算机网络故障诊断与排除物理层故障诊断与排除.ppt
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1、第2讲:物理层故障诊断与排除,本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。,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。,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
2、电缆是否正确,Modem、CSU/DSU等设备的配置和操作是否正确。,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,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: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;是单工、半双工还是全双工;最初的连接如何建立和完成,通信后连接如何终止;网络接插件有多少针和各针的用途;信道的最大带宽;传输介质(例如,是有导线的还是无导线的);传输方式:是基带传输还是频带传输,或者二者均可;多路复用技术,如FDM、TDM和
3、WDM(Wave-length Division Multiplexing,波分多路复用)等。,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,如抵消与屏蔽、良好的端接和接地技术等。3.常见物理组件RJ-45插座;RJ-45头;DB-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。
4、,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。,2.3.1 近端串扰未通过,原因可能有:近端连接点有问题;远端连接点短路;串对;外部噪声;链路线缆和接插件性能问题或不是同一类产品;线缆的端接质量问题。,2.3.2 衰减未通过,原因可能有:长度过长;温度过高;连接点问题;链路线缆和接插件性能问题或不是同一类产品;线缆的端接质量问题。,2.3.3 接线图未通过,2.3.4 长度未通过,原因可能有:NVP设置不正确,可用已知的好线确定并重新校准NVP;实际长度过长;开路或短路;设备连线和跨接线的总长度过长。,2.3.5
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)。,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:可能由于BNC接
6、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。可能终端电阻的电阻值超过了容限的范围。,2.故障现象2:整个网络完全失效 故障原因: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)。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。,3.故障现象3:常常出现冲突次数过多的现象 故障原因: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。可能电缆段上的MAU过多。可能电缆段存在多个接地点。可能电缆过长。,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
7、场干扰。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:可能是新安装的电缆衰减过大,接头或接插板的阻抗不同。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。,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,
8、如电机。同轴电缆走向与电源电缆并行。,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: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。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。,2.故障现象2:无连接或出现间歇性的连接故障 故障原因:可能是熔接头不合格。可能是光纤链路端接光纤连接器过多,引起链路衰减过大。
9、可能是连接器污染,有灰尘、指纹或湿气。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。,3.故障现象3:光纤布线后与网络中心点无连接故障原因:可能配线盒内安装不正确。可能配线盒处跳线接端不正确(要交叉跳线)。光纤不合格,导致衰减过大。光纤头污染(如灰尘、指纹、湿气)。发射功率不足。电缆过长引起的衰减。,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
10、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,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。,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
11、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。,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:检查是否接通电源,可能是没有接通电源的原因。检查指示灯是否亮,若有电但指示灯不亮,则中继器已损坏。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:定位冲突域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
12、.故障现象3:超时传输锁定机制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。,2.7 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。,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
13、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。,2.多网段集线器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。,3.端口交换式集线器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
14、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。,4.网络互联集线器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。,5.交换式集线器目前,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
15、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。,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。集线器常见的故障如下。1.故障现象1:集线器不能工作 故障原因:检查是否接通电源,可能是没有接通电源的原因。检查指示灯是否亮,若有电但指示灯不亮,则中继器已损坏。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故障原因: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
16、而没有遵守9.6s间距规则。数据包碎片有时会产生帧间距过短。针对上述现象,对集线器进行专业检修。,3.故障现象3:集线器的接地问题故障原因: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。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。,2.8 调制解调
17、器故障诊断与排除,2.8.1 调制解调器概述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。,2.调制解调器的分类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部将它分为内部调制解调器和外部调制解调器的,也
18、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3 840bps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。,(2)按外形分类就外形而言,调制解调器可分为外置式、内插式、袖珍型和机架型4种。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,极适合初学者使用。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。袖珍型调制解调
19、器可装在衣服口袋中,携带非常方便。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。,(3)按使用线路分类调制解调器按电话线路可分为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;LEASED LINE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。(4)按操作模式分类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。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
20、的情况下,此时小型微机被当成终端使用。,(6)按数据压缩和检错方法分类调制解调器可以以数据检错的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。MNP5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。V.42bis是CCITT于1989年公布的4倍压缩效率的数据压缩标准,可将2 400bps的调制解调器的有效传输率提高到9 600bps。,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单工方式:两地之间只能按一个指定方向单向传输数
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