Oppimispäiväkirja

Oppimispäiväkirjaan kirjataan omalta osin omaan oppimiseen vaikuttavia tekijöitä.

Ennakkonäkemys aihealueesta

- Tietoliikenne merkitsee minulle tiedon siirtoa paikasta A paikkaan B, kommunikointia tiedon lähettäjän ja vastaanottajan välillä hyödyntäen erilaisia tekniikoita.

- Termejä: verkko, IP-osoite, TCP/IP, modeemi, WLAN, reititin, HTTP, 3G, Bluetooth, data.

Luentoyhteenvedot

Luentopäivä 1:

  • Päivän aihe: Kurssin aloitus, kerrosmalli
  • Päivän tärkeimmät asiat: Kerrosmalli (teoreettinen 3 kerroksen malli, TCP/IP ja OSI), protokolla
  • Mitä opin tällä kertaa: Opin kerrosmallin perusidean ja protokolla-käsitteen tietoliikennetekniikassa.
  • Jäi epäselväksi: -

Luentopäivä 2:

  • Päivän aihe: Tiedon siirto
  • Päivän tärkeimmät asiat: Protokollien yleiset toiminnot, standardointi, siirtotiet (johtimelliset, johtimettomat)
  • Mitä opin tällä kertaa: Opin lisää protokollista ja sain yleistietoa standardeista. Johtimellisten siirtoteiden yhteydessä opin erilaisista kaapeleista ja niiden ominaisuuksista. Johtimettomien siirtoteiden käsittely toimi hyvänä kertauksena lukion fysiikantunneista.
  • Jäi epäselväksi: -

Luentopäivä 3:

  • Päivän aihe: Linkit
  • Päivän tärkeimmät asiat: Koodaus- ja kanavointitekniikat, synkroninen ja asynkroninen tiedonsiirto, linkkikerroksen protokollat ja virheiden käsittely tiedonsiirrossa.
  • Mitä opin tällä kertaa: Opin perusteet erilaisista koodaus- ja kanavointitekniikoista. Virheiden käsittelystä parhaiten jäi mieleen tarkistussumman laskeminen ja erilaiset protokollat, joita noudatetaan, kun data ei saavu perille tai katoaa matkalla.
  • Jäi epäselväksi: -

Luentopäivä 4:

  • Päivän aihe: Verkot ja sovellukset, kertaus
  • Päivän tärkeimmät asiat: Verkkojen kytkennät (piirikytkentä, pakettikytkentä), reititys ja reititysstrategiat (Dijkstran algoritmi), verkon ruuhkautuminen, LAN ja LAN-topologiat (väylä, puu, rengas, tähti), Ethernet ja siihen liittyvä siirtotien varausmenetelmä CSMA/CD.
  • Mitä opin tällä kertaa: Opin piiri- ja pakettikytkennän perusideat. Reitityksen yhteydessä tuli kerrattua Dijkstran algoritmi tietojenkäsittelytieteen puolelta ja huomattua, että siitähän on käytännönkin hyötyä. Verkon ruuhkautumisessa oli hyvin havainnollistavia esimerkkejä, joten se jäi ehkä luennosta parhaiten mieleen. Muutenkin oli itselle tuttu aihepiiri, koska verkkoyhteys tuppaa hidastelemaan tuon tuosta. LAN ja Ethernet menivät ehkä osittain hieman ohi keskittymisen puutteen takia. Kyllä jotain asioita jäi silti mieleen sieltä täältä, kuten törmäysten havainnointi CSMA/CD:ssä ja LAN-topologiat.
  • Jäi epäselväksi: -

Mitä opin kurssin aikana

  • Tietoliikenneverkko: mistä koostuu, mitä asioita liittyy, miten toimii.
  • Monet lyhenteet, joihin on törmännyt useasti ennen kurssia: protokollat, koodaus- ja kanavointitavat.
  • Kerrosmallin ja tietoliikenteen perusajatuksen: lähettäjä + vastaanottaja + data + siirtotie.

Ennakkotehtävät

2. Luento: Ennakkotehtävä

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

- 3G: Taajuus (Suomessa) 900 MHz tai 2100 MHz. Nopeus riippuu palveluntarjoajasta, esim. DNA:lla 21 Mbit/s, Elisa/Saunalahdella 15 Mbit/s ja Soneralla 16 Mbit/s. Ilmoitetut nopeudet ovat tosin maksiminopeuksia ja lähes aina jäädään reilusti niiden alle.

- Bluetooth: Toimii taajuusalueella 2,4 – 2,4835 GHz. Version 2.0 maksiminopeus on 3 Mbit/s.

- WLAN: 802.11g-standardin mukaiset laitteet käyttävät 2,4 GHz:n taajuutta ja nopeus voi olla maksimissaan 54 Mbit/s.

3. Luento: Ennakkotehtävä

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

3G-matkapuhelinjärjestelmissä (UMTS) käytetään kanavointitapana W-CDMA:ta ja koodaustapana QPSK:ta. Puhelimessa on Bluetooth, jonka koodaustapana on GFSK. WLAN:ssa puolestaan käytetään kanavointitapana CSMA/CA:ta ja koodaustapana QAM:ia.

4. Luento: Ennakkotehtävä

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?

Artikkeli antoi hyvän kuvan WLAN-tekniikan kehityksestä tällä hetkellä. Tuttuja termejä luennoilta tuli vastaan mutta samalla artikkeli myös täydensi luennoilla opittua. Varsinkin langattomien yhteyksien ongelmat tulivat paremmin selväksi, toisaalta myös se, miten näitä ongelmia yritetään ratkaista tai kiertää.

LTE-tekniikka (Long Term Evolution) on usein 4G:stä käytetty nimitys, jonka on tarkoitus tuoda lisää nopeutta datan siirtoon, vähentää viiveitä ja kustannuksia sekä parantaa asiakkaan palvelua. Tarkempaa esittelyä löytyy http://www.laajakaista.fi/4g-lte. 4G LTE tuo luennoilla opetettuun uutena asiana ns. MIMO-tekniikan, jonka avulla data kulkee tukiasemasta päätelaitteeseen useita radioteitä pitkin tuoden tällä tavalla lisänopeutta ja luotettavuutta tiedonsiirtoon. Aihepiiristä heränneitä kysymyksiä: - Kuinka laajalla alueella toimii tällä hetkellä Suomessa? - Tulevatko nopeudet koskaan vastaamaan palvelutarjoajien mainostamia nopeuksia? - Tuleeko 4G korvaamaan kokonaan 3G:n lähitulevaisuudessa?

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: 1) Kuinka WLAN toimii tietoliikennetasolla? 2) Mitä ovat HSPA ja W-CDMA? 3) Kuinka matkapuhelin toimii tietoliikennetasolla?

Kotitehtävä 2

Tehtäväkuvaus: 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.

Modeemissa on sisäänrakennettu WLAN-tukiasema, joka on radioteitse yhteydessä tietokoneeseen ja iPodiin. Modeemi taas on kytketty parikaapelilla puhelinpistokkeeseen. Modeemi käyttää verkkolaitteiden välisessä tiedonsiirrossa PPP-protokollaa, jonka määrittely löytyy täältä http://www.ietf.org/rfc/rfc1661.txt

Myös matkapuhelin käyttää tiedonsiirtoon radiotietä. Puhelimessa on esim. karttapalvelu, joka toimii GPS-protokollan (määrittely: http://tools.ietf.org/html/rfc2009) mukaisesti. Testiviestien lähetys ja vastaanottaminen tapahtuu SMPP-protokollan mukaisesti (määrittely: http://docs.nimta.com/smppv50.pdf).

Kotitehtävä 3

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

Lyhyt katsaus noin parinkymmenen henkilön Wiki-sivuun osoittaa, että ne jakautuvat suurin piirtein kolmeen ryhmään: 1. lyhyet ja ytimekkäät, 2. asiantuntevat mutta napakat, 3. usean sivun pituiset, kaikenkattavat selonteot. Ryhmä 4 voisi olla “toistaiseksi tyhjät sivut” mutta jätetään ne vahvuuksien puutteen takia omaan arvoonsa. Oma sivuni näyttäisi kuuluvat ryhmään 1, joten aloitetaan analysointi siitä.

Ryhmän 1 sivuilla turhat selittelyt on jätetty pois ja vastattu ennakko- ja kotitehtävissä ainoastaan siihen mitä kysytään. Luentoyhteenvetoja voisi kai pitää “köyhähköinä” ryhmän 3 Wiki-sivujen romaaneihin verrattuna. Ryhmän 1 sivujen vahvuutena on kuitenkin ennen kaikkea selkeys ja helppolukuisuus.

Ryhmä 2 Wiki-sivuilla on puolestaan panostettu hieman enemmän koti- ja ennakkotehtäviin. Tyypillistä tämän ryhmän sivujen luojille lienee se, että aihepiiri on jo ennestään tuttu. Myös luentoyhteenvedoista löytyy muutakin kuin luentojen alaotsikot listattuna. Sivut ovat kuitenkin kokonaisuutena napakkoja.

Ryhmän 3 sivuista näkee, että kurssiin on panostettu tosissaan. Sen verran yksityiskohtaiset luentotiivistelmät joiltakin sivuilta löysin, että niitä voisi käyttää vaikka tenttiin kertaamiseen luentokalvojen sijaan. Myös koti- ja ennakkotehtävissä oli ihan kunnolla selvitetty asioita. Tällainen omistautuneisuus oman Wiki-sivun täyttämiselle on tietysti kunnioitettavaa, mutta varmasti vähempikin panostus riittäisi, jos haluaa läpäistä kurssin arvosanalla 5.

Kotitehtävä 4

Tehtäväkuvaus: 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?

WLAN: WLAN:ssa on kyse kanavoinnista. Kanavointitekniikkana toimiva CSMA/CA perustuu törmäysten estämiseen niin, että lähetetään ensin siirtotien varaava signaali ja vasta sitten itse data.

Bluetooth: Bluetoothissa käytettävä taajuusalue on jaettu 79:ään kanavaan. Lähetettäessä data jaetaan paketeiksi ja lähetetään jollakin näistä 79:stä kanavasta. Bluetoothissa käytetään ns. taajuushyppelyä (frequency hopping), joka vaihtaa lähetystaajuutta 1600 kertaa sekunnissa mahdollistaen verkon yhtäaikaisen käytön, kun useampia laitteita on liitettynä Bluetooth-verkkoon omina pikoverkkoinaan. Yhden paketin lähettäminen kestää n. 625 ms, joten sen kanava vaihtelee lähetyksen aikana n. 1000 kertaa kanavien 0-78 välillä. Tällä pyritään minimoimaan mahdolliset törmäykset ja niistä aiheutuvat pakettihäviöt.

3G-matkapuhelinjärjestelmät: 3G-verkkoa hyödyntävissä puhelimissa siirtotie jaetaan W-CDMA:n avulla. W-CDMA käyttää DS-CDMA-kanavanvaraustekniikkaa ja FDD-dupleksointia tehokkuuden ja yhtäaikaisen käytön aikaansaamiseksi.

Viikoittainen ajankäyttö

  • Luentoviikko 1

Lähiopetus: 6 h | Kotitehtävät: 2 h | Kertaus: 1 h

  • Luentoviikko 2

Lähiopetus: 6 h | Kotitehtävät: 2 h

  • Luentoviikko 3

Lähiopetus: 6 h | Kotitehtävät: 1 h | Kertaus 2 h

  • Luentoviikko 4

Lähiopetus: 6 h | Kotitehtävät ja wikisivun hiominen: 3 h


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