Oppimispäiväkirja

Olli Anteroinen

Ennakkonäkemys aihealueesta

Tietoliikenne merkitsee minulle helppoutta päästä käsiksi kulloinkin haluamaani tietoon, tietoteknisten laitteiden ja sovellusten välistä kommunikointia sekä merkittävää teknologista kehittymistä viimeisten 10 vuoden aikana. Tietoliikenne(tekniikka) muuttuu kokoajan enemmän ja enemmän integroiduksi osaksi ihmisten elämää jolloin siitä seuraa tietynlainen riippuvuussuhde. Tietoliikenne tulee koko ajan kehittymään enemmän ajasta ja paikasta riippumattomaksi joka mahdollistaa syvemmän integraation niin vapaa-ajalla kuin työelämässä. Oma ymmärrykseni tietoliikenteestä syvemmällä tasolla rajoittuu tällä hetkellä erittäin pelkistettyihin asioihin joista avainsanoina voisi olla: internet, sosiaalinen media, Wlan, reititin, hub, serveri, päätelaite, SaaS, pilvipalvelut, Iphone.

Viikko 40 - Yleiskuva, kommunikointimalli, kerrosmallit ja protokollat

Luentoyhteenveto

Kävin luentomateriaalin viikon 40 osalta itsenäisesti läpi ja siinä oli hyvin kuvattu tietoliikenteen moninaisuutta. Mieleenpainuvia asioita yleiskuvassa oli etenkin Ericssonin materiaali liittyen laajakaistatilauksien määrän kasvuun ja datan siirron kasvuun mitä on tapahtunut. Mielenkiintoista oli myös ennuste 5G -verkon kasvusta vuoteen 2020 mennessä. Tämä siitä huolimatta että 5G -verkossa (sekä jossain määrin myös edelleen 4G-verkossa) nähdään olevan edelleen ratkaisemattomia haasteita. Snyderin (2014) materiaalissa taas käytiin läpi puettavaa teknologiaa sekä sen kehitystä. Materiaalia oli “terästetty” hauskoilla esimerkeillä vaikkakin asia oli erityisen mielenkiintoista. Puettavaa teknologiaa oli jaoteltu hyvin erilaisiin kategorioihin (kuten hyvinvointi, terveys, elämäntapa). Käyttötapa jäi myös mieleen kuten älykello joka kerää, analysoi ja esittää tietoa verrattuna pelkkään tietoa keräävään sensoriin joka sitten lähettää sen erilliseen laitteeseen (kuten älypuhelin) jossa on sovellus joka vastaanottaa tiedon, analysoi sen sekä esittää sen käyttäjälle.

Kommunikointimalliin, kerrosmalleihin ja protokolliin liittyvät tietyt termit sekä lyhenteet olivat jo entuudestaan tuttuja. Kuitenkin niiden syvällisempi merkitys avautui vasta materiaaliin tutustuessa. Esimerkkinä voisi mainita TCP/IP-arkkitehtuurin johon nykyinen internet perustuu. Luentomateriaali ja luento avasi myös hyvin kerrosmallia/kerrosarkkitehtuuria mihin myös TCP/IP kuuluu (5 kerrosta, vrt. OSI tai 3 kerroksen malli). Tällä pyritään mielestäni hyvin kuvaamaan sitä, miten kommunikointi eri järjestelmien välillä tapahtuu ja miten tieto liikkuu.

Mielestäni 3 kerroksen teoreettinen malli oli hyvin havainnollistettu ja se avasi tiedon siirtoa ja sen arkkitehtuuria (verkko, kuljetus ja sovelluskerros). Mielenkiintoista on myös ajatella, minkälaista tietoa sovellusten ja päätelaitteiden välillä liikkuu. Esimerkkinä datan (kuvaa, ääntä, tekstiä) siirtäminen lähettäjältä vastaanottajalle. Jos sitä ajatellaan edellä mainitun kerrosmallin pohjalta, jokaisen kerroksen paketit sisältävät sekä dataa että ohjausinformaatiota. Vertailukohdaksi voidaan ottaa OSI -malli joka taas perustuu 7 kerrokseen joista kukin toteuttaa omaa tehtävää ja tarjoaa palvelua ylemmälle kerrokselle. Mielestäni OSI mallissa on menty granulaarisempaan suuntaan kuin 3 kerroksen mallissa ja jaettu tehtävät tarkemmalle tasolle. Tämä tietysti helpottaa jokaisen kerroksen protokollien määrittämistä ja voi helpottaa kehittämistä.

Eri lyhenteet ja kokonaiskuvan hahmottaminen jäivät vielä vähän avoimiksi ja niiden oppimiseen täytyy vielä panostaa enemmän. Hyvää oli melko käytännön läheinen lähestymistapa selitettäviin asioihin sekä asioiden ja niiden yhteyksien kuvaaminen sekä havainnollistaminen.

Kotitehtävä 1

Luo kuva oman kodin tietoliikenteeseen kuuluvista laitteista

Kotini tietoliikenteeseen liittyviä laitteita on monia. Lähtökohtana tietoliikenteessä on pääsy internettiin eikä niinkään laitteiden kytkeminen toisiinsa. Laitteina on ethernet- reititin (WLAN), läppäri, ipad, pari älypuhelinta sekä tv. Kaikki laitteet (älypuhelin jne.) ovat kytketty langattomasti reitittimeen jolloin nuolet kuvaavat ilmatietä siirtotienä. Ethernet -reititin on kytketty taloyhtiön laajakaistaan kaapelilla (johtimella). Tv on langattoman internet-yhteyden lisäksi kytketty kaapelitelevisioverkkoon (parikaapeli) mutta se on tässä kuvauksessa jätetty huomioimatta. kodin_tietoliikenne_kotitehtaevae_vk40.pptx.pdf


Viikko 41 - Tiedon siirto ja linkit

Ennakkotehtävä: Pohdi oman kotiverkkosi laitteiden välisiä yhteyksiä. Millaisia siirtoteitä laitteiden välillä käytetään? Syntyykö kotona useiden yhteyksien ketjuja?

Kotiverkossani olevien laitteiden osalta siirtotienä on pääasiassa johtimeton siirtotie (laitteista ethernet -reitittimelle josta johtimellisella siirtotiella (optinen kuitu - taloyhtiön laajakaista) palveluntarjoajan runkoverkkoon. Siirtotie on radioverkko (WLAN 802.11g). Toki myös TV:n osalta on käytössä infrapuna kaukosäätimen ja tv:n osalta sekä radioverkko Ipadin ja tv:n välillä. Yhteyksien ketjuja ei mielestäni synny koska laitteet ovat suoraan yhteydessä ethernet-reitittimeen eikä toisen laitteen kautta.

Luentoyhteenveto

Viikon 41 luentomateriaalissa käsiteltiin standardeita, siirtoteitä (johtimelliset ja johtimettomat) ja tiedon siirtoa (data and computer communications). Standardien osalta lähdettiin liikkeelle siitä, mitä standardilla tarkoitetaan ja mitä hyötyjä sekä haittoja niihin sisältyy. Myöskin standardointiorganisaatioita käsiteltiin melko laajasti, keskeisinä Internetiin ja tiedon siirtoon liittyvinä organisaatioina on ISO ja ITU-T.

Johtimellisella (ohjattu) siirtotiellä tarkoitetaan sitä, että signaalit kulkevat fyysistä reittiä kuten kaapelia tai valokuitua pitkin. Johtimettomassa (ohjaamattomalla) siirtotiessä tieto liikkuu langattomasti, esimerkiksi radiotien tai satelliittilinkin kautta. Johtimellisessa siirtotiessä voi kulkea sekä analogista että digitaalista signaalia. Optisessa kuidussa on parhaimmat siirto-ominaisuudet etenkin tiedonsiirtonopeuden ja turvallisuuden osalta. Tällä hetkellä optinen kuitu taitaa olla yleisin mitä käytetään ja esimerkiksi omassa taloyhtiössäni putkiremontin yhteydessä asennettiin optista kuitua tietoliikennettä parantaaksemme.

Johtimettomat siirtotiet voidaan karkeasti jakaa suunnattuihin ja suuntaamattomiin sekä kolmeen perustaajuusalueeseen. Yleisin johtimeton siirtotie on nykypäivänä radiotie joka on suuntaamatonta kommunikointia (kts. monitie –eteneminen). Muun muassa GSM (matkapuhelinjärjestelmät) ja WLAN –tekniikat (lähiverkot) käyttävät radiotietä.

Luentomateriaalissa oli hyvin kuvattu myös analogisen ja digitaalisen signaalin ero sekä eteneminen. Myös näiden vajavaisuuksia oli käsitelty, esimerkiksi analogisen signaalin laadun heikentyminen, viive ja kohina (thermal ja intermodulation).

Linkkien käsittely aloitettiin tutustumalla signaalien koodaustekniikoihin. Tekniikoita ovat muun muassa NRZ-L, NRZI ja Bipolar –AMI. Nämä liittyivät digitaalisen datan lähettämiseen digitaalisen signaalin avulla. Tekniikat vaihtelevat riippuen siitä, välitetäänkö esimerkiksi digitaalista dataa analogisen signaalin avulla (modeemit) tai analogista dataa digitaalisen signaalin avulla (esim. puhetta).

Kanavoinnilla tarkoitetaan sitä, että siirtokapasiteettia voidaan jakaa useamman siirrettävän signaalin kesken (myös multipleksointi) johtimellisissa ja johtimettomissa siirtoteissä. Kanavointi voidaan jakaa neljään eri luokkaan joita ovat mm. koodijakokanavointi ja taajuuskanavointi. Mielenkiintoista oli myös esimerkit ADSL:stä (Asymmetric digital subscriber line) ja kaapelimodeemin toiminnasta. Selkeästi minun täytyy vielä kerrata taajuuksien ja ajan vaikutusta tiedon siirtymiseen koska se jäi vielä vähän epäselväksi.

Kotitehtävä 2

Toisen viikon kotitehtävässä on tarkoitus etsiä omassa kotiverkossa/laitteistossa käytettyjä

a) Siirtoteitä ja taajuuksia (kts. ennakkotehtävä)

Radioyhteyden (tässä tapauksessa Wlan 802.11g) taajuuteena on 2,4 GHz(1) ja optisen kuidun taajuutena on 100 - 1000 THz(2).

b) Siirtonopeuksia

Siirtonopeus on radioyhteydelle (tässä tapauksessa Wlan 802.11g) 54Mbps(1) ja optisessa kuidussa se riippuu valosta (laser tai LED) sekä onko kyseessä yksimuoto -vai monimuotokuitu. Siirtonopeus voi olla välillä 1 Gb - 100 Gb(2). Tätä harjoitustyötä varten en pystynyt selvittämään taloyhtiömme optisen kuidun siirtonopeutta.

1) http://fi.wikipedia.org/wiki/IEEE_802.11

2) http://fi.wikipedia.org/wiki/Valokuitu#Yksimuotokuidut

c) Protokollia

Koska pääosa kotiverkossa olevista laitteista on kytketty internetiin (eikä toisiinsa) reitittimen (wlan) avulla, toimii protokollana pääasiassa verkkokerroksen osalta IP ja kuljetuskerroksen osalta TCP. Sovelluskerroksen osalta protokollina voi olla esimerkiksi HTTP, DNS ja POP3.

d) Koodaus- ja kanavointimenetelmiä

Radioyhteyden osalta kanavointimenetelmänä voi olla CDMA (koodijakokanavointi) ja optisen kuidun osalta WDM (Wavelenght Division Multiplexing). Linkkinä tässä yhteydessä voidaan sanoa olevan broadcasting eikä point-to-point.


Viikko 42 - Verkot ja sovellukset

Ennakkotehtävä: Etsi verkosta (Internet) erilaisia verkkoratkaisuja ja pohtikaa niiden taustalla olevia rakenteita (miten linkit yhdistyvät isommaksi kokonaisuudeksi etc.).

Esimerkkinä verkkoratkaisusta löytyi musiikkitalon verkkoratkaisu (3). Ratkaisu sisältää useita kytkimiä ja runkolaitteita. Osa tietovirroista kulkee verkon kautta eikä erillisiä kaapeleita pitkin. Yli puolet verkkoon liitettävistä laitteista ei ole varsinaisia tietokoneita vaan muuta tekniikkaa joka edellyttää toimivaa tietoliikenneverkkoa(3). Ensimmäinen havainto on että verkossa käytetään erilaisia siirtoteitä. Signaalin osalta voisi olettaa, että kyseessä on digitaalinen signaali. Liikenteen osalta verkossa voi olla varmasti sekä teleliikennettä että dataliikennettä kuitenkin pääosan keskittyessä jälkimmäiseen käyttötarkoituskuvauksen perusteella. Sivuilta ei käy ilmi, minkä tyyppinen verkkoratkaisu on kyseessä (piiri -vai paketti) mutta oletuksena olisi että se olisi pakettikytkentäinen.

(3) http://www.lanwan.fi/filebank/491-LANWAN_hp-case_Musiikkitalo_0611_A4.pdf

Luentoyhteenveto

Viikon 42 luennoilla käsiteltiin verkkoja ja sovelluksia. Mieleeni jäi erityisesti pakettikytkentä ja sen edut (mm. datanopeuden muunnos, verkon tehokkuus, prioriteetit) verrattuna esimerkiksi piirikytkentään. Myös piiri -ja pakettikytkentäisen verkon suorituskykyä vertailtiin hyvin (esim. solmuviive eri verkoissa). Pakettikytkennän osalta käsiteltiin myös ns. pakettiviivettä jolle määriteltiin neljä eri lähdettä (Nodal sourcing, queueing, transmission delay, propagation delay). Ovatko nämä niitä syitä, mistä internet-sivujen latautumisen viiveet aiheutuvat?

Minulle jäi hieman avoimeksi, miten matkapuhelinverkot istuvat tietoliikenteen kuvaan. Kuuluuko se johtimettomaan siirtotiehen (radioyhteys)? Kuitenkin matkapuhelinverkkojen merkitys on korostunut ja tulee entisestään korotustaan tulevaisuuden tietoliikenteessä (vrt. wlan jossa tarvitaan kantamassa olevia tukiasemia yhteyden saamiseksi).

Mitä opin, mikä oli päivän tärkein sanoma,mitä jäin kaipaamaan tai en ymmärtänyt

Kotitehtävä3:

Pohdi omien laitteiden muodostamaa kokonaisuutta erityisesti kokonaisuuden eli verkon kannalta. Kuvaa kuinka tieto liikkuu laitteelta toiselle (kerrosmallin keinoin, protokollat huomioiden).

Käytännössä kotiverkossa tieto liikkuu pääasiassa langattomaan verkkoon liitetyiltä laitteilta reitittimeen (wlan). Muuten laitteiden välillä (puhelimesta ipadille jne.) tietoa ei juurikaan liity (pl. ipad ja televisio jossa käyttö pelkästään kaukosäädin-applikaation kautta). Tässä voisi kuitenkin olettaa, että kotiverkossa on kyseessä pakettikytkentäinen verkko jossa eri laitteet lähettävät dataa (pääasiassa digitaalisesti) reitittimelle josta ne välitetään eteenpäin. Paketit sisältävät itse datan sekä ohjausinformaation. Kerrosmallin (3 kerroksen malli) mukaisesti tiedot lähtevät sovelluskerroksesta välityskerrokseen jonka jälkeen etenevät verkkokerroksen kautta eteenpäin vastaanottajalle.