Etäopetus Multimediaverkoissa (ETÄKAMU) -tavoitetutkimushanke
Luku I
Edellinen Ylempi otsikkotaso Sisällys Hakemisto Seuraava TEKES

1.6.1 Tekninen tausta

Tässä luvussa esitetään ja määritellään tärkeimmät tutkimuksessa käytetyt tekniset käsitteet. Aluksi tarkastellaan hypermedian tarjoamia mahdollisuuksia oppimisen tukemiseksi ja selvitetään erityyppisten tietoverkkojen käyttökelpoisuutta etäopetuksessa. Internetin, erityisesti WWW:n tarjoamia mahdollisuuksia tarkastellaan hypermediadokumenttien tuottamisessa, niiden rakenteistamisessa ja jakelussa. Lisäksi selvitetään kommunikointia ja yhteistoiminnallisuutta tukevia ominaisuuksia WWW:ssä. Oppimisympäristöjen tuottamisessa tarvittavat keskeiset työkalut ja ohjelmistot (HTML, Java, JavaScript, erilaiset ohjelmalaajennukset) esitellään lyhyesti. Lopuksi tarkastellaan data- ja videokonferenssia.

Hypermedia

Hypertekstillä tarkoitetaan pienistä, solmuiksi kutsutuista osista, muodostettua tekstimuotoista materiaalia, joka on koottu verkostoksi linkkien avulla. Niitä käyttäen lukija voi siirtyä solmusta toiseen. Perinteinen kirja on rakenteeltaan lineaarinen tai sekventiaalinen. Sen sisältö luetaan yleensä kiinteässä, tekijän antamassa järjestyksessä. Hypertekstin mahdollistamassa epälineaarisessa tai ei-sekventiaalisessa rakenteessa käyttäjä voi linkkien avulla valita kiinnostavien solmujen järjestyksen, ja tutustua materiaaliin haluamassaan järjestyksessä. Hypertekstissä dokumentin asiasisältö on irrotettu solmujen ja linkkien avulla kuvatusta rakenteesta. Vaikka ensimmäiset hypertekstin ideaa toteuttavat tuotteet olivat kirjallisia (Kadonnutta maailmaa etsimässä, Marcel Proust , (1871-1922)) tai aikansa tekniikalla (mikrofilmit, valokennot) toteutettaviksi suunniteltuja ( Memex , Vannevar Bush 1945), hypertekstiominaisuuksien toteuttaminen käytännössä edellyttää tietokonetta.

Multimedialla tarkoitetaan tietokoneen avulla luotuja ja sen avulla käytettäviä teksti-, kuva-, ääni-, tai videomuotoista informaatiota sisältäviä dokumentteja tai sovelluksia. Kun multimedia ja hypertekstin verkostomainen tietojen esitystapa yhdistetään, puhutaan hypermediasta. Sillä voidaan esittää hypertekstin tapaan linkitettyä tietoa tekstin, kuvien, äänen ja videoiden avulla.

Hypermedian avulla voidaan mallintaa tiedon rakennetta käyttäjien kannalta käyttökelpoisella tavalla. Tieto muodostuu usein toisiinsa liittyvistä asiakokonaisuuksista, jotka voidaan järjestää esim. aihekokonaisuuksien mukaan loogisesti etenevään järjestykseen, ajalliseen järjestykseen tai esitietovaatimusten mukaiseen järjestykseen. Näin tieto jakautuu luontevasti toisiinsa liittyviksi, hierarkkisesti järjestyviksi aiheiksi, joita yhdistävät sopivasti määritellyt linkit. Linkit voivat viitata kokonaisuudesta osiin tai osista kokonaisuuksiin. Linkit voivat yhdistää samantasoisia aiheita, osoittaa suositeltuja etenemispolkuja, viitata tarpeelliseen taustamateriaaliin sekä tarjota oppijalle tukea sanakirjojen, käsitteiden määrittelyjen yms. suhteen.

Hypermedia tarjoaa opiskelulle monia etuja:

Perinteiseen tekstimateriaaliin verrattuna hypermedian tuottaja menettää kontrollin siitä, missä järjestyksessä ja miten opiskelu tapahtuu keskeisten valintojen jäädessä oppijalle. Näiden valintojen pitäminen järkevinä edellyttää hypermediadokumenttien rakenteen ja sisällön huolellista suunnittelua ja toteutusta. Kun pedagogisesti toimivan oppimateriaalin rakenne on vasta tutkimuksen kohteena ja hypermedian tuottaminen on olennaisesti kirjan tekemistä raskaampi prosessi, niin oppimisen kannalta tarkoituksenmukaisten ja tehokkaiden hypermediaoppimateriaalien valmistaminen on vielä tulevaisuuden asia.

Hypermedian kehitys on tapahtunut rinnan tietoverkkojen kehityksen kanssa, mutta osin siitä riippumatta. Suurin osa kaupallisesta hypermediamateriaalista jaetaan vielä CD-ROM-muodossa, mutta tietoverkkojen merkitys hypermedian rakentamisen ja jakelun välineenä on voimakkaasti kasvamassa. Tietoverkot antavat oppimiselle uusia mahdollisuuksia, joihin yksisuuntaiset jakelukanavat eivät pysty, kuten ryhmätyön ja yhteistoiminnallisuuden.

Tietoverkkojen ominaisuuksia

Tietoverkot ja niiden käyttö ovat yksi mahdollisuus toteuttaa nykyaikaista etäopetusta. Tietoverkkojen kautta oppija voi kommunikoida ja toimia yhdessä muiden oppijoiden kanssa. Kommunikoinnin lisäksi tietoverkot tuovat digitaalisessa muodossa olevan oppimateriaalin periaatteessa jokaisen verkon käyttäjän ulottuville, sijaitsipa se fyysisesti missä päin maailmaa tahansa.

Tietoverkkojen ongelmana ja samalla rikkautena ovat erot yhteystavoissa ja -nopeuksissa. Tällä hetkellä ei ole olemassa mitään standarditapaa tietoliikenteen hoitamiseen, koska yksilöiden ja yhteisöjen tarpeet ja resurssit vaihtelevat suuresti. Yhteysnopeudet vaihtelevat langattomien GSM-datayhteyksien 9:stä kilobitistä sekunnissa (kbit/s) tehokkaiden työasemien ja palvelinten lähiverkkoyhteyksien yli 1 Gbit/s nopeuksiin. Etäopetuksen kannalta tämä aiheuttaa teknisiä haasteita verkko-oppimisympäristöjen toteuttajille ja oppimateriaalien sisällöntuottajille, joiden täytyy palvella asiakkaitaan hyvinkin eritasoisten verkkoyhteyksien välityksellä.

Oppilaitoksissa, yrityksissä ja muissa organisaatioissa tietokoneet on kytketty toisiinsa lähiverkon (Local Area Network, LAN) avulla. Lähiverkkojen toteuttamistekniikoita ovat mm. Ethernet, Token Ring ja ATM (Asynchronous Transfer Mode). Tiedonsiirtonopeudet vaihtelevat käytetyn tekniikan ja kaapeloinnin mukaan, Ethernetille tyypillisiä nopeuksia ovat 10 Mbit/s ja 100 Mbit/s (Fast Ethernet), ATM:ää käytettäessä nopeudet vaihtelevat 25:n ja 622 Mbit/s:n välillä. Lähiverkko on yleensä kytketty jollakin tavoin Internetiin. Tämän ulkoisen verkkoyhteyden siirtonopeus on normaalisti huomattavasti hitaampi kuin lähiverkon sisällä, tyypillisiä nopeuksia esimerkiksi kaupunkikouluissa ovat 128 kbit/s, 512 kbit/s ja 2Mbit/s ( Isokangas ym. 1997 ). Joissakin kouluissa ja erityisesti korkeakouluissa on käytössä myös nopeampia verkkoyhteyksiä, 10 - 155 Mbit/s. Suomessa kaikki korkeakoulut on liitetty korkeakouluverkko FUNETiin, joka päivitettiin keväällä 1998 155 Mbit/s-yhteysnopeuteen.

Kotikäytössä tietoverkkoyhteydet hoidetaan pääasiassa normaalin puhelinliittymän ja analogisen modeemin avulla. Uusimmat modeemit pystyvät parhaimmillaan 56 kbit/s-tiedonsiirtoon työasemalle päin. Vanhemmissa modeemeissa yleisiä maksiminopeuksia ovat 28,8 kbit/s ja 33,6 kbit/s. Teleoperaattorit ovat alkaneet viime aikoina markkinoida voimakkaasti digitaalisia ISDN-liittymiä (Integrated Services Digital Network), joilla päästään analogisia modeemeja nopeampiin Internet-yhteyksiin. ISDN-liittymään kuuluu kaksi 64 kbit/s:n kanavaa, joita voidaan käyttää joko erikseen tai yhdessä, jolloin siirtonopeudeksi saadaan 128 kbit/s. Kustannuksiltaan ISDN-liittymä on kilpailukykyinen tavallisen liittymän kanssa, etenkin kun otetaan huomioon, että siihen kuuluu kaksi puhelinnumeroa ja että se mahdollistaa samanaikaiset puhelin- ja Internet-yhteydet.

Uusia, ISDN:ää nopeampia digitaalisia verkkotekniikoita on tulossa kuluttajamarkkinoille. Yksi näistä tulevaisuuden tekniikoista on Asymmetric Digital Subscriber Line (ADSL), jolla päästään tilaajalle päin 2-6 Mbit/s- ja palvelimelle päin 64-567 kbit/s-tiedonsiirtonopeuksiin. ADSL vaatii kiinteän linjan ja erikoislaitteiston molempiin päihin. Toinen lupaava alue on kaapeli-TV-verkkojen käyttö datayhteyksiin, jolloin tilaaja saisi vähintään 4 Mbit/s-Internet-yhteyden kaapelimodeemin avulla.


KUVIO 5. Sovellusten nopeustarpeita ja siirtonopeuksia

Kuviossa (»KUVIO 5.) esitetään eri yhteystyyppejä niiden yhteysnopeuksien mukaan sekä erityyppisten sisältöjen ja sovellusalueiden tarvitsemia bittinopeuksia. Nopeudet on esitetty yksikössä bittiä/sekunti. Langattomilla GSM data -yhteyksillä (9,6 kbit/s) voidaan siirtää järkevästi tekstiä, sähköpostiviestejä, pieniä kuvia ja tehokkaasti pakattua puheääntä. Analogisella modeemilla (28,8 - 56 kbit/s) voidaan käyttää enemmän grafiikkaa, kuunnella reaaliaikaisesti AM-radiotasoista musiikkia ja jopa katsella pienikokoista ja suhteellisen heikkotasoista videokuvaa. Kahden ISDN-kanavan yhteydellä (128 kbit/s) onnistuu jo lähes CD-tasoisen musiikin kuuntelu reaaliaikaisesti sekä videoneuvottelu kohtuullisella kuvanlaadulla. 2 Mbit/s-yhteysnopeus riittää VHS-tasoisen videokuvan siirtoon ja mahdollistaa hyvälaatuisen videokonferenssin.

Internet

Internet muodostuu suuresta määrästä tietokoneita (v. 1998 heinäkuussa yli 36 miljoonaa), jotka edellä kuvatulla tavalla on yhdistetty paikallisiin tietoverkkoihin, jotka edelleen on yhdistetty keskenään Internetiksi. Nimi Internet johtuu sanasta internetworking (verkkojenvälinen). Internetin syntyvuotena pidetään joissakin esityksissä vuotta 1983, jolloin Transmission Control Protocol / Internet Protocol (TCP/IP)-niminen tiedonsiirtoprotokollaperhe otettiin käyttöön. Sen mukaisesti lähettäjän tietokoneella oleva lähetettävä tieto pilkotaan paketteihin. Jokaiseen pakettiin liitetään osoite, jonka jälkeen paketti kulkee Internetin välityksellä vastaanottajan koneelle. Matkallaan paketti kilpailee lukemattomien muiden pakettien kanssa seuraavista reitittimien välisistä yhteyksistä. Kun paketit saapuvat määränpäähänsä, ne kootaan jälleen alkuperäistä vastaavaksi kokonaisuudeksi. Paketit voivat kulkiessaan käyttää erilaisia reittejä, eivätkä ne välttämättä saavu lähetysjärjestyksessä. Tästä seuraa, että vastaanotettujen pakettien viiveissä saattaa olla suuriakin eroja. Tästä syystä Internet soveltuu huonosti ääntä ja videota sisältävän - viiveelle herkän - multimediamateriaalin välittämiseen.

Internet sisältää mm. seuraavat opiskelunkin kannalta tärkeät palvelut:

World Wide Web

Tärkein Internetin palveluista lienee World Wide Web (WWW, Web). WWW:n luoja Tim Berners-Lee pitää WWW:iä abstraktina Internetiä hyödyntävänä informaatioavaruutena. Kun Internet muodostuu tietokoneista, jotka on kytketty kaapeleilla toisiinsa, niin WWW muodostuu dokumenteista, kuvista, ääni-, videomateriaalista, ts. informaatiosta, jota yhdistävät hypertekstilinkit HyperText Transfer Protocol (HTTP) -protokollan mukaisesti. WWW-dokumentit kirjoitetaan HyperText Markup Language (HTML) kuvauskielen mukaisesti. Alunperin järjestelmä suunniteltiin CERNissä vuonna 1992 lähinnä tekstipohjaisen tiedon käsittelyyn.

WWW:n käyttö perustuu asiakas-palvelin (client/server) arkkitehtuuriin. Palvelimen kautta dokumentit tarjotaan verkkoon luettaviksi. Asiakkaat voivat lukea näitä dokumentteja mistä tahansa Internetin koneesta asiakasohjelmalla HTTP-protokollan mukaisesti. WWW:n käytön räjähdysmäinen kasvu alkoi siitä, kun HTML-dokumenttien lukemiseen rakennettiin graafinen selain. Nykyiset selaimet, esim. Netscape Navigator ja Internet Explorer, yhdistävät saman käyttöliittymän alle sekä HTML-muotoisten hypermediadokumenttien lukemisen että Internetin sisältämien kommunikointivälineiden (sähköposti, keskusteluryhmät, FTP, reaaliaikainen keskustelu) käytön.

Hypermedia WWW:ssä

Hypermedia WWW:ssä perustuu HTML-kielellä merkittyjen tekstidokumenttien sekä näihin upotettujen multimedia- ja ohjelmakomponenttien ja datan välittämiseen Internet-verkkoa pitkin. HTML on uusimpaan versioonsa 4.0 mennessä kehittynyt hypermedian rakenteellista perustaa kuvaavaksi Web-standardiksi, jonka liittymäkohdat muihin Web-, Internet- ja ohjelmistoalan määrityksiin antavat kohtuullisen kuvan WWW:stä jo kokonaisuutenakin. Yksinkertaisten tekstidokumenttien lisäksi HTML-dokumentteja lukevat selainohjelmat kykenevät esittämään monipuolisesti kuvaa, ääntä ja videokuvaa, käsittelemään tiedostoja erilaisten ohjelmalaajennusten (plug-in) avulla, välittämään tiedostoja toisille ohjelmille, sekä suorittamaan skriptejä ja sovelmia (applet).

HTML on ns. SGML-sovellus (Standard Generalized Markup Language), ts. kuvauskieli, joka on kuvattu SGML-kielellä. SGML puolestaan on standardi, jota voidaan käyttää rakenteeltaan samankaltaisten, mutta sisällöltään vaihtelevien dokumenttiluokkien (esim. reseptit, kirjeet ja hypertekstidokumentit) dokumenttien yleisen rakenteen kuvaamiseen ja standardointiin. Kutakin dokumenttiluokkaa varten suunnitellaan ko. tyyppisten dokumenttien rakenteen kuvaustiedosto (Document Type Definition, DTD), joka kirjoitetaan SGML-standardin mukaisesti. Jokainen dokumenttiluokan laillinen dokumentti puolestaan toteuttaa luokkansa rakennekuvauksen.

Yhteisten rakennekuvausten - ja siten saman dokumenttiluokan dokumenttien - käyttämisestä seuraa useita etuja. SGML-koodattujen dokumenttien välittäminen käyttäjältä toiselle ei yhteisen DTD-tiedoston käyttämisen lisäksi edellytä erityisiä tiedostokonversioita, koska SGML-standardi on kaikille yhteinen. Lisäksi hyvin suunniteltujen dokumenttien rakenne mahdollistaa suoraan tiedon rakenteelliset hakutoiminnot ("etsi reseptit, joissa ei ole maitotuotteita"), edesauttaa tiedostojen kokoamista tietokantoihin (esim. kokkitietokanta) ja esimerkiksi helpottaa saman tiedon esittämistä eri ilmiasuissa (mustavalkoinen paperitulostus reseptistä tai Web-resepti).

SGML ei kuitenkaan ole täysin onnistunut lunastamaan sille asetettuja tavoitteita. Syitä tähän on useita, SGML-kielen määrityksellisestä raskaudesta aina sopivien, laajalle levinneiden sovellusohjelmien puutteeseen asti. Viime vuosina SGML onkin saanut kilpailijakseen samantyyppisen, mutta "kevyemmän" kuvauskielten kuvauskielen, XML-standardin (Extended Markup Language). XML on lähinnä verkkokäyttöön suunnattu joustava yksinkertaistus SGML-määrityksestä. Käytännössä XML-sovellusten odotetaan ohittavan nopeasti suosiossa nykyiset SGML-sovellukset, mikä tulee aiheuttamaan kerrannaisvaikutuksia myös vallitsevaan WWW-kulttuuriin.

Webin monipuolistuminen on näin siirtänyt osan perinteisesti käyttöjärjestelmälle kuuluvista tehtävistä selainohjelmistoille. Samanaikaisesti eri standardien sisällöt (esim. tiedostoformaatit, ohjelmien rajapinnat ja protokollat) ovat muuttuneet teknisimmiksi ja yleisyytensä takia oleellisesti monimutkaisemmiksi hallita. Sinänsä yksinkertainen HTML-kieli on kasvattanut tai ottanut rinnalleen käyttöön monipuolisen kuvaus-, skripti- ja ohjelmointikielen joukon (esim. CSS (Cascading Style Sheets), JavaScript ja Java), jotka yhdessä erilaisten protokolla- ja valmisohjelmistototeutusten liittymien (esim. CGI (Common Gateway Interface), CORBA (Common Object Request Broker Architecture) ja JDBC (Java Database Connectivity), kanssa toteuttavat Webin hypermediaominaisuuksia. Laajentuminen on johtanut paitsi menetelmien kehittymiseen, myös pisteeseen, jossa jo pelkästään WWW-asiakasohjelmistoille asetetut monipuolisuus- ja tehokkuusvaatimukset ovat jatkuvassa kasvussa.

WWW:n hyperdokumenttien näkökulmasta suurin yksittäinen muutos tapahtuu HTML-kielen kehityksessä. WWW:n kehitystä ja standardointia tukeva ja koordinoiva taho, W3C (World Wide Web Consortium), on ilmoittanut, että nykyistä HTML 4 -suositusta seuraavan ns. "seuraavan sukupolven" HTML-version perustana käytetään juuri XML-standardia. Työn odotetaan valmistuvan vuoden 2000 alkuun mennessä.

Alunperin HTML suunniteltiin tekstitiedostojen käsittelyyn. Vuorovaikutusta toteuttavien tekniikoiden - kuten täytettävien ja palautettavien lomakkeiden - liittäminen HTML-dokumentteihin mahdollistui CGI-tekniikalla. Lomakkeilla voidaan paitsi rekisteröityä käyttäjiksi ja kerätä palautetta, myös välittää tietoa muille palvelimella oleville ohjelmille ja niiltä takaisin käyttäjälle. CGI-tekniikan haittapuolena on se, että siinä palvelin kokoaa asiakkaalle lähettävän sivun ennen sen lähettämistä. Niinpä lähes kaikki tehoa vaativat toiminnot tapahtuvat palvelimella. Jos asiakkaiden määrä kasvaa suureksi, palvelimen vasteajat kasvavat ja näkyvät käyttäjille ikävinä viiveinä. Tämän ongelman on Java osittain ratkaissut hajauttamalla toiminnot myös asiakkaiden koneille.

Skriptikielillä WWW-sivuille voi ohjelmoida yksinkertaista toiminnallisuutta. Toiminnot määritellään ohjelmakoodilla, joka upotetaan WWW-sivulle HTML-koodien tapaan. Yksi käytetyimmistä skriptikielistä on Netscapen kehittämä JavaScript, jolla voi ohjata selaimen toimintaa ja lisätä sivuille vuorovaikutteisuutta. Sillä voi esimerkiksi liittää sivuille lomakkeita tai vaihtaa niillä näkyviä kuvia toisiksi. JavaScript sopii hyvin yksittäisten toimintojen toteuttamiseen, mutta sillä on hankala ohjelmoida laajempia ohjelmistokokonaisuuksia. Suurille käyttäjäryhmille tarkoitettujen skriptien tekeminen on ongelmallista, koska eri selaimet tukevat kielen eri versioita.

Ääni ja video ovat nykyisin olennainen osa WWW:n hypermediaa ja niiden käyttömahdollisuudet kasvavat koko ajan. Syynä tähän ovat tietoverkkojen siirtokapasiteetin kasvu sekä ennen kaikkea tietokoneiden suorituskyvyn huima parantuminen, mikä mahdollistaa tehokkaiden mutta paljon laskentatehoa vaativien äänen- ja kuvanpakkausalgoritmien käytön ja siten paremman äänen ja kuvan laadun.

WWW:n alkuaikoina ääni- ja videomateriaali siirrettiin Internetissä pelkästään tiedostoina samalla tavalla kuin teksti- ja kuvamateriaalikin. Pienenkin ääni- tai videotiedoston siirtoon kuluu helposti aikaa, mikä aiheuttaa käyttöä haittaavia viiveitä. Parin viime vuoden aikana on siirrytty ns. streaming-tekniikoihin, joiden avulla äänen ja videokuvan käyttö WWW:ssä on tehty entistä nopeammaksi ja vaivattomammaksi. Streaming-tekniikoissa ääntä ja videota ei talleteta paikallisesti ollenkaan (pientä välimuistia lukuun ottamatta), vaan ne esitetään WWW-selaimen ikkunassa tai erillisessä sovelluksessa reaaliaikaisesti sitä mukaa kuin dataa tulee Internet-yhteyden kautta. Uutta tässä on nimenomaan reaaliaikaisuus, video- tai äänivirta on välittömästi nähtävissä tai kuultavissa, katkoksitta ja yhteysnopeudesta riippumatta, WWW-sivun linkin aktivoimisen jälkeen. Etuina ovat pienemmät viiveet esityksen käynnistyessä, pienempi siirtokaistan tarve, mahdollisuus live-lähetysten välittämiseen Internetissä ja tekijänoikeuksien parempi hallittavuus, sillä stream-lähetysten kopiointi on hankalaa.

Java-ohjelmointikieli

Java-ohjelmointikielellä voidaan kirjoittaa sekä selaimen tarjoamassa ympäristössä toimivia sovelmia (applet) että itsenäisiä sovelluksia (application). Huolellisesti kirjoitettu Java-sovellus on siirrettävissä käyttöjärjestelmäympäristöstä toiseen. WWW-ohjelmoinnissa Javan eräs perusajatus on hajauttaa tietojenkäsittely siirtämällä sitä palvelinkoneelta asiakkaan koneelle. Selaimen mukana asiakkaat saavat ns. Java-virtuaalikoneen (Java Virtual Machine), jonka avulla Javalla tehtyjä sovelluksia voidaan suorittaa. Java-lähdekoodi käännetään selaimen sisältämän kuvitteellisen Java-prosessorin suorittamaan tavukoodimuotoon. Sen ajamiseksi todellisessa prosessorissa tarvitaan tulkki, Java-virtuaalikone (JVM, Java Virtual Machine), joka tulkitsee tavukoodit tuon prosessorin käskyiksi. Tästä ylimääräisestä tulkkausvaiheesta johtuen Java-ohjelmien suoritus on ollut hitaampaa kuin esimerkiksi C++ -ohjelmien, ja suorituskyky onkin ollut Javan tärkeimpiä kehityskohteita. Keinoja nopeuttaa itse virtuaalikoneen toimintaa on jo markkinoilla: JIT eli just-in-time -kääntäjä tekee lennossa virtuaalikoneen ymmärtämästä tavukoodista kulloisenkin ajoympäristön omaa konekieltä. Lähiaikoina Sunilta on tulossa Hot Spot -virtuaalikone, jonka luvataan nopeuttavan ratkaisevasti Java-ohjelmien suoritusta.

Java esiteltiin keväällä 1995. Sen ensimmäinen versio, 1.0, oli pieni ydinkieli, johon kuului noin 140 luokkaa käsittävä peruskirjasto. Kaupalliseen käyttöön pelkkä ydinkieli ei kuitenkaan riitä, vaan tarvitaan ratkaisut käytännön työssä vastaantuleviin ongelmiin ja tarpeisiin. Niinpä Javan versio 1.1 sisälsi huomattavasti laajennetun kirjastovalikoiman, kaikkiaan noin 2000 luokkaa. Suuri muutos oli AWT:n (Abstract Windowing Toolkit, Javan käyttöliittymäkirjasto) tapahtumankäsittelymallin täydellinen uusiminen. Lisäksi itse kieltä muutettiin ja laajennettiin jonkin verran.

Version 1.2 myötä käyttöliittymäkirjasto koki jälleen muutoksia: uusi Swing-teknologia toi mukanaan mm. kevyemmät GUI-komponentit (Graphical User Interface), vaihdettavan ulkoasun (pluggable look-and-feel, PL&F), ja objektien vedä-ja-pudota -toiminnot (drag & drop). Tähän versioon on laadittu huomattava joukko myös muita kaupallisen ohjelmistotuotannon vaatimuksiin vastaavia kirjastoja.

Javan yksi vahvuus on se, että kielen standardointiin kuuluu myös suuri joukko kirjastoja. Tärkeitä ovat muun muassa RMI (Remote Method Invocation), jolla voidaan toteuttaa hajautettuja järjestelmiä sekä JDBC (Java Database Connectivity), joka sisältää joukon abstraktioita relaatiotietokantojen käyttämiseen. Muut tärkeät kirjastot tarjoavat esimerkiksi turvapalveluita verkon yli tapahtuvaan liikennöintiin ja kansainvälistämispalveluita.

Tällä hetkellä sovelmien käytössä on vielä ongelmia. Selaimet eivät ole kovinkaan luotettavia ympäristöjä niiden ajamiseen. Lisäksi esimerkiksi Netscape Navigator kuluttaa jo itsessään paljon muistia, eikä sovelmien käyttö paranna tilannetta. Selaimissa lieneekin mielekästä pyörittää lähinnä hajautettujen ohjelmistojen käyttöliittymäosuuksia.

Selaimet tukevat tällä hetkellä yleisimmin Javan versiota 1.02. Netscape Navigatorin versio 4.06 ja sitä uudemmat versiot tarjoavat suoraan tuen JDK (Java Development Kit) 1.1:lle. Microsoft on rikkonut Java-yhteensopivuuden selaimissaan, joissa toimii ainoastaan niille kirjoitettu 1.1-koodi. Tilannetta on korjattu Internet Explorerin uusimmissa versioissa, mutta niistäkin puuttuu tuki mm. Javan hajautusmekanismille.

Kahden suurimman selainvalmistajan suhteen tilanteen voisi hieman kärjistäen tiivistää niin, että Netscape ei pysty pysymään ja Microsoft ei halua pysyä Javan kehityksen vauhdissa. Ratkaisuksi tähän pulmaan Sun on kehittänyt tuotteen nimeltä Java Plug-in. Se on selaimiin plug-in-määrittelyn mukaisesti liitettävä lisämoduuli, joka sisältää Java-virtuaalikoneen (Java Virtual Machine, JVM) sekä JDK 1.1-kirjastot.

Data- ja videokonferenssi tietoverkossa

Eräs tietoverkkojen teknisesti haasteellisimmasta käyttömuodoista on videoneuvottelu, johon yhdistetään usein myös datakonferenssi, jossa äänen ja videokuvan lisäksi käytetään liitutaulua tai muuta jaettua sovellusta. Tietoverkkoja voidaankin käyttää oppijoiden välisen kommunikoinnin ja hypermediamateriaalin jakamisen ja käytön lisäksi myös sovellusten jakamiseen (sharing) ja yhteiskäyttöön (collaboration). Sovellusten jakamisella verkon kautta tarkoitetaan sitä, että opettajan (tai muun henkilön) valitsema sovellus ja sen käyttö - esimerkiksi piirto-ohjelma - näkyy verkon välityksellä muidenkin osallistujien tietokoneiden kuvaruuduilla. Sovellusten yhteiskäytöllä tarkoitetaan sitä, että saman sovelluksen käyttöön voi osallistua koko ryhmä. Osallistujat voivat käyttää sovellusta samanaikaisesti tai sitten ohjelman käyttövuoro vaihtuu esim. ottamalla ohjelman kursori omaan käyttöön hiirellä aktivoimalla. Tyypillinen yhteiskäyttösovellus on liitutaulu (whiteboard), jonka avulla voidaan esim. yhteisesti jäsentää ongelmia ja suunnitella niiden ratkaisuita. Sovellusten jakamista ja yhteiskäyttöä voi toteuttaa mm. Microsoft NetMeeting-ilmaisjakeluohjelmassa ( Microsoft NetMeeting [online] 1998 ).

Dataneuvottelua varten on ITU:ssa (International Telecommunication Union) kehitetty T.120-standardi, joka sisältää joukon kommunikointi- ja sovellusprotokollia sekä -palveluita. T.120:tä käytetään sekä ISDN- että Internet-pohjaisten videoneuvottelusovellusten yhteydessä, sillä se on riippumaton verkkoyhteydestä. T.120 on myös alustariippumaton, eli PC:n sovellusta voidaan jakaa esimerkiksi Unix-työasemalle sopivan sovelluksen avulla. T.120:tä tuetaan erittäin monessa sovelluksessa ja yhteensopivuus eri toimittajien ohjelmistojen välillä on hyvä.

Jotta sovellusten jakaminen ja yhteiskäyttö toimisivat käytännössä, tarvitaan lisäksi kommunikointiyhteys, reaaliaikainen keskustelu, video- tai audiokonferenssi tms. Videoneuvottelu eroaa kahdensuuntaisuutensa lisäksi muusta datan siirrosta reaaliaikaisuusvaatimuksellaan: viiveiden lähetyksen ja vastaanoton välillä tulisi olla mahdollisimman pieniä, ja (lähes) kaiken datan täytyisi mennä perille yhdellä lähetysyrityksellä ilman uudelleenlähetyksiä. Nämä vaatimukset täyttyvät parhaiten piirikytkentäisillä tiedonsiirtotekniikoilla, esimerkiksi suoralla ISDN-yhteydellä. ISDN on hallinnutkin ja hallitsee edelleen videoneuvottelumarkkinoita, mutta lähiverkko- ja Internet-pohjainen videoneuvottelu on yleistymässä nopeasti.

ISDN-videoneuvottelusta puhuttaessa tarkoitetaan yleensä ITU-T:n (International Telecommunication Union - Telecommunication) H.320-standardin mukaista videoneuvottelua. H.320 on sateenvarjo -standardi, joka määrittelee mm. ääni- ja videokoodekit eli algoritmit, joilla ääni ja videokuva pakataan riittävän pieneen tilaan siirtoa varten. H.320-videoneuvottelussa äänen ja videon pakkaus tehdään laitteistopohjaisesti, joko tietokoneeseen sijoitettavalla koodekkikortilla tai itsenäisellä, ainoastaan videoneuvottelukäyttöön tarkoitetulla laitteella.

Lähiverkkopohjaista videoneuvottelua varten on ITU:ssa kehitetty H.323-standardi, joka toimii myös nopeiden Internet-yhteyksien yli. Äänen ja kuvan pakkaus voidaan toteuttaa sekä laitteisto- että ohjelmistopohjaisesti. H.323-standardia tuetaan varsin laajasti, mutta yhteensopivuusongelmia eri toimittajien sovellusten ja laitteiden välillä esiintyy huomattavasti enemmän kuin H.320-puolella. H.323:n ohella Internet-videoneuvottelussa käytetään paljon sovelluskohtaisia ratkaisuja, jolloin molemmilla neuvotteluosapuolilla täytyy olla sama sovellus käytössään.

Kun käytetään pakettikytkentäistä verkkotekniikkaa (Ethernet-lähiverkko, Internet) ja IP-protokollia, ei tällä hetkellä ole keinoa varata siirtotiestä tiettyä kaistaa halutulle videoneuvotteluyhteydelle, vaan videoneuvottelun ääni- ja videokuvadatapaketit kilpailevat siirtovuorostaan täysin tasavertaisesti muun siirtotien dataliikenteen kanssa. Jos videoneuvotteluosapuolten välisessä verkossa on jossakin kohtaa ruuhkaa, näkyy tämä heti kuvan laadun heikkenemisenä ja äänen pätkimisenä. Lähiverkossa tämä voidaan kiertää käyttämällä kytkentäisiä työasemaliittymiä tai mitoittamalla lähiverkko reilusti oletetun käyttötarpeen yläpuolelle.

ATM yhdistää piirikytkentäisen ja pakettikytkentäisen datasiirron hyvät puolet. ATM-tiedonsiirrossa sanomat pilkotaan lähtöpisteessä 53 tavun mittaisiksi soluiksi. Solut siirretään kohteeseen nopeiden ATM-kytkimien kautta ja kootaan kohteessa uudelleen alkuperäiseen järjestykseen. ATM-kytkimien nopeus perustuu juuri vakiomittaisiin soluihin, jolloin kytkeminen voidaan tehdä suoraan laitteistotasolla. ATM-verkossa tietyntyyppiselle liikenteelle voidaan määrittää tiedonsiirtoa koskevat laatuparametrit (QoS) ja tarvittaessa varata tietty siirtokaista. Näiden syiden ja lisäksi suuren siirtonopeutensa takia ATM soveltuu erinomaisesti videoneuvottelukäyttöön.

Videoneuvottelun avulla etäopetustilanteesta on mahdollista tehdä hyvin paljon lähiopetusta vastaava. Ääni- ja videoyhteyden kautta opettaja ja oppijat sekä oppijat keskenään voivat kommunikoida 'kasvotusten' toistensa kanssa, mikä tuo lisäarvoa tekstipohjaiseen kommunikointiin verrattuna. Videoneuvottelulaitteiden halpeneminen ja niiden yleistyminen sekä jatkuvasti paranevat tietoverkkoyhteydet mahdollistavat videoneuvottelun käytön osana nykyaikaista etäopetusta. Videoneuvotteluteknologioista ja videoneuvottelun käytöstä ETÄKAMUssa kerrotaan yksityiskohtaisemmin tämän julkaisun luvun II artikkeleissa: "Web University - kansainvälistä etäopiskelua laajakaistaisessa Internet-tietoverkkoympäristössä" ( Rinta-Filppula & Penttilä ), "Kokemuksia videoneuvottelusta eri ympäristöissä" ( Häkkinen ), "A2-kielen monipistevideoneuvotteluopetusta lähiverkossa" ( Korpi ) ja "Laps' Suomen - äidinkielen opetusta ulkosuomalaisille lapsille" ( Siekkinen & Niemi ).


Edellinen Ylempi otsikkotaso Sisällys Hakemisto Seuraava