meta data for this page
  •  

Marjo Pesosen Wiki -sivu

Oppimispäiväkirja

Oppimispäiväkirjaan kirjataan omalta osin omaan oppimiseen vaikuttavia tekijöitä.

Ennakkonäkemys aihealueesta

Ennakkotehtävä 1.

Tietoliikenne aihealueena on minulle uusi. Minulle tulee mieleen tietoliikenteestä se, että se on erilaisten tietoja / tiedostojen siirtoa tietokoneelta toiselle, paikasta toiseen. Tietoliikennettä on myös se, miten nämä tiedot liikkuvat eli millä tekniikalla.

Tietoliikenne tuo mieleen myös erityyppisiä protokollia eli toimintatapoja. Tietoliikenteeseen liittyviä termejä ovat ADSL, modeemi, GSM, GPS, WLAN.

Luentoyhteenvedot

Luentopäivä 1:

Tietoliikennettä käytetään nykyisin hyvin paljon verkkoliikenteen ja palveluiden lisääntymisen takia. Tietoliikennettä voidaan tarkastella eri näkökulmista, esimerkiksi käyttäjänäkökulma, verkkonäkökulma ja niiden yhdistäminen. Stallingsin malli käsittää koko kurssin, eli on olemassa lähdelaite, siirtojärjestelmä ja kohdelaite. Malliin liittyvät vielä termit, arkkitehtuuri ja protokolla.

Kommunikointimalli koostuu seuraavista komponenteista: lähde, lähetin, siirtojärjestelmä, vastaanotin ja kohde. Lähteen tehtävänä on generoida data, lähetin muuttaa datan signaaliksi, siirtojärjestelmä, vastaanotin vastaanottaa signaalin ja kohteen tehtävänä on toistaa vastaanotettu signaali.

Luennoilta erityisesti jäi mieleen kommunikointi järjestelmien välillä, jota havainnollistaa kerrosmalli. Kukin kerros suorittaa vain tiettyjä tehtäviä. TCP/IP -kerrosmalli on yleisimmin käytetty, ja se on viisikerroksinen malli. Kerrosmalli koostuu verkkokerroksesta, kuljetuskerroksesta ja sovelluskerroksesta. Lisäksi verkkokerros jaetaan kolmeen kerrokseen (fyysinen, verkko ja internet). TCP/IP -mallissa on osoite-kenttä verkkokerroksen kolmannessa kerroksessa. Eli kun dataa lähetetään, niin pakettia puretaan jokaisessa solmukohdassa kolmanteen kerrokseen asti, jotta saadaan tietää osoite, vasta oikeassa osoitteessa paketti puretaan ylimpään kerrokseen asti, eli sovelluskerrokseen. OSI -malli on vastaavanlainen kuin TCP/IP -malli, mutta se on jaettu seitsämään kerrokseen.

Päivän viimeinen aihealue protokollien yleiset toiminnot käytiin luennoilla suhteellisen nopeasti, joten en oikein vielä sisäistänyt minulle täysin vierasta asiaa. Mieleen jäi yhteydenhallinnasta se, että se voi olla joko yhteydellinen tai yhteydetön. TCP on yhteydellinen kun taas UDP on yhteydetön. Lisäksi protokollien tehtävänä on tarkastella virheitä.

Luentopäivä 2:

Standardointi

• tarkoituksena huolehtia fyysisestä, sähköisestä ja toiminnallisesta yhteensopivuudesta eri järjestelmien välillä • kuitenkaan kaikkien välillä ei ole yhteensopivuutta, koksa on haluttu sitoa asiakkaat omaan ympäristöön • etuna antaa edellytyksen massatuotantoon ja täten hintojen laskuun • haittana teknologian jäädyttäminen (standardointi -prosessi on hidas) • haittana myöskin useiden standardien olemassaolo samalle asialle (esim. 3. sukupolven matkapuhelintekniikka on Kiinassa, Usassa ja Euroopassa erilainen) • standardeissa päädytään usein kompromisseihin, ja ne eivät ole hyvästä • ISO, ITU ja ITU-T ovat esimerkkejä standardeista

Kommunukointi

• analoginen vs digitaalinen • kaista: kaikki taajuudet joita yksittäinen signaali voi sisältää • tehollinen kaistanleveys: se osa kaistaa, jossa suurin osa energiasta kulkee • tiedonsiirtonopeutta voidaan kasvattaa joko kaistanleveyttä lisäämällä tai yksinkertaistamalla • tietyillä kaistanalueilla on tietyt toiminnot • vaimenenminen, vaimenemisen vääristymä, kohina (lämpökohina, ylikuluminen ja impulssikohina)

Siirtotiet

Siirtotiet voidaan jakaa kahteen osaan johtimelliseen (ohjattu) ja johtimettomaan (ohjaamaton). Johtimellisessa siirtotiessä signaali kulkee fyysistä reittiä pitkin, kun taas johtimettomassa siirtotiessä tieto siirtyy langattomasti. Johtimettomassa siirtotiessä siirto tapahtuu siis ilmatietä pitkin, ja se voi mennä joko tiettyyn suuntaan suunnattuna tai sitten vapaasti kaikkiin suuntiin. Johtimellisia siirtoteitä ovat parikaapeli, koaksiaalikaapeli, optinen kuitu ja sähköjohto. Parikaapelia käytetään lyhyisiin etäisyyksiin ja optista kuitua pitkiin etäisyyksiin. Koaksiaalikaapeli sietää paremmin häiriötä kuin parikaapeli. Johtimettomia siirtoteitä ovat mikroaaltolinkit, satelliittilinkit, radiotie (Bluetooth) ja infrapuna.

Tilanteesta riippuen valitaan sopiva siirtotie, ja siirtotielle valitaan sopiva signaali. Tietoliikenteen eri taajuusalueille on määritelty tietyt toiminnot (käyttötarkoituksen mukaan). Kun taajuus kasvaa, niin samalla aallonpituus pienenee. Esimerkiksi puhelinyhteyksille, radiolle, mikroaalloille, infrapuna-aalloille ja optiselle kuidulle on varattu tietyt taajuudet. Tiedonsiirtonopeus ja etäisyys ovat tärkeitä suureita tiedonsiirrossa. Tiedonsiirtonopeuteen ja etäisyyteen vaikuttavia tekijöitä ovat kaistanleveys, siirtotein heikennykset, häiriöt muista signaaleista ja vastaanotinten lukumäärä.

Signaalin koodaustekniikat (tämä oli aika vaikeasti ymmärrettävää…)

digitaalinen data – digitaalinen signaali • alku, kesto, montako tasoa! • scrambling (bittijonon sekoitus) digitaalinen data – analoginen signaali • tietokone – modeemi • vaiheavainnus, taajuusavainnus analoginen data – digitaalinen signaali • puhelimet • analogisen datan digitalisointi analoginen data – analoginen signaali

Digitaalisen datan kommunikaatiotekniikat

Tiedonsiirto voi olla joko asynkroninen (halpa ja yksinkertainen) tai synkroninen (tehokkaampi kuin asynkroninen). Virheiden tarkastus. Virheiden korjaus. Data vai flag?

Datan linkkihallinnan protokollat

Vuon valvonta

Päivän pari viimeistä aihetta oli aika vaikeasti ymmärrettäviä, toisin sanoen en ymmärtänyt lainkaan, mistä puhuttiin. Esim. luennoitsija oletti kaikkien tietävän, mikä sini-aalto on. Tietyllä tavalla tiedän, mikä sini-aalto on, mutta en ymmärtänyt, miten se tähän aihepiiriin liittyy. Myös digitaalisen datan kommunikaatiotekniikat ja datan linkkihallinnan protokollat ovat erittäin vaikeita, koska tämä aihe on minulle täysin vieras. Kai sen voi myöntää, en tajuu!

Luentopäivä 3:

Viimeinen eli kolmas luentokerta aloitettiin kanavoinnilla. Linkkejä on kahdenlaisia: suoraan kahden laitteen välisiä ja useamman laitteen välisiä. Matkapuhelinverkoissa käytetään valokuitua. Valokuitu ei pysty käyttämään kaikkea kapasiteettia, joten sitä voidaan jakaa useamman siirrettävän signaalin kesken. Tätä kutsutaan multipleksoinniksi. Multipleksointia käytetään muun muassa matkapuhelinverkoissa. Kanavointi jaetaan neljään eri luokkaan (taajuusjakokanavointi, aikajakokanavointi, koodijakokanavointi ja aallonpituuskanavointi). Taajuuskanavoinnissa tärkeää on jättää riittävä varmuusväli, jotta häiriö muille kanavoille minimoituu. Taajuusjakokanavoinnissa siis jaetaan taajuuksia. FDMA eli taajuuskanavointia käytetään muun muassa TV-kanavien välittämiseen. Taajuuskanavoinnissa siis tietty kanava on varattu koko ajan. Kaistanpäästösuodatin päästää vain tietyn kanavan läpi ja suodattaa muut pois. Myös ADSL käyttää taajuuskanavointia. ADSL käyttää alun perin puhelinkäyttöön tarkoitettua parikaapelia. Sekä puhelinta että ADSL:ää voitiin käyttää samanaikaisesti suodattimen ansiosta. Eli systeemissä oli puhelimelle oma kaista ja ADSL:lle oma kaista. TDMA on aikajakokanavointia. Se perustuu signaalien viipaloinnille. Aikajakokanavoinnissa on kuitenkin jatkuva signaali. Siirrettävä data muodostaa kehyksiä. TDMA:ssa ei tarvita ohjausinformaatiota datan yhteydessä, joten myöskin linkin vuonvalvonta on tarpeetonta. Aikajakokanavoinnissa kanava on aina varattu sille, joka sitä käyttää. ISDN:ssä on käytetty aikajakokanavointia. Koodijakokanavointia käytetään johtimettomilla siirtoteillä. Siinä käytetään koko taajuusalue että kaikki aikaviipaleet. Bluetooth käyttää esimerkiksi koodijakokanavointia. Bluetoothissa on koodiavaimena yksilöllinen tieto, esimerkiksi laiteosoite. Aallonpituuskanavointi on tietynlainen taajuuskanavointi, mutta mittana on aallonpituus.

Seuraavana käsiteltiin linkkien yhdistämistä, joka voidaan jakaa kahteen teleliikenne vs. dataliikenne ja piirikytkentä vs. pakettikytkentä. Jako perustuu siihen, että eri sovelluksilla on erilaiset vaatimukset. Teleliikenteessä ääni tarvitsee reaaliaikaisen kommunikoinnin, joka on mahdollista piirikytkennällä kun taas data tarvitsee tehokkaan kommunikointivälin, joka on mahdollista pakettikytkennällä. Sen jälkeen tutustuttiin reitityksiin. Reititysstrategia voi olla tulviminen, satunnainen tai mukautuva reititys

Päivän loppupuolella käsiteltiin ruuhkaa. Ruuhkaa voidaan hallita kahdella mekanismilla: paine takaisin (eli sanoo edelliselle, että älä lähetä) tai kertoo lähettäjälle, että on jumissa. Läpäisyllä tarkoitetaan sitä määrää dataa, joka saadaan lähetettyä linkin läpi. Langattomat verkot käytiin lyhyesti läpi. Usein 95 prosenttia menee kiinteässä verkossa ja vasta viimeinen linkki on langaton. Lähiverkoista ei mieleen jäänyt juuri mitään. Lähiverkko tarkoittaa sitä, että pienessä tilassa on useita verkkoja. Tavoitteena mahdollistaa mahdollisimman tehokas lähialueen kommunikointi. Internetworking:stäkään ei juuri jäänyt mitään mieleen.

Päivän lopuksi käytiin vielä tenttiä läpi ja sen mahdollisia kysymyksiä.

Kotitehtävä 1

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

Oheisessa kuvaan ennakkotehtävässä määrittelemäni tietoliikenteeseen liittyvät asiat, eli protokolla, tiedonsiirto, tiedonsiirtotekniikka, ADSL, modeemi, GSM, GPS ja WLAN.

pesonenmarjo_kotitehtava1.pdf

Kotitehtävä 2

Tehtäväkuvaus: 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.

Ennakkotehtävässä mieleen tulleita sanoja tietoliikennetekniikasta minulla oli muun muassa WLAN. WLAN tarkoittaa langatonta lähiverkkotekniikkaa. Lähiverkko voidaan muodostaa Bluetooth –tekniikalla, infrapuna –tekniikalla tai 802.11b (Summanen Jari, Langattoman punnitusjärjestelmän kehitys ja rakennus, 2004; Wikipedia 2010). Valitsin Bluetoothin tarkempaan tarkasteluun. Liitteessä tarkemmin Bluetoothista. pesonenmarjo_kotitehtava2.pdf

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.

pesonenmarjo_kotitehtava3.pdf

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.

Valitsen tutkittavaksi tutun GSM –järjestelmän. GSM –järjestelmä on digitalisoitu, eli sen on tekniikaltaan toisen polven matkapuhelinverkko. GSM toimii 900 MHz:n ja 1800 MHz:n taajuudella tai 1900 MHz:n taajuudella. GSM –järjestelmä siirtää puhetta tai dataa radioaaltoja pitkin lähettimen ja vastaanottimen välillä. GSM –järjestelmä koostuu seuraavista komponenteista: MSCMSC (Mobile Switching Center), TRAU (Trancoding and RateAdaption Unit), BSC (Base Station Controller), BTS (Base Tranceiver Station) sekä MS (Mobile Station). BTS:n ja MS:n välinen liikenne tapahtuu radioaalloilla. Radioaaltoliikenne on jaettu uplinkkiin ja downlinkkiin. Uplink:iä (890-915 MHz) käytetään MS:stä BTS:ään ja downlinkkiä (935-960 MHz) käytetään BTS:stä MS:ään. Lisäksi sekä uplink että downlink on jaettu 200 KHz:n kaistoihin, ja jokainen 200 KHz:n kaista on jaettu aikatasossa 8 osaan, joista jokainen kaista voi sisältää yhden puhekanavan.

http://www.tml.tkk.fi/Studies/Tik-110.300/1997/Mobile/radiowaves_2.html Wikipedia 2010

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 ?

pesonenmarjo_kotitehtava5.pdf

Viikoittainen ajankäyttö

  • Luentoviikko 1
    • Lähiopetus 7 h
    • Valmistautumista lähiopetukseen 1 h
    • Kotitehtävien tekoa 6 h
  • Luentoviikko 2
    • Lähiopetus 7 h
    • Valmistautumista lähiopetukseen 1 h
    • Kotitehtävien tekoa 6 h
  • Luentoviikko 3
    • Lähiopetus 7 h
    • Valmistautumista lähiopetukseen 1 h
    • Kotitehtävien tekoa 10 h

Palaute

Kysymyksiä, kysymyksiä. Jos ei ymmärretä, niin kysytään. Luennoitsija kyllä selittää. Kotitehtävät ok.

Pääsivulle