S-38.105 Tietoliikennetekniikan perusteet. Luento 6 Siirtotiet. OSI kerrokset 1 ja 2.

Samankaltaiset tiedostot
S Tietoliikennetekniikan perusteet. Luento 2 Siirtotiet. OSI-kerrokset 1 ja 2.

Luennon aiheet. Kertausta: OSI-malli. OSI-malli, esimerkki. Fyysinen kerros - yleistä. Fyysinen kerros ja siirtotiet

S Tietoliikennetekniikan perusteet. Luento 3 Siirtotiet. OSI kerrokset 1 ja 2.

S Tietoliikennetekniikan perusteet

Kuva maailmasta Pakettiverkot (Luento 1)

Pertti Pennanen OSI 1 (4) EDUPOLI ICTPro

OSI malli. S Tietoliikenneverkot S Luento 2: L1, L2 ja L3 toiminteet

S Tietoliikennetekniikan perusteet. Pakettikytkentäiset verkot. Helsinki University of Technology Networking Laboratory

5. Siirtoyhteyskerros linkkikerros (Data Link Layer)

5. Siirtoyhteyskerros linkkikerros (Data Link Layer)

OPTISET KUIDUT. KEMIA JA YMPÄRISTÖ Jesse Peurala ja Reijo Tolonen ja TP05S, ryhmä C

SISÄLMYSLUETTELO QUO VADIS?... 9

Siltojen haitat. Yleisesti edut selvästi suuremmat kuin haitat 2/19/ Kytkin (switch) Erittäin suorituskykyisiä, moniporttisia siltoja

S Teletekniikan perusteet

» multiaccess channel» random access channel LAN (Ethernet) langaton. ongelma: käyttövuoron jakelu Yhteiskäyttöisen kanavan käyttö

4. MAC-alikerros. yleislähetys (broadcast) ongelma: käyttövuoron jakelu. » multiaccess channel» random access channel LAN (Ethernet) langaton

Antti Vähälummukka 2010

Tietoliikenne II (2 ov)

Tietoliikenne II (2 ov)

5. Siirtoyhteyskerros linkkikerros (Data Link Layer) 5.1. Kaksipisteyhteydet. Kehysten kuljetus. Missä virhe hoidetaan? Virheet.

OSI ja Protokollapino

Tietoliikenne II. Syksy 2005 Markku Kojo. Tietoliikenne II (2 ov,, 4 op) Page1. Markku Kojo Helsingin yliopisto Tietojenkäsittelytieteen laitos

S Tietoliikennetekniikan perusteet. Piirikytkentäinen evoluutio. Annukka Kiiski

Siirtotiet (Siirtomedia)

6. Erilaisia verkkoja. LAN, MAN ja WAN

6. Erilaisia verkkoja

1.4. Tietoliikenneohjelmistot eli protokollat

1.4. Tietoliikenneohjelmistot eli protokollat

1.4. Tietoliikenneohjelmistot eli protokollat. Protokollien kerrosrakenne. Mitä monimutkaisuutta?

TURVAVÄYLÄSEMINAARI. Erilaiset kenttäväylät ja niiden kehitys Jukka Hiltunen

Reititys. Reititystaulukko. Virtuaalipiirin muunnostaulukko. Datasähkeverkko. virtuaalipiiriverkko. Eri verkkotekniikoita

Langaton linkki. Langaton verkko. Tietoliikenteen perusteet. Sisältö. Linkkikerros. Langattoman verkon komponentit. Langattoman linkin ominaisuuksia

S Elektroniikan häiriökysymykset. Laboratoriotyö, kevät 2010

Protokollien yleiset toiminnot

5. Siirtoyhteyskerros linkkikerros (Data Link Layer) 5.1. Kaksipisteyhteydet. Kehysten kuljetus. Virheet. Missä virhe hoidetaan?

5. Siirtoyhteyskerros linkkikerros (Data Link Layer)

Sanoman siirto paketteina: ei etenemisviivettä, ei jonotuksia

LexCom 125 Cat5e suojaamattomat kuparikaapelit (sisäkäyttöön) 100 Ohm +/- 15% MHz. 4 parikierrettä kierrettynä Johdin Kiinteä kupari AWG 24

Siltojen haitat Yleisesti edut selvästi suuremmat kuin haitat

Kohina (Noise) 1.4. Tietoliikenneohjelmistot eli protokollat. Signaalin vahvistaminen

Kohina (Noise) Signaalia häiritsee kohina. aina taustalla esiintyvää sähkömagneettista aaltoliikettä terminen kohina. elektronien liikkeestä johtuva,

Kurssin perustiedot. ELEC-C7110 Informaatioteknologian perusteet. Tämän viikon aiheet. Tiedonsiirron perusteita. Tiedonsiirron rakenneosat

Luennon sisältö. Protokolla eli yhteyskäytäntö (1) Verkon topologia

Tiedonsiirron perusteet ja fyysinen kerros. Tietoliikenne kohtaa todellisuuden OSI-mallin alimmainen kerros Kirja sivut 43-93

S Tietoliikennetekniikan perusteet. Piirikytkentäinen evoluutio

KÄYTTÖOHJE FLSNIF KÄYTTÖÖNOTTO V2.2 ( ) 1 (5)

1. Tietokoneverkot ja Internet Tietokoneesta tietoverkkoon. Keskuskone ja päätteet (=>-80-luvun alku) Keskuskone ja oheislaitteet

RF-tekniikan perusteet BL50A Luento Antennit Radioaaltojen eteneminen

- Valitaan kohta Asetukset / NAT / Ohjelmallinen palvelin - Seuraavassa esimerkki asetuksista: valitaan käytössä oleva ohjelmistorajapinta

Häiriöt kaukokentässä

Tietoliikenteen perusteet. Langaton linkki

Tietoliikenteen perusteet. Langaton linkki

T Verkkomedian perusteet. Tietoliikennekäsitteitä Tiedonsiirron perusteet

Faradayn laki ja sähkömagneettinen induktio

Chapter 5 Link Layer and LANs

Tietoliikenteen fyysinen kerros. Tietoliikenne kohtaa todellisuuden Kirja sivut 43-93

S Tietoliikennetekniikan perusteet. Luento Informaatioteorian alkeita Tiedonsiirron perusteet

ELEC-C1210 Automaatio Tietoliikenne 2014

Sanoman siirto paketteina: ei etenemisviivettä, ei jonotuksia

Parikaapeli. Siirtomedia. Sähkömagneettinen spektri. EIA/TIA kategoriat

Yhteenveto / kertaus. Tuomas Aura T Johdatus Tietoliikenteeseen kevät 2013

OSI-malli. S Tietoliikenneverkot. Miksi kytketään. Välitys ja kytkeminen OSI-mallissa. /XHQWR.\WNHQWlMDUHLWLW\V

S Tietoliikenneverkot

Radiotekniikan perusteet BL50A0301

Monimutkaisempi stop and wait -protokolla

TW- EAV510: WDS- TOIMINTO KAHDEN TW- EAV510 LAITTEEN VÄLILLÄ

Numeeriset menetelmät

EMC Suojan epäjatkuvuudet

ITKP104 Tietoverkot - Teoria 3

5.5 Ethernet-lähiverkko. Eetteriverkon rakenne. Kaapelit. Törmäyksen jälkeinen uudelleenlähetys. Signaalin koodaus Manchester-koodaus CSMA/CD

Tietoliikenteen perusteet. Linkkikerros

Kanavointi (multiplexing) Samalla linkillä usean yhteyden sanomia. Siirtonopeus, siirtoaika. Lasketaan! Ratkaistaan!

1. Tietokoneverkot ja Internet

ELEC-C7241 Tietokoneverkot Linkkikerros

Sisäilmaston mittaus hyödyntää langatonta anturiteknologiaa:

ELEC-C7241 Tietokoneverkot Kuljetuskerros

Kanavan kuuntelu. Yleislähetysprotokollia ALOHA. CSMA (Carrier Sense Multiple Access) Viipaloitu ALOHA. Lähetyskanavan kuuntelu (carrier sense)

Tietoliikenteen perusteet. Langaton linkki. Kurose, Ross: Ch 6.1, 6.2, 6.3. (ei: 6.2.1, ja 6.3.5)

T Johdatus tietoliikenteeseen ja multimediatekniikkaan. Tiedonsiirron perusteet Lähiverkot

5. Siirtoyhteyskerros linkkikerros (Data Link Layer) 5.1. Kaksipisteyhteydet. Kehysten kuljetus. Missä virhe hoidetaan? Virheet.

5. Siirtoyhteyskerros linkkikerros (Data Link Layer)

5. Siirtoyhteyskerros linkkikerros (Data Link Layer)

T Tietokoneverkot kertaus

20 kv Keskijänniteavojohdon kapasiteetti määräytyy pitkien etäisyyksien takia tavallisimmin jännitteenaleneman mukaan:

Modulaatio-ohjauksen toimimoottori AME 85QM

3. Lähiverkot. Kaapelointi kytkee yhteen: 1. Työasemat, 2. Palvelimet, 4. Verkon aktiivilaiteet

Linkkikerros, tiedonsiirron perusteet. Jyry Suvilehto T Johdatus tietoliikenteeseen ja multimediatekniikkaan kevät 2013

Sonera Hosted Mail -palvelun käyttöohje

ELEC-C7241 Tietokoneverkot Linkkikerros

Tiedonsiirron perusteet

10. Kytkentäohje huonetermostaateille

T Verkkomedian perusteet

Tosiaikajärjestelmät Luento 8: Tietoliikenneverkkoja ja -protokollia. Tiina Niklander. Jane Liu: Real-time systems, luku 11 + artikkeleja

Yhteenveto / kertaus. Tuomas Aura T Johdatus Tietoliikenteeseen kevät 2012

S Tietoliikennetekniikan perusteet. Jukka Manner Teknillinen korkeakoulu

HÄIRIÖSUOJAUS KAKSISUUNTAINEN PROSESSI SISÄISET JA ULKOISET HÄIRIÖT

EMC Johdanto EMC. Miksi? Elektroniikan käytön voimakas kasvu mobiililaitteet, sulautetut järjestelmät

L2TP LAN to LAN - yhteys kahden laitteen välille

Yhteenveto / kertaus. Tuomas Aura T Johdatus tietoliikenteeseen kevät 2011

Tietoliikenteen perusteet. Linkkikerros

Transkriptio:

S-38.105 Tietoliikennetekniikan perusteet Luento 6 Siirtotiet. OSI kerrokset 1 ja 2. Luennon aiheet Kertausta OSI-malli OSI-mallin 1. kerros (fyysinen kerros) Siirtotiet: Kuparikaapeli, valokuitu, ilmatie OSI-mallin 2. kerros (siirtoyhteyskerros) Yhteyden muodostus kahden solmun välillä Fyysinen osoitteistus Vuonohjaus Virheenkorjaus Vuoronvarausmenettelyt (access control) Slide 2 1

Kertausta: OSI-malli OSI-malli: Esim. TCP/IP-pino: 7: Sovelluskerros (Application layer) 6: Esitystapakerros (Presentation layer) 5: Istuntokerros (Session layer) 4: Kuljetuskerros (Transport layer) 3: Verkkokerros (Network layer) 2: Siirtoyhteyskerros (Data link layer) 1: Fyysinen kerros (Physical layer) Ylemmät kerrokset (sovellukset) TCP / UDP IP Alemmat kerrokset Slide 3 OSI-malli, esimerkki Kytkin Reititin Kytkin Työasema Palvelin Sovellus Sovellus Esitystapa Esitystapa Istunto Istunto Kuljetus Kuljetus Verkko Verkko Verkko Siirtoyhteys Siirtoyhteys Siirtoyhteys Siirtoyhteys Siirtoyhteys Fyysinen Fyysinen Fyysinen Fyysinen Fyysinen Slide 4 2

Fyysinen kerros ja siirtotiet Fyysinen kerros (Physical layer) Määrittelee konkreettisia, mitattavia asioita Liittimet, johdot, sähköiset tasot Muut kerrokset sisältävät ohjelmistomäärittelyitä Siirtotie = signaalin sähköinen tai optinen kulkutie Kuparikaapeli, valokuitu tai ilmatie Slide 6 3

Avojohto Eli eristämätön johdin aluksi pelkkää terästä, myöhemmin kuparipäällysteistä terästä langalle kertyvä huurre muuttaa johdon sähköisiä ominaisuuksia Yksilankaiset avojohdot ensimmäisissä puhelinverkoissa paluujohtimena toimi maa >> epäsymmetrinen, herkkä häiriöille Avojohdinparit (kaksoisjohto) käyttöön 1900-luvun alussa lisättiin toinen johto paluujohtimeksi yhteyksien laatu parani, mutta edelleen ongelmia resistanssi: signaalin teho muuttui lämmöksi kapasitanssi: signaali oikaisee eikä saavuta vastapäätä johtimen magneettikenttä indusoi virran viereisessä johtimessa >> ylikuuluminen >> ongelma väheni johtimien vuorottelulla Poistuneet käytöstä lähestulkoon kokonaan Slide 7 Kaapeli Useita eristettyjä johtimia käärittynä saman vaipan sisälle Voidaan sijoittaa vapaammin kuin avojohto, esim. maan alle Mahdollisuus lisätä vaippaan häiriösuojaus Kierretty parikaapeli Kaksi toistensa ympäri kierrettyä eristettyä johdinta, ympärillä muovivaippa Kiertäminen vähentää ulkoisten häiriöiden vaikutusta Kolme päätyyppiä: UTP, FTP, STP Puhelinjohdot, kaiutinkaapelit, lähiverkot (Ethernet) Koaksiaalikaapeli Kaksi eristettyä johdinta sisäkkäin Antennikaapelit, lähiverkkokaapelit (alkup. Ethernet) Slide 8 4

Valokuitu Materiaali kvartsilasia tai muovia idea keksittiin 1966, ensimmäiset kuidut valmistettiin 1970 Siirrettävä signaali valoa sähköinen signaali muutetaan valoksi LED- tai laserlähettimillä valo pysyy kuidun sisällä kokonaisheijastuksen avulla, kuoren ja ytimen välillä oltava riittävän suuri taitekerroinero numeerinen aukko: valonsäteen suurin tulokulma, jolla valonsäde lähtee etenemään kuidun ytimessä valo "hajaantuu" kuidussa (dispersio) kuidun taitekerroinprofiilin ja siitä seuraavan valon etenemistavan mukaan kuidut jaetaan eri tyyppeihin Käyttökelpoinen sekä lähiverkoissa että pitkissä runkoyhteyksissä Slide 9 Valokuidun rajoitukset Kaistanleveyttä rajoittaa lähinnä dispersio Siirtoetäisyyttä rajoittaa vaimennus Vaimennus riippuu aallonpituudesta ja yleisesti ottaen pienenee aallonpituuden kasvaessa (eli taajuuden alentuessa) Kuidun aiheuttama vaimennus absorptio (esim. hydroksidi-ionien aiheuttama vesipiikki) sironta (muutokset lasin tiheydessä, lasiseoksen epätasaisuudet, kuidun taivuttamisesta johtuvat jännitykset ja kuplat) taivutushäviöt (valonsäde karkaa kuidun sisältä) Liitosten aiheuttama vaimennus Slide 10 5

Kuitutyypit Yksimuotokuitu Ytimen ja kuoren välinen taitekerroin ja ytimen pieni halkaisija sallivat vain yhden muodon etenemisen Ei dispersiota, pienin vaimennus Monimuotokuidut Askeltaitekertoiminen kuitu Taitekerroin muuttuu ytimen ja kuoren välillä hyppäyksenomaisesti Ytimen halkaisija suuri verrattuna valon aallonpituuteen -> valosta etenee monta eri muotoa -> muotodispersio Asteittaistaitekertoiminen kuitu Ytimen taitekerroin muuttuu asteittaisesti kuorta kohti -> valonsäteet kaartuvat jyrkän heijastumisen sijasta Valo etenee useissa eri muodoissa, mutta reunoilla valon nopeus on suurempi kuin keskiosassa -> muotodispersio melko vähäistä Slide 11 Kuitutyypit (2) Kuva: Willa & Uusitupa, 2001: Tietoliikenneaapinen Slide 12 6

Valokuidun edut ja haitat Edut kuparikaapeleihin nähden: Immuuni sähkömagneettisille häiriöille, ei säteile ulospäin (ei ylikuulumista, salakuuntelua) Siirtohäviöt pienet >> toistinväli jopa satoja kilometrejä Leveä kaista, korkeat kantoaaltotaajuudet >> suuri siirtokapasiteetti Haitat: Kuidun, lähettimien ja ilmaisimien teko vaativaa >> kalliimpi hinta Asennus ja ylläpito haastavaa Herkästi rikkoontuvaa kuparijohtoihin verrattuna Slide 13 Ilmatie Vapaa tila, radiotie, langaton siirtotie Edut: "halpa" - ei johdonvetokustannuksia liikkuvat päätelaitteet, yhteys mahdollinen lähes missä vain Rajoitukset: viestin salakuuntelu ja häirintä helppoa >> turvallisuus ratkaistava käyttökelpoisia radiotaajuuksia rajatusti, käytöstä sovittava kansainvälisesti siirto-olosuhteet vaihtelevat (sääilmiöt, magneettiset myrskyt) Slide 14 7

Radioaaltojen eteneminen Maanpinta-aalto < 10 MHz Optimiolosuhteissa tuhansia kilometrejä Heijastuminen ionosfääristä < 30 MHz Jopa maapallon ympäri, mikäli aalto heijastuu uudelleen maanpinnasta Sironta 300 MHz 10 GHz Suora näköyhteys Korkeatkin taajuudet Muita tapoja luotettavampi, pääasiallinen etenemistapa teletekniikassa Kuvat: Willa & Uusitupa, 2001: Tietoliikenneaapinen Slide 15 Siirtoyhteyskerros 8

Siirtoyhteyskerros (Data link layer) Ratkaistavia asioita: Yhteyden muodostus kahden solmun välillä Fyysinen osoitteistus Vuonohjaus Virheiden käsittely Vuoronvarausmenettelyt Todellisuudessa verkkototeutukset eivät noudata OSIjakoa kirjaimellisesti Samoja tehtäviä (kuten virheenkorjausta ja vuonohjausta) tehdään myös muilla kerroksilla Slide 17 Vuonohjaus (flow control) Kuinka paljon tietoa kerralla voi lähettää? Tapahtuu yhteyden aikana Pyrkii estämään tiedon katoamisen siirron aikana puskurien täyttymisen takia: vastaanottaja estää lähettäjää lähettämästä liikaa tietoa kerralla Menetelmiä: Lähetetään yksi viesti kerrallaan ja odotetaan vastaanottajalta kuittausta ennen seuraavan viestin lähetystä (stop-and-wait) Lähetetään useita viestejä kerrallaan; kuittausta odottavien viestien lukumäärän määrää ns. liukuva ikkuna (sliding window) Slide 18 9

Virheet Esiintyvät joko yksittäin (single-bit error) tai purskeina (burst error) Voivat johtua esim. tahdistusvirheistä tai kohinasta ja häiriöistä Kohinan määritelmä: mikä tahansa ei-toivottu satunnainen signaali, joka summautuu mitattavaan signaaliin tai häiritsee haluttua signaalia Aiheutuu laitteen tai materiaalin fysiikasta (esim. lämpökohina) Häiriöt joko luonnollisia (esim. revontulet) tai ihmisen aikaansaamaa (esim. 50 Hz:n sähköverkkojen aiheuttama häiriö, radiolähetteet) >> Joka tapauksessa virheitä tulee aina Slide 19 Virheiden käsittely (error control) Virheiden havainti (engl. error detection) Tavoitteena havaita virheet ja tämän jälkeen joko lähettää virheelliset merkit tai viestit uudelleen (retransmission) hylätä viallinen viesti korjata viallinen viesti Virheenhavaintimenetelmiä: kaiutus pariteettitarkistus tarkistussumma Virheenkorjaus (engl. error correction) pyritään sisällyttämään viesteihin niin paljon toistoa, että virheelliset bitit voidaan paitsi havaita myös korjata Slide 20 10

Vuoronvarausmenettelyt (access control) Kenen vuoro lähettää? Kahdenvälisellä linkillä: varmistetaan, että vastaanottaja on toimintakunnossa ja valmis vastaanottoon Monta tasa-arvoista laitetta jakaa saman siirtotien >> tarvitaan hienostuneempia menetelmiä siirtoyhteyden jakamiseksi Sopivin menetelmä riippuu verkon rakenteesta Kilpavarausperiaate: lähetyshaluiset asemat kilpailevat lähetysvuorosta Valtuudenvälitysperiaate: verkossa kiertää valtuus (token), jonka nappaamalla asema saa lähetysvuoron itselleen Muita tapoja: FDMA, TDMA, CDMA Slide 21 Kilpavarausperiaate CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access / Collision Detection) algoritmi sopii verkkoon, jossa asemat joutuvat kilpailemaan yhteisestä siirtotiestä (esim. radiotie, väyläverkko) kilpavarausperiaate tasa-arvoinen: kaikilla asemilla yhtä hyvä tai huono todennäköisyys saada lähetysvuoro liikenteen määrän kasvaessa kasvaa todennäköisyys, että kaksi asemaa yrittää lähettää yhtä aikaa >> verkon välityskyky pienenee (Ethernet-verkossa noin 0,4*verkon siirtonopeus) käytetään mm. Ethernetissä (perusmuodossa väylätopologia) ja WLAN:eissa (hieman muunneltuna >> CSMA/CA) Slide 22 11

Valtuudenvälitysperiaate Verkossa kiertää valtuus (engl. token), jonka haltijalla on lähetysvuoro Käytetään sekä rengas- että väylätopologiassa Token Ring (IEEE 802.4) fyysisesti rengasverkko >> ei törmäyksiä, ennakoitava viive lähetysvuoron saamisessa Token Bus (IEEE 802.5) yhdistelmä Ethernet- ja Token Ringverkkoja (fyysisesti väylätopologia, jossa kiertää valtuus loogisen renkaan mukaisesti) >> ei törmäyksiä, ennakoitavat viiveet >> käytetään teollisuusautomaatiosovelluksissa Slide 23 12