6.3 PROTOCOLO

DEFINICIÓN:

En el campo de las telecomunicaciones, un protocolo de comunicaciones es el conjunto de reglas normalizadas para la representación, señalización, autenticación y detección de errores necesario para enviar información a través de un canal de comunicación. Un ejemplo de un protocolo de comunicaciones simple adaptado a la comunicación por voz es el caso de un locutor de radio hablando a sus radioyentes.
Los protocolos de comunicación para la comunicación digital por redes de computadoras tienen características destinadas a asegurar un intercambio de datos fiable a través de un canal de comunicación imperfecto. Los protocolos de comunicación siguen ciertas reglas para que el sistema funcione apropiadamente
• Sintaxis: se especifica como son y cómo se construyen.
• Semántica: que significa cada comando o respuesta del protocolo respecto a sus parámetros/datos.
• Procedimientos de uso de esos mensajes: es lo que hay que programar realmente (los errores, como tratarlos).

Función De Un Protocolo
Cuando se realiza un intercambio de datos entre computadores, terminales y/u otros dispositivos se requieren las siguientes tareas: (similitud de conversación entre un profesor y un alumno)
1. El sistema fuente de información debe activar el camino directo de datos o bien proporcionar a la red de comunicación la identificación del sistema destino deseado. (....Señor Juan M.,...)
2. El sistema fuente debe asegurarse de que el destino está preparado para recibir los datos. (....Señor Juan M., míreme...)
3. La aplicación de transferencia de fichero en el origen debe asegurarse de que el programa gestor en el destino esta preparado para aceptar y almacenar el fichero para el usuario determinado. (....Señor Juan M., míreme..., Don José le estoy escuchando....)
4. Si los formatos de los ficheros son incompatibles uno de los sistemas deberá realizar una operación de adecuación. (....Señor Juan M., míreme..., Don José le estoy escuchando.... perdone pero tengo que acercarme para escucharle mejor).
Para la comunicación entre dos entidades situadas en sistemas diferentes (entidad es cualquier cosa capaz de enviar y recibir información. Sistema es un objeto físico que contiene una o más entidades), es necesario la definición y utilización de un protocolo. Los protocolos se pueden definir como el conjunto de reglas que gobiernan el intercambio de datos entre dos entidades. Los puntos que define o caracteriza un protocolo son:
􀀩 La sintaxis: Incluye aspectos como el formato de datos y niveles de señal.
􀀩 La semántica: Incluye información de control para la coordinación y manejo de errores.
􀀩 La temporización: Incluye la sincronización de velocidades y la secuenciación.
Para conseguir un alto grado de cooperación entre los computadores, en lugar de implementar toda la lógica de comunicación en un único módulo, dicha tarea se divide en subtareas, cada una de las cuales se realiza por separado. Esta estructura se denomina arquitectura de protocolos.
Los protocolos pueden ser:
Directo. Los datos e información de control pasan directamente entre las entidades sin intervención de un agente activo.
Indirecto. Las dos entidades no se pueden comunicar directamente sino a través de una red conmutada o de una interconexión de redes.
Monolítico. El protocolo no está estructurado en capas. El paquete debe incluir toda la lógica del protocolo.
Estructurado. El protocolo posee una estructura jerárquica, en capas. Entidades de nivel inferior ofrecen servicio a entidades de nivel superior. A todo el conjunto de hardware y software, se le denomina arquitectura.
Simétrico. La comunicación se realiza entre unidades paritarias.
Asimétrico. Las entidades que se conectan no son paritarias. Por ejemplo un proceso “cliente” y otro “servidor”, o para simplificar al máximo la lógica de una de las dos entidades, de forma que una asuma la operación (Por ejemplo en HDCL).
Estándares. El protocolo es extensivo a todas las fuentes y receptores de información.
No estándares. Protocolo particular. Se utiliza para situaciones de comunicación muy específicas.
Protocolos CAN
El Medio De Comunicación
El protocolo CAN al igual que el protocolo VAN, no impone soporte de comunicación. El medio utiliza un par de cables conductores.
Se denominará a los dos cables CAN H (CAN HIGH) CAN L (CAN LOW) Líneas (par) trenzadas(o)

La línea física que constituye el bus es llamada igualmente par diferencial. Estos pares diferenciales están trenzados con el fin de reducir las perturbaciones radioeléctricas (las radiaciones de campo emitidas por los cables se anulan).La diferencia de potencial eléctrico entre estos dos cables permitirá codificar dos estados lógicos distintos:
CODIFICACION DE LAS INFORMACIONES
El protocolo CAN utiliza la codificación NRZ y MANCHESTER contrariamente al VAN que inserta un bit inverso cada 4 bits, el CAN utiliza el método del "bit stuffing" o bit de relleno. El bit invertido permitirá la sincronización del reloj del receptor provocando un frente ascendente o descendente. Después de cinco bits de mismo nivel, un bit de nivel inverso sin ningún significado es añadido.

Protocolos VAN

Este proceso permite:
• Limitación de las radiaciones emitidas,
• Compensación de los de calajes de masa,
• Muy buen comportamiento antes las perturbaciones (ver croquis).
• Funcionamiento en modo degradado si uno u otro de los cables está seccionado, en cortocircuito a positivo, o a masa.
• En el caso de pérdida de un cable, la electrónica compara el nivel de tensión de la señal respecto a un umbral, y decide si la señal se encuentra a 1 o a 0. La electrónica indicará igualmente los defectos de las líneas de datos.
Protocolo LIN BUS
Local InterConnect significa aquí, que todas las unidades de control están localizadas en una zona limitada (p. ej. en el techo). También se le da el nombre de «subsistema local».
En el caso del LIN-Bus se trata de un bus monoalámbrico. El cable tiene el color básico violeta y un color de identificación. La sección del conductor es de 0,35 mm2. No requiere apantallado.
El sistema permite el intercambio de datos entre una unidad de control LIN maestra y hasta 16 unidades de control LIN esclavas.
la que ejecuta las funciones de maestra en el LIN-Bus.
Funciones asignadas
• Controla la transmisión de datos y su velocidad. La unidad de control LIN maestra transmite el encabezamiento del mensaje (header, ver página 12).
• En el software se define un ciclo, según el cual se han de transmitir mensajes al LINBus y se especifica cuáles.
• Asume la función de traducción entre las unidades de control LIN abonadas al sistema del LIN-Bus local y el CAN-Bus de datos. De esa forma es la única unidad de control del LIN-Bus que va conectada a su vez al CAN-Bus.
• La diagnosis de las unidades de control LIN esclavas que lleva conectadas se realiza a través de la unidad de control LIN maestra.

6.3.1 ESTÁNDARES

X10: es un protocolo de comunicaciones para el control remoto de dispositivos eléctricos. Utiliza la línea eléctrica (220V o 110V) para transmitir señales de control entre equipos de automatización del hogar en formato digital. El problema es que este protocolo ha tenido que ser desestimado y ahora se utiliza el EIB.pl para la transmisión por la red eléctrica. Los dispositivos X10 que se comercializan son solo para uso individual y es complicado el enlazarlos para crear un autentico proyecto domótico. Las señales de control de X10 se basan en la transmisión de ráfagas de pulsos de RF (120 kHz) que representan información digital. Estos pulsos se sincronizan en el cruce por cero de la señal de red (50 Hz ó 60 Hz). Con la presencia de un pulso en un semiciclo y la ausencia del mismo en el semiciclo siguiente se representa un '1' lógico y a la inversa se representa un '0'. A su vez, cada orden se transmite 2 veces, con lo cual toda la información transmitida tiene cuádruple redundancia. Cada orden involucra 11 ciclos de red (220ms para 50 Hz y 183,33, para 60Hz). Primero se transmite una orden con el Código de Casa y el Número de Módulo que direccionan el módulo en cuestión. Luego se transmite otro orden con el código de función a realizar (Function Code). Hay 256 direcciones soportadas por el protocolo.

KNX/EIB: Bus de Instalación Europeo con más de 20 años y más de 100 fabricantes de productos compatibles entre sí.

ZigBee: Es el nombre de la especificación de un conjunto de protocolos de alto nivel de comunicación inalámbrica para su utilización con radiodifusión digital de bajo consumo, basada en el estándar IEEE 802.15.4 de redes inalámbricas de área personal (wireless personal área network, WPAN). Su objetivo son las aplicaciones que requieren comunicaciones seguras con baja tasa de envío de datos y maximización de la vida útil de sus baterías. Protocolo estándar, recogido en el IEEE 802.15.4, de comunicaciones inalámbrico. Los protocolos ZigBee están definidos para su uso en aplicaciones encastradas con requerimientos muy bajos de transmisión de datos y consumo energético. Se pretende su uso en aplicaciones de propósito general con características auto organizativas y bajo costo (redes en malla, en concreto). Puede utilizarse para realizar control industrial, albergar sensores empotrados, recolectar datos médicos, ejercer labores de detección de humo o intrusos o domótica. La red en su conjunto utilizará una cantidad muy pequeña de energía de forma que cada dispositivo individual pueda tener una autonomía de hasta 5 años antes de necesitar un recambio en su sistema de alimentación.

OSGi: Open Services Gateway Initiative. Especificaciones abiertas de software que permita diseñar plataformas compatibles que puedan proporcionar múltiples servicios. Ha sido pensada para su compatibilidad con Jini o UPnP.

LonWorks: Plataforma estandarizada para el control de edificios, viviendas, industria y transporte.

Universal Plug and Play (UPnP): Arquitectura software abierta y distribuida que permite el intercambio de información y datos a los dispositivos conectados a una red.