Entendiendo la Capa Física: Estándares, Transmisión y Modulación
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La Capa Física en Redes de Comunicación
La **capa física** controla la manera en la que se van a transmitir los datos en el medio de comunicación. Codifica en señales binarias que luego representan las tramas en la capa de enlace, además de transmitir y recibir estas señales a través de medios físicos como alambres de cobre, fibra óptica o medios inalámbricos que conectan los dispositivos de la red. También recupera esas señales individuales desde los medios, las restaura para poder representarlas en bits y enviar esos bits hacia la capa de enlace de datos como una trama completa.
Estándares de la Capa Física
La capa física consiste en un hardware diseñado en forma de conectores por una serie de circuitos electrónicos. Por tanto, se hace necesario definir los **estándares** que rigen ese hardware, tales como los definidos por **ISO**, **ANSI** e **IEEE**.
Medios de Transmisión
Los **medios de transmisión** consisten en el transporte de señales entre un emisor que origina la comunicación y un receptor que acepta los datos.
Tipos de Transmisión
Los tipos de transmisión se diferencian atendiendo a varios tipos de modalidades según los parámetros físicos del transporte de señales.
Tipo de Emisión y Sincronización
Es importante diferenciar el tipo de transmisión en función del tipo de sincronización.
La **sincronización** es el mecanismo mediante el cual un emisor informa a un dispositivo receptor sobre los instantes en que se va a transmitir la información.
En la **transmisión síncrona**, la transmisión se efectúa sin atender a condiciones básicas; los bits se transmiten a un ritmo constante.
El proceso de transmisión entre emisor y receptor se realiza en cada palabra. La transmisión se realiza a través de bits. Cuando se produce el aviso al receptor de que va a llegar un carácter, se antepone un bit de comienzo (*start*, valor 0). Cuando este bit llega al receptor, dispara su reloj interno y, al final, se establece el bit de parada (*Stop*, valor 1).
Transmisión en Serie vs. Transmisión en Paralelo
- Transmisión en serie: Los datos se transmiten en cadenas por la línea de datos a una velocidad constante acordada entre emisor y receptor.
- Transmisión en paralelo: Se transmite simultáneamente un grupo de X bits, uno por cada línea del mismo tamaño.
Factores que Afectan la Transmisión
Hay factores que intervienen en el proceso de transmisión. Las señales que deforman o alteran las señales pueden conllevar a pérdidas de información.
Atenuación
La **atenuación** es producida por el debilitamiento de la señal debido a una resistencia eléctrica. Es muy frecuente que aparezca cuando los cables de la red superan una longitud determinada.
Ese debilitamiento se manifiesta en un descenso de la amplitud o potencia de la señal, pudiendo llegar a perderse el mensaje.
Reflexión
La **reflexión** se produce en las señales eléctricas cuando los pulsos del voltaje o bit tropiezan con alguna discontinuidad que hay en el canal.
Distorsión
La **distorsión** ocurre cuando la información de la señal se deforma, y se produce porque el canal de comunicación se comporta de un modo distinto en cada frecuencia.
Interferencia
La **interferencia** ocurre cuando dos bits se encuentran en el mismo momento en un medio que es compartido por ambos. Se suman los voltajes de los dígitos binarios y se produce un tercer nivel de voltaje.
El ruido es la suma de múltiples interferencias.
Modulación
La **modulación** busca la adecuación entre la señal y el canal de comunicaciones, de manera que en las transmisiones se usen según las normas.
Se usa un **modulador**, que es un dispositivo que se encarga de realizar la modulación.
Se combina una señal de entrada o una señal portadora para producir una señal.
Ancho de Banda
El **ancho de banda** es la medida de datos y recursos de comunicación disponibles, expresados en bits por segundo o sus múltiplos.
Es la tasa media de transferencia de datos exitosa a través de una vía de comunicación.
El dispositivo que modula y demodula la señal digital y analógica se denomina **módem**.
El módem no cambia la naturaleza de la señal eléctrica.
En un **transductor** se produce una conversión; es decir, una señal acústica se convierte en una señal eléctrica.
Tipos de Modulación
- Modulación de Amplitud: Modifica la amplitud de la onda analógica para conseguir la codificación de 0 y 1 que indica la señal digital.
- Frecuencia Modulada: Modifica el número de ondas en un espacio de tiempo determinado (frecuencia) para conseguir la codificación de 0 y 1 de la señal digital.
- Fase de Modulación: Varía la dirección de la onda analógica según la señal digital inicial.