¿Qué es la capa física?

En las redes informáticas, un modelo central para comprender es el modelo OSI. El modelo conceptual OSI o Open Sources Interconnection describe una serie de siete capas de comunicación. Cada capa tiene su funcionalidad y características. El modelo OSI no proscribe ningún protocolo específico. En su lugar, define un marco de comunicación estándar en torno al cual se pueden diseñar protocolos.

El modelo OSI en el mundo moderno es ligeramente inexacto, con varios protocolos estándar que se extienden a ambos lados de dos capas y algunas capas se combinan o se dividen aún más. A pesar de esto, sigue siendo un buen punto de partida para comprender los conceptos de redes.

La capa más baja definida en el modelo OSI, la capa 1, la capa física, es bastante diferente de las otras capas. La capa física es la plataforma de comunicación fundamental. Esto significa que implica no solo la codificación y decodificación de señales, sino también la estandarización de los medios de transmisión y los métodos de transmisión reales.

¿Qué hay en el núcleo de la capa física?

En el núcleo de cualquier capa física, el estándar debe ser un medio de transmisión confiable. Dependiendo del estándar, podría ser un sistema eléctrico o electromagnético. Teóricamente, son posibles otros medios de comunicación, como el audio. Sin embargo, la gran mayoría de los sistemas utilizan medios eléctricos o electromagnéticos. Esto se debe a la velocidad de transmisión, el alcance y las altas frecuencias de señalización que ofrecen.

Como ejemplo, se podría diseñar un sistema de comunicación para usar banderas ondeando humanos para comunicarse. Si bien esto es factible, la frecuencia con la que se pueden mover o cambiar las banderas es lenta, lo que limita el ancho de banda. La funcionalidad está más limitada por la línea de visión, lo que restringe el alcance, especialmente en entornos no abiertos.

Una vez que se deciden los medios de comunicación reales, las complejidades que deben determinarse y la cantidad de hilos en el cable deben estandarizarse para las conexiones por cable. También es necesario estandarizar cómo se organizan ( es decir, pares trenzados, blindaje, etc. ). Hay que diseñar los conectores físicos, tanto los conectores eléctricamente hembra como los machos. Se deben definir los niveles de voltaje estándar, al igual que los métodos de señalización, los tiempos y las relaciones aceptables de señal a ruido. La mayoría de estos afectan el ancho de banda final de la conexión física.

Para los sistemas inalámbricos, las opciones de diseño están relacionadas pero son diferentes. Se debe estandarizar la frecuencia o frecuencias exactas de la luz a utilizar. Debe estandarizarse el método preciso de codificación de los datos en la luz. Si se va a utilizar un cable de fibra óptica, también debe estandarizarse. Hay muchas más similitudes con la estandarización de las conexiones por cable. Una vez que la frecuencia o frecuencias se han normalizado, es importante diseñar sistemas capaces de crear y recibir esas señales.

¿Cómo interactúa la capa física con las otras capas?

Una vez que se han diseñado los medios y el sistema de comunicación reales, también es necesario crear chips que puedan codificar y decodificar las señales enviadas a través de los medios físicos. Estos chips generalmente se denominan chips PHY. Estos chips son responsables del procesamiento de señales y de la transferencia de esos datos al hardware de nivel 2, capa de enlace de datos, para su procesamiento.

La capa de enlace de datos y la capa de red por encima de ella son responsables de enrutar datos alrededor y entre redes. La capa física no necesita ser consciente de eso. Solo necesita poder comunicarse de manera confiable de un punto a otro, o incluso de un punto a muchos puntos.

Dependiendo del uso de medios cableados o inalámbricos y si la conexión se comparte entre varios dispositivos, puede ser necesario implementar sistemas de prevención y detección de colisiones para garantizar comunicaciones confiables.

Conclusión

La capa física es la capa uno en el modelo OSI. Cubre los estándares para transmitir datos de un lugar a otro. El modelo OSI solo cubre las redes, pero el concepto de la capa física es idéntico para las comunicaciones internas dentro de una computadora, como a través de una conexión PCIe, USB o SATA.

La capa física no solo cubre el diseño del hardware, sino también los métodos de señalización y decodificación de señales para pasar datos significativos al resto de la computadora. Ethernet y Wi-Fi son probablemente los estándares de capa física más conocidos, aunque están lejos de ser los únicos. No olvides compartir tus pensamientos en los comentarios a continuación.