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计算机网络（三） ——关于物理层 信息科学与技术学院 描述物理层的功能 理解线缆的规范和连接方式 制作和测试线缆 一、物理层概述 物理层的功能：实现在传输介质上传输比特流 物理层定义了建立、维护和拆除物理链路的规范和标准 定义了物理层接口通信的标准，包括： 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。 过程特性 指明对于不同功能的 各种可能事件的出现顺序。 二、物理层中的传输媒体 有线 同轴电缆 双绞线 光纤 无线 卫星 无线 红外通信 激光通信 微波 二、物理层中的传输媒体 无线传输媒体 可以在自由空间利用电磁波发送和接收信号进行通信就是无线传输。地球上的大气层为大部分无线传输提供了物理通道,就是常说的无线传输介质。 1. 微波 微波数据通信系统有两种形式：地面系统和卫星系统。使用微波传输要经过有关管理部门的批准，而且使用的设备也需要有关部门允许才能使用。由于微波是在空间直线传播，如果在地面传播，地球表面是一个曲面，其传播距离受到限制，采用微波传输的站必须安装在视线内，传输的频率为4GHz?6GHz和21GHz?23GHz，传输距离一般只有50km左右。采用卫星微波，卫星在发送站和接收站之间反射信号，传输的频率为11GHz?14GHz。 二、物理层中的传输媒体 2. 激光通信 激光通信的优点是带宽更高、方向性好、保密性能好等。激光通信多用于短距离的传输。激光通信的缺点是其传输效率受天气影响较大。 3. 红外线 红外线通信不受电磁干扰和射频干扰的影响。红外无线传输建立在红外线光的基础上，采用光发射二极管、激光二极管或光电二极管来进行站点与站点之间的数据交换。红外无线传输既可以进行点到点通信，也可以进行广播式通信。但这种传输技术要求通信节点之间必须在直线视距之内，不能穿越墙。红外线传输技术数据传输速率相对较低，在面向一个方向通信时，数据传输率为16Mbps。如果选择数据向各个方向上传输时，速度将不能超过1Mbps。 同轴电缆（了解） 二、物理层中的传输媒体同轴电缆（了解） 宽带系统和基带系统的一个主要区别是：宽带系统由于覆盖的区域广，因此，需要模拟放大器周期性地加强信号。这些放大器仅能单向传输信号，因此，如果计算机间有放大器，则报文分组就不能在计算机间逆向传输。 为了解决这个问题，人们已经开发了两种类型的宽带系统：双缆系统和单缆系统。 1)双缆系统 双缆系统有两条并排铺设的完全相同的电缆。为了传输数据，计算机通过电缆1将数据传输到电缆数根部的设备，即顶端器(head-end)，随后顶端器通过电缆2将信号沿电缆数往下传输。所有的计算机都通过电缆1发送，通过电缆2接收。 2)单缆系统 另一种方案是在每根电缆上为内、外通信分配不同的频段。低频段用于计算机到顶端器的通信，顶端器收到的信号移到高频段，向计算机广播。 在子分段(subsplit)系统中，5MHz~30MHz频段用于内向通信，40MHz~300MHz频段用于外向通信。 在中分(midsplit)系统中，内向频段是5MHz~116MHz，而外向频段为168MHz~300MHz。这一选择是由历史的原因造成的。 3)宽带系统有很多种使用方式 在一对计算机间可以分配专用的永久性信道；另一些计算机可以通过控制信道，申请建立一个临时信道，然后切换到申请到的信道频率； 还可以让所有的计算机共用一条或一组信道。从技术上讲，宽带电缆在发送数字数据上比基带（即单一信道）电缆差，但它的优点是已被广泛安装。 3、同轴电缆网络 同轴电缆不可绞接,各部分是通过低损耗的连接器连接的。 连结器在物理性能上与电缆相匹配。中间接头和耦合器用线管包住,以防不慎接地。 若希望电缆埋在光照射不到的地方,那么最好把电缆埋在冰点以下的地层里。如果不想把电缆埋在地下,则最好采用电杆来架设。 同轴电缆每隔100米设一个标记,以便于维修。必要时每隔20米要对电缆进行支撑。在建筑物内部安装时,要考虑便于维修和扩展,在必要的地方还需提供管道,保护电缆。 同轴电缆一般安装在设备与设备之间。在每一个用户位置上都装备有一个连接器,为用户提供接口。接口的安装方法如下: (1)细缆 将细缆切断,两头装上BNC头,然后接在T型连接器两端。(2)粗缆 粗缆一般采用一种类似夹板的Tap装置进行安装,它利用Tap上的引导针穿透电缆的绝缘层,直接与导体相连。电缆两端头设有终端器,以削弱信号的反射作用。 同轴电缆的组成 规格型号 同轴电缆可分为两种基本类型,基带同轴电缆和宽带