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1、第三章第三章 物理层物理层本章学习目标了解物理层的功能掌握DTE和DCE的概念掌握物理层的基本特征了解物理层常见的技术标准掌握物理层下面的传输媒体了解常见的宽带接入技术掌握网线的制作过程熟悉网络仿真软件Packettracer的使用3.1物理层的基本概念3.2物理层下面的传输媒体3.3实验一网线制作3.4宽带接入技术3.5实验二PackerTracer模拟仿真工具简介3.1物理层的基本概念3.1.1物理层功能物理层的协议也常称为物理层规程，要解决的是主机、工作站等数据终端设备与通信线路上数据通信设备之间的接口问题。数据在计算机中多采用并行传输方式，在通信线路上的传输方式一般都是串行传输（主要出
2、于经济上的考虑）。物理层还需要完成传输方式的转换。3.1.2DTE/DCEDTE（DataTerminalEquipment）数据终端设备，指的是位于用户网络接口用户端的设备，它能够作为信源、信宿或同时为二者，它的功能是产生、处理数据。数据终端设备通过数据通信设备（如，调制解调器）连接到一个数据网络上，并且通常使用数据通信设备产生的时钟信号DCE（DataCircuit-TerminatingEquipment）数据通信设备，具有一定的数据处理能力和数据收发能力的设备，由DTE提供或接收数据。常见的DCE设备有数据通信设备或电路连接设备，如调制解调器（MODEM），路由器，以及连接DTE设备的
3、通信设备。3.1.3物理层基本特性数据终端设备DTE和数据通信设备DCE之间的接口标准特性包括：机械的、电气的、功能的以及过程的。同样将物理层确定为描述与传输媒体接口的机械、电气、功能和过程特性。机械特性也称物理特性，指明通信实体间硬件连接接口的机械特点，如接口所用连接器的形状和尺寸、引线数目的排列、固定和锁定装置等。这很像日常生活中的各种规格的电源插头，其尺寸都有严格的规定。电气特性规定了在物理连接上，导线的电气连接及有关电路的特性，一般包括：接收器和发送器电路特性的说明、信号的识别、最大传输速率的说明、与互连电缆相关的规则、发送器的输出阻抗、接收器的输入阻抗等电气参数等。功能特性指明物理接
4、口各条信号线的用途（用法），包括：接口线功能的规定方法，接口信号线的功能分类，如数据信号线、控制信号线、定时信号线以及接地线等。过程特性指明利用接口传输比特流的全过程及各项用于传输的事件发生的合法顺序，包括事件的执行顺序和数据传输方式，即在物理连接建立、维持和交换信息时，DTE/DCE双方在各自电路上的动作序列。3.1.4物理层标准物理层标准组织及常用标准通常定义物理层协议标准的组织有：国际标准化组织(ISO)电气电子工程师协会(IEEE)美国国家标准学会(ANSI)国际电信联盟(ITU)电子工业联盟/电信工业协会(EIA/TIA)国有电信机构，例如美国联邦通讯委员会(FCC)常见的物理层标准
5、有：EIARS-232EIARS-449EIA/TIA-612/613V.24，是ITU-T（前身为CCITT）发布的物理层接口标准V.35，是ITU-T标准，V.35普遍用在美国和欧洲。EIARS-232-C/V.24EIARS-232-C标准简称为RS-232，是由美国电子工业协会EIA（ElectronicIndustryAssociation）在1969年制定的串行通信物理接口标准。它的全名是“数据终端设备（DTE）和数据通讯设备（DCE）之间串行二进制数据交换接口技术标准”，RS的意思是“推荐标准”（RecommendedStandard），232是标识号码，而后缀“C”则表示该推荐
6、标准已被修改过的次数。RS-232通常以9个引脚（DB-9）或是25个引脚（DB-25）的型态出现，一般个人台式计算机上会有两组RS-232接口，分别称为COM1和COM2。DB25与DB9的引脚定义如图3.2所示。表3.1为DB9与DB25针脚对应关系。RS-232的特性如下：机械特性：EIA-232-C使用ISO2110关于插头座的标准。DB25的25根引脚（公头）分为上、下两排，分别有13和12根引脚，面对针脚引线，编号从左到右分别规定为1至13和14至25。25个孔（母头）分为上、下两排，分别有13和12个孔，面对孔，编号从右到左分别规定为1至13和14至25。DB9的9根引脚（公头）
7、分为上、下两排，分别有5和4根引脚，面对针脚引线，编号从左到右分别规定为1至5和6至9。9个孔（母头）分为上、下两排，分别有5和4个孔，面对孔，编号从右到左分别规定为1至5和6至9。在微型计算机的RS-232C串行端口上，大多使用9针连接器DB9电气性能：与V.28建议书一致，采用负逻辑电平。用-15V-3V表示逻辑“1”电平，用+3V+15V表示逻辑“0”电平。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20kbps。功能特性：与CCITT的V.24建议书一致。它规定了什么电路应当连接到25根引脚中的哪一根以及该引脚的作用。过程特性：规定了DTE和DCE之间信号时序的应答关系。E
8、IARS-449/V.35RS-232具有传输性能低、距离短以及速率低的缺点，1977年以RS-232-C为基础进行改进，提出RS-449标准。在CCITT（现在称为ITU-T）的建议书中，RS-449相当于V.35。3.2物理层下面的传输媒体 物理层下面的传输媒体分为有线传输媒体和无线传输媒体，常见的有线传输媒体有双绞线、同轴电缆以及光纤；常见的无线传输媒体有无线电波、微波和红外线等。3.2.1双绞线双绞线（TP：Twistedpair）是一种综合布线工程中最常用的传输介质，是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，目的是将导线在传输中辐射出来的电波互相抵
9、消，有效降低信号干扰的程度。实际使用时，将多对双绞线包在一个绝缘电缆套管里，形成双绞线电缆。但日常生活中一般把双绞线电缆直接称为双绞线。1双绞线分类双绞线分类双绞线可以根据有无屏蔽层进行分类，也可以从频率和信噪比角度进行分类。首先根据有无屏蔽层进行分类，将双绞线划分为屏蔽双绞线（STP：ShieldedTwistedPair）与非屏蔽双绞线（UTP：UnshieldedTwistedPair）。电话线用的是1对非屏蔽双绞线。在综合布线系统中，非屏蔽双绞线得到广泛应用，它的主要优点：无屏蔽外套，直径小，节省所占用的空间，成本低；重量轻，易弯曲，易安装；具有阻燃性；具有独立性和灵活性，适用于结构化
10、综合布线。2双绞线的制作国际上最有影响力的3家综合布线组织为：美国国家标准协会（ANSI）、美国通信工业协会（TIA）以及美国电子工业协会（EIA）。在双绞线制作标准中应用最广的是EIA/TIA-568A和EIA/TIA-568B。这两个标准最主要的区别是线的排列顺序不一样。实际工程项目中，用得比较多的线序标准为EIA/TIA-568B。EIA/TIA-568A的线序为：白绿 绿 白橙 蓝 白蓝 橙 白棕 棕 EIA/TIA-568B的线序为：白橙 橙 白绿 蓝 白蓝 绿 白棕 棕 根据EIA/TIA-568A和EIA/TIA-568B标准，RJ-45水晶头各触点在网络连接中，对传输信号来说它
11、们所起的作用分别是：1、2用于发送，3、6用于接收，所以8根线的双绞线中，实际用来使用的是4根线，也就是说，只需保证这4根线连通，这根双绞线电缆就可以用于实际工程项目中，而并不需要8根线一定全部连通。双绞线直通线EIA/TIA568B标准做法 双绞线直通线EIA/TIA568A标准做法双绞线交叉线制作3双绞线线型的选择双绞线线型的选择在实际工程项目中，往往需要对双绞线的线型进行选择，选择使用直通线还是使用交叉线？关于双绞线的选择总结出的规则如下：相同性质设备之间用交叉线，不同性质设备之间用直通线将路由器和PC机看成相同性质设备；交换机和集线器看成相同性质设备电脑集集线器器交交换机机路由器路由器
12、电脑交叉线直通线直通线交叉线集集线器器直通线交叉线交叉线直通线交交换机机直通线交叉线交叉线直通线路由器路由器交叉线直通线直通线交叉线STP UTP以铝箔屏蔽以减少干扰和串音没有任何附加屏蔽制作双绞线（网线）要点：一、工具和材料的认识二、网线制作标准三、网线的制作 6个步骤四、测试一、工具和材料的认识网线RJ45水晶头网线钳网线测试仪一、工具和材料的认识超五类网线RJ45水晶头一、工具和材料的认识网线钳一、工具和材料的认识网线测试仪二、网线制作标准T568A的线序为：白绿，绿，白橙，蓝，白蓝，橙，白棕，棕T568B的线序为：白橙，橙，白绿，蓝，白蓝，绿，白棕，棕的线序为：白橙，橙，白绿，蓝，白蓝
13、，绿，白棕，棕直连线交换机的UPLINK口交换机的普通口交叉线注意：当网线所连接的两边端口的性质相同注意：当网线所连接的两边端口的性质相同时，时，用交叉线用交叉线三、网线的制作T568B直连线(1)剪断(2)剥皮(3)排序，按照T568B标准线序排列(4)剪齐(5)插入(6)压制第一步：剪断第二步、剥线第三步、排序第三步、排序按照T568B的顺序排列好。线序：橙白，橙，橙白，橙，绿绿白白，蓝，蓝白，蓝，蓝白，绿绿，棕白，棕，棕白，棕技巧：1、先把橙色橙色线的放左边左边，棕色棕色的放右边右边，绿色绿色和蓝色蓝色放中间。2、让后把每根线拆开,理顺,捋直,然后按照规定的线序排列整齐。尤其要注意绿色线
14、分开。网络线的制作初步排好线对初步排好线对 注意不要乱了线序注意不要乱了线序 第四步、剪齐把每根线都理直后，剪齐，使得露在保护层皮外的网线长度为1.5cm左右第五步、插入右手手指掐住线，左手拿水晶头，塑料弹簧片朝下，把网线插入水晶头注意：务必要把外层的皮，插入水晶头内，否则水晶头容易松动。不标准的做法在水晶头末端检查线插入的情况每根线都要能紧紧的顶在水晶头的末端水晶头的末端第六步、压制把水晶头完全插入，用力压紧，能听到“咔察”声。四、测试 将做好的网线的两头分别插入网线测试仪中，并启动开关，如果两边的指示灯同步亮，则表示网线制作成功。网线制作注意事项1、剥线时，不可太深，太用力，否则容易把网线
15、剪断；2、一定要把每根网线捋直，排列整齐。3、把网线插入水晶头时，8根线头每一根都要紧紧的顶到水晶头的末端，否则可能不通。4、捋线时候，不要太用力，以免将网线拗断。3.2.2同轴电缆同轴电缆是指有两个同心导体，而导体和屏蔽层公用同一轴心的电缆。最常见的同轴电缆由绝缘材料隔离的铜线导体组成，在里层绝缘材料的外部是另一层环型导体及其绝缘层，整个电缆由聚氯乙烯或特氟纶材料的护套包住。同轴电缆从用途上可分为50欧姆基带电缆和75欧姆宽带电缆（即网络同轴电缆和视频同轴电缆）两类。基带电缆又分细同轴电缆和粗同轴电缆两类。1细缆细缆最大传输距离185米，使用时两端接50欧姆终端电阻。另外它使用T型连接器、B
16、NC接头与网卡相连，不需要另外购置集线器等有源设备。2粗缆粗缆最大传输距离达到500米。不能与电脑直接连接，需要通过一个转接器转成AUI接头，然后再接到电脑上。粗缆的最大传输距离比细缆长，主要用于网络主干。3.2.3光纤光纤是光导纤维的简写，是一种由玻璃或塑料制成的纤维，可作为光传导工具。传输原理是光的全反射。光纤分为单模光纤和多模光纤，单模光纤只能传输一种模式，具有比多模光纤大得多的带宽。它适用于大容量、长距离通信。多模光纤容许不同模式的光在一根光纤上传输。3.2.4无线电波无线电波是指在自由空间（包括空气和真空）传播的射频频段的电磁波。无线电技术的原理在于，导体中电流强弱的改变会产生无线电波。利用这一现象，通过调制可将信息加载于无线电波之上。当电波通过空间传播到达接收端，电波引起的电磁场变化又会在导体中产生电流。通过解调信息从电流变化中提取信息，最终达到信息传递的目的。3.2.5微波微波是指频率为300MHz300GHz的电磁波，是无线电波中一个有限频带的简称，即波长在1米到1毫米之间的电磁波，微波频率比一般的无线电波频率高，通常也称为“超高频电磁波”3.2.6红外线红外线是太阳光
