Unidad Electrónica y Señales

Transcripción

1 Unidad Electrónica y Señales Contenido 1. Electricidad 2. Milímetro digital 3. Señales y ruido en sistema de comunicación 4. Codificación de las señales de networking Descripción general La función de la capa física es transmitir datos al definir las especificaciones eléctricas entre el origen y el destino. Una vez que llega a un edificio, la electricidad se transporta a las estaciones de trabajo, servidores y dispositivos de red a través de cables ocultos en las paredes, pisos y techos. Los datos, que pueden estar formados por elementos tales como texto, figuras, audio o vídeo, viajan a través de los cables y se representan mediante la presencia de pulsos eléctricos en cables conductores de cobre o pulsos luminosos en fibras ópticas. En este capítulo, aprenderá la teoría básica de la electricidad. Esto le suministrará una base de conocimientos que le servirá para comprender el proceso de networking en la capa física del modelo OSI. También aprenderá cómo se transmiten los datos a través de los medios físicos como, por ejemplo, cables y conectores. Por último, aprenderá cuáles son los distintos factores que afectan la transmisión de datos como, por ejemplo, el ruido de línea del suministro de corriente alterna (CA). 1. Nociones de electricidad 1.1. Átomo de helio Toda la materia del universo está constituida por átomos. "La Tabla periódica de elementos", enumera todos los tipos conocidos de átomos y sus propiedades. Los nombres de las partes del átomo son: Núcleo:La parte central del átomo, formada por protones y neutrones Protones: Partículas con carga positiva que, junto con los neutrones, forman el núcleo Neutrones: Partículas que no tienen ninguna carga (neutros) y que, junto con los protones, forman el núcleo Electrones: Partículas con carga negativa y que giran alrededor del núcleo 1

2 Para ayudarlo a comprender las propiedades eléctricas de los elementos/materiales, busque "helio" en la tabla periódica. El número atómico del helio es 2, lo que significa que tiene 2 protones y 2 electrones. Su peso atómico es 4. Si se le resta el número atómico (2) al peso atómico (4), se advierte que el helio también tiene 2 neutrones Ejemplo: Número atómico del helio = 2 2 protones + 2 electrones 4 = peso atómico - 2 = número atómico 2 = neutrones El físico danés Niels Bohr, desarrolló un modelo simplificado para ilustrar los átomos. El gráfico muestra el modelo correspondiente al átomo de helio Observe la escala de las partes. Si los protones y los neutrones de este átomo tuvieran el tamaño de una pelota de fútbol, en el medio de una cancha de fútbol, la única cosa más pequeña que la pelota serían los electrones. Los electrones serían del tamaño de una cereza, y estarían girando cerca de los asientos ubicados en la parte más externa del estadio. La única cosa de mayor 2

3 tamaño sería el espacio dentro del átomo, que tendría el tamaño de la cancha de fútbol. 1.2 Creación de átomos estables Una de las leyes de la naturaleza, denominada Ley de la fuerza eléctrica de Coulomb, especifica que las cargasopuestas reaccionan entre sí con una fuerza que hace que se atraigan. Las cargas de igual polaridad reaccionan entre sí con una fuerza que hace que se repelan. La fuerza es un movimiento de empuje o arrastre. En el caso de cargas opuestas y de igual polaridad, la fuerza aumenta a medida que las cargas se aproximan. Examine el modelo de Bohr del átomo de helio. Si la ley de Coulomb es verdadera, y si el modelo de Bohr describe los átomos de helio como estables, entonces deben intervenir otras leyes de la naturaleza. Cómo es posible que ambas sean verdaderas? 1. Ley de Coulomb: Las fuerzas opuestas se atraen. 2. Modelo de Bohr: Los protones tienen cargas positivas y los electrones tienen cargas negativas. Pregunta 1: Por qué los electrones no caen hacia los protones? 1. Ley de Coulomb: Las cargas de igual polaridad se repelen. 2. Modelo de Bohr: Los protones tienen cargas positivas. Hay más de 1 protón en el núcleo. Pregunta 2: Por qué los protones no se alejan unos de otros? Las respuestas a estas preguntas es que hay otras leyes de la naturaleza que se deben tener en cuenta. A continuación se suministran las respuestas a las preguntas anteriores. Respuesta 1: Los electrones se mantienen en órbita, aunque son atraídos por los protones, debido a que tienen la suficiente velocidad como para mantenerse en órbita, al igual que la luna en torno a la Tierra, y para impedir que el núcleo los arrastre hacia él. Respuesta 2: Los protones no se apartan unos de otros porque existe una fuerza nuclear que está relacionada con los neutrones. La fuerza nuclear es una fuerza increíblemente poderosa que actúa como si fuera un pegamento que mantiene unidos a los protones. Los protones y los neutrones están unidos por una fuerza muy poderosa; sin embargo, los electrones están unidos a su órbita alrededor del núcleo mediante una fuerza más débil. Los electrones de algunos átomos se pueden liberar del átomo y ponerse en movimiento. Esto es lo que se denomina electricidad: un "flujo libre de electrones". 1.3 Electricidad estática 3

4 Se denomina electricidad estática a los electrones libres que permanecen en un lugar, sin moverse y con una carga negativa. Si estos electrones estáticos tienen la oportunidad de saltar hacia un conductor, esto puede provocar una descarga electrostática (ESD). La descarga electrostática, aunque por lo general no daña a las personas, puede provocar graves problemas en los equipos electrónicos sensibles, a menos que se trate de una forma adecuada. Si camina sobre una alfombra, en una habitación fresca y seca, es posible que salir una pequeña chispa desde la punta de sus dedos cuando toque algún objeto. Esto hará que usted sienta una pequeña descarga eléctrica. Usted sabe por propia experiencia que una descarga electrostática puede resultar incómoda, pero es bastante inofensiva. Sin embargo, si un computador sufre una ESD, el resultado puede ser desastroso. Una descarga electrostática puede dañar los chips y/o los datos del computador de forma aleatoria. 1.4 Corriente eléctrica, aisladora, conductora y semiconductora Se puede hacer referencia a los átomos, o a los grupos de átomos denominados moléculas, como materiales. Los materiales pueden clasificarse en tres grupos, según la facilidad con la que la electricidad, o los electrones libres, fluyan a través de ellos. Aisladores eléctricos Los aisladores eléctricos, o aisladores, son materiales que permiten que los electrones fluyan a través de ellos con gran dificultad o no lo permiten en absoluto. Entre los ejemplos aisladores eléctricos se incluyen el plástico, el vidrio, el aire, la madera seca, el papel, el caucho y el gas helio. Estos materiales poseen estructuras químicas sumamente estables, en las que los electrones orbitan muy unidos dentro de los átomos. Conductores eléctricos Los conductores eléctricos, o conductores, son materiales que permiten que los electrones fluyan a través de ellos con gran facilidad. Pueden fluir con gran facilidad debido a que los electrones externos están unidos en forma muy suelta al núcleo y se liberan fácilmente. A temperatura ambiente, estos materiales poseen una gran cantidad de electrones libres que pueden suministrar conducción. La aplicación de voltaje hace que los electrones libres se desplacen, lo que hace que la corriente circule. La tabla periódica clasifica en categorías a algunos grupos de átomos ordenándolos en columnas. Los átomos de cada columna pertenecen a una familia química en particular. Aunque pueden tener distintas cantidades de protones, neutrones y electrones, sus electrones externos tienen órbitas similares y se comportan de forma similar, al interactuar con otros átomos y moléculas. Los mejores conductores son los metales 4

5 como, por ejemplo, el cobre (Cu), la plata (Ag) y el oro (Au). Todos estos metales están ubicados en una misma columna de la tabla periódica, y sus electrones se liberan con facilidad, lo que los convierte en excelentes materiales para transportar corriente. Entre los demás conductores se incluyen la soldadura (una mezcla de plomo (Pb) y estaño (Sn), y el agua que contiene iones. Un ion es un átomo que tiene más electrones, o menos electrones, que un átomo neutro. El cuerpo humano está formado por aproximadamente 70% de agua que contiene iones, lo que significa que el cuerpo humano también es un conductor. una misma columna de la tabla periódica. Entre los ejemplos de estos materiales se incluyen el carbono (C), el germanio (Ge) y la aleación de arsenuro de galio(gaas). El semiconductor más importante, el que permite fabricar los mejores circuitos electrónicos microscópicos es el silicio (Si). Semiconductores eléctricos Los semiconductores son materiales en los que la cantidad de electricidad que conducen se pueden controlar de forma precisa. Estos materiales se agrupan en El silicio es muy común y se puede encontrar en la arena, el vidrio y varios tipos de rocas. La región ubicada alrededor de San José, California se Ya sea que los materiales se clasifiquen como aisladores, conductores o semiconductores, la base de todos los dispositivos electrónicos es el conocimiento de cómo controla cada uno el flujo de electrones y la forma en que trabajan de forma conjunta en diversas combinaciones. 1.5 Términos de las mediciones eléctricas Estos son los términos que describen los medios de networking. Voltaje denomina Silicon Valley (Valle del Silicio) porque la industria informática, que depende de los microchips de silicio, se inició en esta área. El voltaje, a veces denominado fuerza electromotriz, es una fuerza, o presión, eléctrica que se produce cuando se separan los electrones y los protones. La fuerza que se crea realiza un empuje hacia la carga opuesta y en dirección contraria al de la carga del mismo signo. Este es el proceso que se produce en una batería, donde la acción química hace que los electrones se liberen de la terminal negativa de la batería y que se desplacen hacia la terminal opuesta, o sea, la terminal positiva. La separación de las cargas da como resultado el voltaje El voltaje también se puede crear por fricción (electricidad estática), por 5

6 magnetismo (generador eléctrico) o por luz (célula solar). El voltaje se representa a través de la letra "V" y a veces a través de la letra "E", que corresponde a fuerza electromotriz. La unidad de medición del voltaje es el voltio (v), y se define como la cantidad de trabajo, por unidad de carga, que se necesita para separar las cargas. Corriente La corriente eléctrica, o corriente, es el flujo de cargas que se crea cuando los electrones se desplazan. En los circuitos eléctricos, la corriente se debe al flujo de electrones libres. Cuando se aplica voltaje (presión eléctrica), y existe una ruta para la corriente, los electrones se desplazan a lo largo de la ruta desde la terminal negativa (que los repele) hacia la terminal positiva (que los atrae). La corriente se representa a través de la letra "I". La unidad de medición de la corriente es el amperio (amp), que se define como la cantidad de cargas por segundo que atraviesan un punto de la ruta. Resistencia Los materiales a través de los cuales circula la corriente presentan distintos grados de oposición, o resistencia, al movimiento de los electrones. Los materiales que presentan muy poca, o ninguna resistencia se denominan conductores. Aquellos que no permiten que la corriente circule, o que restringen severamente la circulación, se denominan aisladores El grado de resistencia depende de la composición química de los materiales. La resistencia se representa por medio de la letra "R". La unidad de medición de la resistencia es el ohmio (W ). El símbolo proviene de la letra mayúscula griega "W", omega. Corriente alterna (CA) Esta es una de las dos formas en que circula la corriente. Las corrientes alternas (CA) y los voltajes varían con el tiempo, cambiando su polaridad o dirección. La CA circula en una dirección, luego invierte su dirección y repite el proceso. El voltaje de CA es positivo en una terminal y negativo en la otra, luego invierte su polaridad, de modo que la terminal positiva se transforma en negativa, y la terminal negativa se transforma en positiva. Este proceso se repite de forma continua. Corriente continua (CC) Esta es la otra forma en que circula la corriente. Las corrientes continuas (CC) siempre circulan en la misma dirección, y los voltajes de CC siempre tienen la misma polaridad. Una terminal es siempre positiva y la otra es siempre negativa. Estas direcciones no se modifican ni se invierten. Impedancia Impedancia es la oposición total a la circulación de la corriente (debido a los voltajes de CA y de CC). El término resistencia se usa generalmente cuando se hace referencia a los voltajes de CC. Impedancia es el término general, y es la medida de la forma en que se resiste o se impideel flujo de electrones. La impedancia se representa por medio de la letra "Z". La unidad de medición, como en el caso de la resistencia, es el ohmio (W). 6

7 Relación entre voltaje, corriente y resistencia Las corrientes sólo circulan en bucles cerrados denominados circuitos Estos circuitos deben estar compuestos por materiales conductores y deben tener fuentes de voltaje. El voltaje hace que la corriente circule, mientras que la resistencia y la impedancia se oponen a ella. El conocimiento de estos hechos permite controlar la circulación de la corriente. Tierra El término conexión a tierra puede ser un concepto difícil de entender totalmente ya que se usa para distintos propósitos. Conexión a tierra se puede referir al lugar de la tierra que está en contacto con su casa (probablemente a través de las tuberías de agua que están bajo tierra), que eventualmente realizan una conexión indirecta con los tomacorrientes. Si usted utiliza un aparato eléctrico que tiene un enchufe macho con tres espigas, la tercera espiga es la conexión a tierra. Esta conexión a tierra les proporciona a los electrones un camino conductivo adicional para que fluyan hacia la tierra, en lugar de hacerlo a través de su cuerpo. Conexión a tierra también puede significar el punto de referencia, o el nivel de 0 voltios, cuando se realizan mediciones eléctricas. El voltaje se crea mediante la separación de las cargas, lo que significa que las mediciones de voltaje se deben realizar entre dos puntos. El multímetro (que mide el voltaje, la corriente y la resistencia) posee dos cables con ese fin. El cable negro se denomina conexión a tierra o conexión a tierra de referencia. La terminal negativa de una batería también se denomina 0 voltios o conexión a tierra de referencia. Nota: El multímetro es un equipo de prueba que se utiliza para medir el voltaje, la corriente, la resistencia y posiblemente otras cantidades eléctricas y para visualizar el valor de forma numérica. 1.6 Analogía para voltaje, resistencia y corriente La analogía del sistema de suministro de agua ayuda a explicar los conceptos de la electricidad. Cuanta más alta está el agua, y cuanto mayor es la presión, mayor será el flujo de agua. La corriente de agua depende del grado de apertura del grifo (válvula). De igual manera, cuanto mayor es el voltaje y cuanto mayor es la presión eléctrica, más corriente se producirá. La corriente eléctrica se encuentra entonces con una resistencia que, al igual que el grifo, reduce el flujo. Si se produce en un circuito de CA, entonces la cantidad de corriente dependerá de la cantidad de impedancia (resistencia) presente. La bomba de agua es como una batería. Suministra presión para que el flujo continúe en movimiento. 7

8 diferencia entre estos dos tipos de flujo de corriente. 1.8 Construcción de un corriente eléctrico serial simple 1.7 Diagramación de los voltaje de AC y DC Un osciloscopio es un dispositivo electrónico importante y sofisticado que se utiliza para estudiar las señales eléctricas. Dado que es posible controlar la electricidad, se pueden crear patrones eléctricos deliberados y precisos, denominados señales. Un osciloscopio expresa las ondas, los pulsos y los patrones eléctricos en forma de gráfico. Tiene un eje x que representa el tiempo y un eje y que representa el voltaje. Generalmente existen dos ejes y que corresponden a los voltajes de modo que se pueden observar y medir dos ondas al mismo tiempo. La electricidad llega al hogar, a la escuela y a las oficinas a través de las líneas de alimentación. Las líneas de alimentación transportan electricidad en forma de corriente alterna (CA). Otro tipo de corriente, denominada corriente continua (CC) se puede encontrar en las baterías de linterna, en las baterías de los automóviles y como alimentación para los microchips de la motherboard de un computador. Es importante comprender la Los electrones sólo fluyen en circuitos que son bucles completos o cerrados. El diagrama del gráfico principal muestra un circuito simple, típico de una linterna. El proceso químico de la batería hace que las cargas se separen, lo que suministra un voltaje, o presión eléctrica, que permite que los electrones fluyan a través de diversos dispositivos. Las líneas representan un conductor, por lo general, un cable de cobre. Se puede pensar en un switch o interruptor como si fueran dos extremos de un solo cable que se pueden abrir, o romper, y luego cerrar (también denominado fijo o cortocircuito) para impedir o permitir que fluyan los electrones. Por último, el bulbo suministra resistencia al flujo de electrones, lo que hace que liberen energía, en forma de luz.. Los circuitos que se utilizan en networking usan los mismos conceptos que los de este circuito simple, pero son mucho más complejos 8

9 los 120 V o 240 V que utilizan los aparatos eléctricos comunes. 1.9 Propósito de la conexión a tierra del equipo de networking Para los sistemas eléctricos de CA y CC, el flujo de electrones se produce siempre desde una fuente cuya carga es negativa hacia una fuente cuya carga es positiva. Sin embargo, para que se produzca un flujo controlado de electrones, es necesario que haya un circuito completo. Por lo general, una corriente eléctrica sigue la ruta de menor resistencia. Debido a que los metales como, por ejemplo, el cobre, ofrecen poca resistencia, se utilizan con frecuencia como conductores de la corriente eléctrica. A la inversa, los materiales como, por ejemplo, el vidrio, el caucho y el plástico proporcionan mayor resistencia. Por lo tanto, no son buenos conductores de energía eléctrica. De hecho, estos materiales se utilizan frecuentemente como aisladores. Se usan en conductores para evitar descargas, incendios, y cortocircuitos. Normalmente, la energía eléctrica se envía a un transformador montado en un poste. El transformador reduce las altas tensiones que se usan en la transmisión a La figura muestra un objeto familiar, la electricidad tal como se suministra a través de los tomacorrientes en los EE.UU. (otros países pueden tener distintas configuraciones para los tomacorrientes). Los dos conectores superiores suministran energía eléctrica. El conector redondo, que aparece en la parte inferior, protege a las personas y a los equipos de las descargas y los cortocircuitos. Este conector se denomina conexión a tierra de seguridad. En los equipos eléctricos en los cuales se utiliza, el conector a tierra de seguridad se conecta con cualquier parte metálica expuesta del equipo. Las motherboards y los circuitos de los equipos de computación están eléctricamente conectados con el chasis. Este también los conecta con el conector a tierra de seguridad, que se utiliza para disipar la electricidad estática. El objeto de conectar la tierra de seguridad con las partes metálicas expuestas del equipamiento informático es impedir que esas partes metálicas se carguen con voltaje peligroso resultante 9

10 de una falla del cableado dentro del dispositivo. Una conexión accidental entre el cable electrificado y el chasis es un ejemplo de una falla de cableado que se puede producir en un dispositivo de red. Si ocurriera una falla de este tipo, el conductor a tierra de seguridad conectado con el dispositivo serviría como una vía de baja resistencia para la conexión a tierra. El conductor a tierra de seguridad ofrece una vía de resistencia menor que el cuerpo humano. Electrónica y Señales Cuando está instalada correctamente, la vía de baja resistencia provista por el conductor a tierra de seguridad ofrece una resistencia lo suficientemente baja, y una capacidad suficiente de transmisión de corriente, para impedir que se acumulen voltajes peligrosamente altos.el circuito se conecta directamente con la conexión electrificada a la tierra. Siempre que una corriente eléctrica atraviesa esta vía hacia la tierra, hace que se activen los dispositivos de protección como, por ejemplo, los disyuntores y los interruptores de circuito accionados por corriente de pérdida a tierra (GFCI) Al interrumpir el circuito, los disyuntores y los GFCI detienen el flujo de electrones y reducen el peligro de una descarga eléctrica. Los disyuntores lo protegen a usted y al cableado de su hogar, pero es necesario tener mayor protección, a menudo proporcionada por los supresores de sobretensiones transitorias y los sistemas de alimentación ininterrumpida (UPS) para proteger a los equipamientos de computación y de networking. 2. Conceptos básico sobre multímetro 2.1 Manejo y uso seguro del multimetro En esta práctica de laboratorio, usted aprenderá a usar un multímetro. El multímetro puede ejecutar mediciones de voltaje, resistencia y continuidad, que son importantes en networking. Usted puede aprender acerca del multímetro a partir de dos fuentes distintas: el manual impreso (papel) y la versión en línea del manual (página Web del fabricante). 10

11 2.3 Uso de un multímetro para realizar voltaje En esta práctica de laboratorio, usará el multímetro para medir el voltaje. Hay dos tipos de mediciones de voltaje. Para su seguridad personal, y para proteger el multímetro, es importante que entienda cuál es la diferencia. Los dos tipos de voltaje son de CC y de CA. Voltaje de CC El multímetro debe estar colocado en CC cuando se miden voltajes de CC Esto incluye lo siguiente: 2.2 Uso de un multimetro para realizar mediciones de la resistencia En esta práctica de laboratorio, usará un multímetro para medir la resistencia y la continuidad de los objetos. La unidad de medición para ambos es el ohmio (W ). Continuidad se refiere al nivel de resistencia de una vía. Si una vía se transforma intencionalmente en una vía de baja resistencia, para ser usada por dos dispositivos eléctricos conectados, la vía tiene lo que se denomina continuidad. Si una vía se transforma involuntariamente en una vía de baja resistencia, entonces se produce un cortocircuito. Con cualquiera de estas mediciones, el multímetro emite un sonido agudo cuando detecta una vía de baja resistencia. Usted realizará mediciones de lo siguiente: cable CAT 5 cable CAT 5 terminado cable coaxial terminado cable telefónico jacks CAT 5 switches tomas de pared Baterías Salida de las fuentes de poder de los computadores Celdas solares Generadores de CC Voltaje de CA El multímetro debe estar colocado en CA cuando se miden voltajes de CA Si está realizando una medición de un tomacorriente de pared, debe suponer que hay voltaje de línea. El voltaje de línea es de 120 V de CA en los EE.UU. y de 220 V de CA en la mayoría de los demás países. El voltaje de línea puede matarlo! Debe recordar que tiene que tener mucho cuidado y colocar el multímetro en la configuración correcta. 2.4 Medición de circuitos seriales simples En esta práctica de laboratorio, creará un circuito serial simple y realizará mediciones sobre este circuito. 11

12 obtener. Todos ellos pueden transportar datos de networking. Uno de los tipos de señal es analógica. Una señal analógica tiene las siguientes características: 2.5 Desarrollo de un sistema de conmutación eléctrico simple Es ondulante Tiene un voltaje que varía continuamente en función del tiempo Es típica de los elementos de la naturaleza Se ha utilizado ampliamente en las telecomunicaciones durante más de 100 años El diagrama muestra parte de los circuitos que permiten que las NIC de Ethernet se comuniquen entre sí. Esto debe darle una idea de cómo debe resolver el reto que se presenta en esta práctica de laboratorio: diseñar, desarrollar y demostrar el funcionamiento de un sistema de comunicación eléctrico simple. 3. Concepto básico sobre señales y ruido en sistemas de conmutación 3.1 Comparación de las señales analógica y digital El término "señal" se refiere a un voltaje eléctrico, un patrón luminoso o una onda electromagnética modulada que se desea El gráfico principal muestra una onda sinusoidal pura. Las dos características importantes de una onda sinusoidal son su amplitud (A), su altura y profundidad, y el período (T = longitud de tiempo) necesario para completar 1 ciclo. Se puede calcular la frecuencia (f) (nivel de ondulación) de la onda con la fórmula f = 1/T. Otro tipo de señal es la señal digital. Una señal digital tiene las siguientes características: 12

13 Las curvas de voltaje vs tiempo muestran una variación discreta o pulsante Es típica de la tecnología, más que de la naturaleza en que funcionan los dispositivos de reconocimiento de voz y de detección de los latidos cardíacos. Las ondas complejas se pueden crear a partir de ondas simples. El gráfico muestra una señal digital de networking. Las señales digitales tienen una amplitud fija, aunque el ancho de sus pulsos, T y frecuencia se pueden modificar. Las señales digitales de las fuentes modernas se pueden aproximar a través de una onda rectangular, que tenga transiciones aparentemente instantáneas desde estados de voltaje muy bajos hasta estados de voltaje muy altos, sin ondulaciones. Aunque esta es una aproximación, es bastante razonable, y se utilizará en todos los diagramas futuros. 3.2 Uso de las señales digitales para crear señales analógicas Jean Baptiste Fourier es el responsable de uno de los descubrimientos más importantes en el campo de las matemáticas. Probó que una suma especial de ondas sinusoidales, de frecuencias relacionadas armónicamente, que son múltiplos de cierta frecuencia básica, se pueden sumar para crear cualquier patrón de onda. Esta es la forma Una onda rectangular, o un pulso rectangular, se puede generar usando la combinación correcta de ondas sinusoidales. El gráfico muestra cómo se puede crear la onda rectangular (señal digital) usando ondas sinusoidales (señales analógicas). Es importante tener esto en cuenta al examinar lo que sucede con un pulso digital mientras viaja a través de los medios de networking. 3.3 Representación de un bit en un medio físico Las redes de datos cada vez dependen más de los sistemas digitales (binarios, de dos estados). El bloque básico de información es el dígito binario 1, denominado bit o pulso. Un bit, en un medio eléctrico, es la señal eléctrica que corresponde al 0 binario o al 1 binario. Esto puede ser tan sencillo como 0 voltios para el 0 binario y +5 voltios para el 1 binario, o una codificación más compleja. La conexión a tierra de referencia de la señal es un concepto importante que se 13

14 relaciona con todos los medios de networking que usan voltaje para transportar mensajes. Para poder funcionar correctamente, una conexión a tierra de referencia de la señal debe estar colocada cerca de los circuitos digitales del computador. Los ingenieros lo han logrado al diseñar planos de conexión a tierra en las placas de circuito. Los gabinetes de los computadores se usan como punto de conexión común para los planos de conexión a tierra de las placas de circuito para establecer la conexión a tierra de referencia de la señal. La conexión a tierra de referencia de la señal establece la línea de 0 voltios en los gráficos de señal. de ondas de mayor duración, u otro modelo más complejo. Usted examinará seis situaciones que pueden ocurrir con 1 bit : Propagación Atenuación Reflexión Ruido Problema de temporización Colisiones 3.4 Propagación de señales en la red Propagación significa desplazamiento. Cuando una tarjeta NIC emite voltaje o pulsos luminosos en un medio físico, ese pulso rectangular, formado por ondas, se desplaza, o se propaga, a través del medio. Propagación significa que un bloque de energía, que representa 1 bit, se desplaza desde un lugar hacia otro. La velocidad a la cual se propaga depende del material que se usa en el medio, de la geometría (estructura) del medio y de la frecuencia de los pulsos. El tiempo que tarda el bit en desplazarse desde un extremo a otro del medio y nuevamente en regresar se denomina tiempo de ida y vuelta, (RTT). Suponiendo que no se producen más demoras, el tiempo que tarda el bit en desplazarse a través del medio hacia el extremo más lejano es RTT/2. En el caso de las señales ópticas, el 0 binario se codifica como una intensidad baja, o sin luz (oscuridad). El 1 binario se codifica como una intensidad luminosa alta (brillo) o como otros modelos más complejos. En el caso de las señales inalámbricas, el 0 binario podría ser una ráfaga breve de ondas; el 1 binario podría ser una ráfaga 14

15 manejará esta demora el resto de la red. Si la demora de propagación es demasiado corta, es posible que se deba reducir la velocidad de los bits o que se deban guardar temporalmente (esto se denomina buffering), para que el resto del equipamiento de networking pueda alcanzar al bit. 3.5 Atenuación de red El hecho de que el bit tarda poco tiempo en desplazarse a través del medio normalmente no produce problemas en la red. Sin embargo, con las velocidades de transmisión de datos de las redes actuales, que están en constante crecimiento, a veces se debe tener en cuenta la cantidad de tiempo que tarda la señal en desplazarse. Existen dos situaciones extremas que se deben tener en cuenta. O el bit tarda un tiempo igual a cero en desplazarse, lo que significa que se desplaza de forma instantánea; o tarda una cantidad infinita de tiempo en desplazarse. Según Einstein, cuya teoría de la relatividad dice que ninguna información puede desplazarse más rápido que la velocidad de la luz en el vacío, el primer caso es incorrecto. Esto significa que el bit tarda al menos una pequeña cantidad de tiempo en desplazarse. El segundo caso también es incorrecto, ya que con el equipamiento adecuado, se puede medir el tiempo de desplazamiento del pulso. La falta de conocimiento del tiempo de propagación representa un problema, ya que uno puede suponer que el bit llega a un destino demasiado rápido o demasiado tarde. Si el tiempo de propagación es demasiado largo, se debe evaluar nuevamente cómo Atenuación es la pérdida de la fuerza de la señal como, por ejemplo, cuando los cables superan una longitud máxima. Esto significa que una señal de voltaje de 1 bit pierde amplitud a medida que la energía pasa desde la señal hacia el cable. La selección cuidadosa de los materiales, (por ej., utilizando cobre en lugar de carbono, y la geometría (la forma y el posicionamiento de los cables) puede disminuir la atenuación eléctrica, aunque no se puede evitar que se produzca alguna pérdida cuando hay resistencia eléctrica. La atenuación también se produce en las señales ópticas, ya que la fibra óptica absorbe y dispersa parte de la energía luminosa a medida que el pulso luminoso, un bit, se desplaza a través de la fibra. Esto se puede reducir considerablemente al determinar la longitud de onda, o el color, de la luz seleccionada. Esto también se puede reducir dependiendo de si usa fibra de monomodo o fibra multimodo, y según el tipo de vidrio que se utilice para la fibra. Inclusive con la aplicación de estas opciones, la pérdida de señal es inevitable. 15

16 pequeña onda (pulso) vuelve (se refleja) hacia usted. La atenuación también se produce con las ondas de radio y las microondas, ya que éstas son absorbidas y dispersadas por moléculas específicas de la atmósfera. La atenuación puede afectar a una red dado que limita la longitud del cableado de la red a través de la cual usted enviar un mensaje. Si el cable es demasiado largo o demasiado atenuante, un bit que se envía desde el origen puede parecer un bit cero para el momento en que llega al destino. Este problema se puede solucionar a través de los medios de networking elegidos y seleccionando estructuras que estén diseñadas para soportar bajas cantidades de atenuación. Una de las formas que existen para resolver el problema es cambiar el medio. Otra de las formas es utilizar un repetidor luego de una distancia determinada. Existen repetidores para bits eléctricos, ópticos e inalámbricos. La reflexión se produce en las señales eléctricas. Cuando los pulsos de voltaje, o bits, tropiezan con una discontinuidad, se pueden producir reflexiones de la energía. Si no se controla cuidadosamente, esta energía puede interferir con bits posteriores. Recuerde, aunque en este momento usted está concentrado en sólo 1 bit a la vez, en las redes reales usted deseará enviar millones y miles de millones de bits por segundo, lo que requiere tener en cuenta este pulso de energía reflejado. Según el cableado y las conexiones que utiliza la red, las reflexiones pueden o no ser un problema. La reflexión también se produce en el caso de las señales ópticas. Las señales ópticas reflejan si tropiezan con alguna discontinuidad en el vidrio (medio), como en el caso de un conector enchufado a un dispositivo. Este efecto se puede apreciar de noche, al mirar a través de una ventana. Usted puede ver su reflejo en una ventana aunque la ventana no es un espejo. Parte de la luz que se refleja desde su cuerpo se refleja en la ventana. Este fenómeno también se produce en el caso de las ondas de radio y las microondas, ya que detectan distintas capas en la atmósfera. 3.6 Reflexión en la red Para comprender la reflexión, imagínese que tiene una soga para saltar extendida, y que un amigo sostiene el otro extremo. Ahora, imagínese que le envía a la otra persona un "pulso" o un mensaje de 1 bit. Si observa cuidadosamente, verá que una 16

17 corromper un bit, haciendo que un 1 binario se transforme en un 0 binario, o un 0 en un 1, destruyendo el mensaje. La figura muestra cinco fuentes de ruido que pueden afectar a un bit del cable. Esto puede provocar problemas en la red. Para un óptimo desempeño de la red, es importante que los medios de la red tengan una impedancia específica para que concuerden con los componentes eléctricos de las tarjetas NIC. A menos que los medios de red tengan la impedancia correcta, la señal experimentará cierta reflexión y se creará interferencia. Luego se pueden producir múltiples pulsos reflejados. Ya sea que el sistema sea eléctrico, óptico o inalámbrico, la falta de acople en la impedancia puede provocar reflexiones. Si se refleja suficiente energía, el sistema binario de dos estados se puede confundir debido a toda la energía adicional que se genera a su alrededor. Esto se puede solucionar asegurándose de que la impendencia de todos los componentes de networking esté cuidadosamnete acopla. 3.7 Ruido El ruido son adiciones no deseadas a las señales de voltaje, ópticas o electromagnéticas. Ninguna señal eléctrica se produce sin ruido; sin embargo, lo importante es mantener la relación señal/ruido (S/N) lo más alta posible. En otras palabras, cada bit recibe señales adicionales no deseadas desde varias fuentes. Demasiado ruido puede NEXT-A y NEXT-B Cuando el ruido eléctrico del cable tiene origen en señales de otros hilos del cable, esto se denomina diafonía. NEXT significa paradiafonía. Cuando dos hilos están colocados uno muy cerca del otro y no están trenzados, la energía de un hilo puede trasladarse al hilo adyacente y viceversa. Esto puede provocar ruido en ambos extremos de un cable terminado. Existen en realidad muchas formas de diafonía que se deben tener en cuenta al desarrollar redes. NEXT se puede manejar a través de la tecnología de terminación, el cumplimiento estricto de los procedimientos de terminación estándar, y el uso de cables de par trenzado de buena calidad. Ruido térmico, El ruido térmico, debido al movimiento aleatorio de electrones, no se puede evitar pero por lo general es relativamente insignificante en comparación con las señales. 17

18 Ruidos de la línea de alimentación de CA/Conexión a tierra de referencia Los ruidos de la línea de alimentación de CA y de la conexión a tierra de referencia son problemas cruciales en el networking. El ruido de la línea de alimentación de CA provoca problemas en el hogar, en las escuelas y en las oficinas. La electricidad se transporta a los aparatos y a las máquinas a través de cables ocultos en las paredes, los pisos y los techos. Como consecuencia, dentro de estos edificios, el ruido de la línea de alimentación de CA se encuentra en todo el entorno. Si no es tratado correctamente, el ruido de la línea de alimentación puede representar un gran problema para una red. Lo ideal es que la conexión a tierra de referencia de señal se encuentre completamente aislada de la conexión a tierra eléctrica. El aislamiento mantendría la fuga de electricidad de CA y los picos de voltaje fuera de la conexión a tierra de referencia de señal. Pero el chasis de un dispositivo informático sirve como la conexión a tierra de referencia de señal y como la conexión a tierra de la línea de alimentación de CA. Dado que existe una conexión entre la conexión a tierra de referencia de señal y la conexión a tierra eléctrica, los problemas con la conexión a tierra eléctrica pueden producir interferencia en el sistema de datos. Este tipo de interferencia puede resultar difícil de detectar y rastrear. Normalmente parten del hecho de que los contratistas e instaladores eléctricos no toman en consideración la longitud de los cables neutros y de conexión a tierra que llegan a cada tomacorriente eléctrico. Desafortunadamente, cuando estos cables son largos, pueden actuar como una antena para el ruido eléctrico. Es este ruido el que interfiere con las señales digitales (bits) que un computador debe poder reconocer. Usted verá que el ruido de la línea de alimentación de CA que proviene de un monitor de vídeo cercano o de una unidad de disco duro puede ser suficiente para provocar errores en un sistema informático. Esto se hace interfiriendo (cambiar la forma y el nivel de voltaje) con las señales deseadas e impidiendo que las compuertas lógicas de un computador detecten los extremos iniciales y finales de las ondas rectangulares. Este problema se puede complicar además cuando un computador tiene una mala conexión a tierra. EMI/RFI (Interferencia electromagnética/interferencia de la radiofrecuencia) Las fuentes externas de pulsos eléctricos que pueden atacar la calidad de las señales eléctricas del cable incluyen los sistemas de iluminación, los motores eléctricos y los sistemas de radio. Estos tipos de interferencia se denominan interferencia electromagnética (EMI) e interferencia de la radiofrecuencia (RFI). Cada hilo dentro de un cable puede actuar como una antena. Cuando esto sucede, el hilo efectivamente absorbe las señales eléctricas de los demás hilos y de las fuentes eléctricas ubicadas fuera del cable. Si el ruido eléctrico resultante alcanza un nivel lo suficientemente alto, puede tornarse difícil para las NIC discriminar el ruido de la señal de datos. Esto es un problema especialmente porque la mayoría de las LAN utilizan frecuencias en la región de frecuencia de megahertz (MHz), que es donde las señales de la radio FM, las señales de 18

19 televisión y muchos otros aparatos tienen también sus frecuencias operativas. Electrónica y Señales Para comprender de qué manera el ruido eléctrico de cualquier origen causa un impacto en las señales digitales, imagínese que desea enviar datos, representados por el número binario , a través de la red. Su computador convierte el número binario en una señal digital. La figura muestra cómo es la señal digital que corresponde a Como el chasis del computador destino se utiliza tanto para la conexión a tierra como para la conexión a tierra de referencia de señal, este ruido interfiere con la señal digital que recibe el computador. La figura muestra lo que sucede con la señal cuando se combina con este ruido eléctrico. La señal digital se desplaza a través de los medios de networking hacia el destino. El destino resulta estar cerca de un tomacorriente eléctrico que es alimentado por cables largos neutros y de conexión a tierra. Estos cables actúan como una antena para el ruido eléctrico. La figura muestra cómo se ve el ruido eléctrico. En lugar de leer la señal como , el computador lee la señal como , lo que provoca que los datos se tornen poco confiables (dañados). 19

20 A diferencia de los sistemas que utilizan cable de cobre, los sistemas que utilizan fibra óptica e inalámbrica experimentan alguna de estas formas de ruido pero son inmunes a otras. Por ejemplo, la fibra óptica es inmune a NEXT y al ruido de la línea de alimentación de CA/de la conexión a tierra de referencia, y los sistemas inalámbricos son particularmente propensos a la interferencia electromagnética/interferencia de la radiofrecuencia. Aquí, el enfoque se ha centrado en el ruido de los sistemas de cableado basados en cobre. El problema de NEXT se puede solucionar a través de la tecnología de terminación, del cumplimiento estricto de los procedimientos de terminación estándar y del uso de cables de par trenzado de buena calidad. No hay nada que se pueda hacer con respecto al ruido térmico, salvo suministrar a las señales una amplitud lo suficientemente grande como para que esto no tenga importancia. Para evitar el problema de la conexión a tierra de referencia de señal/ca que se describe anteriormente, es importante trabajar en estrecha relación con el contratista eléctrico y la compañía de electricidad. Esto le permitirá obtener la mejor y más corta conexión a tierra eléctrica. Una forma de hacerlo es investigar los costos de instalar un transformador único dedicado a su área de instalación de LAN. Si puede costear esta opción, puede controlar la conexión de otros dispositivos a su circuito de alimentación. Restringiendo la forma y el lugar en que se conectan los dispositivos tales como motores o calentadores eléctricos con alto consumo de corriente, usted puede eliminar una gran parte del ruido eléctrico generado por ellos. Al trabajar con su contratista eléctrico, debería solicitar la instalación para cada área de oficina de paneles separados de distribución de electricidad, también conocidos como disyuntores. Dado que los cables neutros y de conexión a tierra de cada tomacorriente se juntan en el disyuntor, al tomar esta medida aumentarán las posibilidades de acortar la longitud de la conexión a tierra de señal. Si bien el instalar paneles individuales de distribución de electricidad para cada grupo de computadoras aumentará el costo primario del cableado eléctrico, esto reducirá la longitud de los cables de conexión a tierra y limitará varios tipos de ruido eléctrico que enmascaran las señales. Hay varias formas de limitar la EMI (interferencia electromagnética) y la RFI (interferencia de la radiofrecuencia). Una forma consiste en aumentar el tamaño de los cables conductores. Otra forma sería mejorar el tipo de aislador empleado. Sin embargo, estos métodos aumentan el tamaño y el costo de los cables, sin mejorar demasiado la calidad. Por lo tanto es más común que los diseñadores de redes especifiquen un cable de buena calidad y que brinden especificaciones para la longitud máxima recomendada para los cables que conectan los nodos. 20

21 Dos de las técnicas que los diseñadores de cables han usado con éxito para manejar la EMI y la RFI, son el blindaje y la cancelación. En el caso de un cable que utiliza blindaje, una malla o un papel metálico recubre cada par de hilos o grupo de pares de hilos. Este blindaje actúa como barrera contra las señales de interferencia. Sin embargo, al igual que el uso de conductores de mayor tamaño, el uso de revestimientos de malla o papel metálico aumenta el diámetro del cable y en consecuencia también aumentan los costos. Por lo tanto, la cancelación es la técnica más comúnmente empleada para proteger los cables de las interferencias indeseables. Cuando la corriente eléctrica fluye a través de un cable, crea un pequeño campo magnético circular a su alrededor. La dirección de estas líneas de fuerza magnética se determina por la dirección en la cual fluye la corriente a lo largo del cable. Si dos cables forman parte del mismo circuito eléctrico, los electrones fluyen desde la fuente de voltaje negativo hacia el destino a lo largo de un cable. Luego los electrones fluyen desde el destino hacia la fuente de voltaje positivo a lo largo del otro cable. Cuando dos cables de un circuito eléctrico se colocan uno cerca del otro, los campos magnéticos de un cable son el opuesto exacto del otro. Así, los dos campos magnéticos se cancelan entre sí. También cancelarán cualquier otro campo magnético externo. El hecho de trenzar los cables puede mejorar el efecto de cancelación. Si se usa la cancelación en combinación con cables trenzados, los diseñadores de cables pueden brindar un método efectivo para proporcionar un autoblindaje para los pares de hilos dentro de los medios de la red 3.8 Dispersión, flutuación de fase y latencia. Aunque la dispersión, la fluctuación de fase y la latencia en realidad son tres cosas distintas que le pueden ocurrir a un bit, se agrupan debido a que las tres afectan lo mismo: la temporización del bit. Dado que usted está tratando de comprender cuáles son los problemas que se pueden producir mientras millones y miles de millones de bits se desplazan por un medio en un segundo, la temporización es muy importante. Dispersión es cuando la señal se ensancha con el tiempo. Esto se produce debido a los tipos de medios involucrados. Si es muy grave, un bit puede comenzar a 21

22 interferir con el bit siguiente y confundirlo con los bits que se encuentran antes y después de él. Como usted desea enviar miles de millones de bits por segundo, debe tener cuidado para que las señales no se dispersen. La dispersión se puede solucionar a través del diseño de cables adecuado, limitando las longitudes de los cables y detectando cuál es la impedancia adecuada. En el caso de la fibra óptica, la dispersión se puede controlar usando luz láser con una longitud de onda muy específica. En el caso de comunicaciones inalámbricas, la dispersión se puede reducir al mínimo a través de las frecuencias que se usan para realizar la transmisión. Todos los sistemas digitales están cronometrados, lo que significa que los pulsos de reloj son lo que controlan todo. Los pulsos de reloj hacen que una CPU calcule, los datos se guarden en la memoria y la NIC envíe bits. Si el reloj del host origen no está sincronizado con el host destino, lo que es muy probable, se producirá una fluctuación de fase de temporización. Esto significa que los bits llegarán un poco antes o más tarde de lo esperado. La fluctuación de fase se puede solucionar mediante una serie de complicadas sincronizaciones de reloj, incluyendo sincronizaciones de hardware y software, o de protocolo. La latencia, también denominada demora, tiene dos causas principales. En primer lugar, la teoría de la relatividad de Einstein establece que, "ningún elemento puede trasladarse de forma más veloz que la velocidad de la luz en el vacío (3,0 x 108 metros/segundo)." Las señales inalámbricas de networking se trasladan a una velocidad levemente inferior a la de la velocidad de la luz en el vacío. Las señales de networking en medios de cobre se trasladan a una velocidad de 1,9x10^8 m/s a 2,4x10^8 m/s. Las señales de networking en la fibra óptica se trasladan a aproximadamente 2,0x10^8 m/s. De modo que para trasladarse a una determinada distancia, el bit tarda al menos una pequeña cantidad de tiempo para llegar hasta su destino. En segundo lugar, si el bit atraviesa cualquier dispositivo, los transistores y los dispositivos electrónicos provocan una mayor latencia. La solución para el problema de la latencia es el uso cuidadoso de los dispositivos de internetworking, distintas estrategias de codificación y diversos protocolos de capa. Las redes modernas normalmente funcionan a velocidades desde 1 Mbps- 155 Mbps y superiores. Muy pronto funcionarán a 1 Gbps o mil millones de bits por segundo. Si los bits se diseminan por dispersión, los 1 se pueden confundir con los 0 y los 0 con los 1. Si hay grupos de bits que se enrutan de forma distinta y no se presta atención a la temporización, la fluctuación de fase puede provocar errores cuando el computador que los recibe trata de volver a unir los paquetes en un mensaje. Si hay grupos de bits que se demoran, los dispositivos de networking y los otros computadores destino pueden verse perdidos al recibir miles de millones de bits por segundo. 2.9 Colisión Una colisión se produce cuando dos bits de dos computadores distintos que intentan comunicarse se encuentran simultáneamente en un medio compartido. En el caso de medios de cobre, se suman los voltajes de los dos dígitos binarios y provocan un tercer nivel de voltaje. Esto no está permitido en 22

23 el sistema binario, que sólo entiende dos niveles de voltaje. Los bits se "destruyen". Algunas tecnologías como, por ejemplo, Ethernet, se encargan de un determinado nivel de colisiones, administrando los turnos para transmitir en el medio compartido cuando se produce una comunicación entre hosts. En algunos casos, las colisiones son parte normal del funcionamiento de una red. Sin embargo, un exceso de colisiones puede hacer que la red sea más lenta o pueden detenerla por completo. Por lo tanto, una gran parte del diseño de una red se refiere a la forma de reducir al mínimo y localizar las colisiones. Hay muchas formas de abordar las colisiones. Una de estas formas es detectarlas y simplemente tener un conjunto de normas para abordar el problema cuando se produce, como en el caso de Ethernet. Otra de las formas de abordar el problema es impedir las colisiones permitiendo que sólo un computador de un entorno de medios compartidos pueda transmitir a la vez. Esto requiere que el computador tenga un patrón de bits especial denominado token para transmitir, como en el caso de tokenring y FDDI Mensajes en términos de bit Luego de que un bit llega a un medio, se propaga y puede sufrir atenuación, reflexión, ruido, dispersión o colisión. Sin embargo, siempre se desea transmitir mucho más que un bit. En realidad el objetivo es transmitir miles de millones de bits por segundo. Todos los efectos descritos hasta el momento que pueden ocurrir con un bit se aplican a las diversas unidades de datos del protocolo (PDU) del modelo OSI. Ocho bits equivalen a 1 byte. Múltiples bytes equivalen a una trama. Las tramas contienen paquetes. Los paquetes transportan el mensaje que usted desea comunicar. Los profesionales de networking a menudo hablan acerca de tramas y paquetes atenuados, reflejados, ruidosos, dispersos y con colisiones 4 Conceptos básicos sobre codificación de las señales de networking 4.1 Ejemplo histórico de codificaciones Siempre que usted desea enviar un mensaje a larga distancia, hay dos 23

24 problemas que debe solucionar: cómo expresar el mensaje (codificación o modulación); y cuál es el método que se debe utilizar para transportar el mensaje (portadora). A través de la historia han existido muchas maneras para resolver el problema de la comunicación de larga distancia: mensajeros a pie o a caballo, telescopios ópticos, palomas mensajeras y señales de humo. Cada método de envío requería un tipo de codificación. Por ejemplo, las señales de humo que anunciaban que se había detectado un buen lugar para cazar podían ser tres bocanadas cortas de humo, los mensajes transportados por las palomas mensajeras que anunciaban que alguien había llegado a destino sin problemas podían estar representados por un dibujo de una cara sonriente. En épocas más recientes, la creación del código Morse revolucionó las comunicaciones. Se usaron dos símbolos, el punto y el guión, para codificar el alfabeto. Por ejemplo, significa SOS, la señal universal para pedir auxilio. Los teléfonos modernos, el fax, la radio AM y FM, la radio de onda corta y la televisión codifican las señales electrónicamente, usando normalmente la modulación de distintas ondas de diferentes partes del espectro electromagnético. codificar mensajes como pulsos de luz guiada a través de la fibra óptica y codificar mensajes como ondas electromagnéticas moduladas e irradiadas. 4.2 Modulación y codificación Codificación significa convertir los 1 y los 0 en algo real y físico, tal como: Un pulso eléctrico en un cable Un pulso luminoso en una fibra óptica Un pulso de ondas electromagnéticas en el espacio. Dos métodos para lograr esto son la codificación NRZ y la codificación Manchester. NRZ, código sin retorno a cero, es la codificación más sencilla. Se caracteriza por una señal alta y una señal baja (a menudo +5 o +3,3 V para 1 binario y 0 V para 0 binario). En el caso de las fibras ópticas, el 1 binario puede ser un LED o una luz láser brillante, y el 0 binario oscuro o sin luz. En el caso de las redes inalámbricas, el 1 binario puede significar que hay una onda portadora y el 0 binario que no hay ninguna portadora. Codificación significa convertir los datos binarios en una forma que se pueda desplazar a través de un enlace de comunicaciones físico; modulación significa usar los datos binarios para manipular una onda. Los computadores usan tres tecnologías en particular, cada una de las cuales tiene su contraparte en la historia. Estas tecnologías son: codificar mensajes como voltajes en diversas formas de cable de cobre; 24

25 La codificación Manchester es más compleja, pero es inmune al ruido y es mejor para mantener la sincronización. En el caso de la codificación Manchester, el voltaje del cable de cobre, el brillo del LED o de la luz láser en el caso de la fibra óptica o la energía de una onda EM en el caso de un sistema inalámbrico hace que los bits se codifiquen como transiciones. Observe que la codificación Manchester da como resultado que los 0 se codifiquen como una transición de baja a alta y que el 1 se codifique como una transición de alta a baja. Dado que tanto los 0 como los 1 dan como resultado una transición en la señal, el reloj se puede recuperar de forma eficaz en el receptor. cuales se pueden codificar los datos binarios en una onda portadora mediante el proceso de modulación El 11 Binario (Nota: que se lee como uno uno, no once!) se puede comunicar en una onda ya sea por AM (onda encendida/onda apagada), FM (la onda numerosas oscilaciones para los unos, pocas para los ceros), o PM (un tipo de cambio de fase para los Os, otro tipo de cambio para los 1s). La modulación, que específicamente significa tomar una onda y cambiarla, o modularla, para que transporte información, está relacionada estrechamente con la codificación. Para dar una idea de lo que es modulación, examinaremos tres maneras de modificar, de modular, una onda "portadora" para codificar bits: En AM (modulación de amplitud), la amplitud o altura, de una onda sinusoidal portadora se modifica para transportar el mensaje. En FM (modulación de frecuencia), la frecuencia, u ondulación, de la onda portadora se modifica para transportar el mensaje. En PM (modulación de fase), la fase, o los puntos de inicio o fin de un ciclo determinado, de la onda se modifica para transportar el mensaje. Los mensajes se pueden codificar de varias formas: 1. Como voltajes en el caso de cobre; las codificaciones Manchester y NRZI son populares en el caso de las redes basadas en cobre. También existen otras formas de modulación más complejas. La figura muestra tres maneras a través de las 25

26 2. Como luz guiada; las codificaciones Manchester y 4B/5B son populares en el caso de redes basadas en fibra óptica. 3. Como ondas EM irradiadas; una amplia variedad de esquemas de codificación (variaciones en AM, FM y PM) se utilizan en el caso de las redes inalámbricas. Resumen En este capítulo se explicó la teoría básica de la electricidad y los factores que afectan la transmisión de datos. Más específicamente, usted aprendió que: la electricidad se basa en la capacidad de los electrones de determinados tipos para separarse, o fluir, desde los confines de estos átomos las cargas opuestas se atraen y las cargas iguales se repelen. Dentro de los circuitos eléctricos, la electricidad fluye desde el polo negativo hacia el positivo los materiales se pueden clasificar como aisladores, conductores o semiconductores, según su capacidad para permitir que los electrones fluyan los conceptos de voltaje, corriente, resistencia e impedancia suministran un medio para medir la electricidad que se requiere para poder diseñar y fabricar dispositivos electrónicos corriente alterna y corriente directa son los dos tipos de corriente. La CA se usa para suministrar alimentación eléctrica en los hogares, las escuelas y los lugares de trabajo. La CC se utiliza con los dispositivos eléctricos que dependen de una batería para poder funcionar lasconexiones a tierra eléctricas suministran una base a partir de la cual se puede medir el voltaje. También se utilizan como un mecanismo de seguridad para impedir que se reciban sacudidas eléctricas peligrosas todo el equipo electrónico está compuesto por circuitos eléctricos que regulan el flujo de electricidad a través de los conmutadores El próximo capítulo describe los distintos tipos de medios de networking que se utilizan en la capa física. Además, describe de qué forma los dispositivos de red, las especificaciones de los cables, las topologías de red, las colisiones y los dominios de colisión pueden ayudar a 26