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Apuntes capitulo 8

La capa fsica controla la manera en que se transmiten los datos en el medio de comunicacin.

La funcin de la capa fsica de OSI es la de codificar en seales los dgitos binarios que representan las tramas de la capa de enlace de datos, adems de transmitir y recibir estas seales a travs de los medios fsicos (alambres de cobre, fibra ptica o medio inalmbrico) que conectan los dispositivos de red.

La capa Fsica de OSI proporciona los medios de transporte para los bits que conforman la trama de la capa de Enlace de datos a travs de los medios de red

El envo de tramas a travs de medios locales requiere los siguientes elementos de la capa fsica:Medios fsicos y conectores asociadosUna representacin de los bits en los mediosCodificacin de los datos y de la informacin de controlSistema de circuitos del receptor y transmisor en los dispositivos de red

El objetivo de la capa Fsica es crear la seal ptica, elctrica o de microondas que representa a los bits en cada trama. Luego, estas seales se envan por los medios una a la vez.

Otra funcin de la capa fsica es la de recuperar estas seales individuales desde los medios, restaurarlas para sus representaciones de bit y enviar los bits hacia la capa de enlace de datos como una trama completa.

Los medios no transportan la trama como una nica entidad. Los medios transportan seales, una por vez, para representar los bits que conforman la trama.

Existen tres tipos bsicos de medios de red en los cuales se representan los datos:Cable de cobreFibraInalmbrico

La presentacin de los bits (es decir, el tipo de seal) depende del tipo de medio. Para los medios de cable de cobre, las seales son patrones de pulsos elctricos. Para los medios de fibra, las seales son patrones de luz. Para los medios inalmbricos, las seales son patrones de transmisiones de radio.

Como se describi en el captulo anterior, indicar el comienzo de la trama es a menudo una funcin de la capa de Enlace de datos. Sin embargo, en muchas tecnologas, la capa Fsica puede agregar sus propias seales para indicar el comienzo y el final de la trama.

Estas seales representan patrones especficos de bits que slo se utilizan para indicar el comienzo y el final de una trama.

Estandares

Al igual que otras tecnologas asociadas con la capa de Enlace de datos, las tecnologas de la capa Fsica se definen por diferentes organizaciones, tales como:Organizacin Internacional para la Estandarizacin (ISO)Instituto de Ingenieros Elctricos y Electrnicos (IEEE)Instituto Nacional Estadounidense de Estndares (ANSI)Unin Internacional de Telecomunicaciones (ITU)La Asociacin de Industrias Electrnicas y la Asociacin de las Industrias de las Telecomunicaciones (EIA/TIA)Autoridades de las telecomunicaciones nacionales, como la Comisin Federal de Comunicaciones (FCC) en EE. UU.

Hardware y tecnologas de la capa fsica

Las tecnologas definidas por estas organizaciones incluyen cuatro reas de estndares de la capa fsica:Propiedades fsicas y elctricas de los mediosPropiedades mecnicas (materiales, dimensiones, diagrama de pines) de los conectoresRepresentacin de los bits mediante seales (codificacin)Definicin de las seales de la informacin de control

Las tres funciones esenciales de la capa Fsica son:

Los componentes fsicosCodificacin de datosSealizacin

Codificacin

La codificacin es un mtodo que se utiliza para convertir un stream de bits de datos en un cdigo

predefinido. Los cdigos son grupos de bits utilizados para ofrecer un patrn predecible que pueda reconocer tanto el emisor como el receptor. La utilizacin de patrones predecibles permite distinguir los bits de datos de los bits de control y ofrece una mejor deteccin de errores en los medios. Sealizacin

La capa fsica debe generar las seales inalmbricas, pticas o elctricas que representan el "1" y el "0" en los medios. El mtodo de representacin de bits se denomina mtodo de sealizacin. Los estndares de capa Fsica deben definir qu tipo de seal representa un "1" y un "0". Esto puede ser tan sencillo como un cambio en el nivel de una seal elctrica, un impulso ptico o un mtodo de sealizacin ms complejo.

La sincronizacin se logra mediante el uso de un reloj. En las LAN, cada extremo de la transmisin mantiene su propio reloj. Muchos mtodos de sealizacin utilizan transiciones predecibles en la seal para proporcionar sincronizacin entre los relojes de los dispositivos receptores y transmisores.

Mtodos de sealizacin

Los bits se representan en el medio al cambiar una o ms de las siguientes caractersticas de una seal:

AmplitudFrecuenciaEtapa

Si no existe un acuerdo de sealizacin, es decir, si se utilizan diferentes estndares en cada extremo

de la transmisin, la comunicacin a travs del medio fsico no se podr llevar a cabo.

Codificacion, Agrupacion de bits

Entre las ventajas de utilizar grupos de cdigos se incluyen:

Reduccin de error en el nivel de bitsLimitacin de la energa efectiva transmitida a los mediosAyuda para distinguir los bits de datos de los bits de controlMejoras en la deteccin de errores en los medios

Distincin entre datos y control

Los grupos de cdigos incluyen tres tipos de smbolos:

Smbolos de datos: smbolos que representan los datos de la trama cuando sta se transmite a la capa fsica.

Smbolos de control: Cdigos especiales introducidos por la capa fsica que se utiliza para controlar la transmisin. Entre ellos se incluyen los smbolos de fin de la trama y de medios inactivos.Smbolos no vlidos: Smbolos cuyos patrones no estn permitidos en los medios. La recepcin de un smbolo no vlido indica un error de trama.

Todos los smbolos codificados en los medios son exclusivos. Los smbolos que representan datos que se envan a travs de la red tienen diferentes patrones de bit de los smbolos utilizados para control. Estas diferencias permiten que la capa fsica en el nodo receptor identifique inmediatamente datos desde la informacin de control.

Mejoras en la deteccin de errores en los medios

Adems de los smbolos de datos y de control, los grupos de cdigos incluyen smbolos invlidos. stos son los smbolos que pueden crear secuencias largas de 1 0 en los medios. Por lo tanto, no son utilizados por el nodo transmisor. Si un nodo receptor recibe uno de estos patrones, la capa fsica puede determinar que se ha producido un error en la recepcin de datos.

Capacidad para transportar datos

Los diferentes medios fsicos admiten la transferencia de bits a distintas velocidades. La transferencia de datos puede medirse de tres formas:

Ancho de bandaRendimientoCapacidad de transferencia til

Ancho de banda

La capacidad que posee un medio de transportar datos se describe como el ancho de banda de los datos sin procesar de los medios. El ancho de banda digital mide la cantidad de informacin que puede fluir desde un lugar hacia otro en un perodo de tiempo determinado. El ancho de banda generalmente se mide en kilobits por segundo (kbps) o megabits por segundo (Mbps).

Las propiedades de los medios fsicos, las tecnologas actuales y las leyes de la fsica desempean una funcin al momento de determinar el ancho de banda disponible.

Rendimiento

El rendimiento es la medida de transferencia de bits a travs de los medios durante un perodo de tiempo determinado. Debido a diferentes factores, el rendimiento generalmente no coincide con el ancho de banda especificado en las implementaciones de la capa fsica, como Ethernet.

En una internetwork o una red con mltiples segmentos, el rendimiento no puede ser ms rpido que el enlace ms lento de la ruta de origen a destino.

Capacidad de transferencia til

es la medida de datos utilizables transferidos durante un perodo de tiempo determinado. Por lo tanto, es la medida de mayor inters para los usuarios de la red.

A diferencia del rendimiento, que mide la transferencia de bits y no la transferencia de datos utilizables, la capacidad de transferencia til considera los bits que generan la sobrecarga del protocolo. Esta capacidad representa el rendimiento sin la sobrecarga de trfico para establecer sesiones, acuses de recibo y encapsulaciones.