Unidad 4 Capa Física Introducción Capa Física Cualquier Medio

Unidad 4 Capa Física Introducción
Capa Física
Cualquier Medio Físico De Transporte De Señal Está Sujeto A Ciertas Restricciones, En
Particular Que Se Pierde Intensidad En La Señal A Medida Que Se Difunde. Protocolo De
Bajo Nivel Utilizados Para Transmitir Datos Punto A Punto. Actualmente, El Principal
Problema Es Aprovechar Bien El Medio Físico, Dando Acceso A Múltiples Emisores Ya
Sea Multiplexando O Compartiendo La Señal Física.
4.1.1 Fundamentos Capa Física
La Capa Física Del Modelo De Referencia Osi 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 Son Los:
Medios Guiados: Cable Coaxial, Cable De Par Trenzado, Fibra Óptica Y Medios No
Guiados: Radio, Infrarrojos, Microondas, Láser Y Otras Redes Inalámbricas Como A Las
Características Del Medio: Tipo De Cable O Calidad Del Mismotipo De Conectores
Normalizados Y La Forma En La Que Se Transmite La Información Codificación De Señal,
Niveles De Tensión/Intensidad De Corriente Eléctrica, Modulación, Tasa Binaria.
Es La Encargada De Transmitir Los Bits De Información A Través Del Medio Utilizado Para
La Transmisión. Se Ocupa De Las Propiedades Físicas Y Características Eléctricas De Los
Diversos Componentes; De La Velocidad De Transmisión, Si Ésta Es Uni O Bidireccional
(Símplex, Dúplex O Full-Dúplex). También De Aspectos Mecánicos De Las Conexiones Y
Terminales, Incluyendo La Interpretación De Las Señales Eléctricas/Electromagnéticas.
Se Encarga De Transformar Una Trama De Datos Proveniente Del Nivel De Enlace En Una
Señal Adecuada Al Medio Físico Utilizado En La Transmisión. Estos Impulsos Pueden Ser
Eléctricos (Transmisión Por Cable) O Electromagnéticos (Transmisión Sin Cables).
4.1.2 Propiedades Mecánicas Eléctricas De Los Medios De Transmisión
•Cable De Pares / Par Trenzado:
Consiste En Hilos De Cobre Aislados Por Una Cubierta Plástica Y Torzonada Entre Sí.
Debido A Que Puede Haber Acoples Entre Pares, Estos Se Trenza Con Pasos Diferentes.
La Utilización Del Trenzado Tiende A Disminuir La Interferencia Electromagnética.
Este Tipo De Medio Es El Más Utilizado Debido A Su Bajo Coste (Se Utiliza Mucho En
Telefonía) Pero Su Inconveniente Principal Es Su Poca Velocidad De Transmisión Y Su
Corta Distancia De Alcance. Se Utilizan Con Velocidades Inferiores Al Mhz (De Aprox. 250
Khz). Se Consiguen Velocidades De Hasta 16 Mbps. Con Estos Cables, Se Pueden
Transmitir Señales Analógicas O Digitales.
Es Un Medio Muy Susceptible A Ruido Y A Interferencias. Para Evitar Estos Problemas Se
Suele Trenzar El Cable Con Distintos Pasos De Torsión Y Se Suele Recubrir Con Una Malla
Externa Para Evitar Las Interferencias Externas. En Su Forma Más Simple, Un Cable De
Par Trenzado Consta De Dos Hilos De Cobre Aislados Y Entrelazados. Hay Dos Tipos De
Cables De Par Trenzado: Cable De Par Trenzado Sin Apantallar (Utp) Y Par Trenzado
Apantallado (Stp). A Menudo Se Agrupan Una Serie De Hilos De Par Trenzado Y Se
Encierran En Un Revestimiento Protector Para Formar Un Cable. El Número Total De
Pares Que Hay En Un Cable Puede Variar. El Trenzado Elimina El Ruido Eléctrico De Los
Pares Adyacentes Y De Otras Fuentes Como Motores, Relés Y Transformadores.
•Cable Coaxial
Consiste En Un Cable Conductor Interno (Cilíndrico) Separado De Otro Cable Conductor
Externo Por Anillos Aislantes O Por Un Aislante Macizo. Todo Esto Se Recubre Por Otra
Capa Aislante Que Es La Funda Del Cable. Este Cable, Aunque Es Más Caro Que El Par
Trenzado, Se Puede Utilizar A Más Larga Distancia, Con Velocidades De Transmisión
Superiores, Menos Interferencias Y Permite Conectar Más Estaciones. Se Suele Utilizar
Para Televisión, Telefonía A Larga Distancia, Redes De Área Local, Conexión De
Periféricos A Corta Distancia, Etc...Se Utiliza Para Transmitir Señales Analógicas O
Digitales. Sus Inconvenientes Principales Son: Atenuación, Ruido Térmico, Ruido De
Intermodulación.
Para Señales Analógicas Se Necesita Un Amplificador Cada Pocos Kilómetros Y Para
Señales Digitales Un Repetidor Cada Kilómetro.
•Fibra Óptica
Es El Medio De Transmisión Mas Novedoso Dentro De Los Guiados Y Su Uso Se Esta
Masificando En Todo El Mundo Reemplazando El Par Trenzado Y El Cable Coaxial En Casi
Todo Los Campos. En Estos Días Lo Podemos Encontrar En La Televisión Por Cable Y La
Telefonía. En Este Medio Los Datos Se Transmiten Mediante Una Haz Confinado De
Naturaleza Óptica, De Ahí Su Nombre, Es Mucho Más Caro Y Difícil De Manejar Pero Sus
Ventajas Sobre Los Otros Medios Lo Convierten Muchas Veces En Una Muy Buena
Elección Al Momento De Observar Rendimiento Y Calidad De Transmisión.
Físicamente Un Cable De Fibra Óptica Esta Constituido Por Un Núcleo Formado Por Una
O Varias Fibras O Hebras Muy Finas De Cristal O Plástico; Un Revestimiento De Cristal O
Plástico Con Propiedades Ópticas Diferentes A Las Del Núcleo, Cada Fibra Viene Rodeada
De Su Propio Revestimiento Y Una Cubierta Plástica Para Protegerla De Humedades Y El
Entorno.
En El Cable De Fibra Óptica Las Señales Que Se Transportan Son Señales Digitales De
Datos En Forma De Pulsos Modulados De Luz. Esta Es Una Forma Relativamente Segura
De Enviar Datos Debido A Que, A Diferencia De Los Cables De Cobre Que Llevan Los
Datos En Forma De Señales Electrónicas, Los Cables De Fibra Óptica Transportan
Impulsos No Eléctricos. Esto Significa Que El Cable De Fibra Óptica No Se Puede Pinchar
Y Sus Datos No Se Pueden Robar. El Cable De Fibra Óptica Es Apropiado Para Transmitir
Datos A Velocidades Muy Altas Y Con Grandes Capacidades Debido A La Carencia De
Atenuación De La Señal Y A Su Pureza. Composición Del Cable De Fibra Óptica Una Fibra
Óptica Consta De Un Cilindro De Vidrio Extremadamente Delgado, Denominado Núcleo,
Recubierto Por Una Capa De Vidrio Concéntrica, Conocida Como Revestimiento. Las
Fibras A Veces Son De Plástico. El Plástico Es Más Fácil De Instalar, Pero No Puede Llevar
Los Pulsos De Luz A Distancias Tan Grandes Como El Vidrio.
Debido A Que Los Hilos De Vidrio Pasan Las Señales En Una Sola Dirección, Un Cable
Consta De Dos Hilos En Envolturas Separadas. Un Hilo Transmite Y El Otro Recibe. Una
Capa De Plástico De Refuerzo Alrededor De Cada Hilo De Vidrio Y Las Fibras Kevlar
Ofrece Solidez. En El Conector De Fibra Óptica, Las Fibras De Kevlar Se Colocan Entre Los
Dos Cables. Al Igual Que Sus Homólogos (Par Trenzado Y Coaxial), Los Cables De Fibra
Óptica Se Encierran En Un Revestimiento De Plástico Para Su Protección. Las
Transmisiones Del Cable De Fibra Óptica No Están Sujetas A Intermodulaciones
Eléctricas Y Son Extremadamente Rápidas, Comúnmente Transmiten A Unos 100 Mbps,
Con Velocidades Demostradas De Hasta 1 Gigabit Por Segundo (Gbps). Pueden
Transportar Una Señal (El Pulso De Luz) Varios Kilómetro
4.2 Tratamiento De Errores
La Señal Recibida Diferirá De La Señal Transmitida Por Las Dificultades Y Adversidades
Sufridas En La Transmisión.En Una Señal Analógica: Se Introducen Alteraciones
Aleatorias Que Reducen La Calidad De La Señal. En Una Señal Digital: Se Producen Bits
Erróneos. Las Alteraciones Más Significativas Son: Atenuación Distorsión De Retardo
Ruido
4.2.1 Ruido
El Ruido Viene Provocado Por Causas Naturales O Porinterferencias De Otros Sistemas
Eléctricos .Clases De Ruido:
Térmico:
Debido A La Agitación Térmica De Los Electrones Afectando A Todos Los Componentes
Electrónicos Y A Los Medios De Trasmisión Es Decir El Ruido Viene Provocado Por Causas
Naturales De Ínter Modulación: Se Produce Cuando Señales De Distintas Frecuencias
Comparten Un Mismo Medio. Diafonía Impulsivo: Ruido No Continuo Y Con Pulsos O
Picos Irregulares De Corta Duración, Y De Amplitud Relativamente Grande.
4.2.2 Interferencia
La Interferencia Esta Causada Por Señales De Otros Sistemas De Comunicación Que Son
Captadas Conjuntamente A La Señal Propia. La Forma En Que Las Interferencias Afectan
Al Cableado Depende De Ciertas Características Del Cable, Como Ser:
* Que Posea Una Malla Metálica Que Lo Cubre.
* La Cantidad De Trenzas Y Vueltas Que Tengan Entre Sí Los Conductores Del Cableado.
* Los Materiales Utilizados En Los Conductores, Etc.
Los Factores Que Influyen En El Nivel De Interferencia Al Que Se Encuentra Expuesto El
Cableado Son:
* Las Distancias Que El Cableado Tiene Que Unir. Donde A Mayores Distancias, Mayores
Son Los Problemas Ocasionados Por Las Interferencias.
* La Velocidad De Transmisión De Las Señales Que Viajan A Través Del Cableado. Donde
A Mayor Velocidad De Transmisión, Mayores Son Los Problemas Ocasionados Por Las
Interferencias.
* Habrá Que Tener En Cuenta Si El Cable Se Instala En Una Industria Que Genera Muchas
Interferencias Electromagnéticas. O Si Se Realiza En Una Zona Rural, Etc.
* La Ubicación Donde Se Realice La Instalación Del Cableado. Si Pasa A Través De
Conductos Adecuados, Como Ser Cañerías Metálicas Que Hacen De Barrera Contra Las
Interferencias.
4.2.3 Diafonía
Acoplamiento No Deseado Entre Las Líneas Que Transportan Las Señales.
La Diafonía Es Mucho Más Perjudicial A Las Altas Velocidades En Las Que Operan Las
Transmisiones De Datos Dentro De Un Cableado Estructurado. Las Perdidas Por Este
Factor Son Las Cusas Comunes De Mal Funcionamiento De Una Red De Datos Y Por Eso
Es Que Las Normas Son Mas Estrictas En El Cumplimiento De Indicaciones Para Una
Correcta Instalación De Un Cableado. En Un Sistema De Cableado Estructurado, A La
Diafonía Se La Ha Denominado Next Que Son Las Iniciales En Ingles De Near End Cross
Talk , Debido A Que Los Chequeos De Diafonía Se Realizan En El Extremo Cercano De La
Fuente De Excitación. La Principal Forma De Corregir Este Factor , Es Mediante El
Trenzado De Los Cables. El Trenzado Se Debe Conservar Desde La Fabricación Hasta La
Instalación Final, No Halando El Cable Más De Lo Que Remienda El Fabricante, No
Realizando Curvaturas Inadecuadas, No Destrenzando El Cable Más De Lo Recomendado
En El Momento De La Conectorización, Así Como Evitar Quitar La Chaqueta Del Cable
Más Allá De Lo Indicado Por La Norma.
4.2.4 Atenuación
Se Produce Porque La Energía De La Señal Decae Con La Distancia, En Cualquier Medio
De
Transmisión.
La Señal Recibida Debe Tener Suficiente Energía Para Activar La Circuitería Del Receptor,
Amplificadores Y Repetidores. La Señal Tiene Que Conservar Un Nivel De Energía
Suficientemente Mayor Que El Ruido Amplificadores Y Repetidores. Son Perdidas De
Señal Que Se Presentan Por Efectos Resistivos Del Cable Y Que Es Mayor A Altas
Frecuencias. Se Mide En Decibeles
4.2.5 Distorsión
Modificación Que Los Medios De Transmisión Introducen Sobre Las Señales Eléctricas
Que Viajan A Través De Ellos. La Magnitud De La Distorsión Aumenta Conforme Se Eleva
La Tasa De Bits De Los Datos Transmitidos, Por La Siguiente Razón: Conforme Se
Incrementa La Tasa De Bits, Algunas De Las Componentes De Frecuencia Asociadas A
Cada Transición De Bit Se Re¬Trasan Y Comienzan A Interferir Las Componentes De
Frecuencia Asociadas A Un Bit Posterior. La Distorsión Por Retardo También Se Conoce
Como Interferencia Entre Símbolos; Su Efecto Consiste En Variar Los Instantes De
Transición De Bit De La Señal Recibida. Puesto Que La Señal Recibida Normalmente Se
Muestrea En El Centro Nomi¬Nal De Cada Celda De Bit, Al Aumentar La Tasa De Bits Esto
Puede Ocasionar Una Inter¬Pretación Incorrecta De La Señal Recibida.
Característico De Los Medios Guiados.
La Velocidad De Propagación De La Señal En El Medio Varía Con La Frecuencia.
Se Suelen Emplear Técnicas De Ecualización Para Compensar La Distorsión De Retardo.
4.3 Sentido Comunicación En Línea
4.3.1 Simplex
Las Señales Se Transmiten En Una Única Dirección (Un Emisor Y Un Receptor).
En Una Comunicación Simplex Existe Un Solo Canal Unidireccional: El Origen Puede
Transmitir Al Destino Pero El Destino No Puede Comunicarse Con El Origen
Ejemplo: Televisión
4.3.2 Half Dúplex
Ambas Estaciones Pueden Transmitir Y Recibir, Pero No Simultáneamente. La
Transmisión Half-Duplex (Hdx) Permite Transmitir En Ambas' Direcciones; Sin Embargo,
La Transmisión Puede Ocurrir Solamente En Una Dirección A La Vez. Tanto Transmisor Y
Receptor Comparten Una Sola Frecuencia. Un Ejemplo Típico De Half- Duplex Es El Radio
De Banda Civil (Cb) Donde El Operador Puede Transmitir O Recibir, No Pero Puede
Realizar Ambas Funciones Simultáneamente Por El Mismo Canal. Cuando El Operador Ha
Completado La Transmisión, La Otra Parte Debe Ser Avisada Que Puede Empezar A
Transmitir. Ejemplo: Emisora De Radio
4.3.3 Full Dúplex
Llamado También Duplex Ambas Estaciones Pueden Enviar Y Recibir Simultáneamente.
La Transmisión Full-Duplex Permite Transmitir En Ambas Dirección, Pero
Simultáneamente Por El Mismo Canal, Gracias A Un Circuito De Cuatro Alambres Que
Permite Ampliar El Ancho De Banda. Existen Dos Frecuencias Una Para Transmitir Y Otra
Para Recibir. Ejemplos De Este Tipo Abundan En El Terreno De Las Telecomunicaciones,
El Caso Más Típico Es La Telefonía, Donde El Transmisor Y El Receptor Se Comunican
Simultáneamente Utilizando El Mismo Canal, Pero Usando Dos Frecuencias, El Correo
Postal También Es Un Ejemplo Palpable, Porque Es Posible Mandar Las Cartas En Los Dos
Sentidos Al Mismo Tiempo. Ejemplo: Teléfono