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.

Luentoyhteenvedot

Luentopäivä 1:

Tutustuttiin kurssin sisältöön, Wiki-ympäristöön ja kurssin suortisedellytyksiin. Käytiin läpi laitteiden kommunikointia eri tasoilla. Mitä opin: Tietoa kurssista, protokollat, verkon rakennetta (lähinnä selkeämpi käsitys), teknisempi näkökulma laitteiden kommunikoinnista (vain tietyt tasot kommunikoivat verkon ylitse). Tärkein sanoma: Wiki-ympäristön käyttö ja Save/Cancel napin käyttö sivustoa muokatessa. Mikä jäi hämäräksi: Miten kurssin deadlinet toimii? Onko teoriassa sallittua tehdä kaikki tehtävät ja luentopäiväkirjat vasta ennenkuin kurssi päättyy?

Luentopäivä 2:

Käytiin protokollat ja niiden määritelmät tarkemmin. Käytiin myös tietoliikenteen standardit, sekä standardin määritelmä ja vaatimukset. Mitä opin: Protokollan ja standardisoinnin merkitys tietoliikenteessä. Tiedonsiirron virheenkorjaus ja kommunikointi kahden tai useamman olion välillä (yhteydetön ja yhteydellinen). Standardien käytössä on myös haittoja kuten teknisen kehityksen edistyminen (miksi siirtyä uuteen kun vanha toimii ja laajasti käytössä). Langallisten ja langattomien siirtoteiden erot, ongelmat ja edut sekä tavat joilla eri siirtoteitä vahvistetaan (esimerkiksi digitaaliset signaalit toistetaan kun taas analogiset vahvistetaan). Mikä jäi hämäräksi: Antennien kuviot ja fysiikkaan liittyvät jutut vähän hämäriä. Onko nämä olennaisia osata kurssin kannalta?

Luentopäivä 3:

Luennolla käsiteltiin signaalin ominaisuuksia ja koodausta, sekä tiedonsiirtoa ja virheiden korjausta tarkemmin. Mitä opin: Moni asia oli hieman hankala ymmärtää, mutta mielestäni tajusin olennaisimman asian eli tiedonsiirron pääpiirteittäin. Nyt minulla on hieman tarkempi käsitys kuinka kaksi laitetta kommunikoi ja havaitsee sekä korjaa kommunikoinnissa tapahtuvat häiriön aiheuttamat virheet. Varsinkin Stop and Wait Automatic Repeat Request jäi mieleen koska se oli selkeä ja helppo tajuta. Mitä jäi hämäräksi: Jäi hieman epäselväksi kuinka käytännössä kaikki tapahtuu. Jokin käytännön esimerkki tai animaatio olisi hyvä. Tätä ei tietenkään kalvoihin saa laitettua, mutta linkkiä sopivaan esimerkkiin olisi voinut olla.

Luentopäivä 4:

Viimeisissä luentokalvoissa tarkasteltiin erilaisia verkkoyhteyksiä, puhelinverkon rakennetta ja tiedon siirtymistä asemien ja solmujen välillä. Mitä opin: Nyt tiedän miten puhelujen signaali ja internet yhteys eroavat toisistaan; puheluihin käytetään reaaliaikaista piirikytkentää kun taas internet yhteyttä varten pakettikytkentää. Piirikytkennässä puhelun ajaksi muodostuu linja joka varataan koko keskustelun ajaksi. Pakettikytkennässä yhteydessä lähetettävä ja vastaanotettava data pilkotaan osiin joka siirtyy solmusta seuraavaan paketti kerrallaan. Lisäksi luentokalvoissa käytiin erilaisia ruuhkankäsittely ja reititystapoja. Itselle tutuin reitinsuunnittelussa käytettävä algoritmi oli Dijkstran algoritmi. Kaikenkaikkiaan viimeinen luento oli kattavin edellisiin verrattuna, mutta ei kuitenkaan sisältänyt mitään tiiviimpää yhteenvetopakettia kaikista kurssin asioista. Mitä jäi hämäräksi: Miksi puheluihin edelleen käytetään GSM verkkoa kun on saatavilla kattava 3g ja pian myös 4g verkko? Ainakin itse olen ongelmitta soitellut internet puheluita. Tämä tietenkin olisi radikaali muutos puhelinliittymille ja aiheuttaisi yhä suurempaa kuormaa 3g ja 4g verkkoon.

Mitä opin kurssin aikana?

Tietoliikennetekniikan perusteet (tai ainakin osan kurssin sisällöstä) Vaikea sanoa mitä opin. Tämä kyseinen kurssi meni omalta osin vähän ohi. En lainkaan pitänyt kurssin pitkistä luennoista ja lähdin yleensä ensimmäisellä tauolla pois. Myös ihmisiä oli erittäin paljon joten luennoitsijan ja opiskelijan vuorovaikutus on pakostikin vähäistä. Olisin itse mielummin suorittanut kurssin tavanomaiseen tyyliin eli pari tuntia yhtenä tai kahtena päivänä viikossa + mahdolliset harkat. Tehtäviäkin olisi jaksanut tehdä paremmin kun asioita käydään joka viikko, mutta vähän kerrallaan, niin että kerkeää sulatella oppimansa edelliseltä luennolta ennenkuin siirrytään uuteen asiaan. Kyllä minulle tästä jotain jäi käteen ja sivustonkin jaksoin viimein tehdä loppuun, vaikka päiväkirjan kirjoittaminen tentin jälkeen tuntuukin hieman hölmöltä.

Ennakkotehtävä 1:

Mitä tietoliikenne sinulla merkitsee kurssin alussa?

Tietoliikenne on tekniikan välistä kommunikointia ja tiedonsiirtoa. Langatonta kuten puhelimien GSM, GPRS, 3G ja Wlan-yhteydet. Langallista kuten RJ-45 kaapeli tai vaikkapa USB-piuhat. Tietoliikennettä tapahtuu kaiken aikaa eri skaalassa ja välillä ei tule edes aateltua kuinka se toimii. Esimerkiksi yksinkertainen puhelu naapuritalossa asuvalle kaverille kiertää pitkän reitin kunnes kaveri kuulee äänesi. (Puhelin → lähin tukiasema → palveluntarjooja → kaverin palveluntarjooja → tukiasema lähinnä kaveria → kaverin puhelin.) Tietoliikennettä käytetään jatkuvasti ja itse tuskin pärjäisin tuntia kauemmin ennenkuin olisi pakko tarkistaa puhelimesta onko uusia viestejä tai Twitter postauksia.

Ennakkotehtävä 2:

Etsi ensimmäiseen kotitehtävään valitsemistasi tietoliikenneratkaisuista niiden tarvitsema/tarjoama datanopeus ja mahdollinen taajuuskaista. Esim. GPS käyttä taajuutta X, matkapuhelin 3G moodissa käyttää taajuutta Y ja tarjoaa nopeuden Y

RJ-45: 10/100/1000Mbps, Wlan: 802.11n - 600 Mbps (2.4GHz and 5 GHz) - 150Mbps, Usb 2.0 480 Mbit/s, Valokuitu: Laaseri 9/125 µm. Pci-E: 8 (GT/s).

Ennakkotehtävä 3:

Etsi toisessa kotitehtävässäsi valitsemissasi siirtotieratkaisuiissa käytetty koodaus- ja kanavointitapa.

Ethernet: Carrier Sense Multiple Access With Collision Detection (CSMA/CD). Wlan: Carrier Sense Multiple Access With Collision Avoidance (CSMA/CA). Ethernet ja Wlan kanavointitapojen erona on että CSMA/CD tarkistaa virheet jälkeenpäin kun taas CSMA/CA pyrkii välttämään virheiden aiheutumista ennalta. Puhelimen 3g: Wideband Code Division Multiple Access (W-CDMA): Direct-sequence spread spectrum (DSSS). Puhelimen kanavointi tapahtuu niin että oikean signaalin lisäksi seassa on white-noise häiriösignaalia samalla taajuudella. Vastaanottava laite tietää sekvenssin satunnaismuuttujalle joka tuottaa häiriöääntä ja osaa erottaa signaalin ja white-noise:n toisistaan.

Ennakkotehtävä 4:

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?

Ensimmäiseksi artikkeli pistää miettimään millaista kehitystä yhteyksien nopeudessa on tapahtunut ja tulee tapahtumaan. Artikkeli itsessään liittyi läheisesti kurssin aiheeseen ja oli muutenkin mielenkiintoista luettavaa. Varsinkin MIMO eli tekniikka jossa käytössä on useampi lähetin ja vastaanotin kerralla on kiinnostava asia. MIMO:n avulla voidaan moninkertaistaa nopeuksia, mutta siihen selvästi vielä liittyy paljon ongelmia ja rajoitteita. Koska kyseessä on useamman signaalin yhdistämistä takaisin alkuperäiseksi, suuret määrät tietovirtaa vaatii paljon tehoa ja useamman antennin käyttö vaatii lisäksi optimaalisen toimintaympäristön.

http://www.ikr.uni-stuttgart.de/Content/itg/fg524/Meetings/2006-09-29-Ulm/01-3GPP_LTE-SAE_Overview_Sep06.pdf

Dokumentissa käytiin LTE tekniikkaa yleisesti ja motivaatiot kehittää LTE verkkoa. Koska kalvot ovat kahdeksan vuotta vanhoja, niistä nähdään kuinka kehitystä on ennustettu ja ensimmäisten laitteiden markinnoilletuloa on veikattu vuodelle 2010. Ihan niin nopeasti LTE tekniikka ei ainakaan suomeen tullut ja tälläkin hetkellä käytössä on enemmänkin välimalliratkaisu 3.5g eikä todellinen 4g verkko kuten suunniteltiin.

Kysymyksiä: Miksi puhelimissa on edelleen niin monta yhteystyyppiä signaalin vaihdellessa, ovatko ne kaikki edelleen tarpeen? Eikö voisi kokonaan siirtyä vähintäin 3g ja 4g yhteyksiin? Ovatko puhelut edelleen analogisia ja miksi eikö puheluiden laatua voida parantaa esimerkiksi siirtymällä digitaaliseen yhteyteen?

Kotitehtävä 1

Luo kuva työpaikan/kodin/kämpän/jonkin tutun paikan tietoliikenteeseen kuuluvista laitteista, niiden käytöstä ja jopa yhteen linkittymisestä sekä niissä käytetyistä palveluista. Kirjaa näkyville kolme mielestäsi tärkeintä kysymystä, jotka haluat selvittää.

Kysymyksiä: Miten paljon viivettä aiheutuu Wlan reiteistä? Millä tapaa useat samanaikaiset Wlan yhteydet vaikuttaa toisiinsa? Entäs samannimiset? Miksi tietokoneeni MAC-osoite täytyy rekisteröidä jatkuvasti uudestaan kun en käytä konetta hetkeen?

Kotitehtävä 2

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.

Tietokone: Tietokoneella on 2 siirtotietä WLAN IEEE 802.11 http://standards.ieee.org/about/get/802/802.11.html ja Ethernet IEEE 802.3 http://standards.ieee.org/about/get/802/802.3.html, joista WLAN kulkee ensin esimerkiksi reitittimeen ja siitä eteenpäin Ethernet siirtotietä pitkin. Protokollana on kummassakin tapauksessa esimerkiksi IPv4 http://tools.ietf.org/html/rfc791. Puhelin: Nykyisissä puhelimissa on käytössä tavanomaisen 3g yhteyden lisäksi WLAN yhteys. 3g (Third Generation) yhteyden siirtotienä on UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) joka on kolmas sukupolvi puhelimien GSM yhteyksissä. UMTS käyttää wideband code division multiple access (W-CDMA) tekniikkaa. Talon valokuitu pääteboksi: Siirtotienä palveluntarjoojan suuntaan on valokuitu jonka kommunikointi tapahtuu valonnopeudella ja korkealla taajuudella http://www.itu.int/rec/T-REC-G.657-201210-I/en. Päätelaitteesta asuntoon yhteys kulkee yleensä parikaapelia pitkin tai vanhoja lankapuhelinjohtoja pitkin. Näillä siirtoteillä yhteysnopeus on jopa 1000Mbit sekunnissa.

Kotitehtävä 3

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

Kurssin edetessä seurasin kuinka kurssille osallistujat edistyvät oman wiki sivustonsa kanssa. Kolmannen luennon kohdilla tuntui että suurella osalla tehtävien teko jäi vähemmälle ja monilla sivuston täyttö hyytyi täysin. Kuitenkin kurssin lopun lähestyessä wiki sivustoissa alkoi taas tapahtumaan muutosta ja ensimmäisen tenttipäivän mennessä noin puolella oli valmis sivusto. Sivustojen taso vaihteli hyvin dramaattisesti neitseellisen tyhjistä ammattimaisen laajoihin. Varsinkin Isoaho Lauri oli tehnyt niin hyvän sivuston, että parhaimillaan pelkästään hänen wiki sivustonsa ansiosta voisi saada hyvän tenttiarvosanan. Keskimäärin sivustot kuitenkin näyttivät jotakuinkin malliesimerkeiltä joihin on lyhyesti laitettu parilla rivillä kotitehtävät ja ennakkotehtävät. Harva oli hyödyntänyt wiki sivuston toimintoja kuten linkkejä otsikoihin. Jokainen joka on tehtävät tehnyt on kuitenkin ymmärtänyt sivuston päätarkoituksen eli oman oppimisen tukemisen.

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.

Puhelimessa on yleisesti käytössä 3g-verkko (W-CDMA) tai 4g-verkko (LTE) datasiirtoa varten, mutta puhelin myös tajuaa yhdistää saatavilla olevaan WLAN yhteyteen. Riippuen asetuksista puhelin voi automaattisesti yhdistää avoimiin verkkoihin, tai pelkästään ehdottaa niitä. Puhelin yhdistää suoraan sellaisiin verkkoihin joita olet aikaisemmin käyttänyt aina kun WLAN yhteys on päällä. Wlan verkon ulkopuolella puhelimen käyttämä W-CDMA eli Wideband Code Division Multiple Access käyttää käyttäjäkohtaista tunnistuskoodia joka määräytyy SIM kortin perusteella. LTE tekniikassa käytetään MIMO tekniikkaa eli useamman antennin samanaikaista käyttöä. MIMO tekniikan tärkeimpänä toimintona on eri antennien lähettämän tiedon yhdistämistä vastaanottamisen jälkeen. Käytännössä MIMO tekniikalla voidaan kertoa nopeus saatavilla olevien lähetin ja vastaanotin parien määrällä.

Viikoittainen ajankäyttö

  • Luentoviikko 1

Lähiopetus: 6 h Kotitehtävät: 3 h

  • Luentoviikko 2

Lähiopetus: 3 h Kotitehtävät: 3 h

  • Luentoviikko 3

Lähiopetus: 0 h Kotitehtävät: 3 h

  • Luentoviikko 4

Lähiopetus: 0 h Kotitehtävät: 4 h


http://www2.it.lut.fi/wiki/doku.php/courses/ct30a2001/opiskelijat/2013 Palaa opiskelijoiden listaan