Oppimispäiväkirja

Oppimispäiväkirjaan kirjataan omalta osin omaan oppimiseen vaikuttavia tekijöitä.

Ennakkonäkemys aihealueesta

Kotona langaton verkko, tietokoneet, printterit, puhelimet, tabletit, gps, telkkari, kahvinkeitin → siis melkein kaikissa sähköisissä laitteissa on nykyään jonkinlaista tietoliikennetekniikkaa. Huolestuttavaa: tietoturva ja yksilöitävyys, haavoittuvuus. Tietoliikenne liiketoiminnassa: Nokia, Apple, Samsung (liiketoiminnan tulevaisuus Suomessa on iso kysymysmerkki). Ilman bittinikkareita ollaan aika kädettömiä: ATK-tuki töissä ja yliopistolla. Kuka luotettava hoitaisi ATK-tuen kotona? Eloa ja oloa helpottavat järjestelmät. Mutta meneekö se niin vai tuleeko tietotekniikan myötä aina vaan lisää hommia? Ainakin tietotekniikan kanssa tapellessa aikaa palaa… Ärsyttää, kun joku ajattelee puolestani ja luulee tietävänsä mitä haluan: Word-ohjelma, yksilöidyt mainokset. Hassua, että vaikka kaikki muuttuu ja kehittyy kiihtyvällä tahdilla, niin silti koko homma perustuu edelleen siihen 0/1 -koodaukseen.

Luentoyhteenvedot

Luentopäivä 1:

  • Päivän aihe: Tietoliikennetekniikka yleisesti, kerrosmallit ja protokollat
  • Päivän tärkeimmät asiat: Kommunikointimalli, 3 kerroksen teoreettinen malli, Protokollan sisältö: syntaksi, semantiikka ja ajoitus, OSI ja FCP/IP -mallit
  • Mitä opin tällä kertaa: Erilaiset innovaatiosyklit, jotka esiteltiin luennon johdanto-osassa, olivat minulle uutta tietoa. Sen, että kommunikointimalli on teoreettinen malli, joka kuvaa tietoliikenneprosessia, ja mitä tehtäviä kommunikointimallilla voi olla. Kerrosarkkitehtuuri tarkoittaa järjestelmän toimintojen jakamista pienempiin osiin, jotta järjestelmästä tulee hallittavampi. Selvisi myös, että FTP on tiedonsiirtotyökalu, portti on sovelluksen osoite ja että tietoliikennetekniikassa protokolla tarkoittaa sovittua tapaa toimia kun kommunikoidaan kahden laitteen välillä.
  • Jäi epäselväksi: Käytännön juttuja. Minkä ohjeiden mukaan kotitehtävät tehdään: Nopassa olevien vain Wikistä löytyvien Essin/Ollin? Miten Wikiin saa liitettyä tiedoston?

Luentopäivä 2:

  • Päivän aihe: Protokollien yleiset toiminnot, tietoliikenteen standardointi, siirtotiet, tiedonsiirto
  • Päivän tärkeimmät asiat: Protokolla koostuu syntaksista, semantiikasta ja ajoituksesta (tästä puhuttiin jo 1. luennolla), standardointiin liittyy paljon problematiikkaa vaikka se samalla mahdollistaa monia asioita, siirtoteitä on johtimellisia ja johtimettomia, Sini-aallot ja Hertzit tiedonsiirrossa ja kaistanleveydessä.
  • Mitä opin tällä kertaa: Käytiin läpi protokollien erilaisia toimintoja (segmentointi ja kokoaminen, paketointi, yhteyden hallinta, toimitus oikeassa järjestyksessä, vuon valvonta, virheen havainnointi, osoitteet, kanavointi ja kuljetuspalvelut). Ymmärsin, että yhden protokollan ei tarvitse sisältää näitä kaikkia toimintoja. Internetin standardointia hoidetaan laajan organisaation kautta. Siirtotiet jaetaan johtimellisiin (parikaapeli, koaksiaalikaapeli, valokuitu ja sähköjohto) sekä johtimettomiin (mikroaaltolinkit, satelliittilinkit, radiotie ja infrapunalinkit). Johtimeton tiedonsiirto tarkoittaa langattomuutta (signaali etenee antennien välityksellä). Antennityyppejä on useita erilaisia (ympärisäteilevät, eri tavoin suuntaavat, sektoriantennit, satelliittiantennit). Millainen on analogisen ja digitaalisen signaalin ero. Opin myös, että mitä suurempi tiedonsiirtonopeus, sitä lyhyempi etäisyys ja mitä suurempi taajuus, sitä suurempi signaalin vaimeneminen.
  • Jäi epäselväksi: Kanavoinnin käsitettä en ymmärtänyt. Minusta luennoilla on käsitelty ihan perusasioita, mutta niiden soveltaminen ennakkotehtäviin ja tehtäviin on osoittautunut erittäin haasteelliseksi.

Luentopäivä 3:

  • Päivän aihe: Signaalien (analoginen, digitaalinen) koodaustekniikat, asynkroninen vs. synkroninen tiedonsiirto, erityisesti virheen korjaus, kanavointi eli multipleksointi
  • Päivän tärkeimmät asiat: Digitaalisen signaalin erilaiset koodaustekniikat, digitaalisen datan muuttaminen analogiseksi signaaliksi. Virheen havainnoinnin ja korjauksen toimintaperiaatteet; laskuesimerkkejä. Perusteet kanavoinnin käytölle ja jaottelu erilaisiin luokkiin (taajuusjakokanavointi, aikajakokanavointi, koodijakokanavointi ja aallonpituusjakokanavointi).
  • Mitä opin tällä kertaa: Digitaalisen signaalin koodaus perustuu 0/1 -vaihteluun. Digitointi tarkoittaa analogisen datan muuttamista digitaaliseksi signaaliksi. Bluetooth käyttää analogista dataa ja analogista signaalia. Tarkistussumman käyttö virheen havaitsemisessa sekä neljä erilaista virheen kontrollointitekniikkaa (Automatic Repeat Request, Stop and Wait, Go Back N ja Selective Reject). Selvisi myös tuo kanavoinnin eli multipleksoinnin käsite, jota olisin kaivannut edellisessä ennakkotehtävässä. ADSL:ssä jakelusuunta on laajempi kuin paluusuunta (ihan järkevää, kun hetkeksi pysähtyy ajattelemaan).
  • Jäi epäselväksi: Mikä tässä luennossa oli tärkeintä.

Luentopäivä 4:

  • Päivän aihe: Reititys, ruuhkan hallinta verkkotasolla, lähiverkot ja High Speed Lans, langattomat verkot
  • Päivän tärkeimmät asiat: Reitityksen kriteerit ja niiden sisältö, reititysstrategiat ja niiden vertailu, solmun rakenne ja ruuhkan hallintatavat, lähiverkkokonsepti ja kehitys, lähiverkkotopologiat, LAN protokollat, MAC-protokolla, LAN-verkkojen toiminnan laajennus (siltaus, reititys), High Speed LANien teknologiat, Ethernet-teknologia, langattomien verkkojen pääpiirteet.
  • Mitä opin tällä kertaa: Selvisi millä perusteella viesti reititetään (lyhin reitti, edullisin reitti) ja miten se lasketaan; ja mitä tapahtuu, kun viestien lähetys ruuhkautuu ja miksi joku viesti voi jäädä kokonaan saapumatta. Samoin selvisi lähiverkko-teknologioiden historia ja se, miksi lähiverkot ovat niin suosittuja. Mieleen jäi myös topologiat (väylä, puu, rengas ja tähti) ja se, että tähti on tätä päivää. Salaperäinen käsite Ethernet aukeni ainakin siltä osin, että se liittyy lähiverkkojen siirtoteihin. MAC-protokollaa tarvitaan siirtotien kapasiteetin tehokkaaseen jakamiseen ja hallintaan. LAN-verkkojen toiminnan laajennukseen liittyen siltauksen ja reitityksen ero ja se, että reititys on monimutkaisempaa. High Speed LAN-teknologioista jäi mieleen ALOHA ja Slotted ALOHA ja miten viestien törmäys tapahtuu. Langattomista verkoista jäi mieleen se, että viesti voi tulla perille useaa eri kautta ja viestin heijastuminen eri pinnoista edistää osaltaan viestin perillemenoa.
  • Unordered List ItemJäi epäselväksi: Varsin looginen kokonaisuus.

Mitä opin kurssin aikana

Ennen opintojaksoa tiesin tietoliikennetekniikasta vain pieniä häivähdyksiä. Olen yrittänyt kasvattaa ymmärrystäni olemalla läsnä luennoilla (myös henkisesti!), kertaamalla luentokalvot ennen seuraavaa kertaa ja tekemällä annetut harjoitukset, vaikka se on kyllä osoittautunut haasteelliseksi. Lisäksi olen lukenut Stallingsin kirjan. Kirja sinänsä on hyvin kirjoitettu ja varsinkin alkuosan luvut pelittivät hyvin yhteen luennoilla saadun tiedon kanssa. Välillä ja varsinkin kirjan loppuosassa oli kuitenkin sivutolkulla tekstiä, josta en ymmärtänyt sanaakaan. Tieto on lisääntynyt paljon, mutta silti koen olevani vasta aivan ymmärryksen alkuasteilla. Tämä oli kuitenkin erittäin hyödyllinen kurssi, sillä nyt koen, että olen oppinut ainakin sen verran, että osaan kysyä ja kyseenalaistaa. Luennoitsijalle kiitos hyvistä luennoista ja käytännönläheisistä esimerkeistä luennoilla.

Kotitehtävät

Kotitehtävä1:

Tietokone

  • lähinnä Internet ja MS Office-ohjelmat
  • ei ainuttakaan peliä käytössä
  • toimintayhteys tulostimiin, mutta ei valitettavasti langattomasti
  • voi päivittää gps-laitetta (kartat ja nopeudenvalvontatolpat)

Televisio

  • perinteinen yksisuuntainen ajanvietettä tarjoava laite
  • mahdollisuus langattomaan internet-yhteyteen
  • maksullisia lisäpalveluita ei ole käytössä

Auton keskustietokone (ECU) ja radio

  • yhdessä läppärin kanssa huoltojen kuittaus, virheanalyysit, vikakoodit, suorituskyvyn määrittely, online datan luenta ajon aikana
  • autoradiossa Bluetooth-järjestelmä, joka keskustelee puhelimen kanssa

Gps

  • kartat, ajo-ohjeet
  • toimii myös todellisen nopeuden näyttäjänä ja kertoo matka-ajan

Puhelin

  • soittamisen lisäksi kalenteri, kamera ja sykemittari
  • keskustelee auton Bluetooth-järjestelmän kanssa

1. Miksi digitv toimii niin huonosti?

2. Kannattaako tietokoneiden automaattipäivitystä pitää päällä?

3. Miten paljon laajemmin voisin tietokonetta hyödyntää? Esim. sovelluksia?

Ennakkotehtävä 2:

Tietokone

  • datanopeus: latausnopeus Soneran testillä 5,17 Mbit/s ja lähetysnopeus 0,82 Mbit/s.
  • taajuuskaista: langaton verkko toimii yleensä 2,4 gigahertsin taajuusalueella

Televisio

  • symbolinopeus: 6,875 Msymbol/s
  • taajuuskaista: 586-682 MHz (Joutseno)

Auton keskustietokone (ECU)

  • datanopeus: hidas CAN-väylä < 125 kbps; turvallisuusjärjestelmät (nopea väylä) 10 Mbps saakka

GPS

  • radiosignaali kolmelta satelliitilta, tietää satelliittien korkeuden, laskee signaalikulkuajan, paikannus kolmiomittauksella

Puhelin (3G)

  • datanopeus: yleensä 3,6 Mbit/s, mutta jopa 42 Mbit/s
  • taajuuskaista: nopeimmalla yhteydellä taajuus 2100 MHz

Kotitehtävä 2:

Siirtotiet:

  • ADSL käyttää parikaapelisiirtotietä eli puhelinverkkoa.
  • TV-jakeluverkko käyttää suojattu koaksiaalikaapelisiirtotietä.
  • Auton CAN-väylä käyttää kierrettyä parikaapelia.

Protokollat:

  • IP on TCP/IP-mallin Internet-kerroksen protokolla, joka huolehtii IP-tietoliikenne-pakettien toimittamisesta perille pakettikytkentäisessä Internet-verkossa. Se on myös koko Internetin ydin ja ainoa asia, mikä kaikkia Internetiin liitettyjä koneita yhdistää. IP-paketit toimitetaan perille IP-osoitteiden perusteella. IP-pakettien perille toimittamista sanotaan reitittämiseksi ja sen tekevät reitittimet perustuen reititys-protokollien välittämään tietoon IP-osoitteiden sijaintipaikoista Internetissä ja lyhyimmistä reiteistä näiden välillä. Tällä hetkellä Internetissä on yleisimmin käytössä IP-protokollan neljäs versio eli IPv4.
  • CAN on moni-isäntäinen protokolla, jossa väylälle lähetetyt viesti eivät sisällä minkään solmun osoitteita. Viestillä on sen sijaan yksikäsitteinen tunniste. Jokainen solmu, laite, vastaanottaa viestin sekä lukee tunnisteen. Tämän jälkeen solmun laite päättää, sisältääkö viesti sille tarpeellista tietoa. Protokollan määritys on KWP-2000 ja linkki siihen löytyy Ross-Techin sivuilta.
  • Bluetooth on avoin standardi laitteiden langattomaan kommunikointiin lähi-etäisyydellä. Bluetooth on lyhyen kantaman radiotekniikkaan perustuva langaton tiedonsiirtotekniikka, jonka tarkoituksena on ollut korvata kaapelit matkapuhelinten, PC:n, tulostinten ja muiden oheislaitteiden välillä. Bluetoothilla korvataan myös infrapunayhteyksiä, koska se on toimintavarmempi ja monipuolisempi siirtotekniikka eikä tarvitse esimerkiksi optista kontaktia yhteyslaitteiden välillä. Bluetooth-teknologia mahdollistaa myös yhteyslaitteiden autentikoinnin ja tiedonsalauksen eli kryptauksen. Esimerkkejä ylemmän tason protokollista, joita voidaan käyttää Bluetooth-yhteydellä ovat mm. vCard/vCalendar, WAE, OBEX ja UDP/TCP.

Ennakkotehtävä 3:

Digitv-signaali vastaanotetaan virittimeen MPEG-2-kuljetusvirtana. Kanavoinnin purkulaitteessa virta jaetaan kryptatuiksi video-, audio- ja datavirroiksi. Maksullisten kanavien katsomiseen tarvitaan salauksen purku, ja lopuksi dekooderi muuntaa virran video-, audio- ja datasignaaliksi. Laitteen toiminnasta ja interaktiivisista sovelluksista lähtee tieto paluukanavan kautta.

CAN-väylässä käytetään NRZ-koodausta (non-return-to-zero). Jos tiedon siirrossa jännite 1V esittää 1-bittiä ja jännite -1V esittää 0-bittiä ja yhden bitin siirtojakso on 1 sekunti, niin bittijono 111 tarkoittaa 3 sekunnin ajan 1V jännitettä linjalla.

Kotitehtävä 3:

Kira Hellström

Vahvuudet: Kaikki tehtävät tähän mennessä tehty asiallisesti.

Heikkoudet: En keksi yhtään.

Mahdollisuudet: Tällä tasolla kun jaksaa panostaa, niin tenttiin kertaus tulee olemaan helppoa.

Uhkat: Sivu jää muiden kiireiden takia viimeistelemättä (mutta en usko tähän).

Paula Kokko

Vahvuudet: Wiki-sivu on selkeästi ryhmitelty, mikä teki lukemisen helpoksi.

Heikkoudet: Vaikein tehtävä on jäänyt kesken.

Mahdollisuudet: Tässä on erinomainen alku erittäin hyvälle suoritukselle.

Uhkat: Jälkikäteen on työlästä käydä miettimään aikaisempiin luentoihin liittyviä aiheita.

Tuomo Kuosma

Vahvuudet: Kaikki tehtävät tehty tähän asti SWOT-analyysiä lukuun ottamatta, aiheita on käsitelty todella laajasti.

Heikkoudet: Sivun ryhmittely on haasteellinen, viikoittainen ajankäyttö on jäänyt raportoimatta.

Mahdollisuudet: Kuten Kiralla, tässä on tehty hyvää pohjatyötä tenttiä varten.

Uhkat: Viikoittainen ajankäyttö on jäänyt dokumentoimatta, joten se pitää säveltää?

Juha Laari

Vahvuudet: 1. luentoon asti tehtävät on hoidettu niin kuin pitää.

Heikkoudet: Wiki-sivua on päivitetty vain kurssin alussa.

Mahdollisuudet: Vielä ehtii petraamaan kaikkien osa-alueiden osalta.

Uhkat: Liian paljon on jäänyt tekemättä ja aika loppuu.

Mika Peippo

Vahvuudet: Tehtäviin on käytetty valtavasti aikaa ja pohdintaa.

Heikkoudet: Tekstiä on niin paljon, että kaikkea ei millään jaksa lukea. Muiden wiki-sivustoja on kyllä arvioitu, mutta en oikein löytänyt SWOT-analyysin elementtejä arvioinnista.

Mahdollisuudet: Tässäkin on tehty hyvää pohjatyötä tenttiä ajatellen.

Uhkat: Sama kuin Kiralla, mutta Mikan tuntien en usko.

Ennakkotehtävä 4:

Tunneilla mainittiin standardeista puhuttaessa niiden ongelmaksi nimenomaan niiden hidas hyväksymisprosessi, mistä tämäkin artikkeli lähtee liikkeelle. Signaalin monitie-eteneminen kuulosti myös tutulta, kolmannella luennolla kuulimme mitä aikajakokanavointi tarkoittaa. Artikkelissa käsitellään taajuusalueita, kaistanleveyksiä ja siirtonopeuksia ja listataan niiden hyviä ja huonoja puolia, kuten luennoillakin tehtiin. Saimme paljon selvitystä sille, että mitä suurempi taajuus, sen herkempi lähetys on häiriöille ja sitä lyhyempi on signaalin kantomatka. Lisäksi ongelmaksi muodostuu kotiverkkojen kapasiteetti. Antennien suuntauksestakin meillä kerrottiin. Yhteenvetona voi todeta, että luennoilla olemme saaneet pohjan sille, että tämän artikkelin pystyy lukemaan ja ainakin suurimmaksi osaksi ymmärtämään mistä siinä on kysymys ja mitä voimme tulevaisuudelta odottaa. Meidät on myös opetettu kyseenalaistamaan annettuja nopeus- ja teholupauksia.

http://fi.wikipedia.org/wiki/LTE Wikipedia kertoo, että LTE (Long Term Evolution) on edistynyt 3G-tekniikka (joissain yhteyksissä myös 4G:ksi kutsuttu), jonka tarkoitus on kasvattaa datan siirtonopeuksia, lyhentää viiveitä, parantaa palveluita ja vähentää kuluja. LTE-tekniikassa datan siirtoon käytetään tekniikoita, joista emme ole luennoilla kuulleet. Wikipediassa mainitaan Transmit Diversity, Closed/Open-Loop Spatial Multiplexing ja Multi-User MIMO. Wikipedian sivulla kerrotaan myös, että LTE:ssä verkon arkkitehtuuria on yksinkertaistettu, mikä lyhentää viiveitä tiedonsiirrossa ja vähentää operaattorien kustannuksia. Lopuksi mainitaan, että LTE:n käyttöönottoa helpottaa sen joustavuus, sillä standardi tukee monia taajuusalueita, kaistanleveyksiä (1,4 MHz – 20 MHz) ja sekä FDD:tä että TDD:tä. Taajuusalueet ja kaistanleveydet ovat luennoilta tuttuja, mutta mitä ovat FDD ja TDD?

http://www.sonera.fi/nettiyhteydet/liikkeelle/4g+langaton+laajakaista Sonera mainostaa sivullaan 4G-verkkoaan. Sivulla ei sinänsä ole mitään varsinaisesti uutta tietoa luentoihin verrattuna, mutta se herättää kovasti kysymyksiä. Kun kyseessä on edelleen teoreettinen tarjonta, mitä se tarkoittaa kotikäyttäjälle, vaikka hän uusisi koko laitearsenaalinsa? Ja mitä ongelmia aiheutuu meille itärajan lähellä asuville, koska Venäjän puolustusvoimat käyttää samaa taajuutta kuin LTE-tekniikka?

Kotitehtävä 4:

Tietokone

Tieto siirtyy puhelinkäyttöön tarkoitettua parikaapelia pitkin ADSL-modeemiin ja siitä langatonta verkkoa hyödyntäen ympäri taloa ja tonttia. Nykyään ADSL:n tarjoama latausnopeus (5-6 Mbit/s) on täysin riittävä kotikäyttöön, eikä lähettämisnopeudessakaan ole huomattavissa suurempia viiveitä.

Televisio

Tieto siirtyy koaksiaalikaapelia pitkin ja hyödyntää taajuuskanavointia ilmeisen tehokkaasti, sillä kanavia on nykyään tarjolla valtava määrä.

Auton keskustietokone (ECU) ja radio

Auton keskustietokone on ns. tyhmä pääte, johon kaikki tarvittava tieto on syötetty valmiiksi. Jos tietoja pitäisi jostain syystä päivittää, pitäisi autoliikkeen lähiverkkoa hyödyntäen ottaa yhteys autotehtaalle, josta saataisiin tarvittava päivitystieto. Autoradio ja GSM-puhelin hyödyntävät siirtotienä infrapunalinkkiä, Bluetoothia.

Gps

Garminin navigaattorimme hyödyntää satelliittilinkkejä, enkä ole koskaan havainnut yhteyden katkeamista sen jälkeen, kun se on muodostettu.

Puhelin

Vanha nokialaiseni hyödyntää langatonta 3G-verkkoa. Saimme muutama vuosi sitten linkkiaseman lähinaapuriin, jonka jälkeen yhteysongelmat vähenivät huomattavasti. Puhelin käyttänee sekä aikajako- että taajuuskanavointia varsin tehokkaasti, luennoilta tulee mieleen ainakin termi ’cell splitting’.

Viikoittainen ajankäyttö

Luentoviikko 1

  • Lähiopetus: 6 h
  • WIKI-sivun luonti: 0,5 h
  • Luentomateriaalien ja tehtävien tulostus: 0,5 h
  • Oppimispäiväkirjan täyttö: 1,5 h
  • 1. ennakkotehtävä 0,5 h
  • 1. kotitehtävä 1,5 h
  • 2. ennakkotehtävä 1,5 h

Luentoviikko 2

  • Luentomateriaalin tulostus ja siihen perehtyminen: 1 h
  • 1. kerran luentomateriaalin kertaus: 1,5 h
  • Lähiopetus: 7 h
  • Oppimispäiväkirjan täyttö: 1 h
  • 2. kotitehtävä: 1,5 h
  • 3. ennakkotehtävä: 1,5 h
  • Tenttikirjan etsintä ja tulostus: 4 h

Luentoviikko 3

  • Luentomateriaalin tulostus ja siihen perehtyminen: 1 h
  • 2. kerran luentomateriaalin kertaus: 1 h
  • Lähiopetus: 7 h
  • Oppimispäiväkirjan täyttö: 1 h
  • 3. kotitehtävä: 1,5 h
  • 4. ennakkotehtävä: 1,5 h

Luentoviikko 4

  • Luentomateriaalin tulostus ja siihen perehtyminen: 1 h
  • 3. kerran luentomateriaalin kertaus: 1,5 h
  • Lähiopetus: 7 h
  • Oppimispäiväkirjan täyttö 1,0 h
  • 4. kotitehtävä 1,5 h
  • Oppimispäiväkirjan viimeistely 0,5 h
  • Tenttiin valmistautuminen 50,0 h
  • Tentti 3 h

Yhteensä 108,0 h


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