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.

Minun käsitykseni tietoliikenteesta ennen kurssia muodostuu pelkästään käyttäjän näkökulmasta. Tässä on muutama aiheeseen liittyvää ajatus/sovellus/käyttökohde:

  • Tiedon lähettäjä(t) ja vastaanottaja(t): siirrettävän tiedon eheys perillä, siirron nopeus,turvallisuus,verkon kapasiteetti
  • Puhelimet, kännykät, mobiiliverkko, älypuhelimet
  • Internet: Skype, sähköposti, radio- ja televisiokanavat, pankkipalvelut, e-laskut, internetkaupat, yritysten sekä julkisen sektorin on-line palvelut
  • GPS, GLONASS
  • TV, digi-tv, satelliitti-tv
  • Sää: sääsatelliitti ja säätutkat
  • Matkustaminen: lento- ja junalippujen varaus, lentomatkustamisessa lähtöselvitys nykyisin on mahdollista kännykän tai netin kautta, matkatavaran ”matkustaminen”, lentoliikennejohto, autopilotti.

Luentoyhteenvedot

Luentopäivä 1:

Mitä opin, mikä oli päivän tärkein sanoma:

The mathematical theory of communication by Claude Shannon:

The fundamental problem of communication is that of reproducing at one point either exactly or approximately a message selected at another point.

Kommunikointimalli:

Lähde–> Lähetin–> Siirtojärjestelmä–> Vastaanotin–> Kohde

Informaatio–> Data–>Signaali–>Data–>Informaatio

siirojärjestelmän hyödyntäminen signaalin luonti synkronointi yhteyden hallinta virheen havannointi ja korjaus osoitteet reitytys datan esitysmuoto turvallisuus järjestelmän hallinta SPT= Security Privacy Trust

Kerrosarkitehtuuri:

OSI = Open System for Interconnection

TCP/IP = Transmission Control Protocol / Internet Protocol

kommunikointi toisten järjestelmien kanssa tapahtuu aina kerrosmallin alimman kerroksen kautta

3 kerroksinen teoreettinen malli:

verkkokerros = network access layer → verkko-osoite

kuljetuskerros = transport layer → luotettavuus kommunikointiin

sovelluskerros = application layer → sovellusolioiden osoite SAP=Service Access Point

epäselväksi jäivät: kytkentätekniikat: piirikytkentä, pakettikytkentä, solukytkentä ATM Ethernet

Luentopäivä 2:

To destroy communication completely, there must be no rules in common between transmitter and receiver - neither of alphabet nor of syntax. (On human communication, Colin Cherry)

Protokollan tehtävä - datavirtojen/-lohkojen välittäminen kahden kommunikoivan olion välillä. Protokollien yleiset toiminnot: - segmentointi ja kokoaminen - paketointi - yhteyden hallinta - toimitus oikeassa järjestyksessä - vuon valvontaa - virheen havannointi - osoitteet - kanavointi - kuljetuspalvelu

Olen netissä katsonut TCP/IP -animaation, joka on auttanut havannoillistamaan protokollan toiminnan.

Tietoliikenteen standardointi, yhteensopivuus

Datan/tiedon siirto: analog–> continuous, digital–>descrete Tiedonsiirto ja kaistanleveys, siirron nopeus

Luentopäivä 3:

Kolmannen luennon aiheina olivat siirtotiet, signaalien koodaus ja digital data communication techniques, such as asynchronous and synchronous transmittion.

Siirtotiet: johtimellisia ja johtimettomia, tiedonsiirtonopeus ja laatu, häiriötekijät

Johtimelliset:

- data siirtyy fyysistä reittiä myöten, esim. parikaapeli, koaksiaalikaapeli, valokaapeli ja sähköjohto

- tiedonsiirtonopeus tai kaistanleveys riippuu laitteiden välisestä etäisyydestä

Johtimetomat:

- langaton datan siirto, esim. infrapuna-, satelliitti tai mikroaaltolinkit

- suunnattu ja suuntamaton kommunikointi

- kaistan leveys sekä antennin ominaisuudet ovat siirtotien tärkeät ominaisuudet

Signaalien koodaus (signal encoding techniques): both analog and digital information can be encoded as either analog or digital signals, depending on the specific requirements to be met and the media and communication facilities available.

Luentopäivä 4:

Luennon aiheena olivat kanavointi (multipleksointi), piiri- ja pakettikytkentäiset verkot (circuit switching and packet switching).

Kanavointi (multipleksointi):

- siirtotien jakaminen useamman siirrettävän signaalin kesken

- kustannustehokkuus, kanavan siirtonopeus ja käyttöaste kasvaa

- jaetaan eri luokkiin: taajuusjakokanavointi (FDMA), aikajakokanavointi (TDMA), koodijakokanavointi (CDMA), aallonpituusjakokanavointi (WDMA)

Circuit-switching network:

- dedicated communication path between two stations

- the path is a connected eequence of links between network nodes

- on each fysical link a logical channel is dedicated to the connection

- communication involves 3 phases: circuit establishment, data transfer and circuit disconnect

- can be rather inefficient–> channel capacity is dedicated for the duration of a connection, even if no data being transfered

- was developed to handle voice traffic, now also used for data traffic

- best-known example is the public tlephone network

Packet-switching network:

- data transmitted in short packets

- greater line efficiency–> single node-to-node link can be dynamically shared by many packets over time, packets are queued up and transmitted as rapidly as possible over the link

Luentopäivä 5

Viidennen luennon aiheena olivat verkot ja sovellukset.

Cellular wireless networks:

- based on the use of multiple low-power transmitters

- the area is divided into cells in a hexgonal tile pattern that privide full coverage of the area

- increasing capacity: adding new channels, frequency borrowing, cell splitting, cell sectoring

- the use of a cellular system is fully automated, no action required on the part of the user other than placing and answering a call

- two types of channels between the mobile unit and the base station: control channels and traffic channels

- major technical problem is fading: time variation of received signal power caused by changes in the transmittion medium

Local area network:

- consists of a shared transmittion medium and a set of hardware and software for interaction devices to the medium and regulating the orderly access to the medium

- the topologies used for LANs are ring, bus, tree and star

- set of standards specifies a range of data rates and variety of topologies and transmittion media

- organisation have mainly multiple LANs, that need to be interconnected

Kotitehtävä 1

Tehtäväkuvaus: Pyri kuvaamaan ennakkotehtävässä määrittelemäsi termit/aihepiirit/kokonaisuudet yhdessä kuvassa. Kotitehtävä1: Luo kuva työpaikan/kodin/kämpän/jonkin tutun paikan tietoliikenteeseen kuuluvista laitteista, niiden käytöstä ja jopa yhteen linkittymisestä sekä niissä käytetyistä palveluista.

kt1.pdf

Kirjaa näkyville kolme mielestäsi tärkeintä kysymystä, jotka haluat selvittää:

1. Millä perusteella datasiirto/verkon palvelut/käyttö hinnoitellaan?

2. Mitä vaatimuksia/tärkeimpiä ominaisuuksia tulee huomioida tietoliikenneverkon suunnittelussa?

3. Pilvi teknologian perusteet ja tietoliikekenneteknologian kehitystrendit.

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.

Digi-tv: DVB-IPTV on internet-protokollan käyttöön perustuva teknologia, joka antaa mahdollisuuden mm. videoneuvotteluihin ja vuorovaikutteisten tv-ohjelmien jakeluun. www.dvb.org

Nettipuhelut: RTP (Real Time Transport Protocol) määrittää standardin pakettimuodon äänen ja kuvan siirtoon Internetin välityksellä. http://tools.ietf.org/pdf/rfc3550.pdf

Langattomat laitteet: Bluetooth-protokollapino, kuvataan yhteyskäytäntöjä Bluetooth-laitteiden väillä. Protokollapinoon on pyritty sulauttamaan aiempia protokollia, jotta yhteyskäytännöt olisivat toimivimpia jo ennestään olemassa olevien protokollien kanssa. http://www.bluetooth.com/

Kotitehtävä 3

Kolmannessa kotitehtävässä tarkastallaan laitteiden ja palveluiden hyödyntämiä siirtoteitä ja tiedon koodausta. Eli jälleen käsitellään 3 eri tapausta ja niistä käytetty siirtotie ja sillä käytetty koodaus. Jos käytetään ilmatietä niin olisi hyvä selvittää taajuusalue jolla toimitaan.

Bluetooth

siirtotie: langaton, infrapunalinkki, point-to-point yhteys

keskilähetystaajuus: 2,45 GHz

koodaus: GFSK-taajuussiirtokoodaus

Kamera –> pc:

siitrotie: USB-kaapeli

koodaus: NRZI

GSM

siirtotie: ilma, radioaallot

koodaus: GMSK

taajuusalueet ovat kansainvälisen televiestintäliiton ITU:n varaamia radiotaajuuksia

Kotitehtävä 4

Tarkastallaan 4. kotitehtävässä siirtotien/verkon hyödyntämiseen ja tehokkuuteen liittyviä asioita. Riippuen kunkin tarkastelemista laitteista/sovelluksista/teknologioista pohtikaa hieman kuinka valituissa lähestymistavoissa siirtotien/siirtoverkon tehokas käyttö on huomioitu. Onko kyse kanavoinnista vaiko verkkotekniikoista joilla tehokkuus ja yhtäaikainen käyttö saadaan aikaiseksi.

Bluetooth Bluetooth koostuu kolmesta osasta, jotka ovat radio-osa, radiolinkin hallintaosasta a yhteydenhallinnasta. Bluetooth mahdollistaa kahdeksan eri laitteen liittämisen samaan verkkoon. Jokainen yksittäinen laite voi vapaasti tulla verkkoon tai poistua siitä. Bluetooth 3.0 on edeltäjäänsä nopeampi ja virtapihimpi. Uuden Bluetooth-standardin sydämenä toimii 802.11 PAL (Protocol Adaptation Layer), eli 802.11 WLAN -yhteyden hyödyntäminen. Suuria tietomääriä siirrettäessä Bluetooth 3.0 käyttää automaattisesti apunaan WLAN-yhteyttä, jolloin siirtonopeus on jopa 24 Mbit/s (3 Mt/s). Bluetooth-spesifikaatio mahdollistaa, että laite voi olla jäsenenä kahdessa eri verkossa (nykyiset laitteet tukevat vain yhtä aktiivista yhteyttä kerrallaan). Näin laitteita ja verkkoja voidaan ketjuttaa toisiinsa. Bluetooth-laitteet jakautuvat verkoissa isänniksi (engl. master) ja orjiksi (engl. slave). Verkot erottaa toisistaan niiden käyttämä taajuus sekä kanavahyppiminen. Ongelmat: mobiiliviirukset, tietoturva. (lähde: http://fi.wikipedia.org/wiki/Bluetooth)

Kamera –> pc: Siirran kotona kuvat kamerasta tietokoneelle USB-kaapelin avulla, mutta kuvat voidaan myös siirtää langattomasti tai muistikorttia käyttäen. Siirtonopeus kotioloissa ei ole ratkaiseva.

GSM GSM-verkoille on allokoitu eri taajuusalueita, alue on jaettu taajuusjakoisesti kanaviin. Näiden sisällä käytetään aikajakoista kanavointia. Kahdenlaisia kanavia: ohjauskanavia ja käyttäjien tiedon välityskanavia.

Kotitehtävä 5

Kokonaiskuva sovelluksen käyttäytymisestä eli pohtikaa yksittäisen sovelluksen (oma valinta) toimintaa aina sovellustasosta varsinaiseen bittien siirtoon. Pyrkikää luomaan kokonaiskuva, jossa kurssilla käydyt asiat nivoutuvat yhteen.

SMS-viestin lähettäminen

Lähettäjä kirjoittaa viestin omaalle kännykkäänsä ja lähettää sen vastaanottajalle käyttäen lähetysosoitteena vastaanottajan puhelinnumeroa. Operaattorin viestinvälityspalvelu vastaanottaa viestin, varastoi sen, lähettää eteenpäin sekä myös vastaa viestin perillepääsystä. Viestin vastaanotto ei vaadi mitä toimeenpiteitä vastaanottajalta: ilmoitus viestin saapumisesta ja viesti ilmestyy kännykkään. Yleisimmät matkapuhelimet osaavat ketjuttaa viestejä siten, että jos viesti on yli 160 merkkiä pitkä, se jaetaan osiin ja lähetetään 160 merkin osissa. Jos vastaanottava puhelin osaa käsitellä pitkiä viestejä, ne näkyvät normaalisti. Muussa tapauksessa viesti näytetään useana erillisenä viestinä. Siirtotienä on langaton mobiiliverkko ja koodaus GMSK.

Viikoittainen ajankäyttö

  • Luentoviikko 1

Lähiopetus: 6 h Kotitehtävät 2 h

  • Luentoviikko 2

Lähiopetus 6 h Kotitehtävät 2 h

  • Luentoviikko 3

Lähiopetus 6 h Kotitehtävät 2 h

  • Luentoviikko 4 + 5

Kotitehtävät 4 h