La Capa Física (I)
por Luciano Moreno, del departamento de diseño web de BJS Software.

Capa Física. Generalidades.-

La Capa Física es la capa que define las especificaciones eléctricas, mecánicas, de procedimiento y funcionales para activar, mantener y desactivar el enlace físico entre sistemas finales, ocupándose de las transmisiones a nivel de bit.

Las funciones principales de la Capa Física son:

• Permitir la compatibilidad entre los diferentes tipos de conectores existentes.
• Definir las funciones que van a realizar cada uno de los pines de los conectores.
• Establecer el tipo de cableado que se debe usar en la red.
• Determinar la codificación, el voltaje de las señales y la duración de los pulsos eléctricos.
• Coordinar la modulación de las señales, si es necesario.
• Amplificar y retemporizar las señales en su viaje a través de los medios.

Por lo tanto, incluye todos y cada uno de los elementos de red encargados de transformar los trenes de bits de las tramas en señales aptas de ser transportadas por los medios físicos y viceversa, los medios físicos en sí (cableado de cualquier tipo), los diferentes conectores de unión entre cables y dispositivos de red y los propios dispositivos que trabajan a nivel de impulsos y señales eléctricas (repetidores, hubs, etc.).

El párrafo anterior resume las operaciones generales que van a producirse en la Capa Física, y que detallamos a continuación:

1. Las tramas formadas en la Capa de Enlace de Datos se unen una trás otra en lo que se conoce como "trenes de bits", sucesiones de ceros y unos lógicos que contienen toda la información necesaria para la cominicación de datos entre dos host. Estos trenes de bits deben ser convertidos en señales estándares capaces de viajar de forma correcta por los sucesivos cables (y atmósfera, en el caso de redes inalámbricas) que van a unir los host emisor y receptor, es decir, en impulsos eléctricos adecuados para la transmisión de datos.

Generalmente, esta conversión bits-señales se lleva a cabo en ciertos chips constituyentes de la tarjeta de red del host emisor o en dispositivos especiales para tal fin, como los modems. Es por esto que en realidad debemos considerar las tarjetas de red como dispositivos pertenecientes tanto a la Capa de Enlace de Datos como a la Capa Física.

2. Una vez creadas las señales, estas deben ser encaminadas a traves del cableado que une los host emisor y destinatario. Para ello se precisan unos elementos de unión entre las placas madre de los host, las tarjetas de red o los modems y los cables en sí, elementos que pueden variar de una implementación de red a otra. Ejemplo de estos elementos de unión son los famosos conectores RJ-45 y los Jacks RJ-45 del cableado de par trenzado y los conectores en T de los cables coaxiales.

3. Las señales viajan por los diferentes cables que forman la red o redes intermedias entre los host que se comunican. Pero puede suceder que las diferentes redes sean de topología diferente, por lo que habrá que disponer de elementos capaces de transformar un tipo de señales en otro. Estos elementos se deniminan transceptores, y forman también parte de la Capa Física.

4. Si la longitud de cableado que deben recorrer las señales es superior a unos determinados límites (que generalmente son de no muchos metros - 90 o 100 en el caso de cableado de par trenzado, por ejemplo-) será necesario amplificar y retemporizar las mismas, ya que perderán intensidad y claridad en el recorrido, llegando a hacerse ininteligibles. Para esta tarea se utilizan dispositivos especiales de red que actúan sobre las señales, denominados repetidores y hubs.

5. Una vez las señales llegan al host destino, el proceso de codificación se invierte, transformando las señales recibidas en trenes de bits, capaces de ser interpretados por la pila de protocolos superiores, de tal forma que se recupere el mensaje original.

Vamos pues a estudiar a continuación todo este proceso de forma más detallada (salvo los dispositivos de red, a los que dedicaremos un capítulo aparte), procurando no entrar en demasiadas consideraciones científicas, aunque será necesaria la explicación de algún factor técnico necesario.

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