CAPA 1 del Modelo OSI

Capa Fisica del Modelo OSI

CAPA FISICA

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 la red.

Objetivos

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 lo codifica como una secuencia de señales que se transmiten en los medios locales. Un dispositivo final o un dispositivo intermedio recibe los bits codificados que componen una trama.

El envío de tramas a través de medios de transmisión 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.

El objetivo de la capa física es crear la señal óptica, eléctrica o de microondas que representa a los bits en cada trama.

Funcionamiento

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.

Estándares

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:

• La Organización Internacional para la Estandarización (ISO)

• El Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos (IEEE)

• El Instituto Nacional Estadounidense de Estándares (ANSI)

• La Unión Internacional de Telecomunicaciones (ITU)

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

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

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 de pines) de los conectores

• Representación de los bits por medio de las señales (codificación)

• Definición de las señales de la información de control

Principios fundamentales de la capa física

Las tres funciones esenciales de la capa física son:

• Los componentes físicos

• Codificación de datos

• Señalización

Los elementos físicos son los dispositivos electrónicos de hardware, medios y conectores que transmiten y transportan las señales para representar los bits.

Codificación

La codificación es un método utilizado para convertir un stream de bits de datos en un código predefinido. Los códigos son grupos de bits utilizados para ofrecer un patrón predecible que pueda reconocer tanto el emisor como el receptor.

La utilización de patrones predecibles permite distinguir los bits de datos de los bits de control y ofrece una mejor detección de errores en los medios.

Además de crear códigos para los datos, los métodos de codificación en la capa física también pueden proporcionar códigos para control, como la identificación del comienzo y el final de una trama. El host que realiza la transmisión transmitirá el patrón específico de bits o un código para identificar el comienzo y el final de la trama.

Señalización

La capa física debe generar las señales inalámbricas, ópticas o eléctricas que representan el “1” y el “0” en los medios. El método de representación de bits se denomina método de señalización. Los estándares de capa física deben definir qué tipo de señal representa un “1” y un “0”. Esto puede ser tan sencillo como un cambio en el nivel de una señal eléctrica, un impulso óptico o un método de señalización más complejo.

SEÑALIZACION Y CODIFICACION FISICA: REPRESENTACION DE BITS

Señalización de bits para los medios

Eventualmente, todas las comunicaciones desde la red humana se convierten en dígitos binarios que se transportan individualmente a través de los medios físicos. Si bien todos los bits que conforman una trama se presentan ante la capa física como una unidad, la transmisión de la trama a través de los medios se realiza mediante un stream de bits enviados uno por vez. La capa física representa cada uno de los bits de la trama como una señal. Cada señal ubicada en los medios cuenta con un plazo específico de tiempo para ocupar los medios. Esto se denomina tiempo de bit. Las señales se procesan mediante el dispositivo receptor y se vuelven a enviar para representarlas como bits.

Métodos de señalización

Los bits se representan en el medio al cambiar una o más de las siguientes características de una señal:

• Amplitud

• Frecuencia

• Fase

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.

Los métodos de señalización para representar bits en los medios pueden ser complejos. Observaremos dos de las técnicas más simples para ejemplificar el concepto.

Codificación Manchester

En lugar de representar bits como impulsos de valores simples de voltaje, en el esquema de codificación Manchester, los valores de bit se representan como transiciones de voltaje.

Por ejemplo, una transición desde un voltaje bajo a un voltaje alto representa un valor de bit de 1. Una transición desde un voltaje alto a un voltaje bajo representa un valor de bit de 0.

Como se muestra en la figura, se debe realizar una transición de voltaje en el medio de cada tiempo de bit. Esta transición puede utilizarse para asegurar que los tiempos de bit en los nodos receptores se encuentren sincronizados con el nodo transmisor.

Codificación: Agrupación de bits

En la sección anterior, describimos el proceso de señalización según la forma en la que se representan los bits en los medios físicos. En esta sección, utilizamos la palabra codificación para representar una agrupación simbólica de bits antes de ser presentados a los medios. Al utilizar el paso de codificación antes de ubicar las señales en los medios, mejoramos la eficiencia mediante una transmisión de datos de mayor velocidad.

A medida que utilizamos mayores velocidades en los medios, existe la posibilidad de que se corrompan los datos. Al utilizar los grupos de codificación, podemos detectar errores de manera más eficiente. Además, a medida que aumenta la demanda de velocidades de datos, buscamos formas de representar más datos a través de los medios mediante la transmisión de menos bits. Los grupos de codificación proporcionan un método para realizar esta representación de datos.

La capa física del dispositivo de red debe ser capaz de detectar señales legítimas de datos e ignorar señales aleatorias sin datos que también pueden encontrarse en el medio físico. El stream de señales que se transmite necesita iniciarse de tal forma que el receptor reconozca el comienzo y el final de la trama.

Patrones de señales

Una forma de detectar tramas es iniciar cada trama con un patrón de señales que represente los bits que la capa física reconoce como indicador del comienzo de una trama. Otro patrón de bits señalizará el final de la trama. Los bits de señales que no se entraman de esta manera son ignorados por la capa física estándar que se utiliza.

Los bits de datos válidos deben agruparse en una trama. De lo contrario, los bits de datos se recibirán sin ningún contexto para darle significado a las capas superiores del modelo de red. La capa de Enlace de datos, la capa física o ambas pueden proporcionar este método de tramado.

La figura describe algunos de los objetivos de la señalización de patrones. Los patrones de señales pueden indicar: el comienzo, el final o el contenido de una trama. Estos patrones de señales pueden codificarse en bits. Los bits se interpretan como códigos. Los códigos indican la ubicación donde comienzan y finalizan las tramas.

Grupos de códigos

Las técnicas de codificación utilizan patrones de bits denominados símbolos. Es posible que la capa física utilice un conjunto de símbolos codificados, denominado grupos de códigos, para representar la información de control o datos codificados.

Un grupo de códigos es una secuencia consecutiva de bits de código que se interpretan y asignan como patrones de bits de datos.

Por ejemplo, los bits de código 10101 pueden representar los bits de datos 0011.

Como se muestra en la figura, los grupos de códigos a menudo se utilizan como una técnica de codificación intermediaria para tecnologías LAN de mayor velocidad. Este paso se realiza en la capa física antes de generar señales de voltaje, impulsos de luz o radiofrecuencias. La transmisión de símbolos mejora la capacidad para detectar errores y la sincronización de los tiempos entre los dispositivos receptores y transmisores. Estas consideraciones son importantes al admitir una transmisión de velocidad alta a través de los medios.

Entre las ventajas de utilizar grupos de códigos se incluyen:

• Reducción del nivel de error en los bits

• Limitación de la energía efectiva transmitida a los medios

• Ayuda para distinguir los bits de datos de los bits de control

• Mejoras en la detección de errores en los medios

4B/5B

Como ejemplo, examinaremos un grupo de códigos simple denominado 4B/5B. Los grupos de códigos que se utilizan actualmente en las redes modernas son, por lo general, más complejos.

En esta técnica, 4 bits de datos se convierten en símbolos de un código de 5 bits para la transmisión a través del sistema de medios. En 4B/5B, cada byte que se transmitirá se divide en parte de cuatro bits o cuartetos y se codifica como valores de cinco bits denominados símbolos. Estos símbolos representan los datos que deben transmitirse al igual que el conjunto de códigos que permite controlar la transmisión en los medios. Los códigos incluyen símbolos que indican el comienzo y el final de la transmisión de una trama. Si bien este proceso genera una sobrecarga en las transmisiones de bits, también incorpora características que ayudan a la transmisión de datos a velocidades superiores.

Capacidad de transportar datos

Los diferentes medios físicos admiten la transferencia de bits a distintas velocidades. La transferencia de datos puede medirse de tres formas:

• Ancho de banda

• Rendimiento

• Capacidad de transferencia útil

Ancho de banda

La capacidad que posee un medio de transportar datos se describe como el ancho de banda de los datos sin procesar de los medios. El ancho de banda digital mide la cantidad de información que puede fluir desde un lugar hacia otro en un período de tiempo determinado. El ancho de banda generalmente se mide en kilobits por segundo (303ers) o megabits por segundo (Mbps).

El ancho de banda práctico de una red se determina mediante una combinación de factores: las propiedades de las tecnologías y los medios físicos elegidos para señalizar y detectar señales de red.

Las propiedades de los medios físicos, las tecnologías actuales y las leyes de la física desempeñan una función al momento de determinar el ancho de banda disponible. La figura muestra las unidades de ancho de banda de uso más frecuente.

Rendimiento

El rendimiento es la medida de transferencia de bits a través de los medios durante un período de tiempo determinado. Debido a diferentes factores, el rendimiento generalmente no coincide con el ancho de banda especificado en las implementaciones de la capa física, como Ethernet.

Muchos factores influyen en el rendimiento. Entre estos factores se incluye la cantidad y el tipo de tráfico además de la cantidad de dispositivos de red que se encuentran en la red que se está midiendo. En una topología multiacceso como Ethernet, los nodos compiten por el acceso y la utilización de medios. Por lo tanto, el rendimiento de cada nodo se degrada a medida que aumenta el uso de los medios. En una internetwork o una red con múltiples segmentos, el rendimiento no puede ser más rápido que el enlace más lento de la ruta de origen a destino. Incluso si todos los segmentos o gran parte de ellos tienen un ancho de banda elevado, sólo se necesita un segmento en la ruta con un rendimiento inferior para crear un cuello de botella en el rendimiento de toda la red.

Capacidad de transferencia útil

Se ha creado una tercera medida para evaluar la transferencia de datos utilizables. Dicha medición se denomina capacidad de transferencia útil. La capacidad de transferencia útil es la medida de datos utilizables transferidos durante un período de tiempo determinado. Por lo tanto, es la medida de mayor interés para los usuarios de la red.

Como se muestra en la figura, la capacidad de transferencia útil mide la transferencia efectiva de los datos del usuario entre las entidades de la capa de aplicación, por ejemplo entre el proceso de un servidor Web de origen y un dispositivo con explorador Web de destino.

A diferencia del rendimiento, que mide la transferencia de bits y no la transferencia de datos utilizables, la capacidad de transferencia útil considera los bits que generan la sobrecarga del protocolo. Esta capacidad representa el rendimiento sin la sobrecarga de tráfico para establecer sesiones, acuses de recibo y encapsulaciones.

Por ejemplo, considere dos hosts en una LAN que transfiere un archivo. El ancho de banda de la LAN es de 100 Mbps. Debido al uso compartido y al encabezado de los medios, el rendimiento entre los equipos es solamente de 60 mbps. Con una sobrecarga del proceso de encapsulación de stack TCP/IP, la velocidad real de los datos recibidos por la computadora de destino, es decir la capacidad de transferencia útil, es sólo de 40 Mbps.

MEDIOS FISICOS: CONEXIÓN DE LA COMUNICACIÓN

Tipos de medios físicos

La capa física se ocupa de la señalización y los medios de red. Esta capa produce la representación y agrupación de bits en voltajes, radiofrecuencia e impulsos de luz. Muchas organizaciones que establecen estándares han contribuido con la definición de las propiedades mecánicas, eléctricas y físicas de los medios disponibles para diferentes comunicaciones de datos. Estas especificaciones garantizan que los cables y conectores funcionen según lo previsto mediante diferentes implementaciones de la capa de Enlace de datos.

Por ejemplo, los estándares para los medios de cobre se definen según lo siguiente:

• Tipo de cableado de cobre utilizado.

• Ancho de banda de la comunicación.

• Tipo de conectores utilizados.

• Diagrama de pines y códigos de colores de las conexiones a los medios.

• Distancia máxima de los medios.

La figura muestra algunas de las características de los medios de networking.

Esta sección también describirá algunas de las características importantes de los medios inalámbricos, ópticos y de cobre comúnmente utilizados.

Medios de cobre

El medio más utilizado para las comunicaciones de datos es el cableado que utiliza alambres de cobre para señalizar bits de control y datos entre los dispositivos de red. El cableado utilizado para las comunicaciones de datos generalmente consiste en una secuencia de alambres individuales de cobre que forman circuitos que cumplen objetivos específicos de señalización. Otros tipos de cableado de cobre, conocidos como cables coaxiales, tienen un conductor simple que circula por el centro del cable envuelto por el otro blindaje, pero está aislado de éste. El tipo de medio de cobre elegido se especifica mediante el estándar de la capa física necesario para enlazar las capas de Enlace de datos de dos o más dispositivos de red.

Estos cables pueden utilizarse para conectar los nodos de una LAN a los dispositivos intermedios, como routers o switches. Los cables también se utilizan para conectar dispositivos WAN a un proveedor de servicios de datos, como una compañía telefónica. Cada tipo de conexión y sus dispositivos complementarios incluyen requisitos de cableado estipulados por los estándares de la capa física.

Los medios de red generalmente utilizan conectores y tomas. Estos elementos ofrecen conexión y desconexión sencillas. Además, puede utilizarse un único tipo de conector físico para diferentes tipos de conexiones. Por ejemplo, el conector RJ‐45 se utiliza ampliamente en las LAN con un tipo de medio y en algunas WAN con otro tipo.

La figura muestra algunos conectores y medios de cobre de uso común.

Interferencia de señal externa

Los datos se transmiten en cables de cobre como impulsos eléctricos. Un detector en la interfaz de red de un dispositivo de destino debe recibir una señal que pueda decodificarse exitosamente para que coincida con la señal enviada. Los valores de voltaje y sincronización en estas señales son susceptibles a la interferencia o “ruido” generado fuera del sistema de comunicaciones. Estas señales no deseadas pueden distorsionar y corromper las señales de datos que se transportan a través de los medios de cobre. Las ondas de radio y los dispositivos electromagnéticos como luces fluorescentes, motores eléctricos y otros dispositivos representan una posible fuente de ruido.

Los tipos de cable con blindaje o trenzado de pares de alambre están diseñados para minimizar la degradación de señales debido al ruido electrónico.

La susceptibilidad de los cables de cobre al ruido electrónico también puede estar limitada por:

• Selección del tipo o categoría de cable más adecuado para proteger las señales de datos en un entorno de networking determinado

• Diseño de una infraestructura de cables para evitar las fuentes de interferencia posibles y conocidas en la estructura del edificio

• Utilización de técnicas de cableado que incluyen el manejo y la terminación apropiados de los cables

La figura muestra algunas fuentes de interferencia.

Cable de par trenzado no blindado (UTP)

El cableado de par trenzado no blindado (UTP), como se utiliza en las LAN Ethernet, consiste en cuatro pares de alambres codificados por color que han sido trenzados y cubiertos por un revestimiento de plástico flexible. Como se muestra en la figura, los códigos de color identifican los pares individuales con sus alambres y sirven de ayuda para la terminación de cables.

El trenzado cancela las señales no deseadas. Cuando dos alambres de un circuito eléctrico se colocan uno cerca del otro, los campos electromagnéticos externos crean la misma interferencia en cada alambre. Los pares se trenzan para mantener los alambres lo más cerca posible. Cuando esta interferencia común se encuentra en los alambres del par trenzado, el receptor los procesa de la misma manera pero en forma opuesta. Como resultado, las señales provocadas por la interferencia electromagnética desde fuentes externas se cancelan de manera efectiva.

Este efecto de cancelación ayuda además a evitar la interferencia proveniente de fuentes internas denominada crosstalk. Crosstalk es la interferencia ocasionada por campos magnéticos alrededor de los pares adyacentes de alambres en un cable. Cuando la corriente eléctrica fluye a través de un alambre, se crea un campo magnético circular a su alrededor. Cuando la corriente fluye en direcciones opuestas en los dos alambres de un par, los campos magnéticos, como fuerzas equivalentes pero opuestas, producen un efecto de cancelación mutua. Además, los distintos pares de cables que se trenzan en el cable utilizan una cantidad diferente de vueltas por metro para ayudar a proteger el cable de la crosstalk entre los pares.

Estándares de cableado UTP

El cableado UTP que se encuentra comúnmente en el trabajo, las escuelas y los hogares cumple con los estándares estipulados en conjunto por la Asociación de las Industrias de las Telecomunicaciones (TIA) y la Asociación de Industrias Electrónicas (EIA). TIA/EIA‐568ª estipula los estándares comerciales de cableado para las instalaciones LAN y es el estándar de mayor uso en entornos de cableado LAN.

Algunos de los elementos definidos son:

• Tipos de cables

• Longitudes de los cables

• Conectores

• Terminación de los cables

• Métodos para realizar pruebas de cable

El Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos (IEEE) define las características eléctricas del cableado de cobre. IEEE califica el cableado UTP según su rendimiento. Los cables se dividen en categorías según su capacidad para transportar datos de ancho de banda a velocidades mayores. Por ejemplo, el cable de Categoría 5 (Cat5) se utiliza comúnmente en las instalaciones de FastEthernet 100BASE‐TX. Otras categorías incluyen el cable de Categoría 5 mejorado (Cat5e) y el de Categoría 6 (Cat6). Los cables de categorías superiores se diseñan y fabrican para admitir velocidades superiores de transmisión de datos. A medida que se desarrollan y adoptan nuevas tecnologías Ethernet de velocidades en gigabits, Cat5e es el tipo de cable mínimamente aceptable en la actualidad. Cat6 es el tipo de cable recomendado para nuevas instalaciones edilicias. Algunas personas conectan redes de datos utilizando los sistemas telefónicos existentes. Generalmente, el cableado de estos sistemas es algún tipo de UTP de categoría inferior en comparación con los estándares actuales de Cat5+. La instalación de cableado menos costoso pero de calificación inferior resulta poco útil y limitada. Si se decide adoptar posteriormente una tecnología LAN más rápida, es posible que se requiera el reemplazo total de la infraestructura del cableado instalado.

Tipos de cable UTP

El cableado UTP, con una terminación de conectores RJ‐45, es un medio común basado en cobre para interconectar dispositivos de red, como computadoras, y dispositivos intermedios, como routers y switches de red. Según las diferentes situaciones, es posible que los cables UTP necesiten armarse según las diferentes convenciones para los cableados. Esto significa que los alambres individuales del cable deben conectarse en diferentes órdenes para distintos grupos de pins en los conectores RJ‐45. A continuación se mencionan los principales tipos de cables que se obtienen al utilizar convenciones específicas de cableado:

• Cable directo de Ethernet

• Cruzado de Ethernet

• Consola

La figura muestra la aplicación típica de estos cables, como así también una comparación de estos tres tipos de cable. Es posible que la utilización de un cable de conexión cruzada o de conexión directa en forma incorrecta entre los dispositivos no dañe los dispositivos pero no se producirá la conectividad y la comunicación entre los dispositivos. Éste es un error común de laboratorio. Si no se logra la conectividad, la primera medida para resolver este problema es verificar que las conexiones de los dispositivos sean correctas.

Otros cables de cobre

Se utilizan otros dos tipos de cable de cobre:

1. Coaxial

2. Par trenzado blindado (STP)

Cable coaxial

El cable coaxial consiste en un conductor de cobre rodeado de una capa de aislante flexible, como se muestra en la figura. Sobre este material aislante hay una malla de cobre tejida o una hoja metálica que actúa como segundo alambre del circuito y como blindaje para el conductor interno. La segunda capa o blindaje reduce la cantidad de interferencia electromagnética externa. La envoltura del cable recubre el blindaje. Todos los elementos del cable coaxial rodean el conductor central. Esta construcción se denomina coaxial (o coax como abreviatura) ya que todos comparten el mismo eje.

Usos del cable coaxial

El diseño del cable coaxial ha sido adaptado para diferentes necesidades. El coaxial es un tipo de cable importante que se utiliza en tecnologías de acceso inalámbrico o por cable. Estos cables se utilizan para colocar antenas en los dispositivos inalámbricos. También transportan energía de radiofrecuencia (RF) entre las antenas y el equipo de radio. Es el medio de uso más frecuente para transportar señales elevadas de radiofrecuencia mediante cableada, especialmente señales de televisión por cable. La televisión por cable tradicional, con transmisión exclusiva en una dirección, estaba totalmente compuesta por cable coaxial.

Actualmente, los proveedores de servicio de cable están convirtiendo sistemas de una a dos vías para suministrar conectividad de Internet a sus clientes. Para ofrecer estos servicios, las partes de cable coaxial y los elementos de amplificación compatibles se reemplazan por cables de fibra óptica multimodal. Sin embargo, la conexión final hacia la ubicación del cliente y el cableado dentro de sus instalaciones aún sigue siendo de cable coaxial. Este uso combinado de fibra y coaxial se denomina fibra coaxial híbrida (HFC). En el pasado, el cable coaxial se utilizaba para las instalaciones Ethernet. Hoy en día, el UTP (Par trenzado no blindado) ofrece costos más bajos y un ancho de banda mayor que el coaxial y lo ha reemplazado como estándar para todas las instalaciones Ethernet.

Cable de par trenzado blindado (STP)

Otro tipo de cableado utilizado en las redes es el par trenzado blindado (STP). Como se muestra en la figura, STP utiliza dos pares de alambres que se envuelven en una malla de cobre tejida o una hoja metálica. El cable STP cubre todo el grupo de alambres dentro del cable al igual que los pares de alambres individuales. STP ofrece una mejor protección contra el ruido que el cableado UTP pero a un precio considerablemente superior. Durante muchos años, STP fue la estructura de cableado de uso específico en instalaciones de red Token Ring. Con la disminución en el uso de Token Ring, también se redujo la demanda de cableado de par trenzado blindado. El nuevo estándar de 10 GB para Ethernet incluye una disposición para el uso del cableado STP. Esta medida vuelve a generar interés en el cableado de par trenzado blindado.

Seguridad de los medios de cobre

Peligro por electricidad

Uno de los posibles problemas de los medios de cobre es que los alambres de cobre pueden conducir la electricidad de manera no deseada. Debido a este problema, el personal y el equipo podrían estar sujetos a diferentes peligros por electricidad.

Un dispositivo de red defectuoso podría conducir la corriente al chasis de otros dispositivos de red. Además, el cableado de red podría representar niveles de voltaje no deseados cuando se utiliza para conectar dispositivos que incluyen fuentes de energía con diferentes potenciales de conexión a tierra.

Peligros de incendio

El revestimiento y aislamiento de los cables pueden ser inflamables o producir emanaciones tóxicas cuando se calientan o se queman.

Medios de fibra

El cableado de fibra óptica utiliza fibras de plástico o de vidrio para guiar los impulsos de luz desde el origen hacia el destino. Los bits se codifican en la fibra como impulsos de luz. El cableado de fibra óptica puede generar velocidades muy superiores de ancho de banda para transmitir datos sin procesar. La mayoría de los estándares actuales de transmisión aún necesitan analizar el ancho de banda potencial de este medio.

Comparación entre cableado de cobre y de fibra óptica

Teniendo en cuenta que las fibras utilizadas en los medios de fibra óptica no son conductores eléctricos, este medio es inmune a la interferencia electromagnética y no conduce corriente eléctrica no deseada cuando existe un problema de conexión a tierra. Las fibras ópticas pueden utilizarse en longitudes mucho mayores que los medios de cobre sin la necesidad de regenerar la señal, ya que son finas y tienen una pérdida de señal relativamente baja. Algunas especificaciones de la capa física de fibra óptica admiten longitudes que pueden alcanzar varios kilómetros.

Algunos de los problemas de implementación de medios de fibra óptica:

• Más costoso (comúnmente) que los medios de cobre en la misma distancia (pero para una capacidad mayor)

• Se necesitan diferentes habilidades y equipamiento para terminar y empalmar la infraestructura de cables

• Manejo más cuidadoso que los medios de cobre

Fabricación del cable

Los cables de fibra óptica consisten en un revestimiento exterior de PVC y un conjunto de materiales de refuerzo que rodean la fibra óptica y su revestimiento. El revestimiento rodea la fibra de plástico o de vidrio y está diseñado para prevenir la pérdida de luz de la fibra. Los patch cables de la fibra óptica agrupan dos cables de fibra óptica y su terminación incluye un par de conectores de fibra únicos y estándares.

Producción y detección de señales ópticas

Los láseres o diodos de emisión de luz (LED) generan impulsos de luz que se utilizan para representar los datos transmitidos como bits en los medios. Los dispositivos electrónicos semiconductores, denominados fotodiodos, detectan los impulsos de luz y los convierten en voltajes que pueden reconstruirse en tramas de datos.

Fibra multimodo y monomodo

En términos generales, los cables de fibra óptica pueden clasificarse en dos tipos: monomodo y multimodo. La fibra óptica monomodo transporta un sólo rayo de luz. Este tipo de fibra puede transmitir impulsos ópticos en distancias muy largas, ya que la luz del láser es unidireccional y viaja a través del centrode la fibra.

La fibra óptica multimodo a menudo utiliza emisores LED que no generan una única ola de luz coherente. La luz de un LED ingresa a la fibra multimodo en diferentes ángulos. Los tendidos extensos de fibra pueden generar impulsos poco claros al recibirlos en el extremo receptor ya que la luz que ingresa a la fibra en diferentes ángulos requiere de distintos períodos de tiempo para viajar a través de la fibra.

Medios inalámbricos

Los medios inalámbricos transportan señales electromagnéticas mediante frecuencias de microondas y radiofrecuencias. Las tecnologías inalámbricas de comunicación de datos funcionan bien en entornos abiertos. Sin embargo, existen determinados materiales de construcción utilizados en edificios y estructuras, además del terreno local, que limitan la cobertura efectiva.

Tipos de redes inalámbricas

Los estándares de IEEE y de la industria de las telecomunicaciones sobre las comunicaciones inalámbricas de datos abarcan la capa física y de Enlace de datos. Los cuatro estándares comunes de comunicación de datos que se aplican a los medios inalámbricos son:

• IEEE estándar 802.11: Comúnmente denominada Wi‐Fi, se trata de una tecnología LAN inalámbrica.

• IEEE estándar 802.15: Red de área personal inalámbrica (WPAN) estándar, comúnmente denominada “Bluetooth.

• IEEE estándar 802.16: Comúnmente conocida como WiMAX (Interoperabilidad mundial para el acceso por microondas).

• Sistema global para comunicaciones móviles (GSM): Incluye las especificaciones de la capa física que habilitan la implementación del protocolo Servicio general de radio por paquetes (GPRS) de capa 2 para proporcionar la transferencia de datos a través de redes de telefonía celular móvil.

LAN inalámbrica

Una implementación común de transmisión inalámbrica de datos permite a los dispositivos conectarse en forma inalámbrica a través de una LAN. En general, una LAN inalámbrica requiere los siguientes dispositivos de red:

• Punto de acceso inalámbrico (AP): Concentra las señales inalámbricas de los usuarios y se conecta.

• Adaptadores NIC inalámbricos: Proporcionan capacidad de comunicación inalámbrica a cada host de la red.

Conectores de medios

Cada vez que se realiza la terminación de un cableado de cobre, existe la posibilidad de que se pierda la señal y de que se genere ruido en el circuito de comunicación. Es fundamental que todas las terminaciones de medios de cobre sean de calidad superior para garantizar un funcionamiento óptimo con tecnologías de red actuales y futuras.

Conectores comunes de fibra óptica

Los conectores de fibra óptica incluyen varios tipos. La figura muestra algunos de los tipos más comunes:

Punta Recta (ST) (comercializado por AT&T): un conector muy común estilo Bayonet, ampliamente utilizado con fibra multimodo.

Conector suscriptor (SC): conector que utiliza un mecanismo de doble efecto para asegurar la inserción positiva. Este tipo de conector se utiliza ampliamente con fibra monomodo.

Conector Lucent (LC): un conector pequeño que está adquiriendo popularidad en su uso con fibra monomodo; también admite la fibra multimodo.

La terminación y el empalme del cableado de fibra óptica requiere de equipo y capacitación especiales. La terminación incorrecta de los medios de fibra óptica producen una disminución en las distancias de señalización o una falla total en la transmisión.