P. Ikävalko, d0353103

Oppimispäiväkirja

Oppimispäiväkirjaan kirjataan omalta osin omaan oppimiseen vaikuttavia tekijöitä.

Ennakkonäkemys aihealueesta

Oma näkemykseni tietoliikennetekniikasta liittyy mm. puhelinteknologiaan, internetyhteyksiin (sis. sähköpostit, meset jne.) ja digi-televisiolähetyksiin. Tietoliikennetekniikalla järjestetään nämä yhteydet jollain sopivalla tavalla.

Ennakkotehtävä 1.

Tietoliikenteessä ja siihen liittyvässä tekniikassa on paljonkin kokonaisuuksia, joihin haluaisi, tai ainakin tarvitsisi tarkennusta. Uskoakseni tällä kurssilla niitä tulee paljonkin lisää. Jostain tietystä rajatusta aiheesta on mahdollisesti olemassa jokin tieto tai ainakin näkemys, mutta tarvitsisi syvällisempää informaatiota aiheen parempaan ymmärtämiseen. Omatoiminen aiheeseen perehtyminen opiskelua edeltävältä ajalta on hyvinkin rajoittunutta ja voisin sanoa olevani melko noviisi aiheessa, joka varmaan ilmenee jatkossa. Harjoitustyön annossa mainittujen termien tai aiheiden viitoittamana valitsin tietoliikennesatelliitit ja niiden toiminnan, langattomassa tiedonsiirrossa Blue Tooth-tekniikan, optisten kuitujen tiedonsiirtotekniikan, tietoturvan ja virustorjunnan, kaupankäynnin verkossa (liittyy osittain sähköisen liiketoiminnan kurssiin), sekä lisäksi aiheeseen liittyen Applen iPhonen valtavan menestyksen perusteet matkapuhelinmarkkinoilla.

Luentoyhteenvedot

Luentopäivä 1

Opittuja asioita

  1. Yksinkertainen kommunikointimalli: lähde, lähettäjä (esim.modeemi), verkko, vastaanottaja (esim. modeemi) ja kohde.
  2. Kommunikoinnissa datan välittämistekniikalla ei periaatteessa ole väliä, kunhan vastaanottaja ymmärtää saadun vietin sisällön ja osaa tarvittaessa lähettää sen seuraavalle samoin ymmärrettävässä muodossa.
  3. Järjestelmien välisen datan kommunikaatio jaetaan osatehtäviin johtaja-sihteeri-kuriiri -mallilla (application, transport, network access).
  4. Tarkemmin luennolla esitetyistä malleista TCP/IP -malli on 5-portainen ja OSI 7-portainen. TCP/IP -mallissa “kuriiri”-taso ja OSI:ssa “kuriiri” sekä “johtaja”-taso jaetaan kolmeen osaan. Molemmat noudattavat pääarkkitehtuuriltaan Stallingssin teoreettista kerrosmallia, jossa alimman “kuriirikerroksen” eli sovelluskerroksen tasot ovat: verkko, linkki ja fyysinen yhteys.
  5. OSI-mallissa tämän lisäksi ylin kerros (TCP/IP:n sovelluskerros) jaetaan sovellukseen, esitykseen ja istuntoon.
  6. “Kuriirin” ei välttämättä tarvitse tietää kuljetettavan datan sisältöä, ainoastaan osoitteen johon siirrettävä data siirretään vastaanottajan ymmärtämällä tavalla.
  7. Jokaisessa kerroksessa dataan lisätään ohjausinformaatio (paketointi), jolla vastaanottaja voi järjestää datan oikeaan järjestykseen. Tätä ohjaustietoa (overhead-tietoa) menee paljon enemmän verkon yli mitä käyttäjä näkee.
  8. Keskimmäinen, eli kuljetuskerros, on molemmissa sama.
  9. Kaikki kerrokset kommunikoivat toistensa kanssa vain kyseisen kerroksen protokollaa käyttäen.
  10. Suurin osa käyttäjistä ei tarvitse OSI-mallin kaikkia tasoja, joten TCP/IP -malli on yleistynyt käyttöön.
  11. Lisäksi luennolla esitettiin UDP -malli, joka ei tarjoa luotettavaa yhteyttä vaan parhaan mahdollisen yhteyden. UDP antaa tiedot siinä järjestyksessä, missä ne tulee. TCM järjestää palikat oikeaan järjestykseen. Esimerkiksi SMTP käyttää UDP:tä (esitetty luotettavuus arvio: 1 tieto 10 miljoonasta katoaa matkalla). Esimerkkinä UDP -mallista on ulkomailta lähetty postikortti: Lähettäjä ei voi tietää tuleeko kortti perille.
  12. Mitä, kuinka ja koska täytyy olla järjestelmien välisessä tiedonsiirrossa selvillä. Standardoimalla protokolla saadaan kommunikaato yksinkertaistettua.
  13. Protokollat hoitavat erilaisia toimintoja datan välityksessä, kuten virheen arviointia, osoitteita, kanavointia, segmentointi, jne.
  14. Yhteydetön kommunikointi (esim. postikortti) valitaan, kun prtokollalta vaaditaan dynaamisuutta ja yhteydellinen (esim. puhelinkeskustelu) reaaliaikaisen datan siirtoon.
  15. Yhteyden muodostamisessa käytetään yhteydetöntä kommunikointia, yhteys avataan, data siirretään, jonka jälkeen yhteys katkaistaan.
  16. Yhteydessä lähetettävien tai välitettävien pakettien numerointi on tärkeää, koska paketit saattavat välittyä eri järjestyksessä.
  17. Pakettien lähetyksen virheentarkkailussa käytetään mm. pariteettibittiä.

Luentopäivä 2:

Opittuja asioita

Standardointi

  1. Standardointia tarvitaan yhteensopivuuden takaamiseksi, aiheuttaa kompromisseja
  2. Lisää standardeja tulee koko ajan
  3. Etuja mm. helpompi kilpailutus ja tuotteiden parempi yhteensopivuus
  4. Haittoina mm.kehityksen hidastuminen, kompromissit, standardointi-instanssien huono yhteistoiminta
  5. Olemassa olevat valtaosin RFC:itä (request for comment), joista saattaa tulla standardeja.

Datan välitys

  1. Voi olla johtimellinen tai johtimeton
  2. Datan muuttaminen signaaliksi lähtöpäässä ja takaisin dataksi vastaanottopäässä.
  3. Signaali koostuu useasta taajuudesta.

Analogisen ja digitaalisen datan välitys

  1. Data pitää sisällään lähetettävän tiedon. Lähetys on datan kommuniointia johtamalla ja käsittelemällä signaaleja.
  2. Digitaalinen data on halvempaa ja vähemmän altista kohinalle, mutta vaimeneminen johtimessa on suurempaa.
  3. Digitaalinen data voidaan korjata häiriöistä, analogista ei.

Lähetystä rajoittavia tekijöitä

Termejä häiriöistä

  1. Vaimeneminen eli signaalin heikkeneminen ja vääristyminen
  2. Viivevääristyminen
  3. Kohina, mm. johtimen lämpenemisestä johtuva (white noise)
  4. Ylipuhuminen
  5. Impulssikohina

Kanavakapasiteetti

  1. Voidaan arvioida mm. Nyquistin tai Shannonin kapasiteetti kaavalla
  2. Valokuidiussa aalonpituus vastaa muissa yhteyksissä käytettyä taajuutta

Siirtotie

  1. Voi olla johtimellinen (sähköjohto, koaksiaalikaapeli, parikaapeli, valokuitu) tai johtimeton (mikroaaltolinkit, satelliittilinkit, radiotie ja infrapunalinkit)
  2. Signaalin laatu riippuu siirtotien lisäksi siirtotiehen sopivasta siirtotavasta.
  3. Tiedonsiirtoa maksimoidessa etäisyys pienenee.
  4. Tietoliikenteen säkömagneettinen spektri -kuvasta nähdään pari- ja koaksiaalikaapelien soveltuvan mataien taajuuksien lähettämiseen ja valokuitu paljon korkeammilla taajuuksilla (näkyvän valon alueella). Taulukko on logaritminen, joten todellisuudessa ero on kuvassa esitettyä todella pajon suurempi.

Johtimellinen siirtotie

  1. Voidaan siirtää sekä digitaalisia että analogisia signaaleja. Analogisia vahvistetaan vahvistimilla ja digitaalisia toistimilla.
  2. Parikaapeli
    1. Halvin ja eniten käytetty (puhelin- ja dataverkoissa)
    2. taajuutta kasvatettaessa signaali vaimenee
    3. etäisyys ja nopeus toistensaa vastakohtia
    4. Johdin kierretään vähentämään matalan taajuuden häiriöitä
    5. Tyypit: STP (suojattu), UTP (suojaamaton) ja FTP (foliosuojattu)
    6. Kategoria kuvaa kaapelin tiedonvälityskapasiteettia (CAT1 - CAT7)
  3. Koaksiaalikaapeli
    1. On jäänyt vähemmälle paremmasta häiriönsietokyvystä ja suuremmasta tiedonsiirtonopeudesta huolimatta.
    2. TV-jakeluverkossa yleisesti käytetty
  4. optinen kuitu
    1. korkeataajuuksien valon aallonpituuteen perustuva datan siirtotie. Koostuu ytimestä, heijastuskerroksesta ja kuoresta. Toiminta perustuu valon kokonaisheijastumiseen ytimen seinämästä
    2. Hyvin tehokas tiedonsiirtokapasiteetti sekä hyvä häiriönsietokyky.
    3. Vaimeneminen pientä, voidaan asentaa pitkiä siirtomatkoja ilman toistimia
    4. Valokaapelin hyviin ominaisuuksiin kuuluu mm. soveltuminen siirtotieksi räjähdysherkissä paikoissa, joissa sähköistä ei voida käyttää
    5. Jaetaan yksimuoto- ja monimuotokuituihin. Monimuotokuituja käytetään lyhyillä siirtomatkoilla johtuen signaalipulssin dispersiosta. Yksimuotokuituja käytetään runkojohtimissa
    6. Valo tuotetaan valodiodeilla (LED) tai lasereilla (ILD), joista laser on tehokkaampi
  5. Sähköjohdot
    1. Data siirretään samassa verkossa sähkön kanssa.
    2. Häiriöiden takia vähäisessä käytössä

Johtimeton siirtotie

  1. Signaali etenee ilmassa antennien välityksellä. Jaetaan suunnattuihin ja suuntaamattomiin
  2. Mm. signaalin heijastuminen on ongelmallinen asia johtimettomilla siirtoteillä esim. ympärilleen heijastavilla antenneilla (radiotie)
  3. Matalataajuuksiset radioaallot (VLF, LF ja MF) noudattavat maan kaareutumista, HF aallot heijastuvat ionosfääristä takaisin. Suurempitaajuuksisia radioaaltoja käytettäessä täytyy lähettävä ja vastaanottavan antennin välillä olla “näköyhteys”.
  4. Johtimettomissa siirtoteissä on kolme perustaajuutta:
    1. 30 MHz - 1 GHz (radioaallot)
    2. 1 - 40 GHz (mikroaallot, tarkasti suunnatut antennit)
    3. 300 GHZ - 200 THz (infrapuna-alue, toimistoympäristössä)
  5. Johtimettomat siirtotiet jaetaan mikroaaltolinkkeihin, satelliittilinkkeihin, radiotiehen ja infrapunaan
    1. Mikroaaltolinkki: Tarkasti suunnatut lautasantennit. Antennien etäisyys d (km) kaavasta d=3,57(Kh)^0,5. h=antennin korkeus (m) ja K=korjauskerroin (yleisesti käytetty 4/3). Esim. 100 m korkeiden antennien etäisyys on 82 km. Käytetään point-to-point linkkeinä. Vaimennus suurin häiriötekijä.
    2. Satelliittilinkki: Eräänlaisia mikroaaltolinkkejä. Kaksi taajuusaluetta: uplink ja downlink. Kiertoradat GEO (35784), LEO ja MEO. GEO on maanpintaan nähden paikallaan, muut liikkuvat koko ajan. Rajoitettu määrä läheisyydestä johtuvan häiriön takia. Esim. GEO linkkejä tarvitaan ainoastaan 3 kpl kattamaan koko maapallo. Käytetään televisiojakeluun, puhelinliikenteeseen ja yksityisiin tietoverkkoihin (erittäin vähäistä). Kuva s. 58(L2/3) datan välityksessä oikeanpuoleinen tapa on parempi.
    3. Radiotie: Sama “näköyhteys” kuin mikroaaltolinkeillä (3,57x(Kh)^0,5). Eniten käytetty johtimeton siirtotie tietoliikenteessä. Mm. matkapuhelinjärjestelmät ja Bluetooth -teknologia: Ericsonin aikanaan lanseeraama teknologia, joka on saavuttanut de facto standardin aseman. Kännykkäaikakauden alussa tukiasemalla (solulla) saattoi olla 40 km alue. Nykyisin noin kilometrin alue. Mm. WLAN käyttää 12 kanavaa. Monessa maassa on eri taajuuksia annettu yleiseen käyttöön.
    4. Infrapuna: Käytetään lähinnä kaukosäätimissä ja pienimuotoisessa datan siirrossa.

Signaalin koodaustekniikat

  1. Digitaalinen data muutetaan digitaaliseksi signaaliksi
    1. Binäärikoodi muutetaan signaaliksi merkkaamalla eri jännitteellä nollat ja ykköset.
    2. Tarvitaan alku-, kesto- ja montako tasoa -tieto datan joukkoon
    3. Datassa nollia ja ykkösiä. Liian vähän muutoksia saattaa aiheuttaa sekaannusta vastaanotossa (esim. NRZ-L - ja NRZI -järjestelmä(nonreturn to zero))
    4. Bipolar-Ami -järjestelmässä hoidetaan edellinen ongelma osittain, nolla on edelleen ongelma. Ykkönen hoidetaan jännitteen muutoksella, jolloin ei tule sekaannuksia. Nollaa tarkoittaa jännitteetön tila.
    5. Manchester-järjestelmä on monimutkainen toteuttaa, mutta muutosten määrä kasvaa ja tältä osin sekaannusten mahdollisuus pienenee. Tiedonsiirtokyky on pienempi.
    6. Dataa voidaan ”sekoittaa” siten, ettei tule pitkiä ”tyhjiä” aikoja koodiin. Mm. B8ZS -tekniikalla pyritään vaihtelemaan bittikuvioita virheen minimoimiseksi
  2. Digitaalinen data muutetaan analogiseksi signaaliksi:
    1. Yleisin käyttö oli julkisissa puhelimissa. Koodaustekniikat ASK, FSK ja PSK (amplitude, frequency ja phase sift keying) eli amplitudin muutos, taajuuden muutos ja vaiheen muutos -tekniikat.
    2. QAM -tekniikka on ASK:n ja PSK:n yhdistelmä ja on käytössä mm. ADSL:ssä.
  3. Analoginen data digitaaliseksi signaaliksi
    1. Stallingsin kirjasta s. 37 löytyy kuva, miten analoginen data muutetaan digitaaliseen muotoon.
    2. Digitalisoinniksi kutsuttu toimenpide hoidetaan käyttäen codec-laitetta PCM -menetelmällä tai deltamodulaatiolla.
    3. PCM -menetelmässä analoginen data jaetaan osiin ja sitä kautta muutetaan digitaaliseksi signaaliksi. PCM -koodi lasketaan seuraavasti: esim. koodi 1 0 0 0 vastaa 1 x 2³ + 0 x 2² + 0 x 2¹ + 0 x 2⁰ = 8.
    4. Deltamoduloinnissa verrataan vain edelliseen arvoon. Analoginen “aalto” muutetaan “porraskuvioksi”, jolloin siirto on vain yksi ylös tai alas, joten sillä on binäärinen toiminta.
    5. Menetelmiä analogisen datan siirrossa digitaaliseen muotoon on paljon.
  4. Analoginen data analogiseksi signaaliksi
    1. Analogisen signaalin moduloimisella korkeampaan taajuuteen voidaan saavuttaa tehokkaampi lähetys.
    2. Modulaatiotyyppejä ovat amplitudi-, taajuus- ja vaihemodulaatio.
    3. Mm. Bluetooth käyttää FSK:ta, WLAN BFSK/QPSK/FSK:ta jne…

Luentopäivä 3:

Opittuja asioita

MULTIPLEKSOINTI ELI KANAVOINTI

  1. Multipleksointi eli kanavointi: siirtokapasiteetin jako useamman siirrettävän signaalin kesken, joka hoidetaan multipleksereiden avulla.
  2. Perusteena kustannustehokkuus ja siirtojärjestelmän kaistasta tarvitaan kerrallaan vain osa.
  3. Jaetaan taajuusjako-, aikajako-, koodijako- ja aallonpituusjakokanavoinniksi (FDMA, TDMA, CDMA, WDMA)
  4. FDMA:ssa, eli taajuusjakokanavoinnissa siirtotien kapasiteetin tulee ylittää siirrettävien signaalien yhteenlasketut kaistanleveysvaatimukset. Perustuu signaalien modulointiin eri taajuisille kantoaalloille (Kanava = kantoaallon kohdalle keskittynyt kaistanleveys). Voi olla digitaalista tai analogista dataa. Esim. TV-kanavien välittämiseen käytetty. Esimerkkinä FDMA:sta on ADSL
  5. TDMA, eli aikajakokanavointi on luotu digitaalisille signaaleille, jaetaan ajallisesti osiin. Viipaloidaan bittitasolla, tavutasolla tai suuremmissa yksiköissä. Siirtotien kapasiteetin tule ylittää siirrettävien signaalien kapasiteettivaatimukset. ISDN on puhtaasti aikajaksoperusteinen. ISDN nykyisin jäänyt pois, koska on monimutkaisempi kuin ADSL. On olemassa synkroninen ja tilastollinen (asynkronien) TDMA
  6. CDMA, eli koodijakokanavointi on johtimettomilla siirtoteillä käytössä (radiotie). CDMA:ssa käytetään sekä koko taajuusalue että kaikki aikaviipaleet. Teoreettisesti tehokkaampi ja joustavampi taajuuksien käytöltään, verkkosuunnittelu helpottuu, häiriöiden vaikutus pienenee ja kuluttavat vähemmän tehoa. Vastaanottajan täytyy olla tarkasti selvillä käytetystä koodaustekniikasta, koodausavaimena yksilöllinen tieto, esim. Bluetooth. Perustuu hajaspektritekniikkaan ja voidaan jakaa kahteen: taajuushyppely (bluetooth) tai suorasekvensointi (WiFi/WLAN). WCDMA =laajakaistainen koodijakokanavointi, sama kaistanleveys kaikille datanopeuksille. Käytetään esim. UMTS / 3G -verkoissa
  7. WDMA, eli aallonpituusjakokanavointi, käyttö optisissa kuiduissa. Optinen kuitu saadaan tehokkaasti käyttöön vasta, kun saadaan siirrettyä useita signaaleja samassa kuidussa. WDMA on eräänlainen FDM, mutta käytetään termiä WDM. Käytetään ainoastaan yksimuotokuiduissa. Nykyään kuidussa 160 sädettä, 10 Gbps per säde.

TELELIIKENNE VS DATALIIKENNE PIIRIKYTKENTÄ & PAKETTIKYTKENTÄ

  1. Kytkentäinen verkko koostuu toisiinsa kytketyistä solmupisteistä (node)
  2. Verkkoa käyttäviä laitteita, esim. tietokoneita kutsutaan asemiksi (station)
  3. Solmut tarjoavat asemille tietoliikenneverkon palvelun ja siirtävät asemien dataa.
  4. Mitä enemmän on mahdollisia polkuja solmujen välillä, sitä luotettavammaksi verkko muodostuu.
  5. Tietoliikenne on perinteisesti jaettu teleliikenteeseen ja dataliikenteeseen, johtuen erilaisista vaatimuksista. Teleliikenne vaatii reaaliaikaisen kommunikointiväylän l. piirikytkentä, kun taas datalle on tärkeämpää kommunikointiväylän mahdollisimman tehokas käyttö l. pakettikytkentä.
  6. Pakettikytkentäisissä verkoissa data pilkotaan siirtoverkon kapasiteetti huomioiden sopiviin paketteihin. Solmuissa paketit varastoidaan lyhyeksi aikaa ja lähetetään seuraavalle solmulle.
  7. Solmujen on oltava tietoisia mitä reittiä pitkin paketti kannattaa lähettää.
  8. Pakettikytkennässä on paljon etuja piirikytkentään verrattuna: Tehokkaampi verkon käyttö; datanopeuden muunnos onnistuu, jos kahdella asemalla on eri nopeuksiset yhteydet; liikennemäärän kasvaessa vain välitysviive kasvaa, yhteys pysyy; paketeille voidaan määrätä prioriteetteja.
  9. Pakettikytkentäisessä verkossa kytkentätapoja ovat virtuaalipiiri ja ietosähke:
  10. Tietosähkeessä itsenäiset paketit lähetetään ilman viittauksia jo lähetettyihin paketteihin ja kulkureitti on toisistaan riippumaton, jolloin vastaanottopäähän paketit saattavat tulla eri järjestyksessä kuin lähetettäessä.
  11. Virtuaalipiirissä lähettäjä ja vastaanottaja sopivat kuljettavan reitin etukäteen. Reittiä ei kuitenkaan ole varattu kuten piirikytkennässä.
  12. Pakettikoossa on olemassa optimi, jota ei kannata enää pilkkoa.
  13. Molemmissa kytkentätavoissa on olemassa etenemisviive, siirtoviive ja solmuviive / prosessointiviive.

REITITYS PAKETTIVERKOSSA

  1. Vaadittuja ominaisuuksia: oikeellisuus, yksinkertaisuus, voimakkuus, stabiilisuus, oikeudenmukaisuus, optimaalisuus, tehokkuus.
  2. lyhin siirto tai yleisemmin halvin kustannus
  3. Reitin valinnassa yksinkertaisuus on valttia ja joustamattomuus haittatekijä.
  4. Reititysstrategiana voi olla tulviminen, satunnainen tai mukautuva reititys
  5. Djikstran algoritmia käytetään edelleen. Algoritmilla löydetään lyhin polku annetusta lähteestä kaikkiin muihin solmuihin. Tässä menetelmässä kaikkien solmujen topologia ja kustannukset on tunnettava sekä on vaihdettava tietoa kaikkien muiden solmujen välillä.

LÄHIVERKOT

  1. LAN lähiverkkokonsepti on kehitetty 1970 -luvulla, nykyisin yleisin verkkotyyppi. Se on halpa ja helposti saatavilla oleva tekniikka, joka on kehittynyt PC-koneiden hyötykäytön kanssa. Nykyisin yhdistää PC:t ja keskuskoneet, tekniikoina Ethernet.
  2. Lähiverkot kehittyvät ja uusia hyödyntämistapoja kehitetään edelleen. Lähiverkkoja käytetään PC-LAN -kokoonpanossa, taustaverkoissa, nopeissa toimistoverkoissa, esim. runkoverkko-LAN. Tallennusverkko erottaa päätelaitteet palvelimista, joihin tiedot tallennetaan. Siirtotienä tässä tapauksessa yleensä valokuitua.
  3. LAN:ien arkkitehtuuri määritellään normaalisti kerrosmallin mukaisesti, kattaen 2 OSI:n kerrosta: fyysinen kerros ja linkkikerros. Fyysisessä kerroksessa tapahtuu signaalien koodaus ja purku, synkronointi, bittien siirto. Linkkikerros toimii yhteyskerroksena ylempiin kerroksiin. Kokoaa datan kehyksiksi, purkaa kehykset vastaanotettaessa, vastaa siirtotien “käyttövuoroista”, hoitaa vuon valvontaa ja virheenkorjausta ja on yhtenäinen rajapinta erilaisille verkoille.
  4. Erilaiset siirtotiet vaativat erilaiset laitteistot, siirtoteinä koaksiaali- ja parikaapeli, optinen kuitu ja radiotie. Ethernet -kaapelointityypit: 10Base5, paksu ethernet; 10Base2, ohut ethernet; 10BaseT, parikaapeli -ethernet
  5. LAN -topologioita ovat: väylä, puu, rengas ja tähti, jossa on erotettava fyysinen ja looginen toiminta. Parikaapeli -ethernet on fyysisesti tähti, mutta loogisesti väylä. Väylä- ja puutopologioissa lähetys kuuluu kaikille vastaanottajille. Signaali etenee lähettäjältä molempiin suuntiin.
  6. Siirtotie väylä- ja puutopologiassa voi olla: Parikaapeli, kantataajuuskoaksiaalikaapeli (ohut ethernet); laajakaistakoaksiaalikaapeli (Paksu ethernet, ei enää käytössä) tai optinen kuitu. Rengastopologiassa siirtotienä on pari- tai koaksiaalikaapeli tai valokuitu. Asemat lähettävät kehyksiä verkkoon, jossa ne kiertävät vastaanottajalle, joka kopioi kehyksen. Kehys jatkaa matkaa kunnes saapuu lähettäjälle, joka poistaa sen verkosta.
  7. Lähes kaikki nykypäivän lähiverkot ovat topologioiltaan kytkettyjä tähtiä. Tähtitopologialla on kaksi toimintavaihtoehtoa: broadcast (lähetys kaikille vast.ottajille) tai kytkentä, jossa saapuva kehys talletetaan solmuun ja välitetään ainoastaan oikealle vastaanottajalle.
  8. Langattomassa LAN:issa on tavoitteena ilmatien hyödyntäminen, esim. liikkuvissa työasemissa.
  9. Rengastopologiassa verkon saannin koordinointi ja verkon toiminnan tarkkailu helppoa, mutta jos rengas katkeaa, koko verkko katkeaa. Tähtiverkossa yhden kaapelin irrottaminen katkaisee vain yhden koneen yhteyden. Toisaalta vaatii enemmän kaapelia kuin muut tekniikat.
  10. MAC -protokollaa tarvitaan siirtotien kapasiteetin tehokkaaseen jakamiseen ja hallintaan. Hallinta voidaan toteuttaa keskitetysti, jossa yksi asema jakaa lähetysvuorot; tai hajautetusti, jossa kaikki asemat toteuttavat hallintaprotokollaa.
  11. MAC voi olla synkroninen, verrannollinen synkroniseen TDM:ään (ei yleensä optimiratkaisu) tai asynkroninen (round robin). MAC protokollia on kolme laajaa luokkaa: Kanavan osittaminen (channel partitioning), satunnainen pääsy (random access) tai vuorottelu. Satunnaisen pääsyn (random access) MAC protokollassa esimerkkeinä ovat ajoitettu ALOHA, ALOHA, CSMA, CSMA/CD ja CSMA/CA. Vuorottelussa otetaan parhaat ominaisuudet kanavan osittamisen ja satunnaisen pääsemisen välillä.

Kotitehtävä 1

Pyri kuvaamaan ennakkotehtävässä määrittelemäsi termit/aihepiirit/kokonaisuudet yhdessä kuvassa. Ryhmittele asiat mielekkäällä tavalla. Voit valita näkökulmasi. Kuvassa voi olla vielä tässä vaiheessa aukkoja, mutta niitä aukkoja on tarkoitus kurssin aikana pyrkiä täyttämään. Erittäin tärkeää olisi tässä vaiheessa hahmottaa jokin suurempi kokonaisuus/käyttöskenaario. Kokonaiskuva on hyvä muodostaa siten, että myös tentissä kyseinen viite olisi itsellä mielessä. Vastaavasti luennoilla on hyvä pohtia kuinka opetetut asiat liittyvät tuohon itse muodostettuun kuvaan.

kaaviokuva_p.ik.ppt

Kotitehtävä 2

Kotitehtävässä 1 luotiin kokonaisnäkemys tietoliikenteen alueesta aiempien termien kautta. Kotitehtävässä 2 keskitytään johonkin oleelliseen osaan kokonaisuudesta (oman mielenkiinnon mukaan valittavissa) ja skenaarion/käyttötapauskuvauksen avulla selvitetään mitä ko. osa-alueella oikeasti tapahtuu. Esim. GPS tapauksessa voitaisiin selvittää kuinka paikka lasketaan ja millaisia osia itse järjestelmässä on (vastaanotin, satelliitit, maanpäälliset asemat, …). Esimerkki on hyvä valita sen mukaan mikä itseä kiinnostaa ja jota haluaa katsoa tarkemmin.

Itseäni eniten kiinnostaa Applen iPhonen ylivertaiset (ainakin julkisuudessa esitetyt) ominaisuudet. Mihin se perustuu ja onko niille perusteita. Yhteydenotto ja toiminta samassa verkossa kilpailijoiden vastaavien tuotteiden kanssa on helpompaa ja sujuvampaa. Kuitenkin yhteys lähimpään linkkiin ei ole sen parempi kuin muillakaan älypuhelimilla. Toisaalta on myös uutisoitu, ja itsekin todennut ko. puhelimen antenniongelman, mutta senkin saa kotikonstein poistettua esim. teipinpalasella. En itse omista kyseistä laitetta, mutta olen sen verran käyttänyt, että voin ainakin iPhonen osalta toiminnan olevan todella helppoa ja sujuvaa verrattuna käytössäni olevaan Nokian 9300i -puhelimeen (hidas, mutta jäykkä…) Tällä perusteella voisi sanoa, että ongelma ilmeisesti piilee puhelimessa käytettävässä käyttöjärjestelmässä. Tietoliikenneyhteydet eivät ole ratkaisevassa roolissa, vaan Nokian Symbian -käyttöjärjestelmä ei skaalaudu toisin kun Applen vastaava järjestelmä. Nokian Symbian -käyttöjärjestelmä on luotu “pienempitehoisiin”, tavallisiin puhelimiin, eikä toimi älypuhelimissa. Symbian -käyttöjärjestelmästä luopuminen älypuhelimissa tai sen radikaali kehittäminen tullee olemaan yksi Nokian elinehdoista tulevilla matkapuhelinmarkkinoilla. Kilpailijoiden käyttöjärjestelmät ovat huomattavasti paremmin toimivia ja tehokkaampia.

Kotitehtävä 3

Valitse haluamasi aihealue (esim. omasta terminologiastasi/aihepiirilistasta (oppimispäiväkirja)) Etsi aihepiiriin liittyvä protokolla. Tutustu protokollaan (rakenne, logiikka, viestit, …) ja mieti kuinka protokolla vaikuttaa valitsemasi aihepiirin toimintaan. Esitä www-osoite käyttämääsi protokollaan. Huom2! Painopiste ei ole niinkään hienon standardin löytymisessä vaan siinä, että löytää omaan aihepiiriinsä vaikuttavia tekijöitä ja sitä kautta oppii lisää kokonaisuudesta ja yleensäkin protokollien toiminnasta.

Luennoilla esitetty tulevaisuudessa käytettävä IPv6 -protokolla innoitti etsimään lisätietoa aiheesta. Esimerkiksi osoitteesta http://www.isoc.org/briefings/001/ löytyy lisätietoa aiheesta.

IPv6 protokolla on kehitetty lähinnä nykyisin käytettävän IPv4 osoiteavaruuden suppeuden takia. IPv4:ssa on maksimissaan 4 miljardia osoitetta ja vaikka on olemassa tekniikoita, joilla osoitteita saadaan keinotekoisesti lisättyä, tulee arvioiden mukaan vapaat käytettävissä olevat osoitteet loppumaan lähivuosina. IPv6:ssa voidaan käyttää 128 -bittisiä osoitteita, joka antaa mahdollisuuden uskomattomaan 3,4^38 osoitteeseen. Muita parannuksia IPv6:ssa IPv4:seen verrattuna ovat esimerkiksi otsikon muodon yksinkertaistaminen ja parempi tuki laajennuksille ja optioille. Parannukset tulevat huomattavasti paremmin tukemaan ja turvaamaan tulevaisuuden sähköistä liiketoimintaa verkossa.

Kotitehtävä 4

Tunneilla käytiin läpi erilaisia siirtoteitä ja siirtoteillä käytettyjä tiedonsiirtomenetelmiä. Valitse jokin “tuttu” järjestelmä (esim. Oppimispäiväkirjaan valitsemasi, GSM, GPS, Digi-TV). Etsi verkosta tietoa kuinka juuri kyseisessä järjestelmässä tiedon siirto on hoidettu. Esim. Fyysinen siirtotie, Bittien esitys siirtotiellä, Modulointi etc. tekniikka, Datan esitysmuoto vs. signaalit HUOM! Painopiste ei ole niinkään uusien, mahdollisesesti kurssilaisille täysin tuntemattomien teknologioiden etsimisessä ja selostuksessa vaan lähinnä käytettyjen menetelmien sijoittamisesta oikeaan kontekstiin kurssin materiaalin mukaisesti. Sähköiseen liiketoimintaan ja älypuhelimiin aihealueeseen liittyen valitsen GSM tekniikan tutkimusalueeksi. GSM on aikajakokanavointi-tekniikkaa (TDMA) käyttävä matkapuhelinjärjestelmä, toimien 890 - 960 MHz taajuusalueella. Taajuusalue on jaettu 124 kaksisuuntaiseen radiokanavaan joista jokainen on jaettu 8 aikaväliin. Tiedonsiirtokapasiteetti yhdellä aikavälillä on 9,6 kBit sekunnissa, riittäen hyvin puheen, tekstiviestien ja kuvaviestien välittämiseen. Tämän GSM 900 -järjestelmän saavutettua suuren suosion, kaupunkialueella siirryttiin myöhemmin käyttämään 1800 MHz-taajuutta 900 MHz-taajuuden rinnalla GSM 900:n ruuhkauduttua. GSM -järjestelmästä on kehitetty GPRS -järjestelmä, jonka pakettikytkentäinen tietoliikenneratkaisu mahdollisti joustavan ratkaisun tiedonsiirrolle esimerkiksi WAP:ia varten. Seuraava kehitysvaihe oli EGPRS eli EDGE, joka mahdollisti multimediapuhelimien kehityksen.

Kotitehtävä 5

Käyttöskenaariot Muodosta tietoverkkojen käyttöskenaario yhteen seuraavista ympäristöistä: Koti, Koulu, Kaupungin keskusta tai Lentokenttä. Mieti millaisia haasteita eri ympäristöt asettavat kommunikoinnille. Kuinka kurssilla opitut asiat tukevat eri ympäristöissä tapahtuvaa kommunikointia. Millaiset asiat muodostuvat näissä eri ympäristöissä merkittäviksi. Millainen verkkorakenne sopii ympäristöön ?

Kouluympäristössä tärkein ominaisuus tietoverkolle on riittävä tehokkuus ja langattomuus. Samanaikaisesti verkossa olevia käytettäviä laitteita saattaa olla kymmeniä, jopa satoja, joka asettaa tietoverkolle suuria vaatimuksia. Langattomuutta kouluympäristössä haittaa erityisesti ääntä eristävien paksujen väliseinien suuri määrä. Tämä edellyttää useita strategisesti oikein asennettuja tukiasemia ympäri koulua, mahdollisesti 1 kpl / luokkahuone. Opettajille tarjotaan työskentelyyn oma kiinteä LAN -verkko opiskelijoille tarkoitetun WLAN -verkon lisäksi. Tietoturva ja palomuurit molemmissa sopivan salausteknologian kanssa tarjoaa nykyaikaisen, tehokkaan ja vuorovaikutteisen oppimisympäristön opiskelijoiden käyttöön. Oppilaat voivat osallistua luennolla esitettyihin tehtäviin reaaliaikaisesti oman päätteensä kautta muodostaen oppimistapahtumasta mahdollisimman tehokkaan. Samalla opettaja pystyy todentamaan osallistujien läsnäolon sekä oppimistapahtuman onnistumisen. Tällaisessa tapauksessa jokaisella olisi oltava oma langaton päätteensä, joka vaatii lisäksi latausmahdollisuuden aika ajoin. Esimerkiksi ns. minikoneet saattaisivat olla ratkaisu tähän ongelmaan, joka luovutettaisiin opiskelijan käyttöön panttia vastaan, jos opiskelijalla ei ole omaa konetta. Latauspiste voitaisiin tarjota esimerkiksi lukolliseen pukukaappiin, johon opiskelija laittaa koneensa pidempien taukojen ajaksi.

Viikoittainen ajankäyttö

  • Luentoviikko 1
    • Lähiopetus 5 h
    • Valmistautumista lähiopetukseen 0,5 h
    • Kotitehtävien tekoa 1 h
  • Luentoviikko 2
    • Lähiopetus 6 h
    • Valmistautumista lähiopetukseen 0,5 h
    • Kotitehtävien tekoa 5 h
  • Luentoviikko 3
    • Lähiopetus 5 h
    • Valmistautumista lähiopetukseen 0,5 h
    • Kotitehtävien tekoa 12 h

Palaute

Hyvää analyysia. Mielenkiintoisia valintoja kotitehtävien pohdintoihin. Hieman erilainen siltä osin.

Pääsivulle