Protocolo PDM-RING para redes en anillo-sin colisiones y basado en multiplexación de potencia
En la actualidad el reto de las comunicaciones es satisfacer la demanda de transmisión de gran cantidad de datos en el menor tiempo posible. Esto implica, que los protocolos que se diseñan deben usar de forma eficiente el medio de transmisión, maximizando el ancho de banda disponible. Ejemplos clási...
- Autores:
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García Dávalos, Alexander
Ramírez Cano, Mary Elizabeth
- Tipo de recurso:
- Fecha de publicación:
- 2006
- Institución:
- Universidad Autónoma de Bucaramanga - UNAB
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En la actualidad el reto de las comunicaciones es satisfacer la demanda de transmisión de gran cantidad de datos en el menor tiempo posible. Esto implica, que los protocolos que se diseñan deben usar de forma eficiente el medio de transmisión, maximizando el ancho de banda disponible. Ejemplos clásicos de esta situación se presentan en la transmisión de vídeo de alta calidad ó el control en redes industriales. En particular en el sector de las telecomunicaciones, se ha invertido gran cantidad de tiempo y esfuerzo en maximizar el aprovechamiento de los medios físicos de comunicación, sin importar su naturaleza, este hecho conlleva a que la investigación en este campo nunca termine y se hagan esfuerzos y propuestas cada vez mejores que buscan transmitir mayor cantidad de datos en el menor tiempo posible. El presente trabajo es una propuesta en este sentido, ya que trata acerca del diseño de un nuevo protocolo de comunicaciones denominado PDM-Ring que hace uso eficiente del medio físico y minimiza la pérdida de datos basándose en la tecnología multiplexación por división de potencia, concepto que tienen amplia aplicación en el campo de la comunicación por radio, pero que gracias a los avances tecnológicos que ofrecen los nuevos dispositivos electrónicos tales como, alta capacidad de almacenamiento y gran velocidad, es posible ahora aplicar en las redes cableadas. Es importante aclarar que, el protocolo propuesto será implementado en un nuevo dispositivo electrónico de comunicaciones que está en proceso de construcción, pero que no hizo parte del trabajo, por tanto, el interés fundamental en este proyecto fue demostrar que el diseño del protocolo PDM-Ring para redes en anillo sin colisiones y basado en Multiplexación de Potencia es correcto, es decir, el protocolo no posee inconsistencias y su implementación es completamente viable desde el punto de vista lógico. Para la validación del protocolo propuesto se utilizo una herramienta de validación automatizada qe se denomina SPIN y los resultados obtenidos en este proceso permiten afirmar que el diseño del protocolo propuesto es correcto. |
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García Dávalos, Alexander, Ramírez Cano, Mary Elizabeth (2006). Protocolo PDM-RING para redes en anillo sin colisiones y basado en multiplexación de potencia. Bucaramanga (Colombia) : Universidad Autónoma de Bucaramanga UNAB, Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey ITESM BAGHDADY, Elie J. «New development in FM Reception and their application to the realization of a system of “Power division multiplex” ». Communications, IEEE Transactions on [legacy, pre - 1988]. Volume: 7 , Issue: 3 . Sep 1959. pag. 147 - 161. BANERJEA, Anindo. FERRARI, Domenico. MAAH, Bruce A., MORAN, Mark. VERMA, Dinesh C. y ZHANG, Hui. « The Tenet Real - Time Protocol Suite: Design, Implementation, and Experiences». Networking, IEEE/ACM Transactions on. Volume: 4 , Issue: 1 . Feb. 1996. pag. 1 – 10. BLACK, Uyless. Redes de Computadoras Protocolos, normas e interfaces. Segunda edición. Ra-ma, 1997. BRÆK, Rolv. «SDL basics ». Computer Networks and ISDN Systems. Volume 28 , Issue 12 (June 1996) Special issue on SDL and MSC. 1996. Elsevier Science Publishers B. V. Amsterdam (The Netherlands). Pag. 1585 – 1602. CARLSON, Bruce. Communications Systems. McGraw Hill. Cuarta edición. 2001 CONTI, M. y DONATIELLO L. « Design an Analysis of RT – Ring: a protocol for supporting real-time communications ». Industrial Electronics, IEEE Transactions on . Volume: 49 , Issue: 6 . Dec. 2002. pp 1214 - 1226 COUCH, Leon W. Digital and analog communications systems. Prentice Hall. Sexta edición. 2001 ERIKSSON, Christer. THANE, Henrik. GUSTAFSSON, Mikael. «A Communication Protocol for Hard and Soft Real-Systems», IEEE Real-Time Systems, 1996. Proceedings of the Eighth Euromicro Workshop on . 12-14 June 1996. pag. 187 - 192 HOLZMANN, Gerard J., Design and Validation of Computer Protocols, Prentice Hall, 1991. HOLZMANN, Gerard J., «The Model Checker Spin», IEEE Transactions on Software Engineering, Vol. 23, No. 5, Mayo 1997, pag. 279-295. HOLZMANN Gerard J., «Using Spin», Plan 9 Programmer’s Manual Documents, Vita Nuova Holdings Ltd, York (England), 2nd edition, 2000. pag. 353-382. HOLZMANN Gerard J., «An Analysis of Bitstate Hashing», Formal Methods in System Design, Vol. 13, No. 3, Kluwer, November 1998, pag. 287-305 HOLZMANN Gerard J., «Designing bug-free protocols with Spin», Computer Communications Journal, Vol. 20, No. 2, 1997, pag. 97-105 HOLZMANN Gerard J., «Protocol Design: Redefining the State of the Art», IEEE Software, Vol. 09, No. 1, January 1992, pag. 17-22. LATHI, B.P. Modern digital and analog communications. Oxford Press. Tercera edición. 1998. LIMA, M.R., LEITE J.C.B., LOQUES O. G. « A Real-Time Communication Protocol », Real Time, 1990. Proceedings. Euromicro '90 Workshop on . 6-8 June 1990. pp 129 - 134. NICHOLLS, K. JACOBSON V. ZHANG L. « A Two-bit Differentiated Services Architecture for the Internet ». IETF RFC 2638, July 1999. Disponible en la URL: http://irl.cs.ucla.edu/papers/twobit.pdf. 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Ejemplos clásicos de esta situación se presentan en la transmisión de vídeo de alta calidad ó el control en redes industriales. En particular en el sector de las telecomunicaciones, se ha invertido gran cantidad de tiempo y esfuerzo en maximizar el aprovechamiento de los medios físicos de comunicación, sin importar su naturaleza, este hecho conlleva a que la investigación en este campo nunca termine y se hagan esfuerzos y propuestas cada vez mejores que buscan transmitir mayor cantidad de datos en el menor tiempo posible. El presente trabajo es una propuesta en este sentido, ya que trata acerca del diseño de un nuevo protocolo de comunicaciones denominado PDM-Ring que hace uso eficiente del medio físico y minimiza la pérdida de datos basándose en la tecnología multiplexación por división de potencia, concepto que tienen amplia aplicación en el campo de la comunicación por radio, pero que gracias a los avances tecnológicos que ofrecen los nuevos dispositivos electrónicos tales como, alta capacidad de almacenamiento y gran velocidad, es posible ahora aplicar en las redes cableadas. Es importante aclarar que, el protocolo propuesto será implementado en un nuevo dispositivo electrónico de comunicaciones que está en proceso de construcción, pero que no hizo parte del trabajo, por tanto, el interés fundamental en este proyecto fue demostrar que el diseño del protocolo PDM-Ring para redes en anillo sin colisiones y basado en Multiplexación de Potencia es correcto, es decir, el protocolo no posee inconsistencias y su implementación es completamente viable desde el punto de vista lógico. Para la validación del protocolo propuesto se utilizo una herramienta de validación automatizada qe se denomina SPIN y los resultados obtenidos en este proceso permiten afirmar que el diseño del protocolo propuesto es correcto.Instituto Tecnológico de Estudios Superiores de Monterrey ITESM1. INTRODUCCIÓN..............................................................................................7 1.1. ANTECEDENTES .....................................................................................7 1.2. PROBLEMA...............................................................................................8 1.3. JUSTIFICACIÓN .....................................................................................10 1.3.1 Costos en hardware y materiales. ....................................................10 1.3.2 Mejora en el tiempo de transmisión..................................................12 1.3.3 Mejora en gestión de calidad de los datos .......................................14 1.4. OBJETIVOS ............................................................................................16 1.4.1 General.............................................................................................16 1.4.2 Específicos .......................................................................................16 1.5. HIPOTESIS .............................................................................................17 1.6. ORGANIZACIÓN DEL DOCUMENTO.....................................................18 2. MARCO TEÓRICO.........................................................................................19 2.1. PDM (Power Division Multiplex - Multiplex por División de Potencia)......22 2.2. Dispositivo DCIH .....................................................................................25 3. METODOLOGÍA.............................................................................................27 3.1. DISEÑO DEL PROTOCOLO PDM-RING................................................29 3.2. SERVICIOS.............................................................................................30 3.3. ASUNCIONES.........................................................................................31 3.4. SUB-NIVEL INTERMEDIO ......................................................................32 3.4.1 Requerimientos: ...............................................................................32 3.4.2 Vocabulario. .....................................................................................32 3.4.3 Formato de Mensajes.......................................................................33 3.4.4 Reglas de Procedimiento. ................................................................33 3.4.5 Diagramas de Flujo ..........................................................................36 3.4.6 Bucket ..............................................................................................40 3.5. SUB-NIVEL DE ENLACE DATOS...........................................................43 3.5.1 Vocabulario. .....................................................................................44 3.5.2 Formato de Mensajes.......................................................................45 3.5.3 Reglas de Procedimiento. ................................................................47 3.5.4 Diagramas de Flujo. .........................................................................49 3.6. VALIDACIÓN DEL PROTOCOLO PDM-RING........................................72 3.6.1 SPIN. ................................................................................................72 3.6.2 Propiedades del sub-nivel Intermedio. .............................................76 3.6.3 Propiedades del sub-nivel de Enlace. ..............................................79 3.7. SIMULACIÓN Y VALIDACIÓN CON SPIN..............................................84 3.7.1 Modelo del Sub-nivel Intermedio ......................................................84 3.7.2 Modelo del Sub-nivel de Enlace. ......................................................85 3.8. RESULTADOS ........................................................................................89 3.8.1 Resultados de Verificación del Protocolo del Sub-nivel Intermedio..89 3.8.2 Resultados de Verificación del Protocolo del Sub-nivel de Enlace...91 4. CONCLUSIONES...........................................................................................95 2 5. TRABAJOS FUTUROS...................................................................................96 BIBLIOGRAFÍA......................................................................................................97 ANEXO A.............................................................................................................100 ANEXO B.............................................................................................................136 ANEXO C.............................................................................................................151 ANEXO D.............................................................................................................164MaestríaToday the challenge of communications is to meet the demand for transmission of large amounts of data in the shortest possible time. This implies, that the protocols that are designed must use the transmission medium efficiently, maximizing the available bandwidth. Classic examples of This situation occurs in the transmission of high quality video or the control in industrial networks. Particularly in the telecommunications sector, a great deal of time and effort has been invested in maximizing the use of the physical means of Communication, regardless of its nature, this fact leads to research in this field never ending and increasingly better efforts and proposals are made that seek to transmit as much data in the shortest possible time. The present work is a proposal in this sense, since it deals with the design of a new communications protocol called PDM-Ring that makes efficient use of the physical medium and minimizes data loss based on power division multiplexing technology, a concept that has wide application in the field of radio communication, but thanks to technological advances offered by new electronic devices such as high storage capacity and high speed, is now possible apply in wired networks. It is important to clarify that the proposed protocol will be implemented in a new electronic communications device that is under construction, but that he did not do part of the work, therefore, the fundamental interest in this project was to demonstrate that the design of the PDM-Ring protocol for ring networks without collisions and based on Power Multiplexing is correct, that is, the protocol does not have inconsistencies and its implementation is completely viable from a logical point of view. For the validation of the proposed protocol, an automated validation tool called SPIN was used and the results obtained in this process allow us to affirm that the design of the proposed protocol is correct.Modalidad Presencialapplication/pdfspahttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.5/co/Abierto (Texto Completo)info:eu-repo/semantics/openAccesshttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2Atribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 ColombiaProtocolo PDM-RING para redes en anillo-sin colisiones y basado en multiplexación de potenciaPDM-RING protocol for collision-free ring networks based on power multiplexingMagíster en Ciencias ComputacionalesBucaramanga (Colombia)UNAB Campus BucaramangaUniversidad Autónoma de Bucaramanga UNABFacultad IngenieríaMaestría en Ciencias Computacionalesinfo:eu-repo/semantics/masterThesisTesishttp://purl.org/redcol/resource_type/TMData transmission systemsComputer networksRing netsComputersSystems engineeringComputer scienceProtocolsInvestigationsAnalysisCommunication protocolSimulation testsSistemas de transmisión de datosRedes de computadoresRedes en anilloComputadoresIngeniería de sistemasCiencias computacionalesProtocolosInvestigacionesAnálisisHerramienta de validaciónProtocolo de comunicaciónPruebas de simulaciónGarcía Dávalos, Alexander, Ramírez Cano, Mary Elizabeth (2006). Protocolo PDM-RING para redes en anillo sin colisiones y basado en multiplexación de potencia. Bucaramanga (Colombia) : Universidad Autónoma de Bucaramanga UNAB, Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey ITESMBAGHDADY, Elie J. «New development in FM Reception and their application to the realization of a system of “Power division multiplex” ». Communications, IEEE Transactions on [legacy, pre - 1988]. Volume: 7 , Issue: 3 . Sep 1959. pag. 147 - 161.BANERJEA, Anindo. FERRARI, Domenico. MAAH, Bruce A., MORAN, Mark. VERMA, Dinesh C. y ZHANG, Hui. « The Tenet Real - Time Protocol Suite: Design, Implementation, and Experiences». Networking, IEEE/ACM Transactions on. Volume: 4 , Issue: 1 . Feb. 1996. pag. 1 – 10.BLACK, Uyless. Redes de Computadoras Protocolos, normas e interfaces. Segunda edición. Ra-ma, 1997.BRÆK, Rolv. «SDL basics ». Computer Networks and ISDN Systems. Volume 28 , Issue 12 (June 1996) Special issue on SDL and MSC. 1996. Elsevier Science Publishers B. V. Amsterdam (The Netherlands). Pag. 1585 – 1602.CARLSON, Bruce. Communications Systems. McGraw Hill. Cuarta edición. 2001CONTI, M. y DONATIELLO L. « Design an Analysis of RT – Ring: a protocol for supporting real-time communications ». Industrial Electronics, IEEE Transactions on . Volume: 49 , Issue: 6 . Dec. 2002. pp 1214 - 1226COUCH, Leon W. Digital and analog communications systems. Prentice Hall. Sexta edición. 2001ERIKSSON, Christer. THANE, Henrik. GUSTAFSSON, Mikael. «A Communication Protocol for Hard and Soft Real-Systems», IEEE Real-Time Systems, 1996. 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