PUERTO ORDAZ, JUNIO DE 2009

1. 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 Equipo: WOLFGANG PEREIRA EMERSON CASTILLO PUERTO ORDAZ, JUNIO DE 2009

2. PROTOCOLOS Y SU ARQUITECTURA • SUMARIO: • Protocolos • Protocolo XMODEN • Protocolo YMODEM. • Control de Flujo Xon/Xoff. • Protocolo DDCMP. • Protocolo SDLC. • Protocolo HDLC. • Protocolo HART.

3. 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.

4. 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 de velocidades y secuenciación.

5. PROTOCOLOS Y SU ARQUITECTURA La arquitectura, es el conjunto de módulos que realizan todas las funciones necesarias en el proceso de comunicación.

6. PROTOCOLOS • Se Caracterizan por ser: • Directos / Indirectos • Monolíticos / Estructurados • Simétricos / Asimétricos • Estándares / No estándares

7. FUNCIONES DE UN PROTOCOLO • Se pueden agrupar en: • Encapsulamiento • Segmentación y Ensamblado • Control de la Conexión • Entrega en Orden • Control de Flujo • Control de Errores • Direccionamiento • Multiplexación • Servicios de Transmisión

8. PROTOCOLO XMODEM Protocolo de transferencia que transfiere los datos divididos en bloques de 128 bytes. Los campos que componen una trama xmodem son:

9. 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

10. 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.

11. CONTROL DE FLUJO XON/XOFF disponible Continua Xon transmite Xoff parar llena

12. 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

13. 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

14. 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.

15. PROTOCOLO DDCMP.

16. 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

17. 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, RS-449, RS-422A • Medios de Transmisión: par trenzado, cable coaxial, radio • Modo de Respuesta Normal • Transparencia asegurada mediante inserción de CEROS

18. 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.

19. PROTOCOLO SDLC.

20. 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

21. 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.

22. 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, RS-422A, RS-449 • Medios de Transmisión: par trenzado, radio, cable coaxial, fibra óptica • Transparencia mediante inserción de ceros

23. PROTOCOLO HDLC. • Existen tres modos de funcionamiento posibles para la interconexión de emisor y receptor: • Modo NRM • Modo ARM • Modo ABM

24. 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.

25. 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.

26. PROTOCOLO HDLC.

27. 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 HDLC.

28. 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.

29. 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.

30. PROTOCOLO HART

31. 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.

32. PROTOCOLO HART

33. 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 4-20mA mostrada en la Figura 5 es la más común. Este modo, permite que el esclavo responda a los comandos-peticiones del maestro 2 veces por segundo, mientras que la señal analógica, que es continua, puede seguir portando la variable de control.

34. 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.

35. 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.

36. GRACIAS POR SU ATENCION FIN DE LA EXPOSICION

37. DIRECTOS / INDIRECTOS Dependen de la naturaleza de la comunicación, bien sea directa o indirecta. Ejemplos de Protocolos Directos / Indirectos

38. 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.

39. SIMÉTRICOS / ASIMÉTRICOS Serán Simétricos cuando involucran a entidades pares, en caso contrario será asimétrico.

40. 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.

41. 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.

42. 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

43. 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.

44. 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.

45. 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.

46. 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.

47. 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: • La detección del error • La retransmisión

48. DIRECCIONAMIENTO Este aspecto tiene que ver con la eficaz entrega de las PDU’s a las entidades que corresponda.

49. 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.

50. 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