“AÑO DE LA CONSOLIDACIÓN DEL MAR DE GRAU”
UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTÍN FACULT ACULTAD DE INGENIE INGE NIERÍA RÍA DE PRODUCC PRODUCCIÓN IÓN
ESCUELA PROFESIONAL: INGENIERÍA ASIGNATURA ASIGNATURA: : “REDES DE AUTOMA AUTOMATIZACION” TIZACION ” ELÉCTRICA TEMA:
PROTOCOLO PROTOCOLO DE COMUNICACION
GRUPO: “ 1” GRUPO AUTORES: DE EXPOSICI CUTIPA ARAPA PERCY NOÉ ON : “ 2” USTÍOS GUILLÉN DANIEL ALON!O
COLLANA CASTRO GUSTA GUSTAVO TOLEDO SULLA CARLOS CRU! "ERRERA OLGER "U"UALU#UE YANA AEL $UNIOR MARA!A $ALIRI SAMED CYLE "UGO
Tabla T abla de contenido ROTOCOLO DE COMUNICACION DN !"#""""""""""""""""""""" !"#"""""""""""""""""""""""""""""""" """""""""""""""""""""""""""""""""$ """"""""""""""""""""""$ %"&INTRODUCCION"""""""""""""" %"&INTRODUCCION""""""""""""""""""""""""" """"""""""""""""""""" """"""""""""""""""""" """"""""""""""""""""" """"""""""""""""""""" """""""""""""""""""""""""""""""""" """"""""""""""""""""""" $ $"& CARA CA RACTER'STICAS CTER'STICAS GENERALES DE DN!"#"""""""""""""""""""""" DN!"#""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""" """""""""""""""""""""""""! ! !"& EMRESAS (A)RICANTES DE SCADA * RTU+ ,UE SOORTAN SOORTAN DN!"#"""""""DN!"#" """"""."& RESUESTAS NO SOLICITADAS SOLICITADAS DE DN!"#""""""""""""""""""""" DN!"#"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""-"& TIOS DE AD,UISICION DE DATOS DATOS EN ESTACIONES ESTACIONES DN!"#""""""""""""""""""""" DN!"#"""""""""""""""" """""/ / -"% MODO DE OERACION OERACION R0IDO""""""""""""""""" R0IDO""""""""""""""""""""""""""" """"""""""""""""""""" """"""""""""""""""""" """""""""""""""""""""""" """"""""""""""/ / -"$ MODO DE OERACION OR E1CECION E1CECION NO SOLICITADOS""""""" SOLICITADOS"""""""""""""" """"""""""""" """"""/ / -"! OLEO DE REORTE DE DATOS DATOS OR E1CECION""""""""""" E1CECION"""""""""""""""""""""" """"""""""""""""""""""""/ """""""""""""/ -". OERACION DE REORTE DE DATOS OR E1CECION EST0TICOS"""""""""2 /"& (UNDAMENTOS DEL ROTOCOLO ROTOCOLO DE RED DISTRI)UIDA DN!"#""""""""""""""2 DN!"#""""""""""""""2 /"%"& MODELO DE RE(ERENCIA OSI""""""""""""""""""""""" OSI""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""" """"""""""""""""""""""""""""""""""""""2 2 /"$ MODELO EA 3En4ance e56o57ance A5c4itect85e9""""""""""""""""""""""""""""""" A5c4itect85e9""""""""""""""""""""""""""""""" /"! CONSTRUCCION DE UN MENSA;E DN!"#""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""" DN!"#""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""" < /"!"% CAA DE ALICACION DN!"#""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""" DN!"#"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""%# %# /"!"$ CAA DE SEUDOTRANSORTE""""""""""" SEUDOTRANSORTE"""""""""""""""""""""" """""""""""""""""""""""""""""""""""""""""" """"""""""""""""""""""""""""""" %% /"!"! CAA DE ENLACE DE DATOS""""""""""""" DATOS""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""" """"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""%% %% /"!". CAA (ISICA"""""""""""""""""" (ISICA""""""""""""""""""""""""""""" """"""""""""""""""""" """"""""""""""""""""" """"""""""""""""""""""""""""""""""""""""" """""""""""""""""""""""""""""""" ""%% %% 2"& DESCRICION DE LAS CAAS DEL MODELO EA EA DE DN!"# * EL (ORMATO (ORMATO DE LOS MENSA;ES * TRAMAS DEL ROTOCOLO DN!"#""""""""""""""%$ DN!"#"""""""""" """"%$ 2"% CAA DE ALICACION DE DN!"#"""""""" D N!"#""""""""""""""""""" """""""""""""""""""""" """"""""""""""""""""""""""""""""""""" """"""""""""""""""""""""""%$ %$ 2"%"% SECUENCIAS DE COMUNICACION COMUNICACION A NI=EL DE CAA CAA ALICACION" "%$ 2"%"$ (ORMATO (ORMATO DEL MENSA;E DE CAA DE ALICACION""""""""""""""""""""""""%! ALICACION""""""""""""""""""""""""%! 2"$ CAA CAA DE SEUDOTRANSORTE""""""""""" SEUDOTRANSORTE"""""""""""""""""""""" """""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""" """"""""""""""""""""""""""""""""""""" %2"$"% (ORMATO DEL SEGMENTO DE LA CAA DE SEUDOTRANSORTE DN!"#"""""""""""""""""" DN!"#""""""""""""""""""""""""""""" """"""""""""""""""""" """"""""""""""""""""" """"""""""""""""""""" """"""""""""""""""""" """"""""""""""""""""" """""""""""""""""""""""""""" """""""""""""""""" %/ 2"$"$ CA)ECERA DE CAA DE SEUDOTRANSORTE 3T4e T5an+>o5t ?eade5 T?9"""""""""""""""""""" T?9"""""""""""""""""""""""""""""" """"""""""""""""""""" """"""""""""""""""""" """"""""""""""""""""" """"""""""""""""""""" """"""""""""""""""""" """"""""""""""""""""" """"""""""%2 %2 2"! CAA CAA DE ENLACE DN!"#"""""""" D N!"#""""""""""""""""""" """"""""""""""""""""" """"""""""""""""""""" """""""""""""""""""""""""""""""""""""""% """"""""""""""""""""""""""""% 2"!"% (ORMATO (ORMATO DE LA TRAMA DE CAA DE ENLACE DN!"#""""""""""""""""""% 2"!"$ SER=ICIOS DE LA CAA DE ENLACE DN!"#""""""""""""""""""""""""""""""""""$$ DN!"#""""""""""""""""""""""""""""""""""$$ 2"!"! ROCEDIMIENTOS DE TRANSMISION DE LA CAA DE ENLACE DN!"#"""""""""""""""""" DN!"#""""""""""""""""""""""""""""" """"""""""""""""""""" """"""""""""""""""""" """"""""""""""""""""" """"""""""""""""""""" """"""""""""""""""""" """""""""""""""""""""""""""" """""""""""""""""" $$ 2"!". SECUENCIA DE COMUNICACION COMUNICACION ENTRE ESTACIONES ESTACIONES MAESTRO * ESCLA=O ESCLA=O DN!"#""""""""""""""""""" DN!"#"""""""""""""""""""""""""""""" """"""""""""""""""""" """"""""""""""""""""" """"""""""""""""""""""""""""""""""""""""" """""""""""""""""""""""""""""""" ""$/ $/ 2". CAA (ISICA DN!"#""""""""""""""""""" DN!"#""""""""""""""""""""""""""""" """"""""""""""""""""" """"""""""""""""""""" """"""""""""""""""""" """"""""""""""""""""""""" """""""""""""" $ 2"."% TOOLOGIAS DE RED""""""""""""""""""""" RED"""""""""""""""""""""""""""""""" """"""""""""""""""""" """""""""""""""""""""""""""""""""""" """""""""""""""""""""""""" $
2"."$ ROCEDIMIENTOS DE LA CAA (ISICA""""""""""""""""""""""" (ISICA"""""""""""""""""""""""""""""""""" """"""""""""""""""""!# """""""""!# 2"."! MODOS DE TRANSMISION""""""""" TRANSMISION"""""""""""""""""""" """""""""""""""""""""" """"""""""""""""""""""""""""""""""""""""" """""""""""""""""""""""""""""" !# "& LI)RERIA DE O);ETOS DE DN!"#""""""""""""""""""""""""""""" DN!"#"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""!# """"""""""""""""""""""""""""""!# "% O);ETOS )INARIOS * ANALÓGICOS"""""""""""" ANALÓGICOS"""""""""""""""""""""" """"""""""""""""""""" """""""""""""""""""""""""""""""!% """"""""""""""""""""!% "$ O);ETOS DE SINCRONIZACION""""""""""" SINCRONIZACION""""""""""""""""""""" """"""""""""""""""""" """"""""""""""""""""" """"""""""""""""""""""""""""!$ """"""""""""""""""!$ "$"% TIEMO DE SINCRONIZACION SINCRONIZACION DE DN!"#""""""""""""""" DN!"#""""""""""""""""""""""""" """"""""""""""""""""""!! """"""""""""!! "! O);ETOS DE CLASES""""""""""""""""""""""" CLASES"""""""""""""""""""""""""""""""""" """"""""""""""""""""" """""""""""""""""""""""""""""""""""""""" """""""""""""""""""""""""""""" !. <"& DN!"# SO)RE TC@I"""""""""""""""""""""" C@I""""""""""""""""""""""""""""""""" """"""""""""""""""""" """"""""""""""""""""" """"""""""""""""""""" """"""""""""""""""""" """""""""""""" """!!<"% ENCASULAMIENTO DE DN!"# SO)RE TC@I""""""""""""""""""""""""""""""""""""!/ TC@I""""""""""""""""""""""""""""""""""""!/ <"$ CAA DE ADMINISTRACION ADMINISTRACION DE CONE1IÓN""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""" CONE1IÓN""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""" ! %#"& METODOS DE DE ACCESO ACCESO A LA IN(ORMACION IN(ORMACION DE DN!"#"""""""""""""""""""""""!< DN!"#"""""""""""""""""""""""!< %#"% Inte55oaciBn >e5iBdica e+ttica 3olled Static9"""""""""""""""""""""""""""""""""!< %#"$ Inte55oaciBn >e5iBdica >o5 ca7bio+ 3olled Re>o5t&b&Ece>tion9"""!< %#"! Inte55oacion Inte55oacion >o5 ca7bio+ o ece>cione+ ece>cione+ no Solicitado+ 3Un+olicited Re>o5t&b&Ece>tion Re>o5t&b&Ece>tion Data Acce++9"""""""""""""""" Acce++9""""""""""""""""""""""""""" """""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""" """"""""""""""""""""""""""""""""" !< %#". SIN INTERROGANTES O SILENCIOSO 3,8ie+cente Data Acce++9""""""""!< %%"& =ENTA;AS =ENTA;AS * DES=ENTA;AS DES=ENTA;AS DEL USO DEL DN!"# EN SISTEMAS DE COMUNICACION DE SISTEMAS SCADA"""""""""""""""""" SCADA"""""""""""""""""""""""""""" """"""""""""""""""""" """""""""""""""""""""""""""""".# """"""""""""""""""".# %%"% =ENTA;AS"""""""" =ENTA;AS"""""""""""""""""" """"""""""""""""""""" """"""""""""""""""""" """"""""""""""""""""" """"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""" """""""""""""""""""""""""""""""""""""""" .# %%"$ DES=ENTA;AS"""""" DES=ENTA;AS""""""""""""""""" """"""""""""""""""""" """"""""""""""""""""" """"""""""""""""""""" """"""""""""""""""""" """"""""""""""""""""""""""""""""""" """""""""""""""""""""""" .#
ROTOCOLO DE COMUNICACION DN !"# %"&INTRODUCCION DNP3 DNP3.0 .0 (Dist (Distri ribu bute ted d Netw Networ orkk Prot Protoc ocol ol 3.0) 3.0) es un prot protoc ocol olo o está estánd ndar ar de telecomunicaciones que define la comunicación entre estaciones maestras, !"s, !"s, # otros otros dispos dispositi$ iti$os os como como %&Ds %&Ds (intell (intelli'e i'ent nt electr electroni onicc de$ice de$ices). s). ue desarro desarrolla llado do para para dar intero interoper perabi abilid lidad ad entre entre distin distintos tos sistem sistemas as como como en 'eneración elctrica, consumo de ener'*a potencial del a'ua, utilidad de aceite # 'as, # se'uridad industrial. DNP3.0 fue creado por la Di$isión de +ontrol arris para uso en un inicio en la industria, en -3 el protocolo fue cedido al p/bli co del 'rupo de miembros DNP de internet (DNP "sers roup). DNP3.0 fue dise1ado espec*ficamente para aplicaciones 2+D, para reali4ar tareas de adquisición de información # en$*o de comandos de control entre una esta estaci ción ón maes maestr tra a # una una esta estaci ción ón escl escla$ a$o. o. &stá &stá dise dise1a 1ado do para para tran transm smititir ir paquetes de datos de una manera confiable, con mensa5es mediante una secuencia determin*stica. DNP3.0 es la $ersión actual. &stá basado en el está ndar de %&+ (%nternacional &lectrotec6nical +ommission), comit 78, 'rupo de traba5o 03, quienes 6an traba5ado en tres capas del modelo 92% de 8 capas. DNP3.0 es un protocolo de comunicaciones abierto # no propietario con un n/mero si'nificati$o de fabricantes, es dise1ado basándose en un modelo que inclu#e tres de las capas del modelo 92% (9pen 2#stems %nterconnections), denominado &P (&n6anced Performance rc6itecture), las tres capas son: +apa de plicación, +apa de &nlace de Datos # +apa *sica. &ste modelo se basó basó en el comit comit tcnic tcnico o %&+ (%nter (%nterna nation tional al &lectr &lectrote otec6 c6nic nical al +ommis +ommissio sion) n) !+78. DNP3.0 es mu# eficiente por ser un protocolo de capas, #a que ase'ura alta alta inte inte'r 'rid idad ad de dato datos. s. &s adec adecua uado do para para aplic aplicac acio ione ness en el ambi ambien ente te 2+D 2+D, , para para comu comuni nica caci cion ones es entre entre &sta &staci ción ón ;aes ;aestr tra a (;!" (;!")) < &sta &staci ción ón emota (!"), comunicación punto
acto de la información de
un e$ento), sincroni4ación # el 6ec6o de que una estación escla$o transmita información sin ser solicitada, son fundamentales al momento de anali4ar fallas # sincroni4ar el accionamiento de todos los dispositi$os. &stas caracter*sticas son soportadas por DNP3.0. &n la fi'ura - se obser$a el sistema de comunicaciones de un sistema 2+D, en donde se usa el protocolo DNP3.0 para la comunicación de !"s con una estación maestra 2+D (;!").
i'ura - 2istema de comunicacion 2+Dtendida por medio de !+PA%P: &n redes corporati$as, sistema de comunicaciones con fibra óptica, sistemas de comunicaciones inalámbricos por radios, sistemas celulares +DPD (+elullar Di'ital Packet Data).
$"& CARACTER'STICAS GENERALES DE DN!"# DNP3.0 es un protocolo de capa B se'/n trminos estándares de redes. Pro$ee multiplicación, fra'mentación de datos, c6equeo de errores, control de enlace, priori4ación, # ser$icios de direccionamiento de datos de usuario de capa B (+apa de &nlace de datos del modelo &P), que se e>plica más adelante. DNP3.0 soporta clases que sir$en para clasificar a los dos tipos de datos: datos estáticos # datos de e$entos. @os datos estáticos s on llamados datos de clase 0. Datos de e$entos pueden tener tres diferentes clases o prioridades: prioridad alta (-), prioridad media (B), # prioridad ba5a (3). @as clases en DNP3.0 permiten a'rupar los e$entos en los tres ni$eles diferentes mencionados, lo cual es un recurso /til para priori4ar el esquema de peticione s desde una estación maestra. &l protocolo DNP3.0 soporta tiempo de sincroni4ación con una unidad terminal remota. DNP3.0 tiene $ariaciones de estampado de tiempo (time stamped) de todos los ob5etos de datos, entonces a/n con el pol eo infrecuente de la estación maestra a la !", es posible recibir datos suficientes para reconstruir una secuencia de e$entos que 6an sucedido en la comunicación.
DNP3.0 usa dos con5untos de mensa5es. @a estación maestra contiene los comandos $álidos para la iniciación de un requerimiento de datos (poleo), o el en$*o de comandos de confirmación a la estación escla$o, # la estación escla$o contiene los comandos $álidos para pro$eer las resp uestas o inicio de mensa5es no solicitados. DNP3.0 soporta una librer*a com/n de ob5etos. @a mi sma sir$e para reali4ar una clasificación de los tipos # formatos de datos binarios # analó'icos. +ada ob5eto de dato tiene m/ltiples $ariaciones en el formato d e los datos. ;ediante las $ariaciones de cada uno de los ob5etos de la librer*a de DNP3.0, es posible establecer el tipo de dato definido por el ob5eto # el formato del mismo (por e5emplo el tama1o # formato de los $alores). @a librer*a de ob5etos en DNP3.0 permite definir los tipos de datos que se mane5arán en las diferentes transacciones entre la estación maestra # la estación escla$o. demás e>isten ob5etos orientados tambin a ser$icios a ni$el de aplicación como pueden ser el ob5eto C0 (9b5eto de +lase), el ob5eto 70 (9b5eto de sincroni4ación de tiempo) o el ob5eto =0 (indicaciones internas), la librer*a de ob5etos de DNP3.0, es descrita en el presente cap*tulo. ctualmente el protocolo !+PA%P es usado para el transporte de mensa5es DNP3.0 sobre la red &t6ernet mediante el encapsulamiento de los datos, como se e>plicará más adelante. DNP3.0 ofrece las caracter*sticas especificadas a continuación: < 2oporta estampado de tiempo de mensa5es (time stamped messa'es) para 'rabar una secuencia de e$entos # obtener el tiempo e>acto de la información, como se e>plicará más adelante. < Permite topolo'*as puntoistir más de C7000 dispositi$os con dire cciones diferentes en un mismo enlace. < Permite mensa5es en EroadcastF. < +onfirmaciones a ni$el de la +apa de &nlace # a ni$el de +apa de plicación 'aranti4ando as* alta inte'ridad en la información. < 2olicitudes # respuestas con m/ltiples tipos de d atos en un solo mensa5e, # permite ob5etos definidos por el usuario inclu#endo la transferencia de arc6i$os. < 2e'mentación de los mensa5es en m/ltiples tramas para 'aranti4ar una e>celente detección de errores # recuperación de tramas con errores. < si'na prioridades a un 'rupo de datos (a tra$s de las clases), # los solicita periódicamente basándose en las mismas.
< @os dispositi$os escla$os pueden en$iar respuestas sin solicitud (espuestas no 2olicitadas). < Pro$ee un reporte de e$entos por e>cepción sin poleo desde la estación maestra.
!"& EMRESAS (A)RICANTES DE SCADA * RTU+ ,UE SOORTAN DN!"# +omo el protocolo DNP3.0 es de estándar abierto, pro$ee interoperabilidad entre equipos de diferentes fabricantes. &n la tabla -. se describen al'unos fabricantes de equipos 2+D que soportan DNP3.0. &
!abla - abricantes que 2oportan el protocolo DNP3.0
."& RESUESTAS NO SOLICITADAS DE DN!"# &sta es una capacidad que tiene el protocolo DNP3.0, que permite a los dispositi$os escla$os respondan a los maestros sin que stos los interro'uen. Por lo 'eneral se usa esta caracter*stica para que los dispositi$os escla$os reporten los e$entos #a sean las alarmas, secuencia de e$entos #Ao cambios en las mediciones sin necesidad de pre'untar por ellos.
&l criterio para que un dispositi$o escla$o reporte espuestas no 2olicitadas se basa en dos parámetros, confi'urables en todo dispo siti$o que se comunique en DNP3.0 # que soporte esta propiedad: - Hold Count: este parámetro confi'ura un n/mero de terminado de e$entos o
cambios que tienen que ocurrir para que el dispositi$o tome la decisión de en$iar una espuesta no 2olicitada reportando dic6os e$entos. - Hold Time: este parámetro confi'ura el tiempo má>imo que debe pasar 6asta
que el dispositi$o en$*e una espuesta no 2olicitada. +on este parámetro se e$ita el caso en que ocurran e$entos en el dispositi$o pero que no superen en n/mero al 6old count, entonces el dispositi$o espera el 6old time para en$iar los e$entos que tiene almacenado.
-"& TIOS DE AD,UISICION DE DATOS EN ESTACIONES DN!"# @os mensa5es pueden ser en$iados entre una estación maestra (ubicada en un +entro de control) # una estación escla$o (!" o P@+) por uno de los modos de operación si'uientes, el dise1ador de un sistema 2+D debe esco'er el modo de operación para la adquisición de los datos:
-"% MODO DE OERACION R0IDO &n este modo la estación maestra no consulta a la estación escla$o. @a estación escla$o puede en$iar mensa5es no solicitados, # la maestra puede en$iar confirmaciones de capa de aplicación a la escla$o. Durante periodos de tiempo determinados el dispositi$o escla$o puede permanecer en un estado estático. &n un sistema mu# rápido pueden e>istir fallas en la comunicación que no son detectadas, #a que la estación maestra no reali4a la consulta a la estación escla$o.
-"$ MODO DE OERACION OR E1CECION NO SOLICITADOS @a comunicación maestro escla$o es no solicitada, la estación escla$o puede reali4ar la transmisión de datos # además la estación maestra ocasionalmente en$*a el poleo de datos de clase 0 (datos estáticos) para $erificar la actuali4ación de las bases de datos de la estación escla$o.
-"! OLEO DE REORTE DE DATOS OR E1CECION este tipo de poleo se le conoce como el poleo por clases propio de DNP3.0. @a estación maestra re'ularmente polea por e$entos de datos (que pertenecen a las clases -, B o 3) # ocasionalmente por datos estáticos (que pertenecen a una clase 0). @a $enta5a de este modo de operación es el a6orro del anc6o de banda #a que la estación maestra reali4a el poleo de e$entos con una ma#or frecuencia que poleo de datos estáticos. &ste mtodo requiere que la estación
maestra manten'a sus re'istros del estado actual de una estación escla$o # que cualquier cambio a ese estado sea confiablemente reportado al maestro.
-". OERACION DE REORTE DE DATOS OR E1CECION EST0TICOS @a estacion maestra polea datos estáticos solo de la clase 0 o datos especificos si e requiere.
/"& (UNDAMENTOS DEL ROTOCOLO DE RED DISTRI)UIDA DN!"# /"%"& MODELO DE RE(ERENCIA OSI &l modelo de %ntercone>ión de 2istemas biertos (92%) fue definido por la 9r'ani4ación de &stándares %nternacionales (%29). &ste modelo fue un paso si'nificati$o en el desarrollo de la estandari4ación de sistemas de comunicaciones de datos. &l modelo 92% presenta comunicaciones de datos de una manera 5erárquica. @a comunicación entre las capas correspondientes es $irtual, cada capa transfiere los datos a su capa inferior 6asta alcan4ar el medio f*sico, en el sistema de destino cada capa lle$a a cabo el proceso in$erso.
i'ura B: ;odelo de %ntercone>ion de 2istemas biertos 92%.
&n el área de sistemas de comunicaciones 2+D, 6ubo la necesidad de un modelo simplificado que omite al'unas de las funciones de las capas de alto ni$el del modelo 92%. &ste modelo fue el &n6anced Performance rc6itecture (&P). que fue creado por el %nternational &lectrotec6nical +ommission (%&+), que definió un modelo de 3 capas. DNP3.0 está basado en este modelo. continuación se muestra el principio 'eneral # la idea de cabeceras de mensa5es, para entender la construcción de un mensa5e DNP3.0 que se e>plica más adelante. +ada capa adiciona información de control que se le conoce como la cabecera del mensa5e, para ase'urar la entre'a correcta de los datos.
i'ura 3: +onstruccion de un mensa5e 'enrico usando las 8 capas del modelo 92%.
/"$ MODELO EA 3En4ance e56o57ance A5c4itect85e9 ue desarrollado por el %&+ 78, es un modelo de 3 capas, es un subcon5unto del modelo de 8 capas del modelo 92%. @as capas que usa son B capas de 6ardware # la capa de software de aplicación, las mismas son la +apa de plicación, +apa de &nlace # +apa *sica.
i'ura G: ;odelo &P H rquitectura de uncionamiento ;e5orada.
DNP3.0 utili4a las tres capas del modelo &P, # a're'a al'unas funciones de transporte. &stas funciones son reali4adas por la capa de Pseudotransporte que representa a las capas de transporte # de red del modelo 92% de una manera limitada. &sta relación es mostrada en la i'ura 7, aqu* se aprecia la correspondencia entre las G capas del modelo &P implementadas por DNP3.0, # el modelo 92%.
i'ura 7, elacion del ;odelo DNP3.0 # el ;odelo 92%
/"! CONSTRUCCION DE UN MENSA;E DN!"# @a i'ura C. muestra cómo el mensa5e transmitido es construido en DNP3.0. +ada capa del modelo &P toma la información pasada desde capas más altas # a're'a la información conectada con los ser$icios reali4ados por esa capa. @a información adicional es a1adida como cabecera del mensa5e. s* durante el ensambla5e del mensa5e, el mensa5e crece de tama1o con cada capa que atra$iesa. !ambin es desensamblado en este proceso en unidades de datos más peque1as.
i'ura C. +onstruccion de un mensa5e DNP3.0 continuación se e>plica la construcción de un mensa5e DNP3.0 en cada capa del modelo &P. @os mensa5es a ni$el de la +apa de plicación son llamados fra'mentos, los mensa5es a ni$el de la +apa de Pseudotransporte son los se'mentos, a ni$el de capa &nlace al mensa5e se le conoce como trama, # en la capa f*sica se con$ierte el mensa5e a una cadena de bits, para su transmisión por el medio f*sico. /"!"% CAA DE ALICACION DN!"# @os datos de usuario son los datos que lle'an desde la aplicación de usuario, pueden ser $isuali4ados como la capa de aplicación, como puede ser un software para la confi'uración de una ;% (uman ;ac6ine %nterface) como +itect o %ntellution, o un pro'rama de aplicación +II. &n el presente pro#ecto de titulación se usará el software de simulación de estación maestra DNP3.0 llamado 2& B000 +ommunication !est para la comunicación con el módulo de interfa4 &t6ernet DNP3.0 tipo escla$o de la &&J.2.., el 2& B000 en$*a los requerimientos de datos a la estación escla$o DNP3.0. @os datos en$iados pueden ser alarmas # e$entos, datos de estados di'itales, datos analó'icos, o un arc6i$o de datos como un arc6i$o de confi'uración pasado desde una estación maestra (;!") a una estación escla$o (!"). &>isten tambin el en$*o de comandos desde una estación maestra a la estación escla$o que no lle$an datos. &l tama1o total de los datos no es limitado por el protocolo, la capa de aplicación inicialmente forma los datos en bloques administrables llamados 2D"s (pplication 2er$ice Data "nits). @a capa aplicación lue'o crea la
PD" (pplication Protocol Data "nit), aumentando la cabecera del dato conocida como P+% (pplication Protocol +ontrol %nformation). @as cabeceras P+% son de B o G b#tes dependiendo si es mensa5e de requerimiento o de respuesta respecti$amente. &n el caso de ser un comando 6a# solo una cabecera # no los datos o 2D". +uando los datos o bloques 2D" a ser transmitidos son de un 'ran tama1o para un mensa5e de +apa de aplicación se crean m/ltiples fra'mentos llamados PD"s, cu#o tama1o má>imo es de B0G= b#tes, el n/mero de PD"s dependen del tama1o del mensa5e a ser transmitido.
/"!"$ CAA DE SEUDOTRANSORTE &l fra'mento PD" de la capa de aplicación es encapsulado como la unidad de datos de ser$icio de transporte !2D" dentro de la capa de Pseudotransporte. @a capa de Pseudotransporte di$ide la !2D" en unidades más peque1as de datos llamadas !PD"s o unidades de datos de protocolo. @as !PD"s constan de un b#te de cabecera, # un tama1o má>imo de datos de BG b#tes. &l tama1o total de las !PD"s es de B70 b#tes, para el encapsulamiento en la trama @PD" de la capa de enlace DNP3.0 que tiene un má>imo de B70 b# tes de datos.
/"!"! CAA DE ENLACE DE DATOS &sta capa toma las !PD"s desde la capa de Pseudotransporte # a1ade -0 b#tes de cabecera. @a capa de enlace es tambin responsable de detección de errores # funciones de corrección, se usa el códi'o de corrección de errores ++ (códi'o de redundancia c*clica) de -C bits. +ada !PD" es con$ertida a una trama @PD" de BB b#tes de lon'itud má>ima. &ste formato de tr ama es conocido como el formato de trama !3, descrito ori'inalmente por el protocolo de comunicación industrial %&+ =80<7<-0-. &sta trama es com/n con l a trama de +apa &nlace del protocolo %&+<=80<7<-0-.
/"!". CAA (ISICA @a capa f*sica con$ierte cada trama en una cadena de bits sobre el medio f*sico. @a capa f*sica definida ori'inal de DNP3.0 fue serial, con un formato de trama serial de = bits de datos, un bit de inicio, un bit de parada, sin paridad. @a capa f*sica se definió posteriormente sobre la capa f*sica &t6ernet (sobre !+PA%P), actualmente el protocolo !+PA%P es usado para el transporte de mensa5es DNP3.0 sobre la red &t6ernet mediante el encapsulamiento de los datos. EN RESUMEN
En resumen para la construcción del mensaje DNP3.0 desde la capa de aplicación se tiene las siguientes características:
- Las funciones de la capa de aplicación pueden o no requerir transmisión de datos. - Los comandos no requieren transmisión de datos solo se en!ía la ca"ecera del mensaje. - La capa de aplicación compone # anali$a los datos en %PD&s cu#o tama'o m()imo es de *0+, "#tes. - La capa de Pseudotransporte anali$a # fragmenta la %PD& en unidades de datos m(s peque'as llamadas PD&s. El tama'o m()imo de la PD& es de *0 "#tes. - La capa Enlace de datos a'ade las ca"eceras # //s a cada PD& para formar la trama LPD& el tama'o m()imo de la LPD& es de *1* "#tes de los cuales *0 "#tes son datos.
2"& DESCRICION DE LAS CAAS DEL MODELO EA DE DN!"# * EL (ORMATO DE LOS MENSA;ES * TRAMAS DEL ROTOCOLO DN!"# &n el DESCRICION DE LAS CAAS DEL MODELO EA presente subcap*tulo se detalla el funcionamiento de cada una de las capas, se e>amina # estudia el formato de las cabeceras de los mensa5es # los mensa5es de cada capa, la descripción # operación del protocolo DNP3.0. continuación se describirá el funcionamiento de cada capa del modelo &P, en el cual se basa DNP3.0.
2"% CAA DE ALICACION DE DN!"# &l formato de los mensa5es de plicación se di$ide en ormatos de Petición o equerimiento, ormatos de espuesta # comandos los cuales no contienen datos. @os ormatos de Petición son para mensa5es desde la estación maestra 6acia las estaciones escla$os, # los ormatos de espuestas son las respuestas correspondientes de las estaciones escla$os. @os mensa5es de aplicación como se mencionó anteriormente se pueden fraccionar en se'mentos lo suficientemente peque1os para que quepan en los buffers del mensa5e. &l tama1o recomendado del fra'mento PD" es de B0G= b#tes a fin de mantener la compatibilidad con dispositi$os DNP3.0 comunes.
2"%"% SECUENCIAS DE COMUNICACION A NI=EL DE CAA ALICACION
&n la i'ura 8 se muestra la secuencia de los mensa5es entre una estación maestra # una estación escla$o. @a maestra en$*a una petición a la estación escla$o # contesta con un mensa5e de respuesta. @a escla$o puede decidir espontáneamente transmitir datos mediante un mensa5 e de espuesta no 2olicitada. Para la estación maestra, la transacción peticiónArespuesta con una estación escla$o en particular debe completarse antes de que una nue$a petición sea en$iada a la misma. "na maestra puede aceptar respuestas no solicitadas mientras una respuesta está en pro'reso. 2in embar' o, para la estación remota una transacción peticiónArespuesta debe completarse antes de que cualquiera otra petición o respuesta no solicitada sean en$iadas. @as respuestas no solicitadas solamente deben ser en$iadas antes o despus de una transacción peticiónArespuesta.
i'ura 8: 2ecuencia de comunicacion entre una estacion ;aestra # una estacion &scla$o en la capa de aplicación.
2"%"$ (ORMATO DEL MENSA;E DE CAA DE ALICACION &l formato del mensa5e de la +apa de plicación DNP3.0 se obser$a en la i'ura= , como se mencionó en la construcción del mensa5e DNP3.0, a los datos del mensa5e se les conoce como 2D". @os mensa5es de la +apa de plicación (PD") están formados por la cabecera (P+%) # los datos. @a cabecera consta del +ontrol de plicación + que controla el flu5o de la comunicación # los códi'os de función + que definen la propuesta del mensa5e o la operación requerida. @os datos o 2D" del mensa5e contienen $arios datos de ob5etos, que en con5unto su tama1o má>imo es de B0G= b#tes formando parte de la PD". &l códi'o de función se aplica a todos los datos de ob5etos, contenidos en el mensa5e de la +apa de plicación. @os encabe4ados de ob5etos contenidos en el mensa5e de la capa plicación definen la estructura e interpretación del dato. +ada dato de ob5eto de la capa aplicación tiene su propia cabecera o 6eader llamada cabecera de ob5eto, de manera que cada uno puede ser procesado como un mensa5e indi$idual # lue'o descartado para de5ar espacio para el pró>imo. &n el e5emplo se muestra el formato de un mensa5e de petición que tiene B b#tes de cabecera, el formato de un mensa5e de respuesta es el mismo con la diferencia de que la cabecera es de G b#tes, se aumenta el campo adicional %%N (%nternal %ndications) de dos b#tes (Ker i'ura .), cu#os d*'itos indican el estado del mensa5e de respuesta. @os datos de ob5etos forman parte de los
datos del mensa5e, llamados 2D" como se describió en la construcción del mensa5e DNP3.0.
i'ura =: ormato del mensa5e de la capa de aplicacion DNP3.0 +ada campo del mensa5e de aplicación de la i'ura = es e>plicado a continuación: Control de Aplicación (AC ). Proporciona la información necesaria para
la construcción de mensa5es multifra'mento. &ste campo contiene los si'uientes elementos: FIR. +uando se coloca en uno, indica que el fra'mento es el primer fra'mento de un mensa5e de aplicación. FIN. +uando se coloca en uno, indica que el fra'mento es el /ltimo fra'mento de un mensa5e de aplicación. CON. +uando se coloca en uno, indica que la aplicación estación maestra queda en espera de una confirmación de la estaciónescla$o. &l +ódi'o de unción para el mensa5e de confirmación es el 0. &>isten diferentes códi'os de unción para los distintos tipos de mensa5es. SECENCIA. %ndica el n/mero del fra'mento. @os n/meros 0 a - 7 están
reser$ados para peticiones desde la &stación ;aestra. @os n/meros -C a 3- están reser$ados para las espuestas no 2olicita das desde las estaciones &scla$os. Códi!o de Función (FC). %dentifica el propósito del mensa5e. a# dos 'rupos
de +ódi'os de unción: uno para peticiones # otro pararespuestas. &n DNP3.0 6a# alrededor de 30 códi'os de función en operación par transferencia, control, control de aplicación, confi'uración, sincroni4ació de tempori4ación. Enca"e#ado de O"$eto (O"$ect Header). &specifica el tipo de datos que están contenidos en el mensa5e o que $an a ser utili4ados para responder a ese mensa5e. &l encabe4ado de ob5eto es i'ual tanto en la Petición como en la espuesta, pero la interpretación depende de si es una petición o una respuesta # del códi'o de función que lo acompa1a. &l &ncabe4ado de 9b5eto está formado por los si'uientes campos: &stos dos campos especifican el 'rupo de datos # las $ariaciones de dic6os 'rupos, lo que permite identificar el tipo, clase de datos u ob5eto # su formato. %rupo
&
'ariacione
etición*Repueta.
Cali+icador. &specifica el si'nificado del campo an'o, es decir, cómo
debe interpretarse. Ran!o. %ndica la cantidad de datos de ob5etos, los *ndices de partida #
final o identificadores de los ob5etos transmitidos. @a i'ura ,muestra el formato detallado del mensa5e de la +apa de aplicación DNP3.0. qu* se aprecia los diferentes +ódi'os de unción de mensa5es de la +apa de plicación de petición # mensa5es de respuesta (equest eader and esponse eader), de distintos tipos de mensa5es de petición como confirmación, requerimiento o lectura de datos, # distintos mensa5es de respuesta como respuestas no solicitadas # confirmaciones o +Ls.
i'ura , ormato detallado del fra'mento PD" DNP3.0
2"$ CAA DE SEUDOTRANSORTE @a principal función de la capa es la se'mentación de los fra'mentos de la capa de aplicación (PD"s) en tramas de capa de enlace de datos @2D"s para la transmisión # re
de la capa de aplicación en la recepción del mensa5e. &sto permite la transmisión de lar'os bloques de datos que pueden ser mane5ados por la +apa de &nlace de Datos. esta capa se la denomina como capa de Pseudotransporte porque tiene limitaciones # no cumple con todos los requerimientos de una +apa !ransporte se'/n el ;odelo de eferencia 92%, #a que la funcio nalidad del ensambla5e en la capa de Pseudotransporte es limitada. @a fra'mentación de los datos es reali4ada cuando una aplicación solicita la transmisión de un mensa5e 'rande, este mensa5e se fra'menta en se'mentos lo suficientemente peque1os para que sean encapsulados en una trama de &nlace DNP3.0, estos se'mentos son los !PD"s (!ransport Protocol Data "nit), el cual contiene, como má>imo B70 b#tes de datos. +omo se describió en la construcción del mensa5e DNP3.0,la capa de Pseudotransporte fra'menta las !2D"s en m/ltiples ! PD"s # en$*a cada dato a la capa &nlace de datos DNP3.0, las !PD"s son los datos de las tramas @2D"s de la +apa &nlace. @a @2D" puede tener un má>imo de B70 b#tes de datos de usuario por lo que la !PD" o datos tiene un má>imo de B70 b#tes de los cu ales un b#te es de cabecera. @a capa de Pseudotransporte es la responsable de ase'urar que la !2D" sea re
i'ura-0: 2eme'ntacion de la !2D" en $arias !PD"s
2"$"% (ORMATO DEL SEGMENTO DE LA CAA DE SEUDOTRANSORTE DN!"# &l formato del se'mento de la +apa de Pseudpotransporte se muestra en la i'ura --
i'ura --: ormato del se'mento de la capa Pseudotransporte DNP3.0 &l se'mento está formado por la cabecera llamada ! (!ransport eader) # los datos. continuación se especifican el si'nificado de los campos del se'mento:
2"$"$ CA)ECERA DE CAA DE SEUDOTRANSORTE 3T4e T5an+>o5t ?eade5 T?9 &l b#te de cabecera (!) reali4a el control de la capa de Pseudotransporte, contiene dos bits para indicar el inicio # fin de una secuencia de se'mentos !PD"s (campos %N # %), # C bits que son contadores de secuencia como se aprecia en la fi'ura --. @os bits de la cabecera se describen a continuación: FIN. +uando se coloca en uno, este d*'ito indica que este se'mento de datos
de usuario es el /ltimo se'mento de una secuencia de se'mentos de un mensa5e. 2e tiene entonces que cuando %N M - M /ltimo se'mentoO %N M 0 M $ienen más se'mentos. FIR. 2i %M-, indica que es el primer se'mento de una secuencia de se'mentos. 2i %M0 indica que el se'mento no es el primero de una secuencia. +uando una estación recibe % M -, todos los se'mentos anteriormente recibidos que no ten*an el campo %N M -, son descartados. &l primer se'mento de una secuencia puede tener un n/mero de secuencia entre - # C3. 2i se recibe un se'mento con el bit % M 0 (se'mento que no es el primero de una secuencia) # no 6a 6abido mensa5es en pro'reso, entonces el se'mento es i'norado. 2i el mensa5e consta de un solo se'mento, entonces los $alores de los bits equi$alen a %N M - # % M -. SECENCIA. &ste es el n/mero de se'mento # se utili4a para $erificar que
cada se'mento está siendo recibido en secuencia. #uda tambin en la recuperación de se'mentos perdidos o duplicados. @os n/meros de secuencia pueden tener $alores entre 0 # C3. @a cabecera del mensa5e de la capa de Pseudotransporte de DNP3.0 se muestra en la fi'ura -BO as* como tambin se obser$an las posibles combinaciones de los dos bits %N # % de la cabecera del mensa5e.
i'ura -B:Detalle de la cabecera del mensa5e de la capa de Pseudo !ransporte DNP3.0
&n resumen la capa de Pseudotransporte fra'menta las !2D"s en m/ltiples !PD"s, inclu#e un b#te de cabecera # lle$a BG b#tes de datos como má>imo, la cabecera tiene los bits %N, % # C bits de secuencia. !ransmite las !PD"s desde # 6acia la capa enlace de datos # re
2"! CAA DE ENLACE DN!"# @a función de la +apa de &nlace DNP3.0 es administrar # establecer el enlace ló'ico entre la estación maestra # la estación escla$o, # mantener la comunicación ló'ica confiable de datos sobre el enlace f*sico. &l establecimiento del enlace implica el establecimiento de la comunicación ló'ica entre el emisor # el receptor. DNP3.0 es capa4 de soportar cone>iones no orientadas # orientadas a la cone>ión, # reali4a el direccionamiento de dispositi$os DNP3.0 a tra$s de la dirección ori'en # destino de la trama de +apa de &nlace.
2"!"% (ORMATO DE LA TRAMA DE CAA DE ENLACE DN!"# &l formato de la trama de +apa de &nlace DNP3.0 se muestra en la i'ura -3a, la trama tiene un tama1o má>imo de BB b#tes inclu#endo códi'os ++ (+ódi'os de edundancia +*clica) # lle$a un total de B70 b#tes de información de capas más altas. @a cabecera de la trama tiene un tama1o de -0 b#tes, la misma se compone de un campo de sincroni4ación de dos b#tes, la lon'itud de la trama de un b#te, el campo de control de un b#te, la dirección destino # dirección ori'en de B b#tes cada una, # el ++ de dos b#tes. Por tanto se tiene 6asta C7737 diferentes direcciones con los -C bits del campo dirección ori'en # tambin del campo dirección destino. @a dirección H es reser$ada para mensa5es de broadcast, para recepción por parte de todos los receptores. &l formato de la trama de la +apa &nlace DNP3.0 contiene la cabecera de -0 b#tes se'uida de una secuencia opcional de bloques de datos, cu#o n/mero depende del tama1o del se'mento de la +apa de Pseudotransporte
encapsulado en los datos de la trama @PD", el se'mento tiene un tama1o má>imo de B70 b#tes. +ada bloque de datos de la trama de la +apa &nlace DNP3.0 contiene -C b#tes a los cuales se les a're'a un ++ de dos b#tes (Ker i'ura -3b). @a lon'itud má>ima de la trama es de BB b#tes como se describió en la construcción del mensa5e DNP3.0, -0 b#tes son de cabecera, B70 b#tes de datos de la capa de Pseudotransporte, # 3B b#tes de ++ (+ódi'o de edundancia +*clica), los 3B b#tes pro$ienen de los B b#tes ++ de cada uno de los -C bloques de datos que son opcionales. &n la i'ura -3 se muestra los campos de la trama de la +apa de &nlace de DNP3.0. @a trama de +apa &nlace DNP3.0 contiene los si'uientes campos: ,&te de Inicio (Octeto de partida). 2u tama1o es de dos b#tes. &l primer
b#te contiene el n/mero 07 # el se'undo CG. @os mismos son una bandera # permiten la sincroni4ación de la trama, para conocer su inicio # su fin. on!itud. &specifica el n/mero de b#tes de datos en la trama , inclu#endo los
campos de +ontrol, Dirección Destino # Dirección 9ri'en. &l $alor m*nimo en este campo es de 7 que indica que solamente está present e la cabecera o encabe4ado de la trama, es decir un b#te de control, B b#tes de la Dirección Destino # B b#tes de la Dirección de 9ri'en (Ker fi'ura -3), # el $alor má>imo es B77 octetos, que indican los B70 b#tes de datos más los 7 b#tes de l a cabecera de la trama. Control. &ste campo contiene el sentido de transmisión de la trama, el tipo de
trama (si es un requerimiento o respuesta) e información de control de flu5o de datos sobre el enlace f*sico. @a dirección de una trama desde la &stación ;aestra a la &scla$o es la mostrada en la i'ura -3b. Para la dirección de una trama en$iada desde la &stación &scla$o a la ;aestra, los d*'itos +E # +K se reempla4an por los d*'itos &2 # D+, respecti$amente, como se aprecia en la i'ura -G.
i'ura -3: ormato de la trama de la capa de &nlace DNP3.0 &l b#te de control define los procedimientos de comunicación entre una estación maestra # una estación escla$o como son: petición # respuesta de confirmación +L a ni$el de +apa &nlace, petición de respuesta sin confirmación, eset o inicio de enlace de comunicación, !est o prueba del estado del enlace. Por se'uridad en la comunicación cada trama transmitida puede requerir una confirmación de respuesta (la misma es conocida como +L o confirmación de capa enlace).
i'ura-G: E#te de +ontrol de la !rama de capa &nlace DNP3.0 @a i'ura -G muestra los códi'os de unción de diferentes tipos de tramas en$iadas por la estación maestra o la estación escla$o. @as funciones de los subcampos del b#te de control (i'ura -G) son: IR %ndica el sentido de transmisión: Desde la estación maestra a la escla$o,
D% M -, Desde la estación escla$o a la maestra, D% M 0.
R/ ;ensa5e primarioO P; M -, indica que la trama fue en$iada desde la
estación maestraO el $alor P; M 0, indica que la trama es en$iada desde la estación escla$o. FC, Eit de conteo de tramas. 2e utili4a para recuperar tramas perdidas #
suprimir tramas duplicadas en$iadas 6acia la estación escla$o. &s solo usada por la estación maestra. RES eser$ado FC' D*'ito de $alidación que permite el funcionamiento del d*'ito +E. &n este
caso: +K M 0, indica i'norar el estado del d*'ito +EO +K M -, le indica a una estación escla$o que el estado del d*'ito +E debe ser $erificado en relación con el estado del d*'ito +E de la /ltima trama en$iada cu#o d*'ito +K era -. FC D*'ito de control del flu5o de datos. 2e utili4a para pre$enir el desbordamiento de los buffers de la estación escla$o. Códi!o de Función . %dentifica el tipo de trama. @a definición de los $alores colocados en este campo son diferentes en las estaciones maestras # estaciones escla$os. @a !abla B. muestra los $alores de los códi'os de función de diferentes tipos de tramas. @os $alores son diferentes dependiendo si es un mensa5e de transmisión desde una estación maestra o escla$o.
!abla B: +ódi'os de uncion de las tramas de +apa de &nlace DNP3.0 +ontinuando con la i'ura -3, los campos restantes de la trama son: irección de etino (A). &specifica la dirección de la estación 6acia la cual
se en$*a la trama. &l primer b#te es el octeto de menor orden # el se'undo es el de ma#or orden. +uando la estación maestra coloca la dirección
(broadcast), todas las estaciones escla$os escuc6an # aceptan las tramas que $ienen de la estación maestra. irección de Ori!en (SA). %dentifica la dirección de la estación de donde $iene
la trama. &l primer octeto es el octeto de menor orden # el se'undo es el de ma#or orden. ato de uario. @os bloques contienen de - a -C b#tes de datos de usuario.
2i el mensa5e consta de más de -C b#tes, se llenarán b loques con -C b#tes e>cepto el /ltimo que puede contener de 0 a -C b#tes. CRC. +ampos para $erificación de errorO códi'o ++.
2"!"$ SER=ICIOS DE LA CAA DE ENLACE DN!"# &l formato de la trama de +apa &nlace DNP3.0 descrito anteriormente inclu#e bits de control necesarios para controlar el flu5o de información, funciones de detección # corrección de errores, funciones para probar e iniciali4ar la operación de cada enlace ló'ico entre el emisor # el receptor: &l formato descrito de la trama permite entender los ser$icios de la capa de enlace DNP3.0 que se especifican a continuación: < &stablecer # mantener el canal de comunicación. < eportar el estado del enlace a capas más altas. < Detectar # corre'ir errores que pueden ocurrir durante la transmisión. < +on$ertir datos entre @2D"s # @PD"s. < Notificación de errores a capas más altas. < 2ecuenciamiento # distribución priori4ada de las tramas @2D"s.
2"!"! ROCEDIMIENTOS DE TRANSMISION DE LA CAA DE ENLACE DN!"# DNP3.0 controla la transmisión en la +apa de &nlace usando ciertos procedimientos de transmisión. @os procedimientos 6acen uso del b#te de control contenido en la trama de capa de &nlace DNP3.0 especificada anteriormente, para el control de la transmisión. @os procedimientos definen las acciones que deben ser tomadas en cada estación, # el b#te de control define la coordinación entre las estaciones, como el tipo de transmisión en$iada # tipo de trama. @os procedimientos definidos por el b#te de control de la trama de capa enlace DNP3.0 son: @ink
eset o &nlace de %nicio. !est o Prueba. &n$*o de datos con +onfirmación +L. &n$*o de datos sin +onfirmación +L. equest link 2tatus (equerimiento de &stado del &nlace).
in0 reet
"n enlace de reset o enlace de inicio es requerido para 6abilitar las comunicaciones entre una estación maestra # escla$o. @a estación maestra debe en$iar la trama reset una $e4 encendida o despus de que el enlace es establecido. &ste procedimiento es usado despus de un inicio, reinicio o falla de un enlace de comunicación. &n la i'ura -7 se describe el en$*o de la trama @ink eset desde la estación maestra a la estación escla$o, #se aprecia el códi'o de función del procedimiento @ink eset cu#o $alor es 0. &l procedimiento @ink eset traba5a con el bit +E (bit de conteo de tramas) que es el encar'ado de indicar la e>istencia de tramas duplicadas o perdidas en la comunicación, ubicado en la trama de +apa de &nlace DNP3.0 (Ker i'ura -3), este bit es alternado su $alor de 0 a - en cada trama de confirmación +L correctamente recibida por la estación maestra # se compara el $alor actual del bit con el $alor del bit anterior para detectar tramas perdidas o duplicadas, el bit +EM- es esperado por la estación escla$o para la recepción del procedimiento @ink eset, la estación escla$o en$*a la confirmación +L (+ódi'o de unción 20) para confirmar que el enlace es correcto. &l bit +E es solo usado por la estación maestra como se e>plicó anteriormente.
i'ura -7:@ink eset entre &stacion ;aestra # &scla$o.
Tet
&l procedimiento de prueba o test es usado por la estación maestra para probar el enlace de comunicación. 2i los bits +E descritos en la trama de la capa de &nlace de DNP3.0 6an comprobado que 6a e>istido la prdida de una trama en la transmisión, la estación escla$o debe reen$iar la /ltima trama de confirmación. 2i no e>iste errores de tramas perdidas o duplicadas detectados mediante el bit +E, entonces la estación escla$o debe en$iar la trama de confirmación +L 6acia la estación maestra. &n la i'ura -C se aprecia el en$*o de la trama !est desde la estación maestra a la estación escla$o, # el códi'o de unción de la trama !est es el B.
i'ura -C: !est o Prueba de enlace de comunicacion entre &stacion ;aestra # &scla$o. En12o de dato de uuario con Con+irmación AC3 (Con +irmed end uer data AC3)
&ste procedimiento es usado para en$*o de tramas con datos de usuario que requieren confirmación de recepción. &l enlace de omunicación debe ser iniciado mediante la trama @ink eset, antes de que las funciones de confirmación +L puedan ser en$iadas. &ste procedimiento pro$ee una transferencia de datos de usuario confiable reen$iando un a$iso de confirmación de tramas con errores. En12o de dato de uuario in con+irmación (ncon+i rmed end uer data)
&s un procedimiento usado para en$iar datos de usuario sin requerir confirmación desde la estación escla$o, obteniendo as* una $elocidad de transmisión ma#or # un me5or uso de anc6o de banda. @a des$enta5a de este procedimiento es que los errores en la transmisión ocasionan tramas perdidas, debido a que si 6ubo un error encontrado por un códi'o ++ en una trama, la estación escla$o rec6a4ará la transmisión, # la estación maestra no puede conocer que el mensa5e en$iado fue rec6a4ado debido a un error en la trama. Re4uerimiento de etado de enlace (Re4uet lin0 tatu)
&ste procedimiento es usado despus de receptar una trama N+L o una confirmación +L con el $alor del campo D+M- (+ontrol de flu5o de datos), que indica que los buffers de la estación escla$o están llenos. &s usado para saber cuando la estación escla$o puede aceptar nue$amente datos. &n la i'ura -8 se aprecia el 'ráfico de comunicación mediante el procedimiento equest @ink 2tatus, cu#o códi'o de función es el .
i'ura -8: equest @ink 2tatus +ódi'o de uncion P. &l buffer de la estación escla$o en la i'ura -8 se encuentra lleno # en$*a un +L con el bit D+M-. @a estación maestra espera # en$*a la trama request link status (P) 6asta que el bit D+ sea i'ual a cero que si'nifica que el buffer #a no está lleno, # se puede reiniciar la transmisión. CRC (Códi!o de Redundancia C2clica)
&l códi'o de redundancia c*clica sir$e para la detección de errores en tramas transmitidas que 6an sido introducidas en trminos de sta función. DNP3.0 define +ódi'os de edundancia +*clica de -C bits para detección de errores. @os -C bits son pro$istos para los -0 b#tes de cabecera de la trama de la +apa de &nlace DNP3.0, # tambin para cada bloque de datos de usuario de -C b#tes a ser transmitidos.
2"!". SECUENCIA DE COMUNICACION ENTRE ESTACIONES MAESTRO * ESCLA=O DN!"# Dentro del sistema de comunicaciones en sistemas 2+D se tiene la estructura de estaciones maestras, subiste la fle>ibilidad de que las estaciones escla$os inicien la comunicación 6acia las maestras, sin permiso de la estación maestra. &l protocolo de comunicación DNP3.0 soporta el modo de operación balanceado en la capa de enlace de datos. &ste modo de operación es empleado por el protocolo D@+ (i'6 @e$el Data @ink +ontrol) de la +apa de &nlace del modelo 92%, D@+ posee los dos modos de operación balanceado # desbalanceado. &n DNP3.0 una estación es confi'urada como una estación maestra o una estación escla$o. @a cla$e de DNP3.0 radica en que solo la estación maestra puede en$iar un requerimiento, # solo la escla$o puede pro$eer una respuesta, los mismos son los mensa5es de la +apa de plicación. @a estación maestra puede direccionar estaciones escla$os indi$iduales, o puede iniciar un mensa5e de broadcast a todas las estaciones escla$os. @as estaciones escla$os retornan un mensa5e de respuesta a cada uno de los requerimientos que 6an sido en$iados por la estación maestra.
&l mensa5e de respuesta de la estación DNP3.0, puede ser una confirmación +L si se requiere por parte de la estación maestra, si un error ocurre en la recepción del mensa5e, o si la estación escla$o no está 6abilitada para reali4ar la petición pedida, la escla$o, para estas dos /ltimas situaciones, constru#e un mensa5e de error # lo en$*a como respuesta al maestro. &n la i'ura -=. se muestra la comunicación maestro escla$o DNP3.0. +omo se aprecia en el dia'rama de comunicación, se en$*a un requerimiento de datos desde la estación maestra a la estación escla$o. &n el e5emplo la estación maestra en$*a el requerimiento de una confirmación a la estación escla$o, por lo que la estación escla$o en$*a una confirmación +L de la trama recibida, # posteriormente en$*a la respuesta a la estación maestra. &l dia'rama muestra la forma de comunicación entre una estación maestra # una estación escla$o # la dirección del mensa5e mostrado entre ellos.
i'ura -=: Dia'rama de 2ecuencia de +omunicacion ;aestro<&scla$o DNP3.0 +omo se mencionó, el modo de operación en DNP3.0 desbalanceado por lo que cualquier estación puede ser la estación maestra e iniciar la comunicación. &n DNP3.0 se definen estaciones maestras # escla$os, # esta información es usada en la +apa de &nlace para determinar la dirección del mensa5e desde una estación maestra o una escla$o, en el bit D% del campo control de la trama de enlace DNP3.0 especificada anteriormente (Ker i'ura -3). &l enlace de datos de comunicación es la cone>ión ó'ical entre la estación maestra # la estación escla$o, # puede reali4arse mediante un modo de transmisión 6alf d/ple> para la comunicación en un solo sentido, o mediante el modo de transmisión full d/ple> para la comunicación en dos sentidos al mismo tiempo (Ker i'ura -). &n la misma fi'ura se muestra dos canales de comunicación entre las estaciones maestras # escla$os. &l primer canal usado es un enlace de radio full d/ple>. &l se'undo enlace es de respaldo, usa módems # la red telefónica p/blica conmutada, # es 6alf d/ple>.
i'ura -: &5emplo de comunicacion full duple> # 6alf duple> en canales DNP3.0
2". CAA (ISICA DN!"# +omo se mencionó anteriormente la capa f*sica ori'inal de DNP3.0 es serial. posteriormente el DNP "sers roup produ5o un estándar para la transmisión de datos sobre redes &t6ernet, que es descrito en el numeral .- del presente +ap*tulo. @a capa f*sica pro$ee las si'uientes funciones: conectar # desconectar el enlace f*sico, en$*o # recepción de datos # conocer el estado del enlace f*sico.
2"."% TOOLOGIAS DE RED DNP3.0 soporta las si'uientes topolo'*as de red: < < < <
Punto a Punto (;aestro &scla$o). Punto<;ultipunto (;/ltiples escla$os con una esta ción maestra). Qerárquica con concentradores de datos intermedio s ;/ltiples ;aestros.
@as topolo'*as son mostradas en la i'ura B0. @a topolo'*a punto a punto se refiere al caso de dos dispositi$os DNP3.0 conectados a tra$s de un cable &t6ernet, o $*a radio módems, a tra$s de una P2!N (ed !elefónica P/blica +onmutada) o un cable serial, o sistemas de comunicaciones de fibra óptica. @a comunicación se puede dar por un tipo de poleo de datos estudiados anteriormente en el numeral 7 entre la estación maestra # la estación escla$o. Por e5emplo por el reporte de datos por e>cepción.
i'ura B0: !opolo'*as de red soportadas por DNP3.0. &n la topolo'*a de m/ltiples escla$os, una estación maestra se comunica con m/ltiples estaciones escla$os, la comunicación se da entre una estación maestra # una estación escla$o a la $e4, la estación maestra interro'a continuamente cada estación en un orden predeterminado. &l medio de comunicación puede ser fibra óptica, l*nea telefónica, o comunicación por radio .+ada estación escla$o puede escuc6ar # responder a la estación maestra, # pueden o no ser 6abilitadas para la comunicación entre estaciones escla$os. @a topolo'*a 5erárquica muestra a la estación maestra comunicada con un concentrador de datos conectado a $arias estaciones escla$os. &l concentrador de datos almacena la información de estaciones escla$os, para la transmisión 6acia la estación maestra. @a topolo'*a de m/ltiples maestros puede ser usada para redundancia en el sistema, as* en caso de ca*da de una estación maestra, la otra estación reali4a la petición de los datos de una o $arias estaciones escla$os. @as arquitecturas de comunicación pueden tambin en$ol$er el uso de con$ertidores de protocolos para la comunicación a uno o más dispositi$os usando diferentes protocolos de comunicación. "n con$ertidor de protocolos puede ser usado en el caso de una topolo'*a 5erárqu ica, donde las estaciones escla$os solo usan DNP3.0, # la maestra 2+D puede usar diferentes sistemas # protocolos de comunicaciones. &n el caso de dispositi$os DNP3.0 con puerto &t6ernet como es el caso de los módulos DNP3.0 tipo escla$o, DNP3.0 es encapsulado en tramas &t6ernet (!+PA%P). 2e a1aden las cabeceras de !+PA%P en los mensa5es DNP3.0, de sta manera se pro$ee comunicaciones efecti$as para uso en edes de ?rea @ocal (@N) # edes de ?rea &>tendida (RN) , 6aciendo uso del medio f*sico
&t6ernet. &n al'unos casos, esto puede permitir una e>tensión eficiente de sistemas 2+D 6aciendo uso de una red corporati$a e>istente.
2"."$ ROCEDIMIENTOS DE LA CAA (ISICA @os procedimientos deben pro$eer comunicaciones 6alf d/ple> # full d/ple>. "na re'la particular de DNP3.0 es administrar los e$entos de mensa5es de colisión cuando puedan ocurrir, como por e5emplo tiempos de retardo son asi'nados a estaciones escla$os para su acceso al medio en una topolo'*a de m/ltiples escla$os, # se puede asi'nar prioridades de comunicación a las estaciones. a que DNP3.0 soporta una topolo'*a de red punto
2"."! MODOS DE TRANSMISION Simple5: @a comunicación se da en un solo sentido. &l un dispositi$o es
encar'ado de transmitir los datos # el otro de recibirlos. Hal+ d6ple5: @a comunicación se da en dos sentidos, pero no al mismo tiempo. 2olo un dispositi$o transmite datos, # 'eneralmente ocurre una pausa entre el tiempo que terminó de en$iar los datos el un dispositi$o # el tiempo en el que responde el otro. Full d6ple5: @a comunicación es posible en dos sentidos al mismo tiempo. Dos canales son pro$istos para este tipo de transmisión.
"& LI)RERIA DE O);ETOS DE DN!"# &n DNP3.0 la información de datos # control es formada en la +apa de plicación en datos de ob5etos o conocidos como ob5etos. +ada dato de ob5eto tiene su estructura definida por la documentación de DNP3.0 "sers roup, con el fin que DNP3.0 sea interoperable entre diferentes equipos. la colección de datos de ob5etos se le conoce como la librer*a de ob5etos de DNP3.0, e>isten más de 0 ob5etos. &>isten dos tipos de datos que son representados por los ob5etos: @os datos estáticos que son los $alores actuales de cualquier punto de dato, DNP3.0 usa un data point o punto de dato para numerar cada dato transferido en la comunicación. los datos de e$entos que son los cambios de $alor de una $ariable binaria o analó'ica. &n el caso de e$entos analó'icos son 'enerados cuando el $alor esta fuera de una 4ona conocida como banda muerta. @os e$entos son almacenados en buffers de memoria de almacenamiento temporal de información en la estación escla$o 6asta la transmisión 6acia la estación maestra.
+ada ob5eto es representado por un n/mero de 'rupo # un n/mero de $ariación que identifican el formato # el tama1o de un dato, DNP3.0 representa a los n/meros de 'rupos # $ariaciones con campos de - b#te a cada uno, en el encabe4ado de ob5eto de los datos de ob5etos del mensa5e de +apa de plicación DNP3.0 (Ker i'ura =). &>isten diferentes tipos de ob5etos 'enerales, # los mismos son or'ani4ados en dcadas. @a !abla 3 presenta el ran'o del 'rupo de ob5etos DNP3.0 or'ani4ados en dcadas. a# más que un 'rupo espec*fico por cada ran'o, # cada 'rupo tiene un n/mero de $ariaci ones, cada $ariación es normalmente una representación diferente de un dato. "na $ariación de un 'rupo de ob5etos puede tener ma#or o menor información que otras, como por e5emplo un e$ento binario con la $ariación de su estado de tiempo (estampado de tiempo) posee ma#or información que el mismo e$ento sin su estado de tiempo.
!abla 3: !abla de rupo de 9b5etos de datos.
"% O);ETOS )INARIOS * ANALÓGICOS @a !abla G muestra las $ariaciones de los ob5etos, para cada tipo de información (dato estático o e$ento) de datos binarios o analó'icos. +ada estructura de los ob5etos de datos es descrita en su formato (e$ento con o sin tiempo). @os 'rupos de ob5etos binarios # analó'icos, # los 'rupos de ob5etos de e$entos binarios son los que nos interesan para la prueba de comunicación DNP3.0.
!abla G: @ibrer*a de 9b5etos de &ntradas Einarias # nálo'icas. +omo muestra la tabla G, el 'rupo de ob5eto B con $ariación B representa a un e$ento binario con su estado de tiempo. "na estación escla$o DNP3.0 puede confi'urarse con este 'rupo de ob5eto # $ariación para el en$*o de un e$ento binario (como el cambio de estado de un interruptor) con el estampado de tiempo (tiempo e>acto del e$ento con resolución en milise'undos) a la estación maestra. los n/meros de 'rupos de ob5etos en DNP3.0 se los conoce directamente como ob5etos DNP3.0, por lo que en el presente pro#ecto de titulación se menciona a los 'rupos de ob5etos como ob5etos DNP3.0. l'unos de los ob5etos com/nmente usados en comunicaciones DNP3.0 son los si'uientes: - O"$eto 7.- &ntradas binarias: este ob5eto 6ace referencia a las entradas binarias. Permite la lectura de las mismas, mediante el códi'o de función -, dic6o códi'o de función es un campo del mensa5e de capa de plicación DNP3.0. - O"$eto 8.- &$entos de las entradas binarias: es importante destacar que
DNP3.0 mane5a los $alores estáticos # sus e$entos como ob5 etos diferentes. s*, los e$entos de las entradas binarias (que pertenecen al ob5eto -) se a'rupan en el 9b5eto B. -
O"$eto 9.- qu* se a'rupan los $alores de entradas analó'icas. O"$eto ;.- ora # fec6a: la $ariación - de este ob5eto permite a la
estación maestra sincroni4ar a la estación escla$o. -
O"$eto <.- 9b5eto de clase: este ob5eto no distin'ue e>actamente entre
un tipo de dato, sino más bien define ser$icios del ni$el d e aplicación. Dependiendo del códi'o de función utili4ado, mediante este ob5eto al estación maestra puede reali4ar peticiones por clase, o asi'nar clases a los e$entos de los ob5etos estáticos confi'urados en la estación controlada.
"$ O);ETOS DE SINCRONIZACION
!abla 7: 9b5etos de sincroni4acion. &n la !abla 7 se muestran los ob5etos de sincroni4ación de DNP3.0 # sus $ariaciones. &l en$*o del 9b5eto 70 (ora # fec6a) de $ariación - desde la estación maestra a la estación escla$o, permite sincroni4ar el tiempo a la estación escla$o. ;ediante el uso de este ob5eto se escribe la 6ora # fec6a del relo5 del sistema de la estación maestra # se da la sincroni4ación de tiempo a la estación escla$o.
"$"% TIEMO DE SINCRONIZACION DE DN!"# "na caracter*stica importante en sistemas 2+D de DNP3.0 que se 6a mencionado es que pro$ee estampado de tiempo de e$entos. &l estampado de tiempo pro$ee la resolución de e$entos en milise'undos, para que se 'eneren los e$entos de forma correcta en un sistema 2+D es necesario que los relo5es de estaciones escla$os se sincronicen con el relo5 de la estación maestra. @a sincroni4ación de una estación escla$o es reali4adacomo se mencionó mediante el en$*o del ob5eto 70 de $ariación -, de 6ora # fec6a desde la estación maestra. &n el presente pro#ecto de titulación se usa el simulador estación maestra DNP3.0 2& B000 +ommunication !est para la prueba de comunicación ;aestro &scla$o DNP3.0, el mismo tiene la funcionalidad de en$iar los diferentes tipos de ob5etos del protocolo DNP3.0, como el de sincroni4ación para la comunicación con estaciones escla$os. a# que tomar en cuenta que e>iste un tiempo de retardo en la transmisión desde la estación maestra a la estación escla$o, como puede e>istir el retardo en módems, radios o repetidores intermedios. &l retardo de propa'ación depende de la distancia # de la $elocidad de propa'ación del medio de transmisión empleado. DNP3.0 utili4a el códi'o de función n/mero B3 llamado Dela# ;easurement o medida de retardo a ni$el de la +apa de &nlace de Datos de DNP3.0, esta medida de retardo inclu#e el tiempo de procesamiento de una estación escla$o DNP3.0, lo que permite a una estación maestra calcular el tiempo de retardo del mensa5e e>clu#endo el tiempo procesamiento de la estación escla$o DNP3.0.
8.2.1.1 Método de Sincronizacion de tiempo DNP3.0
@a sincroni4ación de tiempo desde la estación maestra 6acia la estación escla$o se da de la si'uiente manera: < @a estación maestra en$*a la trama Dela# ;easurement o medida de retardo, a la estación escla$o, # la estación maestra 'raba el tiempo de transmisión del primer bit del primer b#te de la trama Dela# measurement en$iada en el tiempo conocido como el ;aster2end!ime. < @a estación escla$o recibe el primer bit del primer b#te de la trama Dela# ;easurement recibida, en el tiempo tuecei$e!ime. < @a estación escla$o transmite el primer bit del primer b#te de respuesta de retardo en el tiempo tu2end!ime. &sta respuesta inclu#e el tiempo de procesamiento interno de la !" llamado tu!urnround, donde tu!urnround M tu2end!ime < tuecei$e!ime. < @a estación maestra recibe el primer bit del primer b#te de la respuesta de la estación escla$o # con'ela su relo5 en el tiempo llamado ;asterecei$e!ime. < continuación la estación maestra calcula el promedio de retardo de propa'ación de una $*a de comunicación entre la estación maestra # la escla$o, de la si'uiente manera:
< @a estación maestra en este instante transmite el ob5eto de sincroni4ación 70 con la $ariación -, este mensa5e contiene el $alor del relo5 de tiempo de la estación maestra más el etardo calculado. &ste es el tiempo que la estación maestra quiere que se a5uste a la estación escla$o. < @a estación escla$o recibe el primer bit del primer b#te del ob5eto 70 de $ariación -, en un tiempo conocido como tuecei$e. < @a estación escla$o procesará el requerimiento del en$*o del mensa5e, # establece su relo5 al nue$o tiempo que se lo llama Newtu!ime. @a estación escla$o usa el si'uiente al'oritmo para a5ustar el tiempo en$iado por la estación maestra: < 5usteM !iempo actual de la tu H tuecei$e < Newtu!ime M !iempo de la estación maestra (9b5eto 70 $ariación -) I 5uste &n este momento los relo5es de la estación maestra # escla$o están sincroni4ados.
"! O);ETOS DE CLASES
!abla C: 9b5etos de +lases: 9b5eto C0. @os ob5etos de +lases no lle$an datos, son atributos que se asi'nan a los diferentes tipos de datos de información para asi'nar prioridades en un sistema. 2ir$en para reali4ar la confi'uración de prioridad por e5emplo de un e$ento binario con respecto a un e$ento analó'ico. Clae de prioridad -
Prioridad alta B Prioridad media 3 Prioridad ba5a 0 2in Prioridad.
<"& DN!"# SO)RE TC@I +omo se mencionó DNP3.0 fue definido ori'inalmente sobre una capa f*sica serial, para la comunicación de !"s, P@+s, %&Ds, con estaciones maestras (;!"). &ste tipo de comunicación se puede dar a tra$s de un interfa4 2B3B, o 2G=7, destinado para distancias dentro de edes de ?rea @ocal (-0m a -km), &l interfa4 2B3B permite una $elocidad má>ima de -B0 0 bps a una distancia má>ima de -7 m, # el interfa4 2G=7 -8 permite una lon'itud má>ima de -B00 m a una $elocidad má>ima de -00 Lbps. &n la actualidad DNP3.0 es usado sobre &t6ernet (!+PA%P), mediante el empleo de redes @N, ;N # RN, que tienen un alcance ma#or como por e5emplo la cobertura de una red ;N es de - km a -0 km, # la cobertura de una red RN es de -0km a -0000km. demás se tiene ma#ores $elocida des de transmisión en el orden de -0A-00A-000;bps mediante las tecnolo'*as &t6ernet. !ambin se consi'ue una inte'ración perfecta de un sistema 2+D que pertenece a una red @N 6acia una red corporati$a ;N o RN. +on el crecimiento de protocolos de comunicación industriales como DNP3.0 # el %&+=807<-0- 6a e>istido una re$olución en comunicaciones dentro de áreas 'eo'ráficas 'randes en sistemas de comunicaciones de sistemas 2+D.. @as redes &t6ernet @N, ;N # RN están incrementando su utilidad en la industr ia elctrica # en muc6as otras industrias por los beneficios de $elocidad de comunicación # alcance.
&n la i'ura B- se muestra la topolo'*a de una red en donde se puede utili4ar el protocolo de comunicación DNP3.0 sobre !+PA%P, se obser$a como un sistema 2+D es usado sobre redes &t6ernet (!+PA%P). 2e aprecia un cuarto de control en donde a tra$s de estaciones maestras se reali4an las funciones de super$isión, control # adquisición de datos de !"s, P@+s e %&Ds.
i'ura B-: !opolo'*a !*pica de una ed en donde se usa DNP3.0 sobre !+PA%P Por las caracter*sticas mencionadas el +omit !cnico DNP3.0 "sers roup, definió el mtodo de encapsulamiento de DNP3.0 sobre !+PA%P para su uso en redes @N, ;N # RN. continuación se reali4a el estudio del protocolo de comunicación DNP3.0 sobre !+PA%P (!ransmission +ontrol ProtocolA%nternet Protocol).
<"% ENCASULAMIENTO DE DN!"# SO)RE TC@I DNP3.0 es lle$ado sobre redes &t6ernet mediante el encapsulamiento de los datos. @a recomendación de DNP3.0 sobre !+PA%P de DNP "sers roup se aprecia en la i'ura BB. &l encapsulamiento de los datos se da desde la capa de &nlace de datos de DNP3.0 sobre los se'mentos de la capa !ransporte de !+PA%P. &sto permite que sobre !+PA%P se distribu#a las tramas de la +apa de &nlace de Datos de DNP3.0 al destino. DNP3.0 usa mensa5es de !+PA%P para transportar mensa5es a tra$s de redes @NA;NARN. @as recomendaciones del 'rupo de miembros DNP3.0 "sers roup son las si'uientes: @as confirmaciones de la +apa de &nlace de Datos de DNP3.0 deben ser des6abilitadas, debido a que !+P se encar'a de 'aranti4ar una cone>ión e>tremo a e>tremo confiable.
@a capa f*sica recomendada es &t6ernet. !odos los equipos deben soportar !+P # "DP ("ser Data'ram Protocol). !+P debe ser usado para redes RN (edes de ?rea &> tendida), #a que es un protocolo orientado a la cone>ión # confiable. &l modelo &P de +apas e>plicado anteriormente en el cual se basa el protocolo DNP3.0 se mantiene, no cambia. &n la i'ura BB se aprecia que las capas de plicación, Pseudotransporte # &nlace de datos de DNP3.0 se mantienen # act/an sob re la capa de !ransporte, +apa de %nternet # la +apa %nterfa4 de ed de la arquitectura !+PA%P. &l DNP "sers roup no eliminó a las capas más ba5as de DNP3.0 como la +apa de Pseudotransporte # +apa de &nlace de Datos, #a que los elementos # ser$icios de dic6as capas son esenciales, como por e5emplo los ser$icios de direccionamiento # detección de errores reali4ados en la +apa de &nlace de Datos de DNP3.0 se requiere que operen 5untos con la rquitectura !+PA%P. &l protocolo DNP3.0 act/a en la +apa de plicación de la arquitectura !+PA%P como se obser$a en la i'ura BB.
i'ura BB: &ncapsulamiento de DNP3.0 sobre !+PA%P @as confirmaciones de la +apa de &nlace de DNP3.0 no son necesarias con el uso de DNP3.0 sobre !+PA%P, # no son permitidas, #a que el protocolo !+P
(!ransmission +ontrol Protocol) es un protocolo de transporte orientado a la cone>ión, que establece la cone>ión mediante 6ands6akes de control o confirmaciones +Ls, # es encar'ado de 'aranti4ar una comunicación e>tremo a e>tremo confiable #a que reali4a confirmaciones con n/meros de acuses de recibo o +Ls para la confiabilidad en la transferencia de información, # traba5a en una secuencia correcta de se'mentos de +apa de !ransporte de !+PA%P. Debido a esto los dispositi$os DNP3.0 no deben transmitir tramas de confirmación de la +apa de &nlace de Datos (+onfirmed 2end "ser Data o +L) descritos en el numeral 8.3.3 cuando se comunican sobre !+PA%PO pues !+P se encar'a de las confirmaciones para establecer la cone>ión. @as aplicaciones que usan !+P son aisladas de los detalles de comunicación. +omo se describió en el numeral C.3 despus de la construcción de un mensa5e DNP3.0 desde la +apa de plicación 6asta la capa de &nlace de Datos de DNP3.0, la trama de la +apa de &nlace de DNP3.0 cu#o tama1o má>imo es de BB b#tes se encapsula en un se'mento !+P en la +apa de !ransporte de !+PA%P, en dic6a capa se a1ade la cabecera que es de B0 b#tes (Ker i'ura BB). &l se'mento má>imo de !+P es de 77C b#tes (7 3C b#tes de datos # B0 b#tes de cabecera). continuación el mensa5e es encapsulado en un data'rama %P en la +apa de %nternet, que a1ade una cabecera de B0 b#tes formando un mensa5e má>imo de 78C b#tes a ni$el de +apa de %nte rnet. &n la +apa de interfa4 de red de !+PA%P el mensa5e es encapsulado en la trama &t6ernet que tiene entre GC # -700 b#tes de datos como má>imo # a1ade -= b#tes de cabecera, el tama1o má>imo de la trama &t6ernet es de -7-= b#tes .
<"$ CAA DE ADMINISTRACION DE CONE1IÓN &l modelo &P de DNP3.0 basado en el modelo 92%, se basa en la comunicación $irtual entre cada capa correspondiente. @a arquitectura !+PA%P se basa de i'ual forma en la comunicación $irtual entre las capas correspondientes # en el encapsulamiento de los datos de las capas superiores en las capas inferiores. Por lo que para la construcción del mensa5e DNP3.0, las capas de !+PA%P son transparentes a las capas del modelo &P de DNP3.0 como se aprecia en la i'ura B3. @as +apas de plicación, Pseudotransporte # &nlace del modelo &P de DNP3.0 no requieren cambios en la especificación de DNP3.0 sobre !+PA%P. @as tramas de la +apa de &nlace de DNP3.0 son transportadas sobre !+PA%P mediante el control de una capa conocida como la +apa de dministración de +one>ión (+onnection ;ana'ement @a#er). Ker i'ura B3. @a +apa de dministración de +one>ión reali4a el control # adaptación para enla4ar las +apas de DNP3.0 con las capas de la rquitectura !+PA%P.
i'ura B3: 2tack de Protocolos. @a interfa4 entre la +apa de dministración de +one>ión # la arquitectura !+PA%P es implementada mediante un P% (pplication Pro'rammin' %nterface), dentro la +apa de !ransporte de !+PA%P, mediante el interfa4 llamado socket (que es la combinación de una dirección %P # un n/mero de puerto). &l puerto re'istrado por la %N (%nternet ssi'ned Numbers ut6orit#), para la comunicación DNP3.0 es el B0000, todos los dispositi$os deben soportar estas comunicaciones usando este puerto. "n n/mero de pue rto sir$e para conectar una aplicación a !+P. &l tipo de poleo o adquisición de datos en estaciones DNP3.0 es independiente de la comunicación sobre !+PA%P una $e4 establecida la cone>ión !+P. &n comunicaciones DNP3.0 es t*pico el poleo de reporte de datos por e>cepción, # la 6abilitación de la opción de respuestas no solicitadas, para la operación del modo no solicitado desde el encendido de un dispositi$o DNP3.0.
%#"& METODOS DE ACCESO A LA IN(ORMACION DE DN!"# Para acceder a la información disponible en los equipos que cuentan con capacidad de comunicación en protocolo DNP e>isten G mtodos de acceso a tra$s de clases: %nterro'ación periódica estática (Polled 2tatic) %nterro'ación periódica por cambios (Polled eportception) eporte de cambios no solicitados ("nsolicited eportception) 2in interro'aciones o silencioso (Juiescent) &stos mtodos son adicionales a la interro'ación o scan continuo
%#"% Inte55oaciBn >e5iBdica e+ttica 3olled Static9 @a estacion maestra no pre'unta por !odos los datos.
&l 2&@
%#"$ Inte55oaciBn >e5iBdica >o5 ca7bio+ 3olled Re>o5t&b& Ece>tion9 &l 2&@
%#"! Inte55oacion >o5 ca7bio+ o ece>cione+ no Solicitado+ 3Un+olicited Re>o5t&b&Ece>tion Data Acce++9 &l 2&@SB0B0 6ace la super$icion o deteccion de cambios en los datos. &l 2&@< B0B0 en$ia automaticamente a la estacion maestra los datos que tu$ieron cambios. @a estacion maestra ocasionalmente reali4a interro'antes a para $erificar la inte'ridad # consistencia de la informacion.
%#". SIN INTERROGANTES O SILENCIOSO 3,8ie+cente Data Acce++9 %niciali4ar el parametro +@22M-, B ó 3 para este modo de operacion. Para este modo de operacion debe a5ustar el paramatro "N29@S&PM.
%%"& =ENTA;AS * DES=ENTA;AS DEL USO DEL DN!"# EN SISTEMAS DE COMUNICACION DE SISTEMAS SCADA" %%"% =ENTA;AS" < Pro$ee confirmaciones a ni$el de +apa de plicación # +apa de &nlace de datos, para una comunicación se'ura, al actuar sobre !+PA%P el protocolo !+P se encar'a de 'aranti4ar una cone>ión e>tremo a e>tremo confiable. Por lo que pro$ee alta inte'ridad de los datos transmitidos. < @as caracter*sticas de DNP3.0 como el estampado de tiempo, sincroni4ación # el 6ec6o de que una estación escla$o transmita información sin ser solicitada, son fundamentales al momento de anali4ar fallas # sincroni4ar el accionamiento de dispositi$os en 2istemas 2+D. < @a e>actitud # el tiempo real de los datos adquiridos por una estación maestra DNP3.0 (ser$idor 2+D), permite la optimi4ación de operaciones de plantas # procesos industriales.
