meta data for this page
  •  

Olli Siekkinen / Tietoliikenteen perusteet. VALMIS

Oppimispäiväkirja Oppimispäiväkirjaan kirjataan omalta osin omaan oppimiseen vaikuttavia tekijöitä.

Ennakkonäkemys aihealueesta:

Sanasta tietoliikenne tulee minulle mieleen tiedon, eli kuvan, äänen tai datatiedoston siirtämistä sähköisessä muodossa paikasta A paikkaan B. Se voidaan toteuttaa tietoliikenneverkossa joko tiedonsiirtokaapelia pitkin tai langattomassa tiedonsiirtoverkossa. Tietoliikenteen perusteina mielestäni ovat kuinka tietoa siirrettään, mitä siinä siirretään ja kuinka paljon sitä siirretään. Tiedon siirtämiseen tarvitaan siis tiedonsiirtoverkkoja, joissa toimivat operaattorit joilta niin yritykset kuin yksityiset ihmiset voivat ostaa tiedonsiirtoon liittyviä toimintoja ja palveluksia. Kahvipöytäkeskusteluissa mainitaan suuri määrä termejä, jotka ovat suurelle osalle ihmisiä epämääräisiä, vaikkakin niistä puhutaan hyvin asiantuntevasti. Avainsanoina voidaan mainita seuraavia termejä; e-mail, Internet, ADSL, WLAN, GSM, IP-osoite ja GPS.

Ennakkotehtävä 1.

Luentoyhteenvedot Luentopäivä 1: Tietoliikkenneverkkoja on monenlaisia ja niihin voidaan käyttäjä yhdistää monella eri tekniikalla. Tämä antaa käyttäjille lähes rajattomat mahdollisuudet päästä tietoliikkenneverkkoon ajasta tai paikasta välittämättä. Verkkojen tekniikat on rakennettu ns. kerros-mallilla joista on muodostettu kokonaisuus. Perusajatus kaikissa tekniikoissa on sama: lähde generoi datan, lähetin muuttaa datan signaaliksi,siirtojärjestelmä siirtää, vastaanotin vastaanottaa signaalin ja kohde toistaa datan. Tietoa siirretään laajalle tarvitaan siihen verkkoratkaisu (WAN,MAN,LAN,PAN).

Verkkojen, käyttäjien ja datan määrän kasvu on tuonut ratkaisuksi kerrosarkkitehtuurit protokollat OSI ja TCP/IP. Jakamalla toimintoja pienempiin osiin ollaan saatu jäjestelmästä hallittavampi ja tehokkaampi. Jokainen kerros suorittaa vain sille suunniteltua tehtävää. Protokolla ohjaa kerrosten välistä toimintaa. Vaikka protokollat ovat teknisesti erilaiset niin molemmista löytyvät samat ominaisuudet. TCP/IP-arkkitehtuuri on yleisemmin käytössä oleva järjestelmä, joka on jaettu viiteen kerrokseen: sovellus- , kuljetus- ,internet- , verkko- ja fyysinen kerros. OSI-arkkitehtuurissa kerroksia on puolestaan seitsemän eli löytyvät lisäksi esitystapa -, istunto- ja linkkikerros. Protokollien perustoimintojat ovat virheen havannointi, osoitteet, kanavointi ja kuljetuspalvelut, eli ne ohjaat tietoliikennettä.

Yhteenvetona opin erilaisten termien merkityksen sekä sain peruskäsityksen kuinka tieto liikkuu tietoliikenneverkoissa. Päivän tärkein sanoma on ymmärtää kokonaisuuksia sekä ymmärtää eri toimintojen tehtävät ja vaikutukset tietoliikennekentässä.

Luentopäivä 2: Toisena luentopäivän käsiteltiin standardointia. Standardeja tarvitaan huolehtimaan niin fyysisetä, sähköisestä kuin toiminnallisesta yhteensopivuudesta eri järjestelmien välillä. Standardoinnin etuja ovat: vahvistaa markkinat tuotteille(edellytykset massatuotantoon → alentaa hintoja) sekä yhteensopivuus (kilpailu → alentaa hintoja). Standardoinnin haittoja ovat: jäädyttävät teknologiaa, useita standardeja samalle asialle sekä kompporomissit. Standardointiorganisaatioita on monia, tärkeimpiä tietoliikenteen organisaatioita ovat: Internet Society, ISO, ITU-T, ATM Forum sekä IEEE. Tullakseen standardiksi määrittelyn tulee olla: vakaa ja ymmärrettävä, teknisesti kilpailukykyinen, määrittelyllä tulee olla itsenäisiä yhteensopivia toteutuksia ja kokemusta määrittelyn toimivuudesta, yleisesti tuettu ja hyväksytty ja hyödyllinen Internetille.

Seuraavana aiheena oli erilaiset kommunikointimuodot. Selvitettiin johtimellisen ja johtimettoman tiedonsiirron ero sekä miten tietoa siirretään eri suuntiin: simplex = yhteensuuntaan (TV), half duplex = molempiin suuntiin, mutta yhteen suuntaan kerrallaan (poliisiradio) ja full duplex = molempiin suuntiin yhtäaikaan (puhelin). Käsiteltiin lisäksi myös analoginen ja digitaalinen signaali. Digitaalisen signaalin etuja ovat: antavat tarkemman tuloksen, helpommin monistettavissa ja muokattavissa sekä ovat suorituskykyisempiä. Analoginen signaali voi saada minkä arvon tahansa tietyllä välillä kun digitaalinen signaali ja nopeus on riippuvainen bitin leveydestä ja tasosta.

Kaistanleveydellä on kaksi merkitystä: teknisessä merkityksessä se on nopeus, jolla merkkejä välitetään lähettäjältä vastaanottajalle sekä kanavan kapasiteettia, jolla bittejä välitetään järjestelmässä. Johtopäätös: “mitä leveämpi kaista sitä nopeampi tiedonsiirto”

Tiedonsiirrossa signaalille esiintyviä haittatekijöitä: vaimeneminen, vaimenemisen vääristymä, viivevääristymä sekä kohina. Häiriöiden “voimakkuuteen” vaikuttavat, mitä siirtoteitä käytetään. Johtimelliset, eli fyysistä reittiä pitkin (parikaapeli, koaksaalikaapeli, valokuitu ja sähköjohto) ja johtimettomat, eli tieto siirtyy langattomasti (mikroaaltotiet, sateliittilinkit, radiotiet ja infrapunalinkit). Johtopäätös: siirtotien että signaalin ominaisuudet vaikuttavat tiedonsiirron laatuun ja ominaisuuksiin; johtimellisessa siirrossa siirtotiellä on suurempi vaikutus; johtimettomassa signaalin kaistanleveys ja antennin ominaisuudet ovat siirtotien ominaisuuksia tärkeämpiä.

Tiedonsiirron synkronisoinnissa kaksi tapaa: asynkronisessa otetaan bittijono ja ryhmitetään se kehykseksi, missä on aloitusbitti, data ja lopetusbitti. Soveltuu hitaisiin yhteyksiin ja on vanhentuvaa tekniikkaa. Nykyisin käytössä synkroninen tiedonsiirto, missä rakennetaan isompia kokonaisuuksia, joita siiretään.

Tiedonsiirrossa tapahtuu myös virheitä joten virheenkorjaus tärkeää ja ne ovat osa protokollaa.

Päivä oli antoisa ja selvitti, miten tietoa siirretään ja mitkä asiat vaikuttavat tiedonsiirron onnistumiseen, laatuun ja nopeuteen.

Luentopäivä 3: Käsiteltiin kanavointia, eli kahden järjestelmän kommunikointi ei vie koko siirtojärjestelmän kapasitettia → voidaan jakaa useamman siirrettävän signaalin kesken, kutsutaan multipleksoinniksi eli kanavoinniksi. Multipleksoinnin edut: kustannustehokkuus, yksittäiset sovellukset tarvitsevat vain osan siirtojärjestelmän kaistasta. Kanavointi voidaan jakaa seuraaviin luokkiin: taajuusjakokanavointi (FDMA) mm. television radio- ja kaapelilähetys, aikajakokanavointi (TMDA) mm. GSM, koodijakokanavointi (CDMA) ja aallonpituuskanavointi (WDMA) mm. valokuitu.

Ongelmat ja haitat kanavointitekniikoissa: -FDMA:ssa on kaksi yleistä ongelmaa: kanavien ylikuuluminen, jos taajuudet liian lähellä toisiaan sekä pitkillä matkoilla signaalia vahvistettaessa toisen kanavan vahvistus voi luoda taajuuskomponentteja myös toisiin kanaviin. -synkroninen TDMA soveltuu huonosti tietokonekäyttöön (epäsäännölliset lähetykset)

Kytkentäiset verkot koostuvat toisiinsa kytketyistä solmupisteistä (node). Verkkoa käyttäviä laitteita kutsutaan asemiksi. Solmut tarjoavat asemille tietoliikenneverkon palvelun ja siirtävät dataa. Tietoliikenne on jaettu teleliikenteeseen ja dataliikenteeseen. Jako perustuu erilaisiin vaatimuksiin, teleliikenteessä tarvitaan reaaliaikainen kommunikointiväylä (piirikytkentä) kun taas dataliikenteessä on tärkeää, että kommunikointiväyliä käytetään mahdollisimman tehokkaasti (pakettikytkentä).

Pakettikytkentäisessä verkossa on virtuaalipiiri, jossa ennen datan lähetystä reitti on selvitetty etukäteen. Paketit etenevät siten oikeassa järjestyksessä perille.

Reititys pakettiverkossa perustuu seuraaviin vaatimuksiin: oikeellisuus, yksinkertaisuus, kestävyys, optimaallisuus, tehokkuus ja stabiilisuus. Kaikki vaadittavat ominaisuudet ovat omalla alueella tärkeitä. Päätöksen aika ja paikka reitityksessä: paikka jokaisessa solmussa, keskitetty tai solmu ilmoittaa.

Verkon käyttön lähetyessä 80% käyttöastetta verkon käyttö hidastuu. Keinoja ruuhkan estämiseksi ovat muiden reittien etsiminen tai pienennetään paketin kokoa.

Johtopäätös: paketti ei mene aina samaa reittiä pitkin perille, Internetin kautta lähetettäessä paketti etsii halvimman reitin sekä langaton verkko käyttää langallista verkkoa viimeiseen linkkiin saakka, jonka jälkeen voi olla langaton yhteys esim. kännykkä.

Viimeinen päivä oli asiasisällöllisesti vaikein ja jotkut asiat jäivät hieman “hämärän” peittoon.

Kotitehtävä 1 Tehtäväkuvaus: Pyri kuvaamaan ennakkotehtävässä määrittelemäsi termit/aihepiirit/kokonaisuudet yhdessä kuvassa.

saehkoeposti.pdf

Kotitehtävä 2 Tehtäväkuvaus: Miten sähköposti kulkee

koti2_siekkinen.pdf

Kotitehtävä 3 Tehtäväkuvaus: TCP/IP-protokolla

koti3_siekkinen.pdf

Kotitehtävä 4 Tehtäväkuvaus: RFID-tunniste auton avaimessa

koti4_siekkinen.pdf

Kotitehtävä 5 Tehtäväkuvaus: Tietoverkko kotona

koti5_siekkinen.pdf

Viikoittainen ajankäyttö Luentoviikko 1 Lähiopetus 7 h Valmistautumista lähiopetukseen 1,5 h Kotitehtävien tekoa 2 h Luentoviikko 2 Lähiopetus 7 h Valmistautumista lähiopetukseen 2 h Luentoviikko 3 Lähiopetus 7 h Valmistautumista lähiopetukseen 1 h Kotitehtävien tekoa 10 h Valmistautuminen tenttiin 15 h

Palaute

Oikein hyvät kotitehtävät. Tuo rfid juttu auton avaimessa oli hyvä.