Oppimispäiväkirja

Ennakkonäkemys aihealueesta

Tietoliikennetekniikka on tietotekniikan alalaji, joka käsittelee tiedon kulkua verkossa. Esimerkiksi, miten tieto kulkee oman kodin verkosta suuren tietoverkostoon.

Luentoyhteenvedot

Luentopäivä 1:

Ensimmäisellä luentokerralla asiaa tuli paljon, keroten siitä kuinka laaja käsite tietoliikennetekniikka on. Eritysesti mieleen jäi miten eri laitteet ovat yhteydessä verkkoon ja miten tai mitä kautta siihen pääsee.

Luennolla käytiin läpi myös termiä protokollaa eli tapaa kommunikoida kahden laitteen välillä ja sillä toteutetaan kerrosten väliset tehtävät ohjausinformaation toteuttaen protokollan.

Luennosta jäi myös mieleen kerrosarkkitehtuuri. Sen tarkoitus on saada pienillä kustannuksilla suuri kapasiteetti. Eli ideana saada aikaan parempi hallittavuus. Se mikä jäi erityisesti mieleen oli, että kommunikoiti tapahtuu aina alimman kerroksen kautta.

epäselvää jäi mm. TCI/IP ja OSI:n eroavaisuudet ja miksi TCI/IP on yleisemmin käytetty

Luentopäivä 2:

Päivän aikana käytiin läpi protokollien yleiset toiminnot, tiedonsiirotavat sekä tietoliikenteen standardointi. Protokolla koostuu syntaksista sisältäen sanaston, signaalitason ja paketin muotoilun, miten paketit toimitetaan(semantiikka) ja ajoituksesta joka antaa paketeille siirtonopeuden sekä järjestyksen.

Tiedonsiirtotavat jakaantuvat johdollisiin sekä langattomiin. Johtimellisessa tiedonsiirrossa signaali kulkee fyysistä reittiä pitkin, esim. parikaapeli ja valokaapeli, kun taas langattomassa siirtotiessä signaali voi kulkea esim. radiotietä tai sateenliittilinkkiä pitkin.

Standardiorganisaatiot jäivät epäselväksi samoin sini-aalto toiminnot.

Luentopäivä 3:

Aiheena tiedon siirto(koodaus sekä kanavointi) Koodaustapoja on olemassa erilaisia: NRZ-L(Nonreturn to zero level, kaksi erilaista jännitettä 0 ja 1 eli päälle / pois päältä), NRZI(Nonretrun to zero level - inverted, pulssimuutos ilmaisee 1, ei muutosta 0)NRZ vahvuuksia on sen helppo koodaus sekä kaistanleveysden hyvä käyttö. Heikkouksia: dc komponentti, ei synkronointi mahdollisuutta. Multilevel Binary Bipolar-AMI(vaihtoehtona kolme tasoa: negatiivinen, nolla-taso sekä positiivinen. 1 ilmaisee negatiivista/positiivista pulssi ja 0 ei muutosta) Multilevel Binary Pseudoternary(0 ilmaisee negatiivista/positiivista pulssi ja 1 ei muutosta) Manchester Encoding(muutos keskellä bittijonoa) sekä Differential Manchester Encoding(muutos bitin alussa 0, ei muutosta 1) Koodaustekniikoiden haasteena on pitkät 1 ja 0 sarjat. Tähän ratkaisuna on käytetty scramblingia, jossa pyritään muokkaa signaalia.

Enkodaus tekniikoita: Amplitude shift keying(ASK) Frequency shift keying - taajuusvaihtelu (Bluetooth) Multiple FSK - jokainen signaalin elementti kuvaa enemmän kuin yhtä bittiä Phase shift keying - Vaihevaihtelu(ADSL)

kanavointi

kanavointi perustuu ns. multipleksereiden käyttöön (n syötettä yhdistetään yhdelle linjalle lähetypäässä ja vastaanottopäässä ne jälleen puretaan) Multipleksoinnin perusteet: kustannustehokkuus, mitä suurmepi kokonaisdatanopeus, sitä pienempi hinta per bps. Yksittäiset sovellukset tarvitsevat vain osan siirtojärjestelmän kaistasta. Kanavointi voidaan jakaa seuraaviin luokkiin: - Taajuusjakokanavointi (FDMA, Frequency Division Multiple Access) – kukin signaali keskittyy omalle taajuusalueelle eli kanavalle - Aikajakokanavointi (TDMA, Time Division Multiple Access) – Voidaan käyttää digitaalisille signaaleille tai digitaalista dataa kuvaavalle analogisille signaaleille - Koodijakokanavointi (CDMA, Code Divisoin Multiple Access) – Käytetään koko taajuusalue sekä kaikki aikaviipaleet - Aallonpituusjakokanavointi (WDMA, Wavelength Division Multiple Accesss) – Laajakaistainen koodijakokanavointi, sama kaistanleveys kaikille datanopeuksille

epäselvää jäi milloin eri kanavointitapoja käytetään (miksi tv -lähetykseen käytetään nimenomaa juuri FDMA:ta eikä esim. TDMA:ta)

Luentopäivä 4:

Päivän aiheena tele -ja dataliikenne Aluksi käytiin läpi verkkojen kytkennöistä, kuten mistä se koostuu(toisiinsa kytketyistä solmupisteistä (node)) ja että verkkoon kytketty laite esim. tietokonetta kutsutaan asemaksi (station) Tämän jälkeen kävimme läpi tele/dataliikennettä. Tietoliikenne on perinteisesti jaettu kahteen(tele, data) osaan. - teleliikenne puhelinverkot, PSTN(public switched telephone network), ISDN, GSM - Dataliikenne Dataverkot, X.25 (ITU-T:n määrittelemä liityntästandardi), lähiverkot, internet, GPRS Jaon takana on eri sovellusten (ääni/data) erilaiset vaatimukset. Teleliikenteessä puhe/ääni tarvitsee reaaliaikaisen kommunikointiväylän (piirikytkennän) kun taas datalle on täreämpää, että kommunikointiväyliä käytetään mahdollisimman tehokkaasti (pakettikytkennät). Piirikytkennässä varatuilla resursseilla päästään tavoitteeseen eli reaaliaikaiseen tiedonsiirtoon. Kommunikaatio pitkin piirikytkentäistä verkkoa edellyttää määriteltyä yhteyspolkua kahden aseman välillä, yhteyspolku on kytketty peräkkäsillä verkkosolmujen välisillä linkeillä. Viestinvälitys pitkin piirikytkentäistä verkkoa sisältää kolme vaihetta: 1. yhteyden muodostus (piirin muodostus), 2. datan siirto ja 3. yhteyden lopetus (piirin purku). Piirikytkennän signalointi voi tapahtua varsinaisen puheen kanssa samalla kanavalla joko kaistansisäisesti (sekaisn puheen kanssa) tai kasitan ulkopuolella tai omalla kanavalla. Pakettikytkennän periaatteet -data pilkotaan pieniin paketteihin siirtoa varten - paketin koko riippuu pitkälti siirtoverkosta - jokainen datapaketti sisältää käyttäjän dataa (itse siirrettävä tieto) ja kontrolli-informaatiota (mm. osoitetiedot) - reitin solmuissa paketit varastoidaan lyhyeksi aijaa ja lähetetään seuraavalle solmulle - solmujen täytyy olla tietoisia verkon tilasta (eli mitä reittiä paketit kannataa siirtää)

Tämän jälkeen vuorossa oli reititys. Sille tärkeitä ominaisuuksia ovat oikeellisuus (oikea paketti oikeaan paikkaan), yksinkertaisuus (nopeus), kestävyys ja kyky toimia kaikissa olosuhteissa eli stabiliteetti(algoritmi toimii tilanteesta riippumatta), sekä tasapuolisuus ja optimaalisuus. Reititysstrategioita on kiinteä taulu, tulviminen, satunnainen ja mukautuva reititys.

Seuraava osuus - matkapuhelinten tiedonsiirtotekniikka. Luennolla käytiin läpi matkapuhelinverkon jako soluihin, makroihin ja mikrosoluihin. Tämän jälkeen käytiin läpi uusien sukupuolten(3G ja 4G) tiedonsiirtoa sekä kanavointia.

Epäselväksi jäi eroa on matkapuhelinverkolla sekä solukkoverkolla. Myös jotain lyhenteitä jäi epäselväksi esim. dataverkon X.25, televerkon ISDN.

Kotitehtävät

Kotitehtävä 1

jahkolateht1.pdf

1. Miten pilvipalvelut toimii?

2. Miten yhteydenotto Internettiin eroaa langallisella ja langattomalla?

3. Miten Ethernet toimii?

Ennakkotehtävä 2

Puhelin (3G), nopeus 1 Mb/s (todellinen nopeus n. 800kbit/s) GPRS (2.5G), nopeus n. 500kbit/s Suomessa matkapuhelinverkot käyttävät 900 MHz, 1800 MHz ja 2100 MHz taajuusalueita.

900 MHz taajuusalue on sekä GSM- että UMTS-verkkojen käytössä. 1800 MHz taajuusaluetta käytetään toistaiseksi vain GSM-verkoille. 2100 MHz taajuusalue on UMTS-verkon käytössä.

Puhelut, tekstiviestit ja data kulkevat kaikilla edellämainituilla taajuuksilla. Netti toimii myös GSM-verkossa, mutta huomattavasti hitaammin kuin UMTS-verkossa. Oman puhelimen käyttöverkot: UMTS/HSDPA/HSUPA: 850, 900, 1900, 2100 MHz GSM/EDGE: 850, 900, 1800, 1900 MHz CDMA EV-DO: 800, 1900 MHz kannettavassa: 2,9Ghz

Kotitehtävä 2

Puhelin/Kannettava: radiotietä käyttävät johtimettomat siirtotiet. Kuten protokollat 802.11PAL PPP (Point-to-point protocol,(kännykästä tietokoneeseen))(Protocol Adaptation Layer)

Ennakkotehtävä 3

Puhelin: TDMA time division multiple access (aikajakokanavointi)

Kotitehtävä 3

Tommi Isotalo

Selkästi laadittu kokonaisuus. Sekä koti -että ennakkotehtvät oli tehty hyvin, ja asia oli ilmeisesti myös ymmärretty. Heikkouksena melko lyhyet luentoyhteenvedot.

Suvi Karjunen

Erittäin hyvin tehtynä tehtävistä luentoyhteenvetoon. Luetnoyhteenvedoissa oli melko tyhjentäviä ja lukemista helpotti lihavoidut kohdat. Koti -ja ennakkotehtvätä tehtynä mallikkaasti ja asiaa oli oikeesti mietitty. Heikkouksia en itse löytänyt.

Paula Kokko

Mallikkaasti tehtynä sivut. Varsinkin koti/ennakkotehtävät tehty erittäin hyvin ja pohdittu asiaa pidemmällekkin. Ainoana pienenä heikkouksena oli luentoyhteenvedon lyhyehköt kirjotelmat, mutta tärkeimmät asiat siellä kyllä olivat.

Joonas Kontkanen

Selkeästi rakenneltu wiki-sivut. Asia on kirjotettu tiiviisti, mutta asiaa sisältäen. Hieman enemmän olisi voinut olla luentoyhteenvedoissa.

Ida Korpivaara

Tosi hyvin tehty kaikki. Tehtävissä on pohdittu tarkasti ja luentoyhteenvedot on tehty yksityskohtaisesti. Heikkousksia en löytänyt.

Ennakkotehtävä 4

WLAN -aihetta käsittelevä artikkeli kertoo sen tekniikan kehityssunnan ja siirtonopeuden kasvattamisesta. Standardina 802.11ac sekä 802.11ad, tuttua luennoista on langattmoan siirtotien sekä signaalin kanavintimenetelmät. Tuntematon aihe oli informaation siirtotekniikka MIMO. Sivu: http://fi.wikipedia.org/wiki/LTE Data kulkee tukiasemasta päätelaitteeseen useita radioteitä pitkin eli niin sanotulla MIMO-tekniikalla, joka radiokanavan olosuhteista riippuen joko parantaa tiedonsiirron luotettavuutta tai mahdollistaa paljon tavallista suuremmat tiedonsiirtonopeudet. Tämä tuli tutuksi WLAN -artikkelia lukiessa

Kotitehtävä 4

Puhelin

Oma älypuhelimeni käytää 3G-verkkoa (Saunalahti). Kotikaupungissani Lahdessa yhteys toimii erittäin hyvin, koska linkkiasema on lähellä. Olen kuitenkin huomannut, että Lappeenrannassa(keskustassa) yhteyteni ei ole samanlainen vaa hieman hitaampi. Kun pääsen yliopistolle yhteys nopeutuu entiselleen vaikka en käyttäisi LUT:n omaa verkkoa. Puhelin käyttänee sekä aikajako- että taajuuskanavointia varsin tehokkaasti, mikä taisi terminä olla cell splitting.

* *

Viikoittainen ajankäyttö

  • Luentoviikko 1

Lähiopetus: 6 h Tehtävät: 2h

  • Luentoviikko 2

Lähiopetus: 6h Tehtävät: 1h

  • Luentoviikko 3

Lähiopetus: 6h Tehtävät: 2h

  • Luentoviikko 4

Lähiopetus 6h Tehtävät: 3h