Capa Física

2- La capa físicaIntroducción
La bibliografía y las figuras son de Redes de Computadoras A.S. Tanenbaum, 4 Edición y Comunicaciones y redes de computadoras de W. Stallings.
2.1 Conceptos y Terminología en la transmisión de señales.
La comunicación consiste en transportar información de un sitio a otro. Para ese transporte, necesitamos una transmisión que se produce modificando alguna condiciónfísica de un medio a lo largo del tiempo. Por ejemplo, al hablar producimos ondas mecánicas en el aire que viajan de una persona a otra.
En el caso de las telecomunicaciones y la informática nos interesan especialmente las ondas electro-magnéticas por su velocidad de propagación y por la cantidad de información que se puede codificar aplicando modificaciones sobre este tipo de ondas.
En el casode la informática lo que se transmite es información digital. Es decir, que cualquier tipo de información (voz, imágenes, datos, la casa de la pradera:-() se convierte en bloques de 0 y 1 y estos bloques se codifican sobre un médio físico aplicando modificaciones a ondas electromagnéticas las cuales se propagan sobre un médio físico. No todas las transmisiones electromagnéticas se destinan atransmitir información digital. Por ejemplo la actual radio FM transmite información analógica.
En la capa física de una arquitectura de comunicaciones debe definirse cómo se aplican estas modificaciones incluyendo potencias, velocidades, codificaciones y descodificaciones sobre estas ondas.
Llamemos señal las modificaciones físicas que hemos aplicado para hacer una transmisión.
Para pasarcualquier función o datos analógicos a digitales lo que se hace es muestrearla y convertir cada muestra a un conjunto limitado de datos digitales (ceros y unos). Cuantos más bits utilicemos para representar las muestras, más resolución obtendremos.
En el caso la recepción de una señal de una transmisión tenemos el mismo problema. A partir de muestreos sobre esa señal necesitamos reconstruir la señalinicial (la que nos han enviado). Si conseguimos reproducir la señal con suficiente calidad, podremos extraer la información digital que nos han enviado.
Jean Baptiste Fourier (1768-1830) probó que una función periódica g(t) con periodo T puede descomponerse en una suma de funciones seno y coseno.

Es como si la función resultase de la suma (posiblemente infinita) de múltiples funcionesperiódicas que tienen una frecuencia múltiplo de la frecuencia de g(t), que es la frecuencia fundamental f: f=1/T. Estas funciones son los armónicos.
Una transmisión de datos se trataría como si fuera periódica aunque no lo sea.
El problema es que los medios físicos actúan como un filtro para estos armónicos. El medio absorbe energía de estos armónicos en una cantidad diferente, produciendo unadistorsión en la señal transmitida, pero a partir de una determinada frecuencia que depende de condiciones físicas del medio, los armónicos no llegan con suficiente potencia. La cantidad de armónicos que deja pasar el medio será el ancho de banda de ese medio. Esta condición de un medio depende sus condiciones físicas: material, grosor, longitud, temperatura, …
Normalmente se considera que las frecuenciashan sido filtradas cuando la energía de esa frecuencia ha decaído a la mitad de la energía inicial.
Toda señal electromagnética, considerada como función del tiempo, puede ser tanto analógica como digital. Una señal analógica es aquella en la que la intensidad de la señal varía suavemente (y de forma continua) en el tiempo. Un ejemplo es una onda sinusoidal. Una señal digital es aquella en la quela intensidad se
mantiene constante durante un determinado intervalo de tiempo, tras el cual la señal cambia a otro valor constante (en este caso no es significativo el cambio brusco de un valor a otro por el corto tiempo de la transición). Un ejemplo es una señal cuadrada con valores binarios (0 y 1). De todas formas en nuestro caso la información transmitida siempre será digital aunque se...