Oppimispäiväkirja

Oppimispäiväkirjaan kirjataan omalta osin omaan oppimiseen vaikuttavia tekijöitä.

Ennakkonäkemys aihealueesta

Ennakkonäkemys aihealueesta

Tietoliikenne on tiedon välittämistä ja siirtämistä paikasta toiseen pääsääntöisesti sähköistä tiedon siirtoa hyväksi käyttäen. Tietoliikenteeseen kiinni pääseminen edellyttää siihen tarkoitetun laitteiston hankkimista ja käyttämistä. Näitä välineitä ovat esimerkiksi tietokoneet, matkapuhelimet, älypuhelimet, tablettilaitteet, älytelevisio, kaukosäädin, pelikonsolit ja paikannuslaitteet. Tiedonsiirto edellyttää yhteyttä näiden välineiden välillä, joista tunnetuin on internet-yhteys. Yhteyden luominen edellyttää rakennettuja tietoverkkoja, joita pitkin tietoa voidaan liikuttaa, jakaa ja taltioida. Tieto saadaan liikkumaan nykyteknologialla lähes reaaliaikaisesti ja lähettäjä voi määrittää itse kenelle tai keille tietoa välitetään. Tyypillisimmät tiedon muodot ovat tekstiviesti, puhe ja sähköposti.

Avainsanoja

Tiedon siirto, jakaminen ja tallentaminen, tietoliikenneverkot, internet WLAN, protokollat, IP-osoitteet, elektroniset viestintävälineet ja vastaanottimet.

Luentoyhteenvedot

Luentopäivä 1:

  • Päivän aihe:

Johdatus kurssille ja tietoliikennetekniikkaan - kommunikointimallit, tiedonsiirto, tietoliikenneverkot, kerrosarkkitehtuuri, ISO ja TCP/IP mallit

  • Päivän tärkeimmät asiat:

Tietoliikennetekniikka ilmiönä on kasvanut ja kehittynyt viimeisen 20 kymmenen vuoden aikana merkittävästi. Läpimurto alkoi langattomista matkapuhelimista ja tähän päivään tultaessa tietotekniikkaa löytyy käytännössä joka puolelta ja se liittyy lähes jokaisen ihmiseen arkipäivään sekä työssä että vapaa-ajalla.

Kommunikointimallilla voidaan mallintaa esimerkiksi kodin tai työpaikan tietoliikenneyhteyksiä ja arkkitehtuuria kuvin ja kaavioin. Kaavioissa kuvataan tiedon siirtyminen päätteeltä ja/tai laitteelta toiselle. Kaavio auttaa ymmärtämään ja rakentamaan toimia tietoliikennekokonaisuuksia. Yksi tunnetuimmista kommukointimallista on sähköposti, jossa teksti muutetaan digitaaliseksi signaaliksi lähettämisen yhteydessä, jonka jälkeen lähetin muuttaa sen analogiseksi ja vastaanotin jälleen digitaaliseksi ennen saapumista vastaanottajan sähköpostiin. Yleisimmät tiedonsiirtoverkot esimerkiksi sähköpostien välittämiseen on Wide Area Network eli (WAN) ja Local Area Network (LAN), jonka langaton version tunnetaan nimellä WLAN. Tunnetuimmat yhteydet ovat Ethernet ja ASDL, jotka löytyvät yleisimmin jokaisen kodista.

Kaksi yleisintä kerrosarkkitehtuuria ja kerrosmallia ovat OSI ja ICP/IP protokolla. Näissä malleista ainoastaan alin tason kommunikoi keskenään ja muu tieto kulkee alimman tason kautta.

Kolmekerroksinen malli koostuu verkkokerroksesta (Ethernet), kuljetuskerroksesta (TCP) ja sovelluskerroksesta (FTP). Kerrokset välittävät tietoa oman vastaavan kerroksen kanssa. Yleisin protokolla on internetissä käytetty TCP/IP protokolla, jossa on viisi kerrosta. Lisäkerrokset kolmekerrosmalliin ovat internet-kerros ja fyysinen kerros.

  • Mitä opin tällä kertaa:

Olen ollut tähän saakka tietoliikenteen peruskäyttäjä ja asentaja esimerkiksi kaikki tietoliikennelaitteet omassa kodissani. Asennukset ovat tähän aina perustuneet huolelliseen asennus- ja käyttöohjeen lukemiseen ymmärtämättä mitä käytännössä teen ja mitä laitteiden välillä tapahtuu. Tämän luennon jälkeen monet käsitteet ja lyhenteet saivat uuden merkityksen ja luento laajensi ymmärrystä huomattavasti tietoliikenteen perusasioista.

  • Jäi epäselväksi:

Törmään nykyisessä työssäni jatkuvasti tarpeeseen luoda etäyhteys konsernin yhteiseen verkkoasemaan ja tiettyihin sovelluksiin. Olisi kiinnostavaa tietää miten esimerkiksi VPN-yhteys ja muut erilaiset suojaus- ja salauskeinot näyttäytyvät ja toimivat tietoliikennetekniikan tiedon siirrossa. Ajoittain yhteyden luominen tuntuu olevan lähes mahdotonta ja syy tuntuu olevan useimmiten yhteyden laadussa.

Luentopäivä 2:

  • Päivän aihe:

Protokollinen yleiset toiminnot, tietoliikenteen standardointi, siirtotiet ja tiedon siirto.

  • Päivän tärkeimmät asiat:

Protokolla mahdollistaa eri järjestelmien keskinäisen kommunikaation. Se koostuu syntaksista, sematiikasta ja ajoituksesta. Protokollan toimintoja ovat segmentointi ja kokoaminen, paketointi, yhteyden hallinta, toimitus oikeassa järjestyksessä ja vuon valvonta, virheen havainnointi, osoitteet, kanavointi ja kuljetuspalvelut.

Protokollan tehtävänä on datavirtojen kahden kommunikoivan olion välillä. Jotta tämä on mahdollista, tarvitaan edellä mainittuja toimintoja. Segmentointi ja kokoaminen mahdollistavat datan jakamisen pienempiin, joustavammin liikuteltaviin paketteihin, jolloin yksi iso paketti ei varaa koko verkkoa. Tiedon jakaminen pienempiin osiin lisää ohjaustietojen tarvetta dataan, jota kutsutaan paketoinniksi. Yhteys rakentuu kolmesta vaiheesta, joita ovat yhteyden muodostuminen, tiedonsiirto ja yhteyden purku. Yhteys voi olla yksi- tai kaksisuuntaista. Datapaketit voivat reitittyä eri kautta, jonka vuoksi tarvitaan esimerkiksi numeroitu järjestys, jotta tieto toimitetaan oikeassa järjestyksessä. Vuon valvonnalla kontrolloidaan lähetys- ja vastaanottonopeutta. Virheen havainnoinnilla varmistutaan, että tiedossa ole datavirheitä esimerkiksi pariteettibitin avulla. Osoitteet kertovat mistä tieto lähtee ja mihin se menee. Osoitteitta voi olla useita samassa lähetyksessä ja kanavointi mahdollistaa useita yhteyksiä samaan osoitteeseen.

Standartoinnilla varmistutaan laitteiden yhteensopivuudesta, mikä korostuu erityisesti laitteiden jatkuvassa kehityksessä eli vanhat laitteet kommunikoivat uusien kanssa ja vanhat sovellukset toimivat myös uusissa laitteissa. Lisäksi se mahdollistaa massatuotannon mikä laskee hintoja ja vahvistaa tuotteiden markkina-asemaa valmistajasta riippumatta. Toisaalta standardit hidastavat teknologista kehitystä, koska uudet laitteet tulee suunnitella vanhojen standardien mukaisesti. Internetin standardi on vaikea määritellä ja se perustuu yleensä yleisimmin käytettyihin tapoihin.

Siirtotiet jaetaan johtimellisiin ja johtimettomiin. Johtimellinen siirtotie on ohjattu, erimerkiksi kaapeli, valokuitu tai sähköjohto. Näissä tieto liikkuu ennalta määritettyä reittiä pitkin fyysisen alku- ja loppupisteen välillä. Parikaapeli on yleisin johtimellinen siirtotie ja siinä on kaksi linjaa, joita käytetään kommunikointiin. Pitkillä etäisyyksillä signaali vaimenee. Koaksiilikaapeli on parikaapelin tapainen siirtotie ja se kestää paremmin häiriöitä. Lisäksi sillä voidaan välittää myös digitaalista dataa. Johtimettomat siirtotiet ovat langattomia linkkejä. Optinen kuidulla on parempi tiedonsiirtokyky kuin perinteisillä kaapeleilla ja sitä voidaan käyttää pidemmillä etäisyyksillä ilman vahvistimia. Sähköjohto datan siirtotienä on kaikista altein häiriöille. Johtimeton siirtotie mahdollistaa datan siirtämisen langattomasti, jolloin tieto liikkuu ilmassa tai muussa väliaineessa suunnattujen tai suuntaamattomien antennien avulla. Johtimettomia linkkejä ovat mikroaaltolinkit (suunnattu), satelliittilinkit (suunnattu), radiotie (suuntaamaton) ja infrapuna (suunnattu, lyhyt etäisyys).

Vaimeneminen on helpompi laskea johtimellisessa siirtotiessä kuin johtimettomassa. Fyysisessä yhteydessä vaimeneminen voidaan laskea desibeleinä etäisyyden suhteen, mutta johtimettomassa yhteydessä vaimenemiseen vaikuttavia tekijöitä on huomattavasti enemmän. Johtimettomassa siirtotiessä vaimeneminen on vaikeampi laskea, koska vaikuttavia tekijöitä (heijastuminen, taipuminen, sironta) paljon enemmän. Monitie-etenemisessä signaali heijastuu, taipuu ja siroaa, jolloin sama signaali tulee eri aikaan ja eri vahvuudella haluttuun kohteeseen.

Tietoa voidaan siirtää kolmella eri tavalla: Simpex (yksi suuntainen), Half duplex (molempiin suuntiin, yksi kerrallaan) ja Full duplex (samanaikaisesti molemmista suunnista). Digitaalinen signaali voidaan muuntaa analogiseksi ja päinvastoin laitteiden avulla. Digitaalinen signaali on halvempi toteuttaa ja ei yhtä altis häiriöille kuin analoginen yhteys. Digitaalinen signaali kuitenkin vaimenee herkemmin.

  • Mitä opin tällä kertaa:

En aikaisemmin tiennyt tämän luennon aihepiiriä kovinkaan syvällisesti, joten kaikki luennolla esille tulee asiat olivat uusia.

  • Jäi epäselväksi:

Eri kaistojen ja taajuusalueiden varaaminen ja niiden merkitys tiedonsiirron nopeuteen ei täysin auennut. Tämä vaatii vielä syvällisempää itseopiskelua.

Luentopäivä 3:

  • Päivän aihe:

Signaalien koodaustekniikat, digitaaliset tietoliikennetekniikat, linkkien hallinta, protokollat, kanavointi

  • Päivän tärkeimmät asiat:

Signaalien koodaustekniikat - Diditaalinen data ja digitaalinen signaali

Pulssi on signaalin elementti ja niitä ovat tahdistettu ja jaksotettu pulssi. Koodaamisessa binaaritiedot ovat signaalin elementit. Signaalien tulkitseminen edellyttää bittien aikauttamista ja tiettyä signaalin tasoa. Tulkitsemiseen vaikuttavat kohinan taso ja määrä, data nopeus, kaistan leveys ja koodaustapa.

Koodaustapoja ovat:

  • (NRZ-L) Nonreturn to Zero-Level (0 ja 1, voi olla myös negatiivinen jännite 0)
  • (NRZI) Nonreturn to Zero Inverted (muutos jännitteessä 1, ei muutosta 0)
  • Bipolar-AMI (ei signaalia 0, signaali 1, signaalin jännitteellä ei merkitystä,pulssit vaihtavat napaisuutta jatkuvasti)
  • Pseudoternary (ei signaalia 1, negatiivinen tai positiivinen signaali 0)
  • Manchester (muutos jännitteen ja bittijakson keskellä)
  • Differential Manchester (muutos jännitteessä bitin alussa 0 ei muutosta 1)

Koodaustapojen haasteena ovat pitkät 1 ja 0 sarjat. Nämä pyritään saamaan pois signaalin muokkauksella (Scrambling), joka mahdollistaa myös virheen korjauksen, synkronoinnin ja tiedonsiirtonopeuden. Vastaanottajan on tunnistettava muokkaus ja osattava muuttaa se alkuperäiseksi.

Puhelinverkoissa digitaalinen data tarvitsee muuttaa analogiseksi signaaliksi. Eri tapoja muuttaa digitaalinen data analogiseen muotoon ovat:

  • Amplitude Shift Keying (ASK)
  • Binary Frequency Shift Keying (BFSK) = taajuusvaihtelu
  • Multiple FSK = jokainen signaali sisältää enemmän kuin yhden bitin
  • Phase Shift Keying (PSK) = vaihevaihtelu

QAM (Quadrature Amplitude Modulation) käytetään ADSL-modeemeissa ja joissain langattomissa yhteyksissä. QAM on yhdistelmä ASK:a ja PSK:sta ja se looginen jatkumo QPSK:sta.

Myös analoginen data voidaan muuttaa digitaaliseen muotoon lähettämällä se esimerkiksi NRZ-L:llä tai muulla DigDat/DigSig tavalla. Muuttaminen analogisesta digitaaliseen muotoon tehdään codecin avulla: Pulse Code Modulation (PCM) ”näytteenottoteoria” tai Delta Modulation (DM) ”näytteenottomalli, josta muodostetaan porras/askelmamalli”

Analoginen data saadaan muutettua analogiseksi signaaliksi moduloimalla. Modulointi on tarpeen, jotta suuremmalla taajuudella saadaan enemmän tehoja lähetykseen. Modulointitapoja ovat amplitudi, taajuus ja vaihe.

Digitaalisessa tietoliikennetekniikassa tiedonsiirron lähettämisen ja vastaanottamisen haasteena on saada lähettäjä ja vastaanottaja toimimaan samaan aikaan, koska muuten tieto tulkitaan väärin. Tähän ratkaisuna on käyttää joko synkronoitua tai asynkronoitua tiedonsiirtoa.

Asynkronoidussa tiedonsiirrossa lähetetään vain yksi kirjanmerkki kerrallaan, joka on 5-8 bittiä pitkä. Tämä mahdollistaa synkronoinnin joka kirjaimen jälkeen. Mitä enemmän bittejä sitä suurempi mahdollisuus aikautusvirheeseen.

Synkronoidussa tiedonsiirrossa tieto lähetetään jatkuvana tasaisena virtana ilman aloitus tai lopetusmerkkejä, jolloin lähettäjän ja vastaanottajan tulee olla koko ajan synkronoituna keskenään.

Tiedonsiirtovirheitä ei voida välttää, sillä niitä tulee aina. Virheet voidaan korjata paikantamalla virhe lisäämällä tarkastusbittejä bittijonon perään. Virheenkorjaus edellyttää yleensä tiedon uudelleen lähettämisen tai käyttämällä virheenkorjausta, jolloin tieto sisältää tiedon virheestä ja keinot sen korjaamiseen. Virheet voidaan havaita pariteetti-bitin avulla tai laskemalla (Cyclic Redundancy Check).

Linkkien hallintaprotokollat

Tiedonsiirron hallitseminen edellyttää kuljetuskerroksen lisäämistä fyysisen kerroksen päälle. Tiedonsiirron hallitsemiseen linkkien välillä tarvitaan synkronointi, vuon hallinta, virheiden hallinta, osoitteisto, ohjausdata, linkkien hallinta. Vuon hallintaa käytetään, jotta tietoa ei lähetetä yli vastaanottopään puskurin. Stop and wait – vuon hallinnalla tarkoitetaan tiedon pilkkomista pienempiin osiin, joita lähetetään sitä mukaa kun vastaanottaja on ilmoittanut saaneensa edellisen paketin. Tämä hidastaa tiedon lähettämistä. Sliding Windows Flow Control tarkoittaa tiedon lähettämistä vastaanottajalle kunnes vastaanottaja ilmoittaa, että puskuri on täynnä. Vastaanottaja ilmoittaa lähettäjälle puskurin tyhjentämisen jälkeen, että tietoa voi taas lähettää lisää. Tämä mahdollistaa usean tiedon yhtäaikaisen lähettämisen. ARQ ((Automatic Repeat Request) on yleisnimitys virheenkorjaus mekanismeille. ARQ:n eri versioita ovat stop-and-wait, go-back-N ja selective-reject.

Kanavoinnin avulla käytettävän siirtotien siirtokapasiteettia voidaan jakaa pienempiin osiin, jolloin koko kapasiteetti ei ole koko ajan käytössä. Tämä mahdollistaa useamman toimijan samanaikaisen kommunikoinnin samalla siirtotiellä. Kanavoinnin avulla siirtotietä voidaan jakaa seuraaviin luokkiin:

  • Taajuusjakokanavointi (FDMA, Frequency Division Multiple Access)
  • Aikajakokanavointi (TDMA, Time Division Multiple Access)
  • Synkroninen
  • Asynkroninen (tilastollinen)
  • Jakokanavointi (CDMA, Code Division Multiple Access)
  • Aallonpituusjakokanavointi (WDMA, Wavelength Division Multiple Access)
  • Mitä opin tällä kertaa:

Pajon uutta asiaa tiedonsiirrosta. Erityisen mielenkiintoista olivat eri signaalien (analogisten ja digitaalisten) muuttamiset. Tämä auttoi ymmärtämään miten tiedonsiirto eri laitteiden ja sovellusten välillä on mahdollista.

  • Jäi epäselväksi:

Tämän luennon kokonaisuus oli mielestäni selkeä ja ymmärrettävä, tosin englannin kielisiä lyhenteitä ja asioita tuli paljon, aina ei ehdi pysyä oman suomennoksen kanssa perässä.

Luentopäivä 4:

  • Päivän aihe:

Teleliikenne ja dataliikenne, piirikytkentä, pakettikytkentä, reitittäminen, dataverkkojen ruuhkautuminen, matkapuhelinverkot, LAN - lähiverkot

  • Päivän tärkeimmät asiat:

Teleliikenne ja dataliikenne ovat kaksi tietoliikenteen kaksi liikennöintitapaa. Teleliikenteessä liikkuu puhe ja ääni esimerkiksi puhelinverkot. Tietoliikenneverkossa toimivat esimerkiksi tietokoneet ja verkossa itsessään on solmukohtia jakaen ja mahdollistaen tiedon siirtämisen asemien välillä.

Dataliikenneverkkoja ovat esimerkiksi internet-verkot ja niissä liikkuu data. Teleliikenne käyttää piirikytkentää ja dataliikenne pakettikytkentää. Piirikytkentä etsii ja varaa kokonaan käyttämänsä reitin ja yhteydenmuodostaminen vie enemmän aikaa. Pakettikytkentä hakee reitin mahdollistaen myös muun liikenteen samalla reitillä, koska data on pilkottu pienempiin osiin. Pakettikytkennän tavat ovat tietosähke ja datagrammi. Datagrammi on nopeampi tapa lähettää pieniä paketteja ja siinä ei ole yhteydenmuodostusviivettä. Tietosähke eli virtuaalinen piiri tarvitsee aikaa yhteyden muodostamiseen, mutta siirto nopeus on suurempi suurissa tiedonsiirrossa (useita paketteja).

Reitittämisen tarkoituksena tiedonsiirrossa on saada data oikeassa muodossa, optimaalista reittiä, mahdollisimman tehokkaasti määränpäähänsä. Päätös reitityksen käyttämästä reitistä tehdään yleensä verkon tietojen, eri solmujen käyttöasteen ja yhteyksien tehokkuuden perusteella. Reititysstrategioita ovat Fixed (kiinteät taulut) yksi pysyvä reitti jokaiselle asemaparille, Flooding (tulvitus) lähetetään paketti kaikille solmuille, joihin on yhteys, Random (satunnainen) käytetään vain yhtä satunnaista reittiä, Adopting (mukautuva) reitityspäätös muuttuu verkon tilan mukaisesti. Reititysalgoritmeilla lasketaan solmujen välisiä yhteyksiä, jonka perusteella valitaan niistä nopeimmat ja tehokkaimmat. Reititysalgoritmeja ovat Least cost, Dijkstra´s, Bellman-Ford.

Dataverkkojen ruuhkautumisella tarkoitetaan sitä tilaa, jossa lähetettävien pakettien määrä lähestyy verkon kykyä käsitellä paketteja. Keinoja välttää ruuhkautumista ovat Backpressure, Choke packet, Implicit Congestion Signaling, Explicit Congestion Signaling,

Matkapuhelinverkkojen toiminta perustuu useisiin pienitehoisiin lähettimiin ja käytettävät alueet on jaettu kennoihin ja vierekkäisten kennojen tulee käyttää eri taajuuksia, jotta yhteydet eivät mene päällekkäin ja häiritse toisiaan. Matkapuhelinverkko käyttää kahdenlaisia kanavia, joita ovat ohjauskanavat ja liikennöintikanavat. Ohjauskanavat määrittävät ja ylläpitävät puhelun ja liikennöintikanava siirtää puhetta ja dataa.

LAN -verkko (Local Area Network) on rajoitetulla maantieteellisellä alueella toimiva tietoliikenneverkko. Lähiverkon tiedonsiirtonopeus on useimmiten 10–1 000 megabittiä sekunnissa. Lähiverkkoja yhdistetään toisiinsa alueverkoilla WAN-verkko (Wide Area Network), jotka toimivat ikään kuin runkoverkkoina lähiverkoille.

  • Mitä opin tällä kertaa:

Tämä luento niputti hyvin yhteen aikaisemmin opittuja asioita ja itse asiassa selkeytti monia epäselväksi jääneitä asioita.

  • Jäi epäselväksi:

Reititysalgoritmit, tai lähinnä reittien nopeuksien laskeminen ei auennut täysin.

Mitä opin kurssin aikana

Opin kurssin aikana tajuamaan sen miten vähän tiesin entuudestaan tietoliikennetekniikasta. Vaikka elämääni kuuluu lukuisia välineitä, jotka tarvitsevat toimiakseen oikein tietoliikenneyhteyden en ole aikaisemmin tuntenut mielenkiintoa asiaa kohtaa siinä määrin, että olisin omatoimisesti perehtynyt asiaan. Nyt kurssi on ikään kuin ”pakottanut” perehtymään aiheeseen ja alku hämmennyksen jälkeen tietoliikennetekniikka vaikuttaa ymmärrettävältä ja jopa mielenkiintoiselta. Perjantain tentti määrittää sitten lopullisen osaamistason.

Kotitehtävät

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 arvioimme saatiiko kysymyksiin vastaukset kurssin aikana.

Kodin tietoliikenneverkko

Kysymykset:

  1. Miten VPN- ja muut salaukset toimivat tietoliikenneyhteyksissä?
  2. Miten langattomien verkkojen eri suojausprotokollat eroavat toisistaan?
  3. Miten langattoman verkon kuuluvuus määrittyy?

2. Luento: Ennakkotehtävä

Etsi ensimmäiseen kotitehtävään valitsemistasi tietoliikenneratkaisuista niiden tarvitsema/tarjoama datanopeus ja mahdollinen taajuuskaista.

SONERA ADSL Reititin, 1 parit, 10-24 Mbit/s

  • Thompson LAN ⇒ Sony internet TV, 1 parit , 10-24 Mbit/s
  • Thompson LAN ⇒ Sonos Bridge, 1 parit, 10-24 Mbit/s
  • Thompson LAN ⇒ Sonera HD digiboxi, 1 parit, 10-24 Mbit/s s
  • Thompson WLAN ⇒ Sony VAIO tietokone 2,4 GHz, 7-12 Mbit/s
  • Thompson WLAN ⇒ Iphone 4 2,4 GHz, 7-12 Mbit/s
  • Thompson WLAN ⇒ Ipad 2 2,4 GHz, 7-12 Mbit/s
  • Sonos Bridge WLAN ⇒ Sonos kaiutin 2,4 GHz, 7-12 Mbit/s
  • Sonera HD Digiboxi ⇒ HDMI ⇒ Sony Internet TV, 165 MHz, 4,9 Gb/s
  • Sony PS3 ⇒ HDMI ⇒ Sony Internet TV, 165 MHz, 4,9 Gb/s
  • Sony Home theatre ⇒ HDMI ⇒ Sony Internet TV, 165 MHz, 4,9 Gb/s
  • IPhone 4 ⇒ GPS ⇒ Satelliitti , 1575,4200 MHz, 4,8 Kb/s

Kotitehtävä 2

Tehtävän kuvaus:

Ensimmäisten luentojen kotitehtävissä selvititte laitteita ja palveluita. Tässä kotitehtävässä selvitetään laitteiden ja palveluiden käyttämiä protokollia sekä siirtoteitä. Pohtikaa ensin millaisia siirtoteitä valitsemanne järjestelmät käyttävät ja millaisia protokollia niissä on käytössä. Pyrkikää löytämään 3 esimerkkiä molemmista. Protokollien osalta etsikää myös missä protokolla on määritetty ja mahdollisesti linkki kyseiseen määritykseen.

  1. SONERA ADSL Johtimellinen siirtotie (parikaapeli) reitittimeen, jonka mahdolliset internet protokollat ovat TCP/IP, DHCP, DNS, ESMTP, FTP, http, IMAP, IRC, LDAP, MGCP, NNTP, NTP, POP, RPC, RTP, RTSP, SIP, SMTP, SNMP, SOCKS, SSH, Telnet, TLS/SSL, XMPP http://fi.wikipedia.org/wiki/IP
  2. Televisiosta johtimellinen yhteys (koaksiilikaapeli) kotiteatteriin, fyysinen kaapeluyhteys, jossa ei tiedonsiirtoprotokollaa.
  3. Reititin johtimellinen yhteys (parikaapeli) Sonera digiboxiin TCP/IP protokolla.
  4. Reitittimestä johtimeton langaton yhteys (mikroaaltolinkki) kannettavaan tietokoneeseen, jonka mahdolliset internet protokollat ovat TCP/IP, DHCP, DNS, ESMTP, FTP, http, IMAP, IRC, LDAP, MGCP, NNTP, NTP, POP, RPC, RTP, RTSP, SIP, SMTP, SNMP, SOCKS, SSH, Telnet, TLS/SSL, XMPP http://fi.wikipedia.org/wiki/IP
  5. Sonos bridge johtimeton (mikroaaltolinkki) yhteys kaiuttimiin, TCP/IP protokolla.
  6. Matkapuhelimesta johtimeton satellittilinkki, ei prokollaa.

3. Luento: Ennakkotehtävä

Etsi toisessa kotitehtävässäsi valitsemissasi siirtotieratkaisuiissa käytetty koodaus- ja kanavointitapa.

Television DigiTV-verkko (johtimellinen verkko): Suomessa olevat maanpäälliset digitaaliset lähetykset käyttävät toistaiseksi SDTV-tekniikkaa (kanavointi). Digita vastaa kuvan lähettämisestä maanpäällisesti DVB-T:nä. Kuvasignaali vastaanotetaan vastaanottajan digitaalisovittimessa ja muunnetaan PAL-standardin (koodaus) kuvaksi.

Matkapuhelimen 2/3G verkko (johtimeton verkko): Kolmannen sukupolven UMTS verkkoja (UMTS = Universal Mobile Telecommunication System). UMTS koodaustapa on CDMA (Code Division Multible Access).

WLAN-verkko (johtimeton verkko): kanavointitapa on CSMA/CA (lyhenne sanoista Carrier Sense Multiple Access With Collision Avoidance). CSMA/CA on perinteinen IEEE 802.11 -verkkojen (WLAN) tapa jakaa verkko käyttäjien kesken.

Kotitehtävä 3

Tehtävän kuvaus:

Käykää tutustumassa vähintään viiden muun henkilön kotitehtäviin ja tehkää niistä lyhyt analyysi omalla sivulle (vahvuudet, heikkoudet, …)

Analyysit

Lauri Isoaho

Vahvuudet

  • Kaikkiin tehtäviin on selvästikin perehdytty ja nähty paljon vaivaa.
  • Tekstistä päätellen asiat on omaksuttu ja jopa pystytty soveltamaan kotitehtävissä.

Kehitettävää

  • Muutama luento on jäänyt väliin, mikä näkyy epäselviksi jääneissä asioissa.
  • Oppimispäiväkirjat ovat laadukkaita jo sellaisenaan, jos hakee täydellisyyttä, niin omaa pohdintaa voisi olla enemmän.

Paula Pulliainen

Vahvuudet

  • Oppimispäiväkirjoissa on omaa pohdintaa runsaasti ja epäselväksi jääneet asiat ovat tuotu rohkeasti esille.
  • Kaikki tekstit ovat kirjoitettu helposti ymmärrettävään muotoon muun muassa lyhenteitä on avattu ja käsitteitä suomennettu.

Kehitettävää

  • Oppimispäiväkirjojen informaatio on luentomateriaaleihin nähden melko suppea.
  • Tekstiä saisi ehkä hieman elävämmäksi käyttämällä lihavointia, alleviivausta ja eri fonttikokoja.

Heidi Haapanen

Vahvuudet

  • Oppimispäiväkirjat ovat lyhyitä ja ytimekkäitä.
  • Kaikki kirjoitettu teksti on helposti luettavaa ja ymmärrettävää.

Kehitettävää

  • Kaikkia tehtäviä ei ole vielä tehty.
  • Kotitehtävien vastaukset ovat melko suppeita.

Joonas Salminen

Vahvuudet

  • Teksteissä ei ole mitään ylimääräistä, kaikki on täyttä asiaa.
  • Tehdyistä kotitehtävistä löytyy tarvittavat asiat ja lähteet ovat linkkejä.

Kehitettävää

  • Vastaukset kotitehtäviin on melko suppeita.
  • Luentoyhteenvedot hiukan köykäisiä (lähinnä koonnos avainsanoja)

Laura Manninen

Vahvuudet

  • Teksti on helposti luettavaa ja ymmärrettävää.
  • Kaikki tehtävät on tehty ja koti- ja ennakkotehtävät yhdistetty nerokkaasti.

Kehitettävää

  • Melko suppeat vastaukset kotitehtäviin.
  • Oppimispäiväkirjoissa voisi olla enemmän omaa pohdintaa.

4. Luento: Ennakkotehtävä

Lukekaa wikissä pääsivulla kohdassa “linkkejä ja muuta materiaalia aihepiiriin” löytyvä WLAN -artikkeli ja pohtikaa kuinka tunneilla opetetut asiat suhteutuvat siihen. Etsikää verkosta sivu tai pari, jotka esittelevät LTE-tekniikkaa (mobiiliverkko) ja pohtikaa mitä uutta kyseinen tekniikka tuo siihen mitä tunneilla on opetettu. Millaisia kysymyksiä aihepiiri herättää?

En olisi ennen tätä kurssia ymmärtänyt artikkelista juuri mitään muuta kuin WLAN-käsitteen. Nyt voin jopa väittää ymmärtäneeni artikkelin viestin ja itse asiassa luetun ymmärtäminen lisää mielenkiintoa asiaa kohtaan merkittävästi. Artikkelin lukemisen jälkeen huomasin, että olen oppinut kurssin aikana tietoliikennetekniikasta paljon uusia asioita. Näistä esimerkkeinä mainittakoon signaalin eteneminen, WLAN-standardit, kaistan leveys, taajuusalue ja siirtotie. Erityisesti ymmärrys siirtotien ja kanavoinnin merkityksestä tiedonsiirtonopeuteen aiheutti positiivisiä tuntemuksia lukijassa. Vieraampia asioita olivat MIMO ja Spatiaalinen nimitys, jotka eivät ole mielestäni tulleet esille luennoilla.

LTE-tekniikka

Edut

LTE on ensimmäinen 3G-tekniikka (käytössä myös 4G verkossa), jossa dataa siirretään useita radioteitä pitkin samanaikaisesti MIMO-tekniikkaa hyödyntäen. Tällä ratkaisulla tiedonsiirron luotettavuus paranee mahdollistaen myös nopeamman siirtonopeuden Datan siirto tukiasemasta päätelaitteeseen tapahtuu OFDM-tekniikalla ja päätelaitteesta tukiasemaan SC-FDMA-tekniikalla. (lähde Wikipedia)

Kysymykset

  • Milloin LTE-tekniikka on käytössä koko laajuudessaan?
  • Mikä on kehityksen seuraava askel ja kuinka suurin tiedonsiirtonopeuksiin on mahdollista päästä älypuhelimella?

Kotitehtävä 4

Tehtäväkuvaus:

Tarkastelkaa 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.

Kotini tietoliikenneverkon käytetyin ja samalla kuormitetuin verkko on ADSL-yhteyden avulla muodostettu WLAN-verkko. Tätä verkkoa jakavat pahimmillaan neljä älypuhelinta, kaksi tablettia, kaksi tietokonetta, Sonera DigiTV, Sonos äänentoisto ja Internet TV. Ajoittain toivosi, että Soneran lupaama tiedonsiirtonopeus olisi luvatun mukainen, sillä suuren mediatiedoston lataaminen varaa kaistan lähes täysin estäen tai vähintäänkin ruuhkauttaen koko verkon. Reitittimelle tuleva langallinen yhteys on huomattavasti nopeampi kuin jaettu langaton yhteys, joten signaali vaimenee merkittävästi langattoman laitteen sijainnista riippuen. Toisin sanoen WLAN-verkon signaalia tulisi vahvistaa, jotta päästäisiin lähemmäksi luvattuja vastaanotto- ja lähetystehoja. TV:n ja radion signaalia vastaanottoa on pyritty vahvistamaan sähköisen vastaanottoantennin avulla, mutta muuten signaaliin ei voi itse vaikuttaa kanavoinnin avulla.

Viikoittainen ajankäyttö

Luentoviikko 1

  • Wiki-sivun luominen 15 min
  • Luentomateriaalin kertaaminen 2 h
  • Ennakkotehtävä 1 tekeminen 1 h
  • Kotitehtävä 1 tekeminen 4 h
  • Lähiopetus 6h

Luentoviikko 2

  • Ennakkotehtävä 2 tekeminen 1 h
  • Luentomateriaalin kertaaminen 3 h
  • Oppimispäiväkirjan kirjoittaminen 1,5 h
  • Kotitehtävä 2 tekeminen 2 h
  • Lähiopetus 0 h (en päässyt luennoille)

Luentoviikko 3

  • Ennakkotehtävä 3 tekeminen 2 h
  • Luentomateriaalin kertaaminen 3 h
  • Oppimispäiväkirjan kirjoittaminen 2 h
  • Kotitehtävä 3 tekeminen 1 h
  • Lähiopetus 6 h

Luentoviikko 4

  • Ennakkotehtävä 4 tekeminen 1 h
  • Luentomateriaalin kertaaminen 2 h
  • Oppimispäiväkirjan kirjoittaminen 1,5 h
  • Kotitehtävä 4 tekeminen 1 h
  • Lähiopetus 6 h

http://www2.it.lut.fi/wiki/doku.php/courses/ct30a2001/start