UNIDAD DIDÁCTICA 3: La Capa Física

Define qué es una señal desde el punto de vista de las redes de área local.

Desde el punto de vista de las redes de área local podría definirse señal como la variación de una magnitud física, normalmente, corriente électrica, ondas electromagnéticas o pulsos de luz, que se utiliza para transmitir información.

Explica la diferencia entre una señal analógica y una digital. Pon una imagen con un ejemplo de cada una.

Una señal digital se compone de datos, se emite información como datos por algún medio específico y el receptor decodifica esos datos para recuperar la información. En cosecuencia uno obtiene exáctamente lo mismo. Una señal analógica no envia datos, y los medios de transmision tienen pérdida, por ende se obtiene una información similar pero de inferior calidad por la pérdida.

Qué es la amplitud de la señal. Añade una imagen en la que se vea de forma gráfica.

Es la distancia entre el punto mas alto y el punto más bajo de una señal.

Qué es la frecuencia de la señal. Añade una imagen en la que se vea de forma gráfica.

Es una caracteristica de todo aquello que se repite. La frecuencia se mide en ciclos por segundo o hercios.

Qué es la fase de la señal. Añade una imagen en la que se vea de forma gráfica.

Este concepto hace referencia al punto en el que comienzan la señal con respecto al origen de un sistema de coordenadas.

Qué es un canal de comunicación. Indica los tipos de canales que podemos tener en redes y el tipo de señal que circula por cada uno de ellos.

Es para poder distribuir la información en forma de señales necesitamos un medio físico por el que transportarla. Este medio se conoce como canal de comunicación y, en redes, puede ser un cable o bien el aire.

- Cables coaxiales o de par trenzado las señales son électricas.

- Cable de fibra óptica las señales son pulsos de luz.

- El aire las señales son ondas electromagneticas.

Explica qué es el sistema binario y cómo se pasa de binario a decimal y biceversa.

El sistema binario tiene como objetivo reducir los circuitos electrónicos al maximo, los dispositivos digitales utilizan un sistema compuesto únicamente por 2 simbolos (0, 1). Para pasar de binario a decimal tenemos que usar el TFN (Teorema fundamental de la numeración).

Explica qué significa codificar y decodificar una señal.
Codificar significará, por tanto, convertir los unos y ceros en una señal física y real, como el voltaje en el caso de cables électricos, los pulsos de luz en la fibra óptica y las ondas electromagneticas en el aire.
Un decodificador o descodificador es un circuito combinacional, cuya función es inversa a la del codificador, esto es, convierte un código binario de entrada (natural, BCD, etc.) de N bits de entrada y M líneas de salida (N puede ser cualquier entero y M es un entero menor o igual a 2N), tales que cada línea de salida será activada para una sola de las combinaciones posibles de entrada.

Explica qué es la codificación lógica TTL.
Es la codificación mas sencilla; consiste en asignar una señal alta al 1 binario y una señal baja al 0 binario. La señal alta estará entre +3,3 V y +5 V y la señal baja entre 0 V y 0,8 V.

Explica qué es la codificación Manchester y pon una imagen con un ejemplo de ella.
Esta codificación se basa en el uso de las denominadas transiciones. Una transición consiste en pasar de una señal baja a una señal alta, lo que definiría un 1 binario, o de una señal alta a una baja, que definiria un 0 binario.

Explica qué significa modular y demodular una señal y para qué se utiliza. Incluye en tu explicación los siguientes conceptos:

Modular una señal consiste en modificar alguna de las características de esa señal portadora.

La demodulación es el proceso de recuperación de la señal moduladora de una señal modulada.

Explica qué es la modulación en amplitud y pon un ejemplo. Añade una imagen.
Es una técnica que transporta datos, mediante la modulación de la señal portadora, tanto en amplitud como en fase. Esto se consigue modulando una misma portadora, desfasada en 90°.

Explica qué es la modulación en frecuencia y pon un ejemplo. Añade una imagen.
Es una modulación angular que transmite información a través de una onda portadora variando su frecuencia.

Explica qué es la modulación en fase y pon un ejemplo. Añade una imagen.
Es una modulación que se caracteriza porque la fase de la onda portadora varía en forma directamente proporcional de acuerdo con la señal modulante.

Enumera los diferentes tipos de transmisión que existen y explica cada uno de ellos (serie/paralelo, síncrona/asíncrona). Pon ejemplos de cada uno.

-Serie/paralelo: Se envían una detra de otro cada uno de los bits que componen la señal en la transmisión en paralelo se envían los bits agrupados.
Ejemplos: Transmisión los bits, transmisión de datos...
-Síncrona/asíncrona: El emisor y el receptor realizan el traspaso de información con el apoyo de un relog que sera el que determinará cuanto dura cada bit en la transmisión.
Ejemplos: Método utilizado para líneas cortas, Para detectar errores, se utiliza un bit de paridad en cada cadena. Usando la codificación adecuada...

Enumera los diferentes modos de comunicación que existen y explica cada uno de ellos (simplex, half-duplex, full-duplex). Pon ejemplos de cada uno.
-Simplex: Este modo de transmisión permite que la información discurra en un solo sentido y de forma permanente, con esta formula es difícil la corrección de errores causados por deficiencias de línea.
Ejemplos: la televisión y la radio...
-Half-duplex: En este modo, la transmisión fluye como en el anterior, o sea, en un único sentido de la transmisión de dato, pero no de una manera permanente, pues el sentido puede cambiar. Ejemplos: Emisoras...- Full-duplex: Es el método de comunicación más aconsejable, puesto que en todo momento la comunicación puede ser en dos sentidos posibles y así pueden corregir los errores de manera instantánea y permanente.Ejemplos: Los telefonos, los moviles...

Sobre las propiedades de las señales y los medios de transmisión:

a) Voltage:Diferencia de potencial entre 2 puntos (V).
b) Resistencia:Es la oposición que se hace para que circule la corriente electrica(omnios).
c) Potencia:Es la cantidad de energia que se mide por unidad de tiempo (W).
d) Ancho de banda de una señal: Es la frecuencia en la que concentra la mayor parte de la fuerza de la señal (Hz).
e) Ancho de banda de un canal: Se define como el magen de frecuencia de una señal que es capaz de transmitir un canal.
f) Velocidad de transmisión: Es el numero de bits que se pueden enviar por unidad de tiempo.

Sobre las perturbaciones que puede sufrir el canal de transmisión:

a) Explica qué son y qué provocan.

Las perturbaciones son un conjunto de acciones ,internas o externas, que pueden modificar la señal  provocando que la señal recibida no sea igual a la transmitida.

b) Explica qué es la atenuación y pon una imagen con un ejemplo.

   La atenuación es la pérdida de potencia que sufre la señal con la distancia.
                                        Fotos de atenuación:

c) Explica qué es la reflexión de red y pon una imagen con un ejemplo.

  La reflexión de red ocurre cuando el receptor refleja cierta cantidad de la energía con la que llegan los pulsos de voltaje ,lo que puede interferir en los bits posteriores de la señal.

d) Explica qué es el ruido y pon una imagen con un ejemplo.

  El ruido consiste en una perturbación no deseada que se adiciona a la señal de envío.
                                          Fotos de ruido:

e) Enumera los diferentes tipos de ruido que pueden sufrir las señales y explica cada uno de ellos (EMI y RFI, diafonía, ruido térmico, ruido de tierra de referencia y de corriente eléctrica)

-  EMI son originadas por señales externas que se introducen en la propia señal de envío.
 - RFI se deben generalmente a sistemas de radio y televisión,ya que un cable de cobre puede  actuar como antena y, este absorbe las señales eléctricas que ciruclan por el ambiente o por los cables cercanos, generando una señal de envío errónea.
 -Diafonía se produce cuando pate de la señal de uno es absorbida por el otro.
 -Ruido térmico es inevitable en las señales electricas.Lo produce el movimiento de los electrones al ciruclar por el camble.

-Ruido de tierra y de corriente eléctrica ,los edificios están llenos de cables que conducen la corriente eléctrica necesaria para el funcionamiento de los apartados;esto puede generar ruidos i deseables en nuestra red.

Teniendo en cuenta que los medios de transmisión pueden ser guiados o no guiados:

a) Explica qué es cada uno de ellos.

Guiados:que en los medios guidadosel canal por el que se transmite las señales son medio fisico.
No guiados:no son medios fisicos.

b) Enumera los tipos que podemos encontrar en cada uno (corriente eléctrica, pulsos de luz, infrarrojos, radiofrecuencia, microondas)

Modos guiados:
Corriente eléctrica hace uso del cable de par trenzado y el coaxial.El cable de par trenzado ya se utilizaba en las líneas telefónicas para el intercambio de voz y el cable coaxial fue inicialmente el mas usado en las redes locales.
Pulso de luz utiliza el cable de fibra óptica .Un pulso de luz puede emplearse para indicar un bit de valor 1 y entonces la ausencia de pulso indicaría un bit de valor 0.
Modo no guiados:
Infrarrojos permite la conexión entre dos nodos de red a unas velocidades que oscilan entre los 9.600 bps y los 4Mbps.
Radiofrecuencia emplea ondas de radio a altas frecuencias ,desde 900 Mhz hasta 2,4 GHZ ,para  establecer el intercambio de información.
Microondas utilizan ondas electromagnéticas a altas frecuencias.Operan en la banda de 2,4 GHz y alcanzan velocidades de hasta 11 Mbps.

Sobre el cable coaxial:
Explica sus características generales:

Por su diseño, el cable coaxial presenta un blindaje contra las interferencias externas que puede recibir la señal de datos. Por ello se utiliza para transmitir a grandes distancias con una buena velocidad de transmisión.
Enumera y explica los elementos por los que está formado. Incluye una (o varias), imagen.

- Un conductor central de cobre que constituye el núcleo, también llamado vivo, por donde circulan los datos. Puede ser un único filamento rígido o varios filamentos enrollados entre sí.

- Una capa de plástico que rodea al conductor y que hace de aislante.

- Un conductor en forma de malla que cubre el aislante, también llamado blindaje. Su función es actuar como masa y proteger el núcleo del ruido électrico.

- Una cubierta exterior de plástico protector, normalmente de PVC o de caucho, que envuelve el conjunto del cable.

Comenta los diferentes usos del cable coaxial.

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 cableado, especialmente señales de televisión por cable...
Enumera y explica los diferentes tipos de cable coaxial.

- Banda ancha: Para transmitir señales analógicas de alta frecuencia y permite combinar los dos tipos de señales en el mismo cable. Puede llegar a transmitir señales con frecuencias mayores de 300MHz, lo que posibilita que las transmisiones se dividan en canales de una cierta frecuencia.

- Banda base: Se dividen en 2 categorias: Cable delgado y cable grueso.

el delgado se grosor es de 0, 64 cm, con un núcleo de 6 mm, lo que hace que sea muy flexible y es capaz de transportar una señal una señal sin perdidas hasta 185 m. Y el grueso su grosor es de 1, 27 cm, con un núcleo de 12 mm, posee un ancho de banda de 10 Mbps, es capaz de enviar señal sin perdidas hasta 500m, por lo que se utiliza muy frecuentemente para conectar redes Thinnet entre sí.
Enumera y explica los diferentes tipos de conectores y tomas del cable coaxial (incluye imágenes)

- Conector final del cable BNC: Se trata de un conector en forma de tubo con un centro circular conectado al núcleo del cable. Rodeando el tubo aparece un anillo concéntrico que rota y sirve para atormillar el cable al conector hembra mediante el mecanismo de bayoneta.

- Conector BNC en forma de T: Consiste en 2 conectores hembra y uno macho que le dan una forma similar a la letra T. Los conectores hembre se conectan a cables coaxiales en la red y el macho va directamente conectado al adaptador de red del ordenador.

- Prolangador BNC: También llamado barril, está formado por dos conectores BNC hembra, de modo que permite unir 2 segmentos de cable coaxial para crear uno más largo.

Terminador BNC: Es un conector BNC macho o hembra que se utiliza para cerrar el extremo del bus del cable y evitar que las señales perdidas ocasiones interferencias. Una red montada con coaxial no podria funcionar sin ellos.

Enumera y explica los pasos necesarios para verificar el correcto funcionamiento del cable coaxial.
- Conectar el cable entre dos ordenadores y utilizar la orden ping entre ellos para ver si hay intercambio de paquetes.
- Utilizar un comprabador de cables.
- Utilizar un multímetro digital o tester para medir variables electrónicas.

Sobre el cable de par trenzado:
Explica sus características generales.
El cable de par trenzado está formado por dos alambres entrelazados entre sí  en forma helicoidal formando un trenzado que consigue reducir la interferencia electromagnetica por el efecto de cancelación.

Enumera y explica los elementos por los que está formado. Incluye una (o varias), imagen.
Par 1: Blanco-Azul/Azul
Par 2: Blanco-Naranja/Naranja
Par 3: Blanco-Verde/Verde
Par 4: Blanco-Marrón/Marrón

Enumera y explica los diferentes tipos de cable (añade imágenes)
- Par trenzado no apantallado o UTP: No posee ningún tipo de apantallamiento adicional. Esto lo convierte en el cable mas flexible, más barato y de más fácil instalación. Presenta un buen rendimiento en las aplicaciones usadas por la mayoría de los usuarios.

- Par trenzado apantallado o STP: Cada uno de los pares de este tipo de cable viene recubierto por una malla conductora cuya función es realizar un apantallamiento frente a interferencias. El STP se utiliza generalmente en las instalaciones de grandes procesos de datos por su ancho de banda y sus buenas caracteristicas contra las radiaciones electromagneticas.

- Par trenzado con pantalla global o FTP: Este tipo de cable es un híbrido entre el UTP y el STP. EL cable no apantalla los pares individualmente, pero si los recubre de forma global con un papel de aluminio apantallado.

 

Enumera y explica las diferentes categoría de cable.
Categoria 3: Alcanza hasta 10 Mbps. Para el estándar de Ethernet 10Base-T
Categoria 4: Alcanza una velocidad de hasta 16 Mbps.
Categoria 5: Alcanza hasta 100 Mbps. Se define para los estándares Ethernet y FastEthernet.
Categoría 5e: Alcanza hasta 1 Gpbs. Es como la categoría anterior pero con mejores normas de prueba. Se define para los estándares FastEthernet y GigabitEthernet.

Enumera y explica los diferentes tipos de conectores y tomas del cable (incluye imágenes)
RJ 45 macho: Es el conector usado para los cables de par trenzado (UTP).

RJ 49 macho: Es el quese utiliza para lo cables FTP Y STP. Este conector es exactamente igual al RJ-45.

RJ 45 hembra: Es el que hace de toma de conexión con los machos. Es adecuado para instalarse en rosetas.

Explica qué es y para que se utiliza un cable directo y uno cruzado.
Cable cruzado: Un cable cruzado es aquel donde en los extremos la configuracion es diferente. El cable cruzado, como su nombre lo dice, cruza las terminales de transmision de un lado para que llegue a recepcion del otro, y la recepcion del origen a transmision del final.
Cable directo: El cable directo es sencillo de construir, solo hay que tener la misma norma en ambos extremos del cable. Esto quiere decir, que si utilizaste la norma T568A en un extremo del cable, en el otro extremo tambien debes aplicar la misma norma T568A.
Enumera las diferentes herramientas necesarias en la creación de un cable y explica para que se utiliza cada una.
- Herramienta para cortar un cable.
- Herramienta garzadora
- Cable
Enumera y explica los pasos necesarios para verificar el correcto funcionamiento del cable.

Utilizaremos un testeador de cables de par trenzado. Este aparato está dividido en dos módulos, cada uno de ellos con un conector rj-45 hembra para que podamos insertar el cable por los dos extremos. El testeador enviar corriente al por cada uno de los ocho hilos del cable y comprueba si se recibe corriente en el otro extremo.

Sobre el cable de fibra óptica:
Explica sus características generales.
El cable de fibra óptica es un medio de red capaz de transmitir pulsos de luz modulada. Ofrece velocidades de datos más altas, mayor distancia de propagación de la señal y no es susceptible a la interferencias electromagnéticas ni de radiofrecuencia.
Enumera y explica los elementos por los que está formado. Incluye una (o varias), imagen.

Un núcleo: de fibra de vidrio de alta pureza, muy compacto el idh el grosor de un cabello humano. Su índice de refracción es muy alto.

Un revestimiento: de vidrio o plástico que rodea el núcleo con un índice de refracción bajo.

Un material protector: de plástico (como el kevlar o el mylar) que rodea el revestimiento y proporciona protección y amortiguación al frágil núcleo de fibra de vidrio

Una cubierta exterior: que envuelve todo el cable y de proporcionar protección. Además se ajusta a las normativas de construcción y de prevención de incendios.

Enumera y explica los diferentes tipos de cable (añade imágenes)
-Multimodo: En las fibras multimodo existen multitud de haces reflejados dentro de un núcleo de mayor diámetro que el resto de fibras.

-Multimodo con indice graduado: Posee un diámetro menor que las multimodales y está formado por varias capas.

-Monomodo: Se envía un único haz de luz sin ningún tipo de rebote.

Enumera y explica los diferentes tipos de conectores y tomas del cable (incluye imágenes)
-FC (ferrule connector): es un tipo de conector para fibras monomodo y multimodo. Permite una conexión en rosca con el adaptador,lo que aporta un buen alineamiento.
-SC(standard connector o suscriber connector):es el conector más usado en Europa y EE.UU. Sirve para fibras monomodo o multimodo,tiene el cuerpo de plástico y un mecanismo de inserción llamado push-pull. 

Enumera y explica los pasos necesarios para verificar el correcto funcionamiento del cable.

DISPOSITIVOS QUE TRABAJAN A NIVEL FÍSICO
Targetas de red:
- Cómo funcionan las targetas de red a nivel físico.
- La información llega el forma de voltios, el procesador de la tarjeta situa la señal en una cola FIFO.
- Convierte los voltios a bits.
- El buffer de memoria los pasa al bus PCI para que sean analizados por la CPU.

- Qué es un repetidor.
Es un dispositivo de capa física que recoge una señal por un puerto de entrada, la regenera, la amplifica y la envía por un puerto de salida.
- Qué es un hub.
Es un dispositivo de capa física con varios puertos para la interconexión de dispositivos de red. La función del hub es regenerar, amplificar y reenviar al resto de puertos la señal recibida por uno de ellos.
Diferencias entre repetidor y hub.
Un repetidor se encarga de regenerar la señal y recuperar su potencia perdida, y retransmitirla a su destino final. Vulgarmente hablando, es una manera de extender los medios de transmisión. Generalmente, cuando se habla de repetidores se habla de un dispositivo que tiene una entrada y una salida.
Un Hub, por otra parte, cumple la misma función de un repetidor pero con la variante de que tiene varias entradas y salidas.