BAFF Perus- ja sovellustietoja Yleistä Automaation tiedonsiirtoon liittyviä termejä ja käsitteitä

Transkriptio

1 BAFF Perus- ja sovellustietoja Yleistä Duocon Oy, 1 JOHDANTO Tähän paperiin on koottu eräitä keskeisiä tiedonsiirtoon liittyviä käsitteitä, joista osaan on tehty laatijan omaan käsitykseen perustuva kuvaus tai kuvauksen käännös. Laajemmin hyviä termejä ja niiden kuvauksia löytyy Suuresta Tietotekniikan Sanakirjasta [Hannu Jaakkohuhta] ja Lähiverkkojen tekniikka-kirjasta [Kari Saarelainen] 2 TIEDONSIIRRON TEHTÄVIIN LIITTYVIÄ TERMEJÄ Sanoman lohkominen ja kokoaminen (Segmentation and Reassembly) Ohjaustiedon lisääminen (Encapsulation) Yhteyden valvonta ja ohjaus (Connection control) Vuon valvonta (Flow control) Virheenkäsittely (Error control) Tahdistaminen (Synchronize) Järjestäminen (Sequencing) Välittää sanoman kahden viestijän (sovelluksen) välillä. Sanoman koosta tai viestinnän kestosta riippuen sanoma lähetetään yhtenä tai useampana kiinteän tai vaihtuvan mittaisena lohkona. Näitä lohkoja kutsutaan PDU:ksi (Protocol Data Unit). Sanomalohkon eli datan lisäksi PDU lohkoon tarvitaan liikenteen ohjausja valvontatehtäviä avustavaa informaatiota. Informaatio sisältää tiedonsiirron osoitteet, virheen havaitsevat ja korjaavat koodit sekä muita protokollaa ohjaavia tietoja muodostaen PDU kehyksen. Sanoma voidaan lähettää paketteina verkkoon välitettäväksi vastapuolelle ilman osapuolten aiempaa sopimusta. Paketeista osa saattaa kadota matkalla ja ne voivat tulla perille satunnaisessa järjestyksessä. Pakettien perillemeno voidaan varmistaa tiedonsiirron ylemmillä kerroksilla. Tällöin on kyse yhteydettömästä tiedonsiirrosta. Yhteydellisessä tiedonsiirrossa yhteyden muodostuminen ja purkaminen perustuu molemminpuoliseen sopimukseen. Siirretyt sanomat koodataan, jolloin kadonnut data havaitaan ja lähetetään uudelleen. Vastaanottajan suorittama toiminta, joka rajoittaa lähettävän osapuolen tiedon syöttöä ettei se ylitä vastaanottajan vastaanottokykyä. Vähintään havaitsee ja vaativimmissa sovelluksissa myös korjaa itse datassa tai ohjausinformaatiossa ilmeneviä virheitä. Tiedonsiirron aikana ilmenneet korvaamattomat poikkeamat ilmoitetaan sovelluskerrokselle. Huolehtii siitä, että viestivät sovellukset ovat samassa tilassa, muodostamassa yhteyttä, tiedonsiirrossa tai purkamassa yhteyttä. Pitkissä tiedonsiirtotilanteissa käyttäjä voi valita jaksottaisesti toistuvia tahdistuspisteitä. Tiedonsiirtovirheen ilmetessä voidaan korjauslähetys aloittaa edellisestä tahdistuksesta välttäen koko sanoman uudelleen lähetys. Numeroi PDU:t, jotta lähetysjärjestys voidaan tunnistaa. Toiminta on tärkeä datan järjestyksenmukaiselle toimittamiselle, vuon valvonnalle ja virheenkäsittelylle. Pvm: Julkaisutunnus:

2 Yleistä Sivu 2 Osoitus (Addressing) Ohjausvaste Operointivaste Läpäisyaika Tiedonsiirtovaste Verkossa, jossa on useita osapuolia, tulee tiedonsiirtoon keskenään pyrkivien tunnistaa toisensa. Kaikilla verkossa olevilla on oltava yksilöllinen tunnus. Tunnukset jakautuvat paikalliseen ja alueelliseen tunnukseen. Paikallistunnista tarvitaan yhden lähiverkon sisällä ja alueellista tunnusta useiden lähiverkkojen muodostamassa kokonaisuudessa. Aika, joka kuluu anturin havaitseman muutosilmiön aiheuttaman signaalin siirtymiseen toimilaitteen toiminnaksi. Aika, joka kuluu operaattorin lähettämästä ohjauksesta palautteen saamiseen järjestelmän reagoimisesta. Kokonaistiedonsiirtoaika lähettävän solmun sovelluskerrokselta vastaanottavan solmun sovelluskerrokselle. Yhteydellisessä viestinnässä aika, joka kuluu sanoman lähettämisestä sovelluskerrokselta vastaanottajalle ja kuittauksen saapumiseen takasin. 3 TIEDONSIIRTOYMPÄRISTÖÖN LIITTYVIÄ TERMEJÄ Todellinen järjestelmä (Real System) Todellinen avoin järjestelmä (Real Open System) Avoin järjestelmä (Open System) Sovellusprosessi (Application-process) OSI-ympäristö (Open System Interconnection Environment, OSIE) Paikallinen järjestelmäympäristö (Local System Environment, LSE) Yhteensopivuus (Compatibility) Yhteenliitettävyys (Interconnectability) Joukko tietokoneita, niiden ohjelmistoja, oheislaitteita, päätteitä, henkilöoperaattoreita, fyysisiä prosesseja, tiedonsiirtovälineitä jne., jotka muodostavat itsenäisen kokonaisuuden tiedon käsittelyyn ja/tai siirtoon. () Todellinen järjestelmä, joka noudattaa tiedonvälityksessä toisen todellisen järjestelmän kanssa OSI-standardin vaatimuksia. () Referenssimalliin perustuva esitystapa todellisen järjestelmän niistä ominaisuuksista, jotka ovat yhteneväisiä OSI-standardiin. () Todellisen avoimen järjestelmän osa, joka suorittaa tiedon käsittelyä yksittäiselle sovellukselle. () Käsitteellinen esitystapa joukolle kuvauksia, elementtejä, toimintoja, palveluja, protokollia jne., joka perustuu OSI-malliin ja on johdettu määritellyistä standardeista niin, että toteutettuna mahdollistaa viestinnän avoimessa järjestelmässä. () Käsitteellinen esitystapa siitä osasta todellista järjestelmää, joka ei ole yhteneväinen OSI-standardiin. () Toimii itsenäisesti aiheuttamatta toiminnallisia häiriöitä muille verkossa oleville laitteille. Laitteilla on yksilölliset, hajautettuun käyttöön tarkoitetut sovellukset. Toimii yhdessä toisten laitteiden kanssa. Sovellus on uudelleen ohjelmoitava sisältämään korvaavan laitteen yksilölliset parametrimäärittelyt, toiminnallisuudet ja dynaamiset vasteet.

3 Yleistä Sivu 3

4 Yleistä Sivu 4 Yhteistyökykyisyys (Interworkability) Yhteistoiminnallisuus (Interoperability) Korvattavuus (Interchangeability) Liitä ja käytä (Plug & Play) Liitä, käynnistä ja käytä (Plug, Touch & Play) Helppoasenteinen (Easy installation) Ammattiasenteinen (Professional installation) Tukee parametrien siirtoa laitteiden välillä perustuen samoihin parametrimäärittelyihin. Sovellus on uudelleen ohjelmoitava sisältämään korvaavan laitteen toiminnallisuudet ja dynaamiset vasteet. Toimii hajautetussa sovellusym päristössä käyttäen yhteisiä käyttäjäkerroksen parametrejä ja dataa. Sovellus mukaan lukien korvaava laite, jatkaa toimintaansa kuten ennen, mutta kenties toisenlaisin dynaamisin ominaisuuksin, kun laite käyttää saman standardin kiinteitä osia. Epästandardit optiot edellyttävät sovelluksen uudelleen ohjelmointia. Toimii hajautetussa sovellusympäristössä käyttäen yhteistä protokollaa, dataa ja toiminnallisuutta. Sovellus mukaan lukien korvaava laite, jatkaa toimintaansa kuten ennen, samoin dynaamisin ominaisuuksin. Laitteissa pistokeliittimet ja käyttöönotto vain liitäntä suorittamalla. Ei muita toimenpiteitä tai työkaluja. Soveltuu vain määriteltyyn tarkoitukseen. Muunneltavuus huono. Kuten edellä, mutta käyttöönotto edellyttää painikeohjausta tai yksinkertaista asetuksen suoritusta. Voidaan konfiguroida uuteen käyttöympäristöön. Konfigurointi tiettyä menettelytapaa noudattaen. Esim. asennuslevykkeen avulla, käyttäen koodinäppäimiä, kytkemällä tuloja tiettyihin paikkoihin jne. Konfigurointi tapahtuu erikoisvälineillä. Voidaan toteuttaa toiminnoiltaan ja laajuudeltaan erilaisia sovelluksia. 4 VERKON RAKENTEESEEN LIITTYVIÄ TERMEJÄ Solmu (Node) Väyläsolmu Hallintasolmu Päätelaitesolmu Yleisnimitys kanavaan liitetylle laitteelle, joka on varustettu viestinnässä tarvittavalla lähetin-vastaanottimella, tarvittavilla prosessoreilla tiedonsiirtoon ja käsittelyyn sekä tiedontallennusresursseilla. Solmussa voi olla resursseja myös suppealle sovellusohjelmalle Yhteisnimitys väylän topologiaan ja liikennöintiominaisuuksiin vaikuttaville väyläelimille. Näitä ovat toistimet, sillat, reitittimet ja väyläkytkimet. Solmu, joka sisältää palvelun toteuttavan sovellusohjelman joko osittain tai kokonaisuudessaan ja johon tarvittavat anturitiedot ja toimilaiteohjaukset on liitetty analogisten I/O-liitäntöjen tai väyläliitännän kautta. Tyypillistä on sovellusohjelman vapaa ohjelmoitavuus, joko verkon tai solmuun liitettävän ohjelmointilaitteen kautta. Solmussa ei ole mitään sovellusohjelmaan liittyviä käyttölaitteita. Hallintasolmun eräs erikoistyyppi on verkonhallintasolmu, jossa on vain verkon liikenteen hallintaan liittyvä sovellusohjelma. Solmu, joka on integroitu anturiin, ohjauskojeeseen tai toimilaitteeseen. Siinä on tyypillisesti ainakin mittausinformaation tai ohjausinformaation käsittelyyn liittyvä metrologinen ohjelma. Lisäksi siinä voi olla yleensä valmistajan esiohjelmoima solmun käyttötarkoitukseen liittyvä sovellusohjelma.

5 Yleistä Sivu 5 Kanava (Channel) Päästä päähän ja koko yhteyden kattava sähköinen siirtotie, joka yhdistää kaksi sovelluskohtaista ohjelmaa. Huom: Väylässä voi olla moduloinnilla aikaansaatu useampia kuin yksi kanava.

6 Yleistä Sivu 6 Segmentti (Segment) Yhdyskäytävä (Gateway) Silta (Bridge) Reititin (Router) Toistin (Repeater) Väyläosa (Subnet) Väylä (Bus) Väline (Media) Hallinta-alue (Domain) Verkko (Network) Konfigurointi (Configuration) Solminta (Binding) Verkon fyysiseen rakenteeseen liittyvä termi, joka tarkoittaa toistimilla (repeater), silloilla (bridge) ja/tai reitittimillä (router) yhdistettyjä kanavia. Oppivaa reititintä (learning router) ei voi käyttää segmentissä, vaan sitä käytetään nimenomaan eristämään segmentit toisistaan, tarkoituksena lisätä kapasiteettia ja parantaa luotettavuutta Laite tai ohjelmisto, joka sovittaa erityyppisiä verkkoja (yhteyskäytäntöjä) toisiinsa. Yhdyskäytäviä on monentasoisia sisältäen yleensä yhden tai useampia protokollanmuunnostoimintoja. Kahta verkon osaa yhdistävä laite, joka toimii lähiverkon MAC-kerroksella. Se siis siirtää vain lähiverkon kehyksiä, eikä ota kantaa niissä kuljetettaviin protokolliin. Joissakin verkkoratkaisuissa laitetta kutsutaan myös reitittimeksi. Laite, joka huolehtii sanomien reitityksestä. Toimii OSI-mallin verkkokerroksella ja vaatii liikennöinniltä sellaisen reitittävän protokollan käyttämistä, johon sillä on reititysvalmiudet. Aktiivinen lähiverkon osa, joka vastaanottaa, vahvistaa ja lähettää kaiken verkossa olevan liikenteen. Käytetään pitkien kaapelisegmenttien yhteydessä. Verkon toiminnalliseen rakenteeseen liittyvä termi. Protokollasta riippuen tietyn solmumäärän muodostama ja samaan segmenttiin kuuluva looginen kokonaisuus. Verkon fyysiseen rakenteeseen liittyvä termi, joka tarkoittaa tiedonsiirtovälinekokonaisuutta, jossa viestintä tapahtuu saman protokollan alaisuudessa. Väylä on siten maantieteellisesti rajoitetun tiedonsiirtoympäristön kuvaus. Liikennöinti väylästä ulospäin tapahtuu aina yhdyskäytävän (gateway) kautta. Verkon fyysiseen rakenteeseen liittyvä termi ja tarkoittaa siirtovälinettä datakehysten kuljettamiseksi. Siirtoväline (media) voi olla johdinpari, koaksiaali, valotajuus (IRF) tai radiotaajuus (RF). Verkon toiminnalliseen rakenteeseen liittyvä termi. Se kuvaa tiedonsiirron loogista rakennetta eli virtuaalista tietosiirtorakennetta. Vain samassa hallinta-alueessa sijaitsevat solmut voivat viestiä keskenään. Väylistä yhdyskäytävien avulla muodostettu alueellisesti rajoittamaton rakenne, joiden välillä voi olla kiinteästi kytkettyjä tai valinnaisesti kytkeytyviä yhteyksiä ja jossa käytettävät protokollat voivat väyläkohtaisesti vaihdella. Verkkoja ryhmitellään maantieteellisen kattavuutensa mukaan. Yleisesti käytettyjä lyhenteitä ovat LAN (Local Area Network), MAN (Metropolitan Area Network) ja WAN (World Area Network). Niiden alueellista määrittelyä ei kuitenkaan ole tehty. Järjestelmäkokoonpano, joka osoittaa laitteiden ja/tai järjestelmien yhteen liitetyn toiminnallisen kokonaisuuden. Solmujen välisten tietoliikenneyhteyksien muodostaminen. Tämä tarkoittaa, että solminnassa solmuille luodaan tiedonsiirtotaulukkojen sisältö, joiden perusteella määräytyvät tietojen vaihto ja vaihdettavan tiedon rakenne. 5 PROTOKOLLAAN LIITTYVIÄ TERMEJÄ

7 Yleistä Sivu 7 OSI-fyysinen kerros (Physical Layer) Verkkoliitännän mekaaniset ja sähköiset ominaisuudet. Miten signaalin arvot 1 ja 0 muodostetaan.

8 Yleistä Sivu 8 OSI-siirtoyhteyskerros (Data Link Layer) OSI-verkkokerros (Network Layer) OSI-kuljetuskerros (Transport Layer) OSI-yhteysjaksokerros (Session Layer) OSI-esityskerros (Presentation Layer) OSI-sovelluskerros (Application Layer) Yhteydellinen viestintä (Connection) Yhteydetön viestintä (Connectionless) Kuittaava (Acknowledgement, ACK) Kuittaamaton (Unacknoeledgement, UNCK) Nollaus (Reset) Prioriteetti (Priority) Tiedonsiirron fyysinen toteuttaminen eli pääsy väylään. Kuka lähettää ja koska. Reititys, yhteyden rakentaminen ja purkaminen. Miten data saatetaan solmulta toiselle. Päästä-päähän tiedonsiirron varmistaminen. Kytkennän hallinta, virhetarkkailu, siirron valvonta. Miten datavuon virheet havaitaan ja korjataan. Viestinnän hallinta. Miten sanoma puretaan dataksi ja yhdistetään takaisin. Sanomasiirron tahdistus. Siirron muotosäännöt ja esitystapamuunnokset. Miten sanoma saadaan sovellukselle sopivaan muotoon. Tiedostojen siirto, saanti ja hallinta, asiakirjojen ja sanomien vaihto. Mikä on sanoman sisältämän informaation käyttötarkoitus. Yhteyden muodostus: Toinen osapuoli ehdottaa yhteyden muodostamista, jonka toinen joko hyväksyy tai hylkää. Datasiirto: Vaihdetaan dataa, johon yleensä liitetään järjestysnumerot, jotka vastaanottaja kuittaa. Kadonnut data lähetään uudelleen. Kuittausmenettelyllä voidaan myös vaikuttaa tietovuon nopeuteen. Yhteyden purku: Osapuoli ilmoittaa haluavansa purkaa yhteyden ja kun vastapuoli ilmoittaa vastaanottaneensa ilmoituksen. Lähetetään ilman edeltävää sopimusta sanomapaketteja verkkoon, joka välittää ne osoitetun osapuolen vastaanotettavaksi. Jokainen paketti lähetään erikseen ja ne voivat kadota matkalla tai tulla perille satunnaisessa järjestyksessä. Pakettien läpimeno voidaan varmistaa erillisellä protokollalla. Sanomaan liittyvä vaatimus vastaanottajan kuittauksesta, että sanoma on oikein vastaanotettu. Liittyy yhteydelliseen viestintään. Sanoman sattumanvarainen lähetys, jonka perille tuloa ei varmisteta. Liittyy yhteydettömään viestintää. Joidenkin tiedonsiirto-ominaisuuksien suhteen tarvittava toiminta, jolla vaikutetaan tiedonsiirron tahdistukseen tai tarpeettomien lähetyskertojen toistamiseen. Protokollaan liittyvä ominaisuus, jolla sanomille voidaan antaa etuoikeuksia tiedonsiirrossa. Ratkaisuja on kahdenlaisia: 1) priorisoiduilla sanomilla on oma väyläpuskurinsa, josta lähetys ja vastaanotto aina ensin tapahtuu, 2) priorisoidut sanomat siirretään aina väyläpuskurin alkuun ensimmäiseksi lähetettäväksi.