Capa Física en Redes de Datos
Introducción
La capa física es la base de las comunicaciones en red. Su función principal es la de codificar en señales los dígitos binarios que representan las tramas de la capa de enlace de datos. Además, se encarga de transmitir y recibir estas señales a través de los medios físicos (alambres de cobre, fibra óptica o medio inalámbrico) que conectan los dispositivos de red.
Objetivos
- Explicar la función de los protocolos y los servicios de la capa física en el soporte de las comunicaciones a través de las redes de datos.
- Describir la función de las señales utilizadas para representar bits dentro de una trama mientras se transporta a través de los medios locales.
Medios de Red
Existen tres tipos básicos de medios de red en los cuales se representan los datos:
- Cable de cobre: Las señales son patrones de pulsos eléctricos.
- Fibra óptica: Las señales son patrones de luz.
- Transmisión inalámbrica: Las señales son patrones de transmisión de radio.
Organizaciones de Estandarización
Al igual que otras tecnologías asociadas con la capa de Enlace de datos, las tecnologías de la capa física se definen por diferentes organizaciones, tales como:
- Organización Internacional para la Estandarización (ISO)
- Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos (IEEE)
- Instituto Nacional Estadounidense de Estándares (ANSI)
- Unión Internacional de Telecomunicaciones (ITU)
- Asociación de Industrias Electrónicas/Asociación de la Industria de las Telecomunicaciones (EIA/TIA)
- Autoridades de las telecomunicaciones nacionales, como la Comisión Federal de Comunicaciones (FCC) en EE.UU.
Funciones Esenciales de la Capa Física
- Componentes físicos: Dispositivos electrónicos de hardware, medios y conectores que transmiten y transportan las señales para representar los bits.
- Codificación de datos: Método utilizado para convertir un stream de bits de datos en un código predefinido. Los códigos son grupos de bits utilizados para ofrecer un patrón predecible que pueda reconocer tanto el emisor como el receptor.
- Señalización: La capa física debe generar las señales inalámbricas, ópticas o eléctricas que representan el «1» y el «0» en los medios.
Representación de Bits
Los bits se representan en el medio al cambiar una o más de las siguientes características de una señal:
- Amplitud
- Frecuencia
- Fase
Estándares para Medios de Cobre
Los estándares para los medios de cobre se definen según lo siguiente:
- Tipo de cableado de cobre utilizado.
- Ancho de banda de la comunicación.
- Tipo de conectores utilizados.
- Diagrama de pines y códigos de colores de las conexiones a los medios.
- Distancia máxima de los medios.
Fibra Óptica: Ventajas y Tipos
Ventajas: El cableado de fibra óptica utiliza fibras de plástico o de vidrio para guiar los impulsos de luz desde el origen hacia el destino. Los bits se codifican en la fibra como impulsos de luz. El cableado de fibra óptica puede generar velocidades muy superiores de ancho de banda para transmitir datos sin procesar. Este medio es inmune a la interferencia electromagnética y no conduce corriente eléctrica no deseada cuando existe un problema de conexión a tierra.
Tipos de fibra óptica:
- Monomodo: Transporta un solo rayo de luz, generalmente emitido desde un láser. Permite transmisiones a largas distancias.
- Multimodo: Utiliza emisores LED que no generan una única ola de luz coherente. La luz ingresa a la fibra en diferentes ángulos.