-------------Fyysiset tiedostojärjestelmät *Tietoliikenneverkon siirtotie voidaan toteuttaa monella tavalla -Kuparijohdin -Valokaapeli -Radiolinkki -Satelliittiyhteys *Optiset ja langattomat tiedonsiirtomenetelmät yleistyvät kuparijohtimien korvajina *Multipleksoinnilla pyritään kasvattamaan siirtoyhteyksien kapasiteettia *Multipleksointi voidaan toteuttaa: -Aikajaksoisesti (TDM) -Taajuusjakoisesti (FDM) -Edellisten yhdistelemällä *FDM käytetään mm. radio- ja tv-ohjelmien taajuuskavoinnissa *TDM käytössä A/D- ja D/A-muuntimissa *FDMA eli taajuusjakoinen tekniikassa siirtotie jaetaan eri taajuuksiin *TDMA eli aikajakoinen tekniikka jakaa siirtotien ajallisesti *CDMA eli koodijakoisessa tekniikassa eri siirtolähteet erotellaan toisistaan koodin eli bittikuvion perusteella -Samalla taajuudella voi siis olla samanaikaisesti useita eri lähettäjiä *WDMA eli aallonpituuskanavointi optiselle siirtoteille -FDMA-tekniikkaa vastaava, mutta ei suoriteta modulointia -------------Tiedon siirto *Data on muokattava sopivaksi siirtoa varten *Muokkaus tapahtuu avainnusmenetelmien avulla *Käytössä kaksi pääperiaatetta: -Kantoaallon avulla tapahtuva siirto -Analoginen siirto -Kantataajuinen siirto -Digitaalinen siirto *Kantoaallon avulla tapahtuvassa tiedon siirrossa moduloidaan analogista kantoaaltoa databiteillä, eli muutetaan -taajuutta -vaihetta, tai -amplitudia *Kantataajuuisessa siirrossa ei suoriteta modulointia, vaan data koodataan *Mahdollista päästä suuriin siirtonopeuksiin, koska -Tilaajajohdon kaistanleveys moninkertainen siirtojärjestelmien kaistaan (3100 Hz) verrattuna -Käytettävän koodausjärjestelmän spektri on mahdollisimman alhaisella taajuudella -Siirtojärjestelmät pystyvät käsittelemään erittäin paljon vaimentuneita signaaleja (ADSL jopa 90dB) -------------Analoginen tiedon siirto *Amplitude Shift Keying eli amplitudimodulointi -1 ja 0 bitit erotetaan kantoaallon amplitudin korkeuden avulla *Frequency Shift Keying eli taajuusmodulointi -Digitaalisen tiedon nollat lähetetään yhdellä taajudella ja ykköset toisella taajuudella -Nopeudet 300-1200 bps *Phase Shift Keying eli vaihe-eromodulaatiossa kantoaallon vaihetta muutetaan -Yksi muutos voi vastata 2-4 bittiä -Nopeudet 1200-4800 bps *Quadrature Amplutude Modulation eli yhdistetty vaihe-ero ja amplitudimodulaatio -Yhdistelmien lukumäärä ilmaistaan usein lyhenteen QAM edessä olevalla numerolla, esim. 8-QAM -Nopeudet > 9600 bps *Trellis-koodaus -käytertään QAM:n yhteydessä -Saadaan yksi tai useampi lisäbitti, eli nopeus kaksin- tai moninkertaistuu -Edut perustuvat siihen, että peräkkäisten bittien välillä on riippuvuus (jos...niin) -Konvoluutiokoodaus -------------Digitaalinen siirtotie *Digitaalisella lähetysmuodolla pyritään vähentämään häiriöiden aiheuttamia ongelmia siirtotiellä *Ditiaalisessa tiedonsiirrossa analoginen lähete digitalisoidaan eli näytteistetään *Vastaavasti vastaanottopää muuntaa digitaalisen lähetteen takaisin analogiseksi *Digitaalisuus parantaa häiriönsietokykyä tiettyyn rajaan asti *Pitkillä analogisilla siirtoteillä käytettävät vahvistimet vahtistavat myös häiriöt *Digitaalisissa järjestelmissä käytetään useimmiten toistimia, jotka regeneroivat alkuperäisen signaalin ennen eteenpäin lähettämistä *Jotta regenerointi olisi mahdollista on siirtojärjestelmällä oltava ennalta määrätty signaalin koodausmenetelmä *Erilaisia koodausmenetelmiä on olemassa useita ja niitä käytetään yleisesti varsinaisten datasiirtojärjestelmien lisäksi myös lähiverkoissa *Käytetyimpiä koodeja ovat mm. -2B1Q (kantataajuusmodeemit, ISDN) -Manchester (Lähiverkot) -HDB3 (puhelinliikenne) -------------PCM *Analoginen signaali muutetaan näytteistämällä PCM siirtotielle *Näytteenottotaajuus tulee olla kaksinkertainen käytettyyn kaistaan nähden (Nyqvistin teoreema) *Televiestijärjestelmissä (300-3400 Hz) näytteenottotaajuus on 8kHz -Kvantisointi tasojen määrä on 256 (á 8 bittiä) *Kvantisointivälit kasvavat amplitudin mukaan -Tekniikkaa kutsutaan kompandoinniksi *kvantisointi aiheuttaa aina tietyn virheen signaaliin -> signaalin täydellinen palauttaminen ei ole siten mahdollista -Näytteenottohetkellä joudutaan usein tulkitsemaan lähin oikea arvo -------------Koodaustekniikoita *Return to Zero (RZ) -Kellopulssin omaava koodausmenetelmä -Biteillä kaksi vastakkaista tilaa -Jokaisen siirretyn bitin jälkeen palataan ns. perustilaan *Alternate Mark Inversion (AMI) -Kuuluu bipolar-koodauksiin, joilla polariteetti vaihtelee -Bipolar-ominaisuudella poistetaan tasavirtakomponentti *High Density Bipolar(HDB3) -Perustuu AMI-koodaukseen -"0-bitti" esitetään perustasolla ja "1-bitti" vuoron perään vastakkaisina tasoina -bittijonon jännitteiden summa on 0 ------------Asynkroninen siirto *Asynkronisessa siirrossa tahdistus tapahtuu erillisten tahdistusbittien avulla jokaiselle siirrettävälle merkille erikseen -Data siirretään merkki kerrallaan *Tahdustus annetaan hävitä siirrettävien merkkien välillä *Siirrossa käytetään erityisiä asynkronisia siirtoprotokollia, esim. zmodem ja kermit ------------Tiedon suojaus fyysisellä tasolla *FEC-menetelmä -Siirrettävä tieto koodataan niin, että purkivaiheessa voidaan korjata mahdolliset siirrossa syntyneet virheet -Koodaukesssa lisätään tarvittava lisätieto, joka mahdollista virheiden korjaamisen -Soveltuu hyvin stream -tyyppiseen datan siirtoon, sekä tilanteisiin joissa uudelleen lähetyksen kustannus on toistoa suurempi ------------Siirtovirheen havaitseminen *Tarvitaan menetelmiä joilla voidaan varmistaa tiedon siirtymisen eheys -Eheys = tieto siirtyy muuttumattomana lähettäjältä vastaanottajalle *Käytettyjä menetelmiä ovat mm.: -Pariteettitarkistus -merkkipohjainen tietoliikenne -CRC-tekniikka -Synkroninen merkki- ja bittipohjainen tietoliikenne -1-komplementti-menetelmä -TCP/IP ------------Siirtovirheen korjaaminen *FEC-menetelmät: -Kaikki menetelmät joissa vastaanottaja korjaa siirtovirheen sanoman mukana tulevalla tiedolla *Kaikille menetelmille yhteistä: -Kooderille tuodaan k bittiä -Kooderi lisää bittijoukkoon redudanssi, jolloin muodostuu n bitin mittainen koodisana -Vastaanottaja muodostaa koodisanasta alkuperäisen k bitin mittaisen bittijoukon *Tehokkuuden kannalta tärkeintä: -Mahdollisimman suuri osa biteistä syntyy virheettömästi *Virheiden määrä on suoaran riippuvainen S/N-suhteesta -alarajana nk. Shanonnin raja *S/N-suhdetta voidaan nostaa nostamalla lähetystehoja -Kasvattaa virtalähteitä -Nostaa laitteiden hintoja -Viranomaismääräykset rajoittavat käytettäviä lähetystehoja *Koodisana sisältää enemmän bittejä kuin alkuperäinen tieto -Yhteyden läpimeno pienenee -Kapaisteettitarve kasvaa *Koodaus pienentää bittivirhesuhdetta (BER) -Koodaus korjaa siirtovirheet -Saa siirtotien näyttämään paremmalta -----------FEC-tekniikoita *Konvoluutiokoodaus -GSM-puheen koodaus -IEE 802.11a/g OFDM-tekniikka -GPRS-konvoluutiokoodaus *Lohkokoodaus -Hemming koodaus *Turbokoodaus -----------OSI-malli *Osi-mallissa tietoliikenneohjelmistot on jaettu osiin, kerroksiin *Kukin kerrokista käyttää yhtä alemman kerroksen palvelua ja tarjoaa palvelua yhtä kerrosta ylemmäs *OSI-mallissa jokaisella kerroksella omat rajapinnat, Service Access Pointit -LSAP, NSAP, ... *Standardi määrittelee tarkasti kerrosten tehtävät, mutta tuotevalmistajat saavat ne tehdä kuin haluavat -----------OSI-kerrosten päätehtävät *Fyysinen kerros, joka käsittelee sähköimpulsseja, valoa tai muuta fyysistä tekniikkaa *Siirtoyhteyskerros tai siirtokerros, joka hoitaa paikallisen lähiverkon laitteiden välisen liikennöinnin *Verkkokerros, joka hoitaa globaalin reitityksen ja kohdekoneen löytämisen koko internetistä *Kuljetuskerros (Transport layer), joka huolehtii siitä, että paketit tulevat perilla ja että ne järjestetään oikeaan järjestykseen. Myös vuonahallinta on kuljetuskerroksen tehtävä *Istuntokerros (Yhteysjakso, Session layer), joka huolehtii useiden yhdessä yhteydessä kulkevien istuntojen mulipleksoinnista *Esitystapa (presentation layer), joka muuttaa tiedon käyttäjälle sopivaan muotoon, kuten kuvan pikseleiksi tai Unicode-tekstin kiinankielisiksi merkeiksi. *Sovelluskerros, jolle itse käyttäjälle näkyvät sovellukset sijoittuvat ----------Transmission Control Protocol / Internet Protocol *TCP/IP on nimensä mukaisesti jakautunut kahteen eri pääprotokollaan *Alunperin Yhdysvaltain puolustusministeriön kehittämä ARPANET -verkolle *Todellinen de facto -standardi -Täysin valmistaja- ja laiteriippumaton *Tehtävänä tarjota useammasta verkosta koostuvalle verkolle liikenne- ja viestisäännöt *TCP ja IP sijoittuu OSI -mallin 4. ja 3. kerrokselle -------------TCP/IP vs. OSI *TCP/IP -arkkitehtuuri lähtee siitä, että on yksi kaikille yhteinen protoklolla, IP *TCP/IP -malli sovelutuu hyvin protokollien käytännön toteuttamiseen *TCP/ip muodostaa hierarkian, jossa sekä verkkokerros että kuljetuskerros ovat näkyvissä sovelluksille *OSI-mallissa voidaan periaattessa vaihtaa eri kierroksilla käytettäviä protokollia *Osi-malli sovelutuu paremmin apuvälineeksi tietoliikenneverkoista puhuttaessa *OSI-mallissa oalemmat kerrokset on piilotettu ylemmiltä TCP/IP vs. OSI ------------------------------------------ TCP-malli | OSI-malli ------------------------------------------ | Sovelluskerros Sovelluskerros | Esitystapakerros | Istuntokerros ------------------------------------------ Kuljetuskerros(TCP) | Kuljetuskerros ------------------------------------------ Verkkokerros (IP) | Verkkokerros ------------------------------------------ Peruskerros | Siirtoyhteyskerros | Fyysinen kerros ------------------------------------------ ------------Protokolla *Protokolla on yhteyskäytäntö (standardi), joka mahdollistaa laitteiden tai ohjelmien väliset yhteydet *Sekä lähettäjä että vastaanottaja toimivat saman käytännön mukaisesti *On olemassa useita eri protokollia eri käyttätarkoituksiin *Käytettävästä protokollasta sovitaan yhteyden alussa, ns. kättelyvaiheessa ------------Domain name system *Hajautettu tietokanta *Mahdollistaa selkokielisiä internet osoitteita vastaavien IP-osoitteiden selvittämisen *Nimipalvelu jakautuu itsenäisesti hallittaviin vyöhykkeisiin *Jokaisella vyöhykkeellä on esnsisijainen palvelin sekä toisiopalvelin/-mia *Tietty nimipalvelin voi palvella useita eri vyöhykkeitä *Ylläpitäjä päivittää aina ensisijaista nimipalvelinta, josta muut sitten kopioivat tiedon *Ylimmällä tasolla hierarkiassa on ns. juuripalvelin, joita on maailmanlaajuisesti 13kpl *Juuren alla oleva Top level Domani -taso muodostuu kolmesta osasta: -Arpa -Generic (organizational) -Country *Arpa muodostaa käänteisen nimipalvelun juuren ------------IP-osoiteluokat *IPv4 osoitteet 32bit binaarilukuja *Esitetään desimaalimuotoisina kahdeksan bitin ryhminä -192.168.140.100 *Osoitteet jaettu eri luokkiin *Eri luokkien osoitteissa verkkotunnuksen ja konetunnuksen bittimäärä vaihtelee *A-luokan osoitteen ensimäinen bitti on aina 0 *Seuraavat 7 bittiä ilmaisevat verkon tunnuksen ja loput 24 bittiä työasematunnuksen *Osoiteavaruus on: -1.0.0.0 - 126.255.255.255 *B-luokan osoitteet alkavata aina bittiyhdistelmällä 10 *Seuraavat 14 bittiä ilmaisevat verkkotunnuksen ja loput 16 bittiä työasematunnuksen *Osoiteavaruus on -128.0.0.0 - 191.255.255.255 *B-luokassa on maksimissaan 16 384 verkkoa ja jokaisessa niissä enintään 65 534 laiteosoitetta *C-luokan osoiteet alkavat aina 110 *Seuraavat 21 bittiä ilmaisevat verkon oosoitteen ja loput 8 bittiä työaseman *Osoiteavaruus: -192.0.0.0 - *Osoitteen alussa olevat bitit määräävät mihin luokkaan kuuluu *A- ja B- luokka tuhlaa käytettävissä olevaa osoiteavaruutta *C-luokan 254 laitetunnusta on yrityskäytössä usein liian vähän