世界互联互通的基本法则(二):OSI物理层(光纤及无线电波)

接上文,继续介绍物理层介质:光纤和无线电波

1、光纤

双绞线和同轴电缆传输数据时使用的是电信号,而光纤传输数据时使用的是光信号。光纤支持的传输速率包括10Mbps,100Mbps,1Gbps,10Gbps,甚至更高。根据光纤传输光信号模式的不同,光纤又可分为单模光纤和多模光纤。单模光纤只能传输一种模式的光,不存在模间色散,因此适用于长距离高速传输。多模光纤允许不同模式的光在一根光纤上传输,由于模间色散较大而导致信号脉冲展宽严重,因此多模光纤主要用于局域网中的短距离传输。光纤连接器种类很多,常用的连接器包括ST,FC,SC,LC连接器。

世界互联互通的基本法则(二):OSI物理层(光纤及无线电波)

图1

网络通信中常常会用到各种各样的串口电缆。常用的串口电缆标准为RS-232,同时也是推荐的标准。但是RS-232的传输速率有限,传输距离仅为6米。其他的串口电缆标准可以支持更长的传输距离,例如RS-422和RS-485的传输距离可达1200米。RS-422和RS-485串口电缆通常使用V.35接头,这种接头在上世纪80年代已经淘汰,但是现在仍在帧中继、ATM等传统网络上使用。V.24是RS-232标准的欧洲版。RS-232本身没有定义接头标准,常用的接头类型为DB-9和DB-25。现在,RS-232已逐渐被FireWire、USB等新标准取代,新产品和新设备已普遍使用USB标准。

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图2

如图是一个10BASE5以太网,每个主机都是用同一根同轴电缆来与其它主机进行通信,因此,这里的同轴电缆又被称为共享介质,相应的网络被称为共享介质网络,或简称为共享式网络。共享式网络中,不同的主机同时发送数据时,就会产生信号冲突的问题,解决这一问题的方法一般是采用载波侦听多路访问/冲突检测技术(carrier sense multiple access/collisiondetection)。

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图 冲突域

CSMA/CD的基本工作过程如下:

1. 终端不停地检测共享线路的状态。如果线路空闲,则可以发送数据;如果线路不空闲,则等待一段时间后继续检测(延时时间由退避算法决定)。

2. 如果有另一个设备同时发送数据,两个设备发送的数据会产生冲突。

3. 终端设备检测到冲突之后,马上停止发送自己的数据,并发送特殊阻塞信息,以强化冲突信号,使线路上其他站点能够尽早检测到冲突。

4. 终端设备检测到冲突后,等待一段时间之后再进行数据发送(延时时间由退避算法决定)。

CSMA/CD的工作原理可简单总结为:先听后发,边发边听,冲突停发,随机延迟后重发。

物理层设备:中继器和集线器


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