1. Estándares de capa física
Los protocolos y las operaciones de las capas OSI superiores se llevan a cabo en softwares diseñado por ingenieros en software e informáticos. Por ejemplo, Internet Engineering Task Force (IETF) define los servicios y protocolos de la suite TCP/IP en las RFC, como se muestra en la figura 1.
La capa física consta de circuitos electrónicos, medios y conectores desarrollados por ingenieros. Por lo tanto, es necesario que las principales organizaciones especializadas en ingeniería eléctrica y en comunicaciones definan los estándares que rigen este hardware.
Existen muchos organismos internacionales y nacionales, organismos de regulación gubernamentales y compañías privadas que intervienen en el establecimiento y el mantenimiento de los estándares de la capa física. Por ejemplo, los siguientes organismos definen y rigen los estándares de hardware, medios, codificación y señalización de la capa física:
- Organización Internacional para la Estandarización (ISO)
- Telecommunications Industry Association/Electronic Industries Association (TIA/EIA)
- Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT)
- American National Standards Institute (ANSI)
- Instituto de Ingenieros en Electricidad y Electrónica (IEEE)
- Autoridades nacionales reguladoras de las telecomunicaciones, incluida la Federal Communication Commission (FCC) de los EE. UU. y el European Telecommunications Standards Institute (ETSI)
Además de estos, a menudo existen grupos regionales de estandarización de cableado, como la Canadian Standards Association (CSA), el European Committee for Electrotechnical Standardization (CENELEC) y la Japanese Standards Association (JSA/JIS), los cuales desarrollan las especificaciones locales.
Figura 1
2. Principios fundamentales de la capa física
Los estándares de la capa física abarcan tres áreas funcionales:
- Componentes físicos
- Codificación
Además de crear códigos para los datos, los métodos de codificación en la capa física también pueden proporcionar códigos de control, como la identificación del comienzo y el final de una trama.
Entre los métodos de codificación de redes de uso frecuente, se incluyen los siguientes:
- Codificación Manchester: los 0 se representan mediante una transición de voltaje de alto a bajo, y los 1 se representan como una transición de voltaje de bajo a alto. Este tipo de codificación se utiliza en las versiones más antiguas de Ethernet, RFID y la transmisión de datos en proximidad.
- Sin retorno a cero (NRZ): se trata de una forma frecuente de codificación de datos que tiene dos estados denominados “cero” y “uno”, sin posición neutral o de descanso. En los medios, los 0 pueden estar representados por un nivel de voltaje, y los 1, por un voltaje diferente.
Nota: las velocidades de datos más elevadas requieren una codificación más compleja, como 4B/5B; sin embargo, la explicación de estos métodos excede el ámbito de este curso.
- Señalización
Esto es similar a la forma en que se utiliza el código morse para la comunicación. El código morse es otro método de señalización que utiliza la presencia o ausencia de una serie de tonos, luces o clics para enviar texto a través de cables telefónicos o entre barcos en el mar.
Las señales se pueden transmitir de dos maneras:
- Asíncrona: las señales de datos se transmiten sin una señal de reloj asociada. El espacio de tiempo entre los caracteres o los bloques de datos puede tener una duración arbitraria, lo que significa que dicho espacio no está estandarizado. Por lo tanto, las tramas requieren indicadores de comienzo y de detención.
- Síncrona: las señales de datos se envían junto con una señal de reloj que se produce en duraciones de tiempo espaciadas de manera uniforme denominadas “tiempo de bit”.
- Modulación de frecuencia (FM): método de transmisión en el que la frecuencia de la portadora varía de acuerdo con la señal.
- Modulación de amplitud (AM): técnica de transmisión en la que la amplitud de la portadora varía de acuerdo con la señal.
- Modulación por códigos de pulsos (PCM): técnica en la que una señal analógica, como la voz, se convierte en una señal digital mediante el muestreo de la amplitud de la señal y la expresión de amplitudes diferentes como un número binario. La velocidad de muestreo debe ser, por lo menos, el doble de la frecuencia más alta en la señal.
La naturaleza de las señales reales que representan los bits en los medios dependerá del método de señalización que se utilice. Algunos métodos pueden utilizar un atributo de señal para representar un único 0 y utilizar otro atributo de señal para representar un único 1.
En la figura 2, se muestra cómo se utilizan las técnicas de AM y FM para enviar una señal.
Figura 2
Espero haber ayudado en algo. Hasta la próxima oportunidad!
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