TEMA 2: La capa física.

Capa o nivel físico

• Establece:
  • Tipos de medios a usar para la transmisión.
  • Características físicas del medio.
  • Niveles de voltaje para representar ceros y unos.
  • Etc.
• El medio físico utilizado es de gran importancia, ya que las características del mismo pueden perjudicar o no a la señal.

Características de los medios físicos de transmisión

• Velocidad de transmisión de los datos: Número de bits que es capaz de transmitir en un segundo (Mbps).
• Ancho de banda que soportan: Diferencia entre la mínima y la máxima frecuencia de señal que puede transmitir el medio físico (Se mide en Herzios).
• Espacio máximo entre dos repetidores: Distancia que deben tener como máximo dos nodos de la red para que puedan comunicarse.
• Se suele medir en metros o kilómetros.
• Fiabilidad: Probabilidad de que la información sea transmitida sin errores.

Problemas en la transmisión

• Diafonía: Acoplamiento de dos señales de forma que se interfieren entre ellas.
• Ruido: Interferencia o señal no deseada que se acopla a la señal que transmite la información.
• Atenuación: Pérdida de la señal debido al aumento de distancia entre emisor y receptor de la señal.

Señales usadas en la transmisión

• Se pueden transportar señales eléctricas, electromagnéticas, luminosas, etc.
• Los medios físicos se clasifican en dos tipos:
• Medios físicos guiados.
  • Son aquellos en los que la señal se transmite de forma que el medio guía está.
  • Medios guiados:
  • Cable par trenzado
    • Formado por pares de cobre de 0,3 y 3 mm, de forma que cada par está entrelazado con objetivo de evitar o reducir interferencias y diafonía.
    • Normalmente encontramos cables de par trenzado de 2 o 4 pares pero existe el cable multipar.
    • Ventajas:
      • Bajo coste.
      • Gran número de estaciones por segmento.
      • Fácil mantenimiento.
      • En cada par uno de los hilos es conductor.
    • Tipos de cables de par trenzado:
      • UTP: Más económicos pero no fiables.
      • FTP: De nivel intermedio. Dispone de malla de protección pero esta malla cobre todos los hilos de cobre.
      • STP: El más fiable ya que cada par de hilos de cobre, además de estar trenzado, dispone de una malla metálica que los recubre. Es más caro que el UTP y más rígido.
    • Tipos de cables de par trenzado según categorías:
      • Categoría 1: Transmisión telefónica de voz, no de datos. Constituido normalmente por 4 hilos de cobre en lugar de 8 como es habitual en un cable de red.
      • Categoría 2: Para la transmisión de datos. Velocidad de hasta 4 Mbits/s. Desfasado.
      • Categoría 3: Muy usada tiempo atrás. Para transmisión de datos. Velocidad de hasta 10 Mbits/s.
      • Categoría 4: Cable que permitía alcanzar los 20 Mbits/s. Poco común y no demasiado útil.
      • Categoría 5: El más empleado seguido de categoría 3. Transmisión de datos, alcanzando velocidades de hasta 100 Mbits/s.
      • Categoría 5e: Para la transmisión de datos con velocidades de hasta 1000 Mbits/s (uso en redes Gigabit Ethernet).
      • Categoría 6: Usado para la transmisión de datos entre puntos bastantes distanciados. Se alanzan velocidades de hasta los 1000 Mbits/s.
      • Categoría 6^a y 7: Como casi todos los anteriores es usado para la transmisión de datos a muy altas velocidades, 10.000 Mbits/s, formando redes 10 Gigabit Ethernet.
    • Normalmente encontramos cables UTP de categorías 1 a la 6.
    • Encontramos cables FTP de categorías 5 a 7.
    • Encontramos cables STP de categorías 7 y 8.
    • Conectores de cable de par trenzado:
      • RJ-10
      • RJ-11
      • RJ-45
      • RJ-48
    • Más usados RJ-11 y RJ-45 (categorías de 4 a 6a)
  • Cable coaxial
    • Muy usado en las primeras configuraciones de redes LAN. Poco a poco ha sido sustituido por el cable par tranzado.
    • Hoy en día suele usarse en redes MAN.
    • Características de un cable coaxial:
      • El cable puede ser de mayor longitud sin que se produzcan pérdidas de información.
      • Es menos sensible a interferencias debido a su formato.
    • 
      Tipos de cable coaxial:
      • Coaxial fino.
        • Usado en redes de área local.
        • Se denominan RG-58A/U de 50 Ω.
        • Se usaba para configurar redes Ethernet 10base2, con longitud de bus de 200 metros como máximo.
      • Coaxial grueso.
        • Se denominan RG-8A/U de 50 Ω.
        • Se usaba para configurar redes Ethernet 10base5, con longitud de bus de 500 metros como mínimo.
    • Conectores para cable coaxial.

• Fibra de vidrio
  • Este medio permite la transmisión de señales ópticas que no están sujetas a interferencias electromagnéticas.

• Como fuente de luz para la transmisión de información se usan rayos láser o diodos LED.
• Partes de una fibra:
  • 1 – Cubierta del conjunto de fibras que aíslan a las mismas de luz externa no deseada.
  • 2 – Fibras protectoras.
  • 3 – Cubierta de cada fibra de vidrio.
  • 4 – Revestimiento.
  • 5 – Núcleo
• Tipos de fibra:
  • Monomodo.
    • Solo se transmite un haz de luz y este se hace de forma paralela al medio por el que circula.
  • 
    Multimodo.
    • Transportan varias señales luminosas por el mismo canal.
    • Las señales rebotan en las paredes y se van transmitiendo de ese modo.
• 
  Conectores de fibra óptica:
  • SC
  • FC
  • LC
  • FDDI
  • ST
  • Etc.
  • 
    Para redes de área local los conectores más usados son los ST y SC.
  • En redes FDDI, suele utilizarse el conector de tipo MIC.
  • El conector SC es un conector de inserción directa.
  • El conector ST es un conector semejante al SC pero requiere un giro del conector para su inserción, de modo semejante a los conectores coaxiales.
• Mejor medio físico guiado – La fibra óptica.
  • Tasa de error mínima.
  • Peso y diámetro ideal frente a los cables de pares coaxiales.
  • Dificultad a la hora de conectar dos fibras ya que puede producirse reflexiones de la señal.
  • Sistema de multiplexión en tiempo TDM.
  • Soporta 30 Thz de ancho de banda teórico.
• Más herramientas de conexión para redes cableadas.
  • Macarrón termoretráctil: Cables huecos constituidos con un material plástico termoretráctil, se comprimen por aplicación de calor.
  • Bridas.
  • Etiquetas Identificativas.
• Medios físicos no guiados.

Estándar EIA/TIA 568-A y 568-B

Crimpado de conector RJ45 a cable par trenzado

• Herramientas que usamos:
  • Crimpadora/Pinza para path panel.
  • Cúter.
  • Cable y conectores.
  • Tester para la detección de errores.

Medios físicos no guiados

Tipos de transmisiones no guiadas

Transmisión direccional

• Es aquella en la que la señal se concentra para ser enviada en una única dirección, de forma que no deben existir obstáculos entre antena emisora y receptora que obstaculicen la transmisión.

Transmisión omnidireccional

• La información se envía en todas direcciones con lo que puede ser recibida por varias antenas.

Uso de medios no guiados

• Cada vez es más común el uso de medios no guiados en la construcción de redes de ordenador, no solo en redes LAN, sino en redes MAN.
• Ventaja: La facilidad de instalación y uso es una de sus ventajas.
• Desventaja: Al ser el medio libre el que usamos para transmitir la información, la climatología, la geografía del medio, etc., son inconvenientes a tener en cuenta.

Medios físicos no guiados

• Son medios físicos no guiados:
  • Sistemas radio terrestres, radio transmisión.
  • Sistemas de Microondas.
  • Sistemas de Ondas infrarrojas.

Dispositivos hardware que trabajan a nivel físico

Modem

• Dispositivo encargado de modular/demodular la señal.
• Adapta las características de la señal al medio por el que va a ser transmitida.
• Tipos:
  • Interno.
  • Externo.
• Hoy día, cuando se habla de este dispositivo nos referimos normalmente a aquel que se encarga de conectar nuestra red de casa a la red de área extensa.
• Modem RDSI.
• Modem ADSL.
• Modem cable/cable modem. Conexión a través de líneas coaxiales.
• Modem inalámbrico.

Repetidores

• Se encargan de amplificar la señal digital, debido a que en largas distancias esta se atenúa pudiendo llegar a desvanecerse.
• Estos dispositivos restauran la señal original permitiendo que alcance el equipo receptor de la información.
• Amplificado. Similar a un repetidor pero la señal es analógica.

Concentradores de cableado

• Repetidores multipuerto.
• Repite la información que recibe por todas sus salidas o puertos y conecta todos los nodos de la red.

Repetidores activos

• Además de repetir y comunicar la señal, la amplifican y regeneran antes de ser reenviada.

Repetidores pasivos

• Se encargan de conectar todos los nodos de la red permitiendo su comunicación.

Tipos de repetidores

• HUB. Repetidor con topología lógica en bus.
• MAU. Repetidor con topología lógica en anillo.
• Tanto un HUB como un MAU forman una topología física en estrella.