meta data for this page
  •  

Oppimispäiväkirja

Oppimispäiväkirjaan kirjataan omalta osin omaan oppimiseen vaikuttavia tekijöitä.

Ennakkonäkemys aihealueesta Kurssin aluksi opiskelijat kirjaavat näkemyksensä tietoliikenteestä tähän kohtaan omaa oppimispäiväkirjaansa. Näkemys sinällään ei tarvitse olla pitkä selostus max 10 riviä tekstiä ja max 10 avainsanaa.

Ennakkotehtävä 1.

TIETOLIIKENNE tarkoittaa DATAn siirtämistä paikasta toiseen, eli LÄHETTÄJÄ → lähettää DATAa (viesti) SIIRTOTIETÄ (kanava) pitkin → VASTAANOTTAJA, siirtoteitä on erilaisia, mieleen tulee ANALOGINEN ja DIGITAALINEN tiedonsiiirto. Tietoliikenteessä käytössä PROTOKOLLAt, eli ”kieli”, tapa, jolla tietoliikenteen osapuolet keskustelevat toistensa kanssa. Internetistä tuttu IP-PROTOKOLLA, luennolla selvisi, että kyseeessä TCP/IP-ARKKITEHTUURI. Tiedonsiirto tapahtuu TIETOVERKOISSA. Käytännön esimerkki löytyy kotonta, käytössä ASDL-yhteys puhelinverkon kautta, josta tieto siirtyy MODEEMIn ja WLAN:in kautta PC:lle. Lisäksi yksi tärkeä asia tietoliikenteessä on varmasti myös TIETOTURVA.

Luentoyhteenvedot Mitä opin, mikä oli päivän tärkein sanoma, …

Luentopäivä 1: Kurssi alussa taas.. Olin jo edellisenä syksynä mukana, mutta ajan puutteen (perheen lisäys + työ) takia kurssi ”meni hieman ohi”, no uutta putkeen.. On muuten viimeinen kurssi!! ”Johdatus kurssille”-osio luentopäivän alkuun olisi voinut olla ehkä hieman tiiviimpi paketti → enemmän aikaa varsinaiseen asiaan; muutenkin kurssista jäi ensimmäinen luento väliin luennoitsijan sairastelun vuoksi. Ensimmäinen päivä tiivistettynä: johdatus kurssille ja tietoliikenne yleisellä tasolla. Tiedonsiirron kerrosmallit ja mallien eri kerrosten välinen kommunikointi. Kerrosmalli käsitteenä oli jo ennestään tuttu asia, mutta luento avasi hieman ajatusta, mitä kerrosmallit todella sisältää. Protokollien käyttö oli osittain tuttua, mutta, että niitäkin on käytössä noin monia ja monissa eri kerroksissa! Huh, huh, nyt pitäisi löytyä aikaa käydä näitä asioita läpi!

Luentopäivä 2: Toinen päivä tiivistettynä: siirtotiet ja virheiden tarkistus. Luento antoi yleiskuvan erilaisista siirtoteistä, kokonaan uutta minulle, mutta vielä ”ihan ymmärrettävää” asiaa. Tietotekniikan ”harrastus” on aiemmin minulle ollut lähinnä sen käyttöä. Käytiin läpi myös, minkälaisia virheentarkistusmenetelmiä tiedonsiirrossa on käytössä, ihan järkeenkäyvää ja perusjärjellä ymmärrettävää asiaa. Mutta, mistä löydän sen oman ajan, jolloin voin syventyä asiaan?!

Luentopäivä 3: Kolmas päivä tiivistettynä: Tietoverkkojen rakenne ja tiedonsiirron tulevaisuus. Aluksi käytiin läpi eri kanavointitapoja. En oikein päässyt asiaan sisään. Viimeisen päivän luennon asiat käsiteltiin suurelta osin kiireellä ja ”hyppimällä” ajan vähyyden takia ja suuri osa asioista jäi aika paljon epäselviksi ja ”itse luettaviksi”. Suurin anti päivästä oli varmaan se ohjeistus, miten tenttiin kannattaa valmistautua. Eli taas tarvittais sitä omaa aikaa asioiden syventämiseen.. No, yöthän ovat varsin hyvää aikaa lukea tietotekniikkaa, kun perhe nukkuu eikä työkään paina päälle! ;o)

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

valtonen.veijo_kotitehtaevae1.docx

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.

*KUVASSA SIIRTOTIE VOI OLLA ESIM. PUHELINVERKON ASDL-PARIKAAPELIYHTEYS, LAAJAVERKON OPTINEN KUITU TAI VAIKKA LANGATON TIETOLIIKENNEYHTEYS

SIIRTOTIET

Johtimelliset siirtotiet

Siirtotie on kanava/ väylä, jota pitkin signaalia kuljetetaan. Aiemmin johdollinen siirtotie on ollut kuparijohdin, mutta nykyään optiset kuidut ovat syrjäyttäneet kuparijohtimen. Johdollisilla yhteyksillä tarkoitetaan sellaista kahden pisteen välistä yhteyttä, jossa signaali kulkee tietoliikenteen osapuolia yhdistävässä kaapelissa. Johtimellisia siirtoteitä: • parikaapeli • koaksiaalikaapeli • valokuitu • sähköjohto Kaapeloinnin suunnittelussa tulisi ottaa huomioon mm. seuraavat seikat: • Tiedonsiirron nopeus johtimessa. Mitä suurempi nopeus, sitä suurempia ovat johtimessa kuljettavat taajuudet, ja siksi valitun johtimen on kuljetettava kaikki halutut taajuudet halutulla matkalla siten, että signaali on tunnistettavissa myös vastaanottajalla. • Tietoliikenteen osapuolten etäisyys tosistaan. Etäisyys vaikuttaa signaalin vaimenemiseen ja sen väärentymiseen vastaanottajalla. Myös signaalin etenemisviive voi rajoittaa pituutta. • Maanrakentajana olen huomannut, että hyvä yhteys saattaa muodostua kalliiksi, varsinkin jos se joudutaan tuomaan esimerkiksi kadun poikki. Sen takia on hyvä ennen kaapelointi vaihtoehdon valintaa selvittää asennuskustannukset vaihtoehtoisiin ratkaisuihin nähden.

Parikierretty kaapeli Parikaapeli TP (Twisted Pair) – esim. puhelinkaapeli. Nimensä mukaisesti koostuu toistensa ympärille kiedotuista kahdesta kuparijohtimesta. Halvin ja eniten käytetty johtimellinen siirtotie. Parikaapeli voidaan ominaisuuksien mukaan kategorioihin: - Kategoria 1 - ei suorituskykyvaatimuksia - Kategoria 2 - tiedonsiirtoon enintään 1 Mbps järjestelmissä - Kategoria 3 - tiedonsiirtoon enintään 16 Mbps järjestelmissä - Kategoria 4 - tiedonsiirtoon enintään 20 Mbps järjestelmissä - Kategoria 5 - tiedonsiirtoon enintään 100 Mbps järjestelmissä - Kategoria 6 - tiedonsiirtoon enintään 200 Mbps järjestelmissä - Kategoria 7 - tiedonsiirtoon enintään 500 Mbps järjestelmissä Kategoriaeroina mm. kierteiden pituus. Sen lisäksi, että parikaapelit jaetaan kierroslukujen mukaan eri kategorioihin, ne jaetaan myös sen mukaan, ovatko ne erillisellä maadoitetulla vaipalla suojattuja, STP (ShieldedTwisted Pair), tai suojaamattomia UTP (Unshielded Twisted Pair); lisäksi on olemassa foliosuojattu (FTP). Parikaapelia käytetään yleisesti lähiverkkojen kaapeloinnissa. Ethernet-verkkojen kaapeloinneissa käytetään kierrettyä parikaapelia 10Base-T (10 Mbps) sekä 100Base-TX (100 Mbps). Lähiverkkojen parikaapeliyhteyksien suurimmat sallitut pituudet ovat yleensä alle 100 metriä. Parikaapelointia käytetään yleisesti yleiskaapeloinnissa, jossa rakennukset kaapeloidaan samaan järjestelmään riippumatta kaapeloinnin käyttötarkoituksesta. Järjestelmien erottaminen toisistaan voidaan hoitaa erillisessä ristikytkennässä.

Koaksiaalikaapeli ”Välimuoto”, lyhyet välit parikaapeli, pitkät välit optinen kuitu. Käyttö esim. TV-jakeluverkoissa. Koaksiaalikaapeli on johdin, jossa signaali ja sen paluujohdin toimivat sähköisesti siten, että toinen johtimista muodostaa sähkömagneettisen suojan toisen ympärille, ja näiden kahden välillä sijaitsee eristävä kerros, jolla keskitetään sisäjohdin. Näin saadaan johdin, jonka häiriönsietokyky on erittäin hyvä ja sillä on suuri kaistanleveys.

Valokuitu Muodostuu valoa johtavasta ytimestä (kuidusta), joka on ympäröity ydintä matalamman taitekertoimen omaavalla heijastuskerroksella ja kuorella. Ydin on esim. kvartsia tai akryylimuovia. Sen toiminta perustuu valon kokonaisheijastumiseen rajapinnoista, sitä käytetään digitaalisessa tiedonsiirrossa. Kuidut voidaan jakaa valon etenemisen mukaan monimuotokuituihin (askel- ja asteittaiskuitu) ja yksimuotokuituihin, kanavointi valokaapeleissa WDM-tekniikalla. Valokuidun edut ovat hyvä häiriöiden sieto, pieni koko ja keveys sekä suuri kapasiteetti; nykyisin myös kilpailukykyinen hinta. Valokuidun haitat ovat hankalat liitokset, helposti särkyvää, ei tehonsyöttö mahdollisuutta ja vaikea ristiinkytkeä/ haaroittaa.

Sähköjohto Data siirretään sähkön kanssa samassa verkossa. Etuna olemassa oleva verkosto, haittana häiriöt, käyttö lähinnä tilaajaliityntänä.

Johtimettomat siirtotiet

Signaali etenee ilmassa (tai muussa väliaineessa) antennien välityksellä; suunnattu ja suuntaamaton (ympärisäteilevä) kommunikointi. Langattomien siirtoteiden edellyttämä teknologia on nykyisin hinnaltaan kilpailukykyistä johdollisen teknologian kanssa. Langattomat siirtotekniikat voidaan jakaa esimerkiksi siirtotavan mukaan: • Mikroaaltolinkit, suunnattu kommunikointi • Satelliittilinkit, satelliittikommunikointi • Radiotie, suuntaamaton kommunikointi • Infrapuna, lyhyen matkan point-to-point •(Laser)

Mikroaaltolinkit ja satelliittiyhteydet Mikroaaltoja voidaan käyttää välittämään yhteyksiä tiedonsiirrossa langattomasti. Maan suuntaisessa tiedonsiirrossa linkit perustuvat mastoihin sijoitettuihin suuntaaviin antenneihin, jotka ovat ’näköyhteyden’ päässä toisistaan Korvaavat esim. valokaapeli yhteyksiä runkoverkoissa. Mikroaaltojärjestelmissä vahvistimet ja toistimet sijoitettava 10 - 100 km välein, taajuusalue 1 - 40 GHz. Satelliittilinkit ovat eräänlaisia mikroaaltolinkkejä, maassa sijaitsevat lähettimet ja vastaanottimet linkitetty satelliittien kautta. Vanhimmat satelliitit sijaitsevat GEO-radoilla (35784 km), uudemmat satelliitit voivat olla myös matarata-satelliitteja. Paras taajuusalue 1 – 10 Ghz. Satelliitti voi olla yhteydessä moneen maa- asemaan samanaikaisesti tai toimia toistimina. Satelliittilinkkejä käytetään mm. TV-kanavien, puheluiden ja datan siirtoon sekä paikannukseen.

Radiotie Radiotie eroaa mikroaalto- ja satelliittilinkeistä lähinnä aaltojen suuntaamattomuudessa, radioaallot kulkevat pitkiäkin matkoja suhteellisen pienillä lähetystehoilla. Radioliikennettä voidaan käyttää langattomaan tiedonsiirtoon mm. seuraavilla tavoilla • Radio- ja TV-kanavien jakeluun • Langattomaan matkaviestintään • Lähiverkkojen toteuttamiseen

Infrapuna Käytetään infrapuna-alueella olevaa valoa signaalin siirtoon, voi olla suunnattua tai suuntaamatonta. Infrapunaa voidaan käyttää esim. lyhyiden etäisyyksien tiedonsiirtoon kuten kaukosäätimet ja pienimuotoinen datansiirto esim. PC ↔ matkapuhelin, laitteiden välillä oltava ”näköyhteys”.

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.

PROTOKOLLA (tietoliikennetekniikka) = KIELI/ MALLI, MITÄ TEHDÄÄN MISSÄKIN VAIHEESSA

IP, englanniksi Internet protocol, on TCP/IP-mallin Internet-kerroksen protokolla, joka huolehtii tietoliikennepakettien toimittamisesta perille Internet-verkossa; ”Internetin ydin”.

Internettiä käyttävillä tietokoneilla on IP-osoite, IP-protokolla mahdollistaa verkkojen välisen pakettien reitityksen lisäämiensä IP-osoitteiden avulla. Nykyisessä IPv4-protokollassa käytetään 32-bittistä osoitetta ja sen seuraajaksi kehitetyssä IPv6-protokollassa 128-bittisiä osoitteita.

Internetissä tieto liikkuu IP-paketteina, joiden otsikko sisältää esimerkiksi lähettäjän sekä vastaanottajan IP-osoitteet sekä tarkistussumman (virhetarkistus). IP-paketit kulkevat reitittimien kautta laitteiden välillä = reitittäminen. Reititysprotokolla välittää tiedon IP-osoitteiden sijaintipaikoista ja lyhyimmistä reiteistä näiden välillä, reitittimet eivät ”käytä” Internet-kerroksen yläpuolella olevia protokollia.

http://www.protocols.com/pbook/tcpip1.htm http://fi.wikipedia.org/wiki/IP

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

GPS tiedonsiirto GPS-laite (vastaanotin) kommunikoi satelliittien kanssa radioaalloilla (Broadcast-link). Käytössä on kaksi eri päätaajuutta L1 (1575,4200 MHz), joka on siviilikäytössä ja L2 (1227,6000 MHz), joka on sotilaskäytössä ja on ollut salattuna vuodesta 2003 lähtien. GPS-satelliitit lähettävät kantoaallon päälle moduloituna ns. näennäissatunnaista signaalia (PRN, Pseudo Random Noise). Vastaanottimella pitää olla suora yhteys taivaalle, sillä signaali ei läpäise kiinteitä rakenteita, esim. rakennuksen katto.

Eri taajuudet kantavat modulaatioita. C/A (Coarse/Acquisition) –koodi on jokaiselle satelliitille yksilöllinen. C/A-koodi lähetetään L1-taajuudella. Se on pseudosatunnaisten bittien virta, yksi bitti mikrosekunnissa; kokonaispituus 1024 bittiä eli millisekunti. P(Y)-koodi, joka lähetetään salattuna molemmilla taajuuksilla. P(Y)-koodi on tarkoitettu sotilaalliseen käyttöön, ja sen purkuun tarvittavat avaimet ovat USA:n hallinnon kontrolloimia. Lisäksi tieto-osa, joka sisältää satelliittien rata- ja kellotiedot sekä lisäksi satelliittien terveystilatiedot. Jokainen satelliitti lähettää kaikkien muidenkin satelliittien tiedot.

Satelliitit käyttävät koodijakokanavointia CDMA:ta (Code Division Multiple Access). Käytössä on kaksi erilaista koodaustapaa, joista toinen on yleisessä käytössä ja toinen on salattu ja vain USA:n armeijan käytössä; CDMA:n avulla vastaanottaja tunnistaa monia satelliitteja yhtaikaa samalla taajuudella. Satelliitit lähettävät jatkuvasti navigointiviestiä, viestit koostuvat kehyksistä, jotka ovat 1500 bitin kokoisia. Kehykset alkavat aina minuutin tai puolen minuutin alkaessa. Ensimmäinen osa viestistä kertoo ajan ja satelliitin kunnon, toinen osa sijainnin ja viimeinen kurssin sekä muiden satelliittien statuksen sekä virheenkorjauksen. Vastaanottimen täytyy tunnistaa nämä signaalit, jotta sen sijainti voidaan laskea.

Kotitehtävä5

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?

Langaton kotiverkko, WLAN

WLAN (Wireless Local Area Network) on langaton lähiverkkotekniikka, jolla erilaiset verkkolaitteet voidaan yhdistää ilman kaapeleita. Langattomat verkot kotona ovat yleistyneet lujaa vauhtia, itsellä myös käytössä. Langaton kotiverkko ei ole nykyään mikään kustannuskysymys. Langattoman verkon suurin etu on ehdottomasti se, ettei kotia tarvitse vedellä metritolkulla verkkokaapeleita, ei ole tarvetta reikien poraukselle seiniin eikä verkkopiuhan vedolle listoja pitkin, siistiä ja helppoa! Langaton verkkoyhteys on parhaimmillaan kannettavan tietokoneen kanssa, jolloin voi surffailla netissä vaikkapa keskellä kotipihaa aurinkotuolissa istuskellessa; oluen kera..

Väitän, että langattoman verkon rakentaminen on jopa langallista verkkoa halvempaa ja nykyisten langattomien verkkojen tiedonsiirtonopeudetkin alkavat olla jo lähellä langallisten verkkojen nopeuksia. Kotikäyttöön rakennettu langaton verkko kannatta suojata WPA-salauksella (myös WPA2), WPE-salauksen taso on aika heikko, muuten verkkoa voidaan käyttää luvatta. Verkkokaapeleilla toteutettuun verkkoon ei pääse sisään ilman fyysistä murtautumista, mutta langaton verkko yltää kodin seinien läpi yllättävän pitkällekin, jolloin ulkopuoliset pystyvät liittymään verkkoon, jos verkkoa ei ole suojattu; suojaaminen onkin siis hyvin tärkeää!

Langattoman verkon rakentamiseen tarvitaan tietokoneisiin langattomat verkkosovittimet (WLAN-verkkosovitin) sekä erillinen WLAN-tukiasema, jos verkkoon aiotaan liittää enemmän kuin kaksi tietokonetta tai muita laitteita, esim. tulostin. Kaksi tietokonetta saadaan kytkettyä langattomasti toisiinsa, jos hankkii kaksi langatonta verkkosovitinta. Tukiasemaa ei siis tarvita pelkästään kahden koneen välisissä yhteyksissä. Kahden tietokoneen välisessä langattomassa yhteydessä koneiden välille muodostetaan ns. ad hoc-yhteys. Tämä on kuitenkin tarkoitettu pääasiassa vain väliaikaiseen käyttöön, kuten tiedostojen siirtoon koneiden välillä.

Merkittäviksi asioiksi langattomassa verkossa voisi luokitella verkon nopeuden, tietoturvan (Huom! suojaus!), verkon kantavuuden ja sen luotettavuuden. Langattoman verkon WLAN, WLAN-tuotteista käytetään usein myös kaupallista nimitystä Wi-Fi, määrittää IEEE 802.11 standardi. Suosituimmat standardit (ja niiden nopeudet) ovat 802.11b (11Mbit/s) ja 802.11g (54Mbit/s), nopeudet ovat maksiminopeuksia. Verkon nopeus riippuu monista asioista, kuten etäisyydestä tukiasemaan sekä useista samaan aikaan lähettävistä tai vastaanottavista laitteista. Luotettavuus ongelmia voivat muodostaa laitteiden keskinäiset häiriöt.

Viikoittainen ajankäyttö • Luentoviikko 1 (ei pidetty) o Lähiopetus - h o Valmistautumista lähiopetukseen - h o Kotitehtävien tekoa - h

• Luentoviikko 2 o Lähiopetus 7 h o Valmistautumista lähiopetukseen 0,5 h, tulostus o Kotitehtävien tekoa 1 h

• Luentoviikko 3 o Lähiopetus 7 h o Valmistautumista lähiopetukseen 1 h, tulostus + pistareihin valmistautuminen o Kotitehtävien tekoa 2 h

• Luentoviikko 4 o Lähiopetus 7 h o Valmistautumista lähiopetukseen 1 h, tulostus + pistareihin valmistautuminen o Kotitehtävien tekoa noin 7 h…

Ja näillä pitäis sitten pärjätä tentissä?! 8-)

Palaute

Nyt hommat tehty ajoissa. Aikataulu meni vituralleen heti alkuun ja siitä kiire. Toivotaan, että tiedot kantavat tämän viimeisen kurssin osalta.


Pääsivulle