Videitos Capa Física

Fibra Ópticas








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Video OSI - TCP/IP

Topologia y Dispositivos

Topología y medios compartidos

Indirectamente, el tipo de conexión que se haga en la capa física puede influir en el diseño de la capa de Enlace. Atendiendo al número de equipos que comparten un medio hay dos posibilidades:

-Conexiones punto a punto: que se establecen entre dos equipos y que no admiten ser compartidas por terceros
-Conexiones multipunto: en la que más de dos equipos pueden usar el medio.
-Conexiones punto a multipunto: se refiere a la comunicación que se logra a través de un específico y distinto tipo de conexión multipunto, ofreciendo varias rutas desde una única ubicación a varios lugares. Una conferencia puede ser considerada una comunicación punto a multipunto ya que existe solo un orador (transmisor) y múltiples asistentes (receptor).

Así por ejemplo la fibra óptica no permite fácilmente conexiones multipunto (sin embargo, véase FDDI) y por el contrario las conexiones inalámbricas son inherentemente multipunto (sin embargo, véanse los enlaces infrarrojos). Hay topologías como el anillo, que permiten conectar muchas máquinas a partir de una serie de conexiones punto a punto.


Dispositivos de Interconexión

NIC (Tarjera de Interfaz de Red)

Una tarjeta de red permite la comunicación entre diferentes aparatos conectados entre si y también permite compartir recursos entre dos o más computadoras (discos duros, CD-ROM, impresoras, etc). A las tarjetas de red también se les llama adaptador de red o NIC (Network Interface Card, Tarjeta de Interfaz de Red en español). Hay diversos tipos de adaptadores en función del tipo de cableado o arquitectura que se utilice en la red (coaxial fino, coaxial grueso, Token Ring, etc.), pero actualmente el más común es del tipo Ethernet utilizando un interfaz o conector RJ-45.

Aunque el término tarjeta de red se suele asociar a una tarjeta de expansión insertada en una ranura interna de un computador o impresora, se suele utilizar para referirse también a dispositivos integrados (del inglés embebed) en la placa madre del equipo, como las interfaces presentes en la videoconsola Xbox o los notebooks. Igualmente se usa para expansiones con el mismo fin que en nada recuerdan a la típica tarjeta con chips y conectores soldados, como la interfaz de red para la Sega Dreamcast, las PCMCIA, o las tarjetas con conector y factor de forma CompactFlash y Secure Digital SIO utilizados en PDAs

Cada tarjeta de red tiene un número de identificación único de 48 bits, en hexadecimal llamado dirección MAC (no confundir con Apple Macintosh). Estas direcciones hardware únicas son administradas por el Institute of Electronic and Electrical Engineers (IEEE). Los tres primeros octetos del número MAC son conocidos como OUI e identifican a proveedores específicos y son designados por la IEEE.

Se denomina también NIC al chip de la tarjeta de red que se encarga de servir como interfaz de Ethernet entre el medio físico (por ejemplo un cable coaxial) y el equipo (por ejemplo un ordenador personal o una impresora). Es un chip usado en computadoras o periféricos tales como las tarjetas de red, impresoras de red o sistemas intergrados (embebed en inglés), para conectar dos o más dispositivos entre sí a través de algún medio, ya sea conexión inalámbrica, cable UTP, cable coaxial, fibra óptica, etc

Repetidores

Cuando las distancias entre los nodos de una red son muy elevadas los efectos de la atenuación resultan siendo intolerables, es necesario entonces utilizar dispositivos que restauren la señal a su estado original. Los repetidores son dispositivos encargados de regenerar la señal entre los dos segmentos de red que interconectan, extendiendo de esta forma su alcance.
Su funcionamiento es el siguiente: toman la señal que circula por una red y la propagan sin efectuar ningún tipo de traducción o interpretación de dicha señal. Su efecto sobre el retardo de propagación de la señal es mínimo.
Dos cables unidos por un repetidor se ven como un mismo cable. Por ello, sobre ambos debe ir el mismo tipo de red de área local, puesto que los nodos de ambos segmentos pertenecen a la misma red. Sin embargo, los cables que unen sí pueden ser diferentes, por ejemplo coaxial y fibra óptica.

Concentradores de Cableado

Un concentrador es un dispositivo que actúa como punto de conexión central entre los nodos que componen una red. Los equipos conectados al propio concentrador son miembros de un mismo segmento de red, y comparten el ancho de banda del concentrador para sus comunicaciones.
Los concentradores aparecieron como solución al problema de las redes que se conectaban a un único cable (redes en bus), ya que si este cable se deterioraba, la red dejaba de ser operativa. El concentrador hace de punto central de todas las conexiones, de manera que si un cable de conexión de un equipo a la red se estropea, el resto de la red puede seguir operativa. Un concentrador es el centro donde convergen las conexiones de todos los equipos.
Los concentradores pueden ser de dos tipos:

• Activos: realizan la regeneración de la señal que reciben antes de ser enviada.
• Pasivos: en este caso no regeneran la señal, limitándose a interconectar los equipos.

Su funcionamiento es muy sencillo, todos los equipos de la red se conectan a un núcleo central, el concentrador, mediante un cable. Cuando un equipo envía un mensaje, los datos llegan al concentrador y éste los regenera (si es un concentrador activo) y los retransmite a todos los puestos que estén conectados a cada uno de sus puertos.

En cascada: cada concentrador conectado al siguiente.
Hubs en cascada

Hubs en estrella

Estandares

Ethernet (IEEE 802.3)
IEEE 802.3 LANs come in a few flavors, each with it's own media, speed and cable length issues:

Technology	Data Rate (Mbps)	Maximum Segment Length (m)	Media
"Ethernet"	10	500	50-ohm coax – thick
10Base5 (IEEE 802.3)	10	500	50-ohm coax – thick
10Base2 (IEEE 802.3)	10	185	50-ohm coax – thin (RG-58) – cheapernet
1Base5 (IEEE 802.3)	1	250	Unshielded twisted-pair wire (CAT 3-5)
10BaseT (IEEE 802.3)	10	100	Unshielded twisted-pair wire (CAT 3-5)
10Broad36 (IEEE 802.3)	10	1800	75-ohm coax
100BaseTX	100	100	Unshielded twisted-pair wire (CAT 5 or 5e)

ESTANDARES DEFINIDOS EN LOS MEDIOS GUIADOS

- 10Base5(10 Mbps, 500 metros) (IEEE 802.3): También llamado cable Thick coaxial .Es un cable de 75 ohmios. Los ordenadores suelen conectarse mediante conectores T.

- 10base2 (10 Mbps, 200 metros) (IEEE 802.3): También llamado Thin coaxial . Es de 50 ohmios. Los ordenadores suelen conectarse mediante conectores T.

- 10baseF: Utiliza fibra óptica. Este se divide en tres especificaciones:

- 10basefp(pasiva): Topología en estrella pasiva para interconectar 1 KM por segmento como máximo.

- 10baseFL: Define un enlace punto a punto que se puede usar para conectar estaciones o repetidores a una distancia máxima de dos Km.

- 10baseFB: Define un enlace punto a punto que puede usarse para conectar repetidores a dos km como máximo.

Modulacion - Demodulacion

MODULACION
Proceso por el cual una señal digital originada por el emisor es convertida en analógica para ser transmitida al receptor.

Modulación linea
La modulación lineal recibe su nombre porque el espectro que produce está relacionado en forma lineal con el espectro del mensaje.

Entre los tipos de modulación lineal se encuentran los siguientes:

1. Modulación de amplitud (AM): Consiste en modificar la amplitud de una señal de alta frecuencia, denominada portadora, en función de una señal de baja frecuencia, denominada moduladora, la cual es la señal que contiene la información que se desea transmitir.
2. Modulación de frecuencia (FM): A diferencia de la AM, esta modulación consiste en modificar la frecuencia de la señal portadora según la señal digital que se transmite.
3. Modulación en fase (PM): Consiste en variar la fase de la señal portadora amplitud constante, en forma directamente proporcional a la amplitud de la señal modulante.

Demodulación

Proceso por el cual se toma una señal análoga y se transforma en una digital.

Modos de transmision según su sentido

Duplex: Se utiliza para definir un sistema que es capaz de mantener una comunicación bidireccional, enviando y recibiendo mensajes de forma simultánea.
Existen tras categorías a distinguir en las comunicaciones, que son las siguientes:

Full Duplex: Permite tener canales de envió y recepción simultáneos.

Half Duplex: Son sistemas que permiten el envió y recepción de mensajes, pero no de forma simultanea, lo que quiere decir que se debe generar de forma alternada estos roles.

Simplex: Estos sistemas solo permiten que el flujo de información se haga en un solo sentido, un ejemplo de ello suele ser la fibra óptica.



Transmisión paralela: Se utilizan los alambres múltiples que pueden transmitir datos múltiples simultáneamente, que permite tarifas de transferencia más altas de datos que pueda alcanzado que con la transmisión serial. Este método se utiliza internamente dentro de la computadora, por ejemplo los autobúses internos, y a veces externamente para las cosas tales como las impresoras, esto permite que al enviar los datos bit a bit algunos segmentos de informacion lleguen antes que otros, ejemplo: Hola a todos, puede llegar primero el todos antes que el hola, que significa que el “significado original” del mensaje está perdido y conduce así a la corrupción. Cómo la transmisión de datos siempre paralela es inadecuada para las largas distancias (según lo mencionado ya) porque el error es más probable.

Transmisión serial: En este tipo de transmisón los datos se transladan uno de tras de otro y son enviados por un solo canal de envio, esta tansmision es malenta que la trasmision en pralelo pero tiene como ventajas que es menos costosa que la transmision paralelo y los datos se envian por un solo canal por lo que es usada para trasmitir a distansias mas largas.

Transmisión Asíncrona
La transmisión asíncrona es aquella que se transmite o se recibe un caracter, bit por bit añadiendole bits de inicio, y bits que indican el término de un paquete de datos, para separar así los paquetes que se van enviando/recibiendo para sincronizar el receptor con el transmisor. El bit de inicio le indica al dispositivo receptor que sigue un caracter de datos; similarmente el bit de témino indica que el caracter o paquete ha sido completado.

Transmisión Síncrona
Este tipo de transmisión el envío de un grupo de caracteres en un flujo contínuo de bits. Para lograr la sincronización de ambos dispositivos (recpetor y transmisor) ambos dispositivos proveen una señal de reloj que se usa para establecer la velocidad de transmisión de datos y para habilitar los dispositivos conectados a los modems para identificar los caracteres apropiados mientras estos son transmitidos o recibidos. Antes de iniciar la comunicación ambos dispositivos deben de establecer una sincronización entre ellos. Para esto, antes de enviar los datos se envían un grupo de caracteres especiales de síncronía. Una vez que se logra la síncronía, se pueden empezar a transmitir datos.

CODIFICACION

La codificación es un método utilizado para convertir un stream de bits de datos a un código predefinido. Estos códigos son grupos de bits utilizados para ofrecer un patrón que pueda ser reconocido por el transmisor y por el receptor. La utilización de estos patrones predecibles permite distinguir los bits de datos de los bits de control, ofreciendo una mejor detección de errores en los medios. Además de crear códigos para los datos, los métodos de codificación de la capa física proporcionan códigos para control, como la identificación del comienzo y el final de una trama. El Host que realiza la transmisión transmitirá el patrón específico de bits o un código para identificar el comienzo y el final de la trama.

SEÑALIZACION

En la capa física se generan señales inalámbricas, ópticas o eléctricas que se encargan de representar el “0” y el “1”, realmente esto es tan simple como un cambio en el nivel de una señal eléctrica, un pulso óptico o un método de señalización más complejo como el caso de las redes inalámbricas que su medio de transmisión es por medio de ondas de radio. En el momento en que se envía información a través de la red se hace mediante una trama que es un conjunto de bits y esto se presenta a la capa física como una unidad, la transmisión de la trama a través de los medios se realiza mediante un stream de bits enviados uno a la vez, la capa física representa cada uno de los bits como una señal y cada señal que es enviada cuenta con un tiempo especifico para ocupar los medios, a esto se le denomina tiempo de bit, estas señales son recibidas y procesadas por el dispositivo receptor y se vuelven a enviar para representarlas como bits. La capa física del nodo (receptor) recibe las señales y las vuelven a convertir en bits, esto se hace para examinar los bits de patrones de inicio y final y así poder saber si la trama recibida esta completa una vez hecho esto la capa física envía todos los bits de la trama la capa de enlace de datos.

Capa Física

Objetivo Capa Física

La misión principal de esta capa es transmitir bit a bit por un canal de comunicación entre nodos, de manera que cuando el emisor envíe información, esta llegue sin alteración al receptor.

La capa física proporciona sus servicios a la capa de enlace de datos, definiendo las especificaciones eléctricas, mecánicas, de procedimiento y funcionales.

Sus principales funciones

• Definir el medio o medios físicos por los que va a viajar la comunicación: cable de pares trenzados (o no, como en RS232/EIA232), coaxial, guías de onda, aire, fibra óptica.

• Definir las características materiales (componentes y conectores mecánicos) y eléctricas (niveles de tensión) que se van a usar en la transmisión de los datos por los medios físicos.

• Definir las características funcionales de la interfaz (establecimiento, mantenimiento y liberación del enlace físico).

• Transmitir el flujo de bits a través del medio.

• Manejar las señales eléctricas del medio de transmisión, polos en un enchufe, etc.

• Garantizar la conexión (aunque no la fiabilidad de dicha conexión).

Establecer medio físico:

Cable	Capacidad de Transmision	Longitud máxima sin repetidor	Inmunidad Electronagnetica
Par trenzado UTP categoría 5	10-100Mbps	100 m	Limitada
Par trenzado apantallado STP	10-100Mbps	100m	Media
Coaxial fino	10-100Mbps	200 m	Media
Coaxial grueso	10-100Mbps	500 m	Media
Fibra óptica multimodo	100Mbps	2 km	Alta
Fibra óptica monomodo	100-2400Mbps	40 km	Alta

Medio no-guiado	Frecuencia	Datos
Telvision VHF (very high frecuency) Radio FM	30-300 Mhz	hasta 100kbps
Television UHF (ultra high frecuency) Microondas Terestres	300-3000 Mhz	hasta 10 Mbps
Microondas terrestrees y por satelite	3-30 Ghz	hasta 100 Mbps
Infrarrojos Enlaces cercanos punto a punto (experimental)	30-300 Ghz	hasta 750 Mbps