# 4-Aspectos Físicos de la transicion

La capa física se encarga de la transmisión de bits por el medio o canal de comunicación.
El nivel de enlace genera grupo de bits tramas. Los medios físicos transportan señales, que representan los bits.

## Elementos.

Elementos de una comunicación:

Emisor | Codificar en señales los dígitos binarios que representan las tramas de la capa de enlace de datos.
Medio | Transmisión las magnitudes físicas por el canal.
Receptor | Recuperar estas señales individuales desde los medios, restaurarlas para sus representaciones de bit y enviar los bits hacia la capa de enlace de datos.

La capa física debe contemplar:

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.

## Estándares

Un estándar es un acuerdo entre varias partes. Sirve para garantizar la interoperabilidad.
Cada elemento es sustituible por partes equivalentes de otro proveedor.

### Tipos de estándares

De iure: Acordao entre varias partes.
De factor: Por costumbre o dominancia de algún proveedor.
Ejemplos:
ISO → Organizacion Internacional para la estandarización.
IEEE → Instituto de Ingenieros Elécticos y Electrónicos.
ANSI → Instituto Nacional Estadounidense de Estándares.
ITU → Unión Internacional de Telecomunicaciones.
EIA/TIA → La Asociación de Industrias Electrónicas y la Asociación de las Industrias de las Telecomunicaciones.

## Medios de transmisión

### Tipos básicos de medios de red.

Cable de cobre. Pulsos eléctricos.
Fibra. Patrones de luz.
Inalámbrico. Patrones de transmisión de radio.

### Tipos de señal

Señal analógica.
Todos los niveles de señal son importantes. En cualquier momento, no hay cuantización
Señal digital.
Sólo unos pocos niveles son válidos. En algunos momentos(muestreo). Los demás niveles se aproximan a los válidos.

### Convesión de una señal analógica a digital

Codificador Transforma de analógica a digital.
Descodificador Transforma de digital a analógica.

Muestreador A mayor número de muestras por segundo (frecuencia de muestreo.

- Más fiel es la onda digital resultante
- Más información se genera por segundo

Cuantificador A mayor número de bits,

- Mayor presición
- más información se genera por segundo

Ejemplos A/D.
Información analógica → Teléfono o TV analógica → TV digital
Información digital → Fax,Módem telefónico → ADSL,fibra.
La señal no es digital, la información que lleva sí. Consideramos canal digital a uno diseñado originalmente para llevar información digital.
Siempre se puede cuantizar después para convertir en digital.

## Señalización

La capa física debe generar las señales(inalámbrica, óptica o electrónicas) que representan el "1" y el "0" en los medios.
El método de sincronización de las comunicaciones de bits se denomina método de señalización. La transmisión de la trama a través de los medios se realiza mediante una cadena o stream de bits.
El tiempo de bit es el tiempo que ocupa el medio la transmisión de un bit.
El tiempo de bit debe estar sincronizado entre emisor y receptor (se usan señales de reloj para este fin).
Para sincronizar los relojes e identificar inicios/finales de tramas (información a nivel de enlace), se usa combinaciones de bits preestablecidas (patrones).

## Banda Base/Banda ancha

Banda base.

Se pueden usar simplemente voltajes para indicar niveles, no se puede multiplexar en el medio, se suele utilizar en medios de baja velocidad.

Banda ancha.

El medio se comparte, usa diferentes frecuencias(multiplexación por frecuencia). Cada frecuencia es un canal independiente.

## Modulación de señal

Las señales no se suelen emitir sin más, excepto banda base, sino que se transmiten como variaciones de una onda senusoidal.
Los bits se representan en el medio al cambiar una o más de las características de la señal.

- Amplitud
- Frecuencia
- Fase

## Suma de señales

Se pueden sumar varias señales. Es la forma de multiplexar varias señales por un medio.
En el lado receptor se pueden separar las señales, si cada señal tiene un rango de frecuencias distinto, usando la Transformada de Fourier.

## Baudios/bit rate

Baudios Número de señales digitales enviadas por segundo.
Cada señal es de un conjunto limitado de posibilidades Bit rate Número de bits enviados por segundo.
bitrate= baudios * bitporbaudio

## Codificación de canal

Cada señal enviada no tiene por que ser directamente el dato que se quiere enviar, el conjunto de señales recibidas puede ser reinterpretadas.
Para distinguir el inicio y fin de la transmisión de los datos reales.
Para mejorar la detección de errores.
Para sincronizar los relojes de muestreo entre el emisor y receptor.
Para el resto de la explicación se supondrán señales en banda base, aunque sería aplicable a banda ancha.

## CODIFICACION UNIPOLAR

Ventajas | Simple de entender e interpretar.
Desventajas | La amplitud media no es 0, por lo que hay un componente de corriente continua apreciable.

## CODIFICACION NRZ-L

Ventajas | Ya no hay corriente continua
Desventajas | Si mando muchos 0's o 1's seguidos, puedo perder la sincronización del reloj.

## CODIFICACION NRZI

Ventajas | Si manda muchos 1's no pierdo sincronía
Desventajas | Si mando muchos 0's sí pierdo sincronía

## CODIFICACION RZ

Ventajas | No pierde sincronía
Desventajas | Necesito 3 niveles posibles en vez de dos, hardware más complejo | La mitad de los baudios se gasta en la sincronía

## CODIFICACION MANCHESTER

Ventajas | Sólo dos niveles de señal
Desventajas | Transacciones extra a principio de señal.

## CODIFICACION MANCHESTER DIFERENCIAL

Ventajas | Ahorra algunas Transacciones extra al principio.
Desventajas | Sigo quedando transacciones extra al principio.

## CODIFICACION AMI

Desventajas
- Perdida de sincronía con muchos ceros.

## B8ZS

Ventajas | Sincronización con muchos ceros.

## 4B/5B

- Se agrupan paquetes de 5 bits
- Correspondencia entre cada paquete de 5 bits con:

- Una secuencia de 4 bits
- Un código de control
- Algo inválido(error)

## Velocidad de transferencia

Cada medio físico admite la transferencia de información a cierta velocidad.
La transferencia de datos puede medirse de tres formas:

- Ancho de banda: Capacidad que posee un medio de transportar datos sin procesar. El ancho de banda digital(kbps o Mbps) mide la cantidad de información que puede fluir desde un lugar hacia otro en un período de tiempo determinado.
- Rendimiento: Medida de transferencia de bits a través de los medios durante un período de tiempo determinado. Generalmente no coincide con el ancho de banda (colisiones en el medio si es de acceso compartido, errores de transmisión o sincronía, ...)
- Transferencia útil: Mide la transferencia efectiva de los datos del usuario entre las entidades de la capa de aplicación descartando la sobrecarga de cabeceras del resto de capas.

## Multiplexación

Uso compartido del medio por los hosts de la red.

- Por frecuencia
- Por tiempo
- Por frecuencia y tiempo

El efecto es conseguir varios canales a través de solo un medio de transmisión.

### Multiplexación por tiempo.

Se divide el tiempo en ranuras (slots). Las ranuras se reparten por orden entre los canales; si el medio tiene una capacidad c, cada uno de los n canales tiene una capacidad de c/n.

### Multiplexación por frecuencia

Se divide el rando de frecuencias que el medio soporta, se reparte dicho rango entre varios canales (banda ancha).

### Multiplexación en tiempo y frecuencia

Se usa la multiplexación en tiempo en cada canal resultante, se usa la multiplexación en frecuencia.

## Sincronización

Proceso mediante el cual el equipo receptor, conoce los momentos exactos en que debe medir la magnitud de la señal para identificar la información recibida. Dependiendo del tipo de sincronización, la transmisión puede ser:

- Asíncrona
- Síncrona

### Asíncrona

Las señales que permiten marcar los tiempos están incluidas en el mensaje transmitido. Los datos se transmiten enviándolos carácter a carácter, donde cada carácter tiene una longitud de 5 a 8 bits. El receptor tiene la oportunidad de resincronizar al principio de cada carácter. La transmisión asíncrona es sencilla y no costosa, si bien requiere de 2 o 3 bits suplementarios por cada carácter.
Está en desuso.

### Síncrona

Los bits se envían a una cadencia constante sin discriminar los caracteres que componen.
El emir¡sor y el receptor se encargan de la sincronización de modo que sean capaces de reconstruir la información original.
Deben sar relojes a la misma frecuencia. El comienzo y el finalde cada bloque de datos se identifican de bits conocidos en ambos lados de la comunicación. El modo de transmisión Síncrona permite velocidades de transmisión mayores que la asíncrona ya que es menos sensible al ruido obtiene un mejor rendimiento de la línea de datos.
Es la utilizada en Manchester, Manchester diferencial, RZ.

### Paralelo/serie

Modo de transmisión serie. Una única línea transmite los datos.
Ejemplos: ADSL, USB 1.0.
Modo de transmisión paralelo. La información se envía simultáneamente por varias líneas. Más rápido, pero con mayores problemas de sincronía a distancias largas.
Ejemplos: Buses internos del ordenador.

### Problemas en la transmisión

En una transmisión, la señal recibida puede ser distinta de la emitida op¡¡por culpa de perturbaciones:

- Atenuación

  Debilitamiendo de la señal debido a la resistencia eléctrica del canal La amplitud de la señal disminuye, se puede mejorar con:

  - Mejores cables: cobre, oro
  - Amplificadores
  - Retransmisores/Repetidores
- Distorsión

  Deformación de la señal. Distintas frecuencias se transmiten mejor por el medio.
  Inducción y resistencia del canal.

- Interferencia

  Suma a la señal que se transmite de otra señal de origen conocido.

  - Otras señales tranmitidas en canales cercanos
  - Aparatos eléctricos: fluorecentes, motores, alternadores,...
  - Causas naturales: tormentas solaress, rayos,...
  - Alimentación eléctrica.
- Ruido

  Es la suma de múltiples interferencias, puede intentar aislarse.
  Ruido térmico : agitación de los electrones. No se puede eliminar completamente.

- Diafonía

  La señal de un canal, considerado perturbador, aparece en el otro, considerado perturbado.
  Diafonía inteligente es aquella en que en el circuito perturbado se "entiende" la señal que se transmite por el circuito perturbador. Ej:

  - Escuchar otra conversación por teléfono.