Capa Física: Protocolos, Propósitos y Características

Este capítulo de Acceso a la Red veremos las funciones de capa física y los estándares y protocolos que administran la transmisión de datos.

¡Bienvenido!: Este tema forma parte del Capítulo 4 del curso de Cisco CCNA 1, para un mejor seguimiento del curso puede ir a la sección CCNA 1 para guiarse del índice.

1. Conexiones de Red

Ya sea una conexión a una impresora local en casa o a un sitio web en otro país, para que se pueda producir cualquier comunicación de red se debe establecer antes una conexión a una red local. Una conexión física puede ser una conexión por cable o una conexión inalámbrica mediante ondas de radio.

El tipo de conexión física utilizada depende por completo de la configuración de la red. Por ejemplo, puede ser que una PC de escritorio o portátil se conectan físicamente, mediante cables, a un switch compartido. Este tipo de configuración se denomina red cableada. Los datos se transmiten a través de un cable físico.

O, también puede darse el caso de las conexiones inalámbricas para PC portátiles, tablets y smartphones. En el caso de los dispositivos inalámbricos, los datos se transmiten mediante ondas de radio; donde los dispositivos que se encuentran en una red inalámbrica deben estar conectados a un punto de acceso inalámbrico (AP – Access Point).

Tipos de Conexiones de Red

En la imagen: un dispositivo ofrece tanto conectividad por cable como inalámbrica

1.1. Tarjetas de interfaz de red (NIC)

Las tarjetas de interfaz de red (NIC) conectan un dispositivo a la red. Las NIC Ethernet se utilizan para las conexiones por cable, mientras que las NIC de red de área local inalámbrica (WLAN) se utilizan para las conexiones inalámbricas. Los dispositivos para usuarios finales pueden incluir un tipo de NIC o ambos.

Tarjetas de interfaz de red (NIC)

Tarjetas de interfaz de red (NIC)

Vale mencionar que los dispositivos conectados por cable no necesitan compartir el acceso a la red con otros dispositivos (cada dispositivo conectado por cable tiene un canal de comunicación independiente a través de su propio cable Ethernet), a diferencia de los dispositivos inalámbricos (donde varios dispositivos acceden a la red simultáneamente y en consecuencia el rendimiento puede ser más lento).

2. Propósito de la Capa Física

La capa física del modelo OSI proporciona los medios de transporte de los bits que conforman una trama de la capa de enlace de datos a través de los medios de red. Así como también:

  • Acepta una trama completa proveniente de la capa de enlace de datos
  • La codifica como una serie de señales eléctricas, ópticas o de ondas de radio que representan los bits en cada trama que se transmiten a los medios locales.
Propósito de la Capa Física

Propósito de la Capa Física

2.1. Medios de la capa física

Existen tres formatos básicos de medios de red:

  • Cable de cobre: las señales son patrones de pulsos eléctricos.
  • Cable de fibra óptica: las señales son patrones de luz.
  • Conexión inalámbrica: las señales son patrones de transmisiones de microondas.

3. Estándares de la Capa Física

La capa física consta de circuitos electrónicos, medios y conectores desarrollados por ingenieros. Es por ello que las principales organizaciones especializadas en ingeniería eléctrica y comunicaciones definan los estándares que rigen este hardware, por ejemplo, algunas de ellas son:


  • Organización Internacional para la Estandarización (ISO)
  • Asociación de las Industrias de las Telecomunicaciones (TIA) y Asociación de Industrias Electrónicas (EIA)
  • Unión Internacional de Telecomunicaciones (ITU)
  • Instituto Nacional Estadounidense de Estándares (ANSI)
  • Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos (IEEE)
  • Autoridades nacionales reguladoras de las telecomunicaciones, incluida la Federal Communication
  • Commission (FCC) de los Estados Unidos y el Instituto Europeo de Estándares de Telecomunicaciones (ETSI)
Tabla Estándares de la capa física.
Organismo de estandarizaciónEstándares de red Conocidos
ISOISO 8877: adoptó oficialmente los conectores RJ (p. ej., RJ-11, RJ-45) | ISO 11801: Estándar de cableado de red similar a EIA/TIA 568.
EIA/TIATIA-568-C: estándares de cableado de telecomunicaciones, utilizados en casi todas las redes de datos, voz y video. | TIA-569-B: estándares de construcción comercial para rutas y espacios de telecomunicaciones. | TIA-598-C: código de colores para fibra óptica. | TIA-942: estándar de infraestructura de telecomunicaciones para centros de datos.
ANSI568-C: Diagrama de pines RJ-45.Desarrollado en conjunto con EIA/TIA.
ITU-TG.992: ADSL
IEEE802.3: Ethernet | 802.11: LAN inalámbrica (WLAN) y malla (certificación Wi-Fi) | 802.15: Bluetooth

4.  Funciones de la Capa Física

Los estándares de la capa física abarcan tres áreas funcionales:

  • Componentes físicos
  • Codificación
  • Señalización

4.1. Componentes físicos

Son los dispositivos electrónicos de hardware, medios y conectores que transmiten y transportan las señales para representar los bits. Todos los componentes de hardware, como NIC, interfaces y conectores, materiales y diseño de los cables, se especifican en los estándares asociados con la capa física.

4.2. Codificación

La codificación es un método que se utiliza para convertir una transmisión de bits de datos en un “código” predefinido. En el caso de las redes, la codificación es un patrón de voltaje o corriente utilizado para representar los bits; los 0 y los 1. Además de crear códigos para los datos, los métodos de codificación en la capa física también pueden proporcionar códigos de control, como la identificación del comienzo y el final de una trama.

Entre los métodos de codificación de redes se incluyen:

  • Codificación Manchester
  • Sin retorno a cero (NRZ)

4.3. Señalización

La capa física debe generar las señales inalámbricas, ópticas o eléctricas que representan los “1” y los “0” en los medios. El método de representación de bits se denomina método de señalización.

Las señales se pueden transmitir de dos maneras:

  • Asíncrona: las señales de datos se transmiten sin una señal de reloj asociada. Por lo tanto, las tramas requieren indicadores de comienzo y de detención.
  • Síncrona: las señales de datos se envían junto con una señal de reloj que se produce en duraciones de tiempo espaciadas de manera uniforme denominadas “tiempo de bit”.

5. Características de la Capa Física

Dentro de la transferencia de datos en la capa física manejamos dos términos importantes:

  •  Ancho de banda: capacidad de un medio para transportar datos generalmente se miden en kilobits por segundo (kbps), megabits por segundo (Mbps) o gigabits por segundo (Gbps)

En ocasiones, el ancho de banda se piensa como la velocidad a la que viajan los bits, sin embargo, esto no es adecuado. Por ejemplo, en Ethernet de 10 Mbps y de 100 Mbps, los bits se envían a la velocidad de la electricidad. La diferencia es el número de bits que se transmiten por segundo.

  • El rendimiento: es la medida de transferencia de bits a través de los medios durante un período de tiempo determinado. Muchos factores influyen en el rendimiento: La cantidad de tráfico, el tipo de tráfico,  la latencia creada por la cantidad de dispositivos de red encontrados entre origen y destino.
  • Latencia: se refiere a la cantidad de tiempo, incluidas las demoras, que les toma a los datos transferirse desde un punto determinado hasta otro.
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