meta data for this page
  •  

Virpi Turunen oppimispäiväkirja

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.

Tietoliikenne on mielestäni hyvin laaja käsite ja läsnä kaikkialla. Itse ajattelen sitä enimmäkseen käyttäjänäkökulmasta ja mietin sen hyödyntämismahdollisuuksia. Yksitäisistä termeistä mieleeni tulee mm. langattomat verkot – WLAN, videoneuvottelut, internet, pilvipalvelut, tietoturva, suojaukset, salaaminen. Viimeaikoina lehdistä on jäänyt mieleeni erityisesti ns. SaaS –palvelut ja niiden yleistyminen. SaaS-palveluiden avulla yritykset voivat käyttää ohjelmistoja ja niihin liittyviä teknologioita sekä palveluita verkon välityksellä sen sijaan, että ohjelmistot hankittaisiin lisensseillä omaan käyttöön ja rauta ostettaisiin omaan konesaliin. Nämä niinsanotut pilvipalvelut vaikuttavat varsin houkuttelevilta ja helpoiltakin vaihtoehdoilta. Toki itseäni mietityttää näissä vaihtoehdoissa erityisesti tietoturvaan liittyvät asiat: missä tieto sijaitsee, kuinka se on suojattu ja ketkä siihen pääsevät käsiksi.

Luentoyhteenvedot Luentopäivä 1: Tietoliikenne on laaja käsite ja sitä voidaan lähestyä useasta eri näkökulmasta mm. teknisestä-, käyttäjä- ja verkkonäkökulmasta. Tietoliikenneprosessia voidaan kuvata ns. kommunikointimallin avulla jossa määritellään tarvittavat laitteet, toiminnot, siirrettävän tiedon muoto ja tiedon eteneminen. Kerrosarkitehtuurissa määritellään tarvittavat osakokonaisuudet sekä niihin liittyvät tehtävät ja vastuut. Kaksi yleisintä kerrosarkitehtuuria ovat OSI ja TCP/IP. OSI:ssa on seitsemän kerrosta ja TCP/IP:ssä viisi. Kommunikointi tapahtuu aina alimman kerroksen kautta ja kullakin kerroksella on oma protokollansa. Protokolla kuvaa yhteiset säännöt siitä miten tietoa lähetetään ja vastaanotetaan.

Luentopäivä 2: Toisena luentopäivänä jatkettiin kerrosmallien ja protokollien läpikäyntiä. Lisäksi kuvattiin palveluja eri kerrosten välillä käymällä läpi esimerkkejä kuten FTP-protokolla. Protokollat kuvaavat sen yhteisen kielen jota käytetään eri järjestelmien ja olioiden välisessä kommunikoinnissa. Protokolla koostuu: syntaksista (sanasto, pakettien kentät ja signaalitasot), semantiikasta (toimintalogiikka) ja ajoituksesta (pitää sisällään siirtonopeuden, pakettien oikean järjestyksen ja muut siirron ajoitukseen liittyvät toimenpiteet). Protokollien toimintoja ovat: segementointi, yhteyden hallinta, toimitus oikeassa järjestyksessä, vuon valvonta, virheiden havainnointi, osoitteet, kanavointi ja kuljetuspalvelut. Päivän aikana läpikäytiin myös tiedonsiirtoon liittyviä asioita. Tiedonsiirron onnistumiseen vaikuttavat: tiedonsiirron nopeus- ja taajuus, etäisyys verkon keskiöstä ja kaistan leveys. Nämä kaikki riippuvat toisistaan.

Luentopäivä 3: Kolmannen luentopäivän teemana oli siirtotiet. Siirtotiet voidaan jakaa johdollisiin ja johdottomiin siirtoteihin. Johdollisia siirtoteitä ovat: parikaapelit, koaksiilikaapelit, valokuitu ja sähköverkko. Näistä parikaapelia käytetään esimerkiksi puhelimissa ja dataverkoissa. Parikaapeleilla päästään korkeisiin taajuuksiin. Koaksiilikaapeleita käytetään lähinnä televisioissa. Niiden häiriötekijöistä voidaan mainita vaimennus ja lämpökohina. Valokuitu eli optinen kuitu tarjoaa paremman kapasiteetin. Siinä on useita etuja kuten pieni koko ja keveys. Lisäksi se on häirisietoisempaa kuin muut johdolliset siirtotiet. Valokuidulla voidaan kattaa pidempiä matkoja, sadoista metreistä jopa 3000 kilometriin asti. Valokuidussa on myös parempi tietoturvasuoja kun muissa kaapeleissa koska sen yhteenliittämiseen tarvitaan omat specifiset laitteet, eli sitä ei voida noin vain katkaista ja liittää toiseen kaapeliin. Kun laitteet saadaan käyttämään kuitua, niin sillä voidaan korvata parikaapelit. Valokuitua käytetään mm. runkoverkoissa, kaupunkiverkoissa sekä lähiverkoissa ja kovasti odotellaan, että kuitu tulee kotiin….. Valokuituakin on kahta sorttia: monimuotoista ja yksmuotokuitua. Näistä yksimuotoinen on kaikkein tehokkain, koska siellä kulkee vain yksi valo eikä ole häiriötekijöitä.

Johdottomissa siirtoteissä signaali etenee ilmassa. Kolme merkittävintä perustaajuusaluetta on: radioaallot, mikroaallot ja infrapuna-alue. Radiotien suurin häiriötekijä on monitie-eteneminen: useita elementtejä joista monet liikkuvat kuten matkapuhelin. Kotona oma wlan kannattaa säätää eri taajudelle kuin naapurin purkki. Muita häiriötekijöitä on signaalin vaimeneminen etäisyyden kasvaessa, ilmatien vaimeneminen esim. vesihöyry, isot esteet kuten talot. Sateliittilinkit ovat eräänlaisia mikroaaltolinkkejä, mutta niiden toinen pää viedään taivaalle. GPS sateliiteissa on atomikello jonka mukaan kaikki sateliitit ovat samassa ajassa. Näin voidaan laskea kuinka kaukana ollaan ja saadaan sijainti selville. Radiotie on eniten käytetty johdoton siirtotie nykyajan tietoliikenteessä esimerkiksi wlan ja kännyt. Infrapunaa käytetään esimerkiksi kaukosäätimissä. Vaatii näköyhteyden eikä yhteyden tiellä saa olla esteitä.

Luentopäivä 4: Neljäs luentopäivä alkoi kanavoinnilla eli multipleksoinnilla. Usein kahden järjestelmän välinen kommunikointi ei vie koko siirtojärjestelmän kapasiteettia, eli sitä voidaan jakaa usemman siirrettävän signaalin kesken ja tätä kutsutaan multipleksoinniksi eli kanavoinniksi. Kanavoinnissa on neljä eri luokkaa: Taajuuskaistakanavointi (FDMA), aikajakokanavointi (TDMA), koodijakokanavointi (CDMA) ja aallonpituusjakokanavointi (WDMA). Taajuusjakokanavointia käytetään erityisesti radioaalloilla esimerkiksi tv-kanavien välittämiseen. Kanavat erotellaan toisistaan taajuuskaistoilla. Aikajakokanvointi perustuu eri signaaleiden viipalointiin. Koodijakokanavointia perustuu hajautetun kaistan käyttöön ja se on kehitetty sotilaspuolella - kehityksessä on pyritty siihen ettei tiedonsiirtoa voida häiritä. Aallonpituusjakokanavointi on erityisesti optisille kuiduille tarkoitettu menetelmä.

Iltapäivällä puhuttiin piirikytkennöistä ja pakettikytkennöistä. Piirikytkentöjä käytetään puhelinverkoissa ja niissä tarvitaan reaaliaikainen kommunikointiväylä. Pakettikytkentöjä käytetään tietoverkoissa. Piirikytkennässä varataan resurssi eli kanava koko yhteyden ajaksi. Viestinvälitys sisältää kolme vaihetta: yhteyden muodostuksen, datan siirron ja yhteyden purun. Pakettikytkennänssä verkon tehokkuus on parempi. Pakettikytkentään kuuluu kaiksi tapaa tietosähke ja virtuaalipiiri.

Piirikytkennän ja pakettikytkennän vertailua: Piirikytkennässä yhteyden muodostus vie aikaa ja linkin kanava on varattuna koko ajan. Kun yhteys on saatu, solmuviive on olematon. Pakettikytkennässä verkon tehokkuus on parempi ja paketeille voidaan määritellä eri prioriteetteja. Pakettikytkennässä tiedonsiirtoa voidaan nopeuttaa pilkkomalla paketteja pienemmiksi.

Reititys on tärkeää pakettikytkennäisissä verkoissa ja se mahdollistaa löytämään oikean vastaanottajan paketille. Reitityksessä käytetään reititystauluja ja mukautuvan reitityksen avulla paketit lähetetään sinne missä on lyhin jono. Lisäksi käsiteltiin ruuhkanhallintaa ja erilaisia ruuhkanhallintamekanismeja.

Luentopäivä 5: Päivän ensimmäinen oppi – langattomissakin verkoissa esim. matkapuhelimet, käytetään kiinteää verkkoa. Vain viimeinen askel tukiasemasta kännykkään on langaton. Ilmateissä kaikki liikennöinti vaikuttaa signaalin etenemiseen ja yleismuistisääntönä kannattaa pitää se, että signaali vaimenee mitä kauemmaksi tukiasemasta mennään. Signaaliin vaikuttaa myös maasto sekä rakennukset joiden vaikutuksia sanotaan nopeaksi häipymäksi (fading).

CDMA kanavoinnilla saadaan eri nopeuksia ja käytetään mm. 3G:ssä. 4G on tulossa ja siinä voidaan yhdistää data ja puhe aidosti samaan verkkoon. 4G perustuu OFDMA tekniikkaan joka on taajuuspohjaista ja voidaan käyttää useita eri taajuusalueita.

Lähiverkot: Lähiverkkojen tavoitteena on yhdistää pienellä alueella useita laitteita yhteen. Yleinen verkkotyyppi. Lähiverkkojen teknologiaa: siirtotie voi olla johdollinen (esim ethernet kaapeli) tai langaton. Topologia kuuluu lähiverkkojen määrittelyyn ja mahdollisia vaihtoehtoja on väylä, puu, rengas ja tähti. MAC (medium access control = siirtotielle pääsyn hallinta) protokollaa käytetään lähiverkoissa siirtotien kapasiteetin jakamiseen. Keskeiset asiat: Missä (MAC) toteutetaan? Keskitetty / hajautettu. Sekä kuinka MAC toteutetaan? Vaihtelee topologian mukaan, vaihtoehtoja kompromissi, synkroninen ja asynkroninen. Lähiverkoissa on fyysinen kerros ja linkkikerros. Fyysinen kerros sisältää signaalien koodauksen ja purun, synköronoinnin, bittien siirron sekä siirtotien ja topologian. Linkkikerrokseen kuuluu datan kokoaminen kehyksiksi ja purkaminen, vastata siirtotien käyttövuoroista, vuon valvonta ja virheenkorjaus.

Kotitehtävä 1 Tehtäväkuvaus:

kotitehtava1_turunen_virpi.pdf

Kotitehtävä 2 kotitehtava_2_turunen_virpi.docx

Kotitehtävä 3 kotitehtaevae_3_turunen_virpi.docx

Kotitehtävä 4 kotitehtaevae4_turunen_virpi.docx

Kotitehtävä 5 kotitehtava_5_turunen_virpi.docx

Viikoittainen ajankäyttö Luentoviikko 1, lähiopetus 3h, kotitehtäviä 4h, valmistautuminen seuraavaan luentokertaan 1h.

Luentoviikko 2, lähiopetus 5h, kotitehtäviä 2h, valmistautuminen seuraavaan luentokertaan 1h.

Luentoviikko 3, lähiopetus 7h, kotitehtäviä 2h, valmistautuminen seuraavaan luentokertaan 1h.

Luentoviikko 4, lähiopetus 7h, kotitehtävät 3h, valmistautuminen seuraavaan luentokertaan 2h.

Luentoviikko 5, lähiopetus 7h, kotitehtävät 3h