Oppimispäiväkirja

Oppimispäiväkirjaan kirjataan omalta osin omaan oppimiseen vaikuttavia tekijöitä.

Ennakkonäkemys aihealueesta

Siviilielämässä tietoliikenne tarkoittaa minulle lähinnä:

  • Ihmisten tavoitettavuutta (GSM, tietokone, Facebook, Skype, sähköposti)
  • Elokuvia (Televisio, Netflix)
  • Musiikkia (internetradio, Grooveshark, Spotify, E-chords ja Songsterr)
  • Verkkopelejä (PC)
  • Kotona olevaa kaapelimodeemia, langatonta verkkoa ja siihen liittyviä laitteita.

Työelämässä tietoliikenne tarkoittaa:

  • Tavoitettavuutta (sähköposti, GSM)
  • Yhteistyövälineitä (Lync-palaverit, Sharepoint)
  • Tiedonsiirtoa (tiedostojen siirtoja palvelimelta palvelimelle, myös ulkopuolisille) (FTP, SSH)
  • Tietoliikenneverkkoja ja tietoturvaa(Kytkentäydin, palomuuriavauksia, sovellusten toimintaa verkoissa, kuormantasausta, vikasietoisuutta (NLB, DAG, F5, IPV6, IPV4)
  • Työasemia, palvelimia, pilvipalveluja, Federointia, luottosuhteita

Luentoyhteenvedot

Luentopäivä 1:

  • Päivän aihe: Tiedonsiirtomalli, kerrosarkkitehtuuri protokollat OSI ja TCP/IP
  • Päivän tärkeimmät asiat: OSI-mallin kerrokset ja tehtävät, palvelut kerrosten välillä. TCP/IP arkkitehtuuri, vertailu OSI:in
  • Mitä opin tällä kertaa: Tiedonsiirtomallien palauttelu mieleen. TCP/IP:n ja OSI:n erot.
  • Jäi epäselväksi:

Luentopäivä 2:

  • Päivän aihe: Protokollat, standardointi, siirtotiet(johtimellinen ja johtimeton),
  • Päivän tärkeimmät asiat: Yhteyden hallinta, yhteydellinen ja yhteydetön kommunikointi. IEEE 802 standardit, antennityypit, suuntakuviot ja signaalin eteneminen.
  • Mitä opin tällä kertaa: Miten esteet vaikuttavat signaalin etenemiseen, protokollan perustoiminnot

Luentopäivä 3:

  • Päivän aihe: Asynkroninen ja synkroninen tiedonsiirto, virheen havaitseminen ja korjaus, vuon hallinta ja kanavointi
  • Päivän tärkeimmät asiat: Sliding window, virheen korjaus.
  • Mitä opin tällä kertaa: Analoginen ja digitaalinen signaali, konvertointi. Modulointimenetelmät.

Luentopäivä 4:

  • Päivän aihe: Verkot ja sovellukset. Luennolla käytiin läpi piirikytkentäisiä verkkoja ja sen signalointitapoja sekä pakettikytkentäisiä verkkoja ja sen kytkentätapoja sekä piiri- ja pakettikytkennän suorituskykyeroja. Toisessa luentosetissä käytiin läpi reititystä ja reititysalgoritmeja. Yksi osa-alue käsittelu mobiiliverkkoja.
  • Päivän tärkeimmät asiat: Pakettikytkennän väylien tehokas käyttö. Pakettikytkennän kytkentätavat. Virtuaalipiiri ja pakettikoko. Reititysstrategia.Ruuhkanhallinta. GSM solut. Lähiverkot, MAC-protokolla ja ethernet.
  • Mitä opin tällä kertaa: GSM eri sukupolvet. OFDM edut. Eri verkkotopologiat. Kytkimet ja reitittimet ja virtual vlan.

Kotitehtävät

1. Luento: 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.

2. Luento: Ennakkotehtävä

Tehtäväkuvaus: 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

  • Kaapeliyhteys: 110mbit/10mbit
  • Kaapelimodeemi Cisco: Wlan 802.11N 2,4ghz tai 5,0 ghz taajuus, teoreettinen maksiminopeus 600mbit/s. Ethernet 1gbit/s x 4 porttia
  • Läppäri: 802.11G 2,4ghz taajuudella, teoreettinen maksiminopeus 54mbit/s
  • Pöytäkone: 1gbit/s ethernet
  • Ipad 2: Wi‑Fi (802.11a/b/g/n), UMTS(Edge 160-200kbs/s,HSDPA(3,6mbit/s, 7,2mbit/s, 14,4mbit/s tai 21mbit/s ja jopa 42mbit/s) GSM/EDGE (850, 900, 1800, 1900 MHz),UMTS/HSDPA/HSUPA (850, 900, 1900, 2100 MHz)
  • Wii: 802.11G 2,4ghz taajuudella, teoreettinen maksiminopeus 54mbit/s
  • Iphone 4S: Wi‑Fi (802.11a/b/g/n 2,4ghz), UMTS(Edge 160-200kbs/s,HSDPA(3,6mbit/s, 7,2mbit/s, 14,4mbit/s tai 21mbit/s ja jopa 42mbit/s) GSM/EDGE (850, 900, 1800, 1900 MHz),UMTS/HSDPA/HSUPA (850, 900, 1900, 2100 MHz)

2. Luento: Kotitehtävä 2

Tehtäväkuvaus: 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.

3. Luento: Ennakkotehtävä

Tehtäväkuvaus: Etsi toisessa kotitehtävässäsi valitsemissasi siirtotieratkaisuiissa käytetty koodaus- ja kanavointitapa.

  • Ethernetin kanavointitapa on CSMA/CD Carrier Sense Multiple Access With Collision Detection, koodaustapa Fast Ethernetissä 8B/6T ja Gigabit Ethernetissä 8B/10B
  • Wlan 802.11 kanavointitapa on CSMA/CA Carrier Sense Multiple Access With Collision Avoidance, koodaustapa BPSK/QPSK/16-QAM/64-QAM
  • UMTS kanavointitapa on CDMA, tarkemmin W-CDMA Wideband Code Division Multiple Access, koodaustapa FHSS tai DSSS

3. Luento: Kotitehtävä 3

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

  • Hallikas: Tehtävissä esitelty ytimekkäästi pyydetyt asiat.
  • Hirvonen: Luentoyhteenvetoihin saatu hyvin asioita, harjoitukset vielä vaiheessa.
  • Kansikas: Luentoyhteenvetoja tehty jonkin verran. Tehtävät ovat vielä hyvin keskeneräisenä, lukuunottamatta kotitehtävä 1:stä
  • Kosonen: Myös hyvin tehty oppimispäiväkirja, kotitehtävä 1 ja 2 vastaukset ovat löytyneet hyvin.
  • Laari: Kotitehtävät ja ennakkotehtävät hyvin aikataulussa. Luentopäivien yhteenvetoihin saatu omia mietteitä ja tärkeitä pointteja.

4. Luento: Ennakkotehtävä

Tehtäväkuvaus: Lukekaa wikissä pääsivulla kohdassa “linkkejä ja muuta materiaalia aihepiiriin” löytyvä WLAN -artikkeli ja pohtikaa kuinka tunneilla opetetut asiat suhteutuvat siihen.

  • Artikkelissa käydään läpi tulevaa Wlan tekniikan kehityssuuntaa ja lähinnä siirtonopeuden kasvattamista kahden uuden standardin(802.11AC ja 802.11AD) avulla. Tietoliikenteen standardeja käsiteltiin kurssin toisella luentokerralla.
  • Artikkelin alussa puhutaan avainsanojen yhteydessä signaalin heijastumisesta huonekalujen, seinien ym. muiden pintojen kautta. Esteiden vaikutuksista muun muassa heijastumisesta puhuttiin kurssin toisella luentokerralla.
  • Uusi 802.11AC tarjoaa tehokkaamman 256QAM koodaus- ja modulointilagoritmin sekä kaistanleveyden 80mhz ja 160mhz. 802.11N standardissa koodaus- ja modulointialgoritmi oli 64QAM, kaistanleveys joko standard 20mhz tai wide 40mhz ja taajuusalue 2,4ghz tai optiona 5ghz. 802.11AC tarjoaa myös parannuksia MIMO -tekniikkaan. Kurssilla käsiteltiin eri koodaus- ja modulointialgoritmeja kolmannella luentokerralla. Samalla kerralla käytiin myös läpi kaistanleveyttä. 802.11AD taas tarjoaa taajuusalueen 60ghz ja kaistanleveyden 2,16ghz.
  • Artikkelin toisella sivulla puhutaan mm. gigabitin ethernetistä sekä antennin keilanmuodostuksesta, joita myös toisella luentokerralla käsiteltiin.
  • Artikkeli kokoaa hyvin yhteen kurssilla käsiteltyjä asioita ja opitut asiat auttavat ymmärtämään hyvin artikkelin sisällön.

Tehtäväkuvaus: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?

4. Luento: Kotitehtävä 4

Tehtäväkuvaus: 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.

  • Ethernet:Kaistanleveys Cat5e 100mhz, Cat6, 250mhz, cat6A 500mhz → suora vaikutus siirtonopeuteen. Häiriönpoisto johtimien kiertämisellä ja päällystämisellä. Full Duplexin tehokkuus vs. Half duplex, ei tarvita vuoronvarausmekanismia ja törmäykset eivät ole mahdollisia. Koodauksen kehittyminen Manchester → NRZ → 8B6T → 8B10B NRZ. Varausmenetelmänä CSMA/CD, jolla törmäykset havaitaan vasta jälkikäteen. Paketti lähetetään törmäyksen sattuessa satunnaisen ajan päästä uudestaan.
  • Wlan: Nopeus kasvanut 802.11→802.11 kasvattamalla taajuutta 2,4ghz → 5ghz sekä kaistanleveyttä 20mhz→40mhz. Antennien määrä on kasvanut ja MIMO-tekniikan ansiosta voidaan käyttää useampaa ilmatietä. Modulointitekniikat kehittyneet BPSK→QPSK,16QAM→64QAM→256QAM. Siirtotie varataan menetelmällä CSMA/CA, jolla kaista varataan lähetystä varten etukäteen, jolloin myös törmäyksiltä vältytään.
  • 3G:Multiple access menetelmän kehittyminen TDMA:sta CDMA:han nopeus on kasvanut 384kbps → 2mbps ja tulee edelleen 4G:ssä kasvamaan jopa 200mbps. Nopeuteen ja tehokkuuteen on vaikuttanut mm. MIMO:n käyttöönotto, parempi amplitudimodulaatio (16qam - 64qam) sekä erilaiset GSM solujen koot. LTE:n myötä hyödynnetään entistä paremmin eri taajuusalueita, kaistanleveyksiä sekä FDD:tä ja TDD:tä.

Viikoittainen ajankäyttö

  • Luentoviikko 1

Lähiopetus: 6 h

  • Luentoviikko 2
  • Luentoviikko 3
  • Luentoviikko 4

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