2.1通信技术（课件）《计算机网络技术》（西安电子科技大学）

计算机 网络 任务一 通信技术 知识点一 物理层概述 典型的物理层设备中继器 物理层功能特性 物理层的功能 物理层主要实现计算机网络中的各种硬件设备和传输介质上传输比特的功能  物理层的作用是尽可能地屏蔽设备间的 差异，使数据链路层感觉不到这些差异。  物理层传输的是比特流。 物理层的功能 物理层提供机械的、电气的、功能的和规程的特性，目的是启动、维护和关闭数据链路实体之间 进行比特传输的物理连接。  物理层的协议即物理层接口标准，也称为物理层规程。 物理层的特性 物理层协议实际上是规定与传输介质接口的机械特性、电气特性、功能特性和规程特性。 物理层的特性 计算机网络中应用最为广泛的物理接口是RS-232和RJ45接口，这两种接口都是串行通信接口。串行接口 （Serial Interface）是指数据一位一位地顺序传送，其特点是通信线路简单，只要一对传输线就可以实现双向通信，从而大大降低了成本。 RS-232是最常用的一种串行通讯接口，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”。 机械特性：如图2-1-3所示，传统的RS-232-C接口标准有22根线，采用标准25芯D型插头座（DB25），后来使用简化为9芯D型插座（DB9），供计算机和调制解调器的连接使用，如计算机的COM接口。 1 电气特性：采用负逻辑电平。用-15V~ -5V表示逻辑“1”电平，用+5V~ +15V表示逻辑“0”电平。当连接电缆长度不超过15m时，允许数据传输速率不超 过20 kb/s。RS-232是为点对点通讯而设计的一种接口，其驱动器负载为3～7kΩ，所以RS-232接口适合本地设备之间的通信。 2 功能特性：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。 规程特性：规定了在DTE与DCE之间所发生的合法序列。DTE ( Data Terminal Equipment，数据终端设备)是指具有一定数据处理 能力和数据发送接收能力的设备，包括各种I/O 设备和计算机。如图2-1-4所示，由于大多数数据处理设备的传输能力有限，直接将相距很远的两个数据处理设备连接起来是不能进行通信的，所以要在数据处理设备和传输线路之间加上一个中间设备，即DCE (Data Circuit- terminating Equipment，数据线路端连接设备)。 3 物理层的特性 4 典型的物理层设备中继器 中继器(Repeater)工作在物理层，是数字信号放大设备，它的作用是对网络上传输衰减的比特流信号进行整形和放大，以此来增加中继距离。中继器最典型的应用是连接两个以上的以太网电缆段，其目的是为了延长网络的长度。 1 那么在家庭局域网中中继器的作用体现在哪里？由于任务设置的是三室一厅的居室，无线路由器的覆盖范围有限，且容易被墙和家具等物体隔离，导致信号衰减较大，最直观的影响即是距离无线路由较远的房间，接受WiFi信号不好，上网速度慢，在这种环境下，引入WiFi中继器，可以扩展无线网的覆盖范围。中继器不需要从物理上通过线缆连接到网络的任何部分，所以，WiFi中继器是解决信号受损、衰减等问题的一个有效的解决方案。 2 网段2 中继器 网段1 典型的物理层设备中继器 在安装中继器时，一定要遵循厂商的安装手册。 （1）先在信号很好的一个位置安装中继器。为了让中继器正常工作，这样做可以极大地减少无线覆盖问题。 （2）配置IP地址。一定要保证中继器地址的唯一性，并且属于无线网络连接能够确认的IP地址范围。另外，在中继器上设置子网掩码时要使它与网络设置相匹配，对用户来说，可能还要配置中继器的网关IP地址，使它与现有接入点上的IP地址配置相匹配。 （3）配置SSID。要将它设置与现有网络上的SSID完全相同。如果忽略了这一步，中继器无法正常工作。 总之，WiFi中继器可以增加现有无线网的射频范围，是扩展无线网范围的有效设备。 3 知识点二 局域网的传输介质 双绞线的特点 双绞线的分类 双绞线电缆分为非屏蔽双绞线UTP(Unshielded Twisted Pair)与屏蔽双绞线STP(Shielded Twisted Pair)两类。双绞线是两根绝缘导线互相纽绞在一起的一种通用的传输介质，它可以减小线间的干扰，既适用于模拟通信，也适用于数字通信。 1 双绞线的特点 屏蔽双绞线中缠绕电线对被一种金属箔制成的屏蔽层所包围，目的是提高双绞线的抗干扰能力。非屏蔽双绞线中没有屏蔽层，因此UTP比STP更便宜，抗噪性也相对较低。 目前，在局域网中大多使用的是UTP，其传输速率取决于芯线质量、传输距离、驱动和接收信号的技术等。10Base-T使用的是3类UTP，其传输速率可达10Mb/s；100Base-T使用的是五类UTP，其传输速率可达100Mb/s。 2 双绞线的特征 （2）优缺点： ①价格便宜，管理、连接方便。 ②网络建立和扩展，十分灵活方便。 ③HUB具有自动隔离故障作用。 ④故障检测容易，维护方便。 （1）相关参数： ①数据传输速率：10Base-T为10Mbit/s，100Base-T为100Mb/s。 ②每段双绞线的最大长度：100m。 ③一段通路允许连接HUB数：4个。 ④拓扑结构：星型。 ⑤访问控制方式：CSMA/CD。 ⑥帧长度：可变，最大为1518字节。 ⑦最大传输距离：500m。 ⑧每网段上的最大节点数：512个。 ⑨网卡：RJ45头。 线缆类型和用途 类别 传输速率 说明 一类线 最大20kb/s 一般是用于报警系统，或者只适用于电话传输，数据传输就不是用这型了。 二类线 最高4Mb/s 使用4Mb/s规范令牌传递协议的，但是用于语音传输和最高传输速率4Mb/s的数据传输也是适合的。 三类线 10Mb/s 要应用于语音、10Mbit/s以太网和4Mbit/s令牌环，采用RJ形式的连接器， 大网段长度为100m，但是它已经淡出市场。 五类线 最高100Mb/s 适用于语音传输和传输率可以达到100的数据传输，这是我们最常用的电缆。 超五类 100Mb/s 超5类的串扰少，衰减也小，时延误差更小，性能得到很大提高 六类线 最大可以达到1Gb/s 改善了在串扰以及回波损耗方面的性能，对于现在一个高速的时代，优良的回波损耗性能是极重要的。 超六类线 大于1Gb/s 跟七类一样，国家还没有出台正式的检测标准，只是各厂家宣布一个测试值。 部分习题答案 1、（单选题）RS-232-C的电气特性规定逻辑“1”的电平范围为（）。 A.+5V至+15V B. -15V至-5V C.0V至+5V D.0V至-5V 2、（单选题）目前光纤通信中，光纤中传输的是（）。 A.微波 B.红外线 C.激光 D.紫外线 3、（单选题）局域网中常使用两类双绞线，其中STP和UTP分别代表（）。 A.屏蔽双绞线和非屏蔽双绞线 B.非屏蔽双绞线和屏蔽双绞线 C .3类和5类屏蔽双绞线 D .5类和3类屏蔽双绞线 4、（单选题）利用电话线路接入Internet，客户端必须设置（）。 A.路由器 B.调制解调器 C.集线器 D.网卡 5、（单选题）在同一时刻，通信双方可以同时发送数据的信道通信方式为（）。 A.半双工通信 B.单工通信 C.全双工通信 D.伪双工通信 6、（多选题）物理层的规程特性包括几下哪几项（）。 A.机械特性 B.规程特性 C.功能特性 D.电气特性 $$