U.3 LA CAPA Física (ejercicios)

 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 eléctrica,ondas electromagnéticas o pulso 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 analógica es un voltaje o corriente que varía suave y continuamente mientras que una señal de digital ha sido tan importante para la industria electrónica que a todos los dispositivos digitales.

 La señal digital es un tipo de señal generada por algún tipo de fenomeno electromagnético en que cada signo que codifica el contenido de la misma puede ser analizado en término de algunas magnitudes que representan valores discretos, en lugar de valores dentro de un cierto rango.

Señales analógica:

Señales digital:

Qué es la amplitud de la señal. Añade una imagen en la que se vea de forma gráfica.
Amplitud de la señal es la distancia entre el punto mas alto y el punto mas bajo de una señal.
fotos de Amplitud de la señal:

  Qué es la frecuencia de la señal. Añade una imagen en la que se vea de forma gráfica.
Frecuencia de la señal es una característica de todo aquello que se repite.

Frecuencia de la señal:












  Qué es la fase de la señal. Añade una imagen en la que se vea de forma gráfica.
La fase de la señal hace referencia al punto en el que comienza la señal con respecto al origen de un sistema de coordenadores.

Fases de la señal:

  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.

Un canal de comunicación distribuye la información en forma de señales y que necesitamos un medio físico por el que tranportarla.

Tipo de canales:

Cables coaxiales o de par trenzados los señales son electricas.

Cables de fibra optica las señales son pulsos de luz.

En 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 es un sistema de numeración en el que los números se representan utilizando solamente las cifras cero y uno (0 y 1). Es el que se utiliza en las computadoras, debido a que trabajan internamente con dos niveles de voltaje, por lo cual su sistema de numeración natural es el sistema binario (encendido 1, apagado 0).

Binario a decimal:

110011₍₂₎=1*2⁵+1*2⁴+0*2³+0*2²+1*2¹+1*2⁰=51₍₁₀₎

_{Decimal a Binario:}

  Explica qué significa codificar y decodificar una señal.

Codificar: Es el proceso por el cual la información de una fuente es convertida en símbolos para ser comunicada (por el computador).

Decodificar: Es el proceso por el cual se convierten símbolos en información entendible por el receptor (humano). Su proceso contrario es la codificación.

Explica qué es la codificación lógica TTL.

Codificación lógica TTL  es la codificación mas senzilla;consiste en asignar una señal alta al 1binario y una señal baja al o binario.

  Explica qué es la codificación Manchester y pon una imagen con un ejemplo de ella.

Codificación Manchester se basa en el uso de las denominadas transiciones.

Codificación Manchester:



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

Modular significa modificar las características de las ondas, especialmente de las ondas sonoras, para conseguir que se transmitan mejor.

Demodular significa obtención de la información de una onda modulada, eliminando la onda portadora mediante un circuito resonante. 

a) Señal portadora  es una onda, generalmente senoidal, modificada en alguno de sus parámetros por una señal de entrada denominada moduladora con el fín de transmitir una información.

 Fotos de señal portadora:

 b) Señal moduladora es la señal que contiene la información a transmitir.
 Fotos de la señal moduladora:

 




 Explica qué es la modulación en amplitud y pon un ejemplo. Añade una imagen.

 La modulación de amplitud  consiste en hacer variar la amplitud de la onda portadora de forma que ésta cambie de acuerdo con las variaciones de nivel de la señal moduladora, que es la información que se va a transmitir.

Modulacion en amplitud:

  Explica qué es la modulación en frecuencia y pon un ejemplo. Añade una imagen.

La modulación en frecuencia  es una modulación angular que transmite información a través de una onda portadora variando su frecuencia.

Modulación en frecuencia:

Explica qué es la modulación en fase y pon un ejemplo. Añade una imagen.

La modulación en fase es el caso de modulación donde tanto las señales de transmisión como las señales de datos son analógicas.

Modulación en fase:



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

-Serie se envían uno detras de otro cada uno de los bits que componen la señal en la transmisión en paralelo se envían los bits agrupados,un grupo detras de otro.

Ejemplos:
 En este tipo de transmisión los bits se trasladan uno detrás del otro sobre una misma línea, también se transmite por la misma línea.

-Paralelo es siempre más rápida que la transmisión en serie,ya que para enviar los bits agrupados se necesita complicar mucho la circutería .

Ejemplos:

En la transmisión de datos en paralelo hay un cable adicional en el cual enviamos una señal llamada strobe ó reloj; esta señal le indica al receptor cuando están presentes todos los bits para que se puedan tomar muestras de los bits o datos que se transmiten .

-Síncrona el emisor y el receptor realizan el traspaso de información con el apoyo de un reloj que será el que determinará cuánto dura cada bit de la transmisión.

Ejemplos:

método utilizado para líneas cortas 

-Asincrona no existe una dependencia temporal entre el emisor y el receptor.

Ejemplos:

Para detectar errores, se utiliza un bit de paridad en cada cadena. Usando la codificación adecuada, es posible hacer corresponder un 0 ( por ejemplo ) a cuando la línea está parada ( con NRZ, cada vez que se quiera comenzar a transmitir una cadena, se usa un 1 como señal ).
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 vida diaria tenemos, 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.  Ejemplo : los Walkis Talkis.

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. ejemplo : El teléfono.



 Sobre las propiedades de las señales y los medios de transmisión:
a) Explica qué es el voltaje y cómo se puede medir.

-El volataje es la diferencia de potencial eléctrico entre dos puntos.Se mide en Voltios (V).
b) Explica qué es la resistencia y cómo se puede medir.
-La resistencia puede ciruclar una corriente eléctrica presentan una resistencia al paso de esta  corriente que se mide en ohmios.( Ω ).

c) Explica qué es la potencia y cómo se puede medir:
  -La potencia se define como la cantidad de energía que se puede entregar por unidad de tiempo.
Se mide en Vatios (W).

d) Explica qué es el ancho de banda de una señal y pon un ejemplo.
  - Ancho de banda de una señal es la frecuencia en la que se concentra la mayor parte de la  potencia de la señal.Por ejemplo el audio de una canción.

e) Explica qué es el ancho de banda de un canal y pon un ejemplo.
  -Ancho de banda de un canal se define como el margen de frecuencias de una señal que es capaz de transmitir o procesar el canal.Por ejemplo el cable.

f) Explica qué es la velocidad de transmisión y pon un ejemplo.
- La velocidad de transmisión es el número de bits que pueden enviarse en una unidad de tiempo.Por ejemplo los bits por segundo (bps) o los kilobits por segundo (kbps).

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.

                                          Fotos de reflexión de red:
                                 
   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 parte 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 cable.

-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 y 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 guidados ,el 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.


 1. Sobre el cable coaxial: 
1.1. Explica sus características generales
 Por su diseño, el cable coaxial presenta un gran blindaje contra las interferencias exernas que puede recibir señal de datos. Por ello se utiliza para transmitir a grandes distancias con una buena velocidad de transmisión.

1.2. 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.
-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 eléctrico.
-Una cubierta exterior de plástico protector ,normalmente de PVC o de caucho,que envuelve el conjunto del cable.

 1.3. Comenta los diferentes usos del cable coaxial.
Inicialmente,el cable coaxial fue el cable preferido de uso para las LAN ,ya que superaba en velocidad el cable de par trenzado y además es más resistente a las interferencias y la atenuación.
Actualmente ek uso principal del cable coaxial es el que se hace con la televisión,empleándose emtre la antena y el televisor.

1.4. Enumera y explica los diferentes tipos de cable coaxial. 
-Cable coaxial de banda ancha: Se utiliza habitualmente para transmitir señales analógicas a lata frecuencia ,sobre todo para la televisión y el teléfono, y permite combinar los dos tipos de señaes en el mismo cable.
-Cable Coaxial de banda base: Los cables de banda base se dividen en dos categorias:coaxial delgado y coaxial grueso.
 Coaxial delgado también llamado thin o cable blanco ,puesto que es de color blanco por convención,las características son :
          -Su grosor es de 0,64 cm,lo que hace que sea muy flexible.
          -Es capaz de transportar una señal sin pérdidas hasta 185 m.
 Coaxial grueso también llamado thick o cable amarillo,ya que es de color amarillo por convención,sus caracteristicas son:
         -Su grosor es de 1,27 cm,con un nucleo de 12mm.
         -Posee un ancho de banda de 10Mbps.
         -Es capaz de enviar señal sin pérdidas hasta 500m.

1.5. Enumera y explica los diferentes tipos de conectores y tomas del cable coaxial (incluye imágenes).
 -Connector final del cable BNC: se trata de un conector en forma de tubo con un centro circular conectado al núcleo del cable.

Connector BNC macho: 

-Conector BNC en forma de T:consiste en dos conectores hembra y uno macho que le dan una forma similar a la letra "T".


Conector BNC en forma de T: 

 -Prolongador BNC: también llamado barril ,está formado por dos conectores bcn hembra ,de modo que permite unir dos segmentos de cable coaxial para crear uno mas largo.

Prolongador BNC: 

-Terminar 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 ociasionen interferencias.

Terminar BNC:

 1.6. Enumera y explica los pasos necesarios para verificar el correcto funcionamiento del cable coaxial.
Para comprobar el cable podemos utilizar tres métodos diferentes:
-Conectar el cable entre dos ordenadores y utilizar la orden ping entre ellos oara ver si hay intercambio de paquetes.
-Utilizar un computador de cables.
-Utilizar un multímetro digital o tester  para medir variables electrónicas.

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

2.2. Enumera y explica los elementos por los que está formado. Incluye una (o varias), imagen.
El cable de pat trenzado usado en las LAN está formado por cuatro pares de alambres,cada uno de ellos de 1mm de espesor,y está recubierto por un material aislante,normalmente PVC.

2.3. Enumera y explica los diferentes tipos de cable (añade imágenes).

 -Cable de par trenzado no apantallado o UTP (unshielded twisted pair): este cable no posee ningún tipo de apantallamiento adicional. Esto lo convierte en el cable más flexible,más barato y de más fácil instalación.

-Cable de par trenzado apantallado o STP (shielded twisted pair): El STP se utiliza generalmente en las instalaciones de grandes procesos de datos por su ancho de banda y sus buenas características contra las radiaciones electromagnéticas.











-Cable de par trenzado con pantalla global o FTP(folled twisted pair): este tipo de cable es un híbrido entre el UTP y STP. El cable no apantalla los pares individualmente, pero si los recubre de forma global con un papel de aluminio apantallado,lo que le proporciona unas características intermedias entre el UTP yel STP.  

2.4. Enumera y explica las diferentes categoría de cable.

Categoría	Descripción
Categoría 3	Alcanza hasta 10 Mbps. Para el estándar de Ethernet 10 Base-T.
Categoría  4	Alcanza una velocidad de hasta 16 Mbps.
Categoría 5	Alcanza hasta 100 Mbps. Se define para los estándares Ethernet y FastEthernet.
Categoría 5e	Alcanza hasta 1Gbps.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). Posee 8 pines de
conexión,siendo el primero tal .


rj-45 macho:

-RJ-49 macho: es el que utiliza para los cables FTP y STP. Este conector es exactamente igual al RJ-45 ,con la única excepción de que incluye una chapa metálica que pondrá a tierra el apantallamiento de aluminio que poseen estos cables para evitar que el propio aluminio haga en antena y genere interferencias.


 RJ-49 macho:

-RJ-45 hembra: es el que hace de toma de conexión con los machos.Es adecuado para instalarse en rosetas ,patch panel o cualquier otro dispositivo.


RJ -45 hembra:

Explica qué es y para que se utiliza un cable directo y uno cruzado.
 El cable directo de red sirve para conectar dispositivos desiguales, como un computador con un hub o switch. En este caso ambos extremos del cable deben de tener la misma distribución.

Un cable cruzado es un cable que interconecta todas las señales de salida en un conector con las señales de entrada en el otro conector, y viceversa; permitiendo a dos dispositivos electrónicosconectarse entre sí con una comunicación full duplex.

Enumera las diferentes herramientas necesarias en la creación de un cable y explica para que se utiliza cada una.
 Creación de cables de par trenzado se necesita herramientas siguientes:
-Engarzadora RJ-45.
-Cúter o alguna otra herramienta cortante.
-Tester.

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

 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 velocidad de datos más altas,mayor distancia de propagación de la señal y no es susceptible a interferencias electromagnéticas ni de radiofrecuencia.

 Enumera y explica los elementos por los que está formado. Incluye una (o varias), imagen.
- Un núcleo de fibra vidrio de alta pureza,muy compacto y del grosor de un cabello humano.
-Un revestimiento de vidrio o plástico que rodea al núcleo.
-Un materia protector de plástico que rodea al revestimiento y proporciona protección y amortiguación al frágil núcleo de fibra de vidrio.
-Una cubierta exterior que envuelve todo el cable y le proporciona protección.

 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.

Fotos de multimodo:

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

Fotos de Multimodo con indice graduado:

-monomodo:se envía un único haz de luz sin ningún tipo de rebote.

Fotos de monomodo:

  












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.

Fotos de FC:

 












-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.
 Fotos de SC:

- ST(straight tip) o BFOC (bayonet fiber optic connector):su diseño está inspirado en la conexión de cables coaxiales mediante bayoneta.
 Fotos de ST:

-SFCC(small form factor connectors). se divide en dos grupos:

  -LC(little connector o local connector):tiene un aspecto exterior similar a un pequeño SC,con el tamaño RJ-45 y se presentan en formato sencillo o duplex.
 Fotos de LC:

  -MT-RJ:(mechanical transfer-registered jack): permite conexiones duplex de fibras multimodo.En el espacio de un conector SC aloja sus dos fibras ópticas de conexión e incorpora un mecanismo de fijación rápido.


Fotos de MT-RJ:

 









3.5. Enumera y explica los pasos necesarios para verificar el correcto funcionamiento del cable.
Para vertificar los cables de fibra óptica se utiliza un microscopio que nos permite ver cómo se encuentra el cable dentro de la férula.


 DISPOSITIVOS QUE TRABAJAN A NIVEL FÍSICO


TARJETAS DE RED-->NIC
REPETIDORES
CONCENTRADORES O HUBS.


-La tarjeta de red recibe los datos de la red mediante el siguiente proceso:
1.La información llega en forma de voltios.
2.Los voltios pasan a bits por medio de un conversor analógico-digital.
3.Una vez procesados pasan a un buffer de memoria que los envía al bus PCI para que los analice la CPU del ordenador,

-El proceso por el que la tarjeta transmite los datos a la red es el siguiente:
1.La CPU tiene unos datos que quiere enviar a otro ordenador.
2.Cuando el buffer esta lleno,envia los datos al procesador de la tarjeta de red,que lo pasará al conversor digital-analógico.
3.El conversor transforma los bits en los correspondientes voltios,que se almacenan en una cola FIFO.
4.Cuando la cola está llena,se envía la corriente eléctrica a través del conector RJ-45,atendiendo a la señal de sincronización que llega el procesador.

-Además el procesador de la tarjeta de red realiza más funciones relacionadas con el control de acceso a meido:
 -Es el responsable de analizar el medio y comprobar si está vacío para poder transmitir.
 -Identifica los paquetes de datos que llegan para saber si es el destinatario.
 -Ilumina los LED de los que disponen estas tarjetas.
La tarjeta esta correcta hay que poner el comando "Ping 127.0.0.1".

Un repetidor es un dispositivo de capa física que recoge una señal por el puerto de entrada,la regenera,la amplifica y la envía por un puerto de salida.

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.

La diferencia entre el repetidor y un hub :los dos cumple las mismas funciones pero el hub tiene varias entradas y salidas y el repetidor no.