DCN - Introducción a la capa física

La capa física en el modelo OSI juega el papel de interactuar con el hardware real y el mecanismo de señalización. La capa física es la única capa del modelo de red OSI que realmente se ocupa de la conectividad física de dos estaciones diferentes. Esta capa define el equipo de hardware, cableado, cableado, frecuencias, pulsos utilizados para representar señales binarias, etc.

La capa física proporciona sus servicios a la capa de enlace de datos. La capa de enlace de datos transfiere los fotogramas a la capa física. La capa física los convierte en pulsos eléctricos, que representan datos binarios, que luego se envían a través de medios cableados o inalámbricos.

Señales

Cuando los datos se envían a través de un medio físico, primero deben convertirse en señales electromagnéticas. Los datos en sí pueden ser analógicos, como la voz humana, o digitales, como un archivo en el disco. Tanto los datos analógicos como los digitales se pueden representar en señales digitales o analógicas.

  • Digital Signals

    Las señales digitales son de naturaleza discreta y representan una secuencia de pulsos de voltaje. Las señales digitales se utilizan dentro de los circuitos de un sistema informático.

  • Analog Signals

    Las señales analógicas están en forma de onda continua por naturaleza y están representadas por ondas electromagnéticas continuas.

Deterioro de la transmisión

Cuando las señales viajan a través del medio, tienden a deteriorarse. Esto puede deberse a muchas razones:

  • Attenuation

    Para que el receptor interprete los datos con precisión, la señal debe ser lo suficientemente fuerte; cuando la señal pasa por el medio, tiende a debilitarse; a medida que cubre la distancia, pierde fuerza.

  • Dispersion

    A medida que la señal viaja a través de los medios, tiende a extenderse y superponerse. La cantidad de dispersión depende de la frecuencia utilizada.

  • Delay distortion

    Las señales se envían a través de medios con velocidad y frecuencia predefinidas. Si la velocidad y la frecuencia de la señal no coinciden, hay posibilidades de que la señal llegue al destino de forma arbitraria. En los medios digitales, es muy importante que algunos bits lleguen antes que los enviados anteriormente.

  • Noise

    Se dice que la alteración o fluctuación aleatoria en la señal analógica o digital es ruido en la señal, que puede distorsionar la información real que se transporta. El ruido se puede clasificar en una de las siguientes clases:

    • Thermal Noise

      El calor agita los conductores electrónicos de un medio que puede introducir ruido en el medio. Hasta cierto nivel, el ruido térmico es inevitable.

    • Intermodulation

      Cuando múltiples frecuencias comparten un medio, su interferencia puede causar ruido en el medio. El ruido de intermodulación ocurre si dos frecuencias diferentes comparten un medio y una de ellas tiene una fuerza excesiva o el componente en sí no funciona correctamente, entonces la frecuencia resultante puede no entregarse como se esperaba.

    • Crosstalk

      Este tipo de ruido ocurre cuando una señal extraña ingresa al medio. Esto se debe a que la señal en un medio afecta la señal del segundo medio.

    • Impulse

      Este ruido se produce debido a perturbaciones irregulares como rayos, electricidad, cortocircuito o componentes defectuosos. Los datos digitales se ven afectados principalmente por este tipo de ruido.

Medios de transmisión

El medio por el cual se envía la información entre dos sistemas informáticos, llamado medio de transmisión. Los medios de transmisión vienen en dos formas.

  • Guided Media

    Todos los alambres / cables de comunicación son medios guiados, como UTP, cables coaxiales y fibra óptica. En este medio, el remitente y el receptor están conectados directamente y la información se envía (guía) a través de él.

  • Unguided Media

    Se dice que los espacios al aire libre o inalámbricos son medios no guiados, porque no hay conectividad entre el remitente y el receptor. La información se difunde por aire y cualquiera, incluido el destinatario real, puede recopilarla.

Capacidad del canal

Se dice que la velocidad de transmisión de información es la capacidad del canal. Lo contamos como tasa de datos en el mundo digital. Depende de numerosos factores como:

  • Bandwidth:  La limitación física de los medios subyacentes.

  • Error-rate:  Recepción incorrecta de información por ruido.

  • Encoding:  El número de niveles utilizados para la señalización.

Multiplexación

La multiplexación es una técnica para mezclar y enviar múltiples flujos de datos a través de un solo medio. Esta técnica requiere un sistema de hardware llamado multiplexor (MUX) para multiplexar los flujos y enviarlos por un medio, y demultiplexor (DMUX) que toma información del medio y la distribuye a diferentes destinos.

Traspuesta

La conmutación es un mecanismo mediante el cual se envían datos / información desde el origen al destino que no están conectados directamente. Las redes tienen dispositivos de interconexión, que reciben datos de fuentes conectadas directamente, almacenan datos, los analizan y luego los reenvían al siguiente dispositivo de interconexión más cercano al destino.

El cambio se puede clasificar como: