¿Cómo actúan las Capas de Comunicaciones en la Domótica?

Como ya vimos en el primer post que publicamos de Juanjo Bagüés  “¿Qué es la domótica? – ¿Dónde se compra? – ¿Cuánto cuesta?” con el término de domótica no estamos hablando de la automatización en tareas como la de subir persianas, sino que se va a intentar llegar un poco más allá. Ese más allá viene definido en parámetros como la eficiencia, el consumo, el confort, etc.

Pero ¿cómo hacemos para que todos los dispositivos que necesitamos para que un sistema domótico eficiente se comunique? ¿O qué es lo que sucede para que desde nuestro móvil podamos controlar las cámaras de acceso a casa cuando estamos en la playa, podamos variar la intensidad de la luz de nuestra habitación o encender la calefacción antes de que lleguemos a casa de nuestras vacaciones esquiando?

Sin lugar a dudas, lo primero que pensaremos es que si los dispositivos entienden las ordenes que yo le envío desde la consola o desde el móvil estos (los dispositivos y los móviles) deben hablar el mismo idioma. ¡Así es! ese “idioma común” que hablan los dispositivos se denomina Protocolo.

Ahora viene la siguiente pregunta ¿Qué “demonios” es un Protocolo? La verdad es que podemos decir que desde la popularización de la informática y, sobre todo, de internet el término Protocolo se escucha bastante. Pero en muchas ocasiones creo que es un término, como tantos otros, que sabemos que usamos, que tenemos consciencia de que tiene que ver con la informática, pero que no tenemos ni idea de para qué sirve o en qué consiste.

Mi objetivo va a ser en sacar una definición clara de lo que es un Protocolo de forma comprensible y en una frase y en qué consisten las Capas de Comunicaciones por las que este Protocolo se mueve como si estuviera en su propia casa…

De las diferentes definiciones de Protocolo que podemos encontrar, la que más me gusta es la que siguiente por su sencillez y claridad: “Conjunto de normas que permiten la comunicación entre ordenadores” (Wikipedia). Evidentemente entre Normas nos referimos a la Sintaxis, Semántica, Sincronización y recuperación de errores. Vamos todo aquello que necesitan dos que se quieren comunicar para entenderse.

Podemos así decir sin miedo a equivocarnos que dos dispositivos digitales (personas) que hablen protocolos (idiomas) diferentes no podrán comunicarse nunca.

Ahora que ya sabemos qué es un Protocolo. Vamos a ver cómo hacen estos protocolos para ir de un sitio a otro. Porque esto fue un gran problema en los años 80 con la expansión de las redes de comunicaciones debido a las conexiones propietaria Esto es, la tecnología de las comunicaciones por paquetes crecía y crecía y cada compañía sacaba una serie de reglas y criterios de comunicación que permitía que sus dispositivos se entendiesen entre sí, pero si salían de su entorno ya no se entendían con nadie, debido al CopyRight de esta tecnología de conexiones propietaria. Es como si pusiésemos unas murallas en nuestras fronteras y nos negásemos a comunicarnos con el resto de los países. Evidentemente nos entendemos bien con el que está dentro pero no podemos ir a ningún otro sitio… nadie nos entendería y nos sentiríamos unos “raritos”.

Debido a los problemas que estaban causando estas Conexiones Propietaria la ISO (International Organization for Standardization) se reunió y dijo… Aquí tenemos que hacer algo para que todas estas conexiones puedan ser compatibles. Analizaron algunas tecnologías de red más avanzadas del momento y establecieron el Modelo OSI (Open System Interconection). Este modelo es el que va a definir los diferentes Niveles o Capas que deben basar toda tecnología de interconexión de redes abiertas.

Estos Niveles o Capas van a separar las tareas que se tienen que ejecutar durante la transmisión del mensaje del más alto nivel (aplicación) al más bajo (físico). Esta arquitectura va a permitir que exista comunicación entre distintos tipos de hardware y software. Representa por todos los niveles que tiene que pasar un mensaje para llegar a su destino.

Ahora vamos a ver cuáles son las siete Capas que establece el Modelo OSI, cómo las adapta el modelo TCP/IP y como nosotros en nuestro curso, aún lo esquematizamos un poco más para hacerlo más comprensible y cubrir las necesidades que se presentan a la hora de instalar sistemas Domóticos en Inmóticos.

El modelo OSI aunque no conforma en sí un estándar, sí uniformiza los elementos que participan en la comunicación entre equipos de fabricantes diferentes.

Las capas se leen de abajo hacia arriba. Siendo la Capa Física la número 1 y la de Aplicación la capa 7

Capa 1 – Física:

En esta capa hacemos referencia tanto al medio físico como a la forma (topología de la red, conexiones, cable, etc.)  en que se transmiten los datos (binario, bits…) y a la garantía de la conexión (no confundir con la fiabilidad de los datos)

Capa 2 – Enlace de Datos:

En esta capa sí habrá un cuidado más dedicado hacia la fiabilidad de los datos que viajan a través de ella. Es donde se produce el direccionamiento físico de los datos.

Y podemos decir que comienza el envío de la información por medio de paquetes (tramas). Se realiza el manejo de tramas y la protocolización de los datos (reglas que debe seguir cualquier capa del modelo OSI)

Capa 3 – Nivel de Red:

En esta capa es en la que se van a realizar los enrutamientos entre una o más redes de los paquetes. Aquí podemos encontrar dos tipos de protocolos: los enrutables (viajan con los paquetes) y los de enrutamiento (permiten seleccionar las rutas).

El direccionamiento lógico de esta capa será realizado por los enrutadores y los firewall unos facilitando las rutas que deben seguir los paquetes de información y los otros poniendo reglas y permisos en los diferentes tramos por los que pasa ese paquete.

Capa 4 – Transporte:

En esta capa es en la que se produce el transporte de los paquetes de extremo-a-extremo. Se verifica la conexión y la fiabilidad de los datos. Así como se encarga de las funciones de difusión de un mensaje así sea de difusión (Broadcast), envío a un grupo (Multicast) o envío a un único destinatario (Unicast).

Capa 5 – Nivel de Sesión:

Esta capa es la que permite la comunicación entre dispositivos que pertenecen a la misma red. Los permisos que tienen estas sesiones son definidos por el Host que las soporte. Aquí se realizarán las labores de control del diálogo (half dúplex o full dúplex), así como la sincronización

Capa 6 – Nivel de Presentación

Esta capa es el hábitat de los traductores. En ella se realizan las presentaciones de los contenidos para que los diferentes equipos puedan reconocer la información que le llega. Esas traducciones se realizan siguiendo una semántica y una sintaxis que definirán la estructura de los datos a transmitir. Igualmente en esta capa es en la que se realiza la encriptación de la información que se quiere transmitir.

Capa 7 – Nivel de Aplicación:

Esta es la capa en la que el usuario puede interactuar con el equipo. En ella se encuentran las aplicaciones que protocolizan las tareas para ponerse en contacto con los otros niveles o capas en función de lo que el usuario haya decidido hacer con la información. Transferencia de archivos (ftp); control remoto (telnet); mail (smtp); etc.

Ahora que ya sabemos cuáles son las capas y para qué sirve cada una lo que toca es comprender cuál es su funcionamiento durante el proceso de transmisión de la información. En este gráfico mostraremos todo el proceso desde un emisor hasta un receptor en el que se describe un ejemplo de envío de un mensaje y por donde pasa hasta llegar a su destino.