）布线曲率半径4）布线绑扎技术5）电磁干扰6）工作温度n大对数双绞线大对数双绞线是由25对具有绝缘保护层的铜导线组成的它有3类25对大对数双绞线，5类25对大对数双绞线，为用户提供更多的可用线对，并被设计为扩展的传输距离上实现高速数据通信应用，传输带宽为100MHz导线色彩由蓝、橙、绿、棕、灰和白、红、黑、黄、紫编码组成v同轴电缆同轴电缆是由一根空心的外圆柱导体及其所包围的单根内导线所组成，如图1-8所示柱体同导线用绝缘材料隔开，其频率特性比双绞线好，能进行较高速率的传输v同轴电缆同轴电缆可分为两种基本类型：基带同轴电缆和宽带同轴电缆。
目前基带常用的电缆，其屏蔽线是用铜做成网状的，特征阻抗为50 ，如RG-8、RG-58等；宽带常用的电缆，其屏蔽层通常是用铝冲压成的，特征阻抗为75 ，如RG-59等同轴电缆根据其直径大小可以分为粗同轴电缆与细同轴电缆细缆的直径为0.26cm，最大传输距离为185m，细缆的阻抗是50 粗缆（RG-11）的直径为1.27cm，最大传输距离达到500m，粗缆的阻抗是75 为了保持同轴电缆的正确电气特性，电缆屏蔽层必须接地，同时两头要有终端来削弱信号反射作用v水晶头与信息模块1水晶头水晶头，专业术语为RJ-45连接器（RJ-45是一种网络接口规范，类似的还有RJ-11接口，就是我们平常所用的接口，用来连接线）之所以把它称为水晶头，是因为它的外表晶莹透亮的原因，如图1-15所示v水晶头与信息模块2信息模块信息模块是网络工程中经常使用的一种器材，分为6类、超5类和3类，且有屏蔽和非屏蔽之分信息模块如图1-17所示v面板、底盒1面板常用面板按面板外形尺寸可分为国标86型和120型；按上面集成接口数量可分为单口面板和双口面板；按应用场合不同又可分为地弹插座面板、墙面插座面板和桌面型面板2底盒网络信息点插座底盒按照材料一般分为金属底盒和塑料地盒，按照安装方式一般分为暗装底盒和明装底盒，按照配套面板规格分为86系列和120系列。
v配线架配线架是管理子系统中最重要的组件，是实现干线和配两个子系统交叉连接的枢纽，一般放置在管理区和设备间的机柜中在网络工程中常用的配线架有双绞线配线架和光纤配线架v理线器 理线器为电缆提供了平行进入RJ-45模块的通路，使电缆在压入模块之前不再多次直角转弯，减少了自身的信号辐射损耗，同时也减少了对周围电缆的辐射干扰v机柜机柜是存放设备和缆线交接的地方，机柜以U为单元区分（1U=44.45mm）标准的机柜端接设备宽度为600mm，一般情况下，服务器机柜的深度大于800mm，而网络机柜的深度小于800mmv机柜网络机柜可分为两种：常用服务器机柜和壁挂式网络机柜v双绞线安装工具15对110打线钳该工具是一种简便快捷的110型连接端子打线工具，是110配线（跳线）架卡接连接块的最佳手段，如图1-29所示2单对110打线钳该工具适用于缆线、110型模块及配线架的连接作业3RJ-45+RJ-11双用压线钳该工具适用于RJ-45和RJ-11水晶头的压接一把钳子包括了双绞线切割、剥离外护套、水晶头压接等多种功能，如图1-31所示v双绞线安装工具4RJ-45单用压线钳在双绞线网线制作过程中，压线钳是最主要的制作工具，如图1-32所示。
5剥线器6扎带扎带分尼龙扎带与金属扎带综合布线工程中使用的是尼龙扎带尼龙扎带按紧固方式分为4种：可松式扎带、插销式扎带、固定式扎带和双扣式扎带还可使用线扣将扎带和缆线等进行固定，它分粘贴型和非粘贴型两种信息模块端接技术信息模块的端接有两种标准：EIA/TIA568A和EIA/TIA568B如图所示为两种标准规定的导线排列顺序信息模块端接技术二、信息模块端接技术要点下面介绍IBDNGigaFlex模块压接的具体操作步骤剥除线缆外皮；剥除线缆至末端10cm处；剪除线缆的外皮及抗拉线；将线对插入模块的槽帽内；压紧槽帽并整理线对；线缆及槽帽一起压入模块插座；将各线对压入模块各槽位内；使用打线工具加固线对与插座的连接如下图所示：信息模块端接技术要点 12345678信息插座安装要求 模块端接完成后，接下来就要安装到信息插座内，以便工作区内终端设备的使用下面以IBDNEZ-MDVO插座安装为例，介绍信息插座的安装步骤模块卡接到面板插槽内；面板与底盒接合在一起；用螺丝固定插座面板；在插座面板上安装标签条14RJ45-RJ45跳线端接技术1.RJ45-RJ45跳线简介RJ45-RJ45跳线是由一根双绞线电缆与两个RJ45连接头端接而成的，如图所示。
RJ45-RJ45跳线根据连接系统性能的要求分为5类、超5类、6类跳线只有设备之间级联时才会使用反序跳线连接，即两端线序的1、2线对分别与3、6线对连接下面主要介绍常用的直通RJ45-RJ45跳线端接技术RJ45-RJ45跳线RJ45-RJ45跳线端接技术2.RJ45-RJ45跳线端接技术要点在综合布线施工中，RJ45接头端接也要遵循一定的标准规范RJ45接头端接具体步骤如下：切开电缆直至距端头20mm；4对导线解钮并平行排列；将导线排列整齐并修整；将导线插入RJ45接头；使用压线压接RJ45接头；重复以上步骤，在双绞线的另一端压接另一个RJ45接头，最终得到一根完整的RJ45-RJ45跳线RJ45-RJ45跳线端接技术125110配线系统安装技术一、110配线系统构成IBDN110配线系统主要由配线架、连接块、线缆管理槽、标签、胶条等组成1）100对或300对110配线架，如图所示；（2）4线对连接块、5线对连接块，如图所示100对或300对110配线架4对或5对连接块110配线系统构成（3）胶条和标签条，用于标注各连接块的信息，如图所示4）线缆管理槽和线缆管理环，安装在配线架上用于整理和固定线缆，如图所示。
胶条和标签条线缆管理环和线缆管理槽110配线系统安装技术要点 下面详细介绍使用110配线系统构建4对UTP电缆交叉连接管理系统的步骤：（1）在墙上标记好110配线架安装的水平和垂直位置，如图所示2）300线对配线架及线缆管理槽固定方法，如图所示100线对配线架及线缆管理槽固定方法，如图8英寸76英寸12110配线系统安装技术要点（3）成组绑扎电缆并引入配线架4）在配线架上标注各线缆连接的位置110配线系统安装技术要点（5）按连接接线块的位置整理线缆6）剥除电缆外皮7）按线序将线对压入槽内110配线系统安装技术要点（8）将多根线缆的线对压入上下相邻的槽位（9）使用110压线工具将线对冲压入线槽内110配线系统安装技术要点（10）使用多线对压接工具将4线对连接块压接到配线架上11）在配线架上下槽位间安装标签条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输入脉冲输出脉冲单模光纤多模光纤与单模光纤输入脉冲输出脉冲多模光纤v光缆1光缆光缆通常是由石英玻璃制成，是横截面积很小的双层同心圆柱体，也称为纤芯，它质地脆，易断裂，由于这一缺点，需要外加一保护层，其结构如图1-10所示。
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：1）较宽的频带2）电磁绝缘性能好3）衰减较小4）中继器的间隔距离较大v光缆2光纤的种类光纤主要有两大类，即单模光纤和多模光纤单模光纤的纤芯直径很小，在给定的工作波长上只能以单一模式传输，传输频带宽，传输容量大多模光纤是在给定的工作波长上，能以多个模式同时传输的光纤1）按照纤芯直径可划分为以下几种 50/125 缓变型多模光纤 62.5/125 缓变增强型多模光纤 10/125 缓变型单模光纤2）按照光纤芯的折射率分布可分为以下几种 阶跃型光纤（Step Index Fiber，SIF） 梯度型光纤（Graded Index Fiber，GIF） 环形光纤（Ring Fiber） W形光纤v光缆3光纤通信系统简述（1）光纤通信系统光纤通信系统是以光波为载体、光导纤维为传输介质的通信方式，起主导作用的是光源、光纤、光发送机和光接收机2）光纤通信系统的主要优点1）传输频带宽、通信容量大，短距离时达几千兆的传输速率2）线路损耗低、传输距离远3）抗干扰能力强，应用范围广4）抗化学腐蚀能力强3）光端机光端机是光通信的一个主要设备，其外观如图1-11所示，主要分两大类：模拟信号光端机和数字信号光端机。
在网络工程中，一般是62.5/125 规格的多模光纤，有时用50/125 规格的多模光纤户外布线大于2km时可选用单模光纤1、光纤熔接需用到的工具v光纤安装工具1光纤剥离钳2光纤切割刀切割长度一般为1620mm 3光纤熔接机光纤熔接技术是用光纤熔接机（如图1-38。