Jarmo Jokitalo ILMOITUKSENSIIRTO JA HÄLYTYSTIETOJEN SIIRTÄMINEN IP-VERKOSSA

Transkriptio

1 Jarmo Jokitalo ILMOITUKSENSIIRTO JA HÄLYTYSTIETOJEN SIIRTÄMINEN IP-VERKOSSA Opinnäytetyö KESKI-POHJANMAAN AMMATTIKORKEAKOULU Ylivieskan yksikkö Tietotekniikka

2 TIIVISTELMÄ OPINNÄYTETYÖSTÄ Yksikkö Ylivieskan yksikkö Aika Tekijä/tekijät Jarmo Jokitalo Koulutusohjelma Tietotekniikan koulutusohjelma Työn nimi ILMOITUKSEN SIIRTO JA HÄLYTYSTIETOJEN SIIRTÄMINEN IP VERKOSSA Työn ohjaaja Alpo Keski Rahkonen Sivumäärä liite Työelämäohjaaja Ritva Saviluoto Julkiset ja yksityiset IP pohjaiset verkot kehittyvät ja niitä käytetään nykyään suurimmassa osassa Suomen kotitalouksista. Tämän päivän käytössä olevista IP yhteyksiä yleisimpiä ovat ADSL laajakaistayhteydet, langattomat lähiverkot ja matkapuhelimien kiinteähintaiset yhteydet. Operaattorit ovat kiinnostuneet niiden käyttämisestä myös hälytysjärjestelmien ilmoituksensiirrossa, koska noiden tekniikoiden avulla voidaan tavoittaa lisää tilaajia olemassa olevia yhteyksiä käyttäen. Työssä käsitellään IP verkkojen toimintaa sekä Telcont Oy:n valmistamaa ja patentoimaa IP pohjaista hälytystietojen välitysjärjestelmää. Työssä kokeillaan Telcont Oy:n laitteilla testiyhteyttä sekä pohditaan niiden käyttömahdollisuuksia eri tekniikoilla. Työn tulosten perusteella PPO Oy tulee soveltamaan IP pohjaista järjestelmää sen vahvuusalueilla palveluiden parantamiseksi. Asiasanat Ilmoituksensiirtojärjestelmä, IP verkko

3 ABSTRACT CENTRAL OSTROBOTHNIA UNIVERSITY OF APPLIED SCIENCES Ylivieska Date Degree programme Information Technology Name of thesis Transmitting alarm signalling and alarm data over IP networks Instructor Alpo Keski Rahkonen Supervisor Ritva Saviluoto Author Jarmo Jokitalo Pages Public and private IP based networks are developing and the most of Finnish households use them nowadays. A Few of the most usual IP connections today are ADSL broadband connections, wireless local area networks, and mobile phone connections with fixed price. Operators are interested in using those techniques in secure transmission of alarm signalling because with those techniques it is possible to get more clients by using existing connections. This thesis focused on the function of IP networks and IP based alarm signal transmission system which has been made and patented by Telcont Oy. A test connection was also made by using Telcont Oy devices. Moreover, their applicability with different techniques was also discussed. PPO Oy will utilize an IP based system in its strong aresas to improve their services. Key words Alarm signal transmission, IP network

4 KÄSITTEIDEN MÄÄRITTELYT 2G 3G 4G ATM ATM -protokolla ATS Comsystem Datalarm DLS ETSI GPRS GSM IEEE IP IPVK IS ISDN ISO LAN LVIS OSI PIJ PPO RIJ (3,2,1) TCP TDMA VK VoIP WAN Second generation, toisen sukupolven matkapuhelinjärjestelmä Third Generation, kolmannen sukupolven matkapuhelinjärjestelmä Neljännen sukupolven matkapuhelinjärjestelmä Alarm Transmitter Module (Telcont - hälytysvälitin) Asynchronous Transfer Mode -protokolla Alarm Transmitter Supervisor (Telcont - valvontayksikkö) Ilmoituksensiirtojärjestelmä Ilmoituksensiirtojärjestelmä Digital Subscriber Line European Telecommunications Standards Institute General Packet Radio Service Global System for Mobile communications Institute of Electrical and Electronics Engineers Internet Protocol IP -pohjainen valvontakeskus Ilmoituksensiirto Integrated Services Digital Network International Organization of Standardization Local Area Network eli lähiverkko Lämpö-, Vesi-, Ilmastointi- ja Sähköjärjestelmät Open Systems Interconnection reference model Paloilmoitinjärjestelmä - Hälytysluokkamäärittely Pohjanmaan Puhelin Oy Rikosilmoitinjärjestelmä - Hälytysluokkamäärittely Transmission Control Protocol Time Division Multiple Access Valvontakeskus Voice over IP Wide Area Network

5 Sisällysluettelo: TIIVISTELMÄ ABSTRACT ESIPUHE KÄSITTEIDEN MÄÄRITTELYT SISÄLLYSLUETTELO 1 JOHDANTO 1 2 IP -YHTEYDET OSI -mallin kerrokset IP eli Internet Protocol 4 3 WAN VERKKOLIITYNTÄ - PPO OY 5 4 GSM -PERUSTEITA 7 5 WIMAX 10 6 ILMOITUKSENSIIRTOJÄRJESTELMÄ Nykykäyttö Comsystem 12 7 ILMOITUKSENSIIRTO IP -VERKOSSA 13 8 IP -POHJAINEN IS -JÄRJESTELMÄ - TELONT OY Tietoturva ATM ATS -yksikkö IPVK ja valvomo GSM/GPRS -verkon käyttö 22 9 VERTAILUA KOEKÄYTTÖ TYÖN TULOKSIA YHTEENVETO 28 LÄHDELUETTELO 29 LIITTEET

6 1 1 JOHDANTO PPO rakensi ensimmäisen kiinteän ilmoituksensiirtoverkon 80-luvulla, jolloin rakennettiin Datalarm -verkko. Tätä verkkoa käytettiin aina 90-luvun loppupuolelle saakka. Vuosituhannen vaihteessa Datalarm -verkko jätettiin pois käytöstä, koska sen laitteiden kehitys loppui ja varaosien saatavuus heikkeni. Tilalle rakennettiin Comsystem -verkko, joka on nykyäänkin käytössä PPO:n alueella. (Tervonen 2000, 1.) IP -verkkojen yleistyessä on avautunut mahdollisuus myös niiden käyttämiseen yleisesti ilmoituksensiirrossa. Nykyään IP -verkot kattavat lähes koko Suomen jossain verkkotekniikan muodossa. Nopeat Internet-yhteydet ovat nykyisin yleisiä kotitalouksissa ja yrityksissä, eikä tässä yhteydessä sovi myöskään unohtaa mobiileja Internet-yhteyksiä, kuten matkapuhelinyhteyksiä GPRS ja WCDMA sekä langatonta laajakaistaa WiMAX:ia. Käyttämällä IP -verkkoja voidaan hyödyntää valmiita verkkoja ja IS -järjestelmässä valvottavien kohteiden maantieteellisellä sijainnilla ei ole merkitystä. Työn tavoitteena on tutustua Telcont Oy:n tarjoamaan IP -pohjaiseen ilmoituksensiirtotekniikkaan, joka mahdollistaa ilmoituksensiirron lähiverkkojen ja julkisen IP -verkon, Internetin läpi. Tässä tekniikassa asiakkaan päätelaite ottaa yhteyden Internetin läpi valtakunnalliseen TurvaLinja -ilmoituksensiirtoverkkoon. Yhteys toimii ilman tunnelointeja ja se on myös yhteensopiva Comsystem -järjestelmän kanssa. Työssä on tavoitteena myös uuden järjestelmän etujen ja haittojen selvittäminen sekä niiden vertaaminen Comsystem -järjestelmän vastaaviin ominaisuuksiin. Työn käytäntö- eli demoprojektivaiheessa asennetaan demoliittymä tai -liittymiä, joita koekäytetään ja testataan. Demoprojektivaiheesta kirjataan ylös käyttökokemuksia. Nykyinen Comsystem -järjestelmä on luotettava, joten työn tarkoituksena ei ole syrjäyttää sitä, vaan Telcont Oy:n IP -pohjaista järjestelmää suunnitellaan käytettäväksi sen rinnalla niissä kohteissa, joissa IP -liikenteen päällä toimivan järjestelmän vahvuudet korostuvat verrattuna Comsystem -järjestelmään. Työssä on tarkoitus selvittää ja verrata järjestelmien vahvuuksia.

7 2 2 IP -YHTEYDET Tietoliikennetekniikoissa monimutkaisia kokonaisuuksia on ollut tapana jakaa pienempiin kokonaisuuksiin eli protokollakerroksiin, joita on helpompi hallita. Kerrosmalliajattelu tekee mahdolliseksi myös erilaisten verkkotekniikoiden yhteensovittamisen kerrosten välisen rajapintamäärittelyn ansiosta. Kukin kerros käyttää yhtä ylemmän ja alemman kerroksen palveluja. Kerrosmalleja ja protokollia tutkittaessa ei voi välttyä ISO:n (International Standards Organization) OSI (Open Systems Interconnection reference model) -mallilta, joka on nykyään perustana lähes kaikelle tietoliikenteelle. (Kaario 2002, 18.) Tässä työssä keskitymme myös TCP/IP -viitemalliin, joka on kehitetty ns. jälkikäteen eli malli on kehitetty vasta TCP/IP -protokollien kehittämisen jälkeen. TCP/IP - protokollaperhe tarkoittaa joukkoa Internet-protokollien eli IP:n ympärille liittyvistä protokollista. TCP/IP -mallin kolmella kerroksella on vastineet OSI -mallissa (Kuva 1). Kuva 1: OSI -mallin kerrosten suhde TCP/IP -protokollakerroksiin OSI -malli on jaettu seitsemään kerrokseen. Fyysinen kerros on järjestyksessä ensimmäinen (L1) ja vastaavasti pinon ylimmäinen sovelluskerros on seitsemäs (L7) kerros.

8 3 2.1 OSI -mallin kerrokset Fyysinen kerros hoitaa signaalien eli bittien fyysisen siirtämisen siirtotiellä. Kerroksen osia voivat olla siirtotien ei-ohjelmalliset osat kuten kaapelit, liittimet tai langattoman siirtotien radioaallot. Kun muut kerrokset ymmärtävät biteistä eli ykkösistä ja nollista, fyysinen kerros määrittelee säännöt, joilla bitit muutetaan sähköisiksi signaaleiksi. Siirtokerros tai linkkikerros jakautuu kahteen kerrokseen. LLC (Logical Link Control) - kerrokseen ja MAC (Media Access Control) -kerrokseen. MAC -kerros on olennainen osa siirtokerroksessa. Sen tehtävänä on varmistaa tasapuolinen käytettävyys verkon eri käyttäjille. LLC -kerros ylläpitää kehyksien järjestystä sekä hoitaa virheellisten pakettien uudelleenlähetyksen ja vuonohjauksen. Verkkokerros reitittää paketit verkossa lähettäjältä kohteeseen. Tunnetuin verkkokerroksen protokolla on IP -protokolla. Reititin on yksi verkkokerroksen laite. Se ohjaa paketit IP -osoitteen perusteella parasta reittiä perille. Kuljetuskerros huolehtii datan läpinäkyvästä kuljettamisesta liikennöivien järjestelmien välillä. Kuljetuskerros toimii linkkinä alempien eli edellä mainittujen ja ylempien kerrosten välissä. Kerroksen protokollaesimerkkeinä TCP ja UDP. Kerros huolehtii tarvittaessa pakettien oikeasta järjestyksestä vastaanotossa sekä uudelleenlähetyksestä. Istuntokerros valvoo verkossa olevien koneiden yhteystarpeita sekä muodostaa ja purkaa yhteyksiä niiden välillä. Istuntokerros huolehtii, että pakettien kuittaukset tulevat oikealta koneelta ja lähtevät oikeaan koneeseen. Esitystapakerros huolehtii ja sopii käytettävän esitystavan. Kerroksen tiedostomuotoja ovat mm. pakattu kuvatiedosto JPG ja videotiedosto MPEG. Sovelluskerros mahdollistaa verkkoresurssien käytön eri tietoliikennesovelluksille. Sovellusohjelmaesimerkkinä voisi olla sähköposti ja protokollaesimerkkinä ATM - ja ATS -päätteiden palvelinprotokollana oleva FTP. (Heikkilä 2005, 20 21) (Kaario )

9 4 2.2 IP eli Internet Protocol IP -protokolla on OSI ja TCP/IP -mallin verkkokerroksen protokolla. Se on yleisesti käytössä oleva protokolla ja Internetin käyttö perustuu IP -yhteyksiin. Internetin protokolla huolehtii IP -pakettien toimittamisesta pakettikytkentäisessä verkossa, Internetissä. IP -pakettien reititys kohteeseen verkkokerroksella tapahtuu IP -osoitteiden avulla. Verkossa reitittimet eivät tutki IP -paketin sisällä olevaa protokollaa, vaan paketti välitetään kohteeseen osoitteen perusteella. (Järvinen 1995, 41.) Nykyisin yleisesti käytössä olevan IP -protokollan IPv4:n (IP versio 4) osoitteet ovat 32-bittisiä. Ne koostuvat neljästä 8-bittisestä osasta. Kukin osa esitetään tyypillisesti desimaalilukuina eli erilaisia IP -osoitteita voidaan muodostaa korkeintaan miljardia. Nykyisellä protokollaversiolla osoitteita on jo nykytarpeisiin nähden varsin rajoitetusti. Nykyisen IPv4:sen seuraaja on IPv6 -protokolla, jonka on tarkoitus korvata tulevaisuudessa nykyinen protokolla, on 128 -bittinen. IPv6 -protokollan etuna mahdollisten osoitteiden lukumäärä, joka on Tämä mahdollistaa IP -verkkojen entistä laajemman käytön. IP -osoitteita on niin kutsuttuja dynaamisia sekä staattisia eli kiinteitä osoitteita. Internet -liittymän käyttötarpeet sanelevat sen, tarvitaanko liittymässä staattista vai dynaamista osoitetta. Mikäli liittymässä toimii http tai ftp -palvelin, se tarvitsee kiinteän osoitteen. Tässä työssä tutkittavat valvontalaitteet sisältävät http -palvelimen etäyhteyttä varten, joten kiinteä IP -osoite on erityisesti ATS (Alarm Transmitter Supervisor) -yksikön kohdalla välttämätön. ATM (Alarm Transmitter Module) -yksikön asetuksia voidaan muuttaa myös ATS:n kautta, joten ATM voi toimia myös dynaamisella osoitteella. (Telcont-materiaali) Nykyään yleisemmin käytettyä dynaamista IP -osoitetta käyttävän laajakaistaliittymän käyttäjä saa IP -osoitteensa automaattisesti operaattorin julkisesta RIPE -avaruudesta aina yhteyden avautuessa DSLAM -laajakaistakeskittimeen, jolloin osoitteet ovat tietyllä käyttäjällä rajallisen ajan. (Telcont-materiaali)

10 5 3 WAN verkkoliityntä - PPO Oy Tällä hetkellä yleisin Internet-liittymä on kuparikaapeliyhteydellä toimiva ADSL - laajakaista. ADSL -laajakaistamodeemilla muodostetaan yhteys puhelinlinjoja pitkin lähimmän puhelinkeskuksen laajakaistakeskittimelle. Laajakaistakeskittimestä on valokuituyhteys eteenpäin. ADSL -liikennöinti on IP-protokollan mukaista. PPO:lla on käytössä kahden laitetoimittajan ADSL -keskittimiä, Cisco Systems (ADSL) ja Nokia (ADSL2+), joilla toteutetaan tilaajarajapinta verkkoon. PPO:lla käytössä olevat Nokia (D500) ja Cisco Systems laajakaistatekniikat käyttävät ATM (Asynchronous Transfer Mode, Asynkroninen siirtomuoto) -tekniikkaa. ATM toimii OSI ja TCP/IP -viitemallien siirtokerroksella. ATM -tekniikalla saadaan toimitettua IP -paketit ADSL -keskittimen ja verkon käyttäjän ADSL -modeemin välillä. Yhteys on asynkroninen, joten yhteysnopeus keskittimeltä modeemille on moninkertaisesti hitaampi, kuin modeemilta keskittimelle. (Ginsburg 2000, 54-69) Nokia D500 mahdollistaa ADSL ja ADSL2+ -yhteyksien käyttäjien liittämisen laajakaistaiseen ATM- tai IP-verkkoon. D500 mahdollistaa operaattoreille siirtymisen ATM -tekniikasta IP -tekniikkaan. Runkoverkkotasolla se on yhteensopiva ATM ja Ethernet -verkkojen kanssa. (Karppinen 2005, 2) ADSL -tekniikalla yhteyden teoreettinen maksiminopeus on 8 Mb/s ja uudemmalla ADSL2+ -tekniikalla maksiminopeus on 24 Mb/s. Yhteys tilaajapäästä keskuksessa olevaan keskittimeen toteutetaan käyttämällä puhelimille suunniteltua puhelinkaapelin yläkaistaa, jolloin puhelin ja laajakaista voivat toimia samanaikaisesti. Yhteyden luotettavuus on tavalliseen Internetin selaukseen riittävä, mutta erilaiset viat, kuten laajakaistamodeemien väsymiset, huoltokatkokset ja erityisesti ukkosten aikaan syntyneet linjaviat ovat yleisiä. (PPO Oy 2008) PPO:lla on tarjolla myös valokuitutekniikkaan perustuva kuitulaajakaistayhteys, joka on kupariyhteyteen verrattuna luotettavampi, koska se ei ole lähellekään niin altis ulkoisille häiriöille verrattuna muihin yleisesti käytössä oleviin yhteysmuotoihin. Kuituyhteydet omakotitaloihin ovat vielä harvinaisia, mutta esimerkiksi PPO Oy ilmoittaa

11 6 rakentavansa toimialueellaan kaikkiin uusiin asuinalueisiin ainoastaan kuituyhteydet. Kuituyhteys on saatavilla myös haja-asutusalueelle. Uuteen asuinalueeseen kytkentä on halvempi (tällä hetkellä 615 ), kuin haja-asutusalueelle (2 195 ) (PPO Oy 2009) Ylivieskassa ensimmäinen pelkästään kuitutekniikalla toteutettu asuinalue on Pakolan asuinalue. Kuituyhteyksien lisääntyessä niiden käyttömahdollisuudet lisääntyvät myös suhteessa ilmoituksensiirtojärjestelmiin, jotka vaativat verkolta vähintäänkin nykyisen järjestelmien tasoisen luotettavuuden. (Finnet-ryhmä 2006) PPO Laajakaistayhteys käyttää PPPoE (Point to Point over Ethernet) -protokollaa, jossa käyttäjätunnistus toimii PPPoE -käyttäjätunnuksen ja -salasanan perusteella. Internetyhteyttä avatessa tarvitaan yhteysohjelma, joka avaa käyttäjätunnuksen avulla yhteyden Yhteysohjelma voi toimia joko tietokoneella tai laajakaistamodeemissa. Kun käytetään tietokoneella yhteysohjelmaa, laajakaistamodeemi toimii siltana laajakaistakeskittimelle. Käytettäessä modeemin yhteysohjelmaa, modeemi toimii reitittimenä ja tällöin on käytettävä NAT (Network Access Translation) -osoitteenmuunnosta. Tiettävästi kaikilla muilla merkittävillä operaattoreilla (Elisa, Sonera, Welho) käyttäjätunnistus tapahtuu ADSL -laitepaikan perusteella, jolloin laajakaistamodeemi toimii siltana, ja se saa liittymän IP -osoitteen, yhdyskäytävän ja nimipalvelinten eli DNS:n (Dynamic Name Service) osoitteet laajakaistakeskittimeltä DHCP -palvelun avulla.

12 7 4 GSM -perusteita GSM on digitaalinen piirikytkentäinen matkapuhelinjärjestelmä, jota kattaa valtaosan koko maailmasta. Tavallinen GSM -verkko mahdollistaa mobiilit puhe- ja tekstiviestiyhteydet. GSM on lyhenne sanoista Global System for Mobile communication, mutta alkuperäinen lyhennös on ranskankielisestä nimestä Groupe Spécial Mobile. Molempia nimityksiä esiintyy vielä nykyäänkin. (Harte, Levuine & Livingston, 1999, 1-2.) GSM -radioverkot muodostuvat tukiasemista ja niiden muodostamista solukkoverkosta. Tuota solukkoverkkoa kuvataan usein kennomaisena rakenteena. Solujen todellinen muoto määrittyy maaston muotojen ja tarpeiden mukaan ja niiden kokoon vaikuttava tekijä on käyttäjätiheys. GSM -verkkojen radiotiellä käytetään aikajakokanavointia eli TDMA (Time Division Multiple Access) -tekniikkaa. Tätä tekniikkaa käyttäen voidaan yhdellä taajuudella lähettää ja vastaanottaa kahdeksalla aikavälillä eli TDMA-kehys muodostuu kahdeksasta aikavälistä. Yksi taajuus voidaan jakaa periaatteessa kahdeksan käyttäjän kesken, mutta jossain solujen taajuuksissa aikavälejä varataan merkinantoon. (Penttinen 2001, ) Kuva 2: TDMA-kehys Yhtä aikaväliä voi periaatteessa käyttää vain yksi käyttäjä ja tukiasemien ruuhkaantuessa kaikki aikavälit ovat ainakin hetkittäisesti käytössä. Puheluiden priorisoinnissa on otettu huomioon hätäpuhelut. Ruuhkautuneessa verkossa hätäpuhelut vapauttavat käyttöönsä aikavälejä. Aikavälien käyttöä voidaan ilmaista myös

13 8 prosentuaalisesti. Kun 65 % aikaväleistä on käytössä, loput 35 % aikaväleistä annetaan GPRS -pakettidatayhteyksien käyttöön. GPRS -yhteydet ovat siis puheluihin verrattuna toissijaisia eli pakettikytkentäiset datayhteydet eivät käytä puheluyhteyksien resursseja. (Penttinen 2001, ) GSM -solukko on suunniteltu maasto-olosuhteiden ja käyttäjätiheyden mukaan. Solut esitetään usein kennomaisena rakenteena, mutta solut ovat ennemminkin pyöreitä tai soikeita riippuen tukiaseman antennipeilien suuntaavuudesta. Soikeat solut ovat osittain päällekkäisiä, joten solujen järkevä kierrättäminen on tärkeää. Solujen taajuuden kierrättäminen (Kuva 2.) mahdollistuu, kun samaa taajuutta käyttävät solut ovat riittävän etäällä toisistaan. (Penttinen 2001, ) Kuva 3: Taajuuden kierrättäminen matkapuhelinsolukossa (Wikipedia) GPRS GPRS -verkon purskeisen datan välitykseen tarkoitettu pakettikytkentäinen datapalvelu, joka mahdollistaa useiden matkapuhelimen käyttäjien jakavan saman radiorajapinnan resurssit tarpeen mukaan. GPRS -tekniikan myötä 2G (Second Generation) -verkkoon tarvittiin laajennuksena IP-pohjainen GPRS -runkoverkko. Tässä voitiin hyödyntää olemassa olevaa infrastruktuuria käyttäen DSL -tekniikasta tuttua ATM -tekniikkaa.

14 9 Olemassa olevia, piirikytkentäiseltä verkolta käyttämättä jääviä resursseja voidaan hyödyntää kuvassa näkyvällä tavalla. Aikavälit 100 % 90 % 80 % 70 % 60 % 50 % 40 % 30 % 20 % 10 % 0 % GSM -puheliikenne Aika (klo.) GPRS -verkon käyttö 10:00 10:05 10:10 10:15 10:20 10:25 10:30 10:35 10:40 10:45 10:50 10:55 Kuva 4: GSM -verkon aikavälien prosentuaalinen käyttö GPRS -verkosta on suora yhteys julkiseen IP-verkkoon. GPRS -yhteyttä käyttävä matkapuhelimella toimii Internetissä omalla IP -osoitteella. Myös pakettikytkentäisen GPRS:n liikennöinti on IP-protokollan mukaista eli päätelaite ei valitse erikseen tilaajanumeroita. Käytettäessä kaikkia käytettävissä olevia TDM -aikavälejä GPRS - menetelmällä voidaan saavuttaa teoriassa maksimissaan hetkellinen datanopeus kb/s (Penttinen 2001, ) 2G -menetelmäksi luokiteltavan GPRS -tekniikan jälkeen on otettu käyttöön monia kapasiteetiltaan suurempia tekniikoita. Seuraava askel oli niin kutsuttu 2.5G:n tekniikka, joka on nimeltään EDGE. Se käyttää samaa verkkoa GPRS -verkon kanssa ja perustuu samaan tekniikkaan. Käyttäjälle näkyvänä erona sitä aikaisempiin menetelmiin on suurempi liikennöintinopeus. Nykyään on käytössä myös omaa verkkoa käyttävä 3G -tekniikka WCDMA ja niin kutsuttu 3.5G tekniikka HSDPA, joka toimii 3G -verkossa. 3G verkoissa on enemmän kapasiteettia, mutta peittoalue on pieni. Telcont Oy:llä on

15 10 mahdollisuus kehittyä käyttämään näitä verkkoja, mutta nykyään niitä ei voida hyödyntää Telcont Oy:n laitteilla. 5 WiMAX WiMAX (Worldwide Interoperativity for Microwave Access) -teknologia mahdollistaa langattomat laajakaistaiset pisteestä pisteeseen Internet-yhteydet. WiMAX perustuu amerikkalaisen IEEE -standardiyhtiön standardiin. Eurooppalainen järjestö ETSI on standardoinut saman tekniikan nimellä HIPERMAN (High Performance Radio Metropolitan Area Network). (Heikkilä 2005, 10.) standardi on MAN (Metropolitan Area Network) -standardi, joka sijoittuu verkon laajuudessa lähiverkon (LAN - Local Area Network) ja laajaverkon (WAN) väliin. Se tarkoittaa, että verkko sisältää vähintään kaksi LAN -verkkoa protokollaversiot mahdollistavat Point-to-point - ja Point-to-multipoint -yhteydet. Pointto-point -toteutuksena pisin toimintaetäisyys voi olla jopa 30 mailia eli 50 kilometriä. Point-to-multipoint -menetelmällä pisin toimintaetäisyys on 4 mailia 6,5 kilometriä. Etäisyydet ovat teoreettisia maksimietäisyyksiä. (Ohrtman 2005, 2-3.) WiMAX -tegnologia tukee ATM -, IP -, ja Ethernet -verkkoratkaisuja, joiden suunnittelussa on tähdätty nopeaan tiedonsiirtoon. WiMAX -teknologialla on mahdollista toteuttaa GSM -matkapuhelinverkon kaltainen mobiili verkkomalli ja hyväksikäyttää olemassa olevaa mastoverkkoa. (Heikkilä 2005, 11. ja ) WiMAX -menetelmää on aiemmin kaavailtu matkapuhelinjärjestelmien 4G -verkon toteutukseen. Verkon päällä voitaisiin toteuttaa helposti IP -pohjaisia VoIP (Voice Over IP) puheluja. Menetelmän yhtenä parannuksena suhteessa 3G - ja nykyään käytössä olevaan 3,5G HSDPA -verkkoon olisi huomattavasti nopeammat yhteydet. Näyttää siltä, että 4G -verkon toteutukseen tullaan käyttämään lte (long term evolution) - tekniikkaa, joka perustuu matkapuhelinverkkotekniikkaan, kun taas WiMAX on lähtöisin WLAN verkoista. (Pitkänen 2009) (Vaalisto 2009) (Taloussanomat 2009)

16 11 6 Ilmoituksensiirtojärjestelmä Ilmoituksensiirtojärjestelmä (ISJ) on järjestelmä, jota käytetään hälytysten siirrossa. Ilmoituksensiirtojärjestelmä on kiinteä verkko, jossa siirretään hälytystietoja valvottavista kohteista kiinteisiin valvontakeskuksiin. Suomessa on käytetty ilmoituksensiirtojärjestelmiä jo 70-luvun loppupuolelta saakka. Järjestelmällä on siirretty viranomaishälytyksiä aluehälytyskeskuksiin ja poliisille. Järjestelmän verkko on kiinteä, mikä tarkoittaa, että verkon valvontakeskukset seuraavat verkon toimintaa reaaliaikaisesti. Tällä tavoin yhteysviat havaitaan välittömästi. Järjestelmää on käytetty alkujaan murto- ja palohälytysten havaitsemisessa. Erilaiset ilmoituksensiirtojärjestelmät ovat tyypillisesti osana jotain valtakunnallista ilmoituksensiirtoverkkoa, kuten PPO:n järjestelmä on osana valtakunnallista TurvaLinja -verkkoa. (Tervonen 2000) Ilmoituksensiirtojärjestelmä on järjestelmä, jossa kiinteistöstä siirretään erilaisia ilmoituksia (murto-, palo-, LVIS -ilmoitus ym.) ja siirtoyhteyden vikailmoituksia linjavian sattuessa. Ilmoituksen vastaanottaja voi olla jokin viranomainen (pelastus-, poliisiviranomainen tai hätäkeskus) tai jokin yksityistaho kuten vartiointi- tai kiinteistönhuoltoliike. (Viestintävirasto 2006) Järjestelmän käyttäjiä ovat kiinteistöjä omistavat yhteisöt, kuten erilaiset yritykset, yhtiöt, kunnat, yms. Ilmoituksensiirtojärjestelmään voidaan liittää kohteita tarvittaessa myös langattomasti. Esimerkiksi liikkuvien kohteiden, kuten kuorma-autojen tai muiden matkapuhelinoperaattoreiden peittoalueella olevien kohteiden murtohälytykset voidaan tarvittaessa liittää GSM -verkon kautta ilmoituksensiirtojärjestelmään.

17 Nykykäyttö Nykyään yleisin käytössä oleva ilmoituksensiirtolaite on robottipuhelin. Robottipuhelin kytketään talon hälytysjärjestelmään sekä analogisen puhelinliittymän rinnalle. Hälytyksen sattuessa robottipuhelin ottaa yhteyden puhelinnumeroon, joka siihen on määritetty. Robottipuhelimet eivät ole liitettynä valtakunnalliseen ilmoituksensiirtoverkkoon, vaan se voi välittää hälytystiedon valvottavan kohteen haltijalle tai vartiointiyritykseen. Robottipuhelin on nykyisistä järjestelmistä edullisin asentaa ja käyttää, joten se on suosittu myös kotitalouksissa. (Tervonen 2000) Finnet yhtymällä on valtakunnallisessa käytössä ilmoituksensiirtoverkko TurvaLinja. Valtakunnalliseen TurvaLinja -verkkoon on liitettynä myös PPO:n nykyinen ilmoituksensiirtojärjestelmä Comsystem. Järjestelmä on näin ollen osa valtakunnallista TurvaLinja -verkkoa PPO:n alueella. 6.2 Comsystem PPO:lla on tällä hetkellä käytössä Comsystem -ilmoituksensiirtojärjestelmä. Järjestelmä on mikrotietokonepohjainen hajautettuun tietojenkäsittelyyn perustuva järjestelmä, jonka tehtävänä on kerätä tietoja ja suorittaa kaksisuuntaista liikennettä. Se välittää siirrettävää tietoa valvontakeskuksille sekä antaa käskyjä, ohjauksia ja datatietoa järjestelmän eri yksiköille. Comsystem -järjestelmän asiakaspäätelaite kytkeytyy kiinteästi omalla kaapeliparilla suoraan alakeskukseen. Pääsääntöisesti asiakaspäätelaitteelle pyritään reitittämään oma kaapelipari aluekeskukselta. Poikkeustilanteissa, joissa vapaiden kaapeliparien saatavuus kohteeseen on heikko, voidaan yhteys muodostaa myös mahdollisen lankapuhelinlinjan yläkaistalla siihen soveltuvalla asiakaspäätelaitteella. Aluekeskuksen kautta yhteys muodostetaan ISDN -yhteydellä valtakunnalliseen TurvaLinja - ilmoituksensiirtoverkkoon. Nykyään käytössä olevan WAN (Wide Area Network) - rajapinnan ansiosta Comsystem -aluekeskus voi muodostaa yhteyden TurvaLinja - verkkoon myös julkisen IP -liikenteen päällä Internetin läpi. (Tervonen 2000)

18 13 7 Ilmoituksensiirto IP -verkossa Työssä tarkastellaan TELCONT -tuoteperhettä, jolla mahdollistetaan Comsystem - yhteensopiva ilmoituksensiirto IP -verkoissa. IP -verkot ovat yleistyneet viimevuosina runsaasti ja tulevat matkapuhelinaikakaudella yleistymään merkittävästi. Nykyisin on käytössä useita erilaisia IP -pohjaisia verkkoratkaisuja. On langattomia (GPRS, UMTS, WiMAX) sekä kiinteitä yhteyksiä, kuten erilaiset DSL (Digital Subscriber Line) - tekniikat ja niihin liitetyt lähiverkot. Hälytystietojen siirtäminen IP -verkossa vaatii verkolta luotettavaa toimintaa. Tarkasteltaessa ilmoituksensiirtoon soveltuvia verkkoja on tärkeää ottaa huomioon verkon luotettavuus eli kykeneekö se toimimaan jatkuvasti ilman, että yhteyteen tulee katkoksia. IP -verkkojen kehittyessä, ja yhä yleistyessä niitä voidaan käyttää yhä useammissa käyttötarkoituksissa. Koska yllä mainitut verkkoratkaisut kattavat jo suuren osan yrityksistä ja kotitalouksista, toimivan ja luotettavan ilmoituksensiirron saaminen IP - liikenteen päälle olisi edullista sekä asiakkaille, että palveluntarjoajalle. Ilmoituksensiirto IP -liikenteen päällä mahdollistaa jo olemassa olevien ja laajasti levinneiden verkkojen käytön. Telcont Oy Telcont Oy on vuonna 2005 perustettu elektroniikkayritys, joka valmistaa erilaisia siirtojärjestelmiä, joita käytetään murto- ja palohälytysten siirtoon, hälytyssireenien käyttöön myös puhetiedotuksia varten, kiinteistö-, vesi-, jätevesi-, sähkö-, liikenne- ja muiden laitteiden ja laitosten kaukovalvontaan ja -ohjauksiin. (Telcont Oy) Telcont Oy:n tuottamat järjestelmät toimivat IP- ja GSM-verkoissa, kuten myös tässä työssä esiintyvä ilmoituksensiirtojärjestelmä.

19 14 8 IP -pohjainen IS -järjestelmä - Telont Oy poistettu salassapidon perusteella

20 poistettu salassapidon perusteella 15

21 Tietoturva poistettu salassapidon perusteella

22 poistettu salassapidon perusteella 17

23 ATM poistettu salassapidon perusteella

24 ATS -yksikkö poistettu salassapidon perusteella

25 poistettu salassapidon perusteella 20

26 IPVK ja valvomo poistettu salassapidon perusteella

27 GSM/GPRS -verkon käyttö poistettu salassapidon perusteella

28 poistettu salassapidon perusteella 23

29 24 9 Vertailua poistettu salassapidon perusteella

30 poistettu salassapidon perusteella 25

31 26 10 Koekäyttö poistettu salassapidon perusteella

32 27 11 Työn tuloksia Tutkin työssä ilmoituksensiirtojärjestelmiä, sekä nykyään käytössä olevia menetelmiä että uudempaa IP -tekniikkaa. Työtä aloittaessani en tiennyt edes kyseisen ilmoituksensiirtojärjestelmän olemassaolosta, mutta työn edetessä sain aika kattavan kuvan vanhasta, nykyään käytössä olevasta ja uudemmasta tekniikasta. Sain myös koottua tähän työhön mielestäni kaiken olennaisen tiedon useammasta työtäni tukevasta teknisestä kirjasta sekä suuresta määrästä manuaaleja ja dokumentteja. Työn edetessä sain myös rajattua niitä kohteita, joihin IP -pohjainen järjestelmä on nykyistä menetelmää parempi. Samalla tuli myös esille kohteita, joihin järjestelmä ei sovi niinkään hyvin. Nykyään yleisimmät Internet-yhteydet eli kuparikaapelilla toteutetut ADSL - eivät ole ainoana yhteysmuotona riittävän luotettavia ilmoituksensiirtokäytössä millään kolmesta linjavalvonta-ajan luokista. Linjavalvonta-aika on pisin RIJ1 -luokassa eli 180 sekuntia, mutta esimerkiksi ADSL -päivityskatkokset voivat olla tätäkin pidempiä. Katkokset ovat yöaikana, jotta niistä ei koidu tavallisille Internetin käyttäjille harmia, mutta ne eivät sovi ilmoituksensiirtokäyttöön. Myös ADSL -modeemi saattaa väsyä ja katkoa yhteyttä tai katkaista sen lopullisesti hajotessaan. Järjestelmän vahvuudeksi vahvistui GSM -yhteensopivuus ilmoituksensiirtojärjestelmän kanssa. ADSL -yhteys sopii ilmoituksensiirtokäyttöön hyvin, kun sitä tuetaan GSM - moduulilla. Katkennutta ADSL -yhteyttä tuetaan GSM -yhteydellä, mutta se otetaan käyttöön vasta, kun varsinainen yhteys eli ADSL ei ole käytössä. GSM on myös riittävän luotettava toimimaan ainoana yhteytenä ATM:n ja ATS:n välillä.

33 28 12 Yhteenveto Asetin tavoitteekseni tutustua Telcont Oy:n IP -pohjaiseen ilmoituksensiirtojärjestelmän tuoteperheeseen. Tavoitteenani oli myös järjestelmien vertaaminen toisiinsa, sekä niiden heikkouksien ja vahvuuksien kartoittaminen, sekä niiden vertaaminen nykyisen Comsystem -järjestelmän ominaisuuksiin. Tavoitteeseeni kuului myös kuvata IP - pohjainen toteutus mahdollisimman hyvin Telcont Oy:n materiaalin ja demoliittymän testaamisen perusteella, sekä alaan liittyvien teknisten julkaisujen avulla. Työn tuloksena syntyi kuvaus Telcont Oy:n IP -pohjaisesta ilmoituksensiirtojärjestelmän tuoteperheestä, tarvittavat kuvaukset järjestelmään liittyvästä tekniikasta sekä IP -pohjaisen järjestelmän vahvuuksia, heikkouksia ja käyttömahdollisuuksia. Työssä tuli jo alkuvaiheessa ilmi, että Comsystem -järjestelmän ja Telcont Oy:n tuoteperheen kriittinen vertaaminen toisiinsa ei ole tarpeellista, koska Telcont Oy:n tuotteita voidaan pitää lisänä Comsystem -järjestelmään. Se kykenee kuitenkin tarvittaessa myös korvaamaan nykyisen järjestelmän laitteet. Mielestäni IP -verkoissa on kasvavaa potentiaalia ilmoituksensiirtokäyttöön. Nykyisissä yhteysmuodoissa on omat puutteensa, joka voi lisätä työmäärää järjestelmien ylläpidossa, mikäli nykyisin käytössä olevat ilmoituksensiirtokäyttöä ajatellen epävarmat yhteydet lisääntyvät hälytystietojen välityskäytössä. Tätä työtä voidaan käyttää asentajien pikaoppaana ja tukena. Tuotteeseen olisi hyvä kuitenkin kehittää lisäksi myös selkeä yhteyskohtainen asennusohje, jonka voisi koota suoraan Telcont Oy:n useista manuaaleista. Jatkokehityksenä työhön voisi lisätä asiakkaille suunniteltavan asennuspaketin asennus- ja käyttökustannuksineen.

34 29 LÄHTEET Julkaistut lähteet Ficora Viestintäviraston päätös hätäliikenteen ja ilmoituksensiirtojärjestelmän ohjausmuutoksista aiheutuneiden kustannusten korvaamisesta. PDF -dokumentti. Saatavissa: File/Paatos_hatakeskus PHP.pdf. Luettu Finnet-ryhmä Superlaajakaistalla vauhtia nettiyhteyksiin. Saatavissa: Luettu Ginsburg, D ADSL. Helsinki: Oy Edita Ab Harte, L. Levine, R. Livingston G GSM Superphones. New York: APDG. Heikkilä, T Langaton laajakaistaliityntä. WiMAX -pilotointiverkko. Keski- Pohjanmaan ammattikorkeakoulu, Opinnäytetyö Järvinen, P Internet. Verkkojen verkko. Juva: WSOY. Kaario, K TCP/IP -verkot. Porvoo: Docendo Finland Oy Karppinen, O Nokia D500 DSLAM käyttöönotto. Jyväskylän yliopisto, Tietoliikenteen erikoistyö. PDF -dokumentti. Saatavissa: Luettu Ohrtman, F WiMAX Handbook. Building Wireless Networks. New York: McGraw-Hill Communications Penttinen, J GSM -tekniikka. Järjestelmän toiminta ja kehitys kohti UMTSaikakautta. 3. painos. Vantaa: WSOY

35 30 Pitkänen, P Vähemmän tukiasemia. Suomeen 4G-verkko muita halvemmalla. Saatavissa: Luettu PPO Oy PPO Laajakaistan hinnat. Saatavissa: Luettu PPO Oy Kiinteä verkko takaa laadukkaat sähköiset palvelut. Saatavissa: yid=1&show=. Luettu Taloussanomat Verkkomaailman Betamax. Nokian Vanjoki: WiMaxin tulevaisuus on synkkä. Saatavissa: Luettu Telcont Oy. Refinding secure transmission. Saatavissa: Luettu Tervonen, P Ilmoituksensiirtojärjestelmän tuotteistus. Keski-Pohjanmaan ammattikorkeakoulu, Insinöörityö Vaalisto, O Nokia lyttää wimaxin. Nokia tuo lte-laitteet markkinoille ensi vuonna. Saatavissa: Luettu Julkaisemattomat lähteet (Telcont Oy:n materiaali) IPVK.pdf -tiedosto. IPVK-manuaali. Telcont Oy IPVK.ppt -tiedosto. IPVK-manuaali. Telcont Oy. ATM_HW.ppt -tiedosto. ATM-manuaali. Telcont Oy. PM_ATM-0602_93.pdf -tiedosto. ATM-0602:n patenttihakemus. Telcont Oy. GSM siirtovarmuden parantaminen.pdf -tiedosto. Telcont Oy. ISDNvsUDP.ppt -tiedosto. Telcont Oy.

36 VIRANOMAISHYVÄKSYNNÄT LIITE 1