meta data for this page
  •  

Joona Turunen

Oppimispäiväkirja

Oppimispäiväkirjaan kirjataan omalta osin omaan oppimiseen vaikuttavia tekijöitä.

Ennakkonäkemys aihealueesta

Ennakkotehtävä 1.

Jos käsitettä tietoliikenne miettii kahtena eri sanana, tieto ja liikenne, niin tulee mieleen tiedon siirtyminen paikasta A paikkaan B. Sitähän tietoliikenne on, jos asiaa miettii yksinkertaisesti. Kuitenkin tietoliikenne on paljon laajempi käsite, enkä ole siihen tarkemmin tutustunut, joten ennakkonäkemys on hatara. Tuttuja termejä on paljon, mutta en ole pahemmin ottanut selvää, mitä ne tarkoittavat. Termejä: WLAN, siirtotie, Bluetooth, kommunikointi, protokolla, 3G, bitti, tietoverkko

Luentoyhteenvedot

Luentopäivä 1:

Ensimmäisenä luentopäivänä jäi mieleen kommunikointimalli, kerrosarkkitehtuuri ja protokollat.

Kommunikointimalli

Tästä jäi mieleen, että se on teoreettinen malli, joka kuvaa tiedonsiirtoa laitteiden välillä. Sen komponentit ovat: lähde, lähetin, siirtojärjestelmä, vastaanotin, kohde. Kommunikointimallista jäikin parhaiten mieleen, että lähde generoi datan → lähetin muuttaa datan signaaliksi → siirtojärjestelmä siirtää signaalin → vastaanotin vastaanottaa signaalin → kohde toistaa vastaanotetun datan. Tästä hyvä käytännön esimerkki on, että tietokone toimii lähteenä ja modeemi lähettimenä. Siirtojärjestelmänä toimii puhelinverkko ja vastaanottimena modeemi ja kohteena serveri.

Kerrosarkkitehtuuri ja Protokolla

Se suurin pointti kerrosarkkitehtuurissa on ymmärtääkseni se, että lähteen ja kohteen tehtävät jaetaan osakokonaisuuksiin eli kerroksiin. Ja tästä seuraa sellainen hyöty, että järjestelmä on hallittavampi. Hyvä esimerkki oli tästä Johtaja-Sihteeri-Kuriiri. Se anto hyvän ja yksinkertaisen käsityksen siitä, miten kerrokset kommunikoivat ja mikä idea kerroksissa on. Luennolla tarkasteliin teoreettista kolmen kerroksen mallia ja kahta yleisesti tunnettua kerrosmallia OSI:a ja TCP/IP:tä. Protokollista jäi päälimmäisenä mieleen, että kahden eri järjestelmän kerrokset kommunikoi toistensa kanssa juuri protokollien avulla. Protokolla on toimintaperiaate eli se kertoo mitä tehdä, kun tehdään tätä ja tota. Luennolla kerrottiin myös, mistä protokolla koostuu ja sen perustoiminnoista. Perustoiminnoista ei jäänyt pahemmin mieleen muuta kuin virheen havannointi.

Luentopäivä 2:

Toisena luentopäivänä jäi mieleen standardointi ja siirtotiet.

Standardointi

Luennolla käytiin nopeasti standardointiin liittyvät asiat, mutta silti jäi hyvin mieleen, että standaroinnilla pyritään huolehtimaan fyysisestä, sähköisestä kuin toiminnallisesta yhteensopivuudesta eri järjestelmien välillä. Standardointi antaa edellytykset massasuotantoon ja sitä kautta laskee hintoja. Hintoja laskee myös standardoinnin myötä tuleva yhteensopivuus, koska se mahdollistaa laitteiden valmistajien kilpailuttamisen. Standardoinnin haittoja taas ovat: ne hidastavat teknologiaa → tehdään kompromisseja, standardointiprosessin on sen verran hidas, että sen valmistuttua on jo uusia ja paljon tehokkaampia tekniikoita. Nämä jäi parhaiten mieleen, koska tämän jälkeen käytiin aika nopeaa loput asiat. Kuitenkin loppukalvoista jäi mieleen, että on erilaisia organisaatioita, jotka kehittävät standardeja.

Siirtotiet

Siirtoteistä käytiin läpi fyysiset ominaisuudet, sovelluskohteet ja pääpiirteet siirron kannalta. Siirtotiet voidaan jakaa kahteen kategoriaan: johtimellisiin (langallinen/signaalit kulkevat fyysistä reittiä pitkin) ja johtimettomiin (langaton). Siirtoteistä käytiin yleisesti se, että tiedonsiirrossa tiedonsiirtonopeus ja etäisyys ovat tärkeitä ( mitä suurempi - sitä parempi). Näihin vaikuttaa kaistanleveys, siirtotien heikennykset, häiriöt muista signaaleista, vastaanotinten lukumäärä. Tämän jälkeen tutkittiin erilaisia johtimellisia siirtoteitä, joita ovat parikaapeli, koaksiaalikaapeli, optinen kuitu ja sähköjohto. En ala nyt näistä jaarittelemaan sen enempää, koska nämä jäivät parhaiten luennolla päähän ja oli helpoin osio luennosta. Jos kuitenkin jotain täytyy sanoa niin parikaapeli on se halvin ja eniten käytetty. Kuitenkin optisella kuidulla päästän parempiin nopeuksiin ja sitä käytetään sen takia juuri esim. runkoverkoissa. Tämän jälkeen päästiin johtimellisista siirtoteistä johtimettomiin. Niissä signaali etenee ilmassa tai muussa väliaineessa antennien välityksellä. Se jaetaan suunnattuun ja suuntaamattomaan. Suunnatussa antennien oltava tarkasti toisiaan kohden, kun taas suuntaamattomassa aallot etenevät kaikkiin suuntiin. Lisäksi johtimettomat siirtotiet jaetaan mikroaaltolinkkeihin, satelliittilinkkeihin, radiotiehen ja infrapunaan.

Käytiin läpi myös digitaalisen ja analogisen datan muuntaminen signaaliksi. Kuitenkin tämä jäi aika heikosti päähän. Täytyy kerrata ennen tenttiä.

Luentopäivä 3:

Viimeisenä luentopäivänä mieleen jäi erilaiset kanavointitekniikat, piiri- ja pakettikytkennät sekä lähiverkko.

Kanavointi

Kanavointi eli multipleksointi voidaan jakaa neljään luokkaan, jotka ovat taajuusjakokanavointi (FDMA), aikajakokanavointi (TDMA), koodijakokanavointi (CDMA) ja aallonpituusjakokanavointi (WDMA). Näistä helpoin ymmärrettävä oli FDMA, koska siinä signaalilla on oma taajusalue eli kanava. Heti tuli mieleen radio ja sen takia varmaan tämä oli helpoin ymmärtää. TDMA:sta parhaiten jäi mieleen luennolla olleesta kuvasta (luentomoniste 3_3 s.25), että se on toisinpäin kuin FDMA, jossa signaali on jaettu eri taajuusaluesiin, kun taas TDMA:ssa aikajakoihin(?). TDMA:ta on synkroninen ja asynkroninen. Näillä on se ero, että synkronisessa jotkut yhteydet ovat usein tyhjillään, kun taas asynkronisessa aikavälit varataan dynaamisesti tarpeen mukaan. Synkronisessa ei tarvita myöskään ohjausinformaatiota, kun taas asynkronisessa tarvitaan. Synkronisessa TDMA:ssa käytetään kehystason tahdisuta ohjausinformaation sijasta. CDMA:sta jäi mieleen, että sitä käytetään johtimettomilla siirtoteillä ja se perustuu hajaspektritekniikkaan, joka voidaan jakaa taajushyppelyyn ja suorasekventointiin. WDMA ei nyt hirveänä kerro sen enempää, kun että se liittyy optiseen kuituun. Elikkä kanavoinnista parhaiten jäi mieleen tämän perusteella FDMA ja TDMA.

Piiri- ja pakettikytkentä

Piiri- ja pakettikytkennästä opin sen, että tietoliikenne voidaan jakaa tele- ja dataliikenteeseen. Teleliikenteessä käytetään piirikytkentää ja dataliikenteessä pakettikytkentää. Näissä erona on se, että piirikytkennässä on muodostettava päästä-päähän yhteys ja kanavan kapasiteetti on varattu yhteydelle koko ajan vaikka siellä ei datan liikehdintaa tapahtuisikaan. Pakettikytkentä ei vie koko kanavan kapasiteettia, vaan data jaetaan pieniin paketteihin siirtoa varten. Riippuen pakettikytkennän tavasta, joko tietosähke tai virtuaalipiiri, paketit lähetetään joko täysin itsenäisinä tai sitten tiedustellaan reitti kohteeseen ja sitä kautta lähetetään paketit.

Lähiverkko oli jo entuudestaan jonkin verran tuttu, mutta silti tuli paljon uutta. Uutena tuli topologiat ja MAC-protokolla.

Kotitehtävä 1

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

kotiteh1joonaturunen.pdf

Termit olivat: Kommunikointi, Bluetooth, 3G, protokolla, bitti, tietoverkko, WLAN, siirtotie. Ja tässä on minun näkemykseni. Pääaiheena mietin kommunikointia ja sitä kautta aloin piirtämään kokonaisuutta näistä termeistä.

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.

Päätin tutkiskella Bluetoothia, koska olen käyttänyt sitä aika paljon, mutta en kuitenkaa tiedä paljoakaan sen toimintaperiaatteista.

Bluetooth on lyhyen kantaman radiotekniikkaan perustuva langaton tiedonsiirtotekniikka. Bluetooth koostuu kolmesta osasta, jotka ovat radio-osa (Bluetooth-radio), radiolinkin hallintaosa (link controller) ja yhteydenhallinta (link manager). Sen tarkoituksena on ollut korvata kaapelit matkapuhelinten, PC:n, tulostinten ja muiden oheislaitteiden välillä. Bluetoothin nimelliset siirtonopeudet ovat symmetrisessä siirrossa 432,6 kilobittiä ja asymmetrisessä lähtevässä 721 kilobittiä ja saapuvassa 57,6 kilobittiä sekunnissa. Bluetoothilla päästään 1-100m tiedonsiirtoetäisyyksiin. Bluetoothissa on kolmenlaisia lähettimiä (Class 1: 100mW, Class 2: 2,5mW, Class 3: 1mW).Tiedonsiirtoetäisyys riippuu lähetystehosta, esimerkiksi 2,5mW teholla päästään 10m etäisyyteen. Keskilähetystaajuus oon 2,45 GHz ja sen takia käytetään hajaspektritekniikkaa yhteyden häiriön vähentämiseksi, koska samalla taajuudella toimii mikroaaltouunit ja langattomat verkot. Bluetooth mahdollistaa enintään kahdeksan laitteen liittymistä samaan verkkoon. Verkossa laitteet jakautuvat isänniksi (master) ja orjiksi (slave). Enintään kahdeksan laitteen bluetoothverkkoa kutsutaan piconetiksi ja kun näitä piconettejä yhdistetään, niitä kutsutaan scatterneteiksi. Bluetoothissa käytetään modulaationa GFSK-taajuussiirtokoodausta.

Lähteet: http://fi.wikipedia.org/wiki/Bluetooth

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.

Tutkitaan edelleen Bluetoothia. Bluetooth sisältää niin yleisiä kuin myös Bluetoothille määriteltyjä protokollia. WAP on yksi näitä yleisempiä protokollia, joita käytetään Bluetoothissa.

WAP (Wireless Application Protocol) on langattomien sovellusten protokolla. Sillä voi myös näyttää Internet-sivuja matkapuhlimessa. WAP-sivujen katselemiseksi voidaan käyttää mitä tahansa tiedonsiirtotapaa (mm. tekstiviesti ja GSM-datapuhelua), kunhan se soveltuu matkapuhelinlaitteisiin. Tiedonsiirtoprotokollana käytetään yleensä HTTP:tä. WAP-dokumentit ovat yksinkertaista hypertekstiä (HTML) ja voivat sisältää mm. linkkejä toisiin dokumentteihin. WAP-dokumentit kirjoitetaan WML:llä, joka on HTML:n ja XML:n kaltainen kieli. WML:llä tehtyjä sivuja ei voida yleensä katsella yleensä muilla kuin kännyköiden ja mobiililaitteiden selaimilla.

Näin äkkiseltään en löydä muuta yhteistä WAP:lla ja Bluetoothilla, kun että molemmat liittyvät langattomaan tiedonsiirtoon. Googlauksen jälkeen sain tietää, että WAP mahdollistaa langattomien päätelaitteiden liittymiseen Internetiin. Ja että Bluetoothia voidaan käyttää välittäjänä WAP-asiakkaan ja palvelimen välillä.

Lähteet: http://www.tol.oulu.fi/users/ari.vesanen/Langaton_TT/luennot/wlan/Bluetooth.html ja http://fi.wikipedia.org/wiki/WAP

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 tiedonsiirto on hoidettu.

Digitelevisio

Digitelevisio tarkoittaa digitaalisessa muodossa lähetettäviä televisiolähetyksiä. Digitaalitelevisiolähetyksiä voidaan lähettäää antenniverkossa (DVB-T), kaapeliverkossa (DVB-C) ja satelliittien (DVB-S) kautta. Digitaalilähetyksille on monenlaisia standardeja ja sen takia tutkin tässä tehtävässä DVB-C standardia, koska se on kaapelilähetyksiin käytetty standardi Euroopassa. Kotonani on kaapelidigiboksi.

DVB-C on DVB-standardi digitaalisen televisiokuvan lähettämiseksi kaapeliverkoissa. Siirtotienä käytetään kaapeleita. DVB-C:ssä käytetään MPEG-2 tai MPEG-4 pakkausta ja QAM-modulaatiota. Video, ääni ja data pakataan MPEG-PS:ksi (MPEG program stream) ja kun yksi tai useampi MPEG-PS liitetään yhteen saadaan MPEG-TS (MPEG transport stream). MPEG-TS on digitaalista lähetystä, mitä lähetetään digibokseihin.

Aika vaikea aihe oli digitelevisio, enkä kovinkaan paljon saanut siitä irti, vähän tietoa löysin Internetistä, paitsi wikipediasta, mutta sieltäkin suppeasti. Kuitenkin yritin saada tietoa, jostakin muusta kuin teleliikenteestä. Lähteet: http://en.wikipedia.org/wiki/DVB-C#Technical_description_of_the_DVB-C_transmitter

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 ?

Kotiin sopii hyvin WLAN. Sitä varten täytyy hankkia langaton reititin, ellei sit ole mahdollista jokin alueellinen langaton verkko. WLAN:n lisäksi on myös hyvä olla kaapeleita pitkin yhteys Internetiin, koska kaikki laitteet eivät tue WLAN:a. Langattomasta reitittimestä saadaan sellainen hyöty, että johtojen määrä väheneee. Sen kautta pystyy yhdistämään niin tulostimia kuin myös muita oheislaitteita toisiinsa. Kun on käytössä langaton reititin, pitää huolehtia sen salaamisesta. Langattomiin reitittimiin saa itse valita salasanan, jolla pääsee käyttämään WLAN:a. Kun käytetään WLAN:a täytyy ottaa huomioon erilaiset heijastukset ja häiriöt. Sen huomaa esimerkiksi siitä kun, jos koti on isompi, kuin kerrostalon kaksio niin eri huoneissa WLAN:n vahvuus on erilainen. Tähän vaikuttaa niin seinän paksuus kuin myös mitä materiaalia se on. WLAN:ssa data kulkee radioaalloissa, joka kuitenkin hyvin läpäisee seiniä, joten ei se nyt niin suuri ongelma ole.

Alla on kuva, mitenkä minun kotona on verkkoasiat hoidettu. Minulla on langaton reititin ja sen kautta saan yhteyden kannettavalla internettiin ilman ethernetkaapelia. Vaikka useimmiten käytän langatonta yhteyttä kannettavalla, on minulla myös ethernetkaapeli. On ollut päiviä, milloin WLAN ei ole toiminut (häiriöt muista kerrostalojen WLAN:sta?), niin silloin olen joutunut yhdistää kaapelin kannettavaani, jotta pääsen nettiin. Minulla on myös Playstation 3 langattomasti yhteydessä internettiin ja tämä vähentää johtojen määrää, joita on jo tarpeeksi televisiosta jne. koti_tehtava5.pdf

Viikoittainen ajankäyttö

  • Luentoviikko 1
    • Lähiopetus 7 h
    • Valmistautumista lähiopetukseen 0 h
    • Kotitehtävien tekoa 0 h

* Luentoviikko 2

  • Lähiopetus 7 h
  • Valmistautumista lähiopetukseen 0 h
  • Kotitehtävien tekoa 0 h

* Luentoviikko 3

  • Lähiopetus 7 h
  • Valmistautumista lähiopetukseen 2 h
  • Kotitehtävien tekoa 4 h

Olisi ehkä pitänyt valmistautua enemmän lähiopetukseen, niin olisi ehkä asiat jääny paremmin mieleen. Valmistautumisen vähyyteen vaikutti eniten sen, että ensimmäisen tunnin jälkeen olin ihan ulkona ja olin 100% varma, että en pääse kurssia läpi. Wikisivua tehdessä, kuitenkin pääsin asioista paremmin perille ja täytyy vain toivoa, että tentissä osaa jotain.


Palaute

Varsin pessimistinen kuva luentojen jälkeen, mutta jos kotitehtävät ovat auttaneet ymmärrystä, niin silloin ne ovat tehneet tehtävänsä. Kaikessa oppimisessa oppilaan tulee tehdä työtä eikä pelkkä tiedon kaataminen moneen tartu. Hyvä kokonaisuus.

Pääsivulle