meta data for this page
  •  

Kalle Koponen

Oppimispäiväkirja

Oppimispäiväkirjaan kirjataan omalta osin omaan oppimiseen vaikuttavia tekijöitä.

Ennakkonäkemys aihealueesta

Sähköistä tiedonsiirtämistä eri laitteiden välillä (esim. kännykkä, tietokone, palvelimet jne.). Siirtämiseen liittyvät tavat ja menetelmät (millä tavalla siirto tapahtuu, mitä pitkin…) sekä myös suojaus. Termejä: ADSL, WLAN, palomuuri, GPS.

Luentoyhteenvedot

Luentopäivä 1: Luennolla luotiin yleiskatsaus käsiteltäviin aiheisiin. Tavoitteena on hahmottaa aihe kokonaisuutena sekä osata yhdistää käsiteltäviä asioita toisiinsa. Kurssi toimii perustana myös toisille kursseille. Luennolla käytiin läpi yleisesti eri

  • verkkomalleja
  • kommunikointimalleja:
    • lähde(informaatio) →(data) lähetin(signaalin luonti) → siirtotie → vastaanotin → kohde
    • synknorointi…
    • tiedonsiirtomallit: piirikytkentä, pakettikytkentä…
  • kerrosarkkitehtuurit (käytetään esim. tiedostonsiirrossa.)
    • teoriittinen malli
      • sovelluskerros
      • kuljetuskerros
      • verkkokerros
    • OSI, TCP/IP
    • protokollat
      • datavirtojen välittäminen olioiden välillä
      • kerrokset kommunikoivat keskenään protokollien avulla

Sinällään käsiteltävät asiat olivat joltain osin tuttuja mutta koskaan ei ole tullut perehdyttyä syvällisemmin miten verkko oikeasti toimii. Esim. TCP/IP:stä olen kuullut, mutten tiennyt sen rakenteesta tarkemmin mitään. Oikeastaan koko kerrosmallinen toteutus oli uutta.

Luentopäivä 2: 2. luentokerralla puhuttiin:

  • standardoinnin hyödyistä ja haitoista.
    • tarvitaan yhteensopivuuksien takaamiseksi mutta hidastaa kehitystä.
    • ISO
  • datan siirto / siirtotiet
    • johtimillinen/johtimeton
      • parikaapeli, koaksiaalikaapeli, optinen kuitu (LED, ILD), sähköjohto, signaalin vahvistaminen
      • suunnattu/suuntaamaton, mikroaaltolinkki, satelliittilinkit, radiotie, infrapuna
    • analoginen/digitaalinen signaali (frequencies, taajuus)
      • digitaalinen edullisempi, vähemmän häiriöitä mutta vaimenee enemmän
    • kaista, kaistanleveys
    • vaimeneminen
    • siirtotien/signaalin ominaisuudet
    • signaalin koodaus (esim. analogisen muuttaminen digitaaliseksi)

Luentopäivä 3:

  • asynkroninen/synkroninen tiedonsiirto
  • virheen havainnointi/korjaus
  • vuonvalvonto/virheen hallinta
    • stop and wait(ACK), liukuvaikkuna, go back N
  • kanavointi(multipleksointi)
    • multipleksereiden käyttö
      • FDMA: modulointi → analoginen signaali (TV, radio), ADSL
      • TDMA: puskurointi, data digitaalista mutta signaalilla ei väliä, synkroninen TDMA(kiinteät aikaviipaleet), GSM, asynkroninen (dynaaminen)
      • CDMA: johtimeton, taajushyppely, suorasekvensointi
      • WDMA
  • kytkentäiset verkot (solmut, asemat)
    • teleliikenne: piirikytkentä
    • dataliikenne: pakettikytkentä

Kotitehtävä 1

Tehtäväkuvaus: Pyri kuvaamaan ennakkotehtävässä määrittelemäsi termit/aihepiirit/kokonaisuudet yhdessä kuvassa.

Kotitehtävä 2

Tehtäväkuvaus: Kotitehtävässä 2 keskitytään johonkin oleelliseen osaan kokonaisuudesta (oman mielenkiinnon mukaan valittavissa) ja skenaarion/käyttötapauskuvauksen avulla selvitetään mitä ko. osa-alueella oikeasti tapahtuu.

GPS

GPS on satelliittipaikannusjärjestelmä, joka perustuu useiden satelliittien lähettämiin radiosignaaleihin. Vastaanotin ottaa vastaan vähintään neljän eri satelliitin lähettämän atomikellon ajan sekä navigaatiosignaalin, jä näiden avulla määrittää vastaanottajan sijainnin. Periaattessa jonkinlainen sijainti saadaan jo kolmella satelliitillä mutta neljällä paikannus on huomattavasti tarkempaa. Maapalloa kiertää 24 (3 varasatelliittiä) aktiivista GPS:ään soveltuvaa satelliittiä siten, että jokainen maan kolkka on ainakin neljän eri satelliitin piirissä. Satelliittien paikkaa mittaavat maassa olevat tarkkailuasemat, jotka lähettävät satelliiteille tarvittavaa tietoa radioteitse. Satelliitit puolestaan välittävät nämä tiedot itse vastaanottimiin.

Alunperin GPS luotiin sotilastehtäviin kylmänsodan aikaan 1960-luvulla. 1980-luvulla se kuitenkin yleistyi siviilikäyttöön. Nykyään GPS on lyönyt itsensä läpi vene-, lentokone- ja autoliikenteessä. Eri GPS-sovellusten avulla saadan mm. tarkka nopeus tietoon, voidaan laskea aika määränpäähän ja autoilija voi tarkistaa vaikka lähimmän huoltoaseman tai kahvilan sijainnin.

Kotitehtävä 3

Tehtäväkuvaus: 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. HUOM! Kannattaa etsiä protokollia vaikkapa www.isoc.org, www.w3c.org (Internet), www.etsi.org. 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.

Tiedostonsiirtoon liittyen löytyi BitTorrent-protokolla.

BitTorrent on peer-to-peer tiedostonsiirtoprotokolla, joka mahdollistaa suurten tiedostojen lähettämisen rasittamatta tiettyä palvelinta. Normaaleissa tiedostonsiiro-protokollissa, kuten FTP ja HTTP, on keskuspalvelin, joka lähettää tiedostoa usealle käyttäjälle samaan aikaan. Asiakas ja palvelin siis “keskustelevat” keskenään. BitTorrent-protokolla mahdollissaa myös “keskustelun” asiakkas-asiakas välillä.

Jaettava tiedosto jaetaan pienempiin osiin. Tämän lisäksi luodaan myös .torrent-päätteinen aputiedosto, joka pitää sisällään seurantapalvelimen(tracker, hallinnoi tiedonsiirtoa) osoitteen sekä tiedoston osien tiedot ja koot. Tracker kertoo mistä eri käyttäjien koneilta tiedoston osia löytyy. Tiedosto hajoitetaan hajoitusalgoritmin (SHA-1, http://en.wikipedia.org/wiki/SHA-1) avulla. Tämän avulla pystytään tarkastamaan tiedoston palasen olevan oikea, kun se on ladattu. Tarvittaessa yritetään ladata pala uudestaan. BitTorrent luo siis yhteyksiä myös käyttäjien välille, eikä pelkästään akselille palvelin-asiakas. Parhaimmillaan isot tiedostot siirtyvät nopeasti käyttäjille. Toisaalta, jos tiedostoa jakavia käyttäjiä ei ole tarpeeksi, voi tiedoston siirrossa kestää kauan ja lopulta se voi tyrehtyä kokonaan.

http://en.wikipedia.org/wiki/BitTorrent_(protocol)

http://www.bittorrent.org/

Kotitehtävä 4

Tehtäväkuvaus: 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.

Digi-TV

Digi-TV:n jakelu voidaan toteuttaa maan päällisessä antenniverkossa, kaapelissa tai satelliittien avulla. Näihin jokaiseen löytyy omat standardit maan osista ja siirotiestä riippuen. Euroopassa kaapelijakelussa (DVB-C, DVB-C2) käytetään QAM-modulaatiota. Virheen korjaukseen käyteään FEC:iä (forward error correction). Data, ääni, ja video (MPEG) multipleksataan ja digitaalinen signaalin muuteetaan anlogiseksi siirtoa varten. Vastaanottopäässä signaali muutetaan takaisin digitaaliseksi ja QAM-demuloidaan sekä demultipleksataan.

Antenniverkossa jakelu tapahtuu DVB-T-standardia käyttäen. Periaate on sama kuin kaapelissa mutta lähetyspäässä analogiseksi muutettu signaali moduloidaan radiotaajuuksille. Käytössä on QPSK, 16-QAM ja 64-QAM.

Satelliittijakelussa käytetään nykyään DVB-S2-standardia. Käytössä on QPSK, 8PSK, 16APSK ja 32APSK sekä FEC. Periaate on siis melkein sama jokaisessa siirotavassa, mutta eroja on lähinnä signaalin moduloinnissa.

http://en.wikipedia.org/wiki/DVB-C

http://en.wikipedia.org/wiki/DVB-T

http://en.wikipedia.org/wiki/DVB-S2

Kotitehtävä 5

Tehtäväkuvaus: 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 ?

Lähiverkkoon pitäisi yhdistää pöytäkone sekä kannettava ja mahdollisesti kännykkä silloin tällöin. Kannettava ja kännykkä kannattaa yhdistää lähiverkkoon langattomasti, sillä näin niitä voidaan käyttää vapaammin joka puolelta asuntoa. Ongelmia tuottaa signaalin kantavuus sekä mahdollisesti langattomien yhteyksien siirtokapasiteetti. On myöskin tärkeää suojata yhteys riittävillä menetelmillä, ettei naapuri pääse käyttämään koko kaistaa. Pöytäkone tarvitsee suurempaa siirokapasiteettiä ja yhteyden katkeamattomuus on tärkeää (esim. nettipelit), jolloin se kannattaa yhdistää suoraan langallisesti.

Yhteyksien priorisointi voi asettaa haasteita. Ei ole mielekästä, jos kannettavalla joutuu odottamaan sivujen lataamista minuuttitolkulla, toisaalta pöytäkoneen käyttäjä tuskin arvostaa jatkuvasti pätkivää ja hiitaasti toimivaa yhteyttä. Optimaalinen ratkaisu olisi toteuttaa priorisointi siten, että kannettava saa maksimissaan pienen siivun koko kaistasta, siten että se on kuitenkin riittävä perus nettisurfailuun. Lähiverkko noudattaa luonnollisesti tähti-topologiaa, koska jokaisella laitteella täytyy päästä itsenäisesti internettiin.

Tärkeää on siis muodostaa yhteystapa (siirtotie) käyttötarpeen mukaan, huolehtia oikeanlaisesta priorisoinnista sekä taata yhteyksien suojaus.

Viikoittainen ajankäyttö

  • Luentoviikko 1
    • Lähiopetus 7 h
    • Valmistautumista lähiopetukseen 0 h
    • Kotitehtävien tekoa 1 h
  • Luentoviikko 2
    • Lähiopetus 7 h
    • Valmistautumista lähiopetukseen 0 h
    • Kotitehtävien tekoa 2 h
  • Luentoviikko 3
    • Lähiopetus 7 h
    • Valmistautumista lähiopetukseen 0.5 h
    • Kotitehtävien tekoa 6 h

Palaute

Hyvä kokonaisuus kotitehtävissä.


Pääsivulle