Transcript Tema III Protocolos y Su Arquitectura

Republica Bolivariana de Venezuela
Universidad Nacional Experimental Politécnica
“Antonio José de Sucre”
Departamento de Ingeniería Electrónica
Transmisión de Datos
Tema III
Protocolos y Su Arquitectura
L/O/G/O
Contenidos
Protocolos
Protocolo HART
Redes de Campo
Protocolo XMODEM
Arquitectura de una Red de Campo
Protocolo YMODEM
Ventajas de las Redes de Campo
Control de flujo Xon/Xoff
Red de Campo Fieldbus Foundation
Protocolo DDCMP
Red de Campo Profibus
Protocolo SDLC
Protocolo TCP/IP
Protocolo HDLC
Modelo de Referencia OSI
Protocolos
Los protocolos son:
No se puede reconstruir el
flujo de bits entrante desde
una computadora.
Reglas que determinan
como se comunican las
computadores entre si.
El formato, temporización,
secuenciación y control de
errores en la comunicación de
datos.
Formato que debe tener un
mensaje y la forma como la
computadora debe intercambiar
un mensaje dentro del contexto
de una actividad en particular.
Protocolos
IEE
• Instituto de Ingenieros
Eléctricos y
Electrónicos
ANSI
• Instituto Nacional de
Estándares
Americanos.
Organizaciones
IEE
ANSI
TIA
EIA
ITU
TIA
• Asociación de
Industrias de
Telecomunicaciones
EIA
• Asociación de
Industrias
Electrónicas.
ITU
• Unión Internacional
de
Telecomunicaciones
Comites
Tipos de protocolos
Existen dos
tipos
Protocolos
Monolíticos
Se intenta resolver
el problema de
comunicación de
una sola vez
Protocolos
Estructurados
Divide el problema de la
comunicación en varias
partes que se resuelven
con protocolos distintos
e independientes.
Arquitectura de Protocolos
• Una Arquitectura
de protocolos es
una técnica para
estructurar
Jerárquicamente
Comunicaciones
• la
funcionalidad
de un sistema
de
• Utilizando
protocolos
estructurados
y definiendo su
Estructura
Protocolos XMODEM
Es un protocolo para el envío de archivos
Un byte para
el comienzo de
cabecera
Un byte para la
posición del
paquete dentro
del mensaje
Otro byte para la
misma posición
pero en
complemento
a1
Un byte
cheksum
para el control
de errores del
paquete
Paquete de tamaño de datos de 128 bytes + 4 bytes
Protocolos XMODEM
CABECERA
(SOH)
CONTROL DE
ERRORES
NÚMERO DE
SECUENCIA
DATOS DE
USUARIO
C-1
SECUENCIA
Protocolos YMODEM
Protocolo para transferencia de archivos entre
módems con corrección de errores.
• Nombre, tamaño, fecha del archivo
YMODEM
=
XMODEM
• Múltiples archivos pueden ser enviados
en una transferencia
• Puede usar 128 o (mas comúnmente)
1024 bytes para los bloques
• Es una variante de YMODEM
YMODEM
G
• Alcanza una tasa de transferencia muy alta
• Si el receptor detecta un error la
transferencia será abortada.
Control de Flujo Xon/Xoff
Xon/Xoff
Protocolo
Que controla el
flujo de datos
entre dispositivos
informáticos
(ordenadores,
impresoras, etc)
Xoff
Detener
Cuando el receptor
del mensaje desea
que el emisor
detenga el flujo de
datos, manda
carácter XOFF
Xon
Enviar
Cuando el receptor
del mensaje desea
que el emisor le
envíe mas datos,
manda carácter XON
Protocolo DDCMP
Digital Data Communications Message Protocol
Creado por la Protocolo de enlace orientado al carácter
Empresa DEC
La cabecera no es
Utiliza
el
campo
de
(Digital
opcional, tiene una
longitud
.El
receptor
equipment
estructura fija y lleva
solo
tiene
que
contar
corporation) para
toda la
los bytes que van
información de
los protocolos de
llegando para
control. Se trata de
comunicaciones
determinar donde
información de control
usados en sus
posicionalmente
termina el mensaje
equipos
dependiente.
Revisa
Protocolo SDLC
• si detecta el patrón
de cinco bits 1
consecutivos
seguido de un bit
cero, extrae el cero
restaurando de esta
manera la
información a su
estado original.
Receptor
Bandera, única secuencia de
control
Protocolos
orientados
a bits
• Su trama es su unidad
básica de control
• Primer y ultimo byte son la
bandera
Campo Bandera
Synchronous
Data
Link
Control
01111110
• el equipo terminal de
datos revisa primero la
información contenida
entre los bytes bandera.
• Si cinco bits 1 son
encontrados en forma
consecutiva el equipo
inserta un bit 0 después
del quinto bit 1.
Protocolo SDLC
PROTOCOLO HDLC
(High-level data link control)
 Surge como una evolución del anterior SDLC.
 Es la base de otros protocolos como LAPB,
LAPD, ...
 Protocolo de enlace de datos de alto nivel
orientados a bit.
 Soporta la comunicación semiduplex y duplex
en configuraciones punto a punto y multipunto.
 Proporciona recuperación de errores en caso
de pérdida de paquetes de datos, fallos de
secuencia y otros
 Medios de Transmisión: par trenzado, radio,
cable coaxial, fibra óptica
TIPOS DE ESTACIÓN
DEL PROTOCOLO HDLC
Estación primaria:
Inicia las
transacciones
de datos
Estación primaria: Estación combinada:
Opera bajo el
control de una
estación
primaria.
Tiene una
completa
capacidad de
control de
enlace.
.
CONFIGURACIONES DEL ENLACE
PROTOCOLO HDLC
Configuración
no balanceada
(o no equilibrada)
Para una estación
primaria y una o
varias estaciones
secundarias.
Pueden ser punto
a punto o
multipunto, dúplex
o semiduplex.
Configuración
simétrica
Es aquella en la
cual cada estacion
fisica de un enlace
esta formada por
dos estaciones
logicas una
primaria y una
secundaria .
Configuración
no balanceada
(o no equilibrada)
consiste en dos
estaciones
combinadas en un
enlace punto a
punto ya sea
dúplex o
semiduplex..
Configuraciones del enlace del protocolo
HDLC
Modos de operación del protocolo HDLC
Modo normal de respuesta (NRM).
En este modo, el dispositivo secundario no se
comunica con el primario hasta que éste no le de
permiso.
Modo de respuesta asíncrona(ARM).
En este modo, el dispositivo secundario puede
iniciar una comunicación por sí mismo, sin tener
que esperar el permiso del primario.
Modo equilibrado asíncrono (ABM).
Es un modo combinado ya que el dispositivo
puede actuar tanto de primario como de
secundario.
Formato de Trama
Es el indicador del
principio y fin
la trama
El campo de
dirección identifica la
estación (secundaria
o combinada) que
recibe o
envía la trama.
El campo de control
nos identifica
el tipo de trama y su
función concreta
El campo de
información
contiene los
datos propios de
usuario.
se utiliza para
chequear
los
errores de transmisión
entre dos estaciones
Tipos de Tramas
 Tramas de Información
(tramas I)
Tramas de Supervisión
(Tramas S)
Tramas no numeradas (Tramas U)
PROTOCOLO HART
Highway Adressable Remote Transducer
o Proporciona comunicación digital bidireccional con
o
o
o
o
dispositivos de campo inteligentes
Conserva la compatibilidad y familiaridad de los
tradicionales sistemas de 4-20 mA
Transmisión Asincrónica HDX, punto a punto y multipunto
Modulación FSK, 1200 bps, con Módems Tipo Bell 202
Una estación Maestra puede controlar hasta 15 estaciones
Remotas
PROTOCOLO HART
COMUNICACIÓN DEL PROTOCOLO HART
COMUNICACIÓN TIPO PUNTO A PUNTO: La señal
tradicional de 4-20 mA es usada para comunicar una
variable de proceso mientras otras variables
adicionales son transmitidas digitalmente usando el
protocolo HART.
COMUNICACIÓN DEL PROTOCOLO HART
COMUNICACIÓN
TIPO
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.
LOS BENEFICIOS DE LA COMUNICACIÓN HART
• Mejora las operaciones en planta.
• Protege la inversión hecha en la
instrumentación de la planta.
• Entrega una alternativa económica de
comunicación digital.
• Implica un ahorro considerable en materiales
eléctricos en las instalaciones Multipunto.
REDES DE CAMPO
Se refiere a la conectividad que se requiere para que los
dispositivos de campo como transmisores y actuadores
primordialmente, se comuniquen entre sí.
La función básica de una red de campo es comunicar
información y potencia a los dispositivos de campo. En una
red de campo, los controladores manejan los dispositivos de
campo directamente, sin el uso de módulos de entrada y
salida; por lo tanto, el controlador se conecta y comunica
con cada dispositivo de campo, utilizando el protocolo del
bus. Una red de campo grande podría tener alrededor de
2048 o más dispositivos.
ARQUITECTURA DE LAS REDES DE CAMPO
CLASIFICACION DE REDES DE CAMPO
• Redes de dispositivos de campo: Las redes de dispositivos
de campo se comunican con dispositivos de bajo nivel
como interruptores de final de carrera entre otros, los
cuales transmiten información acerca del estado de la
señal (encendido/apagado) y su estado de operación.
• Redes de procesos: Redes de comunicación de alto nivel,
abierta y digital que se emplean para conectar
dispositivos analógicos a un sistema de control.
LAS REDES DE PROCESOS MÁS COMUNES.
Fieldbus
Profibus
• Interfase de conexión estándar.
• Dispositivos alimentados desde el bus a través de sólo un par
de cables.
• Opciones de seguridad intrínseca.
Además, esta red provee las siguientes ventajas adicionales:
• Reducción de cableado.
• Compatibilidad entre dispositivos Fieldbus
• Disminución de requerimientos de espacio en el cuatro de
control.
• Confiabilidad inherente a la comunicación digital
 red digital de procesos capaz de comunicar información
entre un controlador maestro
(anfitrión) y un dispositivo esclavo (inteligente) de
campo, así como de un anfitrión a otro.
 consiste en tres redes compatibles con protocolos
diferentes diseñados para
atender diferentes requerimientos de datos.), entre
estaciones inteligentes.
Fieldbus
El protocolo Fieldbus está basado en tres niveles del
modelo ISO. Esos niveles incluyen el interfase físico
(nivel 1), enlace de datos (nivel 2) y aplicación
(nivel 7)
NIVEL FÍSICO DEL FIELDBUS
El nivel físico del protocolo Fieldbus cumple con los
estándares ISA SP50 y IEC 1152-2. Esos estándares
especifican qué tipo de cable se emplea en este tipo
de red, así como la velocidad de transmisión. Aun
más, esos estándares definen el número de
dispositivos de campo que pueden conectarse al bus a
diferentes velocidades de transmisión, con o sin
alimentación desde el bus que incluir seguridad
intrínseca.
BLOQUES DE FUNCIÓN DEL FIELDBUS
Los bloques de función son funciones de control
encapsuladas que permiten operaciones con E/S tales como
lectura/escritura de señales discretas y analógicas, control
PID, selección de señal y estaciones de control
manual/automático.
PROFIBUS
Es actualmente el líder de los sistemas basados en buses de
campo en Europa y goza de una aceptación mundial (20%
del mercado en 1999).
• Es estándar europeo EN 50170 e internacional IEC 61158.
• PROFIBUS puede ser usado tanto para transmisión crítica
en el tiempo de datos, a alta velocidad, como para tareas de
comunicación extensas y complejas.
• Esta versatilidad viene dada por las tres versiones
compatibles que componen la familia PROFIBUS
LA FAMILIA PROFIBUS
CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES DE LAS
VERSIONES DE PROFIBUS
Profibus-DP (Periferia Descentralizada)
 Optimizado para alta velocidad y costo reducido.
 Transferencia de pequeñas cantidades de datos
 Intercambio de datos cíclico.
Profibus-PA (Automatización de Procesos)
 Básicamente es la ampliación de Profibus-DP con una
tecnología apta para ambientes peligrosos y con riesgo de
explosión, MBP technology (estándar IEC 1158-2).
 Permite la conexión de sensores y actuadores a una línea
de bus común en áreas especialmente protegidas
 Comunicación de datos y energía en el bus mediante el
uso de 2 conductores
CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES DE LAS
VERSIONES DE PROFIBUS
Profibus-FMS (Fieldbus Messages Specifications)
 Diseñado para un gran numero de aplicaciones y
comunicaciones al nivel de célula, donde PC´s y PLC´s se
comunican entre sí.
 Comunicaciones de propósito general, supervisión,
configuración,... Transmisión de grandes cantidades de
datos: programas y bloques de datos.
 Intercambio acíclico de datos con tiempos no críticos, par a
par , entre estaciones inteligentes.
VENTAJAS DE LAS REDES DE CAMPO
• Las redes de dispositivos y las de procesos transmiten información
digitalmente
• Permiten que más de un dispositivo esté conectado a un cable.
• Esas señales digitales son menos susceptibles a degradación ocasionada
por interferencia electromagnética y radio frecuencias.
• La inteligencia de los dispositivos de campo, estos suministran
información proporcional a la variable del proceso
• La reducción de la cantidad de cableado necesaria.
¡¡Gracias!!
Conjunto de Protocolos
TCP/IP
• El departamento de
Defensa (DoD) de
Estados Unidos creo
el modelo de
referencia TCP/IP
Tiene 4 capas:
Capa de
Aplicación
Capa de
Acceso a
La Red
Capa de
Transporte
Capa
Internet
Capa de Aplicación
Transferencia
De Archivos
• HTTP
• FTP
• NFS
E-mail
Correo
Electrónico
Administrador
de Redes
• SMTP
• Telnet
• SNMP
Capa de Transporte
Protocolo para el
control de la
Transmisión (TCP)
• Orientando a la
Conexión
Protocolo de
Diagrama de
Usuario (UDP)
• Sin conexión
Capa Internet
Protocolo
Internet (IP)
Protocolo de
Mensajes de
Control de
Internet (ICMP)
Capa de acceso a la red
Es la capa que ocupa todos los
temas que un paquete IP requiere
para crear un enlace físico con el
medio y la red
TCP/IP versión 4
Se normalizo en Septiembre de 1981
IPv4 usa direcciones de 32 bits,
limitándola a 232 = 4.294.967.296
direcciones únicas,
Clases de Direcciones IP
Clase D
Clase E
IPv4 Frente a IPv6
IPv4
IPv6
Modelo de Referencia OSI
El modelo de referencia de Interconexión
de Sistemas Abiertos (OSI) lanzado en
1984 fue el modelo de red descriptivo
creado por ISO. Proporcionó a los
fabricantes un conjunto de estándares que
aseguraron una mayor compatibilidad e
interoperabilidad entre los distintos tipos
de tecnología de red producidos por las
empresas a nivel mundial
El modelo OSI tiene 7 capas numeradas:
Ventajas
• Divide la comunicación de red en partes
mas sencillas
• Permite el desarrollo y soporte de
múltiples fabricantes
• Impide que los cambios de una capa
afecten a las otras
Capa 7: Capa de Aplicación
Capa 6: La capa de Presentación
Capa 5: La Capa de Sesión
Capa 4: La capa de Transporte
Capa 3: La Capa de Red
Capa 2: La capa de enlace de
Datos
Capa 1: La capa Física
TCP/IP Y OSI
Similitudes
• Ambos se dividen en capas.
• Ambos tienen capas de aplicación, aunque
incluyen servicios muy distintos.
• Ambos tienen capas de transporte y de red
similares.
• Ambos suponen que se conmutan paquetes.
Diferencias
• TCP/IP combina las funciones de la capa de
presentación y de sesión en la capa de aplicación.
• TCP/IP combina la capa de enlace de datos y la
capa física del modelo OSI en la capa de acceso
de red.
• TCP/IP parece ser más simple porque tiene menos
capas.
• Los protocolos TCP/IP son los estándares en torno
a los cuales se desarrolló la Internet, de modo que
la credibilidad del modelo TCP/IP se debe en gran
parte a sus protocolos.
Gracias por su
atención..!!!
L/O/G/O