吐血整理《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)五層協(xié)議之物理層（上）》

吐血整理《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)五層協(xié)議之物理層（中）》
絕知此事要躬行！

物理層（下篇）

• • 1.數(shù)字傳輸系統(tǒng)
  • 1.1PCM的基本原理
  • • 1.2 歐洲E1標(biāo)準(zhǔn)
    • 1.3 北美T1標(biāo)準(zhǔn)
    • 1.4同步光纖網(wǎng) SONET 和同步數(shù)字系列 SDH
    • • 1.4.1 同步光纖網(wǎng) SONET (Synchronous Optical Network)
      • 1.4.2同步數(shù)字系列 SDH
      • 1.4.3同步數(shù)字系列 SDH 的特點(diǎn)
  • 2.物理層設(shè)備
  • • 2.1中繼器
    • • 2.1.1 中繼器的特點(diǎn)
      • 2.1.2中繼器的適用場(chǎng)合
    • 2.2集線器
    • • 2.2.1集線器的一些特點(diǎn)
      • 2.2.2集線器的配置
      • 2.2.3用集線器擴(kuò)展以太網(wǎng)

1.數(shù)字傳輸系統(tǒng)

現(xiàn)在的長(zhǎng)途干線的數(shù)字傳輸系統(tǒng)均采用脈沖編碼調(diào)制 PCM (Pulse Code Modulation)體制。 PCM最初是為了使電話局間的一條中繼線可傳送幾十路電話。

PCM的兩個(gè)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)

• 歐洲的30路的PCM（E1），中國(guó)采用歐洲體制的E1標(biāo)準(zhǔn)，E1的速率是2.048Mb/s。
• 北美的24路的PCM（T1），美國(guó)和日本等國(guó)采用北美的T1標(biāo)準(zhǔn)，T1的速率是1.544Mb/s

1.1PCM的基本原理

**? 采樣：**為了將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)，必須對(duì)電話信號(hào)進(jìn)行采樣。根據(jù)奈氏準(zhǔn)則，只要采樣 頻率不低于電話

信號(hào)最高頻率的2倍（標(biāo)準(zhǔn)的電話信號(hào)的最高頻率為3.4kHz，為方便起見(jiàn)，選 取采樣頻率為8kHz），就可以從

采樣脈沖信號(hào)無(wú)失真地恢復(fù)信號(hào)，相當(dāng)于每秒采8000個(gè)樣本， 即每個(gè)樣本的采樣周期為125us；

? 量化：連續(xù)的電話信號(hào)經(jīng)采用后成為離散脈沖信號(hào)，其振幅對(duì)應(yīng)于采樣時(shí)刻電話信號(hào)的數(shù)字。

? 編碼：我國(guó)采用的PCM體制中，采用8bit編碼，即采樣后的模擬電話信號(hào)可量化為28=256個(gè)不 同等級(jí)中的一個(gè)。

一個(gè)話路的模擬信號(hào)，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換，就變成每秒8000個(gè)脈沖信號(hào)，每個(gè)信號(hào)再編碼為8bit二進(jìn)制 碼元，因此一個(gè)話路的PCM信號(hào)速率為8000樣本/s×8bit/樣本=64kbps。

1.2 歐洲E1標(biāo)準(zhǔn)

E1的一個(gè)時(shí)分復(fù)用幀（T=125us）共劃分為32個(gè)相等的時(shí)隙，時(shí)隙的編號(hào)為CH0-CH31 ，共 256bit。

時(shí)隙CH0用作幀同步，時(shí)隙CH16 用來(lái)傳送信令（如用戶的撥號(hào)信令）。

用戶使用的話路是CH1---- CH15，CH17-----CH31，共30個(gè)時(shí)隙傳輸話音。每秒傳送8000個(gè)幀，因 此PCM一次群E1的數(shù)據(jù)

就是:

8000幀/s×256bit/幀=2048000bit/s=2.048Mb/s。

或者：256bit/125us=2.048Mb/s

1.3 北美T1標(biāo)準(zhǔn)

北美使用的T1系統(tǒng)共有24個(gè)話路。每個(gè)話路采樣脈沖用7bit編碼，然后再加上1位信令碼元， 因此一個(gè)話路也是

占用8bit。幀同步是在24路的編碼之后加上1bit，這樣每幀共有193bit。 因此T1一次群的數(shù)據(jù)率為： 800

0幀/s×193bit/幀=1544000bit/s=1.544Mb/s。

或者用： 193bit/125us=1.544Mb/s。

1.4同步光纖網(wǎng) SONET 和同步數(shù)字系列 SDH

舊的數(shù)字傳輸系統(tǒng)存在著許多缺點(diǎn)。其中最主要的是以下兩個(gè)方面：

• 速率標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一。

如果不對(duì)高次群的數(shù)字傳輸速率進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，國(guó)際范圍的高速數(shù)據(jù)傳輸就很難實(shí)現(xiàn)。

• 不是同步傳輸。

在過(guò)去相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間，為了節(jié)約經(jīng)費(fèi)，各國(guó)的數(shù)字網(wǎng)主要是采用準(zhǔn)同步方式

1.4.1 同步光纖網(wǎng) SONET (Synchronous Optical Network)

同步光纖網(wǎng) SONET (Synchronous Optical Network)的各級(jí)時(shí)鐘都來(lái)自一個(gè)非常精確的主 時(shí)鐘。

SONET為光纖傳輸系統(tǒng)定義了同步傳輸?shù)木€路速率等級(jí)結(jié)構(gòu)，第 1 級(jí)同步傳送信號(hào) STS-1 (Synchronous

Transport Signal)的傳輸速率是 51.84 Mb/s。

對(duì)應(yīng)的光信號(hào)則稱為第 1 級(jí)光載波 OC-1，OC 表示Optical Carrier。

1.4.2同步數(shù)字系列 SDH

• ITU-T 以美國(guó)標(biāo)準(zhǔn) SONET 為基礎(chǔ)，制訂出國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)同步數(shù)字系列 SDH (Synchronous Digital Hierarchy)。
• 一般可認(rèn)為 SDH 不 SONET 是同義詞。
• SDH 的基本速率為 155.52 Mb/s，稱為第 1 級(jí)同步傳遞模塊 (Synchronous Transfer Module)，即 STM-1，相當(dāng)于 SONET 體系中的 OC-3 速率。

1.4.3同步數(shù)字系列 SDH 的特點(diǎn)

SDH簡(jiǎn)化了復(fù)用和分用技術(shù)，需要時(shí)可直接接入到低速支路，而丌經(jīng)過(guò)高速到低速的逐級(jí)分用。

SDH采用自愈混合環(huán)形網(wǎng)結(jié)構(gòu)，提高了通信網(wǎng)的靈活性和可靠性。

光纖信道的帶寬充裕，SDH可在幀結(jié)構(gòu)中使用較多比特位用于管理，增強(qiáng)了通信網(wǎng)的運(yùn)行、維 護(hù)、監(jiān)控和管理功能。

SDH標(biāo)準(zhǔn)也適合于微波和衛(wèi)星傳輸。

2.物理層設(shè)備

主要包括中繼器（轉(zhuǎn)發(fā)器） 集線器

2.1中繼器

• 線路上傳輸?shù)男盘?hào)功率由于存在損耗會(huì)逐漸衰減，衰減到一定程度時(shí)信號(hào)失真會(huì)導(dǎo) 致接收錯(cuò)誤。中繼器就是解決這一問(wèn)題而設(shè)計(jì)的。
• 中繼器完成物理線路的連接，放大衰減信號(hào)，保持不原數(shù)據(jù)相同。
• 一般情況下，中繼器的兩端連接的是相同的傳輸介質(zhì)，但 有的中繼器也可以完成丌同傳輸介質(zhì)的轉(zhuǎn)接
• 中繼器工作在物理層，是最簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備。
• 中繼器不關(guān)心數(shù)據(jù)的格式和含義，它只負(fù)責(zé)復(fù)制和增強(qiáng)通過(guò)傳輸介質(zhì)傳 輸?shù)谋硎尽?”和“0”的信號(hào)。
• 中繼器的主要功能是擴(kuò)展一個(gè)工作站或一組工作站不網(wǎng)絡(luò)中其他部分的 功能。
• 中繼器又叫轉(zhuǎn)發(fā)器，是兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)在物理層上的連接，用于連接具有相同 物理層協(xié)議的局域網(wǎng)LAN，是LAN互連的最簡(jiǎn)單的設(shè)備。

2.1.1 中繼器的特點(diǎn)

中繼器的特點(diǎn) 中繼器可以將局域網(wǎng)LAN的一個(gè)網(wǎng)段和另一個(gè)網(wǎng)段相連，而且可以連接丌同類 型的介質(zhì)，

如10Base2和10Base5。

由于中繼器只是一種信號(hào)放大設(shè)備，它不能連接兩種不同類型的局域網(wǎng)。 中繼器只是一種物理層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，它不能識(shí)別數(shù)據(jù)鏈層幀的格式和內(nèi)容，也不 能將數(shù)據(jù)鏈路層報(bào)頭類型轉(zhuǎn)換成另一種形式。

2.1.2中繼器的適用場(chǎng)合

• 中繼器適用于較小地理范圍內(nèi)的相對(duì)較小的局域網(wǎng)（少于100個(gè)節(jié) 點(diǎn)），如一棟建筑物。 由于中繼器不能阻隔局域網(wǎng)網(wǎng)段間的通信，
• 所有的數(shù)據(jù)都能雙向通過(guò) 中繼器（不 能過(guò)濾任何數(shù)據(jù)），所以不能用它連接負(fù)載重的局域網(wǎng)。
• 中繼器在以太網(wǎng)中用來(lái)擴(kuò)展物理介質(zhì)的作用范圍。 可以在兩個(gè)LAN之間串接4個(gè)中繼器/5個(gè)網(wǎng)段，其中3個(gè)網(wǎng)段可用來(lái)連接主機(jī)結(jié)點(diǎn)， 另有2個(gè)網(wǎng)段丌能用來(lái)連接結(jié)點(diǎn)，只能用于延伸距離

2.2集線器

2.2.1集線器的一些特點(diǎn)

集線器是使用電子器件來(lái)模擬實(shí)際電纜線的工作，因此整 個(gè)系統(tǒng)仍然像一個(gè)傳統(tǒng)的以太網(wǎng)那樣運(yùn)行。

使用集線器的以太網(wǎng)在邏輯上仍是一個(gè)總線網(wǎng)，各工作站 使用的還是 CSMA/CD 協(xié)議，并共享邏輯上的總線。

集線器很像一個(gè)多端口的轉(zhuǎn)發(fā)器，工作在物理層

集線器使用了大規(guī)模集成電路芯片，因此這樣的硬件設(shè)備 的可靠性已大大提高了。

集線器也叫Hub或Concentrator,是基于星形拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)的連接點(diǎn)。

集線器的基本功能是信息分發(fā)，它把一個(gè)端口接收的信號(hào)向所有其他端 口分發(fā)出去。

2.2.2集線器的配置

星型配置的以太網(wǎng)是最流行的以太網(wǎng)組網(wǎng)方式。線纜 使用RJ45連接頭，一端連接設(shè)備的網(wǎng)卡，另一端連接 集線器的端口。

通常使用5類雙絞線連接

由于集線器的出現(xiàn)和雙絞線大量用于局域 網(wǎng)，星形以太網(wǎng)以及多級(jí)星形結(jié)構(gòu)獲得廣 泛應(yīng)用。

用多個(gè)集線器可連成更大的局域網(wǎng)

2.2.3用集線器擴(kuò)展以太網(wǎng)

優(yōu)點(diǎn)

使原來(lái)屬于不同碰撞域的局域網(wǎng)上的計(jì)算機(jī)能夠進(jìn) 行跨碰撞域的通信

擴(kuò)大了局域網(wǎng)覆蓋的地理范圍。

缺點(diǎn)

碰撞域增大了，但總的吞吐量并未提高。 如果不同的碰撞域使用不同的數(shù)據(jù)率，那么就不能 用集線器將它們互連起來(lái)。

如果不同的碰撞域使用不同的數(shù)據(jù)率，那么就不能 用集線器將它們互連起來(lái)。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的吐血整理《计算机网络五层协议之物理层（下）》的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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