Medios de transmisión: Capa física

Modelo OSI

Para afrontar la complejidad de las redes de datos, es necesario aplicar un modelo de capas que permitiera agrupar en niveles menos completos las

múltiples funciones que es necesario resolver

Modelo de capas simplificado

1.- La primera capa (capa física), se encarga de detalles como los tipos de cables, tipos de señales, codificación, etc.2.- La segunda capa (capa de enlace), se encarga del procedimiento de acceso a los datos y de la corrección de errores.3.- La tercera capa (capa de red), se encarga de la transmisión de datos a distancia. Esta capa asegura que los datos encuentren el camino al destinatario a través de diversas redes.4.- La cuarta capa (capa de transporte), recibe los datos de las aplicaciones en un orden, y asegura su envío, y orden para componer el mensaje original correctamente. Evita la perdida de paquetes.5.- La quinta capa representa finalmente el procesamiento de datos por parte de la aplicación.

Capa FísicaEl nivel físico o capa física es la primera capa del modelo OSI.

Es la que se encarga de la topología de la red y de las conexiones globales del sistema informático hacia la red, tanto en lo que se refiere al medio físico como a la forma en la que se transmite la información por ese medio. Está relacionada íntimamente con el hardware.

Sus principales funciones se pueden resumir como:Definir el medio o medios físicos por los que va a viajar la comunicación:

cable de pares trenzados , coaxial, guías de onda, aire, fibra óptica, etc.Definir las características físicas y funcionales del interfaz y de cómo se

conecta con el medio de transmisión:características materiales (componentes y conectores mecánicos), eléctricas (niveles de

tensión) que se van a usar en latransmisión de los datos por los medios físicos, modo de transmisión/recepción

(codificación), establecimiento enlace,liberación enlace físico, etc.

Configuración del flujo de bits: velocidad, tipo conexión (simplex, full-duplex o half-duplex), etc.

Medios de transmisiónMedios Guiados y No Guiados

GUIADOS: Los datos son transportados a través de un material que canaliza la señal que transporta.

Existen dos tipos de señales que se pueden utilizar para transportar datos a través de un medio guiado: las señales eléctricas y las señales ópticas. Medios guiados de cobre: Es el medio más utilizado para transportar señales

eléctricas. Sus principales propiedades son: Conductividad (el mejor conductor de corriente electrica al mejor precio)

Ductilidad (capacidad para dividirse en finos hijos sin romperse)

Maleabilidad (facilidad para darle forma)

En las redes de datos se utilizan dos tipos de cableado de cobre: par trenzado y cable coaxial

Medios guiados de fibra óptica: Para transportar señales ópticas. Es el más utilizado en la transmisión de datos a larga distancia.Su funcionamiento está basado en el envío de luz a través de una fina canalización de fibra de

vidrio o algún material plástico de similares caracteristicas.

NO GUIADOS: Los datos viajan en forma de ondas electromagnéticas usando el aire como medio de transmisión.

También recibe el nombre de medios inalámbricos. Los principales servicios ofrecidos (TV, radio, telefonía móvil, …) usan los medios inalámbricos.

El cable de par trenzado fue creado por el británico Alexander Graham Bell (1847-1922). Se trata de una vía de conexión con un par de conductores eléctricos entrelazados de manera tal que logren eliminar la diafonía de otros cables y las interferencias de medios externos.

Puede estar formado por uno o varios pares.

En telefonía se emplea cable par trenzado con uno o dos pares (conector RJ11).

El cable de par trenzado más usado en redes locales tiene cuatro pares (8 hilos). (conector RJ45)

Los más usados UTP y STP

Medios GuiadosPar Trenzado

Unshielded Twisted Pair (“Par trenzado no blindado”).

Es el cable de pares trenzados mas usado, no posee ningún tipo de protección adicional a la recubierta de PVC, tiene una impedancia de 100 ohm. y longitud máxima 100 metros.

Entre las limitaciones que presenta el cable UTP se encuentran su escasa efectividad cuando se intenta conectar puntos muy remotos, el ancho de banda de la transmisión y la velocidad. Además, tanto las interferencias como los ruidos que provengan del medio por el que pase el cable influyen en la calidad de la comunicación, por lo que es necesario, además del recubrimiento y la técnica del trenzado, amplificar la señal cada una cierta cantidad de kilómetros, que es de un promedio de 2,5 en el caso de una conexión digital y del doble para una analógica.

Por otro lado, como puntos fuertes de los cables UTP, cabe destacar que son accesibles a nivel económico y que su implementación es sencilla y eficaz para solventar muchos de los problemas que presentan las redes locales.

Medios GuiadosPar Trenzado - UTP

Debido al aumento de las prestaciones de las redes de datos a lo largo de los años, se han tenido que desarrollar cables UTP con mejores caracteristicas.

Categorías

NombreAncho de

bandaVelocidad de transmisión

Estado

CAT 3 16MHz 16Mbs En desuso

CAT 5 100MHz 100Mbps Desplazado por cat 5e

CAT 5e 100MHz 1000Mbps

CAT 6 250MHz 1000MbpsExiste mejora cat 6e que admite

velocidades de 10Gbps con 500MHz

CAT 7 600MHz 10Gbps Apantallado

Medios GuiadosPar Trenzado - UTP

Shielded Twisted Pair – (Par trenzado apantallado)

En este caso, cada par va recubierto por una malla conductora que actúa de apantalla frente a interferencias y ruido eléctrico. Su impedancia es de 150 Ohm.

El nivel de protección del STP ante perturbaciones externas es mayor al ofrecido por UTP. Sin embargo es más costoso y requiere más instalación. La pantalla del STP para que sea más eficaz requiere una configuración de interconexión con tierra.

Es utilizado generalmente en las instalaciones de procesos de datos por su capacidad y sus buenas características contra las radiaciones electromagnéticas, pero el inconveniente es que es un cable robusto, caro y difícil de instalar.

Medios GuiadosPar Trenzado - STP

Foiled Twisted Pair – (Par trenzado con pantalla global)

En este tipo de cable como en el UTP, sus pares no están apantallados, pero sí dispone de un blindaje global para mejorar su nivel de protección ante interferencias externas. Su impedancia típica es de 120 Ohm y sus propiedades de transmisión son mas parecidas a las del UTP. Además puede utilizar los mismos conectores RJ45.

Tiene un precio intermedio entre el UTP y STP.

Medios GuiadosPar Trenzado - FTP

Conector RJ45El término "RJ45" (ISO8877): Estándar actual para interconectar el cable y la tarjeta Ethernet de su ordenador.

Los dos tipos de montaje: Cable cruzado y Cable directo o paralelo.

Para las conexiones entre el adaptador de red y un switch o router con cable directo, mientras que para una conexión de 1 a 1 entre dos tarjetas de red (entre dos PCs) se haría mediante un cable cruzado.

Cable CoaxialEs un cable utilizado para transportar señales eléctricas de alta frecuencia que posee dos conductores concéntricos, uno central, llamado vivo, encargado de llevar la información, y uno exterior, de aspecto tubular, llamado malla o blindaje, que sirve como referencia de tierra y retorno de las corrientes. Entre ambos se encuentra una capa aislante llamada dieléctrico, de cuyas características dependerá principalmente la calidad del cable. Todo el conjunto suele estar protegido por una cubierta aislante.

El conductor central puede estar constituido por un alambre sólido o por varios hilos retorcidos de cobre ; mientras que el exterior puede ser una malla trenzada, una lámina enrollada o un tubo corrugado de cobre o aluminio. En este último caso resultará un cable semirrígido.

Los cables coaxiales, son usados para conexiones de televisión por cable, satélite, para antenas receptoras, sistemas de seguridad y CCTV (circuito cerrado de TV) y video. Se utilizó ampliamente para las primeras implementaciones de redes Ethernet. Los proveedores de acceso a Internet por cable utilizan este tipo de cable para la conexión de sus clientes a la red.

Debido a la necesidad de manejar frecuencias cada vez más altas y a la digitalización de las transmisiones, en años recientes se ha sustituido paulatinamente el uso del cable coaxial por el de fibra óptica, en particular para distancias superiores a varios kilómetros, porque el ancho de banda de esta última es muy superior.

Cable Coaxial

Hay varios tipos de cable coaxial, los más conocidos son: RG-8, conocido como coaxial grueso, con alrededor

de 1 cm de diámetro y 50 ohm de impedancia. Este tipo de ha utilizado ampliamente en las redes de área local, aunque actualmente no se usa.

RG-58, conocido como coaxial fino, con un diámetro de 0’5 cm y 50 ohm de impedancia. Al igual que el anterior, se ha utilizado para redes de área local, aunque actualmente no se usa.

RG-59, este tipo de unos 0’6 cm de diámetro y 75 ohm de impedancia se utiliza actualmente en la redes de transmisión de señales de TV por cabel.

RG-6, es un cable de 0’69 cm de diámetro y 75 ohm de impedancia. Es el más utilizado actualmente para la conexión a los proveedores de acceso a Internet por cable.

El conector que se utiliza para el cableado coaxial se conoce como conector BNC

Cable Coaxial

El RG59 y el RG6 difieren en la fabricación, el uso de aplicaciones y las capacidades. Ventajas del RG59: El RG59 está especialmente diseñado para

aplicaciones que requieren bajas frecuencias de máximo 50 MHz, como la televisión de alta definición, que requiere alrededor de 37 MHz.

Desventajas del RG59: El RG59 es demasiado delgado para alcanzar niveles de GHz y así ofrecer la mejor calidad de señal posible, y su falta de un blindaje impide su uso para transmisiones satelitales o instalaciones de cable.

Ventajas del RG6: El RG6 es más grueso y tiene un conductor central más grande. Esto le da una calidad de señal mejor que la del RG59. Además, el RG6 es ideal para señales de satélite, cable y también para voltaje.

Desventajas del RG6: El RG6 no puede funcionar por debajo de una frecuencia de 50 MHz. Por lo tanto, se descarta el uso de proyectores de video, componentes de video y TV de plasma.

Conclusión: Con el avance continuo en sistemas de comunicaciones, el uso del RG6 seguiría aumentando respecto al del RG59.

RG-59 vs RG-6

El RG59 y el RG6 difieren en la fabricación, el uso de aplicaciones y las capacidades. Ventajas del RG59: El RG59 está especialmente diseñado para

aplicaciones que requieren bajas frecuencias de máximo 50 MHz, como la televisión de alta definición, que requiere alrededor de 37 MHz.

Desventajas del RG59: El RG59 es demasiado delgado para alcanzar niveles de GHz y así ofrecer la mejor calidad de señal posible, y su falta de un blindaje impide su uso para transmisiones satelitales o instalaciones de cable.

Ventajas del RG6: El RG6 es más grueso y tiene un conductor central más grande. Esto le da una calidad de señal mejor que la del RG59. Además, el RG6 es ideal para señales de satélite, cable y también para voltaje.

Desventajas del RG6: El RG6 no puede funcionar por debajo de una frecuencia de 50 MHz. Por lo tanto, se descarta el uso de proyectores de video, componentes de video y TV de plasma.

Conclusión: Con el avance continuo en sistemas de comunicaciones, el uso del RG6 seguiría aumentando respecto al del RG59.

RG-59 vs RG-6

Fibra Óptica La mayoría de las fibras ópticas se hacen de arena o

sílice, materia prima abundante en comparación con el cobre. Con unos kilogramos de vidrio pueden fabricarse aproximadamente 43 kilómetros de fibra óptica.

Una fibra óptica es un medio de transmisión de la luz que consiste, básicamente, en dos cilindros concéntricos de diámetros muy pequeños. El cilindro interior se denomina núcleo (core) y el exterior, recubrimiento (cladding) o envoltura. Ásí, cuando se habla de fibras de 50/125, 62,5/125 ó 10/125 micras, se está haciendo referencia a la relación entre el diámetro del núcleo y el del revestimiento.

El conjunto de núcleo y revestimiento está a su vez rodeado por un forro o funda de plástico u otros materiales que lo resguardan contra la humedad, el aplastamiento, los roedores, y otros riesgos del entorno.

Para continuar hablando de fibra óptica, es necesario conocer algunos principios o leyes físicas.

Cable de cobre Cable de fibra

200 pares 12 fibras

Diametro ext. 30 mm

Diametro ext. 6,5 mm

Aprox. 1000 kg por km

Aprox. 37 kg por km

Propagación de luz en la fibra óptica

Este modelo considera la luz como un rayo y explica su propagación en la fibra óptica mediante la ley de la reflexión total y la ley de Snell.

Índice de Refracción El índice de refracción de un medio es la relación existente

entre la velocidad de la luz en el vacío y en ese medio. Por tanto, la luz viajará más despacio cuanto más denso sea el medio por el que se propague:

Índice de Refracción Para que el rayo luminoso pueda propagarse por el núcleo de

la fibra es necesario que el índice de refracción del mismo (n1) sea mayor que el del recubrimiento (n2); osea, n1 > n2

Ley de reflexión total El ángulo de reflexión de un rayo de luz que incide sobre una

superficie plana es idéntico al ángulo de incidencia de este rayo.

Ley de Snell Esta ley relaciona el ángulo de refracción con el de incidencia

en función de los índices de refracción de la fibra.

Ley de Snell Como n1 > n2 , en el caso de la fibra óptica el ángulo de refracción

es siempre más grande que el de incidencia. Si el ángulo de refracción es igual a 90 grados y, por tanto, el rayo refractado es paralelo a la superficie de separación, el ángulo de incidencia se llama ángulo crítico, y la ley de Snell queda así:

Él ángulo crítico es el límite para que exista refracción. Para ángulos de incidencias mayores que el ángulo crítico existe reflexión total.El índice de refracción de las fibras actuales está alrededor de 1,465.

Ley de SnellRefracción – Rayo refractado

Ley de SnellRefracción – Rayo propagado

Ley de SnellReflexión total – Rayo reflejado

Conceptos básicos

Conceptos básicosAncho de banda

El ancho de banda (bandwidth) es la diferencia entre la frecuencia de corte superior (fH) y la frecuencia de corte inferior (fL). Dichas frecuancias se obtienen para un punto en el que la ganancia esté 3dB por debajo de la ganancia a frecuencias medias. Este punto de -3dB se corresponde con el 70’7 % del nivel de la señal. El ancho de banda es un parámetro muy importante, ya que indica la gama de frecuencias en la que el medio es capaz de transmitir señal sin que se produzca distorsión.

Cuanto mayor sea la gama de frecuencias, mayor número de canales independientes para un mismo medio y mayor el número de dispositivos pueden estar usando el mismo medio a la vez.

Fibras ópticasVentana de transmisión

Cuando se habla de ventanas de trabajo, se remite a la longitud de onda central de la fuente luminosa que utilizamos para transmitir la información a lo largo de la fibra. El uso de una ventana u otra determinará parámetros tan importantes como la atenuación que sufrirá la señal transmitida por kilómetros.Las ventanas de trabajo más usuarles son:

•Primera ventana a 850 nm•Segunda ventana a 1300 nm•Tercera ventana a 1550 nm

La atenuación es mayor si trabajamos en primera ventaja y menor si lo hacemos en tercera. El hecho de que se use la primera ventana se debe al menor coste de las fuentes luminosas utilizadas.

Fibras ópticasVentana de transmisión

Fibra ÓpticaCaracterísticas

La fibra óptica es el medio de transmisión que más se utiliza en transmisiones en largas distancias o en transmisiones que requieran un gran flujo de información.

La principales características de la fibra óptica como medio de transmisión son:

Es el medio de transmisión con mayor ancho de banda, por lo que es el medio que más información puede transportar.

Inmunidad frente a perturbaciones electromagnéticas. Las señales ópticas no se ven afectadas por este tipo de perturbaciones.

Menor atenuación. Se pueden cubrir distancias mayores sin utilizar repetidores o regeneradores de señal.

Es el medio de transmisión más adecuado para grandes distancias, ya que en este caso es más barato que el cobre, es más ligero y resiste mejor elementos medioambientales como el agua.

Fibra ÓpticaNormalmente, por un cable de fibra se puede enviar información

en un solo sentido, es decir, es una transmisión simplex. Para obtener una transmisión full-duplex es necesario utilizar dos cables de fibra óptica. Esta configuración se utiliza mucho en la redes LAN.

Simplex: solo se puede enviar información en un sentido

full-duplex: 2 cables de fibra que se utilizan en redes LAN

Tipos de Fibra Óptica Los cables fibra utilizados pueden transmitir de 2 formas Monomodo La luz se propaga en el interior del núcleo

Sigue un solo camino (modo)

El diámetro del núcleo se reduce hasta los 8 m

La fibra actúa como una guía de ondas.

La luz se propaga en línea recta sin rebotar

Mayor eficiencia (mayor ancho de banda)

Distancias muy largas (+10km)

Tipos de Fibra Óptica Multimodo

Son guiados muchos modos o rayos luminosos Rebotan los rayos a distintos ángulos Núcleo de 50 ó 62,5 m Distancias más cortas (-10km)

Fibra Óptica Emisores

Sistema de transmisión de fibra óptica, es el encargado de convertir una señal de datos éléctrica a una señal de datos óptica

Emisores LED fibras multimodo. Longitud de onda de 850 ó 1310nm

Emisores Láser longitud de onda de 1310 ó 1550 nm, para monomodo

Recorre distancias más lárgas

Más costosos

Receptores

Convierten la señal óptica transmitida en eléctrica.

Fotodiodos (dispositivo electrónico sensible a una longitud de onda concreta y que produce corriente eléctrica cuando llega un pulso de luz.)

Fibra ÓpticaConectores

Conector ST

Muy utilizados en LAN

Mecanismo de acople parecido a los de cable coaxial

SC

Mejores prestaciones

Facilidad de conexión

Variedad duplex

referencias Cuadro de velocidades

http://www.slideshare.net/DAVIDNOSFERATUS/tabla-de-caracteristicas-de-medios-de-transmision

Uso del espacio radioeléctrico

http://www.minetur.gob.es/telecomunicaciones/Espectro/Paginas/index.aspx

Medios de transmisiónMedios Guiados y No Guiados

GUIADOS: Los datos son transportados a través de un material que canaliza la señal que transporta.

Existen dos tipos de señales que se pueden utilizar para transportar datos a través de un medio guiado: las señales eléctricas y las señales ópticas. Medios guiados de cobre: Es el medio más utilizado para transportar señales

eléctricas. Sus principales propiedades son: Conductividad (el mejor conductor de corriente electrica al mejor precio)

Ductilidad (capacidad para dividirse en finos hijos sin romperse)

Maleabilidad (facilidad para darle forma)

En las redes de datos se utilizan dos tipos de cableado de cobre: par trenzado y cable coaxial

Medios guiados de fibra óptica: Para transportar señales ópticas. Es el más utilizado en la transmisión de datos a larga distancia.Su funcionamiento está basado en el envío de luz a través de una fina canalización de fibra de

vidrio o algún material plástico de similares caracteristicas.

NO GUIADOS: Los datos viajan en forma de ondas electromagnéticas usando el aire como medio de transmisión.

También recibe el nombre de medios inalámbricos. Los principales servicios ofrecidos (TV, radio, telefonía móvil, …) usan los medios inalámbricos.

Medios NO GUIADOS Medios NO GUIADOS Aire Vacío

Usado para ofrecer servicios como: TV Radio Telefonía móvil

Auge debido a Versatilidad Bajo coste de instalación

Medios NO GUIADOS

Espectro electromagnético: conjunto de todas las posibles longitudes de onda

Espectro de radiofrecuencia: rango de frecuencias utilizadas en telecomunicaciones Va desde los 3kHz hasta los 300GHz

Los diversos tipos de ondas electromagnéticas difieren en: Valor de sus frecuencias Forma en que se producen

Uso del espacio radioeléctrico en Españahttp://www.minetur.gob.es/telecomunicaciones/Espectro/Paginas/index.a

spx

Una onda electromagnética es aquella que está formada por un campo magnético y un campo eléctrico relacionados entre sí.

Medios NO GUIADOS

Medios No GuiadosOndas de Radio

Características:

Fáciles de generar

Omnidireccional (ondas viajan en todas las direcciones desde la fuente emisora)

Alcanzan larga distancia

Atraviesan paredes y edificios

Sujetas a interferencias por equipos electrónicos

Bandas de frecuencia Rango de frecuencias

LF (Low Frequencies) 30 kHz a 300kHz

MF (Medium Frequencies) 300kHz a 3MHz

HF (High Frequencies) 3MHz a 30MHz

VHF (Very High Frequencies) 30MHz a 300MHz

Ondas de Radio

Baja Frecuencia:

Cruzan los obstáculos

Su recorrido sigue la curvatura de la tierra

Su ancho de banda solo permite velocidades de transmisión bajas

Alta frecuencia:

Son absorbidas por la tierra

Son enviadas a la ionosfera

Transmite a muy largas distancias

Microondas

El rango de las microondas está incluido en las bandas de radiofrecuencia, concretamente en las de UHF (ultra-high frequency - frecuencia ultra alta) 0,3–3 GHz, SHF(super-high frequency - frecuencia super alta) 3–30 GHz y EHF (extremely-high frequency - frecuencia extremadamente alta) 30–300 GHzNo atraviesan bien los obstáculos, por tanto se necesitan antenas repetidoras para realizar comunicación a larga distancia

Microondas Transmisiones

Terrestres

Satélite

En satélite siempre existe un retardo de 0,3s en llegar y volver

Estas ondas se utilizan en numerosos sistemas, como múltiples dispositivos de transmisión de datos, radares y hornos microondas.

En los equipos informáticos

Bluetooth es una especificación industrial para Redes Inalámbricas de Área Personal (WPAN) que posibilita la transmisión de voz y datos entre diferentes dispositivos mediante un enlace por radiofrecuencia

Wi-Fi utiliza microondas como medio de transmisión. El protocolo más frecuente es el IEEE 802.11b y transmite a 2.4 GHz, alcanzando velocidades de 11 Mbps (Megabits por segundo). Otras redes utilizan el rango de 5,4 a 5,7 GHz para el protocolo IEEE 802.11a

Infrarrojos

Comunicación de corto alcance

Controles remotos

Controles básicamente direccionales

No atraviesan objetos sólidos

Ofrecen más seguridad

Forma en que se propagan las ondas

Ondas espaciales:

Línea recta o con simple reflexión sobre la superficie terrestre

Puede provocar ecos en la señal

Ondas de superficie

Se propaga siguiendo la superficie terrestre

Mayores distancias

Ondas ionosféricas:

Ondas capaces de reflejarse en la ionosfera (100km de altura)

Alcanza grandes distancias

Troposcatter:

Frecuencias de las bandas UHF y SHF (microondas)

Reflejadas en la troposfera (10km altura)

REDES LAN

Cable par trenzado UTP

Categoria 5e o 6

Categoría 7 empezando ahora a usarse

Fibra óptica

Se usa en el troncal de la red (soporta mayor volumen de información)

Necesario para distancias mayores de 100m

Fibra multimodo (distancias cortas y más baratas)

Medio inalámbrico (microondas)

WI-FI (estandar actual para las redes LAN inalambricas)

Flexibilidad y facilidad de instalción (no cableado)

Falta de seguridad frente a redes cableadas

Menores prestaciones

LAN (Local Area Network): Una red de área local, red local es la interconexión de varios ordenadores y periféricos. Su extensión esta limitada físicamente a un edificio o a un entorno de hasta 200 metros. Su aplicación más extendida es la interconexión

de ordenadores personales y estaciones de trabajo en oficinas, fábricas, etc., para compartir recursos e intercambiar datos y aplicaciones.

REDES WAN

El más utilizado : Fibra Óptica

En la conexión con el usuario final (red de acceso)

Par trenzado telefónico (usado por los proveedores de acceso a Internet –tecnología banda ancha xDSL-.

Coaxial (acceso a Internet por los operadores de cable)

Enlaces inalámbricos WiMAX (conexión inalámbrica entre abonado y un proveedor de servicio de datos)

Satélite (basado en el uso de tecnologías inalámbricas –rango de las microondas)

Telefonía Móvil (acceso Internet mediante redes inalámbricas de telefonía movil utilizando GSM o 3G

WAN: Una Red de Área Amplia (Wide Area Network ), es un tipo de red de computadoras capaz de cubrir distancias desde unos 100 hasta unos 1000 km, dando el servicio a un país o un continente. Muchas WAN son construidas por y para una

organización o empresa particular y son de uso privado, otras son construidas por los proveedores de Internet (ISP) para proveer de conexión a sus clientes.

Otras caracteristicas a nivel físicoSeñalización y codificación

En un equipo informático se envían y reciben impulsos eléctricos que, automáticamente, se convierten en un lenguaje comprensible a la máquina, esto es, en ceros y unos.

Se puede representar usando 2 señales eléctricas

• Los parámetros característicos de una señal digital son:

• Intervalo de bit: tiempo necesario para transmitir un bit

• Tasa de bits: nº de bits transmitidos en un segundo. También se conoce como velocidad de transmisión (bits por segundo –bps-, o múltiplos Kbps, Mbps

Representación de información digital mediante señal digital Traducir los ceros y unos binarios a una secuencia de pulsos

de voltaje En redes locales cableadas

No se puede usar en: Transmisiones inalámbricas (necesita transformar señal a una

frecuencia determinada) Cuando hace falta aplicar técnicas analógicas (ADSL)

Existen métodos diferentes para que una misma señal sea transformada a sistema binario, a saber: Non-Return-to-Zero (NRZ), Non-Return-to-Zero Inverted (NRZ-I) y la conocida como codificación Manchester.

Otras caracteristicas a nivel físicoCodificación

En todos ellos, la señal eléctrica es recibida o enviada como series de cambios de voltajes que han sido transmitidos a lo largo del cable. Cada método tiene sus ventajas y sus inconvenientes.

Otras caracteristicas a nivel físicoCodificación

La señal es dividida en porciones iguales haciendo uso de un mecanismo de reloj, es decir, un dispositivo que emite pulsos regularmente, proveyendo así de un “latido” uniforme que trocea la señal en partes idénticas (líneas de trazos verdes de la figura siguiente).

La señal, pues, es convertida a ceros y unos en función del nivel de voltaje en el que el pulso del reloj se corta con la señal eléctrica, determinando así cuándo es un 0 y cuándo un 1.Para decidir esto entran en juego los tres métodos antes mencionados.

NRZ

Más sencilla

En el primero de aquellos, el NRZ, cuando una línea horizontal alta de señal cruza a una línea vertical de reloj, tenemos un 1. Cuando una línea horizontal baja encuentra a una línea vertical, entonces tenemos un 0. La siguiente imagen muestra esto gráficamente.

Otras caracteristicas a nivel físicoTipos de Codificación

NRZ-I

El segundo de los métodos (NRZ-I) empieza siempre con un 0. Cuando una línea horizontal alta de señal encuentra a una línea vertical de reloj, se repite el número (0 ó 1) anterior. Por su lado, cuando una línea horizonal baja se cruza con una línea vertical, se cambia al número opuesto. Veamos un ejemplo en el siguiente gráfico.

Otras caracteristicas a nivel físicoTipos de Codificación

Manchester

En el método Manchester, siempre que la señal cambia de alto a bajo voltaje, tenemos un 0. Así pues, siempre que la señal cambia de baja a alta, se codifica un 1. El siguiente ejemplo esclarece este sistema.

Otras caracteristicas a nivel físicoTipos de Codificación

El estándar 10BASE T , utilizado preferentemente en las redes Ethernet, usa por convenio el método Manchester de codificación, mientras que las tarjetas de redsuelen servirse del NRZ como procedimiento interno de funcionamiento. Es por ello que se debe producir una conversión implícita para el correcto funcionamiento. Cuando un equipo informático envía información por la red, dicha información (binaria) llega a la NIC. Dentro de la tarjeta, los datos NRZ codificados se combinan con los pulsos de reloj para crear la señal Manchester. En ese momento, la información ya se puede remitir por el cable. A la hora de recibir, el proceso es el inverso: la tarjeta captura la señal Manchester codificada, la transforma en NRZ y la envía a la CPU en formato binario.

Otras caracteristicas a nivel físicoTipos de Codificación

Diferentes métodos de codificación tienen diferentes ventajas; unos son más eficientes, otros tienen mejores funciones de corrección de errores, etcétera. Pero son necesarios, porque sin ellos no podríamos convertir la señal eléctrica que viene por la red al código binario que nuestra computadora entiende. ¿Y qué es lo que hace nuestra máquina para convertir ese código binario a algo comprensible por nosotros, humanos torpes y cuadriculados? Muy fácil.

Otras caracteristicas a nivel físicoTipos de Codificación

Los ordenadores pueden manejar números en binario que, a su vez, pueden ser convertidos en sus correspondientes decimales (o hexadecimales, octales…). Para transformar estos números en letras, utilizamos una tabla de equivalencias conocidacomo ASCII (American Standard Code for Information Interchange). Un único byte (8 bits) es suficiente para representar un carácter. Para saber el carácter ASCII que se corresponde con un número o código, el ordenador utiliza una lista de correspondencia simple como la de la siguiente imagen.

Otras caracteristicas a nivel físicoTipos de Codificación

Modos de transmisión

SIMPLEX: Es una conexión en la que los datos fluyen en una sola dirección, desde el transmisor hacia el receptor. Este tipo de conexión es útil si los datos no necesitan fluir en ambas direcciones (por ejemplo: desde el equipo hacia la impresora o desde el ratón hacia el equipo...).

HALF DUPLEX o SEMIDÚPLEX: es una conexión en la que los datos fluyen en una u otra dirección, pero no las dos al mismo tiempo. Con este tipo de conexión, cada extremo de la conexión transmite uno después del otro. Este tipo de conexión hace posible tener una comunicación bidireccional utilizando toda la capacidad de la línea. Ej Walkie-talkie

FULL DUPLEX o DÚPLEX: es una conexión en la que los datos fluyen simultáneamente en ambas direcciones. Así, cada extremo de la conexión puede transmitir y recibir al mismo tiempo; esto significa que el ancho de banda se divide en dos para cada dirección de la transmisión de datos si es que se está utilizando el mismo medio de transmisión para ambas direcciones de la transmisión. Ej LAN

El intercambio de información se puede hacer:

Existen dos formas de conectar los dispositivos de una red a un enlace. El enlace es el medio físico por el que se transmiten los datos. A este concepto se le conoce como configuración de línea.

Punto a punto

Enlace dedicado entre 2 dispositivos

Capacidad de enlace reservada

La más habitual en redes cableadas actuales

• Multipunto

• Varios dispositivos comparten el mismo enlace

• Capacidad de enlace compartida

• Redes inalámbricas

• Las primeras versiones de Ethernet

Modos de transmisión

Topologías de red Malla

Cada dispositivo tiene un enlace dedicado y exclusivo por cada otro dispositivo de la red

Más eficiente

Más cara y compleja

Ventajas Desventajas

•Si la red de malla está completamente conectada, puede existir absolutamente ninguna interrupción en las comunicaciones.•No requiere de un servidor o nodo central, con lo que se reduce el mantenimiento.

•El costo de la red puede aumentar en los casos en los que se implemente de forma alámbrica.•El rendimiento no decae cuando muchos usuarios utilizan la red.

Topologías de red Bus

Topología multipunto donde un mismo enlace físico actúa como red troncal que une todos los dispositivos de red.

Ventajas Desventajas

•Requiere menos cable que una topología estrella.•Es fácil conectar nuevos nodos a la red

•Es difícil detectar el origen de un problema cuando toda la red "cae“.•Cuando se añaden nuevos nodos la señal va disminuyendo y se vuelve más lenta.•Toda la red se caería si hubiera una ruptura en el cable principal.

Topologías de red Anillo

Cada dispositivo tiene una línea de conexión dedicada y exclusiva con los 2 dispositivos más cercanos

Ventajas Desventajas

•Resulta económica•En cada nodo la información se regenera cubriendose una mayor distancia con esta topología.

•Resulta muy dificil añadir más nodos sin desconectar o perjudicar toda la red•Con un cable o nodo que tenga un defecto es suficiente para dañar toda la red.

Topologías de red Árbol

Es una variante de la topología en estrella

Ventajas Desventajas

•Esta topología facilita el crecimiento de la red.•Tiene nodos periféricos individuales (por ejemplo hojas) que requieren transmitir y recibir de otro nodo solamente y no necesitan actuar como repetidores o regeneradores.

•Si falla un enlace que conecta con un nodo hoja, ese nodo hoja queda aislado; si falla un enlace con un nodo que no sea hoja, la sección entera queda aislada del resto.

Topologías de red Estrella

Cada dispositivo tiene un enlace dedicado con el concentrador central

Ventajas Desventajas

•Reduce la posibilidad de fallo de red conectando todos los nodos a un nodo central.

•Radica en la carga que recae sobre el nodo central. La cantidad de tráfico que deberá soportar es grande y aumentará conforme vayamos agregando más nodos periféricos, lo que la hace poco recomendable para redes de gran tamaño. Además, un fallo en el nodo central puede dejar inoperante a toda la red.

Topologías de red Hibrida

Combinación de varias de las topología anteriores.

Ventajas Desventajas

•Combina las ventajas de las que disponen otras redes.

Puede ser difícil de configurar, dependiendo de la complejidad de las redes a combinar.