Oppimispäiväkirja

Oppimispäiväkirjaan kirjataan omalta osin omaan oppimiseen vaikuttavia tekijöitä.

Ennakkonäkemys aihealueesta (Ennakkotehtävä 1)

Tietoliikenteestä tulee ensimmäisenä mieleen mm. sanat standardi, yhteensopivuus, verkko, viestintä ja ongelma. Vaikka en kovin paljon ole perehtynyt tarkoituksenmukaisesti tietoliikenteen toimintaperiaatteisiin, teknologiaan tai edes perusteisiin, olen aina ollut jossain määrin kiinnostunut tietotekniikasta ja samalla kohdannut tietoliikenteeseen kuuluviin asioihin. Käsitykseni tietoliikenteestä on käytännössä siis tavallisen kuluttajan näkemys aiheeseen.

Tietoliikennettä hahmotan käsitteen viestintä kautta josta haarautuu useita eri mielikuvia kuten langattoman liikenteen standardi 802.11n, LOAS:n vuokra-asuntoon muuttaminen ja tajuaminen että mukaan ei ole pakattu ethernet-kaapelia vaan epähuomiossa vanha puhelinjohto sekä yliopiston eduroam ja kotona oma langaton verkko joihin kaikki laitteet kätevästi kytkeytyvät automaattisesti. Vaikka tietoliikenteestä tulee mieleen paljon muutakin, tuntuu nämä käsitteet tiivistävän aika hyvin nykyisen käsitykseni tietoliikenteestä joka varmasti tulee muuttumaan kurssin myötä.

Luentoyhteenvedot

Luentopäivä 1:

  • Päivän aihe: Kokonaiskuva kurssin sisällöstä.
  • Päivän tärkeimmät asiat: Asiaa kurssin suorittamisesta, tietoliikennetekniikan peruskäsitteitä, kerrosmalli ja protokollat.
  • Mitä opin tällä kertaa: Tarkemmat määritelmät monesta käsitteestä kuten protokollasta sekä lisää monesta aiheesta kuten kerrosmallista josta ennen luentoa ei ollut paljon ennakkotietoja.
  • Jäi epäselväksi: Luennolta ei jäänyt erityisemmin mitään epäselväksi.

Luentopäivä 2:

  • Päivän aihe: Tiedon siirtäminen verkossa.
  • Päivän tärkeimmät asiat: Protokollista tarkemmin (kuten segmentointi, kokoaminen ja paketointi), tietoliikenteen standardit, johtimellisista ja johtimettomista siirtoteistä ja niiden ominaisuuksia
  • Mitä opin tällä kertaa: Erilaisten kaapelien eroja, optisen kuidun toimintaperiaatteen ennakkotietoja tarkemmin ja protokollien ominaisuuksia.
  • Jäi epäselväksi: Luennon aikana tuli paljon tietoa joka ei vielä ole ihan täysin hallussa näin jälkeenpäin miettien, ei mitään tiettyä aihetta mutta pitää kerrata luennon aiheita lisää.

Luentopäivä 3:

  • Päivän aihe: Linkit
  • Päivän tärkeimmät asiat: Signaalin koodausmenetelmät, kanavointi ja virheen korjaus.
  • Mitä opin tällä kertaa: Kanavoinnin läpikäyminen tarkemmin auttoi ymmärtämään miten yksi kaapeli voi siirtää valtavasti erilaista tietoa samaan aikaan. Eri koodauksien vertailu toi puolestaan esiin monia tiedonsiirron rajallisuuksia ja selvensi miksi tarvitaan useampaa erilaista koodaustapaa.
  • Jäi epäselväksi: Käydyistä aiheista tuli paljon tietoa ja kaikkea ei vielä ole täysin ymmärtänyt, pitää perehtyä lisää.

Luentopäivä 4:

  • Päivän aihe: Verkot ja sovellukset
  • Päivän tärkeimmät asiat: Piiri- ja pakettikytkentäiset verkot, ruuhkanvalvonta ja pakettien reititys.
  • Mitä opin tällä kertaa: Kuinka tieto liikkuu verkoissa ja miten se löytää parhaimman reitin. Lisäksi luento valaisi hieman lisää miksi verkossa tapahtuu joitain tietynlaisia arjessakin huomattavia virheitä ja kuinka esim. palvelunestohyökkäykset vaikuttavat verkkoon.
  • Jäi epäselväksi: Monet käsitteet jäivät vielä hieman epäselviksi joihin tulee perehtyä lisää.

Mitä opin kurssin aikana

Kurssi laajensi valtavasti tietämystäni tietoliikennetekniikniikasta joka aikaisemmin oli enemmänkin käytännön opettamaa perustietoa. Monesta asiasta josta aikaisemmin tiesi vain vähän, tarjosi kurssi syventävää lisätietoa ja sitoi aikaisemmin näennäisesti toisistaan erillisiä asioita yhteen kun oppi lisää asioista. Myös moniin käsitteisiin sai tarkemman määritelmän mitä aikaisemmin tiesin.

Ennakkotehtävät

Ennakkotehtävä 1 (Ennakkonäkemys aihealueesta)

Tehtäväkuvaus: Määrittele oma näkemyksesi tietoliikenteestä paperille 10 min. max. 1 A4. Mieti termejä/käsitteitä/asioita/kokonaisuuksia, joita tietoliikenne tuo mieleesi?

Tietoliikenteestä tulee ensimmäisenä mieleen mm. sanat standardi, yhteensopivuus, verkko, viestintä ja ongelma. Vaikka en kovin paljon ole perehtynyt tarkoituksenmukaisesti tietoliikenteen toimintaperiaatteisiin, teknologiaan tai edes perusteisiin, olen aina ollut jossain määrin kiinnostunut tietotekniikasta ja samalla kohdannut tietoliikenteeseen kuuluviin asioihin. Käsitykseni tietoliikenteestä on käytännössä siis tavallisen kuluttajan näkemys aiheeseen.

Tietoliikennettä hahmotan käsitteen viestintä kautta josta haarautuu useita eri mielikuvia kuten langattoman liikenteen standardi 802.11n, LOAS:n vuokra-asuntoon muuttaminen ja tajuaminen että mukaan ei ole pakattu ethernet-kaapelia vaan epähuomiossa vanha puhelinjohto sekä yliopiston eduroam ja kotona oma langaton verkko joihin kaikki laitteet kätevästi kytkeytyvät automaattisesti. Vaikka tietoliikenteestä tulee mieleen paljon muutakin, tuntuu nämä käsitteet tiivistävän aika hyvin nykyisen käsitykseni tietoliikenteestä joka varmasti tulee muuttumaan kurssin myötä.

Ennakkotehtävä 2

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.

Bluetooth

  • Taajuus: 2,45 GHz
  • Teoreettinen maksiminopeus: 3,0 Mbps (Bluetooth 2.0) ja 24 Mbps (Bluetooth 3.0)

WLAN (802.11b):

  • Taajuus: 2,4 GHz
  • Teoreettinen maksiminopeus: 11 Mbps

WLAN (802.11n):

  • Taajuus: 2,4 GHz tai 5 GHz
  • Teoreettinen maksiminopeus: 600 Mbps

3G (UMTS)

  • Taajuus: 2100 MHz, 900 MHz, 1900 MHz, 850 MHz
  • Teoreettinen maksiminopeus: 11,5 Mbps (HSUPA Category 7)

4G (LTE Advanced)

  • Taajuus: 1800 MHz, 2600 MHz (Eurooppa)
  • Teoreettinen maksiminopeus: 1 Gbit/s (määritelmän mukaan huippunopeus hitaasti liikuttaessa)

Ethernet (802.3)

  • Teoreettinen maksiminopeus: 10 Gb/s (IEEE 802.3ae, 802.3ak, 802.3an)


USB:

  • Teoreettinen maksiminopeus: 480 Mbps (USB 2.0) ja 4,8 Gbps (USB 3.0)

Ennakkotehtävä 3

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

Ethernet verkossa käytetään yleensä Manchester-koodausta ja lähiverkkojen kanavanvarausmenetelmiä ovat CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access With Collision Detection) joka on perinteinen tapa ja kaa Ehernet- verkko usean käyttäjän kesken ja CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access With Collision Avoidance) joka on WLAN-verkkojen kanavanvarausmenetelmä.

Matkapuhelinten radiotien kanavanvaraustekniikkana yleisin on CDMA (Code Division Multiple Access) jossa jokaiselle käyttäjälle annetaan yksilöllinen koodi jonka avulla vain vastaanottaja joka tuntee koodin pystyy vastaanottamaan signaalin. CDMA toteutustapoja on taajuushyppely (FHSS) ja suorasekventointi (DSSS).

Bluetooth yhteyden koodaukseen käytetään FSK (Frequency Shift Keying) menetelmää. Bluetooth tekniikassa kanavointi on toteutettu kahdella eri kanavalla: SCO joka synkroninen lähetys ja on lähinnä tarkoitettu puheen siirtoon sekä ACL asynkroninen lähetys joka on tarkoitettu datan siirtoon.

Ennakkotehtävä 4

Tehtäväkuvaus: 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?

Kurssin luennot auttavat ymmärtämään artikkelissa käsiteltyjä aiheita esimerkiksi tarjoamalla pohjatietoa tiedonsiirtoon liittyvästä teknologiasta sekä laajentamalla vähemmän pohjatietoa omaavien henkilöiden käsityksiä ja selventämällä verkkoteknologian kehityksen merkitystä normaalin kuluttajan arkeen. Henkilön joka ei ole perehtynyt yhtään aiheeseen, saattaa olla vaikea nähdä esimerkiksi omassa arjessaan käyttötarkoitusta satojen gigabittien sekuntinopeuden siirtontonopeuksille jos ei tiedä muuta käyttötarkoitusta sille kuin artikkelissa mainittu videonvuorausautomaatti. Luennoilla ollaan saatu perustiedot siitä kuinka saman näköinen kaapeli voi tarjota hyvin erilaiset tiedonsiirto-ominaisuudet kuin toinen kaapeli ja että eri koodaustavoilla, siirtoteillä, protokollilla ja teknologioilla on oma käyttötarkoituksensa.

Kurssin luennot ovat auttaneet myös ymmärtämään artikkelissa paljon käsiteltyä aihetta eli kuinka tietoliikenteeseen liittyvien teknisten ratkaisujen paremman suorituskyvyn tavoittelu rajaa niiden käyttömahdollisuuksia ja johtaa uusien spesifisempien ratkaisujen syntymiseen. Esimerkiksi tarvitaan erilaisia ratkaisuja voip-puheluiden siirtämiseen kuin valokuvan lähettämiseen laitteesta toiseen verkon yli.

Linkkejä aiheesta LTE-tekniikka:

Tunneilla käytiin mm. läpi kuinka monet nykyiset vanhemmat langattomat tiedonsiirtoteknologiat eivät pysty palvelemaan teknisten rajoitusten vuoksi nopeasti liikkuvia mobiililaitteita. LTE pystyy tarjoamaan suuren tiedonsiirtonopeuden paljon suuremmissa nopeuksissa kuin esimerkiksi 3G.

Yhdysvalloissa operaattorit ovat ovelasti käyttäneet hyväksi uuden teknologian yleistymisen lopettamalla rajattomat tai todella suuret datapaketit liittymiin joissa käyttäjä pääsee nauttimaan LTE yhteyksistä. Suomessa LTE verkot ovat vielä käytännössä Helsingin keskustassa oleskelevien herkkua mutta teknologian yleistyessä muualla, käyttävätkö operaattorit samalla tavalla tilaisuuden hyväksi, varsinkin kun esimerkiksi Sonera on jo julkisesti kertonut suunnittelevansa laskutusmallien radikaalia muutosta?

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. Kirjaa näkyville kolme mielestäsi tärkeintä kysymystä, jotka haluat selvittää.

Kysymykset:

  • Kuinka eri ethernet johdot eroavat toisistaan (kalliit vs. halvat)
  • Miten verkko toimii (kuinka tieto löytää paikasta toiseen esimerkiksi mobiililaitteen liikkuessa tukiasemien välillä ja miten vaikuttaa ohjausdatan määrään)
  • Mitkä on oikeat termit monille tietoliikenteen käsitteelle.

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.

Tietokone jolla lähetetään sähköpostiviesti ja joka on yhdistetty ethernet-kaapelilla kytkimeen käyttää siirtotienään ethernettiä. Puhelin jolla lähetetään viesti pikaviestiohjelman kautta (esim. Whatsapp) käyttää radiotietä kuten 3G-verkkoa. Langaton hiiri joka on kytketty tietokoneeseen langattomasti saattaa käyttää esimerkiksi Bluetooth-tekniikkaa jossa siirtotienä on myös radiotie.

Useimmat sähköpostipalvelut käyttävät yleensä POP3-, IMAP- tai ESMTP-protokollaa. POP3 protokollaa käytetään TCP ja IP protokollien päällä jonka avulla sähköpostiohjelmalla voidaan hakea sähköpostit palvelimelta jonka jälkeen viestit poistetaan kyseiseltä palvelimelta ellei toisin määrätä. IMAP-protokollassa viestejä ei oletusarvoisesti poisteta palvelimelta vaan protokolla käyttää hakemistoja etsiäkseen viestejä palvelimelta. POP3 vie aiheuttaa vähemmän verkkoliikennettä ja vie palvelimelta vähemmän levytilaa kuin IMAP-protokollan käyttäminen. ESMTP-protokollaa käyttävät sähköpostipalvelimet kun viestejä välitetään toiselle sähköpostipalvelimelle. ESMTP on laajennettu veesio SMTP-protokollasta ja on TCP pohjainen.

Puhelimella lähetetty pikaviesti ohjelmalla Whatsapp käyttää erikseen pikaviestisteille räätälöityä XMPP-protokollaa (Extensible Messaging and Presence Protocol) pikaviestien välittämiseen. Kuitenkin multimediaviestien lähettämiseen käytetään HTTP-protokollaa. (http://xmpp.org/rfcs/rfc3921.html ja http://en.wikipedia.org/wiki/WhatsApp)

Bluetooth yhteyksien hallintaan liittyy useampi protokolla. Esimerkiksi LMP (Link Manager Protocol) on protokolla joka vastaa laitteiden välisen yhteyden muodostamisesta. SDP-protokolla (Sevice Discovery Protocol) puolestaan vastaa uusien palvelujen etsimisestä. (http://wireless.arcada.fi/MOBWI/material/PAN_3_3.html ja http://fi.wikipedia.org/wiki/Bluetooth#Bluetooth-protokolla)

Kotitehtävä 3

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

Tommi Isotalo

  • Yleisesti: Ennakkotehtävät napakasti ja kattavasti tehty, luentopäivistä sopivasti tietoa ja kotitehtäviin on selvästi paneuduttu.
  • Vahvuuksia: Huolellisuus ja tekstin ymmärrettävyys.
  • Heikkouksia: Kotitehtävän 1 kaavio linkitetty docx-tiedostona kun olisi voinut laittaa kuvana suoraan wikiin. Ei kuitenkaan aiheuta ongelmaa.

Paula Kokko

  • Yleisesti: Huolellisesesti teyhdyt tehtävät, ymmärrettävää tekstiä.
  • Vahvuuksia: Selvästi nähnyt vaivaa tehtävien tekemisessä.
  • Heikkouksia: Huomaa ettei välttämättä ennakkotietoja tietoliikennetekniikkaan liittyvistä termeistä ole ollut kun taajuuskaistaa kysyttäessä vastataan kannettavan kellotaajuudella, mutta kurssille on tultu oppimaan ja varmasti tämäkin on opittu kurssin aikana. Ei mitään suurempia heikkouksia.

Ida Korpivaara

  • Yleisesti: Ennakkotehtäviin vastattu hyvin, luentoyhteenvedot hieman pitkät muttei kuitenkaan liian pitkät ja kotitehtäviin on vastattu sopivasti.
  • Vahvuuksia: Tehtävät näyttää hyvältä ja kotitehtävän 1 kaavio on sivulla kuvana.
  • Heikkouksia: Joidenkin makuun vähän pitkähköt luentoyhteenvedot.

Juha Laari

  • Yleisesti: Luentoyhteenvetoihin panostettu enemmän kuin kotitehtäviin tai ennakkotehtäviin, hieman lyhyet vastaukset joihinkin tehtäviin.
  • Vahvuudet: Luentoyhteenvetoihin paneuduttu.
  • Heikkoudet: Joidenkin kotitehtävien ja ennakkotehtävien vastaukset hieman lyhyitä.

Mikko Paasonen

  • Yleisesti: Luentoyhteenvedot sopivan napakat, ennakkotehtävät ja kotitehtävät hyvin tehty.
  • Vahvuudet: Sivulle laitettu 1. kotitehtävän kaavio kuvana.
  • Heikkoudet: Vaikkei mallisivussa ennakkotehtävillä ole otsikkoja, sivun rakenne olisi selvempi jos ennakkotehtävät olisi eroteltu omaksi osakseen tai annettu niille otsikko.

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.

Sähköpostin lähettäminen ei vaadi reaaliaikaista tiedonsiirtoa vaan datan siirtämisessä tärkeintä on käyttää kommunikointiväylä mahdollisimman tehokkaasti. Ethernet-kaapelilla adsl-modeemiin yhdistetyn tietokoneen lähettäessä sähköpostin on tietokone pakettikytkentäisen verkon kautta yhteydessä sähköpostipalvelimeen. Yksittäisen käyttäjän lähettäessä sähköpostia myös kanavoinnilla on suuri merkitys ettei yksittäinen käyttäjä varaa koko yhteyttä itselleen vaan vain tarvitsemansa osan. Sama tilanne on puhelimella lähetettäessä pikaviesti toiselle käyttäjälle. Tehokkuuteen vaikuttaa sekä verkkotekniikka että kanavointi.

Bluetooth yhteydessä tehokkuutta parannetaan kanavoimalla eri paketit eri protokollien avulla riippuen niiden laadusta. SCO (Synchronous Connection Oriented link) protokollaa käytetään viiveelle herkän datan siirtämiseen kuten äänen, kun taas puolestaan ACL (The Asynchronous Connectionless Link) protokollaa käytetään datan siirtoon joka ei ole yhtä herkkä viiveille. Bluetooth-yhteydessä siis eri datapakettien kanavointi eri tavalla on suurin tehokkuutta parantava tekijä.

Viikoittainen ajankäyttö

Luentoviikko 1

  • Lähiopetus: 6 h
  • Kotitehtävät: 1 h

Luentoviikko 2

  • Lähiopetus: 6 h
  • Kotitehtävät: 1 h

Luentoviikko 3

  • Lähiopetus: 6 h
  • Kotitehtävät: 1 h

Luentoviikko 4

  • Lähiopetus: 6 h
  • Kotitehtävät: 1 h

Tenttiin valmistautuminen:


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