|
物理層： OSI 物理層通過網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)傳輸構(gòu)成數(shù)據(jù)鏈路層幀的比特,。 物理層的用途是：創(chuàng)建電信號,、光信號或微波信號，以表示每個幀中的比特,。 通過本地介質(zhì)傳輸幀需要以下一些物理層要素： l 物理介質(zhì)和關(guān)聯(lián)的連接器 l 在介質(zhì)上表示比特 l 數(shù)據(jù)編碼和控制信息 l 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上的發(fā)送器和接收器電路 比特的表示（即,，信號類型）視介質(zhì)類型而定。 對于銅纜介質(zhì),，信號為電子脈沖模式,。 對于光纜，信號為光模式,。 對于無線介質(zhì),，信號為無線電傳輸模式,。 識別幀： 當(dāng)物理層將比特編碼成特定介質(zhì)的信號時,，必須甄別一個幀的結(jié)束位置和下一個幀的開始位置。否則,，介質(zhì)設(shè)備無法識別什么時候收完幀了,。 物理層的標(biāo)準(zhǔn)： 類似于數(shù)據(jù)鏈路層相關(guān)技術(shù)，物理層技術(shù)是由以下組織定義的： l 國際標(biāo)準(zhǔn)化組織 (ISO) l 電氣電子工程師協(xié)會 (IEEE) l 美國國家標(biāo)準(zhǔn)學(xué)會 (ANSI) l 國際電信聯(lián)盟 (ITU) l 電子工業(yè)聯(lián)盟/電信工業(yè)協(xié)會 (EIA/TIA) l 國有電信機構(gòu),，例如美國聯(lián)邦通訊委員會 (FCC),。 物理層技術(shù)和硬件 由這些組織定義的技術(shù)包括四個領(lǐng)域的物理層標(biāo)準(zhǔn)： l 介質(zhì)的物理和電氣屬性 l 連接器的機械性能（材料、尺寸和引腳輸出） l 通過信號表示的比特（編碼） l 控制信息信號的定義 物理層基本原則： 物理層的三個基本功能是： 1) 物理組件 物理要素是電子硬件設(shè)備,、介質(zhì)和連接器,，它們用于傳輸和承載用于表示比特信號的設(shè)備。 2) 數(shù)據(jù)編碼 編碼是一種將數(shù)據(jù)比特流轉(zhuǎn)化成預(yù)定義代碼的方法,。除為數(shù)據(jù)創(chuàng)建代碼以外,，物理層的編碼方法還提供起控制作用的代碼（例如識別幀的開始和結(jié)束位置） 3) 信號 物理層必須在介質(zhì)上生成代表“1”和“0”的電信號、光信號或無線信號,。表示比特的方法稱為信號方法,。 信號方法： 通過更改信號的以下一個或多個特征在介質(zhì)上表示信號： l 幅度 l 頻率 l 相位 非歸零 (NRZ)信號：低電壓值代表邏輯 0，而高電壓值代表邏輯 1,。電壓范圍取決于所采用的特定物理層標(biāo)準(zhǔn),。 曼徹斯特編碼：曼徹斯特編碼方案不是用簡單的電壓值脈沖來表示比特，而是用電壓跳變來表示比特值,。從低電壓到高電壓的跳變表示比特值 1,，而從高電壓到低電壓的跳變表示比特值 0。 信號模式： 檢測幀的一種方法是每個幀都用物理層認(rèn)為是幀開頭的比特信號模式開始，用表示幀結(jié)束的比特信號模式結(jié)束,。沒有以這種方式構(gòu)成幀的信號比特將被所采用的物理層標(biāo)準(zhǔn)忽略,。 有效的數(shù)據(jù)比特需組織成幀；否則,，收到的數(shù)據(jù)比特將無任何上下文環(huán)境,，無法將其意義傳遞給網(wǎng)絡(luò)模型的上層。這種構(gòu)成幀的方法可以由數(shù)據(jù)鏈路層或物理層分別提供,，也可以由二者共同提供,。 代碼組：代碼組是連續(xù)的代碼比特，解釋并映射為數(shù)據(jù)比特模式,。 編碼技術(shù)使用的比特模式就稱為符號,。物理層可以使用一組被編碼的符號（稱為代碼組）來表示編碼數(shù)據(jù)或控制信息 使用代碼組的優(yōu)點有： l 降低比特電平錯誤 要正確地檢測單個比特是 0 還是 1，接收器必須了解如何及何時在介質(zhì)上取樣信號,。這要求接收器和發(fā)送器之間的時間必須同步,。 l 限制傳輸?shù)浇橘|(zhì)中的效能 平衡發(fā)送1和0這可以避免在傳輸中將過多的能量注入介質(zhì)，從而減少介質(zhì)輻射的干擾,。發(fā)送一長串 1 可能導(dǎo)致接收器中的傳輸激光和光電二極管過熱,，有可能導(dǎo)致較高的錯誤率。 l 幫助甄別數(shù)據(jù)比特和控制比特 l 更有效地檢測介質(zhì)錯誤,。 除數(shù)據(jù)符號和控制符號外,，代碼組中還包含無效符號。這些符號可能在介質(zhì)上創(chuàng)建長串的 1 或 0,；因而,，發(fā)送節(jié)點不會使用它們。如果接收節(jié)點收到其中一種模式,，物理層就可以斷定收到的數(shù)據(jù)有錯誤,。 甄別數(shù)據(jù)和控制： 代碼組提供三種類型的符號： 1) 數(shù)據(jù)符號 — 在向下將幀傳輸?shù)轿锢韺訒r，代表幀數(shù)據(jù)的符號,。 2) 控制符號 — 由物理層輸入的用于控制傳輸?shù)奶厥獯a,。其中包括幀結(jié)尾和空閑介質(zhì)符號。 3) 無效符號 — 含有介質(zhì)上不允許的模式的符號,。接收到無效符號表示幀出錯,。 4B/5B： 在該技術(shù)中，4 比特數(shù)據(jù)被轉(zhuǎn)換成 5 比特代碼符號,，以便通過介質(zhì)系統(tǒng)傳輸,。在 4B/5B 中，每個要傳輸?shù)淖止?jié)均被分解為四比特片段或半字節(jié) ,，并被編碼為五比特值（即符號）,。這些符號代表要傳輸?shù)臄?shù)據(jù),，以及有助于控制介質(zhì)上傳輸?shù)囊唤M代碼。代碼中包含的符號表示幀傳輸?shù)拈_始和結(jié)束位置,。盡管這一過程增加了比特傳輸?shù)拈_銷,，但也增加了有助于高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓δ堋?/div> 數(shù)據(jù)的傳輸能力：
不同的物理介質(zhì)所支持的比特傳輸速度不同?？梢允褂靡韵氯N方式測量數(shù)據(jù)傳輸： l 帶寬 介質(zhì)傳輸數(shù)據(jù)的能力被描述為介質(zhì)的原始數(shù)據(jù)帶寬,。數(shù)字帶寬可以測量在給定時間內(nèi)從一個位置流向另一個位置的信息量。（帶寬單位：位每秒,、千位每秒,、兆位每秒、千兆位每秒,、兆兆位每秒） l 吞吐量 吞吐量是給定時段內(nèi)通過介質(zhì)傳輸?shù)谋忍氐牧慷取?br>l 實際吞吐量 實際吞吐量是在給定時間內(nèi)傳輸?shù)目捎脭?shù)據(jù)的量度,，它也是網(wǎng)絡(luò)用戶最感興趣的量度。 銅介質(zhì)： 外部信號干擾：電動機,、熒光燈,、無線電波。 雙絞線的3種類型： 以下是通過使用指定的布線約定得到的主要電纜類型： l 以太網(wǎng)直通電纜 （用與主機與交換機或HUB） l 以太網(wǎng)交叉電纜 （用于主機到主機,、交換與交換,、路由器與路由器） l 全反電纜 （就是設(shè)備的配置線） 同軸電纜的使用： 同軸電纜設(shè)計可用于不同用途。同軸電纜是在無線電和電纜接入技術(shù)中使用的一種重要電纜,。同軸電纜用于將天線連接到無線電設(shè)備,。同軸電纜可傳送天線和無線電設(shè)備之間的射頻 (RF) 能量,。同軸電纜還被廣泛應(yīng)用于通過電線傳輸高射頻信號的介質(zhì),，尤其是有線電視信號。 光纜： 光纜使用玻璃或塑料光纖將光脈沖從源設(shè)備導(dǎo)至目的設(shè)備,。通過光纜傳輸時,，比特會被編碼成光脈沖。光纜能夠傳送很高的原始數(shù)據(jù)帶寬速率,。 光纖介質(zhì)實施問題包括： l 通過相同距離（但容量更大）的成本比銅介質(zhì)更昂貴（通常） l 端接和接頭電纜設(shè)施要求具備不同的技能和設(shè)備 l 要比處理銅介質(zhì)還謹(jǐn)慎 單模和多模光纖 光纜通?？煞譃閮煞N類型：單模和多模。 單模：光纖傳送單束光線,，通常是由激光發(fā)射的,。由于激光是單向且沿著光纖的中心傳輸，此類光纖可將光脈沖傳輸?shù)礁h(yuǎn)的距離,。 多模：光纖通常使用 LED 發(fā)射器,，它們不會產(chǎn)生單束相干光波。而是讓 LED 發(fā)出的光從不同角度進(jìn)入多模光纖,。因為以不同角度進(jìn)入光纖的光沿著光纖傳輸所需要的時間不同,，所以長距離的光纖傳輸會使脈沖在接收端變?nèi)?。這種效應(yīng)被稱為模式色散，這限制了多模光纖部分的長度,。 無線介質(zhì)： 無線介質(zhì)以無線電和微波頻率傳送代表數(shù)據(jù)通信二進(jìn)制數(shù)字的電磁信號,。無線電易受干擾，可能會受到家庭無繩電話,、某些類型的熒光燈,、微波爐和其它無線通信裝置等常見設(shè)備的干擾。 無線網(wǎng)絡(luò)的類型： 四種常用數(shù)據(jù)通信標(biāo)準(zhǔn)可適用于無線介質(zhì)： 1) 標(biāo)準(zhǔn) IEEE 802.11 - 通常也稱為 Wi-Fi,，是一種無線 LAN (WLAN) 技術(shù),，它采用載波偵聽多路訪問/沖突避免 (CSMA/CA) 介質(zhì)訪問過程使用競爭或非確定系統(tǒng)。 2) 標(biāo)準(zhǔn) IEEE 802.15 - 無線個域網(wǎng) (WPAN) 標(biāo)準(zhǔn),，通常稱為“藍(lán)芽”,，采用裝置配對過程進(jìn)行通信，距離為 1 到 100 米,。 3) 標(biāo)準(zhǔn) IEEE 802.16 - 通常稱為 WiMAX（微波接入全球互通）,，采用點到多點拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，提供無線帶寬接入,。 4) 全球移動通信系統(tǒng) (GSM) - 包括可啟用第 2 層通用分組無線業(yè)務(wù) (GPRS) 協(xié)議的物理層規(guī)范,，提供通過移動電話網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸。 無線 LAN： 無線 LAN 要求具備下列網(wǎng)絡(luò)設(shè)備： l 無線接入點 (AP) - 集中用戶的無線信號,，并常常使用銅纜連接到現(xiàn)有基于銅介質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)架構(gòu),，如以太網(wǎng)。 l 無線 NIC 適配器 - 能夠為每臺網(wǎng)絡(luò)主機提供無線通信,。 標(biāo)準(zhǔn)包括： l IEEE 802.11a - 工作頻段為 5 GHz,，速度高達(dá) 54 Mbps。由于此標(biāo)準(zhǔn)的工作頻率較高,，因此它的覆蓋面積較小,、透過建筑物體的效率較低。據(jù)此標(biāo)準(zhǔn)工作的設(shè)備不能和下文所描述的基于 802.11b 和 802.11g 標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備互操作,。 l IEEE 802.11b - 工作頻段為 2.4 GHz,，速度高達(dá) 11 Mbps。實施該標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備相距較遠(yuǎn),，它比基于 802.11a 標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備具有更好的透過建筑物體的能力,。 l IEEE 802.11g - 工作頻段為 2.4 GHz，速度高達(dá) 54 Mbps,。實施該標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備可以在和 802.11b 相同的射頻和范圍內(nèi)工作,，但有 802.11a 標(biāo)準(zhǔn)的帶寬。 l IEEE 802.11n 標(biāo)準(zhǔn)目前正在起草中,。提議的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定頻率為 2.4 Ghz 或 5 GHz,。預(yù)計數(shù)據(jù)速率為 100 Mbps 至 210 Mbps,、距離長達(dá) 70 米。 |
|
|
