Oppimispäiväkirja Pete Hyrkäs

Oppimispäiväkirjaan kirjattu omalta osin omaan oppimiseen vaikuttaneet tekijät.

Oma näkemys tietoliikenteestä

  • Tietoliikenne on tiedon siirtoa osapuolelta toiselle.
  • Varusmiespalvelus (merivoimien viesti) toi aika kattavan ja tarkan kuvan tiedonsiirron mahdollisuuksista ja menetelmistä mitä erinäisimmissä tilanteissa.
  • Arkielämässä tietoliikenne ylimalkaisesti määritellen mahdollistaa kännykän käytön (puhelut & data) sekä tietokoneiden käytön verkossa.
  • Radio / TV / GPS jäävät yleensä huomioimatta tietoliikenteestä puhuttaessa.
  • Lisääntyvä verkkoon kytkettyjen laitteiden määrä ja siihen löytyvät ratkaisut kiehtovat.

Luentoyhteenvedot

Pyritään vastaamaan seuraaviin kysymyksiin:

  • Päivän aihe?
  • Päivän tärkeimmät asiat?
  • Mitä opin tällä kertaa?
  • Jäi epäselväksi?

Luentopäivä 1:

Päivän aihe:

  • Johdatus kurssille, sen sisältö, suoritustavat sekä johdatus tietoliikennetekniikkaan.

Tärkeimmät asiat & mitä opin:

  • Verkkorakenteet ja kuinka ne ovat linkittyneet toisiinsa. Eli mobiiliverkko → Global ISP → Regional ISP → Koti / Työverkko
  • Kehitys ja historia → Datasiirron määrän huima kasvu!
  • Verkkojen jaottelu: Käyttö / Sovellus / Tyyppi
  • Kommunikoinnin muodot: Kiinteä: Pöytäkone, Nomadi (uusi termi!): Laptop, Siirtyvä: Kännykkä.
  • Kerrosmallin pohjustus → Täysin uutta tietoa.

Luentopäivä 2:

Päivän aiheet:

  • Kommunikointimallit, kerrosmallit ja protokollat

Päivän tärkeimmät asiat & mitä opin:

  • Kommunikointimalli: Kuvaa tietoliikenneprosessia, eli miten tieto liikkuu laitteiden välillä. laitteet, toiminnot, tiedon muoto, lähettäjä / vastaanottaja.
  • Komponentit: Lähde, lähetin, siirtojärjestelmä, vastaanotin, kohde. → The big picture!
  • Kommunikoinnin osatehtävät: Siirtojärjestelmän hyödyntäminen, liityntä siirtotiehen, signaalin luonti, synkronointi, yhteyden hallinta, virheiden havaitseminen ja korjaus, vuonvalvonta, osoitteet, reititys, sanoman muotoilu, virheistä toipuminen, turvallisuus, verkonhallinta.
  • Kommunkointimalli: Informaatio, data & signaali.
  • Optimaalinen tiedonsiirto: Tarvittava kapasiteetti hyväksyttävällä luotettavuudella ja minimihinnalla.
  • Point-to-point tiedonsiirto ei kannattavaa → verkot avuksi
  • Verkkotyypit: WAN, LAN PAN
  • Kytkentätyypi: Piiri (suorakanava) tai paketti
  • LAN-verkot omistaa yleensä organisaatio, joka omistaa verkkoon kytketyt laitteet.
  • Kerrosmalli: Esimerkkinä kirjeen postitus: Johtaja kirjoittaa → Sihteeri postittaa → Kuriiri toimittaa
  • Kerrosmallissa jokaista kerrosta voidaan muokata, mutta homma toimii. Tämä siksi, että kriittiset käskyt / tehtävät on jaoteltu ja pysyvät aina samoina. Eli tehtävät määritelty kerroksittain (I/O vaatimukset) mutta toimintavat kerroksen itse “valittavissa”.
  • Kolmen kerroksen malli: Sovellus → Kommunikointi → Verkko
  • Kukin kerros toteuttaa joitakin funktioita ja tarjoaa palveluitaan ylemmille kerroksille
  • Muutokset yhdellä kerroksella eivät vaikuta muihin kerroksiin (ideaalinen tapaus)
  • Kerrosten avulla suuri ongelma pilkotaan pienemmiksi
  • Sovelluksen ei tarvitse tietää, mitä siirtotietä käytetään, se on verkon tehtävä.
  • Sovellus: sisältää kaikki sovellukselle ominaiset toiminnot kuten siirtokomennot, salasanat, tietueet.
  • Kommunikointi: huolehtii tiedostojen ja komentojen luotettavasta siirrosta palvelee monia sovelluskerroksen olioita
  • Verkko: tarjoaa valitusta siirtverkosta riippumatta aina samanlaisen palvelun kommunikointimoduulille
  • Protokollat: Sovittu kerrosten välinen keskustelukieli.
  • Esimerkkinä FTP! → Tämä oli hyvä esimerkki.
  • Sovellustietoon lisätään kuljetusotsake ja siihen vielä verkko-otske.
  • Kuljetusotsakkeessa vastaanottajatieto → Paketti joudutaan purkamaan siiihne asti joka solmussa.
  • OSI: Open Systems Interconnection. 7 kerrosta: Sovellus, esitystapa, istunto, kuljetus, verkko, linkki ja fyysinen.
  • TCP/IP: Transmission control protocol / Internet protocol. 5 kerrosta: Sovellus, kuljetus, verkko, linkki ja fyysinen.
  • IPV6 otsakkeiden rakenne → täysin uusi tieto!

Luentopäivä 3:

Päivän aiheet: Standardit ja tiedon siirto

Tärkeimmät asiat & mitä opin: Standartoinnista:

  • Standardisoinnin merkitys teknologiassa ja sen kehityksessä
  • Internetin standardit ja niitä ohjaavat organisaatiot → suurin osa Internetin standarteista on RFC-dokumentteja ja vain pieni osa RFC:stä on oikeasti standardeja

Tiedon erilaiset siirtotiet:

  • Johtimelliset siirtotiet
    • Parikaapeli
      • Tuttu armeijan kenttäpuhelimista ja omista sähkörakenteluprojekteista!
    • Koaksiaalikaapeli
    • Optinen (kuitukaapeli)
      • Kotona monikanavaääni kulkee optista kaapelia pitkin.
    • Virtajohdot
      • Olemassa mm. LAN sovittimia töpseliin.
  • Ilmatiet eli johtimettomat siirtotiet
    • Mikroaaltolinkit
      • Taas tuttuja laitteita armeija-ajalta.
    • Sateliittilinkit
    • Radiotie
      • Hyvin tuttua puuhaa siirtää viestejä radioteitse.
    • Infrapuna
      • Kaukosäätimissä ja vanhoissa puhelimissa.

Luentopäivä 4:

Päivän aiheet: Linkit, datasiirto, signaalit ja kanavointi

Tärkeimmät asiat & mitä opin:

Multiplexaus- eli kanavointitavat:

  • Taajuusjakokanavointi FDMA
    • Jaetaan eri lähetykset eri taajuuksille, esim radio
  • Aikajakokanavointi TDMA
    • Jaetaan eri lähetykset paketteina eri aikaikkunoihin
  • Koodijakokanavointi CDMA
    • Jaetaan eri lähetykset eri koodeille, jonka vain vastaanottaja voi purkaa. Käytetään TDMAn kanssa GSM verkoissa
  • Aalloonpituusjakokanavointi WDMA
    • Jaetaan eri lähetykset eri aallonpituuksille. Käytetään optisessa siirrossa.

Modulointi:

  • Kantoaalto
    • Laivaston radiosähköttäjälle tuttu juttu
  • Amplitudi AM
  • Taajuus FM
  • Vaihe PM

Luentopäivä 5:

Päivän aiheet: Tietoliikenneverkot

Tärkeimmät asiat & mitä opin:

  • Puhelinliikenteen ja Dataliikenteen erot
    • Puhelinliikenne ennen ollut piirikytkentä, eli varaa yhden siirtotien kokonaan itselleen.
    • Dataliikenne taas menee paketteina → monta käyttäjää yhdelle siirtotielle.
    • Nykyään kuitenkin myös puhelinliikenne menee pakettidatana.
  • Ruuhkanhallinta ja virheidenkorjaus
    • Taas vanha radistin viisaus, mikäli viesti ei mene perille, on vika lähtökohtaisesti lähettäjässä.

Luentopäivä 6:

Päivän aiheet: Verkkoja

Tärkeimmät asiat & mitä opin:

  • Matkapuhelinverkot ennen ja nyt
    • Nykyään Tetra/kenno-rakenne, mahdollistaa suuremman kaistanleveyden → enemmän dataa liikkuu.
  • LAN verkkojen rakenteet
    • BUS, RING & STAR.
  • WLAN

Luento 1 & 2 kotitehtävät

WIKI-sivun luonti annettujen ohjeiden mukaan (jos ei onnistu, niin yhteyttä luennoitsijaan)

Oppimispäiväkirjan täyttäminen luentojen osalta. Muistakaa, että oppimispäiväkirja kuvaa teidän oppimistanne ja tuo esille asioita, joista koitte ahaa-elämyksen tai jotka jäivät täysin hämärään. Jos ette olleet luennoilla, niin silloin oppimispäiväkirjamerkintä ei ole pelkästään toteamus “en ollut luennoilla” vaan silloin käydään materiaali läpi ja pohditaan itsenäisesti mitä ajatuksia läpikäyty materiaali tuo mieleen.

Määrittele oma näkemyksesi tietoliikenteestä oppimispäiväkirjaan. Rehellinen näkemys asiasta lyhyesti ennen mitään muuta. Siihen on hyvä verrata sitten mitä kurssilla on opittu (siis opiskelija voi verrata)

Mieti termejä/käsitteitä/asioita/kokonaisuuksia, joita tietoliikenne tuo mieleesi ?

  • Internet
  • Internet of Things
  • Pakettidata

Luo kuva oman kodin tietoliikenteeseen kuuluvista laitteista.

  • Cisco EPC3825 WLAN kaapelimodeemi. Luo yhteyden ISP:lle (DNA) kaapeliverkon yli. Jakaa internet-yhteyden muille laitteille WLAN verkon yli.
  • Lenovo X121e. Internetyhteys WLAN verkon yli. Mahdollisuus sisäänrakennetulla modeemilla 3G verkon käyttöön. Ei SIM-korttia (vielä). Bluetooth ei käytössä.
  • Asus Zenbook. Internetyhteys WLAN verkon yli sekä sisäänrakennetun 3G modeemin kautta. Esiparitettu bluetooth USB lähetinvastaanotin hiirelle ja näppikselle.
  • Edellä mainitut hiiri ja näppis.
  • Samsung Galaxy S4 Active: GSM, GPRS, EDGE, 3G, DC-HSDPA (42.2 Mbps), HSUPA (5.76 Mbps), LTE (50/100 Mbps), WLAN (a/b/g/n/ac + DLNA-tuki), Bluetooth v4.0+LE+EDR, NFC, A-GPS, GLONASS, IR.
  • Sports Tracker HRM1 -sykevyö: Bluetooth
  • Samsung Galaxy S II: GSM, GPRS, EDGE, HSPA+ (21 Mbps), HSUPA (5,76 Mbps), WLAN (802.11 a/b/g/n), Bluetooth v3.0, GPS.
  • Apple iPad 2: GSM, GPRS, EDGE, UMTS, HSPDA, WLAN (802.11a/b/g/n), Bluetooth (2.1, EDR), A-GPS
  • Google Chromecast: WLAN (802.11 b/g/n)
  • Philips 32PFL7403D LCD-TV: DVB-C, LAN (ei käytössä)

Kotiverkko

Vko 41 Ennakkotehtävä

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

  • Laitteiden välillä WLAN tai Bluetooth (harvinainen)
  • Syntyy, mikäli maailmankaikkeuden huonoin kaapelimodeemi Cisco EPC3825 vetää jumiin. Tällöin yhteysketju Läppäri → WLAN → Kännykkä → Mobiilidata → Verkko

Luento 3 & 4 kotitehtävät

Toisen viikon kotitehtävässä on tarkoitus etsiä omassa kotiverkossa/laitteistossa käytettyjä

  • Siirtoteitä ja taajuuksia (ennakkotehtävä)
    • Laitteiden välillä siirtotienä toimii lähes poikkeuksetta ilmatie. Tällöin käytetään WLAN verkkoa. WLAN verkko toimii IEEE 802.11 a/b/g/n standardilla. Tällöin käytettävän siirtotien taajuus voi olla joko 5,150–5,350 tai 5,475–5,725 GHz (a) tai 2,5 GHz (b/g/n)
    • Bluetoothia käytettäessä 2,4 – 2,485 GHz
  • Siirtonopeuksia
    • WLAN: IEEE 802.11 a/b/g/n max 54 Mbps
    • Bluetooth: 24 Mbps
  • Protokollia
    • WLAN: Käytettävän kerroksen ja tarkoituksen mukaisesti, pääasiassa DHCP, DNS, FTP, http, IMAP, IRC, SMTP, SSH, TLS/SSL (sovellus), TCP (kuljetus) ja IPv4 tai IPv6 (verkko).
    • Bluetooth: Bluetooth-protokollat: LMP (linkin luonti), L2CAP (multiplexaus), SDP (palvelun etsiminen), RFCOMM (emulointi), BNEP (IP pakettien lähetys), AVCTP (ääni), TCS (puheluiden hallinta), IEEE 802.11 ja Wibree.

Vko 42 Ennakkotehtävä

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

Luento 5 & 6 kotitehtävät

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

Nettisivun latautuminen selaimeen

Viikoittainen ajankäyttö

Luentoviikko 1

Lähiopetus: 8 h

Kotitehtävät: 6 h

Luentoviikko 2

Lähiopetus: 8 h

Kotitehtävät: 2 h

Luentoviikko 3

Lähiopetus: 8 h

Kotitehtävät: 2 h

Luentoviikko 4

Lähiopetus: 8 h

Kotitehtävät: 2 h