REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITÉCNICA
“ANTONIO JOSÉ DE SUCRE”
VICE-RECTORADO PUERTO ORDAZ
Departamento de Ingeniería Electrónica
PROTOCOLOS Y SU
ARQUITECTURA
Facilitador:
ING HENRY ROMERO
PUERTO ORDAZ, JUNIO DE 2009
Equipo:
WOLFGANG PEREIRA
EMERSON CASTILLO
PROTOCOLOS Y SU ARQUITECTURA
SUMARIO:
•Protocolos
•Protocolo XMODEN
•Protocolo YMODEM.
•Control de Flujo Xon/Xoff.
•Protocolo DDCMP.
•Protocolo SDLC.
•Protocolo HDLC.
•Protocolo HART.
PROTOCOLOS
En forma muy simple y resumida:
Es un conjunto de reglas o pautas
establecidas
para
el
establecimiento de una comunicación
entre dos o más computadores con
la
finalidad
de
intercambiar
información en forma eficiente.
PROTOCOLOS
Características asociadas al Protocolo:
La sintaxis: formato de datos y niveles
de señal.
La semántica: información de control
para la coordinación y manejo de
errores.
La
temporización:
sintonización
velocidades y secuenciación.
de
PROTOCOLOS Y SU ARQUITECTURA
La arquitectura, es el conjunto de
módulos que realizan todas las
funciones necesarias en el proceso de
comunicación.
PROTOCOLOS
Se Caracterizan por ser:
1. Directos / Indirectos
2. Monolíticos / Estructurados
3. Simétricos / Asimétricos
4. Estándares / No estándares
FUNCIONES DE UN PROTOCOLO
Se pueden agrupar en:
1.Encapsulamiento
2.Segmentación y Ensamblado
3.Control de la Conexión
4.Entrega en Orden
5.Control de Flujo
6.Control de Errores
7.Direccionamiento
8.Multiplexación
9.Servicios de Transmisión
PROTOCOLO XMODEM
Protocolo de transferencia que transfiere los
datos divididos en bloques de 128 bytes.
Los campos que componen una trama
xmodem son:
Cabecera
(SOH)
Numero
C-1
Datos de
secuencia ususario
De
Secuencia
Control
de
errores
PROTOCOLO YMODEM
YMODEM ES UN PROTOCOLO VARIANTE DEL
XMODEM QUE PERMITE QUE MULTIPLES ARCHIVOS
SEAN ENVIADOS EN UNA TRANSFERENCIA. A LO
LARGO DE ELLA SE GUARDA EL NOMBRE CORRECTO,
TAMAÑO Y FECHA DEL ARCHIVO.
PUEDE TRABAJAR CON 128 BYTES PERO ESTE TIENE
UNA CAPACIDAD DE HASTA 1024 BYTES PARA LOS
BLOQUES
CONTROL DE FLUJO XON/XOFF
Se trata de un protocolo para el control
del flujo de datos entre los
ordenadores y otros dispositivos
mediante una conexión serie asíncrona
(sin control de tiempos). Es decir, son
señales que permiten detener o
reanudar el flujo de datos.
CONTROL DE FLUJO XON/XOFF
disponible
Continua
Xon
transmite
Xoff
parar
llena
PROTOCOLO DDCMP.
El protocolo DDCMP es un protocolo general y puede
utilizarse en sistemas HDX y FDX, serie o paralelo,
asincronicos y sincronicos, punto a punto y multipunto.
La principal desventajas del protocolo BSC es la
complicacion que se produce como resultado de los
procedimientos especiales utilizados para asegurar la
transparencia. Este problema se ha resulto en el
protocolo DDCMP(Digital Data Communication
Message Protocol) desarrollado por la DEC, en el cual
mediante el conteo de los caracteres u octetos
contenidos en el campo informacion se ha eliminado la
utilizacion de DLE y de otros caracteres de control
PROTOCOLO DDCMP.
Características:
• Control por Conteo de Bytes
• Operación Asincrónica/Sincrónica,
Serie/Paralelo, HDX/FDX
• Modo de Respuesta Normal
• Transmisión Punto a Punto, Multipunto, Líneas
Dedicadas,Radio
• Velocidades desde 1200 bps hasta 56 kbps
• Interfaces: RS-232D, V.24/V.28, V.35, V.36
PROTOCOLO DDCMP.
Este protocolo, cuyo formato se muestra a continuación
utiliza un Encabezado o “header” que contiene los campos
CLASE, CONTEO, BANDERA, RESPUESTA,
SECUENCIA, DIRECCION y BCC1. Este Encabezado no es
opcional como en el caso del protocolo BSC y más bien es la
parte más importante de la trama, pues contiene
información acerca del número de octetos de información
así como las cantidades de octetos transmitidos y
recibidos, que son las dos características más importantes
del protocolo DDCMP; tanto es así que tiene su propio
campo, el BCC1, para la verificación de error. La
información o texto propiamente va en el campo
INFORMACION y puede contener hasta 16363 octetos; el
campo BCC2 sirve para la verificación de error en el campo
INFORMACION. Este tipo de verificación de error utiliza
los códigos CRC.
PROTOCOLO DDCMP.
PROTOCOLO SDLC.
Desarrollado por la IBM en 1974 para sistemas
multipunto con una Estación Principal y
múltiples Estaciones Secundarias.
Opera en el Modo de Respuesta Normal
(Normal Response Mode, NRM), en el cual
todas las estaciones Secundarias están
subordinadas a la Estación Principal (Sistema
Maestra-Esclava) y no efectúan ninguna
operación que no sea solicitada por la
Maestra.
Es muy utilizado por la IBM en muchos de sus
sistemas
PROTOCOLO SDLC.
Características:
• Control Dígito a Dígito (Bit-Oriented Protocol)
• Transmisión Serie, Sincrónica, HDX/FDX,
punto a punto y multipunto
• Velocidades: desde 1200 bps hasta 1 Mbps
• Interfaces: RS-232D, V.24/V.28, V.35, RS449, RS-422A
• Medios de Transmisión: par trenzado, cable
coaxial, radio
• Modo de Respuesta Normal
• Transparencia asegurada mediante inserción
de CEROS
PROTOCOLO SDLC.
A continuación se muestra el formato y los
diferentes tipos de mensaje de este
protocolo. Este formato es, con algunas
diferencias, el mismo que el del protocolo
HDLC; de hecho, el protocolo HDLC es una
versión avanzada del protocolo SDLC y
normalizada por la ISO y el UIT-T. Como el
formato SDLC y HDLC tienen la misma forma
y aplicación.
PROTOCOLO SDLC.
PROTOCOLO SDLC.
El protocolo SDLC es uno de los
protocolos sincrónicos más antiguos
aunque no obsoleto, pues la IBM lo
utiliza todavía en muchos de sus
sistemas y su simplicidad lo
hace ideal para iniciarse en el estudio
de los protocolos de control por
dígitos. Una forma avanzada del
protocolo SDLC es el protocolo HDLC
PROTOCOLO HDLC.
HDLC (High-Level Data Link Control, control de
enlace síncrono de datos) es un protocolo de
comunicaciones de propósito general punto a
punto, que opera a nivel de enlace de datos.
Se basa en ISO 3309 e ISO 4335. Surge
como una evolución del anterior SDLC.
Proporciona recuperación de errores en caso
de pérdida de paquetes de datos, fallos de
secuencia y otros, por lo que ofrece una
comunicación confiable entre el transmisor y
el receptor.
PROTOCOLO HDLC.
Características
• Control por Dígitos
• Transmisión Sincrónica HDX/FDX
• Formatos de Carácter: ASCII, EBCDIC
• Modos de Operación: NRM, ARM y ABM (
Comunicación Par a Par)
• Velocidades de Transmisión: desde 300 bps
hasta 10 Mbps
• Interfaces: RS-232C, V.35, RS-423A, RS422A, RS-449
• Medios de Transmisión: par trenzado, radio,
cable coaxial, fibra óptica
• Transparencia mediante inserción de ceros
PROTOCOLO HDLC.
Existen tres modos de funcionamiento
posibles para la interconexión de emisor
y receptor:
• Modo NRM
• Modo ARM
• Modo ABM
PROTOCOLO HDLC.
A continuacion se muestra el formato y algunos de los
mensajes del Protocolo HDLC. Vamos a describir las
diferencias en relación con el Protocolo SDLC.
Los mensajes definidos en el campo CONTROL, Fig.
4.21(c) son un subconjunto de los mensajes del
protocolo HDLC.
Los campos BANDERA, INFORMACION y FCS tienen el
mismo significado que en el protocolo SDLC. Sin
embargo, en el campo INFORMACION se puede
permitir caracteres de cualquiera longitud, pero por
razones de instrumentación y compatibilidad
generalmente los caracteres tienen ocho dígitos, es
decir, son octetos.
PROTOCOLO HDLC.
En el campo DIRECCION el protocolo HDLC, además de la
dirección específica (un octeto), tiene también la opción de
“dirección extendida”. En este caso el campo DIRECCION
tendrá n octetos; el primer dígito del primer octeto del
campo extendido es un UNO, mientras que los octetos
siguientes comienzan con un CERO, excepto el último que
comienza con un UNO. Una estación primaria puede
controlar entonces hasta 127n estaciones secundarias.
En la Trama de SUPERVISION S aparece un nuevo
comando/respuesta denominado SREJ (Selective Reject) o
Rechazo Selectivo. Con SREJ se puede solicitar la
transmisión de una sola trama identificada en N(R), a
diferencia de REJ que solicita la retransmisión de las
tramas comenzando con la N(R). Con SREJ se puede pedir
también la retransmisión de varias tramas pero una a la
vez.
PROTOCOLO HDLC.
PROTOCOLO HDLC.
Te envío la trama
informativa 1
Trama informativa 1
recibida correctamente
Te envío la trama
informativa 2
No me ha llegado bien la
trama informativa 2, reenvíala
Te vuelvo a enviar la
trama informativa 2
Trama informativa 2
recibida correctamente
Ya no hay más datos,
desconectamos la
conexión
Confirmo
desconexión
PROTOCOLO HART
En 1986 fue introducido por primera vez por la compañía
Rosemount Inc. el protocolo de comunicación HART
(Highway Adressable Remote Transducer). Este
protocolo proporciona una solución para la comunicación
de instrumentos inteligentes, compatible con la
transmisión analógica en corriente 4-20mA, que permite
que la señal analógica y las señales de comunicación
digital sean transmitidas simultáneamente sobre el mismo
cableado. Mediante este sistema la información de la
variable primaria y señal de mando es transmitida
mediante la señal analógica de 4-20mA, mientras que la
señal digital es utilizada para transmitir otro tipo de
información diferente como parámetros del proceso,
configuración, calibración e información de diagnostico
del instrumento.
PROTOCOLO HART
HART opera usando el principio de modulación por desplazamiento en
frecuencia (FSK), el cual esta basado en el estándar de comunicación
Bell 202. La señal digital se construye a través de un ciclo 1200 Hz,
para representar el bit 1 y aproximadamente dos ciclos de 2200 Hz
que representan el bit 0. La tasa de transmisión de datos es de 1200
baudios. Lo que significa que los dígitos binarios se transmiten a
1200 bits por segundo.
Las señales sinusoidales son sobrepuestas a las señales de corriente, a
un bajo nivel, logrando así que las dos señales se transmitan por los
mismos dos cables, gracias a que el valor promedio de la señal FSK es
siempre cero, la señal de 4-20 mA nunca se verá distorsionada. Esto
produce una comunicación simultanea con un tiempo de respuesta
aproximado de 500 ms para cada dispositivo de campo, sin que
ninguna de las señales análogas sean interrumpidas.
PROTOCOLO HART
PROTOCOLO HART
HART es principalmente un protocolo maestro/esclavo lo
que significa que el dispositivo de campo (esclavo) habla
solo cuando es preguntado por un maestro. En una red
HART dos maestros (primario y secundario) pueden
comunicar con un dispositivo esclavo. Los maestros
secundarios pueden comunicarse con los dispositivos de
campo sin distorsionar la comunicación con el maestro
primario. Un maestro primario puede ser típicamente un
DCS (Sistema Distribuido de Control), un PLC, o un
sistema central de monitorización o control basado en PC,
mientras un maestro secundario puede ser un
comunicador portátil. Una configuración típica con dos
maestros se muestra en la Figura 4.
PROTOCOLO HART
PROTOCOLO HART
Dentro del protocolo HART existen varios modos para la
comunicación de información desde/hacia instrumentos
de campo inteligentes y el controlador central o equipos
de monitorización. La comunicación digital
maestro/esclavo simultanea con la señal analógica 420mA mostrada en la Figura 5 es la más común. Este
modo, permite que el esclavo responda a los comandospeticiones del maestro 2 veces por segundo, mientras que
la señal analógica, que es continua, puede seguir portando
la variable de control.
PROTOCOLO HART
Otro modo de comunicación opcional es el modo “Burst”
mostrado en la Figura 6, que permite que un único
dispositivo esclavo emita continuamente un mensaje
HART de respuesta estándar.
PROTOCOLO HART
El protocolo HART también tiene la capacidad de conectar
múltiples dispositivos de campo sobre el mismo par de
hilos en una configuración de red multipunto como la que
se muestra en la Figura 7. En la configuración multipunto,
la comunicación está limitada a la comunicación digital
maestro/esclavo. La corriente a través de cada
dispositivo esclavo se fija al mínimo valor para alimentar
el dispositivo y no tiene ningún significado relativo al
proceso.
DIRECTOS / INDIRECTOS
Dependen de la naturaleza de la
comunicación, bien sea directa o
indirecta.
Ejemplos de Protocolos
Directos / Indirectos
MONOLÍTICOS / ESTRUCTURADOS
Será Monolítico si contiene en sí mismo
todo el software para el proceso.
Será Estructurado cuando posea una
estructura de protocolos organizados
con una estructura por capas o
jerárquica.
SIMÉTRICOS / ASIMÉTRICOS
Serán Simétricos cuando involucran a
entidades pares, en caso contrario
será asimétrico.
ESTÁNDARES / NO ESTÁNDARES
Estándares: son compatibles con
muchos sistemas de diferentes
fabricantes.
No estándar, es aquel que se
diseña y se implementa para una
comunicación particular o sistema
particular.
ENCAPSULAMIENTO
Es el proceso de añadir a los datos
información de control. Los datos se
generan por una entidad y se
encapsulan en la PDU junto con la
información de control.
ENCAPSULAMIENTO
La información de control (PDU) puede ser:
Dirección: la PDU contiene la dirección del
emisor y/o receptor
Código para detección de error: es una
secuencia de comprobación
Control del Protocolo: información propia del
protocolo para otras funciones
SEGMENTACIÓN Y ENSAMBLADO
Segmentación es el proceso de particionar la
información en bloques más manejables,
llamados PDU, siendo el PDU el bloque a
intercambiar entre dos entidades.
Ensamblado, es el proceso inverso y sirve
para recuperar el formato de los mensajes
originales, para ser entregados a la
entidad de aplicación destino.
CONTROL DE CONEXIÓN
Responsable de la administración del
proceso de intercambio de información
con sistemas orientados a la conexión
o sin conexión.
Útil cuando se trabaja con
transferencia de datos no orientada a
conexión, en caso de ser pocos datos.
ENTREGA DE ORDEN
Si dos entidades de comunicación residen en
estaciones diferentes conectados por una
red, es posible que las PDU lleguen con un
orden diferente al de partida, pues pueden
haber recorrido caminos diferentes hasta
llegar al destino.
El protocolo debe tener la capacidad de
ordenar los PDU’s antes de entregarlos a la
entidad correspondiente.
CONTROL DE FLUJO
Es el proceso que realiza la entidad
receptora sobre la emisora para evitar que
la velocidad de la segunda desborde su
capacidad de recibir datos y estos se
pierdan.
La confirmación de recepción de una PDU es
vital para el envío de la siguiente. Debe
preveerse un posible lazo infinito, por falta
de la respuesta.
CONTROL DE ERRORES
Las técnicas de control de errores son
necesarias para recuperar pérdidas o
deterioros de los datos y de la
información de control.
Se implementan mediante dos funciones
separadas:
a) La detección del error
b) La retransmisión
DIRECCIONAMIENTO
Este aspecto tiene que ver con la
eficaz entrega de las PDU’s a las
entidades que corresponda.
MULTIPLEXACIÓN
Ascendente: varias conexiones del nivel
superior comparten, o se mux sobre
una única conexión del nivel inferior.
Descendente: consiste en establecer
una única conexión del nivel superior
utilizando varias conexiones del nivel
inferior, el trafico de la conexión del
nivel superior se divide así entre las
conexiones inferiores.
SERVICIOS DE TRANSMISIÓN
Pueden ser varios:
a) Prioridad: jerarquizar los mensajes a
enviar
b) Calidad de servicio: velocidad en la
entrega de los mensajes, manejo del
retardo, etc.
c) Seguridad: resguardo ante usuarios
no autorizados, por ejemplo
MODOS DE OPERACIÓN: NRM
• Modo de respuesta normal:
• La comunicación siempre se realiza entre
una estación primaria y otra secundaria
• La estación secundaria tiene que recibir un
permiso explícito de la primaria para que
pueda comenzar la transferencia de datos
• Una vez transmitida la última trama, la
estación secundaria debe esperar a la
concesión de otro permiso para volver a
transmitir
MODOS DE OPERACIÓN: ARM
• Modo de respuesta asíncrona
• La estación primaria controla la
corrección de errores y la conexión y
desconexión del enlace
• Pero la estación secundaria puede
comenzar la transmisión de datos sin
recibir permiso explícito de la
estación primaria
• Modo poco utilizado actualmente
MODOS DE OPERACIÓN: ABM
• Modo asíncrono balanceado
• No hay estaciones primarias y
secundarias, todas son equivalentes
• Cualquier estación puede iniciar la
transmisión sin necesidad de permiso
• Es el más utilizado en redes de área
local
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Temas 3-A - Sistemas de Comunicaciones Electrónicas y sus Areas