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计算机网络技术

计算机网络技术. 第 3 章 物理层. 3.1 物理层基本概念 3.2 物理传输介质 3.3 物理层协议举例 http://www.hudong.com/versionview/VHF,ZRa0dfBEQ,CAh8dUVFjTw. 第 3 章 物理层. 物理层是网络层次模型中的最低层。 向下是物理设备之间的接口，直接与传输介质连接，使二进制位流通过该接口，从一台设备传送给相邻的另一台设备； 向上为数据链路层提供位流传输服务。. Application. Transport. Network. Data Link. Physical.

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  1. 计算机网络技术 第3章 物理层

  2. 3.1 物理层基本概念 3.2 物理传输介质 3.3 物理层协议举例 http://www.hudong.com/versionview/VHF,ZRa0dfBEQ,CAh8dUVFjTw 第3章 物理层

  3. 物理层是网络层次模型中的最低层。 向下是物理设备之间的接口，直接与传输介质连接，使二进制位流通过该接口，从一台设备传送给相邻的另一台设备； 向上为数据链路层提供位流传输服务。 Application Transport Network Data Link Physical 3.1 物理层的基本概念

  4. 物理层为建立、维护和释放数据链路实体之间二进制比特传输的物理链路提供机械的、电气的、功能的和过程的特性。物理层为建立、维护和释放数据链路实体之间二进制比特传输的物理链路提供机械的、电气的、功能的和过程的特性。 物理链路的连接可以通过中继系统，允许进行全双工或半双工的二进制比特流的传输。 物理层的数据服务单元是比特，它可以通过同步或异步方式进行传输。 1. 物理层的定义

  5. 物理层并不是指物理设备或物理传输介质，而是有关物理设备通过物理传输介质进行互连的描述与规定。物理层并不是指物理设备或物理传输介质，而是有关物理设备通过物理传输介质进行互连的描述与规定。 物理层的作用就是要屏蔽各种物理设备、传输介质及通信方式上的差异，使上层协议感觉不到这些差异，按照各层的功能协同完成网络服务功能。 物理层的概念

  6. 物理链路是一条无源的点到点的物理线路段，简称链路(link)。物理链路是一条无源的点到点的物理线路段，简称链路(link)。 链路中间没有任何其他的交换结点。 网络中两台计算机之间的通信链路（简称通路）往往由多条链路串接而成。 2. 物理链路

  7. 通过制定物理设备和传输介质之间的接口技术规范，实现物理设备之间的比特流的透明传输。通过制定物理设备和传输介质之间的接口技术规范，实现物理设备之间的比特流的透明传输。 建立、维持和释放物理连接； 在物理链路上透明地传输比特流。 3. 物理层的功能

  8. 定义物理设备和传输介质之间的接口特性，以及传输介质的类型。定义物理设备和传输介质之间的接口特性，以及传输介质的类型。 数据比特的物理表示：信号编码问题。 数据速率：每秒发送的比特数，决定了一个比特的持续时间。 位同步：收发双方的时钟同步。 线路配置：点到点连接或多点连接。 物理拓扑：物理设备之间的连接形式。 通信方式：单工通信、半双工通信和全双工通信。 传输方式：串行传输与并行传输。 物理层考虑的问题

  9. 物理层协议从四个方面对物理设备和传输介质之间的接口进行定义。物理层协议从四个方面对物理设备和传输介质之间的接口进行定义。 机械特性： 电气特性： 功能特性： 规程特性： 4. 物理层的接口特性 • 定义接口部件的形状、尺寸、引脚数目和排列方式、接插件的锁紧方式等。 • 定义引线上传输信号的码型结构、电平高低、阻抗大小、传输速率等。 • 定义接口部件的各信号线的用途（数据线、控制线、定时线等）。 • 定义建立、维持、释放物理连接和传输比特流等功能事件的实现顺序。

  10. LAN常用设备 • 接入服务器 • 路由器 • 路由器 • 交换机 • 广域网交换机 • 中继器和集线器 • Modem/CSU/DSU 5. 网络中常用的物理设备 • WAN常用设备

  11. 注意： 不同类型的网络设备工作在网络体系结构的不同层次！ Application Transport Network Data Link Physical 网络设备的工作层次

  12. 数据终端设备DTE（Data Terminal Equipment）是具有一定数据处理能力和具有发送、接收数据能力的设备。 数据电路端接设备DCE（Data Circuit terminating Equipment）在DTE与传输介质之间提供信号变换和编码功能，并负责建立、维护和释放物理连接。 DTE与DCE

  13. 传输介质又称为传输媒体，是物理信号的传输通路。传输介质又称为传输媒体，是物理信号的传输通路。 传输介质的分类： 有线传输介质（导向传输介质）： 信号的电磁波沿着固定媒体（铜线或光纤）传播。 双绞线（twisted pair）：UTP、STP 同轴电缆（coaxial cable）：细缆和粗缆 光纤（fiber）：单模和多模 无线传输介质（非导向传输介质）： 信号的电磁波在自由空间中传播。 无线电波（wireless radio）：微波、红外线、激光、卫星线路。 3.2 物理传输介质

  14. 双绞线电缆是最简单最经济的一种传输介质，由几对扭绞在一起的“线对”组成，一个“线对”为一条通信链路，既可传输模拟信号，也可传输数字信号。双绞线电缆是最简单最经济的一种传输介质，由几对扭绞在一起的“线对”组成，一个“线对”为一条通信链路，既可传输模拟信号，也可传输数字信号。 双绞线TP(Twisted-Pair)

  15. 同轴电缆由外绝缘层、外导体、内绝缘层和内导体四个部分组成，绝缘效果较好，误码率较低，是早期局域网中广泛使用的一种传输介质。同轴电缆由外绝缘层、外导体、内绝缘层和内导体四个部分组成，绝缘效果较好，误码率较低，是早期局域网中广泛使用的一种传输介质。 外层导体 外绝缘层 内绝缘层 内导体 同轴电缆(Coaxial Cabel)

  16. 光纤主要由纤芯和包层组成的双圆柱体（双圆柱体直径不到0.2mm ）外加塑料护套构成。 一根光缆可以包含二至几百根光纤。光缆由光纤、加强芯和填充物加上外套构成。 外套 护套 纤芯(玻璃) 护套(塑料) 包层(玻璃) 包层 纤芯 光纤

  17. 电信领域使用的电磁波的频谱： f (Hz) 100 102 104 106 108 1010 1012 1014 1016 1018 1020 1022 1024 (Hz) f  无线电 微波 红外线 X射线 射线 可见光 紫外线 104 105 106 107 108 109 1010 1011 1012 1013 1014 1015 1016 双绞线 卫星 光纤 同轴电缆 地面微波 调频 无线电 移动 无线电 调幅 无线电 海事 无线电 电视 波段 LF MF HF VHF UHF SHF EHF THF 空间及视线 空间及视线 空间 空间 无线传输介质 地表 对流层 电离层

  18. 视线传播—— 微波、红外线等更高频率的信号通过地面中继站接力传播。 空间传播——微波信号通过卫星中继进行传播。 视线传播 电离层反射 地球表面 地球表面 微波通信 地球表面

  19. 卫星通信是以人造地球卫星作为中继站和地面站之间的微波通信。 卫星通信

  20. 采用多址接入方法： 频分多址接入（FDMA） 时分多址接入（TDMA） 码分多址接入（CDMA） 蜂窝无线通信

  21. 物理层协议定义了物理设备和传输介质之间的接口规范。物理层协议定义了物理设备和传输介质之间的接口规范。 局域网的物理层规范 10Base-T、100Base-T、100Base-TX/FX、1000Base-T、1000Base-SX/LX 广域网的物理层规范 EIA/TIA 232标准 CCITT V.24标准、V.35标准 3.3 物理层协议

  22. RS-232C是美国电子工业协会EIA（Electronic Industries Association）1969年颁布的标准。与CCITT制定的国际数据通信接口标准V.24一致。 RS-232C定义了DTE与DCE之间的接口。 PSTN 1. RS-232C接口标准

  23. RS-232-C可以直接用作DTE与DCE的物理连接。它规定采用DB25或DB9接插件，并对每根针的排列位置做了明确规定。RS-232-C可以直接用作DTE与DCE的物理连接。它规定采用DB25或DB9接插件，并对每根针的排列位置做了明确规定。 通常DCE侧用孔状接插件，DTE侧用针状接插件。 9针串行口(DB-9)插针示意图 25针串行口(DB-25)插针示意图 1 5 1 13 6 9 14 25 RS-232-C的机械特性

  24. RS-232-C采用负逻辑。它规定逻辑“0”的电平高于+3V，逻辑“1”的电平低于-3V。正负电平的幅值均不超过25V。RS-232-C采用负逻辑。它规定逻辑“0”的电平高于+3V，逻辑“1”的电平低于-3V。正负电平的幅值均不超过25V。 实际上，RS-232-C驱动电路提供+5V~+15V的电压，用来表示逻辑“0”，而逻辑“1”用-15V~-5V的电压表示。标准的余地用来防止噪声和传输衰减。 注意：逻辑“0”代表数据“0”或控制线的接通“ON”状态；逻辑“1”代表数据“1”或控制线的断开“OFF”状态。 最大传输速率 20kbps，最大传输距离15m。 RS-232-C的电气特性

  25. RS-232-C规定发送器和接收器采用非平衡电路： 每个信号用单线传输，所有信号公用一根地线。 信号驱动器的输出阻抗应小于300Ω，接收器的输入阻抗应在3～7kΩ之间。 DTE与DCE都必须使用相同的电压电平表示。 RS-232-C的电气特性

  26. RS-232-C定义了DB25连接器的20个引脚的功能。 在通常的应用中只需使用主要的3~5根即可（如：发送数据TD、接收数据RD、请求发送RTS、允许发送CTS等）、信号地SG 。 保护地PG(1) 发送数据TD(2) 接收数据RD(3) 请求发送RTS(4) 允许发送CTS(5) DCE就绪DSR(6) 信号地SG(7) 载波检测DCD(8) DTE就绪DTR(20) 振铃指示RI(22) 主计算机 DTE 调制解调器 DCE RS-232-C的功能特性

  27. 由于RS-232-C只控制DTE与DCE之间的通信，与两个DCE之间的通信线路无关。由于RS-232-C只控制DTE与DCE之间的通信，与两个DCE之间的通信线路无关。 所以相距很近的两台电脑可以使用空MODEM的直接电缆连接方式。 保护地 请求发送 允许发送 DCE就绪 DTE就绪 1 2 3 4 5 6 7 8 20 22 1 2 3 4 5 6 7 8 20 22 主计算机 DTE 主计算机 DTE RS-232-C的功能特性

  28. DB-9和DB-25主要引脚对照

  29. 过程特性指RS-232-C的各条控制线在下列不同情况下接通（ON，逻辑0）和断开（OFF，逻辑1）的顺序：过程特性指RS-232-C的各条控制线在下列不同情况下接通（ON，逻辑0）和断开（OFF，逻辑1）的顺序： 建立物理连接 传输数据比特流 释放物理连接 PSTN RS-232-C的规程特性

  30. 当DTE-A要与DTE-B通信时，将DTR(20)置为ON ，同时通过TD(2)向DCE-A发送电话号码信号，请求与对方建立物理连接； DCE-B将RI(22)置为ON，通知DTE-B有呼叫到达。DTE-B将DTR(20)置为ON，DCE-B接着产生载波信号，并将DSR(6)置为ON ，表示已准备好； 当DCE-A检测到载波信号，将DCD(8)及DSR(6)置为ON ，通知DTE-A通信线路已经连接好； DCE-A向DCE-B发送载波信号，DCE-B将DCD(8)置为ON 。 PSTN DTE-A DTE-B DCE-A DCE-B 建立物理连接

  31. 当DTE-A要发送数据时，将RTS(4)置为ON ； DCE-A在做好发送准备之后，将CTS(5)信号置为ON ； DTE-A通过TD(2)发送比特流；DCE-A将数据调制后通过网络发给DCE-B； DCE-B将信号解调后通过RD(3)传送给DTE-B； 若对方的DTE要发送数据，应采用同样的交互过程。 PSTN DTE-A DTE-B DCE-A DCE-B 传输数据比特流

  32. 当双方的通信过程结束时，DTE通过释放DTR(20)信号来通知所连接的DCE；当双方的通信过程结束时，DTE通过释放DTR(20)信号来通知所连接的DCE； DTE将释放RTS(4)，DCE则释放CTS(5)； 双方DCE执行Modem内部协议，释放DCD (8) ，结束一次物理连接。 PSTN DTE-A DTE-B DCE-A DCE-B 释放物理连接

  33. RS-449相当于CCITT的V.35，由 3 个标准组成，即： RS-449，规定的接口的机械特性、功能特性和规程特性。采用37根引脚的接插件。 RS-423-A，采用非平衡电路规范，每个信号用单线传输，所有信号公用一根地线。当传输距离为90米时最大速率可达100kbps。 RS-422-A，采用平衡电路规范，每个信号使用两线传输，双端发送、双端接收，不设地线。传输距离为10米时，最大速率可达10Mbps。 2. RS-449接口标准

  34. 什么是物理层？其功能是什么？ 什么是DTE？什么是DCE？它们对应网络中的哪些物理设备？哪些网络设备是物理层设备？ 物理接口的主要特性是什么？ RS-232C和RS-449接口标准有何不同？各适用于什么场合？ 常用的传输介质有哪些？ 复习思考题

  35. 物理层要解决哪些问题？物理层的主要特点是什么？ 答：（1）物理层要解决的主要问题：①物理层要尽可能屏蔽掉物理设备、传输媒体和通信手段的不同，使上面的数据链路层感觉不到这些差异的存在，而专注于完成本层的协议与服务。　　②给其服务用户（数据链路层）在一条物理的传输媒体上传送和接收比特流（一般为串行按顺序传输的比特流）的能力。为此，物理层应解决物理连接的建立、维持和释放问题。③在两个相邻系统之间唯一地标识数据电路。 （2）物理层的主要特点：①由于在OSI之前，许多物理规程或协议已经制定出来了，而且在数据通信领域中，这些物理规程已被许多商品化的设备所采用。加之，物理层协议涉及的范围广泛，所以至今没有按OSI的抽象模型制定一套新的物理层协议，而是沿用已存在的物理规程，将物理层确定为描述与传输媒体接口的机械、电气、功能和规程特性。②由于物理连接的方式很多，传输媒体的种类也很多，因此，具体的物理协议相当复杂。 4、物理层的接口有哪些方面的特性？各包含什么内容？ 答：(1)机械特牲 说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。 (2)电气特性 说明在接口电缆的哪条线上出现的电压应为什么范围。即什么样的电压表示1或0。 (3)功能特性 说明某条线上出现的某一电平的电压表示何种意义。(4)规程特性 说明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序。  复习思考题

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