meta data for this page
  •  

Oppimispäiväkirja

Oppimispäiväkirjaan kirjataan omalta osin omaan oppimiseen vaikuttavia tekijöitä.

Ennakkonäkemys aihealueesta

Tietoliikenne on minulle erilaisten laitteiden, kuten tietokoneiden, puhelinten ja tulostimien kommunikointia kattavien ja monimuotoisten tietoliikenneverkkojen kautta. Näiden verkkojen toiminassa erilaiset protokollat ovat keskeisessä asemassa tiedonsiirron hallitsijoina. Tietoliikennetekniikka helpottaa huomattavasti nykypäivän ihmisen elämää erilaisten interaktiivisten palvelujen, kuten youtuben ja hotmail-sähköpostin kautta. Tietoliikenteessä yleisiä termejä ovat data, IP-osoite, HTTP, ADSL ,palvelin ja bluetooth.

Luentoyhteenvedot

Luentopäivä 1:

  • Päivän aihe: Tietoliikenne yleisellä tasolla, kerrosmallit ja protokollat. Kurssin yleistiedot.
  • Päivän tärkeimmät asiat: Erilaiset kerrosmallit(OSI, TCP/IP kolmen kerroksen teoriittinen malli), protokollat (TCP ja IP), yleistä termistöä, erilaisten tietoliikkenneverkkojen arkkitehtuuri ja niiden muodostama kokonaisuus.
  • Mitä opin tällä kertaa: Erilaiset tietoliikkenverkot ovat lopulta kaikki jollain tavalla yhteydessä toisiinsa, protokollien rakenne, kerromalleissa tieto kulkee aina alimman kerroksen kautta
  • Mitä jäi epäselväksi: Muut kerrosmallit, esim. tietoa niiden paljoudesta (muut kuin TCP/IP, OSI ja teoriittinen malli).

Luentopäivä 2:

  • Päivän aihe: Tiedon siirtäminen järjestelmien välillä, siirtotiet ominaisuuksineen.
  • Päivän tärkeimmät asiat: Siirtoteiden erilaisuudet. Johtimettomanat (ilma, vesi jne.) ja johtimelliset (valokuitu, koaksikaapeli, parikaapeli) siirtotiet. Häiriöt tiedonsiirrossa ja niiden vähentäminen mm. johdinpareja kietomalla sekä eristämällä. Protokollia.
  • Mitä opin tällä kertaa: Erityisesti siirtoteiden moninaisuuden ja häiriöiden huomioinnin. Myös eri siirtoteiden oleelliset ominaisuudet. Protokollista ja standardeista. Erityisesti standardointi-organisaatioiden prossessien pitkäkestoisuus ja mahdollinen monimutkaisuus.
  • Mitä jäi epäselväksi: Ylikuuluminen.

Luentopäivä 3:

  • Päivän aihe: Järjestelmien väliset linkit.
  • Päivän tärkeimmät asiat: Kanavointi (multiplexing: CDMA, FDMA, ADMA ja TDMA), signaalien koodaustekniikat (digitaalisessa muodossa: Machester, NRZ-L ja mm. Inverted Manchester ja analogisessa muodossa: ASK, FSK), virheet tiedonsiirrossa, asynkroninen ja synkroninen tiedonsiirto (läheteään merkki kerrallaa vs. joukko bittejä).
  • Mitä opin tällä kertaa: Kanavointitekniikat ja niiden perusteet, erilaiset signaalien koodaustavat, erilaiset signaalien muodot (koodaus), virhetilanteiden huomaaminen ja käsittely.
  • Mitä jäi epäselväksi: Yksityiskohtia eri koodaustekniikoista (lievästi).

Luentopäivä 4:

  • Päivän aihe: Eri verkkotyyppit ja sovellukset.
  • Päivän tärkeimmät asiat: Reitittäminen (piirikytkentä, pakettikytkentä (datagrammi, virtuaalipiiri)), verkkojen rakenteet sekä niiden erilaisuudet.
  • Mitä opin tällä kertaa: Erilaiset kytkentavatat verkossa (ominaisuudet, käyttökohteet ja tavat), mm. LAN topologiat(väylä, tähti, puu, ympyrä), verkon ruuhkautuminen.
  • Mitä jäi epäselväksi: Eksityiskohtia ALOHA:sta ja slottet ALOHA:sta.

Mitä opin kurssin aikana

Hyvin abstraktilla tasolla selitettynä:

Tietoliikenne perustuu useiden yhteen liitettyiden verkkojen hyödyntämiseen. Näissä verkoissa toiminta on abstraktilla tasolla reitittimien ja siirtoteiden hyödyntämistä erilaisten järjestelmien välillä. Järjestelmien välisessä viestinnässä erilaiset protokollat ovat keskeisessä asemassa ns. keskustelun mahdollistajina. Siirtoteillä kulkevat signaalit voivat olla monessa eri muodossa ja ne voidaan jaotella kulkemaan eri kanavilla eri tavoin eri periaatteiden mukaan. Virheiden huomaaminen ja käsittely sekä ruuhkan hallinta ovat tärkeitä toimia viestinnän sujuvuuden kannalta.

Koti -ja ennakkotehtävät

Ennakkotehtävä 1 (luennolle nro. 1)

Ennakkotehtävä on otsikon “oppimispäiväkirja” jälkeen wiki-sivun alussa.

Kotitehtävä 1 (1. luento)

Tehtävänanto: 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.

  1. Miten tapahtuu bluetooth yhteyden virheenkorjaus?
  2. Mitä protokollaa käytetään langattoman yhteyden datansiirrossa?
  3. Miten modeemin sisäinen palomuuri toimii?

Ennakkotehtävä 2 (luennolle nro. 2)

Tehtävänanto: 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.

Matkapuhelinten 3G (UMTS) verkko käyttää taajuuksia 900 MHz ja 2100 MHz maksimisiirtonopeudella 21 Mbit/s.

Modeemi (WLAN): siirtonopeus max 300 Mbit/s ja taajuus 2,4 Gz

Kotitehtävä 2 (2. luento)

Tehtävänanto: 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.

Kannettavan tietokoneen ja modeemin välinen yhteys voidaan mahdollistaa wlan-tekniikalla. Tässä siirtotienä on ilma ja protokolla voi olla esim. Wi-Fi, jonka toimivuuteen vaikuttaa erityisesti etäisyys modeemin ja kannettavan välillä.

Wi-Fi: http://compnetworking.about.com/od/networkprotocols/tp/guide-to-wireless-network-protocols.htm

PC:n ja Hotmail-palvelun välinen yhteys voidaan hoitaa esim. parikaapelia ja valokuitua hyödyntämällä. Protokolla PC:n ja hotmail-palvelimen välisessä kommunikoinnissa voi olla esim. POP (Post Office Protocol). POP hakee sähköpostiviestejä palvelimelta käyttäjälle. Eri palvelinten välinen yhteys voidaan hoitaa valokuidulla tai esim. parikaapelilla. Palvelimen kommunikointi toisten palvelimien kanssa voidaan hoitaa SMTP (Simple Mail Transfer Protocol)-protokollalla.

POP: http://www.webopedia.com/TERM/P/POP2.html

SMTP: http://www.webopedia.com/TERM/S/SMTP.html

Kännykän ja Youtube-palvelun välinen yhteys mahdollistetaan siirtotiemäisesti ilman sekä parikaapelin ja/tai valokuidun avulla. Kännykkä ottaa yhteyden 3G tukiasemaan, joka vuorostaa ottaa yhteyden runkoverkkoon. Runkoverkosta etsitään reitti Youtube-palvelimelle. 3G yhteydessä voidaan käyttää UMTS (Universal Modile Telecommunication Service)-protokollaa. Runkoverkossa voidaan käyttää Ethernet-protokollaa.

UMTS: http://www.protocols.com/pbook/umtsfamily.htm

Ethernet: http://www.dcs.gla.ac.uk/~ross/Ethernet/protocol.htm

Ennakkotehtävä 3 (luennolle nro. 3)

Tehtävänanto: Etsi toisessa kotitehtävässäsi valitsemissasi siirtotieratkaisuissa käytetty koodaus- ja kanavointitapa.

Valokuitu:

kanavointitapa: WDMA (Wavelenght Divison Multiple Access) / TDMA (Time Division Multiple Access)

koodaustapa: NRZ-L (Non Return To Zero-Level)

Parikaapeli:

kanavointitapa: FDMA (Frequency Division Multiple Access)

koodaustapa: FSH (frequency Shift Keying)

Ilmatie:

kanavointitapa: FDMA (Frequency Division Multiple Access)

koodaustapa: ASH (Amplitude Shift Keying)

Kotitehtävä 3 (3. luento)

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

  • Ettanen Anna

Vahvuudet: Rakenteellisesti selkeä toteutus, tehtävien vastaukset suurilta osin kattavia.

Heikkoudet: Joidenkin tehtävien vastauksissa on havaittavissa kysymysmerkkejä “?”, jotka viestivät epävarmuudesta vastauksen suhteen.

  • Tuominen Linda

vahvuudet: Tehtävät ovat selkeästi ratkaistuja ja kattavia.

heikkoudet: Ei havaittavissa.

  • Vesikko Jarmo

vahvuudet: Ytimekäs toteutus tehtävien osalta.

heikkoudet: Ei merkittäviä puutteita.

  • Smolander Juha-Matti

vahvuudet: Osaaminen on helposti havaittavissa. Kattava toteutus, riittävä tarkkuus eri osioissa.

heikkoudet: Sisältöä on mahdollista muuttaa helpommin luettavaksi.

  • Rautauoma Raine

vahvuudet: Tehtävät ovat sisällölisesti hyvin toteutettuja, kaikki oleellinen on mukana.

heikkoudet: Ulkoasu tehtävien sijoittelun suhteen eroaa hieman kurssin valtavirrasta.

Ennakkotehtävä 4 (luennolle nro. 4)

Tehtävänanto: 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: Artikkelissa käsitellään WLAN (Wireless Local Area Network)-verkkoihin perustuvia uusia standardeja, jotka mahdollistavat siirtonopeuksien huiman kasvamisen. Taajuuksien jakaminen ja monitie eteneminen nousevat kanavoinnin yhteydessä merkittäviksi menetelmiksi uusissa teknlogioissa. Myös modulaatio -ja koodaustekniikoilla on osansa kehityksessä. Standardien välinen kilpailu näkyy niiden käyttöönottamisella ennen kuin ne ovat edes kokonaan valmiita. Laitteistovalmistajat ottavat tässä tietoisia riskejä, mikä voi näkyä tietyn standardin yleisenä suosimisena (esim. TCP/IP:n tapauksessa).

LTE: LTE (Long Term Evolution)-tekniikka on suunniteltu tehostamaan mobiiliviestintää 4G verkoissa. Uusia asioita kurssin opetuksen suhteen ovat mm. EPC (Evolved Packet Core)-verkkoarkkitehtuuri ja CSFB (Circuit-Switched Fallback)-kytkentä. CSFB on itselleni kiinnostava LTE:n ominaisuus, koska siinä esiintyy samoja ominaisuuksia kuin kurssilla käydyssä piirikytkentäisessä verkossa. LTE:n on alunperin määritelty 3G teknologiaksi, mutta tätä määrittelyä on myöhemmin muutettu 4G muotoon. Itse haluaisin tietää mitä ominaisuuksia LTE:ltä puuttui, kun se oli määritelty 3G teknologiaksi? Myös LTE:n kyky sopeutua motitie-etenemiseen mietityttää minua. Voiko LTE hyödyntää monitie-etenemistä?

Lähteet (LTE):

http://www.extremetech.com/mobile/110711-what-is-lte

http://etn.fi/index.php?option=com_content&view=article&id=571%3Aemc-hairiot-kuriin-lte-puhelimessa&catid=26&Itemid=140

http://en.wikipedia.org/wiki/LTE_(telecommunication)

Kotitehtävä 4 (4. luento)

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.

Oman modeemini ja runkoverkon sisällön välinen yhteys vaihtelee eri siirtoteiden mukaan. Valokuidusta puhuttaessa tehokkuus saavutetaan vähäisillä mahdollisillä häiriömäärillä, erilaisina kanavointimahdollisuuksilla (TDMA, ADMA), eri signaalin koodaustavoilla (esim. NRZ-L) ja mm. yksityyppisillä kaapeleilla. Vähäinen häiriömäärä perustuu valokaapelin signaalin valo-olomuotoon ja yksityyppisessä kuidussa eri aaltojen vaimeneminen on suhteellisen vähäistä verrattuna monityyppiseen. Parikaapelissa häiriön aiheuttajia on monia, mm. erilaiset inpulssipiikit, lämpökohina ja ylikuuluminen. Tässä kanavointimahdollisuuksina ovat FDMA, TDMA, CDMA ja ADMA. Parikaapelin signaali voidaan koodata monella eri tavalla ja myös sillä on suuri merkitys verkon ja kulkutien tehokkuuteen (koodaustapana esim. FSK). Koaksikaapelilla on samoja ominaisuuksia parikaapelin kanssa ja sekin voi toimia signaalin välittäjänä joissain verkon kohdissa.

Tehokkaan yhtäaikaisen verkon kuormituksen perusteena voinaan pitää kanavoinnin, reitittimien ja protokollien yhteistoimintaa. Myös valittu siirtotie vaikuttaa tehokkuuteen. Kanavointi jakaa siirtokapasiteetin kanaviin, joissa tarpeeksi pienet paketit pystyvät kulkemaan tehokkaasti, kunhan paketit reititetään oikein. Reititys perustuu erityisesti pakettien ohjausinformaatioon, mutta myös verkon eri solmujen toimintaan (reitittimet). Tehokkuuteen päästään, kun pakettien siirrossa huomioidaan datagrammi ja virtutaalipiirien hyödyt ja haitat. Reitittimillä jonot vaikuttavat liikenteen tehokkuuten suuresti. Jonoihin voidaan vaikuttaa tehokkailla loogisilla yksiköillä ja oikeanlaisella ruuhkanhallinnalla (esim. flooding vs. backtracking).

Viikoittainen ajankäyttö

  • Luentoviikko 1

Lähiopetus: 6 h

Kotitehtävä ja oppimispäiväkirja: 1 h

Itseopiskelu: 45 min

  • Luentoviikko 2

Lähiopetus: 6 h

Kotitehtävä ja oppimispäiväkirja: 1,5 h

Itseopiskelu: 45 min

  • Luentoviikko 3

Lähiopetus: 6 h

Kotitehtävä ja oppimispäiväkirja: 1.5 h

Itseopiskelu: 45 min

  • Luentoviikko 4

Lähiopetus: 6 h

Kotitehtävä ja oppimispäiväkirja: 1.5 h

Itseopiskelu: 45 min


Pääsivulle