Capítulo II Marco Teórico
A. FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA.
1. REDES DE DATOS.
Para que la información fluya de un lugar a otro dentro de una empresa
se necesita de una red de datos la cual según Sheldon (1994, Pág. 794), es
un sistema de comunicaciones de datos que enlaza dos o más
computadoras y dispositivos periféricos, que comparten recursos (unidades
de disco, directorios e impresoras) e información (archivos y datos).
1.1 CLASIFICACIÓN: LAN (Local Area Network): Una red de área local, es una red de
comunicaciones utilizada por una sola organización a través de una distancia
limitada, generalmente un edificio o campus de hasta unos cuantos
kilómetros, se utilizan para conectar computadoras personales, estaciones
de trabajo y servidores en oficinas de compañías y fabricas esto permite a los
usuarios compartir información y recursos como: espacio en disco duro,
impresoras, CD-ROM, software, servicios, entre otros.
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Capítulo II Marco Teórico
WAN (Wide Area Network): Una Red de Área Amplia proporciona
comunicaciones que cubren grandes distancias, las mismas se diseñan
según se necesite conectar muchos sitios distribuidos en grandes distancias
geográficas con muchos nodos de procesamiento (servidores, usuarios)
ubicados en segmentos de red remotos dando la oportunidad de almacenar
información y ejecutar programas de usuario sin importar la localización del
mismo.
La tecnología WAN se clasifica por poder ofrecer un rendimiento
razonable en una red grande y conectar muchos servidores y usuarios de
diferentes sitios teniendo la capacidad suficiente para permitir que las
computadoras se comuniquen simultáneamente.
La velocidad normal para una WAN llega a un rango que va de los 56
Kbps a 155 Mbps. Y los tiempos de retraso pueden de unos cuantos
milisegundos a varias decenas de segundos.
TOPOLOGÍA DE REDES.
Los nodos de red (las computadoras), necesitan estar conectados para
comunicarse. A la forma en que están conectados los nodos se le llama
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Capítulo II Marco Teórico
topología. Una red tiene dos diferentes topologías: una física y una lógica. La
topología física es la disposición física actual de la red, la manera en que los
nodos están conectados unos con otros. La topología lógica es el método
que se usa para comunicarse con los demás nodos, la ruta que toman los
datos de la red entre los diferentes nodos de la misma. Las topologías física
y lógica pueden ser iguales o diferentes. Las topologías de red más comunes
son: estrella, bus, anillo y malla.
Red en estrella
Uno de los tipos más antiguos de topologías de redes es la estrella, la
cual usa el mismo método de envío y recepción de mensajes que un sistema
telefónico, ya que todos los mensajes de una topología LAN en estrella
deben pasar a través de un dispositivo central de conexiones conocido como
concentrador de cableado, el cual controla el flujo de datos.
Fig. 1 Red en estrella. Fuente Portillo, Villalobos (2.000)
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Capítulo II Marco Teórico
Red en Bus
En una topología de bus, cada computadora está conectada a un
segmento común de cable de red. El segmento de red se coloca como un
bus lineal, es decir, un cable largo que va de un extremo a otro de la red, y al
cual se conecta cada nodo de la misma. El cable puede ir por el piso, por las
paredes, por el techo, o puede ser una combinación de éstos, siempre y
cuando el cable sea un segmento continuo.
Red en anillo
Una topología de anillo consta de varios nodos unidos formando un
círculo lógico. Los mensajes se mueven de nodo a nodo en una sola
dirección. Algunas redes de anillo pueden enviar mensajes en forma
bidireccional, no obstante, sólo son capaces de enviar mensajes en una
Fig. 2 Red en bus. Fuente Portillo, Villalobos (2.000)
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Capítulo II Marco Teórico
dirección cada vez. La topología de anillo permite verificar si se ha recibido
un mensaje. En una red de anillo, las estaciones de trabajo envían un
paquete de datos conocido como flecha o contraseña de paso.
Red en Malla
En esta configuración todos los nodos están interconectados entre sí.
Esto ofrece gran confiabilidad debido a la existencia de múltiple enlaces
redundantes.
Fig. 3 Red en Anillo. Fuente Portillo, Villalobos (2.000)
Fig. 4 Red en Malla. Fuente Portillo, Villalobos (2.000)
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Capítulo II Marco Teórico
1.2 COMPONENTES DE UNA RED:
: Tarjetas de interfaz de red.
: Servidor de red.
: Clientes de red.
: Sistemas operativos de red.
: Equipos de red:
Ä Repetidores.
Ä Concentradores.
Ä Puentes.
Ä Conmutadores.
Ä Enrutadores.
Ä Backbone.
Ä Pasarelas.
2. PROTOCOLOS DE COMUNICACIÓN.
La arquitectura de red proporciona a los usuarios las herramientas
necesarias para establecer la red y para el control de flujo de operación. Una
arquitectura de red delinea la manera como la red de comunicaciones de
datos está arreglada o estructurada y generalmente incluye el concepto de
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Capítulo II Marco Teórico
niveles o capas dentro de la arquitectura. Cada capa dentro de l red consiste
de protocolos específicos o reglas para comunicarse que realizan un
conjunto de funciones específicas.
Un protocolo de una red de comunicaciones de datos es un conjunto de
reglas que gobiernan el intercambio ordenado de datos.
PROTOCOLO SÍNCRONO.
Los protocolos síncronos pueden ser orientados a carácter o a bit. El
protocolo síncrono orientado a carácter más comúnmente usado es el de
comunicaciones síncronas binarias, y el protocolo orientado a bit (BOP) más
popular es el control de enlace de datos síncronos (SDLC), que funciona en
el modo half – dúplex. Además, el SDLC tiene un conjunto de subestándares
que al combinarse se denomina control de enlace de dato de alto nivel
(HDLC), el cual abarca tres estándares o subdivisiones que al combinarse
delinean la estructura de la trama, los estándares de control y la clase de
operación para el control de enlace de datos orientados a bit (DLC). Además,
es la especificación de red utilizada principalmente en las transmisiones por
líneas telefónicas para la comunicaciones de datos, como pueden ser las
líneas punto a punto y las redes públicas de conmutación de paquetes.
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Capítulo II Marco Teórico
PROTOCOLOS ASÍNCRONOS
Los protocolos de datos asíncronos más comúnmente utilizados son el
sistema de llamadas selectivas (8A1 /8B1) de Western Electric y el protocolo
de enlace de datos asíncronos. Esencialmente, estos dos protocolos son el
mismo conjunto de procedimientos.
Los protocolos asíncronos están orientados a caracteres. Es decir, los
caracteres de control de enlace único tal como el de fin de transmisión
(EOT) y comienzo de texto (STX).
2.1 TCP/IP
TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol) es un conjunto
de protocolos de redes que permiten la comunicación entre servidores de
diferentes redes heterogéneas entre sí, permitiendo la interoperatividad entre
los diversos ambientes existentes en el mercado.
TCP/IP hace transparente la comunicación entre redes de diferentes
tecnologías originalmente incompatibles mediante la utilización de un sistema
uniforme de nombres y direcciones, permitiendo que cada una de las redes
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Capítulo II Marco Teórico
independientes, desarrolladas en grandes corporaciones, se comuniquen
entre sí de forma confiable.
El TCP/IP tiene su origen a partir de un proyecto realizado a mediados
de los años 70 por la Agencia de Proyectos de Investigaciones Avanzadas
(DARPA) perteneciente al Departamento de Defensa de los Estados Unidos,
la cual presentaba interés en proveer comunicación conmutada por paquetes
entre varias instituciones de investigación en el mencionado país. DARPA y
otras organizaciones gubernamentales entendieron el potencial de la
tecnología de conmutación por paquete, y estaban empezando a descifrar el
problema que virtualmente toda compañía actual sufre, el de comunicación
entre sistemas de computación disímiles. El resultado de este esfuerzo de
desarrollo, completado a finales de los años 70, fue el conjunto de Protocolos
Inter-red, de los cuales el TCP (Protocolo de Control de Transmisión) y el IP
(Protocolo Inter-red) son los dos más importantes, de allí que la unión de los
mismos englobe al resto.
Los protocolos Inter-red pueden ser usados para la comunicación a
través de redes interconectadas. Se adaptan bien a redes LAN (Ethernet,
Token Ring, etc.) como también a redes WAN (X.25, T1, etc.). Estos no sólo
incluyen especificaciones de bajo nivel (tales como TCP e IP), sino también
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Capítulo II Marco Teórico
para aplicaciones comunes como correo (SMTP), emulación de terminal
(TELNET) y transferencia de archivos (FTP), varios de los cuales se tratarán
más tarde.
Los servicios prestados por TCP/IP se corresponden estrechamente
con el modelo de referencia OSI, identificándose cada uno de ellos con una o
varias de las siete capas que lo constituyen, como se muestra en la figura:
Cuadro No. 1 Servicios de TCP/IP por capa del modelo OSI. Fuente Portillo, Villalobos (2.000).
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Capítulo II Marco Teórico
ü PROTOCOLOS DE RED. En términos generales, es deseable dividir grandes redes con cientos o
miles de estaciones en varia más pequeñas que contengan menos
estaciones. Estas sub-redes pueden estar interconectadas a través de
bridges, gateways o routers para proveer comunicación entre sus estaciones;
siendo los protocolos de la capa de la red los que permiten el entendimiento
entre ellas.
El TCP/IP a nivel de esta capa provee los protocolos IP, ICMP, ARP y
RARP, siendo el primero de ellos el más importante.
ü EL PROTOCOLO INTER-RED (IP). El IP es el principal protocolo del conjunto inter-red en la capa de red.
Además de ser el responsable del enrutamiento entre redes, provee la
fragmentación y el reensamblaje de los mensajes y el reporte de los errores.
Junto con el TCP, el IP representa el corazón del conjunto de protocolos
Inter-red.
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Capítulo II Marco Teórico
Como en todos los protocolos de capa de red, el esquema de
direccionamiento IP es parte integral del proceso del enrutamiento de los
mensajes a través de la Inter-red. una dirección IP está formada por 32 bits y
está dividida en dos o tres partes. La primera parte corresponde a la
dirección de la red, la segunda parte (de estar presente) define la dirección
de sub-red , y la parte final representa la dirección de host. Las direcciones
de sub-red únicamente están presentes si el administrador de la red decide
que la red debe ser dividida en sub-redes. El largo de los campos de red,
sub-red y host es variable, dándole al administrador flexibilidad en el
direccionamiento.
ü PROTOCOLO DE CONTROL DE MENSAJES INTERNET (ICMP).
ICMP es un mecanismo que permite detectar los errores que se
presentan al transmitir mensajes. Estos errores pueden ser percibidos bien
por el host destinatario o por el gateway intermediario. Al hallar cualquier tipo
de error en el mensaje transmitido, éste se reporta vía ICMP. Si el paquete a
ser transmitido no puede ser entregado a su destino, el ICMP podrá ser
utilizado para alertar a la fuente que lo emitió acerca de la imposibilidad de
alcanzar la red, la máquina o el puerto destino. El ICMP puede además,
26
Capítulo II Marco Teórico
informar al emisor acerca de las mejores rutas disponibles o de posibles
congestionamientos de la red.
El protocolo de Control de Mensajes Internet forma parte del protocolo
IP.
ü PROTOCOLO DE RESOLUCIÓN DE DIRECCIONAMIENTO (ARP). El protocolo de resolución de direccionamiento es un servicio prestado
en la capa de red que permite obtener la dirección física de un nodo destino
a partir de su dirección IP (en el caso de una red Ethernet a partir de 32 bits
de tipo IP se obtienen 48 bits correspondientes a la dirección física) dentro
de una misma red.
A X B Y
A X B Y
Para determinar la dirección física del “Host B” (FB) a partir de su dirección IP (IB); (A) el “Host A” transmite una petición ARP que contiene IB hacia todos los host, (B) el “Host B” contesta con una respuesta ARP que contiene el par (IB, FB).
Fig. 5 Protocolo de Resolución y direccionamiento (ARP). Fuente Douglas E. Comer (1.996)
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Capítulo II Marco Teórico
El protocolo de Resolución de Direccionamiento es necesario en los
casos en que se requiera transmitir paquetes de un nodo de la red a otro de
la misma red conociendo únicamente la dirección IP del nodo destino, lo que
conduce a que el nodo transmisor envíe un paquete especial de datos para
solicitar la dirección física del nodo destino. Todos los nodos recibirán la
petición pero el nodo destino será el único que reconozca la dirección la
dirección la petición pero el nodo será el único que reconozca la dirección IP
y contestará con la dirección física solicitada, la figura muestra el
funcionamiento de este protocolo.
ü PROTOCOLO DE RESOLUCIÓN Y DIRECCIONAMIENTO (RARP).
Este protocolo de resolución de direccionamiento reverso ejecuta la
función inversa del protocolo anterior (ARP). A partir de una dirección física
determina la dirección IP del nodo involucrado.
RARP permite que una determinada estación envíe un paquete
preguntando ¿Quién soy yo? Que corresponde a preguntar ¿Cuál es la
dirección IP del nodo interesado?, obviamente alguien (en este caso el
RARP) responderá este requerimiento devolviendo la dirección IP del nodo
solicitante. Ver figura:
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Capítulo II Marco Teórico
ü PROTOCOLO DE TRANSPORTE
Los protocolos de transporte tienen como misión principal la de permitir
la realización de una transmisión confiable y eficiente que garantice el
intercambio de información de extremo a extremo libre de errores. Para
cumplir con este objetivo, los protocolos de transporte dividen la información
en paquetes más pequeños y controlan la transmisión y retransmisión de los
mismos verificando que se mantenga el orden de la información, así como
también examina la presencia de posibles duplicados de datos.
A
AX B Y
AX B Y
B
(A) La máquina X transmite una petición RARP especificándose ella como destino, y (B) la máquina autorizada para proveer el
servicio RARP (Servidor A) envía su respuesta directamente al X.
Fig. 6 Protocolo de resolución de direccionamiento (ARP) Fuente: Douglas E. Comer (1.996)
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Capítulo II Marco Teórico
Los dos protocolos principales que proveen TCP/IP en la capa de
transporte son: el protocolo de control de transmisión (TCP) y el protocolo de
datagrama de usuario (UDP).
ü PROTOCOLO DE CONTROL DE TRANSMISIÓN (TCP/IP).
TCP fue diseñado para trabajar sobre el protocolo Internet (Presente en
la capa de red) y presenta como tarea primordial la de proveer comunicación
confiable entre pares de procesos presentes en Host lógicamente distantes
dentro una misma red o entre grupos de redes interconectadas, llevando el
control del flujo de información transmitida y el chequeo de errores.
TCP soporta un amplio rango de protocolos de nivel superior (QLP’s)
sobre el que requieren enviar datos entre distintos host. Las funciones del
TCP se pueden englobar en la transmisión (Realizada entre ULP’s) que se
presenta en el cuadro:
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Capítulo II Marco Teórico
ü PROCESO DE TRANSMISIÓN:
1. La fuente ULP envía datos al TCP para ser transmitidos.
2. El TCP divide en segmentos los datos a transmitir proporcionando
intercambios full dúplex con retransmisión por tiempo, ordenamiento,
asignación de etiquetas de seguridad, niveles de precedencia,
control de flujo y chequeo de error, para luego pasarlos a IP.
3. IP presta sus servicios a los segmentos (crea datagrama, realiza la
fragmentación, etc.) y luego transmite los datagramas a través de la
capa de enlace y física a su destino IP.
4. El IP destino realiza todas las operaciones necesarias para
chequear y reensamblar los datagramas en segmentos para
enviarlos a l TCP destino.
5. El destino TCP convierte los segmentos de datos a sus estado
original y los envía su destino ULP.
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Capítulo II Marco Teórico
ü PROTOCOLO DE DATAGRAMAS DE USUARIO (UDP).
Es un protocolo que consume pocos recursos y es utilizado para enviar
datagramas entre procesos. No ordena mensajes, ni garantiza entrega, ni
ausencia de errores ni duplicados, tampoco controla el flujo entre maquinas.
Es utilizado como base para otros protocolos más confiables (como por
ejemplo el RPC o NFS).
Cuadro No. 2 El Proceso de transmisión TCP/IP. Fuente: Portillo, Villalobos (2.000).
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Capítulo II Marco Teórico
ü PROTOCOLOS DE APLICACIÓN.
Esta capa del modelo OSI está constituida por una serie de rutinas y
servicios que permiten que las aplicaciones transfieran archivos y mensajes
de forma transparente, es decir, sin conocimiento alguno de los protocolos
utilizados por la red de las capas restante. La aplicación simplemente hace
un llamado a un programa por medio de una Interfase de Programación de
Aplicación (API) y le proporciona el nombre de la estación receptora; todo
direccionamiento y los servicios de conexión son manejados por el software
de la red.
Los protocolos TCP/IP más importantes presentes en la capa de
aplicación son: el Protocolo de Transferencia de Archivo (FTP), el TELNET,
el Protocolo de Transporte de Correspondencia Simple (SMTP) y el Servicio
de Nombre de Dominio (DNS).
ü PROTOCOLO DE TRANSFERENCIA DE ARCHIVO (FTP).
Establece una sesión interactiva con un sistema remoto, por medio de
una conexión TCP. Cuando se solicita la transferencia de un archivo, se abre
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Capítulo II Marco Teórico
otra conexión para hacerlo. Entre los servicios provistos por FTP se
encuentran:
Ä Control de Conexiones FTP: FTP emplea un modelo cliente/servidor,
que contiene componentes FTP para clientes y FTP para servidor. El
FTP cliente activa el proceso de transferencia y el servidor FTP
responde. El FTP cliente presenta una interfase para usuario de tal
forma que éstos puedan transferir archivo desde o hasta un host
remoto. Cuando el FTP cliente desea iniciar transferencia de archivo
con un host remoto en particular, éste abre la conexión al servidos
FTP escuchando el puerto en la estación remota. Luego el FTP cliente
intercambia comandos y respuesta con el servidor FTP con el fin de
identificar el usuario, especificando los nombres o indicando la
operación a ejecutar ( almacenar, eliminar, etc).
Ä Conexión de Datos FTP: Cuando se va realizar una transferencia, el
FTP y el servidor establecen una segunda conexión. Ellos utilizan la
conexión de control para especificar los números de puertos para la
conexión y para describir los parámetros del archivo a trasmitir. El FTP
cliente escucha por el puerto mientras el servidor inicia la conexión de
datos y los transfiere de acuerdo a los parámetros especificados.
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Capítulo II Marco Teórico
Es importante resaltar que la conexión de datos puede ser
utilizada para enviar y recibir en forma simultanea.
TELNET.
TELNET abre una conexión TCO para establecer una sesión interactiva
de propósito general en una máquina remota quedando como si fuera un
terminal conectado dilectamente a ella (login remoto). Este protocolo soporta
enlaces (de terminal a terminal) y comunicación distribuida (de proceso a
proceso).
TELNET permite al usuario especificar un tipo de equipo remoto
mediante el nombre del dominio o a través de la dirección IP de mismo.
PROTOCOLO DE TRANSPORTE DE CORRESPONDENCIA SIMPLE
(SMTP).
SMTP es un protocolo orientado a texto diseñado con el fin de abrir una
conexión TCP para enviar y recibir mensajes de correo electrónico de forma
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Capítulo II Marco Teórico
eficiente y confiable. Este protocolo es rápido y confirma la entrega del
mensaje.
El usuario no interactúa directamente con el SMTP. En su lugar el
software de correo electrónico se utiliza para crear correspondencia, una vez
hecho esto, utiliza el SMTP para enrutar dicho mensaje a su destino. Este
protocolo se utiliza en ambientes como VM (Virtual Machine, sistema
operativo para mainframes propiedad de IBM) para realizar la transmisión de
Profs (correo electrónico).
SERVICIO DE NOMBRE DE DOMINIO (DNS).
El DNS es un servicio que provee dirección IP de un host a partir de su
nombre, permitiendo accesar un determinado host conociendo únicamente
su nombre. Para realizar este trabajo se requiere uno o varios servidores de
nombres (NS: Name Service) que tengan registrados los nombres de los
anfitriones locales.
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Capítulo II Marco Teórico
3. REDES DE CONTROL DE PROCESOS. Son redes de transmisión de datos de uso dedicado para recolección y
movimiento de información concerniente a los sistemas de control de
procesos (SCADAS, DCS, etc). Son redes que se caracterizan por bajos
tiempos de retraso en la transmisión de información y por poseer diseños
que permiten manejar las transacciones de control en ventanas de tiempos
compartidos con las necesidades de operación en tiempo real de los
sistemas de control involucrados. (Ver Anexo No. 1).
3.1 SISTEMA SCADA.
La palabra SCADA fue tomada del inglés “Supervisory Control And Data
Acquisition” (Control Supervisorio de Adquisición de Datos).
Un sistema SCADA se define como un sistema computarizado que
permite la captura y control de variables de diferentes puntos de medición en
lugares remotos, inaccesibles o inconvenientes. La transmisión de la
información capturada es enviada a un lugar conveniente y su presentación
es de una manera comprensible y utilizable, normalmente en una sala de
control.
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Capítulo II Marco Teórico
El SCADA recibe información y maneja los procesos a través de
equipos inteligentes de datos o de unidades Terminales Remotas (RTU’s)
ubicadas directamente en las instalaciones que se requiere
controlar/supervisar. Estas RTU se comunican con la unidad terminal
maestra (MTU) localizada en una sala de control central a través de enlaces
de comunicaciones tipo radio UHF, microondas o fibra óptica según sea el
caso. (Ver anexo No. 8)
3.1.1 FUNCIONES DEL SCADA.
l Adquisición de datos: el subsistema de adquisición de datos tiene
como responsabilidad la de tomar periódicamente data proveniente
de estaciones remotas y procesarla mediante cálculos y
tratamientos especiales.
l Control Supervisorio: esta función permitirá al operador la
ejecución de operaciones de control remoto de dispositivos
supervisados por el sistema. Generalmente esta función requiere de
la operación en dos etapas, para garantizar que el operador no tome
acciones equivocadas: (select–check-operate) selección-
verificación-ejecución de la operación de control remoto. Así mismo
el sistema cuenta con mecanismos de verificación para que el
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Capítulo II Marco Teórico
dispositivo seleccionado opera sin error, este mecanismo es
conocido como “chequeo antes de operaciones”.
l Interfaz Humano-Maquina: este subsistema se encarga de manejar
la presentación de información al operador a través de despliegues
gráficos y herramientas de manejo de información. La información
presentada por este subsistema incluye principalmente alarmas,
eventos, mensajes administrativos, reportes e información de
diagnostico por estado de los componentes del sistema SCADA
(MTU, RTU). (Ver anexos 5 y 6).
3.1.2 COMPONENTES DE UN SCADA.
« Instrumentos de campo: estos cumplen con las funciones de convertir
una variable física en una señal eléctrica analógica ó digital a través de
un transductor manejable por el próximo elemento en la cadena de
recopilación de información remota.
El tipo de instrumento a usar es determinado por el proceso o señal
a monitoriar. Existen instrumentos análogos e instrumentos digitales.
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Capítulo II Marco Teórico
Los análogos se utilizan para medir las variables continúas y los
digitales detectan cambios discretos.
« Remotas: Conocidas también como RTU’s, cumplen con las
funciones de recolectar la información de instrumentos, la
transformación de señales análogas a señales digitales y su
transmisión a la maestra, a través del canal de comunicación.
« Canal de comunicaciones: es el enlace físico para la transmisión de
información desde la remota hasta la maestra. Se basa en el empleo
de un lenguaje o esquema de intercambio de información conocido
como protocolo de comunicaciones de control, cuyo objeto es permitir
la determinación precisa de las características de la información
recolectada, así como proveer los servicios de control remoto de los
dispositivos con la seguridad necesaria para manejar un proceso de
producción. La recolección de información se realiza automáticamente
a intervalos de tiempo preestablecidos en el software del sistema, a
excepción de las alarmas que son reportadas cuando estas se
producen (esto depende de la funcionalidad de protocolo de
comunicaciones). Los equipos involucrados son: los MODEMS, radios
y frontal de comunicaciones.
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Capítulo II Marco Teórico
« Maestra y Periférico: la maestra consiste en dos computadoras de
características avanzadas, que controlan el funcionamiento global del
sistema SCADA.
Entre sus múltiples tareas está la comunicación con las unidades
remotas, el procesamiento de la información suministrada por estas,
su presentación en pantalla, impresión de reportes y alarmas por el
impresor. También convierte las entradas o comandos efectuados por
el operador para su transmisión al campo.
La interfaz humano-máquina (XOS, XAP, OMS) cumple la función
de la presentación final de la información de campo y del sistema
SCADA propiamente.
4. ATM
Durante el período de 1984 a 1988, la ITU-T (Unión Internacional de
estándares de Telecomunicaciones) y otros grupos de estandarización,
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Capítulo II Marco Teórico
establecieron una serie de recomendaciones para la transmisión,
señalización y técnicas de control necesarias para el desarrollo de una red
inteligente basada en fibra óptica. Durante este período se forjaron las bases
para el desarrollo de la red de servicios integrados de ancho de banda
(BISDN) sobre jerarquía digital síncrona (SDH) y ATM. SDH describe el
estándar para la transmisión de datos a velocidades de 2.4 Gbps y con la
expectativa de incrementar esta velocidad en el futuro hasta 10 Gbps. El
estándar también describe como se han de transmitir datos a baja velocidad
o como realizar su mapeo para su posterior multiplexación. En los trabajos de
la ITU-T también se incluye las especificaciones para mapear las celdas ATM
sobre SDH.
La primera decisión que se debía tomar para el desarrollo de ATM era
si las celdas (paquetes en terminología ATM) debían de ser de tamaño fijo o
variable. La decisión final fue celdas de tamaño fijo puesto que esto permite
mayor velocidad de conmutación.
La segunda decisión que se debía tomar era la longitud de las celdas
ATM. Esta decisión era tremendamente importante puesto que el llegar a un
acuerdo en el tamaño de las celdas tenía que permitir el desarrollo de
servicios de banda ancha de ámbito mundial. La razón principal por la que
42
Capítulo II Marco Teórico
había diferentes puntos de vista respecto al tamaño de la celda era que
existían diferentes filosofías entre varios países en la aplicación inicial del
ATM.
En Estados Unidos de Norte América se pensaba que las aplicaciones
para ATM debían soportar celdas relativamente grandes de 64 bytes para
datos y una cabecera de 6 bytes. Sin embargo algunos países en Europa
eran partidarios de cabeceras entre 2 y 4 bytes y 16 o 32 byte para datos,
dado que estos tamaños son más apropiados para tráfico de voz.
Finalmente se llegó a un acuerdo de compromiso en Junio de 1989,
consistente en definir el tamaño de la celda en 53 bytes, de los cuales 5 (la
media entre 6 y 4) son para la cabecera y 48 (la media entre 64 y 32) para
datos.
4.1 CONCEPTUALIZACIÓN DE ATM.
El Modo de Transferencia Asíncrono es un servicio orientado a la
conexión, de las redes. Presentando la lógica de adaptación y segmentación
necesaria para poder prestar diferentes servicios.
La tecnología ATM comprende un tendido físico (cable de cobre, cable
coaxial, enlace de microondas, enlace satélital o cable de fibra óptica),
43
Capítulo II Marco Teórico
elementos de conmutación (Switch), concentradores de acceso (HUB),
dispositivos de adaptación (Routers, Codec’s, etc.), y dispositivos de interfaz
(tarjetas de comunicación, cámaras de vídeo, centrales telefónicas, etc.).
El modo más corriente de acceso a ATM es la fibra óptica, un cable de
silicio del grosor de un cabello humano, a través del cual viaja un rayo láser
de alta densidad o un haz infrarrojo, el cual transmite bits (ceros o unos)
mediante una codificación parecida a la del alfabeto Morse.
El protocolo ATM posee una capacidad de transmisión que es miles
de veces superior a la de los medios convencionales, tales como el cable de
cobre, el cable coaxial o el enlace satélital.
ATM es una tecnología de conmutación rápida de paquetes basada en
células o tramas de longitud fija (53 Bytes). La información producida por
cualquier servicio se adaptará en células las cuales serán enviadas a través
de la red ATM hasta el otro extremo. Cuando las células llegan al destino, la
información es reorganizada se dice que son re-ensambladas, para atender
un servicio extremo a extremo; previamente solicitado ya sea para voz,
datos, imagen o vídeo.
Capítulo II Marco Teórico
ATM es una tecnología de conmutación y multiplexión de celdas que
combina los beneficios de la conmutación de circuitos (retardo de transmisión
constante y ancho de banda garantizado) con los de la conmutación de
paquetes (flexibilidad y eficiencia para tráfico intermitente).
ATM está constituido de los siguientes planos que abarcan todas las
capas:
Ä Plano de Control. Este plano es responsable de generar y
administrar solicitudes de señalización.
Ä Plano de Usuario. Este plano es responsable de la administración de
transferencia de datos.
Fig. 7 Transmisión ATM. Fuente Internet
15
Capítulo II Marco Teórico
Ä Plano Administrativo. Este plano tiene dos componentes:
Ä Administración de capas. Este componente administra funciones
especificas de capas como son la detección de fallas y los
problemas de protocolo.
Ä Administración de Planos. Este componente administra y coordina
funciones relacionadas con el sistema completo.
4.2 CAPAS ATM.
Características de la Capa Física:
ü Varios medios de Transmisión
ü Velocidades desde Kilobytes por segundo hasta Gigabytes por
segundo.
16
Capítulo II Marco Teórico
Características de la capa ATM:
ü Celdas pequeñas de longitud fija. Son de 53 bytes con 48 de carga
útil del usuario.
ü Canales lógicos de multiplexación dentro de un canal físico.
ü Hardware de conmutación de celdas a muy altas velocidades.
CAPA DE ADAPTACIÓN ATM (ATM ADAPTATION LAYER -AAL) Características: CAPA AAL
La capa de adaptación ATM, es una interfaz entre la capa de
protocolos (Apple Talk, protocolos de Internet (IP) y Netware) y la capa ATM.
El AAL hace traducciones entre unidades de datos de servicio grandes
(Service Data Units –SDUs) (como por ejemplo flujo de vídeo y paquetes de
17
Capítulo II Marco Teórico
datos) de procesos de capas muy altas y celdas ATM. Específicamente, AAL
recibe paquetes de protocolos de nivel más alto y los rompe en segmentos
de 48 bytes formando el campo de carga de la celda ATM.
Subcapa de convergencia (Convergence sublayer – CS). Esta subcapa
adapta la información dentro en múltiplos de octetos. En caso de ser
necesario, se agregaran los bits que se requieran para este fin.
Subcapa de Segmentación y Re-ensamble (Segmentation and
Reassembly Sublayer – SAR) Esta Subcapa segmenta la información en
unidades de 48 octetos en la fuente y los re-ensambla en el destino.
CAPA AAL1
El proceso de AAL prepara a una celda para su transmisión como
sigue:
1. Se insertan muestras sincronas (como por ejemplo, 1 byte de datos
en una tasa muestra de 125 microsegundos) dentro del campo de
carga.
18
Capítulo II Marco Teórico
2. Se agregan campos de Números de secuencia (Sequence Number
– SN) y de protección de números de secuencia (Sequence Number
Protection –SNP) para proveer información que el receptor AAL1
usa para verificar si ha recibido las celdas en el orden correcto.
3. Lo que queda del campo de carga es llenado con suficientes bytes
hasta igualar 48.
Esta capa fue diseñada por ITU-T para datos de tasas de bits continuos
(Continouos Bit Rate CBR) tales como voz y vídeo. La aplicación más
sencilla es la emulación de circuito. AAL1 Incluye especificaciones para
segmentar una señal continua, para transportarla en celdas individuales de
ATM.
También debe transmitir información de tiempo a través de la red. El
tráfico de voz es muy sensible a variaciones de tiempo muy pequeñas.
CAPA AAL2
Esta capa tiene:
19
Capítulo II Marco Teórico
« 45 bytes de carga por celda.
« Tipo de artículo. Usado para indicar el inicio del mensaje,
continuación del mensaje o el final del mensaje y también un
componente de la señal de audio o vídeo.
« Indicador de Longitud. Indica el número de octetos de la Subcapa de
convergencia (CS), PDU (Protocol Data Unit) que está incluido en la
carga de SAR (Segmentation And Reassembly).
« Cyclic Redundance check code. Usado para detectar errores de
hasta 2 errores de bits correlacionados en el PDU del SAR.
CAPA AAL 3/4
La capa 3/4 soporta datos orientados a la conexión y sin conexión. Fue
diseñada por proveedores de servicio de redes y es alineada cercanamente
con SMDS (Switched Multimegabit Data Service). El AAL 3/4 será utilizado
para transmitir paquetes SMDS sobre una red ATM.
La capa AAL 3/4 prepara una celda para su transmisión como sigue:
20
Capítulo II Marco Teórico
1. La subcapa de convergencia (CS) crea la unidad de datos de
protocolo (Protocol Data Unit - PDU) agregando un encabezado
con etiqueta de Inicio/Termino al frame, añadiendo un campo de
longitud como rastreador (trailer).
2. La Subcapa de segmentación y re-ensamble (Segmentation and
Reassembly - SAR) fragmenta el PDU y le agrega un encabezado.
3. La Subcapa del SAR también agrega un trailer a CRC-10 a
cada fragmento de PDU para control de error.
4. El SAR - PDU se convierte en el campo de carga de una celda
ATM en el cual la capa ATM agrega el encabezado estándar de
ATM.
Un encabezado del SAR-PDU AAL 3/4 consiste de los
siguientes campos:
Tipo. Identifica si la celda es el principio o el final del
mensaje.
21
Capítulo II Marco Teórico
Número de Secuencia. Identifica el orden en el cual
las celdas deberían ser re-ensambladas.
CAPA AAL5
AAL5 es la principal AAL para datos y soporta datos orientados a la
conexión sin conexión. Es usada para transferir de datos que no son SMDS,
como el clásico IP sobre ATM y emulación de LANE.
AAL5 es también conocida como la capa de adaptación simple y
eficiente (Simple and Efficient Adaptation Layer- SEAL), porque la subcapa
de SAR acepta el CS-PDU y lo segmenta en 48 octetos SAR - PDU´s, sin
agregarle ningún campo adicional.
La capa AAL5 prepara a una celda para su transmisión como sigue:
1. La subcapa CS añade el número de bits necesarios y un
trailer de 8 bytes al frame. Estos bits aseguran que el PDU
resultante caiga en el limite de 48 bits de una celda ATM. El
trailer incluye la longitud del frame y un CRC (Cyclic
Redundacy Check) de 32 bits computado a través de todo el
22
Capítulo II Marco Teórico
PDU. Esto permite que el AAL5 reciba procesos para la
detección de errores de bits, celdas perdidas o celdas que
están fuera de secuencia.
2. La subcapa SAR segmenta el CS-PDU en bloques de 48
bits. No se agrega encabezado ni trailer (como en AAL 3 /4),
por lo que los mensajes no pueden ser intercalados.
3. La capa ATM coloca cada bloque dentro del campo de
carga de una celda ATM. Para todas las celdas, a excepción
de la ultima, se colocan en cero con un bit en el campo de
tipo de carga (PT), indicando que la celda no es la última
celda en la serie que representa un sólo frame. Para la ultima
celda, el bit en el campo PT esta colocado en uno.
COMPOSICIÓN DEL MODELO DE REFERENCIA DE ATM. CAPA FÍSICA
La capa Física de ATM, es parte de su modelo de referencia (OSI),
presenta las siguientes funciones:
23
Capítulo II Marco Teórico
ü Convierte bits en celdas.
ü Controla la transmisión y recepción de bits en el medio físico.
ü Sigue el rastro de limites de celdas ATM.
ü Empaqueta la celda dentro del tipo apropiado de frame para el
medio físico utilizado.
SUBCAPAS DE LA CAPA FISICA.
Se pueden encontrar 2 subcapas en la capa física:
Subcapa dependiente del medio físico (Physical Medium
Dependent - PMD- sublayer).
En esta capa se encuentran las siguientes funciones:
24
Capítulo II Marco Teórico
l Sincroniza la transmisión y recepción enviando y recibiendo
flujos continuos de bits con información de tiempo, a través del
bit de sincronización (timing).
l Especifica el medio físico y las características de transmisión,
incluyendo tipos de conectores y cable.
l Extrae e inserta el bit de sincronización a nivel físico.
Subcapa de convergencia de transmisión (Transmission
convergence - TC- sublayer).
l Delineamiento de Celda. Esta función mantiene los limites de
las celdas ATM, permitiendo que los dispositivos localicen a las
celdas dentro de un flujo de bits.
l Verificación y generación de la secuencia del control de errores
de encabezado (Header Error Control - HEC). Esta función
25
Capítulo II Marco Teórico
verifica y genera el código del control de errores del
encabezado para asegurar datos validos.
l Ajuste de la tasa de transmisión de celdas. Esta función
mantiene la sincronización e inserta o suprime celdas
desocupadas ATM (no asignadas) para adaptar la tasa de
celda validas para la capacidad de carga del sistema de
transmisión.
l Adaptación del frame de transmisión. Esta función empaqueta
celdas ATM en frames definidos por la interfaz física con la que
se trabaja.
FUNCIONES DE LA CAPA ATM:
Plano del Usuario.
l Genera y extrae los encabezados (header) de las celdas
(excepto HEC).
l Traduce VPI/VCI en switches nodales.
26
Capítulo II Marco Teórico
l Enruta celdas a través del switch ATM.
l Reconoce el tipo de carga y la prioridad de perdida de
celdas.
l Controla el flujo de trafico y la congestión.
l Soporta calidad del servicio (QoS).
Plano de Administración:
l Administración de errores en UNI .
4.3 DESCRIPCION DE UNA CELDA DE ATM.
ATM transfiere información por medio de unidades de tamaño fijo
llamadas celdas (células). Cada celda contiene 53 bytes. Los cinco primeros
bytes son usados como encabezamiento de la celda, mientras que los 48
bytes restantes contienen la información del usuario (Payload) y otra
información que requiera la aplicación, como la información del tipo de
adaptación (AAL, por ATM Adaptation Layer).
27
Capítulo II Marco Teórico
Las celdas pequeñas de tamaño fijo son adecuadas para transmitir voz
y vídeo. Este tipo de trafico es intolerante al retraso que se puede resultar de
la espera de un paquete largo de datos al ser transmitido.
FORMATOS DE ENCABEZADO DE CELDAS ATM.
Los grupos de estándares ATM han definido dos formatos de
encabezados. El formato de encabezado UNI definido por la especificación
UNI y el formato de encabezado NNI (Interfaz Nodo-Red) definido por la
especificación NNI.
Fig. 8Celda ATM. Fuente Internet
28
Capítulo II Marco Teórico
La especificación UNI define las comunicaciones entre estaciones
finales ATM (como estaciones de trabajo y enrutadores) y conmutadores
ATM en redes privadas. El formato de celda UNI se muestra en la figura:
El encabezado UNI está formado por los siguientes campos:
GFC — 4 bits de Generic Flow Control que pueden ser usados para
proveer funciones locales tal como la identificación de múltiples
estaciones que comparten una interfaz ATM. Típicamente el
campo GFC no se utiliza y es colocado a un valor por defecto.
Fig. 9 Formato de Encabezado UNI. Fuente Internet
29
Capítulo II Marco Teórico
VPI — 8 bits de Virtual Path Identifier, el cual es usado junto con el
VCI para identificar el próximo destino de una celda que pasa a
través de una serie de conmutadores ATM en su ruta al destino.
VCI — 16 bits de Virtual Channel Identifier, el cual es usado junto con
el VPI para identificar el próximo destino de una celda que pasa a
través de una serie de conmutadores ATM en su ruta al destino.
PT — 3 bits de Payload Type. El primer bit indica si la celda contiene
datos de usuario o datos de control. Si la celda contiene datos de
usuario, el segundo bit indica congestión y el tercero indica si la
celda es la última de una serie de celdas que representan una
trama AAL5.
CLP — 1 bit para Cell Loss Priority, el cual indica si la celda debería
ser descartada si esta encuentra congestión extrema a medida
que viaja a través de la red.
HEC — 8 bits de Header Error Control, el cual es el resultado de una
operación de verificación únicamente calculado para el
encabezado de la celda.
30
Capítulo II Marco Teórico
La especificación NNI define las comunicaciones entre conmutadores
ATM. El formato del encabezado NNI se muestra en la Figura:
El GFC no está presente en este formato. En su lugar, el campo VPI
ocupa los primeros 12 bits del encabezado, esto permite a los conmutadores
ATM asignar valores de VPI más grandes. Con esta excepción el formato de
encabezado NNI es idéntico al formato UNI.
4.4 CONEXIONES ATM
ATM soporta dos tipos de conexiones:
l Conexiones Punto a Punto. La conexión punto a punto conecta dos
sistemas finales ATM y puede ser unidirecional (comunicación de un
solo sentido) o bidireccional en dos sentidos.
Fig. 10 Formato del Encabezado NNI. Fuente: Internet
31
Capítulo II Marco Teórico
l Conexiones Punto a Multipunto. La conexión punto a multipunto
conecta un sistema final fuente simple (conocido como nodo raíz) a
múltiples sistemas finales destino (conocidos como hojas). Estas
conexiones son únicamente unidirecionales. Los nodos raíz pueden
transmitir a las hojas. Pero las hojas no pueden transmitir a la raíz, o
entre ellas dentro de la misma conexión.
Dentro de las redes ATM la replicación de las celdas esta hecha
por los switches ATM en donde la conexión se divide en dos o más
ramas.
En las siguientes figuras se pueden observar las conexiones punto a
punto así como la de punto a multipunto.
Estación de
Trabajo A
Estación de
Trabajo B
Punto a Punto
Punto a Multipunto
32
Capítulo II Marco Teórico
Sería deseable que las redes ATM tuvieran conexiones bidireccionales
multipunto a multipunto. Estas conexiones son análogas a la capacidad
de broadcasting o multicasting de las LAN’s de medio compartido (por
ejemplo: Ethernet y Token Ring).
La capacidad de broadcasting es fácil de implementar en las redes LAN
de medio compartido, donde los nodos en un solo segmento de LAN deben
procesar todos los paquetes enviados sobre ese segmento.
Desafortunadamente, la capacidad del multipunto a multipunto no puede ser
Fig. 11 Conexiones ATM. Fuente Portillo, Villalobos (2.000)
33
Capítulo II Marco Teórico
implementada usando AAL5 (Capa de Adaptación mas comúnmente usada
para transmitir datos a través de las redes ATM).
4.5 TCP/IP en redes ATM. ENCAPSULAMIENTO DE DATAGRAMAS Y TAMAÑO DE MTU, DE IP EN
ATM.
Para encapsular un datagrama IP y, así, transferirlo a través de una red
ATM debe establecerse un circuito virtual permanente conmutado hacia una
computadora destino y especificar que el circuito utiliza la AAL 5. Entonces el
emisor puede pasar un datagrama IP completo hacia la AAL 5 para
entregarlos a través del circuito. AAL 5 genera un remolque, divide al
datagrama en celdas y transfiere las celdas a través de la red. En el lado del
receptor, AAL5 reensambla el datagrama, utiliza la información el remolque
para verificar que los bits no hayan sido alterados o se hayan perdido y
transfiere el resultado hacia el IP. Aún cuando AAL 5 puede aceptar y
transferir paquetes que contengan más de 64K octetos, el estándar TCP/IP
restringe la MTU efectiva a 9.180 octetos. El IP debe fragmentar cualquier
datagrama superior a 9.180 octetos antes de transferirlo a AAL 5.
34
Capítulo II Marco Teórico
ENLACE DE DIRECCIÓN IP EN UNA RED ATM.
ATM asigna a cada computadora conectada una dirección física que
puede emplearse cuando se establece un circuito virtual. Por un lado, como
las direcciones físicas de ATM son más grandes que las direcciones IP, una
dirección física ATM no puede codificarse dentro de una dirección IP. Así, el
IP no puede utilizar la asignación de direcciones estáticas para redes ATM
por otro lado, el hardware ATM no soporta la difusión. Por lo tanto, el IP no
puede utilizar el ARP convencional para asignar direcciones en redes ATM.
Las tecnologías de comunicación orientadas a la conexión complican
aún más las asignaciones de direcciones porque requieren dos niveles de
asignación. En primer lugar, cuando crean un circuito virtual sobre el que
serán enviados los datagramas, las direcciones IP de los destinos deben
transformarse en direcciones de punto extremo ATM. Las direcciones de
punto extremo se usan para crear un circuito virtual. En segundo lugar,
cuando se envía un datagrama a una computadora remota en un circuito
virtual existente, las direcciones IP de dos destinos se deben transformar en
el par VPI/VCI para el circuito. El segundo direccionamiento se utiliza cada
vez que un datagrama es enviado a una red ATM; el primer direccionamiento
es necesario sólo cuando un anfitrión crea un CVC.
35
Capítulo II Marco Teórico
5. SISTEMA DE VIDEOCONFERENCIA.
Es un sistema que permite llevar a cabo el encuentro de varias
personas ubicadas en sitios distantes, y establecer una conversación como
lo harían si todas se encontraran reunidas en un mismo lugar.
Como sucede con todas las tecnologías nuevas, los términos que se
emplean no se encuentran perfectamente definidos. La palabra
"Teleconferencia" esta formada por el prefijo "tele" que significa distancia, y
la palabra "conferencia" que se refiere a encuentro, de tal manera que
combinadas se refieren a un encuentro a distancia. En los Estados Unidos la
palabra teleconferencia es usada como un término genérico para referirse a
cualquier encuentro a distancia por medio de la tecnología de
comunicaciones; De tal forma que frecuentemente es adicionada la palabra
vídeo a "teleconferencia" o a "conferencia" para especificar exactamente a
que tipo de encuentro se esta haciendo mención. De igual forma se suele
emplear el término "audioconferencia" para hacer mención de una
conferencia realizada mediante señales de audio.
El término "videoconferencia" ha sido utilizado en los Estados Unidos
para describir la transmisión de vídeo en una sola dirección usualmente
36
Capítulo II Marco Teórico
mediante satélites y con una respuesta en audio a través de líneas
telefónicas para proveer una liga interactiva con la organización.
En Europa la palabra teleconferencia se refiere específicamente a las
conferencias o llamadas telefónicas, y la palabra "videoconferencia" es usada
para describir la comunicación en dos sentidos de audio y vídeo. Esta
comunicación en dos sentidos de señales de audio y de vídeo es lo que
llamará de ahora en adelante "videoconferencia". (Ver Anexo 7)
5.1 APLICACIONES DE LA VIDEOCONFERENCIA
ü Administración de clientes en agencias de publicidad.
ü Juntas de directorio.
ü Manejo de crisis.
ü Servicio al cliente.
ü Educación a distancia.
ü Desarrollo de ingeniería.
ü Reunión de ejecutivos.
ü Estudios financieros.
ü Coordinación de proyectos entre compañías.
ü Actividad en bancos de inversión.
ü Declaraciones ante la corte.
37
Capítulo II Marco Teórico
ü Aprobación de préstamos.
ü Control de la manufactura.
ü Diagnósticos médicos.
ü Coordinación de fusiones y adquisiciones.
ü Compras.
ü Gestión del sistema de información administrativa.
ü Gestión y apoyo de ventas.
ü Contratación/entrevistas.
ü Supervisión.
ü Adiestramiento/capacitación.
5.2 ELEMENTOS BÁSICOS DE UN SISTEMA DE VIDEOCONFERENCIA.
Para fines de estudio y de diseño los sistemas de videoconferencia
suelen subdividirse en tres elementos básicos como son: la red de
comunicaciones, la sala de videoconferencia y el CODEC.
A su vez la sala de videoconferencia se subdivide en cuatro
componentes esenciales: el ambiente físico, el sistema de vídeo, el sistema
de audio y el sistema de control.
38
Capítulo II Marco Teórico
A continuación se describen brevemente cada uno de los elementos
básicos de que consta un sistema de videoconferencia.
a. La red de comunicaciones.
Para poder realizar cualquier tipo de comunicación es necesario
contar primero con un medio que transporte la información del transmisor
al receptor y viceversa o paralelamente (en dos direcciones). En los
sistemas de videoconferencia se requiere que este medio proporcione
una conexión digital bidireccional y de alta velocidad entre los dos puntos
a conectar. Las razones por las cuales se requiere que esta conexión sea
digital, bidireccional y de alta velocidad se comprenderán más adelante al
adentrarnos en el estudio del procesamiento de las señales de audio y
vídeo.
El número de posibilidades que existen de redes de comunicación es
grande, pero se debe señalar que la opción particular depende
enteramente de los requerimientos del usuario.
Es importante hacer notar que, como se observa en la figura 14 el
círculo que representa al CODEC no toca al que representa a la red, de
hecho existe una barrera que los separa; esto es para representar el
39
Capítulo II Marco Teórico
hecho de que la mayoría de los proveedores de redes de comunicación
solamente permiten conectar directamente equipo aprobado y hasta hace
poco la mayoría de los fabricantes de CODECs no incluían interfaces
aprobadas en sus equipos.
LA SALA DE VIDEOCONFERENCIA.
La sala de videoconferencia es el área especialmente
acondicionada en la cual se alojarán los participantes de la
Figura 12. Elementos básicos de un sistema de videoconferencia. Fuente Internet
40
Capítulo II Marco Teórico
videoconferencia, así como también, el equipo de control, de audio y de
vídeo, que permitirá el capturar y controlar las imágenes y los sonidos
que habrán de transmitirse hacia el(los) punto(s) remoto(s).
El nivel de confort de la sala determina la calidad de la instalación.
La sala de videoconferencia perfecta es la sala que más se asemeja a
una sala normal para conferencias; aquellos que hagan uso de esta
instalación no deben sentirse intimidados por la tecnología requerida,
sino más bien deben de sentirse a gusto en la instalación. La tecnología
no debe notarse o debe de ser transparente para el usuario.
CODEC.
Las señales de audio y vídeo que se desean transmitir se
encuentran por lo general en forma de señales analógicas, por lo que
para poder transmitir esta información a través de una red digital, esta
debe de ser transformada mediante algún método a una señal digital,
una vez realizado esto se debe de comprimir y multiplexar estas
señales para su transmisión. El dispositivo que se encarga de este
trabajo es el CODEC (Codificador/Decodificador) que en el otro extremo
de la red realiza el trabajo inverso para poder desplegar y reproducir los
datos provenientes desde el punto remoto. Existen en el mercado
equipos modulares que junto con el CODEC, incluyen los equipos de
41
Capítulo II Marco Teórico
vídeo, de audio y de control, así como también equipos periféricos
como pueden ser:
« Tabla de anotaciones.
« Convertidor de gráficos informáticos.
« Cámara para documentos.
« Proyector de video-diapositivas.
« PC.
« Videograbadora.
« Pizarrón electrónico.
CODIFICACIÓN DE VÍDEO.
Mpeg (Moving Pictures Experts Group), es una organización que
desarrolla normativas para compresión de audio y vídeo digital. El estándar
MPEG especifica la representación codificada de vídeo para medios de
almacenamiento digital y especifica el proceso de decodificación.
Este estándar internacional es aplicable primeramente a los medios
de almacenamiento digital que soporten una velocidad de transmisión de
más de 1.5 Mbps tales como el Compact Disc, cintas digitales de audio y
discos duros magnéticos. El almacenamiento digital puede ser conectado
42
Capítulo II Marco Teórico
directamente al decodificador o a través de comunicación como lo son los
buses, LANs o enlaces de telecomunicaciones.
MPEG WIZARD es el primer codificador externo MPEG que permite la
captura y compresión de vídeo en tiempo real. Proporciona toda la potencia
de la compresión MPEG, orientada a la edición de vídeo, incluyendo
secuencias en las páginas WEB de internet, en los mensajes de correo
electrónico, en cualquier red WAN o LAN, en las presentaciones de
productos de empresa, departamentos de ventas, ferias y exposiciones, y
mucho más.
MPEG Wizard es un nuevo concepto en dispositivos multimedia.
COMPRESIÓN DE IMAGEN. Son esenciales para la distribución de vídeo en movimiento y audio. Al
igual que el H.261 y IPEG (Joint Photographia Expert Group), el estándar
MPEG 2 es un esquema híbrido de compresión para imágenes en pleno
movimiento que usa codificación inter-trama.
43
Capítulo II Marco Teórico
Un algoritmo de compresión es la transformada discreta de coseno DCT
(Discrete Cosine Transform), el cual es un algoritmo matemático que elimina
la redundancia en la imagen a través de la compresión de la información.
COMPRESIÓN DE AUDIO. Los sonidos digitalizados son muestras de sonido. Es decir, cada
enésima fracción de un segundo se toma una muestra de sonido y se guarda
como información digital en bits y bytes. La velocidad de muestreo es la
frecuencia con que se toman las muestras y el tamaño de la muestra es la
cantidad de información almacenada en cada muestra.
Pueden digitalizar sonidos los micrófonos sintetizadores, grabaciones
en cinta, emisiones en vivo, televisión, discos y CD’s.
Ofrece mayores posibilidades, menor sensibilidad al ruido el la
transmisión y capacidad de incluir códigos de protección frente a errores, así
como encriptación. Con los mecanismos de decodificación adecuados,
además, se pueden tratar simultáneamente señales de diferentes tipos
transmitidas por un mismo canal. La desventaja principal de la señal digital
es que requiere un ancho de banda mucho mayor que el de la señal
analógica.
Capítulo II Marco Teórico
COMPRESIÓN DE AUDIO MPEG 2. Es un algoritmo de compresión de audio en el cual elimina la
información irrelevante dentro de la señal de audio. La información
irrelevante es cualquier señal imperceptible.
5.3 FUNCIONAMIENTO DE LA VIDEOCONFERENCIA.
La videoconferencia se basa principalmente en tres procesos.
« Captura de imagen y sonido
« Codificación y compresión de la información
« Comunicación.
En el proceso de captura se puede utilizar una cámara analógica con
tarjeta digitalizadora o una cámara digital. Con la cámara digital se gana
velocidad y calidad de transmisión debido que la conversión de las señales
analógicas a digitales se llevan a cabo internamente en la cámara.
El aspecto más importante en la aplicación de videoconferencia es lo
que se conoce como CODEC (Codificación/Decodificación). Se trata de
15
Capítulo II Marco Teórico
algoritmos que comprimen la información en tiempo real. En el caso concreto
de la videoconferencia tiene especial relevancia el tratamiento de las
imágenes de vídeo. La compresión de la misma se lleva a cabo de una
manera curiosa, mientras que al comprimir una imagen fija se tiene en cuenta
la repetición de las unidades de información más pequeñas los bits. Se
explicará con un ejemplo y de forma simplificada: si hay 300 pixeles de color
rojo, almacenados “300 rojos” en lugar de “rojo, rojo, rojo…” hasta llegar al
300. En las imágenes en movimiento se actúa en una manera ligeramente
diferente puesto que se da tratamiento distinto a las partes móviles y fijas de
las escenas. La idea es comprimir como hemos visto las que no varíen de un
cuadro a otro y transmitir tan solo las variaciones que ha sufrido la escena.
La transmisión y recepción de aplicaciones mas sofisticadas aumenta o
disminuyen la calidad de la información de audio y vídeo en función de la
disponibilidad de ancho de banda. Día a día los requerimientos para
transmisión de sistemas de videoconferencia irán disminuyendo gracias a
los mejoramientos en la tecnología de compresión, modos de transmisión
como ATM (modo de transferencia asíncrono) y la llegada de líneas digitales
como ISDN (Red Digital de Servicios Integrados), permitiendo vídeo de
calidad con requerimientos de ancho de banda menores.
16
Capítulo II Marco Teórico
5.4 ESTÁNDARES DE VIDEOCONFERENCIA.
ITU (Unión Internacional de Telecomunicaciones), antes la CCITT,
adoptó las recomendaciones H.320, H.323 y H.324 definiendo los requisitos
mínimos para la videoconferencia que deberán soportar los fabricantes,
además del desarrollo de ISDN (Integrated Services Data Network; Red
Digital de Servicios Integrados, RDSI), la cual promete proveer de servicios
de comunicaciones digitales conmutados de bajo costo. El acceso básico de
ISDN consiste de dos canales full - dúplex de 64 y 128 Kbps.
Ä H.261: Estándar basado en la estructura básica de 64 Kbps para
ISDN.
Ä H.320: Estándar para videoconferencia en RDSI.
Ä H.323: Estándar para videoconferencia en Redes locales (y por
extensión cada vez mas en Internet).
Ä H.324: Estándar para videoconferencia en línea telefónica a
través de módem.
1. SCADA OASYS
6.1 ELEMENTOS Y SUBELEMENTOS DEL SCADA OASYS.
17
Capítulo II Marco Teórico
La estructura del OASyS cumple con tres elementos funcionales:
interfaz de usuario, Manejo de base de Datos y Herramientas, todos
interconectados a través del backbone SQL (un ambiente C/S para
transportar datos en tiempo real y datos de aplicaciones en la arquitectura
distribuida de OASyS).
6.2 ARQUITECTURA.
OASyS es un sistema en tiempo real altamente distribuido que
incorpora aplicaciones interoperables unidas mediante interfaces estándares.
Así, acomoda los protocolos preferidos por el cliente para establecer
comunicación a distancia con RTU’s (Unidades Terminales Remotas), PLC’s
(Controladores Lógicos Programables) e IED’s (Dispositivos Electrónicos
Inteligentes). OASyS es compatible con las últimas PC’s basadas en Intel de
alto rendimiento y estaciones de trabajo de IBM, DEC, HP, incluyendo sus
plataformas de software: Windows NT y Windows 95 de Microsoft, AIX,
Digital UNIX y HP-UX.
7. REDES LAN/WAN DE PROCESO DE PDVSA.
El COA y la sala del servidores de la Salina presentan una Red de Área
Local con los siguientes equipos:
18
Capítulo II Marco Teórico
l Contienen cuatro conmutadores Fast Ethernet Catalyst 5500
físicamente conectados uno al otro creando un Backbone
conmutado de fibra óptica de 400 Mbps.
l Un enrutador Cisco 7206, el cual es utilizado para interfaz y firewall.
Este proporciona la interfaz de comunicación con la red
administrativa, conexiones para terminales server, enrutamiento
VLAN’s.
Las características generales aplican para ambos Centros de Operación.
l La redes de datos y de infraestructura de telecomunicaciones
para el WAN son separadas e independientes de los sistemas
existentes. Las comunicaciones entre los dos sistemas serán
controladas; con un firewall.
l Trayectorias de comunicaciones y equipos redundantes a
medida en que la infraestructura de telecomunicaciones
existentes y planificadas los permite.
19
Capítulo II Marco Teórico
l El sistema interconectado de redes proporciona separación
física o lógica para los diferentes grupos de servidores de
acuerdo a su función. Esto significa dominio separado de
Colisión/Broadcast.
El equipamiento de interconexión de la red posee:
« Características redundantes incluyendo fuentes
de poder, tarjetas de control e interfaz con
capacidad automática de detección de fallas y
operación en presencia de fallas.
« Conmutación de LAN’s en cada localización.
« VLAN’s son usadas en los centros de adquisición
de datos para proporcionar separación lógica. En
el resto de las localizaciones su uso es opcional.
« Todos los switches son velocidad Ethernet dual
(10/100 Mbps) en los puertos de usuario.
20
Capítulo II Marco Teórico
« Los switches se pueden expandir simplemente
interconectándolos.
El COA y la sala del servidores de el Menito presentan una Red de Área
Local con los siguientes equipos:
l Contienen dos conmutadores Fast Ethernet Catalyst 5500
físicamente conectados uno al otro creando un Backbone
conmutado de fibra óptica de 1 Gbps.
l Posee dos switches 6500 interconectados físicamente con fibra
óptica con dos switches 8540 creando un Backbone de Giga Ether
Channel
l Un enrutador Cisco 7200, el cual es utilizado para interfaz y firewall.
Este proporciona la interfaz de comunicación con la red
administrativa, conexiones para terminales server, enrutamiento
VLAN’s.
21
Capítulo II Marco Teórico
LA RED DE ÁREA AMPLIA (WAN).
El backbone de la WAN está compuesta por estaciones por estaciones
transmisoras y receptoras para microondas las cuales transportan todos los
datos originados por los procesos automatizados.
La red de microondas está divida en tres partes: División Occidente –
lago, División Occidente – Ulé – Oleoducto Amuay y División Oriente. Este
proyecto estará dedicado sólo a la división Occidente – Lago. La red de
microondas para esta división está compuesta por nodos ubicados dentro del
lago de Maracaibo y en sus costa Oriental y Occidental. Todos los nodos
ubicados dentro del lago están configurados para tener al menos dos enlaces
de comunicación en los Centros de Operación Automatizados (COA) en la
Salina y el Menito. Los enlaces redundantes proporcionan mayor
confiabilidad en la red.
Los circuitos dedicados E1 conectan cada uno de los cinco nodos
ubicados en el lago incluyendo BA1, CL1, Lamargas, TJ4 y TJ5 a los COA
de la Salina y el Menito. A partir de cada uno de los nodos ubicados en el
lago, el circuito principal es enrutado en sentido horario a través del anillo de
enlace de microondas hasta llegar a la Salina y al Menito. El circuito de
22
Capítulo II Marco Teórico
respaldo es enrutado en sentido antihorario de la misma forma. Los
multiplexores Newbridge proporcionan la interfaz a los equipos SCADA en
cada nodo y en caso de falla de microondas proporcionan enrutamiento
alternativo.
Las características de la WAN de proceso son:
: La infraestructura de la red de datos es totalmente
independiente de la red corporativa. Para permitir la
comunicación de los dos sistemas se utiliza un firewall.
: Proporciona enlaces redundantes en cada uno de los nodos.
: Proporciona enlaces E1 desde la Salina y el Menito hasta los
nodos ubicados en el lago. Aunque no se utiliza totalmente el
ancho de banda de los enlaces para la WAN esto permitirá la
posibilidad de expansión de la red, así como la incorporación
de nuevos servicios.
23
Capítulo II Marco Teórico
: El sistema posee una capacidad extra de 100% para ser
expandido razonablemente siempre que sea posible.
: La red está diseñada para una disponibilidad de 99.95%,
debido a que el sistema SCADA impone tal necesidad.
B. REVISIÓN DE LITERATURA
ü Martinez C. Nestor A. , Ferrer M. Humberto J. (Urbe Enero 1.999)
“Implantación de un sistema de videoconferencia para el Instituto
Nacional de Canalizaciones”.
ü Chacon P. Rhina A., Villalobos P. Roselynn D. “Desarrollo de un sistema
de videoconferencia incluyendo un Voice mail para la empresa
Procedatos, s.a. caso Enelven – Enelco”.
ü Rodriguez Olivar, Rebeca Josefina. Desarrollo de una plataforma
prototipo para la transmisión Digital Vídeo/voz Móvil, entre la Sala de
Control y Campo, en la Unidad de Negocios de Producción Occidente de
24
Capítulo II Marco Teórico
Petróleos de Venezuela. Universidad Rafael Belloso Chacín. Tesis de
Grado 1998
C. DEFINICIÓN DE TÉRMINOS BÁSICOS. ? 100 Base FX: Especificación Fast Ethernet de Bandabase de 100 Mbps
que usa dos hilos de cable de fibra óptica multimodo por enlace. Para
garantizar una temporización adecuada de la señal, un enlace
100BaseFX no puede exceder los 400 metros de longitud. Basado en el
estándar IEEE 802.3.
? 100BaseTX: Especificación Fast Ethernet de Bandabase de 100 Mbps
que usa dos pares de cable UTP o STP. El primer par es usado para
recibir datos y el segundo para transmitir datos. Para garantizar una
temporización adecuada de la señal, un enlace 100BaseTX no puede
exceder los 100 metros de longitud. Basado en el estándar IEEE 802.3.
? 10BaseT : Especificación Ethernet de Bandabase de 10 Mbps que usa dos
pares de cableado par trenzado (categoría 3, 4 ó 5); un par para transmitir
25
Capítulo II Marco Teórico
datos y otro para recibir datos. Tiene una distancia límite de
aproximadamente 100 metros por segmento.
? ATM (Asynchronous Transfer Mode): Tecnología de alta velocidad y
bajo retardo en el transporte integrando de múltiples tipos de datos (voz,
vídeo y datos).
? Backbone (columna vertebral): parte de una red que actúa como la
trayectoria primaria para el tráfico.
? Backplane: Conexión física entre una tarjeta o interfaz de procesador y los
buses de datos y de distribución de alimentación dentro de un chasis Cisco.
? Ancho de Banda: es un término que define la capacidad de transporte de
información a través de un canal. En los sistemas analogos, se obtiene de
la diferencia entre la frecuencia más alta y la más baja que el canal pueda
transportar, se mide en hertz. En sistemas digitales la unidad de medida
del ancho de banda es en bits por segundo.
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Capítulo II Marco Teórico
? Bit: unidad de información que equivale a una decisión binaria de uno de
los dos valores o estados posibles e igualmente probable de un medio
empleado para almacenar o transferir información.
? BISDN: Broadband ISDN. Estándares de comunicación ITU-T diseñados
para manejar aplicaciones que requieren gran ancho de banda.
? Bridge: Computadora que conecta dos o más redes y envía paquetes
entre ellas. Los paquetes operan a nivel de red física. Por ejemplo, un
puente Ethernet conecta dos cables Ethernet físicos y envía de un cable
al otro solo los paquetes que no son locales. Los puentes difieren de los
repetidores pues almacenan y envían paquetes completos mientras que
los repetidores envían todas las señales eléctricas. Los puentes difieren
de los enrutadores puesto que los puentes se valen de direcciones físicas
mientras que los enrutadores utilizan direcciones IP.
? Broadcast: Paquete de datos que será enviado a todos los nodos de una
red, estos paquetes. La difusión puede implementarse con hardware (ej. Red
Ethernet) o por medio de software (ej. Cypress).
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Capítulo II Marco Teórico
? Buffer: Área de almacenamiento usada para el manejo de datos en tránsito.
Son utilizados en equipos de red para compensar las diferencias en
velocidades de procesamiento entre dispositivos de red. Las ráfagas de
tráfico pueden ser almacenadas en buffers hasta que puedan ser procesadas
por dispositivos de red más lentos.
? Byte: Sucesión de dígitos binarios adyacentes tratada por la
computadora como una unidad y, por lo general, más corta que una
palabra.
? CODEC: Unidad de procesamiento sofisticado de señales digitales que
toma una entrada analógica y la convierte en digital a la salida. De igual
manera en el otro extremo del medio de transmisión se realiza el proceso
inverso reconvirtiendo la señal a analógica de nuevo. Codec es una
contracción de Codificación/Decodificación. Un codec toma la forma de un
juego de componentes de hardware o software, o una combinación de
ambos.
? Compresión: es la reducción de la representación de información, pero
no de la información misma. La reducción del ancho de banda o números
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Capítulo II Marco Teórico
de bits necesarios para codificar la información o la señal, se realiza
típicamente eliminando largas cadenas de bits idénticos o bits que no
cambian en intervalos de muestra sucesivos (ej. Cuadros de vídeo). La
compresión ahorra tiempo de transmisión o capacidad. De igual manera,
ahorra espacio en los mecanismos de almacenaje de información tales
como: discos duros, cintas y diskettes.
? Conmutación de circuitos: técnica que establece un circuito, con la
capacidad requerida, durante el tiempo de vida de la llamada, sin
almacenamiento intermedio. (J. Huidobro, sistemas de comunicaciones,
p. 252).
? Conmutación de paquetes: comunicación por ordenador de longitud fija
que contiene información de la ruta y distribución del paquete que se
envía como una unidad (D. Cannon y G. Luecke, sistemas de
comunicaciones, p.292).
? Datagrama: en redes de comunicación de paquetes es una forma de
encaminamiento, en el cual un paquete se dirige a su destino final
independientemente del resto, por los tramos de menor carga y retardo
29
Capítulo II Marco Teórico
sin que previamente se haya establecido un circuito virtual o real (J.
Huidobro, sistemas de comunicaciones, p. 253).
? DHCP (Dinamic Host Configuration Protocol): protocolo utilizado por
un anfitrión para obtener toda la información de configuración necesaria
incluida en una dirección IP:
? E1: formato de transmisión digital, usado principalmente en Europa y
Asia, para conexiones dedicadas entre PBX’s y centrales telefónicas de
intercambio. Las líneas E1 pueden transferir datos a un máximo de
1.928.000 bps. En los Estados Unidos un circuito similar es llamado T1, y
puede transferir data a una velocidad máxima de 1.544.000 bps.
? E3: Esquema de transmisión digital de área amplia usado
predominantemente en Europa, el cual transporta datos a una tasa de 34.368
Mbps.
? Endpoint: es un terminal, gateway o MCU.
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Capítulo II Marco Teórico
? Ethernet: Popular tecnología de red de área local inventada en el Palo
Alto Research Center, de Xerox Corporation. Ethernet es un cable
coaxial pasivo; las interconexiones contienen todos los componentes
activos. El estándar para Ethernet es de 10 Mbps. Originalmente,
Ethernet utilizaba un cable coaxial. En versiones posteriores empezó a
utilizar un cable coaxial delgado (thinnet) o un cable de par trenzado (10
Base-T).
? Fast Ethernet: Cualquier de las especificaciones Ethernet de 100 Mbps.
Ofrece un incremento de velocidad de diez veces superior al de la
especificación Ethernet 10BaseT mientras preserva cualidades tales como
formato de trama, mecanismos MAC y MTU. Tales similitudes permiten el
uso de aplicaciones y herramientas de administración de redes 10BaseT
sobre redes Fast Ethernet. Esta basado en una extensión de la
especificación IEEE 802.3.
? Firewall (muro de seguridad): enrutador o servidor de acceso colocados
entre la organización de una red interna y su conexión con redes
externas, con el fin de proporcionar seguridad.
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Capítulo II Marco Teórico
? Frame (Trama): literalmente, un paquete transmitido a través de una
línea serial. El termino deriva de los protocolos orientados a caracteres
especiales de comienzo de trama y de fin de trama cuando transmiten
paquetes.
? Frame Relay: Un protocolo usado a través de interfaces de equipos de
usuarios (ej. hosts y enrutadores) y equipos de red (ej. nodos de
conmutación). Protocolo de capa de enlace de datos conmutados que
maneja múltiples circuitos virtuales usando HDLC.
? Gatekeeper: es una utilidad que controla los accesos de
videoconferencia bajo H323 en redes de paquetes conmutados. El
gatekeeper traduce direcciones y alias de redes para realizar conexiones.
También puede denegar accesos o limitar el número de conexiones
simultaneas para prevenir congestión. Controla el ancho de banda y la
zona de actividad.
? Gateway: permite a los sistemas bajo H.323 interoperar con otros
productos H.32X. Por ejemplo un gateway puede conectar secciones
bajo H.323 con otros sistemas bajo H.320 (basadas para ISDN); o con
sistemas H.321 (basados para ATM); o sistemas bajo H.422 (basadas
32
Capítulo II Marco Teórico
para iso Ethernet); entre otros. Es decir, un Gateway se puede considerar
un traductor.
? H.261: es una recomendación de la ITU-T que permite que codec’s de
vídeo distintos, interpreten como la señal ha sido codificada y
comprimida, para su posterior decodificación y descompresión.
? H.320: es un estándar de la ITU-T que incluye el número de
recomendaciones individuales para la codificación de cuadros (frames),
señalizando y estableciendo conexiones (H.221, H.230, H.321, H.242 y
H.261). Aplica a sesiones de videoconferencia punto a punto y
multipuntos, de igual manera incluye tres algoritmos de audio G.711,
G.722 y G.728.
? H.323: el H.323 extiende el H.320 hacia la Intranet, Extranet o Internet
sobre redes de paquetes conmutados: Ethernet, Token Ring, y otros que
pudieran no garantizar la Calidad del servicio (QoS). También específica
los procedimientos para videoconferencia sobre ATM incluyendo ATM
QoS. Soporta tanto operaciones punto a punto como multipunto.
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Capítulo II Marco Teórico
? Host: cualquier sistema de computadora de usuario final que se conecta
a una red. Los anfitriones abarcan desde computadoras personales hasta
supercomputadoras.
? Hub:
a) Generalmente, es un término usado para describir un dispositivo que
sirve como el centro de una red de topología estrella.
b) Dispositivo de hardware o software que contiene múltiples módulos de
red independientes pero conectados y equipos de interconexión de
redes.
c) En Ethernet e IEEE 802.3 un repetidor multipuerto, algunas veces
referido como un concentrador.
? IEEE: Institute of Electrical and Electronics Engineers. Organización
profesional cuyas actividades incluyen el desarrollo de estándares de
comunicaciones y redes.
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Capítulo II Marco Teórico
? IGMP: Internet Group Management Protocol. Usado por hosts IP para
reportar sus membresias de grupos multicast a un enrutador multicast
adyacente.
? IGRP: Interior Gateway Routing Protocol. Desarrollado por Cisco para
resolver los problemas asociados con el enrutamiento en redes grandes,
heterogéneas.
? Internet: Término usado para referirse a la red global más grande, conecta
decenas de miles de redes a escala mundial. La Internet evolucionó a partir
de ARPANET. No debe ser confundido con el término Internet.
? Internetworking: Término general usado para referirse a la industria que ha
surgido por el problema de interconectar redes. El término puede referirse a
productos, procedimientos y tecnologías.
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Capítulo II Marco Teórico
? IP: es el protocolo más popular en las redes corporativas y redes públicas.
Puede ser usado por endpoints bajo H.323 para audio, vídeo y transferencia
de paquetes de datos.
? ISDN (Integrated Services Digital Network): Protocolo de comunicación,
ofrecido por las compañías telefónicas, que permite a las redes de telefonía
transportar datos, voz y otras fuentes de tráfico.
? ITU: Unión de Telecomunicaciones Internacionales. Es una de las agencias
especializadas de las Naciones Unidas que está compuesta de las
administraciones de telecomunicaciones de las 113 naciones participantes.
Fundada en 1865 antes que el teléfono fuera inventado como un estándar del
cuerpo telegráfico. Actualmente desarrolla estándares para la interconexión
de equipos de telecomunicaciones a través de redes.
? Kbps: Mil Bits por segundo.
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Capítulo II Marco Teórico
? Jitter: Distorsión de línea de comunicación causada por la variación de la
señal a partir de sus tiempos de referencia. Puede causar pérdida de datos,
particularmente a altas velocidades.
? LAN (Local Area Network): es una red de computadoras y otros dispositivos
para comunicaciones dentro de un área geográfica restringida, tal como un
edificio o un campus.
? MAC: Media Access Control. LA mas baja de las dos subcapas de la Capa
de Enlace de Datos definida por IEEE.
? MAN (Metropolitan Area Network): Red que se extiende a una área
metropolitana. Generalmente, una MAN se extiende en un área geográfica
más grande que una LAN, pero en un área de menor tamaño que una WAN.
? Mbps: Millón de bits por segundo.
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Capítulo II Marco Teórico
? MCU: es un mecanismo que conecta a múltiples entradas para que cada
una de ellas pueda participar en una videoconferencia.
? MODEM: equipo formado por un modulador y un demulador en cada
extremo de una línea telefónica. Para convertir la información digital
binaria en señales de audio, disponibles para transmisión sobre la línea y
viceversa.
? Modelo de referencia OSI: Modelo de arquitectura de redes desarrollado
por ISO e ITU-T. El modelo consiste de siete capas cada una de las cuales
especifica funciones de red particulares tales como direccionamiento, control
de flujo, control de error, encapsulamiento y transferencia confiable de
mensajes. La capa más alta (Capa de Aplicación) esta próxima al usuario; la
capa más baja (Capa Física) esta más próxima al medio físico de
transmisión. Las dos capas más bajas son implementadas en hardware y
software, mientras que las cinco superiores son implementadas sólo en
software. El modelo de referencia OSI es usado universalmente como un
método.
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Capítulo II Marco Teórico
? Multicast: técnica que permite que copias de un solo paquete se transfieran
a un subconjunto seleccionado de todos los posibles destinos. Algunos tipos
de hardware (por ejemplo, Ethernet) soportan la multidifusión y permiten que
una interfaz de red pertenezca a uno o más grupos de multidifusión. El IP
soporta una capacidad de multidifusión de red de redes.
? Múltiplex: es un método de transmisión de señales dentro de un solo circuito
de tal manera que cada uno pueda ser recuperado intacto.
? Multiplexer: equipo electrónico que permite a múltiples señales compartir un
mismo circuito de comunicaciones.
? Multipoint: configuración de comunicaciones la cual diversos terminales o
estaciones están conectadas. Comparada a las comunicaciones punto a
punto en donde las comunicaciones es entre dos estaciones solamente.
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Capítulo II Marco Teórico
? MTU (Maximum Transfer Unit): es la mayor cantidad de datos que se
puede transferir por unidad a través de una red física dada. El MTU lo
determina el hardware de red.
? Nodo: son todos los dispositivos conectados a la red.
? OC (Optical Carrier): Serie de protocolos de Capa Física (OC-1, OC-2, OC-
3 y así sucesivamente) definido para transmisiones de señales ópticas. Los
niveles de señal OC colocan tramas STS en líneas de fibra óptica multimodo
en una variedad de velocidades. La tasa base es 51.84 Mbps (OC-1); de esta
forma cada nivel de señal opera a una velocidad divisible por ese número
(así, OC-3 corre a 155.52 Mbps).
? OSI (Open System Interconnection): se trata de los protocolos,
específicamente estándares de ISO, para la interconexión de sistemas de
computadoras cooperativos.
? PAM: Port Access Module.
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Capítulo II Marco Teórico
? Router: controla el tráfico entre redes, trabaja a nivel de la capa 3 de OSI,
refuerza la seguridad de la red, controla el acceso a enlaces WAN.
? Switch: es un mecanismo que establece, monitorea y termina
conexiones entre dispositivos conectados a la red.
? SDH (Synchronous Digital Hierarchy): Estándar europeo que define un
conjunto de estándares para tasas y formatos de transmisión usando señales
ópticas sobre fibra. SDH es similar a SONET, con una tasa básica de 155.52
Mbps, designada como STM-1.
? SONET: Synchronous Optical Network. Especificación de red síncrona de
alta velocidad (hasta 2.5 Gbps), desarrollada por Bellcore y diseñada para
funcionar sobre fibra óptica. STS-1 es el bloque básico de construcción de
SONET. Aprobado como un estándar internacional en 1988.
? STP: (Shielded Twisted Pair). Medio de cableado de dos pares de
conductores usado en una variedad de implementaciones de red. El
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Capítulo II Marco Teórico
cableado STP tiene una capa apantallada de aislamiento para reducir la
interferencia electromagnética.
? STP (Spanning Tree Protocol). Protocolo de puentes que utiliza el algoritmo
Spanning Tree, habilita que un puente trabaje dinámicamente alrededor de
los lazos en una topología de red creando un spanning tree. Desarrollado
originalmente por Digital. La versión IEEE soporta dominios bridge y permite
a un puente construir una topología libre de lazos a través de una LAN
extendida.
? T.120: según la ITU-T es un protocolo de transmisión para datos múltiples,
esta especificación de conferencia de datos compartidos permite que los
usuarios compartan documentos durante cualquier videoconferencia H.32X.
? T1: Facilidad de transporte Digital WAN. T1 transmite datos con formato DS-
1 a 1.544 Mbps a través de la red de conmutación telefónica.
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Capítulo II Marco Teórico
? TCP: Transmission Control Protocol. Protocolo de Capa de Transporte
orientado a conexión que provee transmisión de datos full-duplex confiable.
TCP es parte de la pila de protocolos TCP/IP.
? TDM (Time Division Multiplexing): Técnica utilizada para multiplexar varias
señales en un solo canal de transmisión de hardware, lo que permite que
cada señal utilice el canal por un corto tiempo, antes de dar el paso a la
próxima.
? Token Bus: Arquitectura LAN que utiliza el acceso Token Passing sobre una
topología de tipo bus. Esta arquitectura LAN es la base para la especificación
LAN IEEE 802.4.
? Token Ring: Especificación LAN tipo Token Passing desarrollada y
soportada por IBM. Funciona a 4 o 16 Mbps sobre una topología de anillo.
Similar a la especificación IEEE 802.5.
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Capítulo II Marco Teórico
? UDP: User Datagram Protocol. Protocolo de Capa de Transporte, no
orientado a conexión de la pila de protocolos TCP/IP. UDP es un protocolo
simple que intercambia datagramas sin paquetes de reconocimiento o de
garantía de entrega, requiriendo que el procesamiento de errores y la
retransmisión, sean manejados por otros protocolos. UDP está definido en el
RFC 768.
? Unicast: es una aplicación de conferencia, usualmente sobre redes de
paquetes conmutadas, donde sólo existen usarios que reciben datos. En
contraste a esto, están las aplicaciones multicast, done los datos son
recibidos por más de un usuario.
? VCI (Virtual Circuit Identifier): es un identificador de circuito virtual de 16
bits de conexión ATM.
? VPI (Virtual Path Identifier): es un identificador de ruta virtual de 8 bits de
conexión ATM.
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Capítulo II Marco Teórico
? WAN (Wide Area Network): es una red de comunicaciones que provee
servicios a un área más grande que la servida por una Red de Área Local
o red de área metropolitana.
D. SISTEMA DE VARIABLES.
TCP/IP SOBRE ATM:
El Modo de transferencia Asíncrona (ATM). Es una tecnología de
conmutación y transmisión a muy alta velocidad que permite enviar voz,
vídeo y datos sobre la misma red, a velocidades que varía de 25 Mbps a 1
Gbps, lo cual permite reducir los costos de operación de las redes y ofrecer
anchos de banda a precios económicos. (Ing. Javier A. Marquez Muñoz
1.999).
TCP/IP es un conjunto de protocolos de comunicaciones desarrollado
por la Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA- agencia de
Proyectos de investigación avanzada de defensa) para intercomunicar
sistemas diferentes. (A. Freedman).
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Capítulo II Marco Teórico
Operacionalmente se puede definir como el conjunto de protocolos
responsables de conmutar y enrutar información sobre ATM la cual es una
tecnología orientada a la conexión de alta velocidad, conmutando datos
hasta velocidades de 1 Gbps. De igual manera estos protocolos Establece la
asociación lógica de nodos remotos y provee indicaciones de conexiones.
La tecnología ATM es utilizada tanto en redes de área local como en
redes de área amplia. ATM toma los datos de los protocolos de capa superior
y los segmenta en celdas de tamaños fijo de 53 octetos, permitiendo que el
hardware del conmutador ATM pueda procesar los datos con rapidez. Así
como permite el flujo de DATAGRAMAS IP sin fragmentación IP.
Para poder conseguir o resolver una dirección IP destino en una
conexión ATM, se modifica el ARP de tal manera que las incompatibilidades
entre TCP/IP y ATM sea resuelta.
Por último, se puede destacar que la combinación de la tecnología ATM
y los protocolos TCP/IP, logran expandir los beneficios de cualquier red en la
que se encuentren aplicados.
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Capítulo II Marco Teórico
RED DE CONTROL DE PROCESO: Son redes de transmisión de datos, de
uso dedicado para recolección y movimiento de información concerniente a los
sistemas de control de procesos (SCADAS, DCS, etc.). Son redes que se
caracterizan por bajos tiempos de retraso en la transmisión de información, y
por poseer diseños que permiten manejar las transacciones de control en
ventanas de tiempos compatibles con las necesidades de operación en tiempo
real de los sistemas de control involucrados. (Ing. Hugo Rivas 1.999).
Operacionalmente la Red de Proceso es el lugar donde se transporta de
manera transparente, rápida, segura y confiable, los datos e información de
los procesos de automatización industrial (llenado de tanques, presión de
gas, cerrado de valvulas, entre otros) que ha de ser manejada por los
distintos Centros de Operación.
VIDEOCONFERENCIA: es la combinación de audio, vídeo y tecnologías de
comunicación de red para interacciones de tiempo real, desde una
computadora personal típica a otra, por lo que comprende comunicaciones
entre grupos de personas distantes. (Internet).
Operacionalmente es un sistema que establece la transmisión directa de
voz, vídeo y datos entre los Centro de Operación Automatizados (COA) de
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Capítulo II Marco Teórico
forma simultánea, logrando así que los participantes puedan interactuar sin
necesidad de que estos estén en la misma sala de control. Igualmente la
videoconferencia permite realizar toda clase de reuniones, juntas y actos
compartidos por el personal de la empresa que puedan encontrarse en los
COA, sin moverse de su sitio de trabajo, con la evidente reducción de tiempo
en la toma de decisiones, como también en el costo de traslado,
manteniéndose una continuidad del trabajo.
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