Kimmo Flykt

Oppimispäiväkirja

Oppimispäiväkirjaan kirjataan omalta osin omaan oppimiseen vaikuttavia tekijöitä.

Ennakkonäkemys aihealueesta

Ennakkotehtävä 1.

Tietoliikkenne yleistyy yhä nopeammin elektroniikan integroituessa osaksi jokapäiväistä elämäämme. Perimmäisenä ajatuksena on siirtää tietoa paiksata toiseen. Nykypäivänä yleistymässä määrin virtuaalisessa ympäristössä. Tarvitaan sovelluksia, joilla tuotetaan sisältöä jota voidaan siirtää paikasta toiseen. Suurimpana toimijana tietoliikenteessä itse oletan olevan internet.

Erillaisia käsitteitä liittyen aiheeseen:
-Langattomat verkot: GSM, EDGE, 3G/4G/LTE, WIFI (GPS, Glonass, Galileo?)
-Paikallisia siirtokanavia: LAN, USB, SATA I/II/III, IDE. SSD vs HDD
-TCP/ip protokolla
-Aliverkot, torrentit, irc, p2p.
-Radioaallot: Kaksisuuntaiset(Lähetin/vastaanotin),Muokatut signaalit(lisäinfoa kantosignaalin sisällä).

Luentoyhteenvedot

Luentopäivä 1:

-Luennon aihe -Kurssin aloitus -Johdatus kurssile -Sähköpostin toimintaperiaate

-Päivän tärkeimmät asiat -Kurssin suoritustapa: tentti vai kotitentti pakolliset kotitehtävät -Yleistä tietoliikenteestä -Sähköpostin toimintaperiaate -Tietoliikenteen tulevaisuus

-Mitä opin? -Protokolla käsitteenä ja käyttötarkoitus -Kerrosmallit -Sähköpostin toiminta suoraan palvelimelta tai clientin kautta

-Mitä jäi epäselväksi? -ISP -MIME

Luentopäivä 2:

-Luennon aihe: -Kommunikointimallit -Kerrosmallit -Protokollat

-Päivän tärkeät asiat: -Kommunikointimalli -Kerrosmalliarkkitehtuuri -TCP/IP -Tiedon Muokkaaminen ja kuljettaminen

-Mitä opin? -Tiedon/datan täytyy olla sopivassa muodossa jotta toinen pää ymmärtää sitä. Protokolla -Kerrosmaalin toiminta -Erillaiset kommunikointiverkot: esim WAN (etäverkko) -Ongelmat tiedonsiirrossa: Välimatka, kaistan leveys, käyttäjämäärät -Protokollien käyttötarkoitus ja TCP/IP rakenne

-Mitä jäi epäselväksi? - IPv4 ja IPv6

Luentopäivä 3:

-Luennon aihe: -Tiedon siirto -Erillaiset siirtotiet -Protokolla

-Päivän tärkeät asiat: -Protokolla

  1. Syntaksi(sanataso, tiedon muotoilu, signaalitaso)
  2. Semantiikka(Toimintalogiikka)
  3. Ajoitus(Siirtonopeus, Pakettien järjestys)

-Tietoliikenteen standardointi -Siirtotiet ja niiden ominaisuudet

-Mitä opin? -Lisää TCP/IP:n eri tasojen toimintatarkoituksista -Eri laitteiden ja alustojen yhteensopivuuden tärkeydestä (standardointi) -Siirtotiet

  1. Johtomelliset ja johtimettomat
  2. Etäisyyden vaikutukset
  3. Erillaiset käytetyt siirtotiet: Maanpinta-aalto, Mikroaaltolinkki, satelliittilinkki, radiolinkki

-Mitä jäi epäselväksi? -Segmentointi

Luentopäivä 4:

-Luennon aihe: -Linkit -Datan siirron fyysinen osa

-Päivän tärkeät asiat: -Analoginen ja digitaalinen signaali -Kanavointi -Signaalin vaimeneminen

-Mitä opin? -Aikajakoinen- ja koodijakoinen kanavointi -Signaaleja yhdistämällä voidaan muokata lähtösignaalia haluttuun muotoon

-Mitä jäi epäselväksi? -Modulaatio -Erillaiset kanavointimenetelmät

Luentopäivä 5:

-Luennon aihe: -Teleliikenne vs Dataliikenne

-Päivän tärkeät asiat: -Pakettikytkrntäinen verkko -Piirikytkentäinen verkko

-Mitä opin? -Pakettikytkentäinen verkko datan siirtoon. Käytetään verkon siirtokyky tehokkaasti -Piirikytkentäinen verkko: Varataan tarvittava resurssi tiedonsiirtoon etukäteen.

Toimii nopeasti, mutta vain sen hetkiselle käyttäjälle. Muut joutuvat odottamaan vuoroa.

-Reititysstrategia:

  1. Flooding
  2. Belman-Ford algoritmi
  3. Dijkstra algoritmi

-Mitä jäi epäselväksi? -Ruuhkan hallinta

Luentopäivä 6:

-Luennon aihe: -Langaton liikenne

-Päivän tärkeät asiat: -Langattomien verkkojen solurakenne -Topologia -MAC-protokolla

-Mitä opin? -Solurakenteen käyttö -Round robin -Reservation -Contention

-Mitä jäi epäselväksi? -MAC-protokollan käyttö -Topologian fyysisen ja loogisen puolen ero -MIMO -Wimax

Ennakkotehtävä 1

Kotona omaan lähiverkoon yhteydessä laitteissa itselläni on pääasiassa tietokoneita. Pöytäkone on yhteydessä reitittimeen RJ45-kaapelilla ja näyttöön HDMI-kaapelilla. Muut tietokoneet ovat reitittimeen yhteydessä wifi:n avulla. Puhelin ottaa yhteyden kotiverkkoon wifillä, mutta pystyy myös etäkäyttämään tiettyjä tietokoneita 3G:n kautta palvelinpohjaisen sovelluksen kautta. Wifi toimii 802.11n standardilla. Seinästä tulee Funetin RJ45 joka jaetaan reitittimellä ja puhelimella on myös mobiiliyhteydet 3G:hen asti.

Ennakkotehtävä 2

Kotona olevista laitteista suurin osa käyttää siirtotienä internet-yhteyttä. Kannettava tietokone ja puhelin ottavat reitittimeen yhteyden wlanin kautta ja pöytäkone Rj45-piuhalla. Ainoa laite joka ei ole yhteydessä internettiin on pöytäkoneen näyttö. Muuten kaikki laitteet saavat jokseenkin samanlaisia ketjuja talon ulkopuolelle. Laite ottaa yhteyden reitittimeen, joka ohjaa yhteyden asunnon ulkopuolelle. Pisin ketju minkä näillä laitteilla voi muodostaa on ulkopuolelta reitittimen kautta pöytäkoneeseen. Pöytäkoneelta tieto siirtyy vga kaapelia pitkin näytölle.

Ennakkotehtävä 3

Verkkoratkaisuja

 
 Langattomia:
 -GSM
 -EDGE
 -3G
 -4G
 -Wifi
    Langattomissa verkoissa ollaan suunniteltaessa haettu tavoitettavuutta ja liikkuvuutta verrattuna kaapleiyhteyteen.
    Osa verkoista toimii puhtaasti datan siirtoon kuten 3G ja 4G. Osa taas toimii puheluiden ja tekstiviestien välittäjänä (GSM).
    Langattomissa verkoissa tukiasemat linkittyvät yhteen paikallisella operaattorin modeemikeskusksella. Täältä data jatkaa matkaansa palvelimien ja modeemien kautta, kunne on päässyt tavoitteeseensa.
 
 Langallisia:
 -Ethernet
   -Valokuitu
   -Parikaapeli
     Langallisissa verkkoyhteyksissä voidaan taas taata paljon varmempi yhteys ja tasaisempi siirtonopeus. 
     Tämä ratkaisu sopii hyvin tapauksiin joissa tarvitaan pysyvää internetyhteyttä. Kaapeliverkoilla on myös helpompi muodostaa sisäverkkoja jonkin modeemin taakse esim Funet. 
     Kaapeliverkko ottaa yhteyden internettiin modeemin kautta samalla lailla kuin langattomat verkot. Tämän jälkeen data matkaa erillaisten solmukohtien kautta lopulliseen kohteeseensa.

Tehtävät

Kotitehtävät vko 40

Kotitehtävät vko 41

Siirtoteitä, taajuuksia, protokollia ja koodaus/kanavointimenetelmiä.

  1. Ilmatietä
  1. Bluetoot:

Taajuus: 2,45GHz

    Nopeus: 3Mbit/s
    Modulaatio: Gaussian frequency-shift keying GFSK
    Protokollat: SDP, L2CAP, LMP   
 
  -Wlan 
    Taajuus: 2,4GHz ja 5GHz
    Nopeus: 54-600Mbit/s
    Modulaatio:Orthogonal frequency-division multiplexing (OFDM)
    Kanavointi: DSSS Direct Sequence Spread Spectrum
    Protokolla: IEEE 802.11 ,  TCP/IP
 
-Kaapeli
  
  -HDMI 1.4
    Taajuus: 340 MHz 
    Nopeus: 10,2 Gb/s
    Koodaus: 8b/10b 
    Protokolla: DDC, TMDS ja CEC
    
  -RJ45 Cat 5  
   Taajuus: 100MHz 
   Nopeus: 100Mbit/s
   Protokolla: TCP/IP
   
  -USB 
   Nopeus: 5Gbit/s 
   Koodaus: NRZI
   Protokolla: MTP
   

Kotitehtävä vko 42

Omassa kotiverkossa laitteet käyttävä erillaisia siirtoteitä parhaimmillaan hyvin monipuolisesti. Kuitenkin suurimmalle osalle yhteyksistä pullonkaulana toimii reititin. Vaikka mahdollisuus 4G modeemiksi olisi ei tätä ominaisuutta ole otettu käyttöön. Tämän takia laitteet kommunikoivat ulkomaailman kanssa vain RJ45 piuhaa pitkin. Kotiverkkossa suurin osa laitteista käyttää 802.11N standardin mukaista wifi yhteyttä. Muuten tiedonsiirto tiedonsiirto tapahtuu digitaalisesti HDMI kaapelin tai RJ45 kaapelin kautta. Kerrosmallin kautta ajateltuna kaikki verkkoon kytketyt laitteet käyttävät verkkoa sovelluskäyttöliittymän kautta. Sovellukset taas kommunikoivat internetin kanssa TCP/IP protokollan kautta. Wlan yhteys käyttää tarvittaessa standardeja b/g/n ja on ohjattu käyttämään taajuuden kanavaa 11. Lisäksi luvattoman ulkopuolisen liikenteen poistamiseksi, verkko on suojattu WPA2-PSK salauksella. Laitteet keskustelevat keskenään tarvittaessa, ja yleensä taustatoimintoina. Yleensä keskenäinen keskustelu tapahtuu saman sovelluksen kanssa, jossa sovellus käyttää yleensä omaa protokollaa tiedon pakkaamiseen ennen kuin paketit annetaan alemmille kerroksille jotka käyttävät TCP/IP protokollaa.

Viikoittainen ajankäyttö

  • Luentoviikko 1

Lähiopetus: 8h Kotiopiskelu: 1h

  • Luentoviikko 2

Lähiopetus: 8h Kotiopiskelu: 2h

  • Luentoviikko 3

Lähiopetus: 8h Kotiopiskelu: 15h


Pääsivulle