现代通信网概论第2章物理层

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1、第2章物理层第2章物理层2.1传输介质2.2物理层标准第2章物理层2.12.1传输介质2.1传输介质2.1.12.1.1物理层的基本概念2.1.1物理层的基本概念物理层的主要任务：确定与传输媒体的接口的一些特性。
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。
规程特性指明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序。第2章物理层2.1.22.1.2物理层下面的传输媒体2.1.2物理层下面的传输媒体传输媒体（介质）－－指传输

2、信号的物理通信线路。数据能否成功传输依赖于两个因素：被传输信号本身的质量和传输介质的特性。实际中传输的信号都由多个频率成分组成。信号包含的频率成分的范围称为频谱。信号的带宽即频谱的绝对宽度。有效带宽指包含信号主要能量的那一部分带宽。第2章物理层对于传输介质：用有效传输距离和带宽来衡量传输介质的质量。基带信号数字基带信号：1或0直接用两种不同的电压来表示直接在线路上去传输。模拟基带信号：一般指原始的模拟话音信号。宽带信号则是将基带信号进行调制后形成的频分复用模拟信号。第2章物理层双绞线电缆同轴电缆有线介质光缆传输介质无线电无线介质微波红外线第2章物理层1

3、11．1．．双绞线．双绞线指由一对绝缘的铜导线扭绞在一起组成的一条物理通信链路。图2.1所示是双绞线的物理结构。扭扭图2.1双绞线的物理结构第2章物理层特点：最便宜和易于安装，抗干扰能力差，复用度不高。带宽范围：一般在1MHz范围之内，传输距离约为2～4km。适用场合：用作电话用户线和局域网传输介质。双绞线的类型：非屏蔽双绞线(UTP：UnshieldedTwistedPair)屏蔽双绞线(STP：ShieldedTwistedPair)。非屏蔽双绞线UTP屏蔽双绞线STP聚氯乙烯绝缘层铜线聚氯乙烯屏蔽层铜线套层套层绝缘层第2章物理层222．2．．同轴

4、电缆．同轴电缆由内、外导体和中间的绝缘层组成，构成一种同轴结构，因而称为同轴电缆，其物理结构如图2.2所示。绝缘保护套层外导体屏蔽层绝缘层内导体图2.2同轴电缆物理结构第2章物理层特点：抗干扰能力强于双绞线，适于高频宽带传输，但是成本高，不易安装埋设。带宽范围：通常能提供500～750MHz的带宽。适用场合：主要应用于CATV和光纤同轴混合接入网。同轴电缆的类型：50W同轴电缆75W同轴电缆第2章物理层333．3．．光纤．光纤光纤是利用光导纤维传送光脉冲的有线介质。目前使用的光纤多为石英光纤。光纤也是一种同轴性结构，由纤芯、包层和外套三个同轴部分组成。

5、其中纤芯的折射率高；包层的折射率低，从而利用光的全反射原理使光信号在纤芯中传输。其物理结构如图2.3所示。第2章物理层包层折射角包层纤（低折射率的媒体）芯纤芯（高折射率的媒体）入射角包层（低折射率的媒体）图2.3光纤的物理结构第2章物理层低折射率高折射率(包层)(纤芯)光线在纤芯中传输的方式是不断地全反射第2章物理层特点：大容量；体积小、重量轻；低衰减、抗干扰能力强；安全保密性很好。带宽范围：具有2500～3000GHZ带宽，工作频率分布在1014～1015Hz范围内。光纤的类型：多模光纤(MMF)：纤芯直径较大，通常为50μm或62.5μm，允许多个

6、光传导模式同时通过光纤。单模光纤(SMF)：纤芯直径非常小，通常为4～10μm,只允许光信号以一种模式通过纤芯。适用场合：单模光纤用于骨干网传输；多模光纤用于局域网或者用户接入网。第2章物理层多模光纤与单模光纤多模光纤输入脉冲输出脉冲输入脉冲单模光纤输出脉冲第2章物理层注意：在光脉冲信号传输的过程中，所使用的波长与传输速率、信号衰减之间有着密切的关系。通常采用的光脉冲信号的波长集中在某些波长范围（窗口）。目前常用的有850nm、1310nm和1550nm为中心的三个低损耗窗口，在这三个窗口中，信号具有最优的传输特性。在局域网中较常采用850nm，而在长

7、距离和高速率的传输条件下的城域网和长途网中均采用1550nm波长。第2章物理层444．4．．无线介质．无线介质1)无线电又称广播频率(RF:RadioFrequency),工作频率范围：在几十兆赫兹到200兆赫兹左右。特点：无线电波易于产生，可长距离传输，可穿越建筑物，并且其传播是全向的；其传输特性与频率相关，容易互相干扰，要统一进行频段分配管理。适用场合：适合于广播通信。第2章物理层2)微波工作频率范围：300MHz～30GHz的电磁波。特点：在空间沿直线传播，只能在视距范围内实现点对点通信，信号易受环境的影响。适用场合：通常微波中继距离应在80km

8、范围内，适合于地形复杂和特殊应用需求的环境，目前主要的应用有地面微波接力通信（专用网络、应急通