Capa Física en Redes de Computadoras

Capa Física

Su función principal es la transmisión de bits a lo largo de un canal. Su diseño debe asegurar que siempre que un equipo de la red envíe un bit, este lo reciba de manera correcta.

Señales

Variación física, normalmente corriente eléctrica, que se utiliza para transmitir información.

Canales de Comunicación

Es necesario un medio físico para transmitir las señales. Este medio por el que se transportan se conoce como canal de comunicación y, en redes, puede ser cable o aire.

Adaptación de las Señales

Es preciso un proceso que transporte la información que entienden las personas en información que manejan los ordenadores.

Características de las Señales

• Amplitud: la distancia más alta y baja de una onda.
• Frecuencia: las veces que se repite algo en un periodo de tiempo.
• Fase: punto en el que comienza la señal con respecto al origen en un sistema de coordenadas.
• Desfase: puede medirse en ángulo, en distancia de ondas y tiempo.

Tipos de Señales

• Cables: coaxial y par trenzado
• Ondas: microondas, infrarrojos, radiofrecuencia.

Codificación/Decodificación

• TTL (Lógica de Transistor a Transistor): a la señal más alta se le asigna un 1 y a la más baja un 0.
• Manchester: más complejo de procesar pero más inmune. Cuando sube se le asigna un 1, cuando baja un 0.

Modulación/Demodulación

La señal que contiene la información que se debe transmitir se llama señal moduladora y a ella se le suma la portadora que será la que varíe alguna característica.

Tipos de Transmisión

• Serie/Paralelo: un grupo de bits enviados a la vez en el mismo instante.
• Síncrona/Asíncrona: envía y recibe información a la misma velocidad (síncrona) o a diferente velocidad (asíncrona).
• Simplex: transmite en una sola dirección.
• Half Duplex: transmiten los dos y en las dos direcciones pero no al mismo tiempo.
• Duplex: transmiten los dos a la vez.

Propiedades Eléctricas

• Voltaje: diferencial de potencial eléctrico entre dos puntos.
• Resistencia: en ohmios. Incide directamente en la potencia del envío del material.
• Intensidad: amperios. Cantidad de electrones que pasan por unidad de tiempo.
• Potencia: vatios. Cantidad de energía que se entrega por unidad de tiempo.

Ancho de Banda

• De un Canal: es el margen de una señal que es capaz de transmitir un canal.
• De una Señal: es la longitud, de la extensión de frecuencias que se concentra la mayor parte de la señal.

Perturbaciones en las Señales

Son un conjunto de decisiones internas y externas que pueden modificar la señal provocando que la señal recibida no sea igual a la transmitida.

Tipos de Perturbaciones

• Atenuación: es la pérdida de potencia que sufre una señal en función de la distancia recorrida.
• Reflexión: refleja en cierta cantidad de energía con la que llega el voltaje.
• Ruido: es todo tipo de modificación en nuestra señal. Perturbación no deseada en la señal de envío.
• Interferencia Electromagnética y Radiofrecuencia: originadas por señales externas. Se deben generalmente a sistemas de radio o TV.
• Diafonía: es cuando tenemos dos cables, de par trenzado, que es el acoplamiento entre señales cercanas.
• Ruido Térmico y Tierra: inevitable en señales eléctricas, lo producen los electrones al moverse por el cable.

Medios Físicos de Transmisión

Guiados

• Corriente eléctrica: par trenzado y coaxial.
• Puntos de luz: fibra óptica.

No Guiados

• Infrarrojos: conexión entre nodos de red.
• Microondas: altas frecuencias, comunicación con satélites.
• Radiofrecuencia: ondas de radio a altas frecuencias, sirve para establecer el intercambio de información.

Fibra Óptica

Transmite información mediante pulsos de luz que viajan por el cable de fibra óptica. Se utilizan diodos LED y diodos de emisión láser.

Tipos de Fibra Óptica

• Multimodo: el más económico.
• Multimodo con Índice Graduado: mayor distancia y menos desfase.
• Monomodo: el más caro.

Conectores de Fibra Óptica

• SC: más barato, monomodo, multimodo. Europa y EEUU.
• FC:
• LC: es como SC pero en pequeño.

Tarjetas de Red

Circuito integrado capaz de compartir información con otros dispositivos y traducirla para que el ordenador la procese. Se conectan mediante el bus PCI.

Repetidores

Dispositivo que coge la señal de un puerto, la regenera y la vuelve a mandar por un puerto de salida.

Concentradores

Tiene un canal de 1 entrada y 1 señal de salida por muchos puertos a la vez. También regenera, reenvía y amplifica la señal recibida al resto de puertos por uno de ellos.

Cable Coaxial

Presenta un gran blindaje contra las interferencias externas que puede recibir la señal de datos. Por ello se utiliza para transmitir a grandes distancias con una buena velocidad de transmisión.

Tipos de Cable Coaxial

• De Banda Ancha: transmitir señales analógicas a altas frecuencias.
• De Banda Base: se utiliza para conectar redes de ordenadores.
  • Delgado: color blanco, transportar sin pérdida hasta 185m.
  • Grueso: color amarillo, capaz de enviar señal sin pérdidas hasta 500m.

La diferencia entre estos dos es la flexibilidad.

Cable de Par Trenzado

Está formado por dos alambres entrelazados en forma helicoidal formando un trenzado que consigue reducir la interferencia electromagnética por el efecto de cancelación.

Tipos de Cable de Par Trenzado

• UTP
• STP
• FTP