Tiedonsiirto sähköverkossa

Johdanto

Tiedonsiirtämiseen kehitetään uusia menetelmiä, joilla voidaan verkottaa tietokoneita toisiinsa. Monissa tapauksissa verkottaminen tulee kalliimmaksi kuin siitä saatava hyöty. Yhteys voidaan halvimmillaan muodostaa modeemilla tai ISDN-liittymällä jos käytössä on puhelinverkko ja liittymä. Ongelmana on kuitentenkin verkon hitaus sekä muiden toimintojen estyminen esimerkiksi puheluiden vastaanottaminen. Teleyhtiöt joutuvat kehittämään koko ajan uusia tehokkaampia menetelmiä kilpailun kiristyessä. Asiakkaat vaativat nopeampia ja luotettavampia yhteyksiä. Erityisesti kotitalouksille tarjottavista yhteyksistä on tulossa varsinainen rahantekoväline jos onnnistutaan kehittämään uusia nopeampia ja asiakkaita miellyttäviä yhteydenpitotapoja. Tulevaisuudessa mennään luultavasti kohti kiinteitä liittymiä pois vanhoista yhteysaikaan perustuvista järjestelmistä.

Nykyisin kiinteitä linjoja toteutetaan paljon ethernet ja token-ring- tekniikalla. Ethernet-verkot ovat nykyisin tehokkaita ja monipuolisesti hyödynnettäviä ja laajentamisen mahdollistava verkottamistapa. Tietoturva voidaan kohtuullisen helpolla varmistaa joskin siihen kuluva raha voi olla huomattava. Erilaiset kytkimet ja sillat toimivat tässä apuna. Token-ring -tekniikassa taas tietoturvan toimivuus voi muodostua ongelmaksi, koska samaan johtoon on kytketty useampi kone. Tällöin voi kohtuullisen helposti salakuunnella samassa segmentissä olevien koneiden liikennettä. [ 1, 2]

Rakennustekniset seikat

Uusiin taloihin voidaan jo valmiiksi laittaa puhelinjohtojen rinnalle muutama ylimääräinen johdinpari ja valmiit liittimet. Tällöin kustannukset voivat olla vain murto-osa siitä mitä maksaa vanhoihin taloihin jälkiasennetut johdinparit. Tietyissä tilanteissa voidaan ottaa käyttöön myös vanhat ylimääräiset kuparijohtimet jos niitä on tarpeeksi. Johdinlinjojen kustannukseksi on arvioitu noin 1300 mk / liittymä jos ne tehdään jälkiasennuksena. Yritykset ovat varsin suopeita tekemään nämä investoinnit jos ne hyödyttävät heitä. Kotitalouksissa tulee varmasti olemaan ongelmia asunto-osakeyhtiöiden päätöksenteossa. Kaikkia ei varmaankaan kiinnosta edes tietokoneet. Tällöin muodostuu kiinteän verkon laittaminen asuntoihin kohtuuttoman kalliiksi koska perusinvestoinnit ovat kovat.

Tulevaisuudessa ongelmat kuitenkin saattavat poistua jos uusista kokeiluista tulee toimivia järjestelmiä. Yksi tällainen kokeilukohde on sähkövekko. Valmiisiin johtoihin on yksinkertaisen helppoa siirtää dataa kunhan perusongelmat voitetaan. Muitakin valmiita johdinjärjestelmiäkin on kuten tavallisen puhelinlinjan tehokkaampi käyttö.

Sähköverkko

Sähköjohdot menevät lähes jokaiseen talouteen. Siten kiinnostus niiden hyödyntämiseen kasvaa. Valmiit johdot saattavat mahdollistaa datayhteyden jokaiseen paikkaan minne sähköjohto on laitettu. Tällaisia järjestelmiä kehittävät tele- ja sähköyhtiöt. Järjestelmiä on kehitetty jo useita vuosia. Ongelmia on muodostunut runsaasti kuten verkon häiriöt ja muut kohinat. Verkkottaminen voidaan helposti toteuttaa mihin tahansa sähköpistokkeeseen. Teoriassa jokainen käyttäjä on kytketty sähkömittarin kautta erilliseen alijohdotukseen. Tällöin voidaan eristää jokainen segmentti erikseen tietoturvan kasvaessa. Syntyneessä aliverkossa voidaan työpisteitä siirrellä minne tahansa. Tällöin säästytään kaikenlaisilta jatkojohdoilta tai lisäasennuksilta. Samaan aliverkkoon voidaan myös osoitteita lisäämällä saada tarvittava määrä uusia liittymiä ilman teknisiä muutoksia. Verkko muistuttaa tällöin token-ring -verkkoa.

Kokeilut

Kaksi suurta teleyhtiötä on nyt julkaisseet oman tekniikkansa sähköverkon hyödyntämiseen. Kansainvälinen Nortel ja brittiläinen Norweb Communications kertoivat kokeilleensa tätä menetelmää jo puolitoista vuotta ympäri maailmaa. Kokeilut ovat olleet menestyksellisiä. Kehityksen perustana on ollut muodostaa sellainen yhteystapa joka on tehokkaampi ja nopeampi kuin perinteiseen puhelinverkkoon perustuvat järjestelmät lähinnä modeemiin ja ISDN-liittymään verrattuna. [ 3, 4]

Nyt kehitylle järjestelmälle luvataan nopeudeksi noin yksi megabitti sekunnissa. Modeemiin verrattuna nopeus on noin 30 kertainen ja ISDN-liitymään noin 15 kertainen. Tosin on huomattava, että kiinteän verkon kapasiteetti on jaettu usean käyttäjän kesken. Yhteyden kustannukset ovat huomattavasti alhaisemmat kuin millä tahansa muilla laajakaistatekniikoilla. Kehittäjät ovat luoneet oman uudenlaisen siirtotekniikan joka muuntaa muuntoaseman jälkeisen alemman jännitteen alueen erilliseksi lähiverkoksi. Uusi signaalinmuodostamistapa on ratkaissut sähköverkon kohina-ongelman. Verkon nopeus tulee varmasti kasvamaan tekniikan kehittyessä. Tietoturvan taso on luultavasti vielä jonkinmoinen ongelma. Aliverkko jäänee ainakin aluksi suureksi kokonaisuudeksi on hankala erottaa muuta verkon sisäistä liikennettä toisistaan. Muuntoaseman liittyymä toteutetaan tavallisella valokaapelilla runkoverkkoon. Tällöin on mahdollista hyödyntää ATM-verkkoa esimerkiksi liikkuvan kuvan siirtämiseen. [ 5]

Kehittäjät odottavat tästä siirtotekniikasta uutta läpimurtoa. He odottavat kysynnän kasvua etenkin kotitalouksilta. Kiinteä hinnoittelu ja nopeus ovat mahdollisia kilpailuvaltteja muihin yhteystapoihin verrattuna. Pieneksi hidasteeksi voi mainita varsin kalliin verkkosovittimen. Sen hinnaksi on tulossa aluksi noin parituhatta markkaa normaalin verkkosovittimen maksaessa muutama sata markkaa. Kehittäjät aikovat aloittaa uuden kokeilun Luoteis-Englannissa noin 200:n kotitalouteen. Järjestelmä toimii on-line periaatteella eli mitään erillistä yhteydenottoa verkko-operaattoriin ei tarvita.

Tiedonsiirron historiaa

Sähköverkon kehittäminen on aloitettu noin 30 vuotta sitten. Esimmäisiä sovelluksia olivat yksinkertaiset ohjauslaitteet kotitalouksille. Protokollana on käytetty X10:ä [ 6] . Tämä protokolla on hyvin yksinkertainen eikä siten mahdollista varsinaista datan siirtoa ja vastaanottoa. Toiminnat ovat vain yksinkertaisia päälle ja pois. Tämän avulla voidaan ohjata esimerkiksi valoja, taloteknisiä laitteita, stereoita tai vaikkapa liittää kaiutinjohdot suoraan sähköpistokkeisiin. [ 7, 8]

Erilaisten tekniikoiden kehitys on mahdollistanut nykyisin muutkin sovellukset. Verkon kohinaongelman voittaminen on ollut yksi suurimmista esteistä. Tasaiseen tahtiin siirtonopeudet ovat kasvaneet. Esimerkiksi vuonna 1989 teollisten piirien nopeus oli 19.2 kbps ja 1995 jo 100 kbps. [ 9]

Esimerkkinä piiri AN1000

Piirin nopeus on 100 kbps ja lähetystaajuutena käytetään 450 MHz:ä. Tallaista piiriä voidaan käyttää erilaisissa sovelluksissa. Se on suunniteltu lähiverkkokäyttöön printtereille, modeemeille ja faxeille. Tällöin ei tarvita erillisiä kaapeleita näille laitteille. Laitteet voidaan yhdistää samoihin sähkörasioihin joista tieto sitten siirtyy laitteelta toiselle. Jänniteenä voi olla joko 120 V tai 240 V. Näin toimistoissa käytettävät kaapelit vähenevät ja mahdollinen vikasietoisuuskin saattaa joissakin tilanteissa kasvaa. [ 10]

Vertailua muihin tiedonsiirtotapoihin

Yhteyksiä voidaan verrata monilla eri tavoilla: nopeus, hinta, liityntäkustannukset jne. Soveltuvuus tiettyyn tarkoitukseen on tärkeintä. Tietyillä siirtotavoilla ei saavuteta sillä tarkoitettua hyötyä. Modeemilla on helppo yhdistää kaukana olevat pisteet toisiinsa mutta toisaalta tapa on hidas ja yhteydenmuodostus kestää. ISDN on hieman nopeampi ja yhteydenmuodostus sujuu vaivattomasti. Ethernet ja ATM -verkot ovat suhteellisen nopeita riippuen tietysti käyttäjämääristä. Käyttäjät ovat verkossa jatkuvasti kiinni. Tämä mahdollistaa erilaisten palvelimien asentamisen samaan verkkoon ja nostaa verkon käyttömahdollisuuksia. Kaapelitelevisioverkko on taas puhelinverkon tavoin toimiva kokonaisuus. Yhteys on päällä vain erikseen kytkettynä. Haittana on palveluntarjoajan suuri vaikutusmahdollisuus tiedon sisältöön. Sähköverkko ei varmastikaan tarjoa ainakaan isoissa rakennuksissa vielä suurta nopeutta mutta kaapelitelevisioverkon tavoin hyvä kilpailija kotitalouksille puhelinverkon kanssa.

Yhteenvetotaulukko

Tulevaisuus

Uudet tekniikat saattavat avata tehokkaan tavan pitää yhteyksiä. Verkoissa voidaan siirtää dataa, liikkuvaa kuvaa tai puhetta. Saattaa kuitenkin käydä niin, että uudet mahdollisuudet tulevat kilpailemaan keskenään ja kuluttajille tarjotaan erilaisia mahdollisuuksia tyydyttää omat tarpeensa. Yhtiöiden hinnoittelupolitiikka tulee olemaan varmasti aika monopolistinen vaikkakin kilpailu tulee olemaan kovaa. Sähköverkko tulee varmasti kilpailemaan perinteisten erillisten verkkojen kanssa tasavertaisesti. Tavallinen ethernet-verkko on kuitenkin yhtä yksinkertainen, melkein yhtä halpa toteuttaa ja toistaiseksi vielä huomattavasti nopeampi. Lisäksi voimistuvat tietoturvavaatimukset pitävät ainkin yritykset varovaisina uuteen tekniikkaan.

Vaihtoehtoina tulee olemaan sähköverkkotekniikalle puhelinlinjat, kaapelitelevioverkko, radiolinkkiyhteydet, perinteinen ethernet ja satelliittien kautta kulkeva tiedonsiirto. Kilpailu saattaakin keskittyä linjojen nopeuteen. Jo nyt tukkoiset runkoverkot saattavat vaikeuttaa tätä kehitystä. Verkkojen ja niiden sisältämien palveluiden kysynnälläkin on vaikutuksensa verkkojen tarpeeseen.

Toiset yhteyden tarjoajat perustavat palvelunsa osin omaan sisältötuotantoon. Tällöin taustalla on usein jokin suurehko mediayhtiö. He ilmeisesti pyrkivät tavallaan omaan suljettuun verkkoon, joka sitoisi kuluttajan tietyn palveluntarjoajan palveluihin ja tällöin osa kustannuksista siirtyisi maksettavaksi näiden palvelujen käytöstä. Silloin tavallaan kuluttajaa painostetaan ottaamaan tietty palvelu koska muuten he eivät saa mitään muutakaan palvelua kuten televisiokanavia. Kaikille siirtotavoille on kuitenkin yksi yhteinen piirre: Puhelinyhtiöiden monopolin murtaminen tietoliikenteen paikallisessa jakelussa.

Terminologiaa [ 11]

PLC ( Powerline Carrier ) Tiedonsiirtotekniikka, joka mahdollistaa siirron laitteen omia virtajohtoja hyväksi käyttäen

TWACS ( Two-Way Powerline Carrier System ) [ 12] Järjestelmä on kaksisuuntaiseen tiedonsiirtoon sähköverkossa. Lähinnä mittaustekniikan sovelluksiin kehitetty systeemi vesi, sähkö ja kaasulaitosten tarpeisiin.