Capa física

La capa física es la encargada de transportar los bits a través del medio de red. Recibe la trama proveniente de la capa de enlace de datos, la convierte en señales y la transmite por un medio cableado o inalámbrico. Para que exista comunicación, primero debe haber una conexión física mediante una tarjeta de red o NIC.

Los estándares de esta capa definen tres aspectos principales: los componentes físicos, la codificación y la señalización. Los componentes físicos incluyen cables, conectores, interfaces y tarjetas de red. La codificación convierte los bits en patrones reconocibles, mientras que la señalización representa los valores 1 y 0 mediante señales eléctricas, pulsos de luz o señales de radio.

El ancho de banda indica la capacidad de un medio para transportar datos y se mide en bits por segundo. La latencia es el tiempo que tardan los datos en viajar entre dos puntos. El rendimiento representa la cantidad real de bits transferidos, mientras que el goodput mide únicamente los datos útiles, descontando la sobrecarga del tráfico.

Medios de cobre

El cobre es económico y fácil de instalar, pero puede verse afectado por la atenuación, la interferencia electromagnética, la interferencia de radiofrecuencia y la diafonía. Estas limitaciones se reducen respetando las distancias máximas, utilizando blindaje y trenzando los pares de cables.

Los principales tipos son:

• UTP: el más utilizado en redes LAN; no posee blindaje y normalmente termina en conectores RJ-45.
• STP: incluye blindaje adicional y ofrece mayor protección contra interferencias, aunque es más costoso y difícil de instalar.
• Coaxial: utiliza un conductor central rodeado por aislamiento y blindaje; se usa principalmente en conexiones de cable e instalaciones de antenas.

El cable UTP tiene cuatro pares trenzados y utiliza estándares como TIA/EIA-568. Los cables directos se usan normalmente para conectar dispositivos diferentes, como un computador con un switch; los cables cruzados se utilizaban para conectar dispositivos similares, aunque los equipos modernos suelen detectar automáticamente el tipo de conexión mediante Auto-MDIX.

Fibra óptica

La fibra transmite los datos mediante pulsos de luz. Es inmune a EMI y RFI, permite mayores distancias y ofrece mayor capacidad que el cobre, aunque su instalación es más costosa y requiere mayor especialización.

Existen dos tipos principales:

• Monomodo: núcleo pequeño, utiliza láser y se emplea en largas distancias.
• Multimodo: núcleo más grande, utiliza LED y se emplea en distancias menores.

La fibra se utiliza en redes empresariales, enlaces troncales, conexiones entre edificios, FTTH, redes de larga distancia y cables submarinos. Entre sus conectores más comunes están ST, SC y LC.

Medios inalámbricos

Los medios inalámbricos transmiten datos mediante frecuencias de radio o microondas. Su principal ventaja es la movilidad, pero presentan limitaciones relacionadas con cobertura, interferencia, seguridad y uso compartido del ancho de banda.

Entre los principales estándares se encuentran:

• Wi-Fi: redes LAN inalámbricas.
• Bluetooth: redes personales.
• WiMAX: acceso inalámbrico de banda ancha.
• Zigbee: comunicaciones de bajo consumo para IoT.

Una WLAN normalmente requiere un punto de acceso y adaptadores de red inalámbricos. Debido a que la señal puede ser interceptada sin acceso físico al cableado, debe protegerse mediante políticas y controles de seguridad adecuados.

Resumen

La capa física convierte los bits en señales y los transporta a través de medios de cobre, fibra óptica o inalámbricos. La elección del medio depende del ancho de banda requerido, la distancia, el costo, la susceptibilidad a interferencias y las condiciones de instalación.