Unidad 2 Capa Fisica

CAPA FISICA

El rendimiento del medio de transmision se puede medir en
· Velocidad de transferencia de datos
· Utilización de topologías de red específicas
· Requisitos en cuanto a distancia
· Costos del cableado y de los componentes del cable
· Equipos de red adicionales que son necesarios
· Facilidad de instalación
· Fiabilidad y vulnerabilidad
· Inmunidad a las interferencias provocadas por fuentes externas
· Posibilidades de ampliación


Usando la fórmula de Shannon para calcular la tasa de datos de un canal determinado si C=B qué implicaciones tiene esto en la relación S/N?

La cantidad de ruido térmico presente se mide por la relación entre la potencia de la señal y la potencia del ruido, Por lo general, la relación misma no se expresa, en su lugar, se da la cantidad 10 log10 S/N en decibeles dB. Una relación S/N de 10 es 10 dB


Características técnicas de cada medio de transmisión

· PAR TRENZADO (UTP)

Es el soporte físico más utilizado en las redes de área local, pues es barato y su instalación es barata y sencilla. Por él se pueden efectuar transmisiones digitales (datos) o analógicas (voz). Consiste en un mazo de conductores de cobre (protegido cada conductor por un dieléctrico), que están trenzados de dos en dos para evitar al máximo la diafonía . Un cable de pares trenzados puede tener pocos o muchos pares; en aplicaciones de datos lo normal es que tengan 4 pares. Uno de sus inconvenientes es la alta sensibilidad que presenta ante interferencias electromagnéticas.

. Por ejemplo, se definen la Categoría 3 hasta 16MHz, la Categoría 4 hasta 20 MHz y la Categoría 5, hasta 100MHz.
Los cables de categoría 1 y 2 se utilizan para voz y transmisión de datos de baja capacidad (hasta 4Mbps). Este tipo de cable es el idóneo para las comunicaciones telefónicas, pero las velocidades requeridas hoy en día por las redes necesitan mejor calidad.
Los cables de categoría 3 han sido diseñados para velocidades de transmisión de hasta 16 Mbps. Se suelen usar en redes IEEE 802.3 10BASE-T y 802.5 a 4 Mbps.

Los cables de categoría 4 pueden proporcionar velocidades de hasta 20 Mbps. Se usan en redes IEEE 802.5 Token Ring y Ethernet 10BASE-T para largas distancias.
Los cables de categoría 5 son los UTP con más prestaciones de los que se dispone hoy en día. Soporta transmisiones de datos hasta 100 Mbps para aplicaciones como TPDDI (FDDI sobre par trenzado).

Cada cable en niveles sucesivos maximiza el traspaso de datos y minimiza las cuatro limitaciones de las comunicaciones de datos: atenuación, crosstalk, capacidad y desajustes de impedancia.

La atenuación es un descenso en el nivel de señal, causado por imperfecciones en el cable. Se mide en decibelios por cada cien metros (dB/m). El mínimo valor de dB/m significa mejor cable.

Crosstalk o paradiafonía (medido en decibelios) es el ruído eléctrico en el cable, causado por las luces fluorescentes o señales inducidas por cables cercanos.

La capacidad (medida en picofaradios por metro [pF/m]) es la distorsión de las señales eléctricas causada por cables de pares cercanos. A menor valor de pF/m, mejor será el cable.

Los desajustes de impedancia ocurren cuando la impedancia de una señal no se ajusta a la del dispositivo de recepción. Es una medida de como las señales pueden pasar fácilmente a través de un circuito. Para comunicaciones mas claras, la impedancia de la señal transmitida y recibida debe ser igual. La impedancia para los cables UTP debe ser de 100 ohms. ± 15.


· PAR TRENZADO (STP)
Suele denominarse STP (Shielded Twisted Pair) y tiene en IBM a su principal promotor. Como inconveniente tiene que es más caro que el UTP, pero tiene la ventaja de que puede llegar a superar la velocidad de transmisión de 100 Mbps.
Se diferencia del UTP en que los pares trenzados van recubiertos por una malla, además del aislante exterior que poseen tanto los cables STP como los UTP. Los conectores que se suelen usar con los cables de par trenzado son RJ-45 o RJ11.

· CABLE COAXIAL
Se ha venido usando ampliamente desde la aparición de la red Ethernet. Consiste, básicamente, en un hilo de cobre rodeado por una capa de aislante que a su vez está recubierta por un apantallamiento. Todo el conjunto está envuelto por un aislante exterior.
Se suele suministrar en distintos diámetros, a mayor diámetro mayor capacidad de datos, pero también mayor coste. Los conectores resultan más caros y por tanto la terminación de los cables hace que los costes de instalación sean superiores. El cable coaxial tiene la ventaja de ser muy resistente a interferencias, comparado con el par trenzado, y, por lo tanto, permite mayores distancias entre dispositivos.

Existen distintos tipos de cables coaxiales, entre los que destacan los siguientes:

Cable estándar Ethernet, de tipo especial conforme a las normas IEEE 802.3 10BASE5. Se denomina también cable coaxial "grueso", y tiene una impedancia de 50 Ohmios. El conector que utiliza es del tipo "N".

Cable coaxial Ethernet delgado, denominado también RG58, con una impedancia de 50 Ohmios. El conector utilizado es del tipo BNC.

Cable coaxial del tipo RG 62, con una impedancia de 93 Ohmios. Es el cable estándar utilizado en la gama de equipos 3270 de IBM, y tambien en la red ARCNET. Usa un conector BNC.

Cable coaxial del tipo RG59, con una impedancia de 75 Ohmios. Este tipo de cable lo utiliza, en versión doble, la red WANGNET, y dispone de conectores DNC y TNC.


· FIBRA ÓPTICA

Se utiliza, en los últimos años, cada vez más como soporte físico en las redes locales y públicas. De todas formas su coste sigue siendo demasiado elevado para que se utilice de forma generalizada. En la actualidad se utiliza principalmente para conexiones entre edificios. Está compuesta por un hilo de vidrio (fibra óptica), envuelto por una capa de algodón y un revestimiento de plástico. Es necesaria la existencia de un dispositivo activo que convierta las señales eléctricas en luz y viceversa.

Las ventajas de la fibra óptica residen en la resistencia total que ofrece a interferencias electromagnéticas, en ser un soporte físico muy ligero y, sobre todo, a que ofrecen distancias más largas de transmisión que los anteriores soportes. Sus inconvenientes se encuentran en el coste (sobre todo en los acopladores) y en que los conectores son muy complejos.

Existen tres tipos de fibra óptica:
F.O. multimodo con salto de índice. La fibra óptica está compuesta por dos estructuras que tienen índices de refracción distintos. La señal de longitud de onda no visible por el ojo humano se propaga por reflexión. Asi se consigue un ancho de banda de 100 MHz.

F.O. multimodo con índice gradual. El índice de refracción aumenta proporcionalmente a la distancia radial respecto al eje de la fibra óptica. Es la fibra más utilizada y proporciona un ancho de banda de 1 GHz.

F.O. monomodo. Sólo se propagan los rayos paralelos al eje de la fibra óptica, consiguiendo el rendimiento máximo (en concreto un ancho de banda de 50 GHz).

Para terminar con los medios de transmisión nos vamos a referir brevemente a los modos de transmisión. Existen dos modos de transmisión: banda base y banda ancha.

La banda base es la transmisión digital de datos a través de un cable. La codificación utilizada es normalmente de tipo Manchester, que permite combinar una señal de reloj con los datos. La transmisión en banda base implica que solo puede haber una comunicación en el cable en un momento dado.
La transmisión en banda ancha es la transmisión analógica de los datos. Para ello se utilizan módems que operan a altas frecuencias. Cada módem tiene una portadora diferente, de forma que es posible realizar varias comunicaciones simultaneas en el cable.







La velocidad de ancho de banda disminuye debido a que presenta mayor sensibilidad al ruido y a interferencias electricas, lo que hace que esta no soporte grandes velocidades de transmisión de datos.
Además se presenta el denominado efecto Kelvin, que es un recalentamiento del cable que puede llegar a fundir el aislante cuando se aumenta la frecuencia de la señal que se transmite, lo que produce un calentamiento del conductor debido a que los electrones tienden a desplazarse hacia la superficie del mismo.
Por este motivo en lugar de usar cable bifilar paralelo se utiliza trenzado y para evitar las interferencias, el conjunto de pares se apantalla con un conductor que hace de malla. Pero el problema es que esto eleva el coste del cable en sí

Par trenzado
Cable de par trenzado
Disminuye la velocidad debido a que presenta mayor sensibilidad al ruido y a interferencias
electr icas, lo que hace que esta no soporte grandes velocidades de transmisión de datos.
Además se presenta el denominado efecto Kelvin, que es un recalentamiento del cable que puede llegar a fundir el aislante cuando se aumenta la frecuencia de la señal que se transmite, lo que produce un calentamiento del conductor debido a que los electrones tienden a desplazarse hacia la superficie del mismo.
Por este motivo en lugar de usar cable bifilar paralelo se utiliza trenzado y para evitar las interferencias, el conjunto de pares se apantalla con un conductor que hace de malla. Pero el problema es que esto eleva el coste del cable

CODIFICACIÓN DE DATOS


Codificación

Definen la forma en la que se codifica un carácter dado en un símbolo en otro sistema de representación. Ejemplos de esto son el [[código Morse]], la norma [[ASCII]] o la [[UTF-8]], entre otros.

Código ASCII
Por estar íntimamente ligado al octeto (y por consiguiente a los enteros que van del 0 al 127, el problema que presenta es que no puede codificar más que 128 símbolos diferentes (128 es el número total de diferentes configuraciones que se pueden conseguir con 7 dígitos binarios o digitales (''0000000, 0000001,..., 1111111''), usando el octavo dígito de cada octeto ([[bit de paridadbit o dígito de paridad]]) para detectar algún error de transmisión).
Un cupo de 128 es suficiente para incluir mayúsculas y minúsculas del abecedario inglés, además de cifras, puntuación, y algunos "caracteres de control" (por ejemplo, uno que instruye a una impresora que pase a la hoja siguiente), pero el ASCII no incluye ni los caracteres acentuados ni el comienzo de interrogación que se usa en castellano, ni tantos otros símbolos (matemáticos, letras griegas,...) que son necesarios en muchos contextos.

Código ASCII Extendido
Debido a las limitaciones del ASCII se definieron varios [[código de caracteres de 8 bits códigos de caracteres de 8 bits]], entre ellos el [[ASCII extendido]].
Sin embargo, el problema de estos códigos de 8 bits es que cada uno de ellos se define para un conjunto de lenguas con escrituras semejantes y por tanto no dan una solución unificada a la codificación de todas las lenguas del mundo. Es decir, no son suficientes 8 bits para codificar todos los [[Wikipedia: alfabetos y escrituras del mundoalfabetos y escrituras del mundo]].

Código Unicode
Como solución a estos problemas, desde 1991 se ha acordado internacionalmente utilizar la norma [[Unicode]], que es una gran tabla, que en la actualidad asigna un código a cada uno de los más de cincuenta mil símbolos, los cuales abarcan todos los alfabetos europeos, ideogramas chinos, japoneses, coreanos, muchas otras formas de escritura, y más de un millar de símbolos especiales.

Código UTF-8
Es una norma de transmisión utilizada junto con la norma de codificación Unicode.
Utilizadas en conjunto, funcionan de la siguiente manera:

* Unicode asigna los enteros del 0 al 127 (un total de 128) a exactamente los mismos caracteres que ASCII
* [[UTF-8]] empaqueta cualquier entero del 0 al 127 en un octeto "a la antigua" pero con el octavo dígito siempre en cero, ya que actualmente el bit de paridad no se utiliza más para detección de errores
* Además, como la tabla de Unicode es tan grande, la mayoría de sus símbolos están asignados a enteros mayores que 127 (códigos que, en consecuencia, necesitan ''más'' que 7 dígitos para su representación binaria). En todos esos casos, UTF-8 envía el ''comienzo'' de la representación binaria del código en cuestión en un primer octeto con dígito de paridad = 1
* El receptor de este mensaje, interpreta este dígito en 1 como señal de que lo que está siendo transmitido es un código que no cabe en 7 dígitos binarios; y por tanto determina que el símbolo no lo va a conocer mientras no lea el siguiente octeto, y tal vez el que sigue. En el peor de los casos, quizás se haga necesario leer '''''seis''''' octetos consecutivos para determinar un código alto.



Diferencia entre codificación y modulación

La diferencia es que la modulación hace referencia a una señal, valga la redundancia moduladora que se quiere transmitir (voz, música, datos) y de las cuales hay varias clases:

· MODULACIÓNANALÓGICA:Modulación de una onda portadora mediante una señal analógica moduladora.

· MODULACIÓN DE AMPLITUD:Sistema de modulación en el que se modifica el valor de la amplitud de una onda portadora, conforme al valor instantáneo de la señal moduladora que se quiere transmitir. Con frecuencia se expresa como "AM".

· MODULACIÓN DE AMPLITUD EN CUADRATURA:Sistema de modulación en el que la modulación de la portadora se hace mediante la variación de su fase y de su amplitud. Es el resultado de combinar la modulación por Desplazamiento de Fase (DPSK) y la Modulación por Variación de Amplitud (ASK).

· MODULACIÓN DE BANDA LATERAL ÚNICA:Tipo de modulación en la que una de las dos bandas laterales generadas por una modulación de amplitud, es filtrada o suprimida. Se expresa frecuentemente como "BLU".

· MODULACIÓN DE DOBLE BANDA LATERAL:Método de transmisión que incluye las dos bandas laterales resultantes de la modulación de la portadora. Este tipo de modulación se usa en todas las retransmisiones de radio AM.
· MODULACIÓN DE FASE:Sistema de modulación en el cual la fase de la señal portadora varía o es modulada conforme al valor instantáneo de la amplitud de la señal moduladora.
· MODULACIÓN DE FRECUENCIA:Sistema de modulación en el que la señal moduladora modifica el valor instantáneo de la frecuencia de la señal portadora. Se expresa normalmente como "FM".
· MODULACIÓN DE IMPULSOS CODIFICADOS:Forma de transmisión digital en la que la información a transmitir se muestra (cuantifica), a intervalos regulares, generándose así una serie de pulsos codificados que representan la amplitud de la señal en cada momento. Normalmente se expresa como "MIC".

· MODULACIÓN DE IMPULSOS POR DURACIÓN:Proceso de codificación de la información, basado en variaciones de la duración de los impulsos de la portadora.

· MODULACIÓN DELTA:Es una modulación digital cuya frecuencia de muestreo es de 32.000 Hz. Solamente se transmiten bits "0" ó "1", para indicar si la muestra que se transmite es menor o mayor que la precedente. Es el caso de la modulación diferencial, en el que la diferencia se codifica con un bit.

· MODULACIÓN DIFERENCIAL:Es una modulación digital en la que se transmite la diferencia entre la muestra pronosticada y el valor de la muestra, mediante una señal codificada.

· MODULACIÓN DIGITAL:Modulación de una onda portadora mediante una señal digital moduladora.

· MODULACIÓN DIGITAL DE AUDIOFRECUENCIA:Método de modulación digital en el que tonos de audiofrecuencia modulan la señal portadora para transportar una señal digital. También se llama telefonía de frecuencia vocal (VFT).

· MODULACIÓN GMSK:GMSK acrónimo de "Gaussian Minimun Shift Keying", es un método de modulación digital derivado de la modulación por desplazamiento de fase y que se utiliza en el sistema GSM de telefonía celular.

· MODULACIÓN POR DESPLAZAMIENTO DE FASE:Método de modulación utilizado en transmisiones digitales, en el cual se modifica la fase de la señal portadora de forma discreta, respecto a una fase de referencia, en función de los datos que se van a transmitir.

· MODULACIÓN POR DESPLAZAMIENTO DE FRECUENCIA:Método de modulación por el cual la señal moduladora desplaza la frecuencia de la señal portadora entre dos valores predeterminados y en el que la señal resultante no presenta discontinuidad de fase.

· MODULACIÓN POR VARIACIÓN DE AMPLITUD:Método de modulación digital, por el cual se modifica la amplitud de la señal portadora en función de los datos que se van a transmitir.

Mientras que la codificación como ya se dijo anteriormente a la forma como se codifica un mensaje para ser modulado