CAPA Física
Es la que se encarga de las conexiones físicas de la computadora hacia la red, tanto en lo que se refiere al medio físico como a la forma en la que se transmite la información.

OBJETIVOS: Explicar la función de los protocolos y los servicios dela capa física en el soporte de las comunicaciones através de las redes de datos.                                                                                                                 Describir la función de las señales utilizadas para representar bits como una trama mientras se transporta la trama a través de los medios locales.                                                                                                     Describir el propósito de la señalización y la codificación de la capa física según cómo se utilizan en las redes.                                                                                                                                                                                      Identificar las carácterísticas básicas de los medios de red inalámbricos, de fibra óptica y de cobre.
Describir las formas en que se utilizan comúnmente los medios de red inalámbricos, de fibra óptica y de cobre.

SERVICIOS Y PROTOCOLOS DE LA CAPA Física

• Los protocolos de la capa superior de OSI preparan los datos desde la red humana para realizar la transmisión hacia su destino. La capa física controla de qué manera se ubican los datos en los medios de comunicación.
• La función de la capa física de OSI es la de codificar en señales los dígitos binarios que representan las tramas de la capa de Enlace de datos, además 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 la red.
• El envío de tramas a través de medios de transmisión requiere los siguientes elementos de la capa física:

-Medios físicos y conectores asociación.                                                                                                              – Una representación de los bits en los medios.                                                                                          -Codificación de los datos y de la información de control.                                                                                             -Sistema de circuitos del receptor y transmisor en los dispositivos de red.

•   Los medios no transportan la trama como una única entidad. Los medios transportan señales, una por vez, para representar los bits que conforman la trama.
• Existen tres tipos básicos de medios de red en los cuales se representan los datos:                                  – Cable de cobre.                                                                                                                                                            – Fibra                                                                                                                                                            —- Inalámbrico
• La presentación de los bits depende del tipo de medio. Para los medios de cable de cobre, las señales son patrones de pulsos eléctricos. Para los medios de fibra, las señales son patrones de luz. Para los medios inalámbricos, las señales son patrones de transmisiones de radio.
• 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:

-La Organización Internacional para la Estandarización (ISO)                                                                                                      -El Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos (IEEE)                                                                                                       -El Instituto Nacional Estadounidense de Estándares (Ansí)                                                                                              -La Uníón Internacional de Telecomunicaciones (ITU)                                                                      – La Asociación de Industrias Electrónicas/Asociación de la Industria de las Telecomunicaciones (EIA/Tía)                                                                                                                                           -Autoridades de las telecomunicaciones nacionales, como la Comisión Federal de Comunicaciones (FCC) en EE.UU.

• Hardware y tecnologías de la Capa física
• Las tecnologías definidas por estas organizaciones incluyen cuatro áreas de estándares de la capa Propiedades físicas y eléctricas de los medios

-Propiedades mecánicas (materiales, dimensiones, diagrama de pines) de los conectores                                                                                                                                 -Representación de los bits por medio de las señales (codificación)                                                                                 -Definición de las señales de la información de control

• Las tres funciones esenciales de la capa física son:

• La transmisión de la trama a través de los medios se realiza mediante un stream de bits enviados uno por vez. La capa física representa cada uno de los bits de la trama como una señal.
  
• En la capa física del nodo receptor, las señales se vuelven a convertir en bits. Luego se examinan los bits para los patrones de bits del comienzo y el final de la trama con el objetivo de determinar si se ha recibido una trama completa. Luego la capa física envía todos los bits de una trama a la capa de Enlace de datos.
• El envío exitoso de bits requiere de algún método de sincronización entre el transmisor y el receptor.
• Métodos de señalización
• Los bits se representan en el medio al cambiar una o más de las siguientes carácterísticas de una señal:

• El método de señalización utilizado debe ser compatible con un estándar para que el receptor pueda detectar las señales y decodificarlas. El estándar incluye un acuerdo entre el transmisor y el receptor sobre cómo representar los 1 y los 0. Si no existe un acuerdo de señalización, es decir, si se utilizan diferentes estándares en cada extremo de la transmisión, la comunicación a través del medio físico no se podrá llevar a cabo.
• Un valor de bajo voltaje representa un 0 lógico y un valor de alto voltaje representa un 1 lógico. El intervalo de voltaje depende del estándar específico de capa física utilizado. 
• La capa física del dispositivo de red debe ser capaz de detectar señales legítimas de datos e ignorar señales aleatorias sin datos que también pueden encontrarse en el medio físico. El stream de señales que se transmite necesita iniciarse de tal forma que el receptor reconozca el comienzo y el final de la trama.
• Patrones de señales: Una forma de detectar tramas es iniciar cada trama con un patrón de señales que represente los bits que la capa física reconoce como indicador del comienzo de una trama. Otro patrón de bits señalizará el final de la trama.
• Los diferentes medios físicos admiten la transferencia de bits a distintas velocidades. La transferencia de datos puede medirse de tres formas:
• Ancho de banda: La capacidad que posee un medio de transportar datos. Se mide en kilobits por segundo (kbps) o megabits por segundo (Mbps).
• Capacidad de transferencia útil: es la medida de datos utilizables transferidos durante un período de tiempo determinado.

Carácterísticas y usos de los medios de red

• Muchas organizaciones que establecen estándares han contribuido con la definición de las propiedades mecánicas, eléctricas y físicas de los medios disponibles para diferentes comunicaciones de datos. Estas especificaciones garantizan que los cables y conectores funcionen según lo previsto mediante diferentes implementaciones de la capa de Enlace de datos.
• Los estándares para los medios de cobre se definen según lo siguiente:

• El medio más utilizado para las comunicaciones de datos es el cableado que utiliza alambres de cobre para señalizar bits de control y datos entre los dispositivos de red. El cableado utilizado para las comunicaciones de datos generalmente consiste en una secuencia de alambres individuales de cobre que forman circuitos que cumplen objetivos específicos de señalización.
• Otros tipos de cableado de cobre, conocidos como cables coaxiales, tienen un conductor simple que circula por el centro del cable envuelto por el otro blindaje, pero está aislado de éste. El tipo de medio de cobre elegido se especifica mediante el estándar de la capa física necesario para enlazar las capas de Enlace de datos de dos o más dispositivos de red.
• Los datos se transmiten en cables de cobre como impulsos eléctricos. Un detector en la interfaz de red de un dispositivo de destino debe recibir una señal que pueda decodificarse exitosamente para que coincida con la señal enviada.
• El cableado de par trenzado no blindado (UTP), como se utiliza en las LAN Ethernet, consiste en cuatro pares de alambres codificados por color que han sido trenzados y cubiertos por un revestimiento de plástico flexible.
• El trenzado cancela las señales no deseadas. Cuando dos alambres de un circuito eléctrico se colocan uno cerca del otro, los campos electromagnéticos externos crean la misma interferencia en cada alambre. Cuando esta interferencia común se encuentra en los alambres del par trenzado, el receptor los procesa de la misma manera pero en forma opuesta. Como resultado, las señales provocadas por la interferencia electromagnética desde fuentes externas se cancelan de manera efectiva.
• Estándares de cableado UTP: Tía/EIA-568A estipula los estándares comerciales de cableado para las instalaciones LAN y es el estándar de mayor uso en entornos de cableado LAN. Algunos de los elementos definidos son: