Capas Modelo OSI

INTRODUCCIÓN

Los protocolos de la capa superior de OSI preparan los datos desde la red humana para realizar la transmisión hacia su destino. La capa física controla la manera en que se transmiten los datos en el medio de comunicación.

La función de la capa física de OSI es la de codificar en señales los dígitos binarios que representan las tramas de la capa de enlace de datos, además de transmitir y recibir estas señales a través de los medios físicos (alambres de cobre, fibra óptica o medio inalámbrico) que conectan los dispositivos de red.

Este capítulo presenta las funciones generales de la capa física al igual que los estándares y protocolos que administran la transmisión de datos a través de medios locales.

En este capítulo, aprenderá a:

• Explicar la función de los servicios y protocolos de capa física en la admisión de comunicaciones a través de las redes de datos.

• Describir el propósito de la codificación y señalización de la capa física, según estos métodos se utilicen en las redes.

• Describir la función de las señales que se utilizan para representar bits mientras se transporta una trama a través de los medios locales.

• Identificar las características básicas de los medios de cobre, de fibra y de red inalámbrica.

• Describir los usos comunes de los medios de cobre, de fibra y de red inalámbrica.

1. La capa física: Señales de comunicación

1.1. Objetivo

La capa Física de OSI proporciona los medios de transporte para los bits que conforman la trama de la capa de Enlace de datos a través de los medios de red. Esta capa acepta una trama completa desde la capa de Enlace de datos y la codifica como una secuencia de señales que se transmiten en los medios locales. Un dispositivo final o un dispositivo intermediario recibe los bits codificados que componen una trama.

El envío de tramas a través de medios locales requiere los siguientes elementos de la capa física:

• Medios físicos y conectores asociados

• Una representación de los bits en los medios

• Codificación de los datos y de la información de control

• Sistema de circuitos del receptor y transmisor en los dispositivos de red

En este momento del proceso de comunicación, la capa de transporte ha segmentado los datos del usuario, la capa de red los ha colocado en paquetes y luego la capa de enlace de datos los ha encapsulado como tramas. El objetivo de la capa Física es crear la señal óptica, eléctrica o de microondas que representa a los bits en cada trama. Luego, estas señales se envían por los medios una a la vez.

Otra función de la capa física es la de recuperar estas señales 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.

1.2. Funcionamento

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

Existen tres tipos básicos de medios de red en los cuales se representan los datos:

• Cable de cobre

• Fibra

• Inalámbrico

La presentación de los bits (es decir, el tipo de señal) depende del tipo de medio. Para los medios de cable de cobre, las señales son patrones de pulsos eléctricos. Para los medios de fibra, las señales son patrones de luz. Para los medios inalámbricos, las señales son patrones de transmisiones de radio.

Identificación de una trama

Cuando la capa física codifica los bits en señales para un medio específico, también debe distinguir dónde termina una trama y dónde se inicia la siguiente. De lo contrario, los dispositivos de los medios no reconocerían cuándo se ha recibido exitosamente una trama. En tal caso, el dispositivo de destino sólo recibiría una secuencia de señales y no sería capaz de reconstruir la trama correctamente. Como se describió en el capítulo anterior, indicar el comienzo de la trama es a menudo una función de la capa de Enlace de datos. Sin embargo, en muchas tecnologías, la capa Física puede agregar sus propias señales para indicar el comienzo y el final de la trama.

Para habilitar un dispositivo receptor a fin de reconocer de manera clara el límite de una trama, el dispositivo transmisor agrega señales para designar el comienzo y el final de una trama. Estas señales representan patrones específicos de bits que sólo se utilizan para indicar el comienzo y el final de una trama.

En las siguientes secciones de este capítulo se analizarán detalladamente el proceso de codificación de una trama de datos de bits lógicos a señales físicas en los medios y las características de los medios físicos específicos.

1.3. Estandares :

La capa física consiste en un hardware creado por ingenieros en forma de conectores, medios y circuitos electrónicos. Por lo tanto, es necesario que las principales organizaciones especializadas en ingeniería eléctrica y en comunicaciones definan los estándares que rigen este hardware.

Por el contrario, las operaciones y los protocolos de las capas superiores de OSI se llevan a cabo mediante un software y están diseñados por especialistas informáticos e ingenieros de software. Como vimos en el capítulo anterior, el grupo de trabajo de ingeniería de Internet (IETF) define los servicios y protocolos del conjunto TCP/IP en las RFC.

Al igual que otras tecnologías asociadas con la capa de Enlace de datos, las tecnologías de la capa Física se definen por diferentes organizaciones, tales como:

• Organización Internacional para la Estandarización (ISO)

• Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos (IEEE)

• Instituto Nacional Estadounidense de Estándares (ANSI)

• Unión Internacional de Telecomunicaciones (ITU)

• La Asociación de Industrias Electrónicas y la Asociación de las Industrias de las Telecomunicaciones (EIA/TIA)

• Autoridades de las telecomunicaciones nacionales, como la Comisión Federal de Comunicaciones (FCC) en EE. UU.

Hardware y tecnologías de la capa física

Las tecnologías definidas por estas organizaciones incluyen cuatro áreas de estándares de la capa física:

• Propiedades físicas y eléctricas de los medios

• Propiedades mecánicas (materiales, dimensiones, diagrama

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