基本要求：...

基本要求：基本要求：

介绍各种物理层传输介质（包括双绞线、介绍各种物理层传输介质（包括双绞线、

同轴电缆、光纤以及无线传输介质等），为了提同轴电缆、光纤以及无线传输介质等），为了提

高读者的实践能力，还介绍了在局域网中和广域高读者的实践能力，还介绍了在局域网中和广域

网中的接口规范和线缆的制作等。网中的接口规范和线缆的制作等。

基本要求：基本要求：

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同轴电缆、光纤以及无线传输介质等），为了提同轴电缆、光纤以及无线传输介质等），为了提

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第 3章物理层第 3章物理层

教学重点和难点：教学重点和难点：描述物理层的功能；描述物理层的功能；描述物理层传输介质；描述物理层传输介质；了解物理层的网络设备（中继器和集线器）；了解物理层的网络设备（中继器和集线器）；理解线缆的规范和连接方式；理解线缆的规范和连接方式；描述如何制作和测试线缆。描述如何制作和测试线缆。

教学重点和难点：教学重点和难点：描述物理层的功能；描述物理层的功能；描述物理层传输介质；描述物理层传输介质；了解物理层的网络设备（中继器和集线器）；了解物理层的网络设备（中继器和集线器）；理解线缆的规范和连接方式；理解线缆的规范和连接方式；描述如何制作和测试线缆。描述如何制作和测试线缆。


任务：双绞线网络线缆的制作与测试。在制作双绞线网络线缆之前，我们有必要

先理解一下物理层的功能及常见的传输介质及接口规范。

任务：双绞线网络线缆的制作与测试。在制作双绞线网络线缆之前，我们有必要

先理解一下物理层的功能及常见的传输介质及接口规范。


物理层的功能就是物理层的功能就是实现在传输介质上传输实现在传输介质上传输各种数据的比特流各种数据的比特流。物理层并不是物理层设备。物理层并不是物理层设备或物理媒体，它定义了建立、维护和拆除物理或物理媒体，它定义了建立、维护和拆除物理链路的规范和协议，同时定义了物理层接口通链路的规范和协议，同时定义了物理层接口通信的标准，包括信的标准，包括机械的、电气的、功能的和规机械的、电气的、功能的和规程的特性程的特性。。

3.1 物理层功能3.1 物理层功能

有线传输介质有线传输介质

3.2 传输介质3.2 传输介质

传输介质传输介质

无线传输介质无线传输介质

双绞线双绞线同轴电缆同轴电缆光纤光纤

无线电波无线电波红外线红外线激光激光

将信号约束在一个物理导体之内将信号约束在一个物理导体之内将信号约束在一个物理导体之内将信号约束在一个物理导体之内

不能将信号约束在某个空间范围之内，不能将信号约束在某个空间范围之内，故又被称为无界介质、非导向传输介质故又被称为无界介质、非导向传输介质不能将信号约束在某个空间范围之内，不能将信号约束在某个空间范围之内，故又被称为无界介质、非导向传输介质故又被称为无界介质、非导向传输介质

3.2.1 同轴电缆3.2.1 同轴电缆



1. 1. 同轴电缆的结构同轴电缆的结构

中央铜导线中央铜导线

绝缘层绝缘层

网状金属屏蔽层网状金属屏蔽层

塑料保护外皮塑料保护外皮

传输电磁信号传输电磁信号

将铜线与金属屏蔽物隔开将铜线与金属屏蔽物隔开

屏蔽噪声、屏蔽噪声、隔离外来的电信号隔离外来的电信号

结构结构

作用作用

作用作用

作用作用

2. 2. 同轴电缆的分类同轴电缆的分类

同轴电缆同轴电缆粗缆粗缆

细缆细缆直径为直径为 0.6350.635 厘米，传输距离为厘米，传输距离为 181855 米（米（ 10Base210Base2 ），），直径为直径为 0.6350.635 厘米，传输距离为厘米，传输距离为 181855 米（米（ 10Base210Base2 ），），

直径直径 1.271.27 厘米，传输距离为厘米，传输距离为 500500米（米（ 10Base510Base5 ）。）。直径直径 1.271.27 厘米，传输距离为厘米，传输距离为 500500米（米（ 10Base510Base5 ）。）。

50Ω50Ω 的终端电阻，的终端电阻，来防止信号的反射来防止信号的反射50Ω50Ω 的终端电阻，的终端电阻，来防止信号的反射来防止信号的反射


细缆终端电阻细缆终端电阻


3. 连接器（ 1）粗缆连接器


（（ 22 ）细缆连接器）细缆连接器


BNCBNC 连接器连接器 BNCBNC 连接器连接器 BNC TBNC T 型接头型接头 BNC TBNC T 型接头型接头


1. 1. 双绞线电缆概述双绞线电缆概述3.2.2 双绞线电缆3.2.2 双绞线电缆


双绞线是把两根具有绝缘保护层的铜导线按双绞线是把两根具有绝缘保护层的铜导线按一定密度一定密度互相绞缠互相绞缠在一起形成的线对组成。在一起形成的线对组成。

把一对或多对双绞线放在一条导管中便成了把一对或多对双绞线放在一条导管中便成了双绞线电缆。双绞线电缆。常用的双绞线电缆是由常用的双绞线电缆是由 44 对双绞线按对双绞线按一定密度反时针互相扭绞在一起的。一定密度反时针互相扭绞在一起的。

蓝色蓝色

橙色橙色

绿色绿色

棕色棕色

44 对对 UTPUTP 电缆的电缆的 44 对线对线具有不同的颜色标记，每个线对都具有不同的颜色标记，每个线对都有两根导线。其中一根导线的颜色为线对的颜色加一个白色有两根导线。其中一根导线的颜色为线对的颜色加一个白色条纹，另一根导线的颜色是白色底色加线对颜色的条纹。条纹，另一根导线的颜色是白色底色加线对颜色的条纹。


2. 2. 双绞线电缆的分类双绞线电缆的分类

双绞线双绞线

非屏蔽双绞线（非屏蔽双绞线（ UTPUTP ））

屏蔽双绞线（屏蔽双绞线（ STSTPP ））



UTPUTP电缆截面图电缆截面图UTPUTP电缆截面图电缆截面图 STPSTP电缆截面图电缆截面图STPSTP电缆截面图电缆截面图

导线导线

双绞线对双绞线对

拉绳：外皮下面拉绳：外皮下面

外皮外皮

3. 连接器件


RJ45RJ45 水晶头水晶头RJ45RJ45 水晶头水晶头屏蔽屏蔽 RJ45RJ45 信息模块信息模块屏蔽屏蔽 RJ45RJ45 信息模块信息模块RJ45RJ45 信息模块信息模块RJ45RJ45 信息模块信息模块

AVAYAAVAYA（亚美亚）（亚美亚）美国安普（美国安普（ AMPAMP ））美国美国 IBMIBM 公司公司西蒙（西蒙（ SIEMONSIEMON ）公司）公司美国泛达美国泛达 PanduitPanduit 综合布线系综合布线系

统统法国阿尔卡特（法国阿尔卡特（ ALCATELALCATEL）公）公

司司大唐电信科技股份有限公司大唐电信科技股份有限公司 TCLTCL 国际电工国际电工

3.2 传输介质3.2 传输介质4. 4. 双绞线的主要品牌双绞线的主要品牌

1. 1. 光缆的组成光缆的组成

3.2.3 光纤3.2.3 光纤


光纤纤芯

包层

涂覆层


折射角

入射角

包层（低折射率的媒体）

包层（低折射率的媒体）

纤芯（高折射率的媒体）

包层纤芯


低折射率 (包层 )

高折射率 (纤芯 )

光线在纤芯中传输的方式是不断地全反射

2. 2. 光纤的分类光纤的分类


均匀光纤（突变型光纤）均匀光纤（突变型光纤）

非均匀光纤（渐变型光纤）非均匀光纤（渐变型光纤）

照折射率分布不同来分照折射率分布不同来分

按照传输的总模数来分按照传输的总模数来分单模光纤单模光纤

多模光纤多模光纤

33．光纤通信系统．光纤通信系统


终端终端终端终端发送器发送器接收器接收器

电信号电信号电信号电信号光信号光信号

44．光纤连接器．光纤连接器



5．与光纤连接的设备（ 1）光纤收发器


（ 2）光接口网卡


（ 3）带光纤接口的交换机



3.2.4 无线传输介质3.2.4 无线传输介质

微波通信微波通信

激光通信激光通信

红外线通信红外线通信

在局域网中，最常用的标准是在局域网中，最常用的标准是 IEEE802.3IEEE802.3定义的以太网标准。关于定义的以太网标准。关于 IEEE802.3IEEE802.3 标准中定标准中定义的以太网、快速以太网、千兆位以太网、万义的以太网、快速以太网、千兆位以太网、万兆位以太网等以太网的物理层规范。兆位以太网等以太网的物理层规范。

3.3 线缆的规范3.3 线缆的规范

3.3.1 局域网物理层规范 3.3.1 局域网物理层规范

广域网物理层协议定义了数据终端设备广域网物理层协议定义了数据终端设备（（ DTE, Data Terminal EquipmentDTE, Data Terminal Equipment）和数据）和数据电路端接设备（电路端接设备（ DCEDCE，， Data Circuit EquipmData Circuit Equipmentent）之间的接口规范和标准。）之间的接口规范和标准。


3.3.2 广域网物理层规范3.3.2 广域网物理层规范


DTE/DCEDTE/DCE 接口框图接口框图DTE/DCEDTE/DCE 接口框图接口框图


广域网物理层的实现广域网物理层的实现广域网物理层的实现广域网物理层的实现

1. 1. 物理层接口标准物理层接口标准


机械特性机械特性电气特性电气特性功能特性功能特性规程特性规程特性

2. EIA RS-232C/V.24 2. EIA RS-232C/V.24 接口标准接口标准



3.4 常见物理层设备与组件3.4 常见物理层设备与组件

3.4.1 常见物理层组件3.4.1 常见物理层组件

常见物理层组件常见物理层组件

物理线缆物理线缆

连接头连接头

连接插座连接插座

转换器转换器

3.4.2 常见物理层设备3.4.2 常见物理层设备


常见物理层设备常见物理层设备中继器中继器

集线器集线器


1. 1. 中继器中继器

中继器具有对物理信号进行放大和再生的功中继器具有对物理信号进行放大和再生的功能，将其从输入接口接收的物理信号通过放大能，将其从输入接口接收的物理信号通过放大和整形再从输出接口输出。和整形再从输出接口输出。


中继器的功能中继器的功能

按位传递信息；按位传递信息；放大或再生信号；放大或再生信号；扩展网络连接距离；扩展网络连接距离；扩充工作站数目。扩充工作站数目。


用中继器连接的以太网不能形成环型网；用中继器连接的以太网不能形成环型网；

必须遵守必须遵守 MACMAC （介质访问控制）协议的定时特性，（介质访问控制）协议的定时特性，

即用中继器将电缆连接起来的段数是有限的。即用中继器将电缆连接起来的段数是有限的。

对于以太网，最多只能使用对于以太网，最多只能使用 44 个中继器，意味着个中继器，意味着

只能连接只能连接 55 个网段即遵守以太网的个网段即遵守以太网的 5-4-3-2-15-4-3-2-1 规则。规则。

中继器的使用原则中继器的使用原则

2. 2. 集线器集线器


集线器就是通常所说的集线器就是通常所说的 HubHub，就是，就是一种多端口中继器。一种多端口中继器。集线器就是通常所说的集线器就是通常所说的 HubHub，就是，就是一种多端口中继器。一种多端口中继器。

对接收到的信号进行再生放大，以扩大网对接收到的信号进行再生放大，以扩大网络的传输距离。络的传输距离。

集线器只是一个多端口的信号放大设备。集线器只是一个多端口的信号放大设备。集线器只与它的上联设备进行通信，同层集线器只与它的上联设备进行通信，同层

的各端口之间不直接进行通信，而是通过上联的各端口之间不直接进行通信，而是通过上联设备再通过集线器将信息广播到所有端口上。设备再通过集线器将信息广播到所有端口上。


集线器的功能集线器的功能


按供电方式可分为：按供电方式可分为：

按网关功能可分为：按网关功能可分为：

按端口数划分可分为：按端口数划分可分为：

无源无源 HUBHUB 、有源、有源 HUBHUB 。。

无管理无管理 HUBHUB 、管理式、管理式 HUBHUB 。。

88 口、口、 1212 口、口、 1616 口、口、 2424 口、口、 4848 口等口等 HUBHUB 。。

集线器的分类集线器的分类


集线器的分类集线器的分类

按适用的网络类型可分为：按适用的网络类型可分为：

按提供带宽可分为：按提供带宽可分为：

目前目前 HUBHUB可分为：可分为：

以太网以太网 HUBHUB 、令牌环网、令牌环网 HUBHUB 、、 FDDI HUBFDDI HUB 、、 ATM HUATM HUBB 。。

10Mbps10Mbps 、、 10/100Mbps10/100Mbps 、、 100Mbps100Mbps 、、 10/100/1000M10/100/1000M

bps HUBbps HUB 。。

切换式切换式 HUBHUB 、共享式、共享式 HUBHUB 、堆叠共享式、堆叠共享式 HUBHUB 。。

3.5 任务：双绞线跳线制作与测试 3.5 任务：双绞线跳线制作与测

试

3.5.1 双绞线跳线制作工具 3.5.1 双绞线跳线制作工具

普通普通 RJ45 RJ45 压线钳压线钳普通普通 RJ45 RJ45 压线钳压线钳 AMPAMP 专用压线钳专用压线钳AMPAMP 专用压线钳专用压线钳


试

110110 型单线打线工具型单线打线工具110110 型单线打线工具型单线打线工具 110110 型型 44 对打线工具对打线工具110110 型型 44 对打线工具对打线工具

打线保护装置打线保护装置打线保护装置打线保护装置


试

3.5.2 制作标准与跳线类型3.5.2 制作标准与跳线类型


试

1. T568-A1. T568-A与与 T568-BT568-B 标准标准

T568BT568B 标准接线标准接线T568BT568B 标准接线标准接线


试

T568AT568A 标准接线标准接线T568AT568A 标准接线标准接线

2. 2. 判断跳线线序判断跳线线序


试

注意！

引脚序号：当金属片面对我们的时候，从左至右的引脚序号是1～ 8 。

图图 3-29 3-29 水晶头水晶头

3. 跳线的类型


试

（（ 11 ）直通线）直通线

一般情况下，连接两个不同类型的设备时采用普通一般情况下，连接两个不同类型的设备时采用普通连接方式。比如，计算机与集线器相连时，连接方式。比如，计算机与集线器相连时，双绞线两端双绞线两端的线序要一致的线序要一致。如果按照。如果按照 T568BT568B 标准制作，则网线两端标准制作，则网线两端线序应为：线序应为：

端端 11 白橙白橙橙橙白绿白绿蓝蓝白蓝白蓝绿绿白棕白棕棕棕


（（ 22 ）交叉线）交叉线


端端 22 白绿白绿绿绿白橙白橙蓝蓝白蓝白蓝橙橙白棕白棕棕棕


试

连接同种设备时采用交叉连接方式。比如，两连接同种设备时采用交叉连接方式。比如，两台计算机相连时，台计算机相连时，双绞线两端的线序不同双绞线两端的线序不同。一端采。一端采用用 T568AT568A标准，另一端则采用标准，另一端则采用 T568BT568B 标准。标准。

设备间连线表设备间连线表设备间连线表设备间连线表

主机路由器交换机 MDIX 交换机 MDI

集线器

主机交叉交叉直通 N/A 直通路由器交叉交叉直通 N/A 直通

交换机 MDIX 直通直通交叉直通交叉交换机 MDI N/A N/A 直通交叉直通集线器直通直通交叉直通交叉


试

制作过程可分为四步，简单归纳为制作过程可分为四步，简单归纳为 ::

““剥”、“理”、“查”、“压”剥”、“理”、“查”、“压”

3.5.3 双绞线跳线的制作3.5.3 双绞线跳线的制作


试

步骤步骤 11 ：：准备好准备好 55 类双绞线、类双绞线、 RJ-45RJ-45插头和一把专用的压线钳。插头和一把专用的压线钳。


试

步骤步骤 22 ：：用压线钳的剥线刀口将用压线钳的剥线刀口将 55 类双绞线的外保护套管划开类双绞线的外保护套管划开

（小心不要将里面的双绞线的绝缘层划破），刀口距（小心不要将里面的双绞线的绝缘层划破），刀口距 55 类双类双绞线的端头至少绞线的端头至少 22 厘米。厘米。


试

步骤 3 ：将划开的外保护套管剥去（旋转、向外抽）。


试

步骤 4 ：露出 5 类线电缆中的 4对双绞线。


试

步骤步骤 55 ：：按照按照 EIA/TIA-568BEIA/TIA-568B 标准和导线颜色将导线按规定的序标准和导线颜色将导线按规定的序

号排好。号排好。


试

步骤步骤 66 ：：将将 88 根导线平坦整根导线平坦整

齐地平行排列，导线间齐地平行排列，导线间不留空隙。不留空隙。


试

步骤步骤 77 ：：准备用压线钳的剪线刀口将准备用压线钳的剪线刀口将 88 根导线剪断。根导线剪断。


试

步骤步骤 88 ：：剪断电缆线。请注剪断电缆线。请注

意：一定要剪得很整意：一定要剪得很整齐。剥开的导线长度齐。剥开的导线长度不可太短。可以先留不可太短。可以先留长一些。不要剥开每长一些。不要剥开每根导线的绝缘外层。根导线的绝缘外层。


试

步骤步骤 99：：将剪断的电缆线放将剪断的电缆线放入入 RJ-45RJ-45插头试试长短插头试试长短（要插到底），电缆线（要插到底），电缆线的外保护层最后应能够的外保护层最后应能够在在 RJ-45RJ-45插头内的凹陷插头内的凹陷处被压实，反复进行调处被压实，反复进行调整。整。


试

步骤步骤 1010 ：：在确认一切都正确后（特别要注意不要将导线的顺序排在确认一切都正确后（特别要注意不要将导线的顺序排

列反了），将列反了），将 RJ-45RJ-45插头放入压线钳的压头槽内，准备最后插头放入压线钳的压头槽内，准备最后的压实。的压实。


试

步骤步骤 1111 ：：双手紧握压线钳的手柄，用力压紧请注意，在这一步双手紧握压线钳的手柄，用力压紧请注意，在这一步

骤完成后，插头的骤完成后，插头的 88 个针脚接触点就穿过导线的绝缘外个针脚接触点就穿过导线的绝缘外层，分别和层，分别和 88 根导线紧紧地压接在一起。根导线紧紧地压接在一起。


试

步骤步骤 1212 ：：完成。完成。


试

测试时将双绞线两端测试时将双绞线两端的水晶头分别插入主测的水晶头分别插入主测试仪和远程测试端的试仪和远程测试端的 RJ-RJ-4545 端口，将开关开至端口，将开关开至““ ON”(SON”(S 为慢速档为慢速档 ))，，主机指示灯从主机指示灯从 11至至 88逐逐个顺序闪亮。个顺序闪亮。

3.5.3 3.5.3 跳线的测试跳线的测试 3.5.3 3.5.3 跳线的测试跳线的测试


试

（（ 11 ）当有一根导线断路，则主测试仪和远程测）当有一根导线断路，则主测试仪和远程测试端对应线号的灯都不亮。试端对应线号的灯都不亮。

（（ 22 ）当有几条导线断路，则相对应的几条线都）当有几条导线断路，则相对应的几条线都不亮，当导线少于不亮，当导线少于 22 根线联通时，灯都不亮。根线联通时，灯都不亮。

（（ 33 ）当两头网线乱序，则与主测试仪端连通的）当两头网线乱序，则与主测试仪端连通的远程测试端的线号亮。远程测试端的线号亮。


试

若连接不正常，按下述情况显示：若连接不正常，按下述情况显示：

（（ 44 ）当导线有）当导线有 22 根短路时，则主测试器显示不变，根短路时，则主测试器显示不变，而远程测试端显示短路的两根线灯都亮。若有而远程测试端显示短路的两根线灯都亮。若有 33 根以根以上上 ((含含 33 根根 ))线短路时，则所有短路的几条线对应的灯线短路时，则所有短路的几条线对应的灯都不亮。都不亮。

（（ 55 ）如果出现红灯或黄灯，就说明存在接触不良）如果出现红灯或黄灯，就说明存在接触不良等现象，此时最好先用压线钳压制两端水晶头一次，等现象，此时最好先用压线钳压制两端水晶头一次，再测，如果故障依旧存在，就得检查一下芯线的排列再测，如果故障依旧存在，就得检查一下芯线的排列顺序是否正确。如果芯线顺序错误，那么就应重新进顺序是否正确。如果芯线顺序错误，那么就应重新进行制作。行制作。


试

一、名词解释一、名词解释1. 1. 有线传输有线传输 2. 2. 无线传输无线传输二、简答题二、简答题1. 1. 简述物理层在简述物理层在 OSIOSI 模型中的地位和作用。模型中的地位和作用。2. 2. 常用的传输介质有几类？各有何特点？常用的传输介质有几类？各有何特点？3. 3. 物理层协议包括哪些方面的内容物理层协议包括哪些方面的内容 ??为什么要做出这些为什么要做出这些

规定规定 ??三、实训题三、实训题1. 1. 制作网络交叉线和直通线各一条。制作网络交叉线和直通线各一条。 2. 2. 写出交叉线和直通线使用测试仪测试时测试仪两端指写出交叉线和直通线使用测试仪测试时测试仪两端指

示灯的亮起顺序。示灯的亮起顺序。

习题习题

基本要求：...

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