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Capa física - Coggle Diagram
Capa física
Concepto de capa física
Su diseño debe asegurar que siempre que un equipo de la red envie un bit, este reciba de manera correcta.
Medios de transmisión
Su función principal es la transmisión de bits a lo largo de un canal de comunicación.
Los datos viajan mediante señales eléctricas en medios de cobre o señales luminosas en fibra óptica
La capa física es la primera capa del modelo de referencia OSI.
Características de este tipo de señales
El tipo de Transmisión que se llevará a cabo: puede ser en una sola dirección en ambas direcciones y de forma simultánea o alternada
La forma de establecer la conexión inicial.
El valor en microsegundos que dura cada bit en la transmisión → sincronización
El modo en el que se interrumpe la conexión cuando los equipos han acabado de transmitir.
La cantidad de voltios que se utilizan para representar el valor 1 y el valor 0
Valores que deben definirse
Aspectos eléctricos
El medio de transmisión que ha de emplear la red
Los medios de transmisión más rápidos son también más caros
Su función principal es la transmisión de bits a lo largo de un canal de comunicación.
Su diseño debe asegurar que, siempre que un equipo de la red envie un bit, este se reciba de manera correcta en el equipo de destino al que va dirigido.
Aspectos mecánicos
La transmisión de la información
Tipos de transmisión
En función de la circuitería:
Serie/paralelo
Síncrona/asíncrona
Entre dispositivos
Half-duplex
Full-duplex
Simplex
Propiedades
Voltaje (voltios v): diferencia de potencial eléctrico entre dos puntos.
Resistencia (ohmios Ω): todo medio por donde circula una corriente eléctrica presenta resistencia.
Potencia (vatios W): medida de la intensidad con la que se está enviando una señal.
El espectro de una señal y su ancho de banda
Ancho de banda de una señal: diferencia entre el valor máximo y el mínimo de las frecuencias del espectro del mensaje
Ancho de banda de un canal: diferencia entre el valor máximo y el mínimo de las frecuencias del espectro que el canal es capaz de transmitir.
Un canal transmite todas las frecuencias de la señal que caen dentro del ancho de banda del canal
Aquellas frecuencias no transmitidas son filtradas por el canal.
Velocidad de transmisión: número de bits que pueden enviarse por minuto.
Adaptación de la información a las señales
Sistema de numeración
Un sistema de numeración es aquel que emplea un conjunto de símbolos además de unas determinadas reglas que permiten representar cantidades numéricas.
Se utiliza una representación única en la que cada símbolo o conjunto de símbolos representa exclusivamente una cantidad, y a la inversa.
A lo largo de la historia de la humanidad se han desarrollado muchos sistemas
Sistema de numeración
Un sistema de numeración es un conjunto de símbolos y reglas que se utilizan para la representación de datos numéricos.
Base: número de símbolos distintos
Coeficiente: determina el valor según la posición
Sistema de base + coeficiente = sistema posicional o ponderado: aquél en el que el valor representa cada símbolo o cifra de una determinada cantidad depende de su valor absoluto y de la posición relativa que ocupa dicha cifra con respecto a la coma o punto decimal.
Verificación del canal
El canal está sujeto a distintas perturbaciones que hacen que la señal que viaja en él pueda sufrir modificaciones
Las perturbaciones son un conjunto de acciones, internas o externas, que pueden modificar la señal provocando que la señal recibida no sea igual a la transmitida.
Atenuación: Es la pérdida de potencia que sufre la señal con la distancia, se pierde porque parte de la energía se pasa al cable que la conduce.
Reflexión de la red: El receptor refleja cierta cantidad de la energía con al que llegan los pulsos de voltaje, lo que puede interferir en los bits posteriores de la señal.
Ruido: perturbaciones no deseada que se adicionan a la señal, posibles ruidos:
Interferencias electromagnéticas y de radiofrecuencia
Diafonía
Ruido térmico
Ruido de tierra de referencia y de corriente eléctrica
Canales de comunicación
Este medio se conoce como canal de comunicación y, en redes locales, puede ser un cable o bien el aire.
Para poder distribuir la información en forma de señales necesitamos un medio físico por el que transportarla.
El canal y la señal están íntimamente relacionados
Los dispositivos de red requieren la electrónica necesaria para interpretar las magnitudes físicas
Medios físicos de transmisión
Medios guiados - cable físico
Corriente eléctrica
Pulsos de luz
Medios no guiados - aire
Radiofrecuencia
Microondas
Infrarrojos
Señales
Una señal es la variación de una magnitud física, normalmente corriente eléctrica, ondas EM
Señales digitales, utilizadas en dispositivos electrónicos. Una magnitud digital es aquella que toma valores discretos.
Señales analógicas, comunes en la naturaleza, de valores continuos en el tiempo. Una magnitud analógica es aquella que puede tomar infinitos valores dentro de un rango de valores continuos.
Parámetros esenciales
Fase: punto en el que comienza la señal.
Frecuencia:Número de veces que se repite un patrón de la señal
Amplitud: Distancia entre el punto más alto y el punto más bajo de una señal.
Dispositivos que trabajan a nivel físico
Repetidores
Toda señal se debilita por un conductor a medida que avanza
Un repetidor es un dispositivo de capa física que recoge una señal por un puerto de entrada, la regenera, la amplifica y la envía por un puerto de salida.
Inconveniente: Al ser un dispositivo de capa física no realiza ningún filtrado de paquetes
Concentradores (hubs)
Repetidores multipuerto o hubs
Un concentrador es un dispositivo de capa física con varios puertos para la interconexión de dispositivos de red.
La función del hub es regenerar, amplificar y enviar al resto de puertos la señal recibida por uno de ellos.
Tarjetas de red: es un circuito integrado capaz de compartir información con otros dispositivos y traducirla para que el ordenador lo procese correctamente.
Recepción de los datos
La información llega en forma de voltios. El procesador de la tarjeta tiene un reloj que habilita la sincronización de la señal y la sitúa en una cola FIFO (first in first out).
Los V pasan bits por medio de un conversor AD y es entonces cuando se procesan.
Una vez procesados pasan a un buffer de memoria que los envía al bus PCI para que los analice la CPU del ordenador.
Transmisión de datos
La CPU tiene unos datos que quiere enviar a otro ordenador. Estos datos pasan a la placa base por medio del bus PCI, llegan a la tarjeta de red y se van almacenando en el buffer temporal
Cuando el buffer está lleno, envía los datos al procesador de la tarjeta de red, que los pasa bit a bit, al conversor digital-analógico
El conversor transforma los bits en los correspondientes voltios, que se almacena en una cola FIFO.
Cuando la cola esté llena, se envía la corriente eléctrica a través del conector RJ-45, atendiendo a la señal de sincronización que llega del procesador y que indica cuándo acaba cada uno de los bits.
El procesador de la tarjeta realiza más funciones relacionadas con el control de acceso al medio
Identifica los paquetes de datos
Ilumina los LEDS
Responsable de analizar el medio