meta data for this page
  •  

Oppimispäiväkirja

Ennakkotehtävä 1. Tietoliikenteestä ensimmäisenä mieleeni nousee OSI-malli ja sen 7-eri kerrosta. Onhan se liki kaikissa tietoliikenteen oppikirjoissa esitetty pakettivälitteisen tietoliikenteen käsitemalli. Näistä kerroksista sovelluskerros on kaiketi se, jonka parissa miltein jokainen nykypäivänä työssään viettää aikaa. Sovelluksia on ip-puhelut, pikaviestintä, presence, Unified Communication ratkaisut, VPN-etäyhteydet jne. Monet yritykset ovat esim. siirtäneet asiakaspalvelun täysin IP-pohjaiseksi contact center ratkaisuksi.

Tietoliikenne tuo mieleeni myös joukon lyhenteitä ja protokollia, TCP/IP,IP,UDP,FTP,SNMP,IPsec,DHCP, jne.

Matkapuhelinverkkojen kehitys ja eri teknologiat ovat asioita, jotka linkkautuvat tietoliikennetekniikkaan läheisesti. NMT, GSM ,CDMA, UMTS, GPRS, jne. Myös muut verkkoteknologiat PAN, LAN, MAN, WAN ovat mieleentulevia asioita, joista LAN ja WAN varmaankin tutuimmat ihan kotioloissakin.

Luentoyhteenvedot

Luentopäivä 1:

- Tietoliikennetekniikan teknologioita ja käsitteitä voidaan esittää ja käsitellä hyvin monesta eri näkökulmasta. Nämä eri näkökulmat ovat mielenkiintoisia ja hyvä soveltaa asiakastapaamisissa. - Eri verkkoja yhdistäviä esitystapoja ja niistä muodostuvia kokonaisuuksia. - Monet asiat olivat tuttuja aiemmilta opintovuosilta (jotka nyt palautuivat mieliin), mutta niissä oli mukana myös erilaista ja uudempaa näkökulmaa.

Luentopäivä 2:

Mitä opin & mikä oli päivän tärkein sanoma (minulle): Käsitteiden ja termien avaamista. Paljon usein kuultuja termejä, joilla laajempi merkitys, kuin itse ymmärtänytkään. Mitä protokolla itse asiassa tarkoittaa. Protokollan koostuminen: syntaksi, semantiikka, ajoitus. Protokolliin liittyvät toiminnot: segmentointi (datan pilkkoaminen), kokoaminen, paketointi, yhteyden hallinta, toimitus oikeassa järjestyksessä, vuon valvonta, virheen havainnointi, osoitteet, kanavointi, kuljetuspalvelut. Segmentoinnin haitat ja edut. Yhteydellinen (sen osat) ja yhteydetön kommunikointi. Vuon valvonnan käsite. Virheenkorjaus ja–tarkkailu. Osoitteisiin liittyvät asiat (osoitustaso, osoituksen laajuus, yhteystunnisteet, osoitustila). Osoitustila: unicast, multicast, broadcast. Näihin törmää varsinkin IP-TV:n yhteydessä. Kanavointi. Protokolliin liittyvät palvelut (prioriteetti, quality of service, tietoturva). VoIP:iin läheisesti liittyvä QoS.

Standardointi (suljetut vs. avoin, edut vs. haitat). teollisuudessa standardit ovat usein periaatteita ja käytäntöjä. RFC (ja sen ”vastaavuus” standardiin) internetissä . Standardointiorganisaatot. Standardointiprosessi. IETF (8 eri osaa, aihealuetta). ISO malli. ITU ja ITU-T. IEEE 802 standardit (wireless solutions).

Tiedonsiirto ja terminologia, siirtotyypit simplex (esim.TV)/half duplex/full-duplex (esim.puhelin), digitaalinen ja analoginen signaali, erot, hyödyt, haitat, ongelmat.

Siirtotiet: johtimelliset (parikaapeli, koaksiaalikaapeli, optinen kuitu, sähköjohto), johdottomat, suurin vaikutus johdottomassa siirtotiessä: kaistanleveys ja antennin suuntaavuus, vahvistin & toistin, suunnattu & suuntaamaton antenni, taajuusalueet, johtimettomien siirtoteiden jako (mikroaaltolinkit, satelliittilinkit, radiotie, infrapuna).

Luentopäivä 3:

Purettu materiaalia 28.10.2011-30.10.2011 Luento 3_1 Siirtotiet. (kävin kalvot 2_4 materiaalissa) Luento 3_2 Signaalin enkoodaustekniikat. Digitaalinen data, digitaalinen signaali: Käsitteitä: Enkoodaus digitaaliseen muotoon ja moduloitointi analogiseen muotoon. Unipolar (piti googlailla lisätietoa). Signaalin tulkinta (data-, kohinasuhde, kaistanleveys, enkoodaus kaavio). Enkoodaukseen liittyviä: signaalispektri, kellotaajuussynkronointi, virheen etsintä,vikasietoisuus) Enkoodausmenetelmiä: NRZ-L, NRZI, jne. erilaisia käyrämuotoja..nolla ja yksi esitetty eri tavoin. Näiden hyötyjä ja haittoja. Näiden erilaisia signaalin siirtoarvoja. Scrambling. Mitä tarkoittaa?esim. googlattuna Maksu-TV-ohjelmat ja osa ilmaisesta kaapelitelevisiotarjonnasta lähetetään salattuna. Sirukortti(älykortti) tunnistaa lailliset käyttäjät ja mahdollistaa vastaanottimen salauksenpurun. Jos dekooderiin ei ole liitetty tarvittavaa ominaisuutta, sitä voidaan laajentaa CA-moduulin avulla. Digitaalinen data, analoginen signaali: Enkoodaustekniikat: ASK, FSK, PSK. Yleinen puhelinverkko esimerkkinä. Tuttu lyhenne: ADSL. Käyttää ASK ja PSK kombinaatiota. Analoginen data, digitaalinen signaali: Käsite digitointi. Analoginen digitaaliseksi lähetetään käyttäen NRZ-L:ää. Käytetään koodekkia signaalinmuunnoksessa: PCM ja delta-modulointi (DM). DM on yksinkertaisempaa kuin PCM. Analoginen data, analoginen signaali: Modulointitekniikat (amplitudi-, taajuus- ja vaihemodulaatio)

Luento 3_3 Digitaaliset datakommunikaatiotekniikat - kellojen synkronointimenetelmät: asynkroninen ja synkroninen tiedonsiirto. - virhetyypit, virheen etsintämenetelmät, virheen korjaus - point-point (protokollat) - byte stuffing (tavunlisäys), piti googlettaa, jotta asia avautuisi..yllättävän heikosti asia selostettu suomeksi

Luento 3_4 Datalinkin kontrolliprotokollat - tarvitaan, jotta tiedonsiirto luotettavaa: (OSI/kerros2) kehyksen synkronointi, vuon kontrollointi, virheen havainnointi, jne. - ACK-sanomalla, stop and wait, yksinkertaisin kulun kontrollointitapa - Sliding window protokollaa käytetään, kun luotettava pakettijakelujärjestys on vaadittu Data Link kerroksessa (OSI model) kuten myös Transmission Control Protokollassa (TCP). - virheenhavainnointitekniikat (kadonneet tai vioittuneet kehykset): ARQ ja sen eri versiot.

Luentopäivä 4:

Luento 4_1: Kanavointi selkeästi sanottu: Siirtokapasiteettia voidaan jakaa useamman siirrettävän signaalin kesken. Tätä jakoa kutsutaan multipleksoinniksi eli kanavoinniksi. - suoritetaan multipleksereiden avulla - kanavoinnin jakoperusteet (FDMA,TDMA,CDMA,WCDMA) ja näiden käyttökohteita. - ADSL, käyttää taajuusjakokanavointia FDMA. Käsitteet upstream (palvelimelle) ja downstream (palvelimelta). DTM-tekniikan tarkoitus. - xDSL joukko ja näiden erot -TDMAn avausta (googletusta..) (lyhenne sanoista Time Division Multiple Access) eli aikajakokanavointi on muun muassa GSM-verkoissa käytetty radiotien kanavanvaraustekniikka. -synkroninen TDM -TDM käyttökohteista. -asynkroninen TDM (tilastollinen) -kaapelimodeemit -FHSS (googletus, jotta asia selkenisi..) Taajuushyppely (engl. Frequency Hopping Spread Spectrum) on DSSS:n lisäksi toinen CDMAta toteutettaessa käytettävistä tekniikoista. -CDMAa käytetään johtimittomilla siirtoteillä. Taajuus- ja aikajakokanavoinnissa kanavoinnista huolehtii multiplekserilaite. -WCDMA (engl. Wideband Code Division Multiple Access) on UMTS-verkoissa käytettävä radiorajapinta. Se määrittelee esimerkiksi, kuinka mobiililaitteet kommunikoivat tukiasemien kanssa ja miten signaalit moduloidaan. - aallonpituusjakokanavointi WDM on optinen tiedonsiirtokapasiteetin jakamistekniikka, -FDMA ongelmat ja haitat Hahmotusta:Kanavoinnin ero modulaatioon kanavointi (yleistä googletusta..): Modulaatio tarkoittaa:Elektroniikassa alkuperäisen signaalin yhdistämistä toiseen signaaliin (kantoaaltoon), esimerkiksi radiolähetystä varten. siis mitkä oli soluverkkojen kanavointiin sopivimpia tekniikoita ovat: • Taajuusjakokanavointi FDMA (Frequency Division Multiple Access) • Aikajakokanavointi TDMA (Time Division Multiple Access) • Koodijakokanavointi CDMA (Code Division Multiple Access)

Luento 4_2 Kytkentäiset verkot. Käsittää solmupisteet eli nodet. Laitteet asemia. Solmujen välillä polkuja, linkkejä. Linkit jaettu kanavoinnin avulla. Piirikytkentäiset (perinteiset, vanhat puhelinverkot) ja pakettikytkentäiset verkot (data, VoIP). Esimerkkeinä perinteinen PBX, ja soft switch ratkaisut. Pakettikytkentäisen kytkentätavat: tietosähke (datagrammi) ja virtuaalipiiri. Virtuaalipiirissä huhuillaan ensin vastaanottajaa. Viiveet kytkentätekniikoissa. Kytkentätekniikoiden vertailua.

Luento 4_3: Reititys kytkentäisissä verkoissa → 1. Reititys pakettikytkentäisissä verkoissa→ erilaisia reititysperusteita. Voidaan käyttää myös kiinteitä tauluja (helppoja,mutta eivät joustavia). Flooding= reititysstrategia, kokeillaan kaikkia reittejä. Muitakin, erilaisia reititysstrategioita. Least cost routing (hyvä, kun halutaan halvin reitti käyttöön). Dijkstran algoritmi vs- Bellman-Ford algoritmi.

Luento 4_4: Congestion: ”verkon kapasiteetti pakettien käsittelyyn ylittyy” Ruuhkaa, estoa→ kontrollointia tarvitaan →Choke packet. Implisiittinen ja eksplisiittinen (epäsuora/suora) estonkontrollointi. Eston kontrollointi pakettikytkentäissä verkossa. Viiveet, syyt, jne. Pakettien katoamiset.

Luento 5_1 Cellular Wireless Networks/matkapuhelinverkot matkapuhelinverkko käyttää useita pienitehoisia lähettimiä, suuruusluokkaa 100 W tai vähemmän. Alue voidaan jakaa soluihin, jokaisella on oma antenni. Jokaiselle solulle on varattu taajuuskaista ja solua palvelee tukiasema, joka koostuu lähettimestä, vastaanottimesta ja ohjausyksiköstä.

Solun muodon merkitys alueen kattamisessa.

Taajuuden jakaminen viereisten solujen kesken siten, ettei esiinny häiriöitä.

Kapasiteetin lisääminen: uusien kanavien lisäämisellä, taajuuksien lainaamisella, solun splittaamisella (solu jaetaan pienempiin soluihin).

Solusektorointi (solu jaetaan itsenäisiin sektoreihin) ja mikrosolut (soveltuu katujen varsille ja talojen seinustoille).

Makro (perinteiset)- ja mikrosolut ja niiden eroavaisuuksia.

Solun kapasiteetin laskentaa.

Matkapuhelinjärjestelmän pääkohdat. Solun likimääräisessä keskustassa on tukiasema (BS). BS sisältää antennin, ohjaimen, ja useita lähettimiä. Jokainen BS on yhdistetty MTSO:hon. Yksi MTSO palvelee useaa BS:ää. Yleensä yhteys MTSO:n ja BS:n välillä tapahtuu kaapelilla, vaikka langaton yhteys on myös mahdollista. MTSO on myös liitetty yleiseen puhelinverkkoon.

Kahdenlaisia kanavia mobiiliyksikön ja tukiaseman (BS) välillä: ohjaus-kanavia ja liikenne kanavia.

Kutsun muodostumisen vaiheet ja muut toiminteet.

Signaaliin siirtoon vaikuttavia tekijöitä. Suunnitteluparametrit.

Multipath effect, eli useita (heikentyneitä) signaalikopioita muodostuu.

Fading tyypit.

3G järjestelmät, tukevat multimediaa, video, data,puhe. IMT-2000 ITUn käyttämä yleisnimitys kolmannen sukupolven matkaviestinjärjestelmille. Evoluutiomallit. UMTS käsittää kaksi standardia: CDMA, tai W-CDMA ja TD-CDMA. Pohjois-Amerikassa vielä omansa.. 4G verkot. OFDMA!! Kaksi kilpailevaa koulukuntaa standardeissa LTE:hen ja IEEE802.16. Langattomat ( ei siis lahjattomat) verkkosukupolvet ja näiden kehityspolut. OFDM:n edut (mihin katosi A kirjain?).

Luento 5_2 LANit. - mm. runkoverkkoLANit, tallennusverkot (SAN), topologiat (väylä, puu, rengas, tähti)- - siirtoteiden vaateet laitteistoille - LANin protokolla arkkitehtuuri (IEEE802, LLC, MAC protokolla) - siltaus - erot kytkinten ja siltojen välillä (kytkin: kehyksen käsittely softassa, kehys kerrallaan, silta: HW:ssä, useita kehyksiä kerrallaan), 2-kerroksen kytkin voidaan nähdä full-duplex hubina, - 3-kerroksen kytkimet - hubiin tuleva bitti siirtyy ulos kaikkiin linkkeihin samaan aikaan. - kytkimet hubeja älykkäämpiä - kytkimet vs. reitittimet. Reititin verkkokerros laite, kytkin linkkikerros laite. - virtuaaliLANit. Aliryhmiä LANin sisällä.

Luento 5_3 High speed LANit Perintenen Ethernet → Nopea Ethernet (100Mbps), Gigabit Ethernet (1,10, 100 Gbps), Kuitukanava (100 Mbps-3.2Gbps) ja nopeat WLANit (1Mbps-54Mbps). CSMA/CD, Carrier Sense Multiple Access With Collision Detection, on tietoliikenteen siirtotien varausmenetelmä, jolla useat lähettävät tietokoneet jakavat samaa siirtotietä. CSMA/CD on perinteinen Ethernet-verkkojen tapa jakaa verkko käyttäjien kesken. source: http://fi.wikipedia.org/wiki/CSMA/CD  viipaloitu Aloha

Perus-ALOHA lähettää aina kun on tarvetta. Kun tapahtuu törmäys, se havaitaan kuuntelemalla ja yritetään uudelleen satunnaisen ajan kuluttua. Viipale-ALOHA:ssä saa lähettää vain aikaviipaleen alussa, joten törmäykset ovat täydellisiä ⇒ tehokkuus kaksinkertaistuu. ALOHA-protokollat ovat melko tehottomia ja ja soveltuvat vain vähän kuormitettuun verkkoon. Ei sovellu tosiaikaisiin järjestelmiin, sillä huonolla onnella asema voi joutua odotamaan lähetysvuoroaan hyvinkin pitkään. Alunperin kehitetty radioverkkoon, mutta käytetään myös GSM- ja satelliittiverkoissa lähinnä lähetysvuoron varaukseen. lähde: http://www.cs.helsinki.fi/u/marttine/tili00/kokeet/lk090600arvostelusta.html

nonpersistent CSMA:ssa asema tarkkailee ensin lähetyskanavaa, ja jos kanava todetaan vapaaksi, paketti lähetetään. Jos kanava on varattu, asema odottaa satunnaisen ajan, jonka jälkeen asema aloittaa alusta kuuntelemalla, onko kanava vapaa. P-persistent CSMA:ssa lähettämään pyrkivä asema kuuntelee kanavaa, ja jos se toteaa kanavan tyhjäksi se lähettää paketin todennäköisyydellä p. Jos kanava taas on varattu odotetaan kunnes se on vapaa ja paketti lähetetään todennäköisyydellä p. Parametri p valitaan siten, että kanavan hiljaiset jaksot olisivat mahdollisimman lyhyitä. lähde: http://www.okol.org/verkkokurssit/datanomi/tietojarjestelmien_kehittaminen/tietoturvajarjestelmat/palomuurit/erikoisosio.htm

Ethernet teknologiat: CSMA & CSMA/CD, 10Mbps, 100Mbps,1Gbps, 10Gbps Ethernet, monikaistajakelu, IEEE 802.1Q VLAN standardi.

Luento 5_4 WLAN (infrastruktuuri, ad hoc) WLAN kategoriat: Spread spectrum, OFDM ja Infrared (IR). IR:n käyttö vähäistä. IEEE 802.11 (standardit, palvelut) 802.11 Medium Access Control 802.11 Physical Layers 802.11, 802.11a, 802.11b, 802.11g, 802.11n, 802.16: WiMAX access and privacy services (esim. autentikointi) tietoturva (WEP,WPA). WPA tullaan korvaamaan IEEE 802.11i protokollalla. lähde: http://fi.wikipedia.org/wiki/WPA

Luento 5_5 Internetworking Verkon peruselementit. Yhteydetön internetworking IP suunnitteluasiat Reititys. Reititystaulun merkitys! Fragmentointi. Alempi taso voi joutua rikkomaan dataa pienempiin osiin. IPv4. Verkkokerros. Sisältää myös reititysprokollat. IPv6. LAN multicasting. Mobile IP. Kuljetuskerros. DNS Domain Name System Internetin nimipalvelujärjestelmä, joka muuntaa verkkotunnuksia IP-osoitteiksi. POP3 (Post Office Protocol version 3) sähköpostin hakemiseen tarkoitettu vanha ja yksinkertainen protokolla.

Muut matskut: WWRF 2020 visio. Wireless World Research Forum. - mm. M2M kommunikaatio, 5_2 extra draft. Internetwork operation. Multicasting, LAN musticasting. Broadcast. Ryhmälähetys (multicast) tarkoittaa tietoliikenteessä joukko-, moni- tai ryhmälähetystä. Siinä multicast-kehys lähetetään yhdeltä monelle. Kohdejoukko on tietty erikseen määritelty ryhmä, johon vastaanottajat voivat halutessaan liittyä. Multicastia käytetään erityisesti videoneuvotteluissa, työryhmäohjelmissa ja IPTV-sovelluksissa, koska se on tehokkaampi kuin useat singlecast-lähetykset (unicast). lähde: http://fi.wikipedia.org/wiki/Ryhm%C3%A4l%C3%A4hetys Reititys protokollat: BGP, OSPF. Mobile IP (mm. rekisteröinti, tunnelointi)

5_3 extra draft. Tietoturvauhat. (tulee mieleen Jäppisen kurssi)

Kotitehtävä 1 Tehtäväkuvaus: Luo kuva työpaikan/kodin/kämpän/jonkin tutun paikan tietoliikenteeseen kuuluvista laitteista, niiden käytöstä ja jopa yhteen linkittymisestä sekä niissä käytetyistä palveluista. Valitse selkeästi erillisiä laitteita tyyliin tietokone, puhelin, sykemittari, gps, televisio, … ja erilaisista palveluista tyyliin urho-tv, facebook, …. Ajatuksena on, että tässä vaiheessa luodaan kuva tietoliikennetarpeista ja sovelluksista ilman, että vielä pohditaan alla olevia teknologioita. Tämän kuvan olisi hyvä herättää ajatuksia ja kysymyksiä siitä kuinka kaikki toimiikaan. Kirjaa näkyville kolme mielestäsi tärkeintä kysymystä, jotka haluat selvittää. Kurssin edetessä tätä kuvaa laajennetaan sitä mukaan kun uusia osia malliin ilmenee ja lopulta saamme alussa asetettuihin kysymyksiin vastaukset.

kotitehtaevae1_lehtonen_riitta.pdf

Kotitehtävä 2 Tehtäväkuvaus: Ensimmäisten luentojen kotitehtävissä selvititte laitteita ja palveluita. Tässä kotitehtävässä selvitetään laitteiden ja palveluiden käyttämiä protokollia. Selvittäkää 3 eri protokollaa, joita omassa ympäristössänne on käytössä ja etsikää protokollan standardi/määritelmä ja liittäkää kotitehtäväänne linkki ko. protokollaan.

kotitehtaevae_2_lehtonen_riitta.pdf

Kotitehtävä 3

kotitehtaevae_3_lehtonen_riitta.pdf

Kotitehtävä 4

kotitehtaevae_4_lehtonen_riitta.pdf

Kotitehtävä 5

kotitehtaevae_5_lehtonen_riitta.pdf

Viikoittainen ajankäyttö Luentoviikko 1: 5 h, tehtävät, sis. kotitehtävä 1 ym. 2 h Luentoviikko 2: n.5 h, kotitehtävä ym. n.2 h. Luentoviikko 3: n.4 h, kotitehtävä ym. n.2 h. Luentoviikko 4: n.5 h, kotitehtävä ym. n.3 h. Luentoviikko 5: n.4 h. kotitehtävä ym. n.2 h. ++Epämääräinen tuntimäärä kaikenlaiseen selailuun ym..