物理层故障诊断与排除

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1、黎连业计算机网络故障诊断与排除中科院计算所计算机职业技能培训中心计算机网络故障诊断与排除讲座教材《计算机网络故障诊断与排除》第2版清华大学出版社(2010.12)第2讲：物理层故障诊断与排除本章重点介绍以下内容：1.介绍物理层概述；2.物理层主要问题；3.双绞线故障诊断与排除；4.同轴电缆故障诊断与排除；5.光缆故障诊断与排除；6.中继器故障诊断与排除；7.集线器故障诊断与排除；8.调制解调器故障诊断与排除；9.物理层故障排除实例。2.1物理层概述物理层是OSI分层结构体系中最基础的一层，它建立在通信媒体的基础上，实现系统和通信媒体的物理接口，为数据链路实体之间进行透明传输，为建立

2、、保持和拆除计算机与网络之间的物理连接提供服务。物理层在OSI参考模型(OSI/RM)中的位置如图2-1所示。物理层的故障主要表现在设备的物理连接方式是否恰当，连接电缆是否正确，Modem、CSU/DSU等设备的配置和操作是否正确。确定路由器端口物理连接是否完好的最佳方法是使用showinterface命令，检查每个端口的状态，解释屏幕输出信息，查看端口状态、协议建立状态和EIA状态。1.物理层的主要作用实现相邻节点之间比特数据流的透明传送，尽可能屏蔽具体传输介质和物理设备的差异，利用物理传输介质为数据链路层提供物理连接(物理信道)，为数据链路层提供比特流服务。物理层是所有网络的基

3、础，主要关心的问题有：用多少伏特电压表示1，多少伏特电压表示0，一个比特持续多少微秒；是单工、半双工还是全双工；最初的连接如何建立和完成，通信后连接如何终止；网络接插件有多少针和各针的用途；信道的最大带宽；传输介质(例如，是有导线的还是无导线的)；传输方式：是基带传输还是频带传输，或者二者均可；多路复用技术，如FDM、TDM和WDM(Wave-lengthDivisionMultiplexing，波分多路复用)等。2.物理层的主要功能物理连接的建立，维持和拆除；实体之间信息的按比特传输；实现四大特性(机械特性、电气特性、功能特性、规程特性)的匹配。3.物理层标准物理层标准的主要任务

4、就是规定DCE设备和DTE设备的接口，包括接口的机械特性、电气特性、功能特性和规程特性。DTE是数据终端设备，DCE是数据电路端接设备。DCE的作用就是在DTE和传输线路之间提供信号变换和编码的功能，并且负责建立、保持和释放数据链路的连接。DTE通过DCE与通信传输线路相连，是美国电子工业协会EIA制定的著名物理层标准。物理或机械特性：规定了DTE和DCE之间的连接器形式，包括连接器形状、几何尺寸、引线数目和排列方式等。电气特性：规定了DTE和DCE之间多条信号线的连接方式、发送器和接收器的电气参数，以及其他有关电路的特征。电气特性决定了传送速率和传输距离。功能特性：对接口各信号线

5、的功能给出了确切的定义，说明某些连线上出现的某一电平的电压表示的意义。规程特性：规定了DTE和DCE之间各接口信号线实现数据传输的操作过程(顺序)。EIARS-232C/V.24接口标准是物理层标准之一。其中，RS是RecommendedStandard的缩写，即推荐标准；RS-232C接口标准与国际电报电话咨询委员会CCITT的V.24标准兼容，是一种非常实用的异步串行通信接口。RS-232C建议使用25针的D型连接器DB-25，但是在计算机的RS-232C串行端口上，大多使用9针连接器DB-9。2.2物理层主要问题物理层产生网络故障主要存在3大问题。1.信号衰减解决的方法：(1

6、)信号衰减限制了信号的传输距离。(2)信号衰减还常常会同时伴随着信号的变形。(3)采用信号放大和整形的方法来解决信号衰减及其变形问题。2.噪声干扰噪声可能导致信号传输错误，即接收端难以从混杂了较大噪声的信号中提取出正确的数据。解决的方法：减少噪声的措施，如抵消与屏蔽、良好的端接和接地技术等。3.常见物理组件RJ-45插座；RJ-45头；DB-25到DB-9的转换器。解决的方法：按标准规范的要求进行端接。2.3双绞线故障诊断与排除双绞线故障可能产生的问题有近端串扰未通过、衰减未通过、接线图未通过、长度未通过。现分别介绍如下。2.3.1近端串扰未通过原因可能有：近端连接点有问题；远端连

7、接点短路；串对；外部噪声；链路线缆和接插件性能问题或不是同一类产品；线缆的端接质量问题。2.3.2衰减未通过原因可能有：长度过长；温度过高；连接点问题；链路线缆和接插件性能问题或不是同一类产品；线缆的端接质量问题。2.3.3接线图未通过2.3.4长度未通过原因可能有：NVP设置不正确，可用已知的好线确定并重新校准NVP；实际长度过长；开路或短路；设备连线和跨接线的总长度过长。2.3.5铜导线接头的故障1.故障现象1：RJ45导线接头的故障故障原因：●双绞线的头没顶到R