物理层故障诊断与排除.ppt

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1、黎黎连连业业中中科科院院计计算算所所计计算算机机职职业业技技能能培培训训中中心心黎连业计算机网络故障诊断与排除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中科院计算所计算机职业技能培训中心 黎黎连连业业中中科科院院计计算算所所计计算算机机职职业业技技能能培培训训中中心心计算机网络故障诊断与排除计算机网络故障诊断与排除讲座教材讲座教材 计算机网络故障诊断与排除计算机网络故障诊断与排除第第 2 2 版版 清华大学清华大学出版社出版社(2010.12)黎黎连连业业中中科科院院计计算算所所计计算算机机职职业业技技能能培培训训中中心心第第2讲：讲：物理层故障诊断与排除物理层故障诊断与排除本

2、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。黎黎连连业业中中科科院院计计算算所所计计算算机机职职业业技技能能培培训训中中心心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、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。黎黎连连业业中

3、中科科院院计计算算所所计计算算机机职职业业技技能能培培训训中中心心黎黎连连业业中中科科院院计计算算所所计计算算机机职职业业技技能能培培训训中中心心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。黎黎连连业业中中科科院院计计算算所所计计算算机机职职业业技技能能培培训训中中心心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

4、，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础，主要关心的问题有：w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；w是单工、半双工还是全双工；w最初的连接如何建立和完成，通信后连接如何终止；w网络接插件有多少针和各针的用途；w信道的最大带宽；w传输介质(例如，是有导线的还是无导线的)；w传输方式：是基带传输还是频带传输，或者二者均可；w多路复用技术，如FDM、TDM和WDM(Wave-lengthDivisionMultiplexing，波分多路复用)等。黎黎连连业业中中科科院院计计算算所所计计算算机机职职业业技技能

5、能培培训训中中心心2.物理层的主要功能w物理连接的建立，维持和拆除；w实体之间信息的按比特传输；w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。黎黎连连业业中中科科院院计计算算所所计计算算机机职职业业技技能能培培训训中中心心3.物理层标准物理层标准的主要任务就是规定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。w物

6、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。w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。w功能特性：对接口各信号线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。w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)。wEIARS-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CCIT

7、T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。黎黎连连业业中中科科院院计计算算所所计计算算机机职职业业技技能能培培训训中中心心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)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

8、与屏蔽、良好的端接和接地技术等。3.常见物理组件wRJ-45插座；wRJ-45头；wDB-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。黎黎连连业业中中科科院院计计算算所所计计算算机机职职业业技技能能培培训训中中心心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。黎黎连连业业中中科科院院计计算算所所计计算算机机职职业业技技能能培培训训中中心心2.3.1近端串扰未通过原因可能有：w近端连接点有问题；w远端连接点短路；w串对；w外部噪声；w链路线缆和接插件性能问题或不是同一类产品；w线缆的端接质量问题。黎黎连

9、连业业中中科科院院计计算算所所计计算算机机职职业业技技能能培培训训中中心心2.3.2衰减未通过原因可能有：w长度过长；w温度过高；w连接点问题；w链路线缆和接插件性能问题或不是同一类产品；w线缆的端接质量问题。黎黎连连业业中中科科院院计计算算所所计计算算机机职职业业技技能能培培训训中中心心2.3.3接线图未通过黎黎连连业业中中科科院院计计算算所所计计算算机机职职业业技技能能培培训训中中心心黎黎连连业业中中科科院院计计算算所所计计算算机机职职业业技技能能培培训训中中心心黎黎连连业业中中科科院院计计算算所所计计算算机机职职业业技技能能培培训训中中心心黎黎连连业业中中科科院院计计算算所所计计算算机机

10、职职业业技技能能培培训训中中心心黎黎连连业业中中科科院院计计算算所所计计算算机机职职业业技技能能培培训训中中心心黎黎连连业业中中科科院院计计算算所所计计算算机机职职业业技技能能培培训训中中心心2.3.4长度未通过原因可能有：wNVP设置不正确，可用已知的好线确定并重新校准NVP；w实际长度过长；w开路或短路；w设备连线和跨接线的总长度过长。黎黎连连业业中中科科院院计计算算所所计计算算机机职职业业技技能能培培训训中中心心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RJ45接头顶端;绞线未按照标准脚位压入接头;接头规格不符或者是内部的绞线断了;镀金层的

11、厚度太薄(RJ45仿冒)。2.故障现象2：RJ45导线接头是符合规范的，但网络无连接故障原因：RJ-45接头的金属片是否已刺入双绞线中,需再对RJ-45接头重新压按一次；双绞线接触不良,需再对RJ-45接头重新压按一次；使用剥线工具时切断了绞线(绞线内铜导线已断，但皮未断)。黎黎连连业业中中科科院院计计算算所所计计算算机机职职业业技技能能培培训训中中心心2.4同轴电缆故障诊断与排除用同轴电缆作传输介质的网络，常见的故障如下。1.故障现象1：间歇性地出现网络连接丢失故障原因：w可能由于BNC接头松动或插入式枕头与接触到同轴电缆的内导体接触不良，而导致连接不稳定。w可能终端电阻的电阻值超过了容限的

12、范围。黎黎连连业业中中科科院院计计算算所所计计算算机机职职业业技技能能培培训训中中心心2.故障现象2：整个网络完全失效故障原因：w可能电缆打结、损坏或安装插入式针头时孔钻得过深等因素，造成电缆短路(这里的短路是指同轴电缆的内、外导体连通)。w可能由于MAU损坏或接地不正确而导致网络上的电压超过了客观允许范围。黎黎连连业业中中科科院院计计算算所所计计算算机机职职业业技技能能培培训训中中心心3.故障现象3：常常出现冲突次数过多的现象故障原因：w可能电缆上的反射信号过强导致的冲突。解决的方法是检查终端电阻是否丢失、损坏或不合格。w可能电缆段上的MAU过多。w可能电缆段存在多个接地点。w可能电缆过长。

13、黎黎连连业业中中科科院院计计算算所所计计算算机机职职业业技技能能培培训训中中心心4.故障现象4：间歇性或经常性出现冲突和碎片故障原因：电磁场干扰。w检查周围是否有光电复印机、寻呼机、手机、电梯、微波炉或X射线等设备。5.故障现象5：在安装了新电缆段后失去网络连接或间歇性地出现连接中断故障原因：w可能是新安装的电缆衰减过大，接头或接插板的阻抗不同。w可能是新安装的电缆阻抗超出了范围，或安装的电缆类型不正确。应检查新安装的电缆的阻抗和线缆相关的技术指标。黎黎连连业业中中科科院院计计算算所所计计算算机机职职业业技技能能培培训训中中心心6.故障现象6：过度冲突故障原因：违反了同轴电缆作传输介质的以太网

14、5-4-3规则，即同轴电缆作传输介质的LAN最多有5个分段;任何两个站点间不能超过4个中继器;只有3个网段可以连接工作站。7.故障现象7：严重噪音干扰故障原因：同轴电缆作传输介质的网络电缆太靠近某个电气设备，如电机。同轴电缆走向与电源电缆并行。黎黎连连业业中中科科院院计计算算所所计计算算机机职职业业技技能能培培训训中中心心2.5光缆故障诊断与排除用光缆作传输介质的主干网络常见的故障如下。1.故障现象1：光纤头(尾纤)是符合规范的，但网络无连接故障原因：w光纤弯曲的曲率半径过小而引起光线折断，光纤的弯曲曲率半径是光缆直径的1520倍。w购买的光缆有质量问题，可能是运输过程中，碰撞导致光纤折断，这

15、就要求购买光缆时要进行现场测试。测试方法是将光纤两端分别剥去，在一端点燃打火机，在另一端用肉眼观察光纤有没有亮点，如果有，则说明它是好的，否则光纤已折断。黎黎连连业业中中科科院院计计算算所所计计算算机机职职业业技技能能培培训训中中心心2.故障现象2：无连接或出现间歇性的连接故障故障原因：w可能是熔接头不合格。w可能是光纤链路端接光纤连接器过多，引起链路衰减过大。w可能是连接器污染，有灰尘、指纹或湿气。w光纤熔接头要规范操作，不要让灰尘落到光纤头上；整个链路衰减值要符合要求。黎黎连连业业中中科科院院计计算算所所计计算算机机职职业业技技能能培培训训中中心心3.故障现象3：光线布线后与网络中心点无连

16、接故障原因：w可能配线盒内安装不正确。w可能配线盒处跳线接端不正确(要交叉跳线)。w光纤不合格，导致衰减过大。w光纤头污染(如灰尘、指纹、湿气)。w发射功率不足。w电缆过长引起的衰减。黎黎连连业业中中科科院院计计算算所所计计算算机机职职业业技技能能培培训训中中心心4.故障现象4：光纤收发器无连接故障原因：(1)首先看光纤收发器或光模块的指示灯是否已亮？如收发器的光口（FX）指示灯不亮，请确定光纤链路是否交叉链接？光纤跳线一头是平行方式连接；另一头是交叉方式连接。如A收发器的光纤口（FX）指示灯亮、B收发器的光纤口（FX）指示灯不亮，则故障在A收发器端,一种可能是：A收发器（TX）光纤发送口已坏

17、，因为B收发器的光纤口（RX）接收不到光信号；另一种可能是：A收发器（TX）光纤发送口的这条光纤链路有问题（光纤或光线跳线可能断了）。(2)光缆、光纤跳线是否已断？光缆通断检测：用手电对着光纤接头或偶合器的一头照光；在另一头看是否有可见光？如有可见光则表明光纤没有断。光纤连线通断检测：用激光手电、太阳光等对着光纤跳线的一头照光；在另一头看是否有可见光？如有可见光则表明光纤跳线没有断。黎黎连连业业中中科科院院计计算算所所计计算算机机职职业业技技能能培培训训中中心心2.6中继器故障诊断与排除2.6.1中继器概述中继器是连接网络线路的一种装置，常用于两个网络节点之间物理信号的双向转发工作。中继器是最

18、简单的网络互联设备，主要完成物理层的功能，负责在两个节点的物理层上按位传递信息，完成信号的复制、整和放大功能，以此来延长网络的长度。它在OSI参考模型(OSI/RM)中的位置如图2-8所示。黎黎连连业业中中科科院院计计算算所所计计算算机机职职业业技技能能培培训训中中心心黎黎连连业业中中科科院院计计算算所所计计算算机机职职业业技技能能培培训训中中心心w由于存在损耗，在线路上传输的信号功率会逐渐衰减，衰减到一定程度时将造成信号失真，所以致接收错误。中继器就是为解决这一问题而设计的。它完成物理线路的连接，对衰减的信号进行放大，保持与原数据相同。w一般情况下，中继器的两端连接的是相同的媒体，但有的中继

19、器也可以完成不同媒体的转接工作。从理论上讲，继器的使用是无限的，网络也因此可以无限延长。事实上这是不可能的，因为网络标准中都对信号的延迟范围作了具体的规定，中继器只能在此规定范围内进行有效的工作，否则会引起网络故障。以太网络标准中就约定了一个以太网上只允许出现5个网段，最多使用4个中继器，而且其中只有3个网段可以挂接计算机终端。黎黎连连业业中中科科院院计计算算所所计计算算机机职职业业技技能能培培训训中中心心2.6.2故障诊断与排除中继器常见的故障如下。1.故障现象1：中继器不能工作故障原因：w检查是否接通电源，可能是没有接通电源的原因。w检查指示灯是否亮，若有电但指示灯不亮，则中继器已损坏。w

20、若有电，且指示灯正常，则检查线路接口是否安装牢固，避免接触不良。黎黎连连业业中中科科院院计计算算所所计计算算机机职职业业技技能能培培训训中中心心2.故障现象2：定位冲突域w中继器在检测到某个端口发生冲突后就立即生成阻塞比特并发送到其他所有端口，影响网络的正常工作。检查出有冲突的端口，修复该端口。3.故障现象3：超时传输锁定机制w由于无自动隔离功能而导致MAU处于超时传输锁定状态，MAU的超时传输锁定机制是中继器故障中一个非常重要的故障现象，它每隔0.01ms(帧间距)发送5ms时长的阻塞比特，影响网络正常工作。黎黎连连业业中中科科院院计计算算所所计计算算机机职职业业技技能能培培训训中中心心2.

21、7集线器故障诊断与排除2.7.1集线器概述集线器是中继器的一种形式，区别在于集线器能够提供多端口服务，也称为多口中继器。集线器在OSI/RM中的位置如图2-9所示。黎黎连连业业中中科科院院计计算算所所计计算算机机职职业业技技能能培培训训中中心心黎黎连连业业中中科科院院计计算算所所计计算算机机职职业业技技能能培培训训中中心心w集线器产品发展较快，局域网集线器通常分为5种不同的类型，它将对LAN交换机技术的发展产生直接影响。1.单中继器网段集线器w在硬件平台中，第一类集线器是一种简单中继LAN网段，最好的例子是叠加式以太网集线器或令牌环网多站访问部件(MAU)。某些厂商试图在可管理集线器和不可管理

22、集线器之间划一条界限，以便进行硬件分类。这里忽略了网络硬件本身的核心特性，即它实现什么功能，而不是如何简易地配置它。黎黎连连业业中中科科院院计计算算所所计计算算机机职职业业技技能能培培训训中中心心2.多网段集线器w多网段集线器是从单中继器网段集线器直接派生而来的，采用集线器背板，这种集线器带有多个中继网段。多网段集线器通常是有多个接口卡槽位的机箱系统。然而，一些非模块化叠加式集线器也支持多个中继网段。多网段集线器的主要技术优点是可以将用户的信息流量分载，网段之间的信息流量一般要求独立的网桥或路由器。黎黎连连业业中中科科院院计计算算所所计计算算机机职职业业技技能能培培训训中中心心3.端口交换式集

23、线器w端口交换式集线器是在多网段集线器基础上将用户端口和背板网段之间的连接过程自动化，并通过增加端口交换矩阵(PSM)来实现的。PSM提供一种自动工具，用于将任何外来用户端口连接到集线器背板上的任何中继网段上。这一技术的关键是“矩阵”，一个矩阵交换机是一种电缆交换机，它不能自动操作，要求用户介入。它不能代替网桥或路由器，并不提供不同LAN网段之间的连接性。其主要优点就是实现移动、增加和修改的自动化。黎黎连连业业中中科科院院计计算算所所计计算算机机职职业业技技能能培培训训中中心心4.网络互联集线器w端口交换式集线器注重端口交换，而网络互联集线器在背板的多个网段之间提供一些类型的集成连接。这可以通

24、过一台综合网桥、路由器或LAN交换机来完成。目前，这类集线器通常都采用机箱形式。黎黎连连业业中中科科院院计计算算所所计计算算机机职职业业技技能能培培训训中中心心5.交换式集线器w目前，集线器和交换机之间的界限已变得越来越模糊。交换式集线器有一个核心交换式背板，采用一个纯粹的交换系统代替传统的共享介质中继网段。此类产品已经上市，并且混合的(中继/交换)集线器很可能在以后几年控制这一市场。应该指出，集线器和交换机之间的特性几乎没有区别。黎黎连连业业中中科科院院计计算算所所计计算算机机职职业业技技能能培培训训中中心心2.7.2故障诊断与排除集线器是在中继器的基础上研发的，有人称其为多口中继器。集线器

25、常见的故障如下。1.故障现象1：集线器不能工作故障原因：w检查是否接通电源，可能是没有接通电源的原因。w检查指示灯是否亮，若有电但指示灯不亮，则中继器已损坏。w若有电且指示灯正常，则检查线路接口是否安装牢固，避免接触不良。2.故障现象2：帧间距过短造成的数据信号丢失w故障原因：w帧间距过短主要是由于某些接口在冲突发生后，立即传送数据而没有遵守9.6s间距规则。w数据包碎片有时会产生帧间距过短。w针对上述现象，对集线器进行专业检修。黎黎连连业业中中科科院院计计算算所所计计算算机机职职业业技技能能培培训训中中心心3.故障现象3：集线器的接地问题w故障原因：如果接地的集线器和接地终端电阻之间经由电缆

26、形成一个电流环路，且两地存在电压差，就会产生干扰电流，进而发生干扰信号，导致冲突率上升，甚至网络中断。4.故障现象4：传输路径上集线器过多w故障原因：传输路径上，集线器最多不能超过4个。否则，其后果是增大了信息传输的延时，造成网络效率低下，冲突也就越频繁。5.故障现象5：在“网上邻居”或“资源管理器”中只能找到本机的机器名。w故障原因：网络通信错误，一般是网线断路;集线器可能有问题或者网卡的接触不良。黎黎连连业业中中科科院院计计算算所所计计算算机机职职业业技技能能培培训训中中心心2.8调制解调器故障诊断与排除2.8.1调制解调器概述w调制解调器是计算机联网中的一个非常重要的设备。它是一种计算机

27、硬件，能把计算机产生出来的信息翻译成可沿普通电话线传送的模拟信号。而这些模拟信号又可由线路另一端的另一调制解调器接收，并译成接收计算机可懂的语言。调制解调器在OSI/RM中的位置如图2-10所示。本节着重介绍调制解调器能做什么，如何选择适合于自己的调制解调器，以及怎样将它安装在计算机上。黎黎连连业业中中科科院院计计算算所所计计算算机机职职业业技技能能培培训训中中心心黎黎连连业业中中科科院院计计算算所所计计算算机机职职业业技技能能培培训训中中心心2.8.1.1调制解调器的用途与分类1.调制解调器的用途w调制解调器的英文单词为Modem，它来自于英文术语MODulator/DEModulator(

28、调制器/解调器)，是一种翻译器。它将计算机输出的原始数字信号变换成适应模拟信道的信号，我们把这个实现调制的设备称为调制器。而从已调制信号恢复为数字信号的过程称为解调，相应的设备叫做解调器。调制器与解调器合起来称为调制解调器。w在计算机联网中，往往需要将城市中的不同区域甚至在不同城市、不同国家的数据装置连接起来，使它们能相互传输数据。在这些远程连接中，不同数据装置的空间距离有数千米甚至几千千米，一般用户很难为它们铺设专用的通信媒体。于是人们把眼光放在了早已遍布全球各个角落的电话网上。电话网除可用作电话通信外，还可用来开放数据传输业务。由于公司电话网最初是为适应电话通信的要求而设计的，因此它采用的

29、是频分多路载波系统实现多个电话电路复用的模拟传输方式。每个话路的有效频带宽度为0.3kHz3.4kHz。但数据终端是1和0组合的数字信号，其频带宽度远大于一个话路的带宽。为了使这种1和0数字信号能在上述的模拟信道上传送，需要把1和0数字信号变换为模拟信号的形式，在通信的另一端作相反方向的变换以便于数据终端的接收。这种功能的转换，就需要通过调制解调器来完成。黎黎连连业业中中科科院院计计算算所所计计算算机机职职业业技技能能培培训训中中心心2.调制解调器的分类w为了适应各种不同信道、不同速率的要求，有多种不同类型的调制解调器。对于调制解调器的分类方法也不尽相同，有按调制解调器是安装在计算机内部还是外

30、部将它分为内部调制解调器和外部调制解调器的，也有按其功能、外形、传输速率、使用线路、数据检错和压缩方法等进行分类的。(1)按功能分类w就功能而言，调制解调器可分为通用调制解调器和具有传真功能的调制解调器。速度从最初的110bps发展到3840bps甚至更高，而后者配上扫描仪之后，不但可以完全取代传真机，还可由计算机直接传出/传入，即不必使用纸张。黎黎连连业业中中科科院院计计算算所所计计算算机机职职业业技技能能培培训训中中心心(2)按外形分类w就外形而言，调制解调器可分为外置式、内插式、袖珍型和机架型4种。w外置式调制解调器使用RS-232接口与计算机连接，安装简单方便，各种功能指示灯齐全，极适

31、合初学者使用。w内插式调制解调器看起来像块网卡或多功能卡，因没有外壳而价格低廉，但需占用计算机母板上的一个扩充插槽。w袖珍型调制解调器可装在衣服口袋中，携带非常方便。w机架型调制解调器则是专为大型信息中心设计的，一般由十多台按一定格式连接在一起，装在一个机架上以便操纵。黎黎连连业业中中科科院院计计算算所所计计算算机机职职业业技技能能培培训训中中心心(3)按传输速率分类w调制解调器的传输速率是以bps为计算单位的，标准的传输速率为1200、2400、9600、14400等。一般配备V.42bis的4倍数据压缩能力，故其实际传输速率接近于38400bps。(4)按使用线路分类w调制解调器按电话线路

32、可分为PSTN、LEASEDLINE和DDS等几种。PSTN(公用电话网)即一般家庭和办公室所使用的电话线；LEASEDLINE则是一般所说的电话专线，它不计通话次数，不能拨号，只算月租费；DDS是数字数据网，其网上只能传送数据而不能传送声音信号。(5)按操作模式分类w调制解调器的操作模式有同步和异步两种。一般微机使用的都是异步方式，这也是绝大多数用户使用的方式。w同步方式则使用在通信线路一端是大型主机，另一端是小型微机的情况下，此时小型微机被当成终端使用。黎黎连连业业中中科科院院计计算算所所计计算算机机职职业业技技能能培培训训中中心心(6)按数据压缩和检错方法分类w调制解调器可以以数据检错的

33、方法保证收到的数据正确无误，同时通过对数据进行压缩提高有效传输速率，其中最常用的是MNP5和V.42bis。wMNP5在V.42bis标准公布之前被广泛地应用于调制解调器，包含了MNP1MNP4的检错协议和MNP5的压缩协议。MNP5具有双倍的压缩效率。wV.42bis是CCITT于1989年公布的4倍压缩效率的数据压缩标准，可将2400bps的调制解调器的有效传输率提高到9600bps。黎黎连连业业中中科科院院计计算算所所计计算算机机职职业业技技能能培培训训中中心心2.8.1.2调制解调器在联网中的功能与方式1.调制解调器在联网中的功能w调制/解调只是调制解调器的基本功能，它的主要功能还包括

34、建立连接的能力，在发送设备、接收设备和终端设备之间建立同步交换与控制，改变音频信道的能力，以及维修测试等功能。(1)数据传输功能w在数据通信系统中，数据传输是实现数据通信的基础。数据传输的方式可分为并行传输与串行传输。w并行传输：在并行传输中，一个字符的所有各个比特都是同时发送的，也就是说每一比特均使用单独的信道，所有比特同时从发送端发出，并且同时抵达接收端。数据的并行传输实际上指的是一个字符的所有比特都是并行发送的，而各个字符之间是串行传输的，即一个字符跟接在另一个字符后面串行地传输。w串行传输：串行传输是最常用的通信方法，它的字符以串行方式在一条信道上传输，且每个字符中的各个比特都是一个接

35、一个地在通信线路中发送，再在接收端把这些传来的比特流组装成字符。串行传输存在两个与接收端有关的同步问题，即比特同步和字符同步。黎黎连连业业中中科科院院计计算算所所计计算算机机职职业业技技能能培培训训中中心心(2)建立连接功能w建立调制解调器之间的连接，可以用人工拨号或通过自动呼叫装置来启动。在接收端，“回答”同样可由人工完成，也可用自动回答选择装置来完成。在调制解调器中若使用自动呼叫应答装置，就可以进行无人值守的通信。w自动应答方式：在一台调制解调器中，有自动应答器和自动呼叫器，自动应答器的主要作用是接收电话振铃信号，产生并发送单音(2100Hz)。其工作过程是：终端设备及其相连的调制解调器，

36、从交换线上进入呼叫信号中，检测到振铃信号后，把调制解调器接入线路，并发出一种应答信号，由主叫设备接收，经过这种一问一答的联络过程以后，便可进行数据的传输。这种功能对以计算机为中心构成的终端计算机系统特别有用，因为终端用户可直接拨入，自动连接到计算机，而无需操作员干预。w自动呼叫方式：自动呼叫器也叫自动拨号器，它的功能比自动应答功能多，要完成与终端和交换网两方面的接续。自动呼叫器中必须存储需要自动呼叫的电话号码。每次对呼叫的号码和顺序，呼叫成功或失败做出的处理(例如，再呼叫或改号呼叫)等，都要事先编好程序，并存放在自动呼叫器的存储电路中。呼叫时，首先通过有关接口线完成自动呼叫器与交换网的接续，然

37、后转入逐位拨号，拨号结束后，主叫等待被叫的应答。自动呼叫和自动应答设备的标准在V.25建议中有详细规定。黎黎连连业业中中科科院院计计算算所所计计算算机机职职业业技技能能培培训训中中心心(3)同步与异步传输功能调制解调器的工作方式必须和与它相连的终端设备的工作方式相一致，这是一条基本准则。有的调制解调器可以接收异步信号，对这些信号的定时没有严格的规定，而对高速调制解调器来说都是同步工作方式。当采用同步工作方式时，时钟设置是关键问题，它必须与RS-232C接口电路引线中的15、17、24三个信号相配合。因此，在同步传输时只能有一个时钟源。w同步信号的时钟是从终端、计算机或调制解调器中获取的。w由调

38、制解调器提供时钟：由调制解调器提供时钟，提供的时钟称为内部时钟(INT)。w由计算机或终端提供时钟：这种方法先要RS-232C提供24和17引线，计算机能用外部时钟。w另外，调制解调器也存在着串行操作和并行操作，在并行操作时，构成数据字符的全部信息位是在若干个并行的频率划分的多路信道上传输。通常情况下，可以简化与终端的接口，因为它不必像一般串行传输那样需要进行并行串行转换。但是，并行操作的调制解调器更加专用化，一般只限于低速运行。黎黎连连业业中中科科院院计计算算所所计计算算机机职职业业技技能能培培训训中中心心(4)AT命令功能wAT命令是Hayes标准AT命令集的简称，这种命令将现有的通信标准

39、(例如Bell等标准，RS-232C接口技术规格，美国信息交换标准(ASCII)数据格式，电话线连接要求等)翻译成一种命令控制的格式。HayesAT命令集标准已成为从个人计算机将命令送到调制解调器的标准方法。它通过一台计算机或终端利用命令来操作调制解调器。这些命令是逻辑的(例如，D命令用于拨号，T命令用于音频)，并易于使用。每一条命令串都以字符AT开头，最后以一个回车符来执行它们。然而每条命令的两个AT字符，必须以大写字母或小写字母(AT或at)方式输入，但一定不能以一个大写字母A和一个小写字母t来组合，这样的输入方式调制解调器无法辨认。黎黎连连业业中中科科院院计计算算所所计计算算机机职职业业

40、技技能能培培训训中中心心(5)诊断功能w在通信过程中快速找出故障的原因，并确定其在通信中的位置，是十分重要的。所以，调制解调器的诊断功能是非常有用的。w环路方式w根据CCITT建议中的V.54所规定的诊断测试回路，用户就能对调制解调器和线路进行测试，还能够对远端的调制解调器进行必要的检查。方法如下：把电路的发送线信号返回到接收线上，从而使调制解调器接收到它正在发送的数据。把接收到的数据与发送的数据进行比较后，便可确定该调制解调器的性能。这一工作可以在两个接口处进行，即终端与调制解调器之间的数据接口(也称数字环路)和调制解调器与线路之间的接口(也称模拟环路)。w其他测试功能w通常调制解调器还有其

41、他的自测试功能，如信号质量和线路电平显示，以及数据位差错检测。它们分别用于测定线路的质量与已发送数据位中的差错数目。这些测试常常是很有用的，即便它们并不是最基本的功能。用户可根据实际使用情况决定是否选择带此功能的调制解调器。对于较高速率的调制解调器和网络本身来说，其诊断功能的价值都是比较大的。黎黎连连业业中中科科院院计计算算所所计计算算机机职职业业技技能能培培训训中中心心(6)后备功能w后备功能就是当调制解调器用于专线电路而专线电路出现故障时，能够切换到公司电话网上工作即临时用拨号线路作后备，以保证数据传输的连续性。有时以专线切换到公用电话网的拨号线后，线路质量难以维持原有的工作速率。因此，调

42、制解调器必须能工作于较广泛的速率范围内。(7)差错率w差错率就是传送一个给定的数据码组时，出现差错的数目。差错率与线路质量和调制解调器的性能有关。在传输过程中，码组差错率(误组率)比比特差错率(误码率)更为重要，若某个码组出现差错，则必须重发，当误组率很高时，将会出现接收不到数据信息的情况。由于每次传送的码组都含有差错，所以必须重发。黎黎连连业业中中科科院院计计算算所所计计算算机机职职业业技技能能培培训训中中心心2.调制解调器在联网中的方式(1)话(频)带调制解调器的通信方式w单工方式：两地之间只能按一个指定方向单向传输数据，即一端固定为数据发送端，另一端为接收端。w半双工方式：两地之间可以在

43、两个方向双向传输数据，但二者不能同时进行，即每一端既可以发送数据也可以接收数据，但在发送数据时不能接收数据，在接收数据时不能发送数据。w全双工方式：两地之间可以在两个方向上同时传输数据，即每一端在发送数据的同时，可以接收对方发送过来的数据。这种调制解调器是使用最广泛的调制解调器。黎黎连连业业中中科科院院计计算算所所计计算算机机职职业业技技能能培培训训中中心心(2)调制解调器的通信线路w两台调制解调器之间的通信线路可以用2线制，也可以用4线制。在数据传输中，发送调制解调器和接收调制解调器之间用一对线路连接起来进行数据传输的方式叫做2线制，收发信号同在这两根线上完成。如果采用两对线则叫做4线制，4

44、线制实际上是并行的两对线路，收发信号分别在某一对线上完成。黎黎连连业业中中科科院院计计算算所所计计算算机机职职业业技技能能培培训训中中心心(3)调制解调器的连线模式w调制解调器的连线模式有4种，即信赖模式、常态模式和直接模式及自动信赖模式。w信赖模式(ReliableMode)：信赖模式就是调制解调器间的信息传送是可信赖的，即调制解调器至少有使用MNP4或V.42的侦错修正功能，使调制解调器所收到的信息一定是正确的。如果要建立信赖模式连线，必须是双方的调制解调器都提供信赖。w常态模式(NormalMode)：当使用常态模式时，就没有提供侦错修正的功能。但信息有经过调制解调器内缓冲器传输控制的处

45、理。所以，可将DTE速率设得比DCE速率大。w直接模式(DirectMode)：在直接模式下，任何信息由计算机系统直接送到本地调制解调器，再送到远端调制解调器，中间都没有经过缓冲器、侦错修正和压缩的处理。所以，此时的DTE速率和DCE速率一定要一样。w自动信赖模式(Auto-ReliableMode)：自动信赖模式是一种连线的模式名称。如果事先不知道远端调制解调器设定的是哪种模式，可以用这种自动信赖模式与对方连线。自动信赖模式调制解调器在与远端调制解调器连线之后，会送出一种MNP或V.42规范的确认码，对方若有V.42MNP功能，就会回送规范确认码，这样双方就可建立V.42或MNP的连线。黎黎

46、连连业业中中科科院院计计算算所所计计算算机机职职业业技技能能培培训训中中心心(4)调制方式w把具有低通(声频和视频)频谱的基带信号进行频谱搬移叫做调制。在调制技术中至少涉及两个量，一个是含有需要传输信息的基带信号，也就是调制信号；另一个是高频载波，高频载波的某些参量随调制信号的变化而变化。高频载波通常采用正弦信号，数据通信系统中也选择正弦波作为载波。正弦波可以通过幅度、频率、相位3个参量随基带信号变化携带信息。数字基带信号也称为键控信号，因此数字调制系统中有振幅键控(ASK)、移频键控(FSK)和移相键控(PSK)3种调制方式。w调幅(AM)：这种调制方式是按照所传送的数据信号，改变基本“载频

47、”波形的幅度，从而把数字信号变换为模拟信号。该载频通常是一种适合在电话系统中传输的恒定频率的信号。因为数字信息仅由两种状态0和1组成，所以需要两种幅度，规定1的幅度比0的幅度高一些。这种调制方式也称为“振幅键控”。w调频(FM)：在这种调制方式中，用两种交替的频率代表0和1，按照数据的变化，信号的频率从一个值变到另一个值。这种调制方式也称为“移频键控”。w调相(PM)：在这种调制方式中，如同用频率或幅度的变化能携带信息一样，一种载频信号相位的变化也能携带信息。这种技术也称为“移相键控”。w混合调制：这种调制方式让每一个信号码携带一位以上的信息，而获得较高的传输速率，它是上述3种调制技术的组合。

48、例如，正交调幅就是调幅与调频技术的结合。在这种技术中，波特与比特/秒的数值不同。黎黎连连业业中中科科院院计计算算所所计计算算机机职职业业技技能能培培训训中中心心w调幅技术是最便宜的调制方式，但抗干扰性能比其他方式差。调相技术的抗干扰性能比调幅与调频都好，但它是一种精细而复杂的技术。w经过调制以后的信号称为已调信号，根据已调信号结构的形式，数字调制又可分为线性调制和非线性调制。线性调制是一种线性变换过程，已调信号可以表示为基带信号线性函数和载波振荡的乘积。根据频谱分析，已调信号的频谱结构和基带频谱结构完全相同，只不过将原基带信号的频率搬移到较高的频率位置。在线性调制系统中可用叠加原理，双边带、正

49、交双边带、单边带和残余边带的振幅键控都属于线性调制。在非线性调制中，已调信号通常不能简单地表示为基带信号的线性函数和载波振荡的乘积，而必须用非线性函数表示，已调信号的频谱结构也与基带信号的频谱结构不同，除将基带信号的频谱向较高的频率位置上搬移外，还产生新的频率成分，并改变原来频谱中各频率分量之间的相对关系。移频键控、移相键控均属于非线性调制。黎黎连连业业中中科科院院计计算算所所计计算算机机职职业业技技能能培培训训中中心心(5)传输速率数据传输的速率通常用每秒传输的比特来衡量。例如，2400、4800比特/秒是表示每秒传输的二进制数的个数分别为2400和4800，比特/秒通常写为bps或者BPS

50、。除了以比特/秒作为数据传输速率的单位外，还可以采用波特(BAUD)这个单位。一般来说，与调制解调器有关的速率包括：w调制解调器之间的传输速率(DECSpeed)w数据终端设备与调制解调器之间的传输速率(DTESpeed)w调制解调器本身的串口速率(SerialPortSpeed)w调制解调器间的传输速率一般所说的“2400的调制解调器”或“9600的调制解调器”，其中的“2400”或“9600”指的就是两个调制解调器在线路上传输数据时的传输速率。一般而言，较高速的调制解调器应该包含有低速调制解调器的规格和功能，它可以自动降速来和低速的调制解调器建立连线。例如，14400bps的调制解调器和2