meta data for this page
  •  

Ennakkokäsitys

Tietoliikenne tarkoittaa kaikessa yksinkertaisuudessaan tiedon siirtoa paikasta A paikaan B (digitaalisessa muodossa.)

Luentoyhteenvedot

Luentopäivä 1: Päivän aiheena oli yleinen johdatus tietoliikennetekniikkaan. Tärkeimmät asiat olivat tietoliikenteen perusrakenteet sekä tietysti tiedotus kurssin osa-alueista ja suoritustavoista.

Opittua ja käsiteltyä:

  • trendit ohjaavat tietoliikenteen käyttöä
  • päätelaitteet
  • verkkojen jaottelu
    • käyttöalueen mukaan:
      • PAN (likiverkko)
      • LAN (lähiverkko)
      • MAN (kaupunkiverkko)
      • WAN (laajaverkko)
    • sovellusalueen mukaan
    • verkkotyypin mukaan:
      • P2P (peer to peer eli vertaisverkko) - ei kiinteää jaottelua palvelimiin ja asiakkaisiin, jokainen verkkoon kytketty toimii molempina
      • ad hoc verkot
      • infrastruktuuriverkot
      • soluverkot
  • Stallingsin malli

Luentopäivä 2: Päivän aiheina ja myöskin tärkeimmät aiheet olivat kerrosmalli ja kommunikointimalli. Opin paljon uusia asioita tieodn siirtämisestä. Kerrosmalliin liittyvät termit (ja kerrosmalli muutenkin) jäivät vielä aika epäselviksi.

Kommunikointimalli:

  • kuvaa laitteiden välillä tapahtuvaa tiedonsiirtoa
  • komponentit
    • lähde (source)
    • lähetin (transmitter)
    • siirtojärjestelmä (transmission system)
    • vastaanotin (receiver)
    • kohde (destination)

Tiedonsiirto:

  • point-to-point: ei erityisen näppärä jos laitteiden välimatkat suuria / laitteita paljon
  • kommunikointiverkot
    • WAN - Wide Are Network: kattaa laajan alueen, yhdistää lähiverkot (LAN) ja kaupunkiverkot (MAN) suureksi verkoksi
      • esim. internet
      • piirikytkentä
        • yhteys tilaajien välillä auki silloinkin, kun kanavalla ei ole liikennettä
        • varattu kommunikointipolku asemien välille verkon solmukohtien kautta
        • puhelinverkko ja ISDN
      • pakettikytkentä
        • ei varattua reittiä
        • tieto siirretään paketeissa eli pienemmissä osissa
        • paketit liikkuvat keskenään eri reittejä (–> järjestys voi muuttua etc)

Kerrosarkkitehtuuri:

  • pilkkoo tehtävät osiin jotka jaetaan edelleen pienemmiksi osakokonaisuuksiksi/moduuleiksi
  • muutoksen yhdessä kerroksessa ei pitäisi vaikuttaa muihin kerroksiin
  • kaikki kommunikointi alimman kerroksen kautta
  • 3 kerroksen teoreettinen malli:
    • sovellusmoduuli (sovelluksen toimenpiteet)
    • kommunikointimoduuli
    • verkkomoduuli

Protokolla:

  • säännöt joiden puitteissa kerros kommunikoi vastinolion kanssa = eri järjestelmissä sijaitsevien olioiden yhteinen kieli
  • sovellus-, kuljetus- ja verkkokerroksilla omat erilliset protokollansa
  • koostuu:
    • syntaksi
    • sementiikka: toiminnanohjaus
    • ajoitus: mm. siirtonopeus
  • toimintoja:
    • segmentointi ja kokoaminen: eri kerrokset käsittelevät erikokoisia datalohkoja mistä johtuen pienmpiä lohkoja käsittelevä kerros voi joutua pilkkomaan dataa (=segmentoiminen) pienempiin lohkoihin kuin missä se vastaanottaa ne, kokoaminen lohkojen kasaamista
    • paketointi: ohjausinformaation (esim. vastaanottajan osoite) lisääminen datalohkoon
    • vuon valvonta: vastaanottaja säätelee lähetysnopeutta
    • virheenkorjaus
    • osoitteet
      • osoitustaso: kertoo kommunikoivan olion tason järjestelmässä (esim. IP osoite)
      • osoituksen laajuus
      • osoitustila
    • kanavointi

OSI eli Open Systems Interconnection:

  • kerrosmalli jossa 7 kerrosta:
    • fyysinen kerros: liitännät ja bittien siirto-säännöt
    • linkkikerros: luotettavasta siirrosta huolehtiminen
    • verkkokerros: tarjoaa tiedonsiirron järjestelmille jotakin kommunikaatoverkkoa käyttäen
    • kuljetuskerros: mekanismit tiedon välitykseen jäjestelmien välillä
    • istuntokerros
    • esitystapakerros: tiedon syntaksin määrittely
    • sovelluskerros

TCP/IP:

  • ei istunto- ja esitystapakerroksia
  • internet pohjautuu TCP/IP arkkitehtuuriin!!

Luentopäivä 3: Päivän aiheena tiedon siirto, tietoliikenteen standardointi, siirtotiet ja tärkeimmät etenemismekanismit. Tärkeimpinä aiheina standardointi ja siirtotiet. Opin ymmärtämään mm. miten johtimelliset eli ohjatut ja johtimettomat eli ohjaamattomat siirtotiet toimivat.

Tietoliikenteen standadrointi:

  • tarvitaan jotta mahdollisimman moni järjestelmä olisi yhteensopiva keskenään
  • mahdollistaa tuotteen menestyksen markkinoilla ja massatuotannon –> laskee hintoja
  • mahdollistaa kilpailuttamisen –> laskee hintoja
  • toisaalta kun standardi valmistuu uusia tehokkaampia tekniikoita on jo olemassa standardoinnin hitauden vuoksi
  • jotta määritelmä kelpaisi standardiksi, on sen oltava:
    • selkeä, ymmärrettävä
    • yleisesti hyväksytty
    • kilpailukykyinen
    • jollain tapaa hyödyllinen

Johtimelliset siirtotiet:

  • tarkoittavat fyysisiä siirtoteitä, esim. sähköjohto, TV kaapeli
  • siirtotien vaikutus signaalin kulkuun suurempi, kuin johtimettomissa siirtoteissä
  • voi välittää analogista ja digitaalista signaalia
  • kun siirtotien pituus kasvaa, signaalia pitää parantaa
    • vahvistamalla (analoginen)
    • tahdistamalla (digitaalinen)
  • parikaapeli
    • halvin ja yleisin
    • koostuu kahdesta kuparijohtimesta
    • puhelinverkossa tilaajajohdin
    • käytetään paljon myös dataverkoissa
    • suurempi tiedonsiirtonopeus ←→ pienempi etäisyys
    • suurempi taajuus ←→ signaalin voimakkaampi vaimeneminen
    • suojattu kaapeli (STP) kestää ulkoisia häiriöitä suojaamatonta paremmin –> käytetään dataverkoissa
    • suojaamatonta kaapelia (UTP) käytetään puhelinverkoissa
  • koaksikaapeli
    • voi käyttää korkeampia taajuuksia kuin parikaapeli –> tiedonsiirtonopeudet suurempia
    • esim. tv jakeluverkot
  • optinen kuitu
    • koostuu ytimestä, joka siirtää valoaaltoja (digitaalisena singnaalina), heijastuskerroksesta (pitää valon ytimessä) ja kuoresta (suojaa)
    • runkoverkot, MAN-verkot, lähiverkot
  • sähköjohto
    • runsas kohina häiritsee signaalia
    • tilaajaliitynnät

Johtimettomat siirtotiet:

  • signaali etenee langattomasti väliaineessa (yleisesti ottaen ilma) antennien välityksellä
  • suunnattu signaali: antennien oltava suunnattu juuri oikein toisiaan kohden
  • suuntaamaton: signaali säteilee joka suuntaan
  • etenemismekanismeja:
    • näköyhteysreittiä pitkin (UHF-, SHF- ja EHF alueet)
    • ilmakehästä aiheutuvan sironnan avulla eteneminen
    • ionosfäärin kautta
    • maanpintaa seuraamalla maanpinta-aaltona
  • perustaajuusalueet:
    • 30MHz-1GHz (ympärisäteilevät, radioaallot)
    • 1-40GHz (tarkasti suunnattu, mikroaallot)
    • 300GHz-200THz (infrapuna-alue)
  • luokittelu:
    • mikroaaltolinkit
      • tarkasti suunnatut lautasantennit
      • runkoverkot, point-to-point
      • taajuusalue 1-40GHz
      • korkeampi taajuus ←→ nopeampi siirtonopeus
    • satelliittilinkit
      • lähettimet ja vastaanottimet linkitetty satelliittien kautta
      • 2 taajuutta: uplink (signaalin vastaanotto) ja downlink (signaalin vahvistus ja lähettäminen)
      • point-to-point, tv kanavien broadcasti jakelu, puhelinliikenne
      • paras taajuus 1-10GHz
    • radiotie
      • suuntaamattomat radioaallot
      • paras taajuusalue 30MHz-1GHz
      • matkapuhelinjärjestelmät
      • bluetooth
      • radio/tv
      • wlan
    • vaimeneminen = signaalin aallon korkeus pienenee –> teho vähenee
    • esteitä
      • heijastus: signaali heijastuu pinnasta joka on suhteessa signaalin aallonpituuteen tasainen
      • taipuminen: signaali osuu esteeseen –> leviää/taipuu
      • sironta: signaali törmää epätasaiseen esteeseen (epätasaisuus < aallonpituus)
    • kun signaali saapuu perillä eri reittejä pitkin puhutaan monitie-etenemisestä –> häiriöitä signaalissa
    • infrapuna: signaalin siirtoon käytetään valo infrapuna-alueella, vaatii näköyhteyden lähettimen ja vastaanottimen välille

Luentopäivä 4: Päivän aiheena analogiset ja digitaaliset signaalit ja niiden kanavointi. Tärkeimpänä aiheena datan muuttaminen analogisiksi ja digitaalisiksi signaaleiksi, kanavointi. Opin muun muassa digitaalisen datan muuttamisesta signaaleiksi ja erottamaan eri kanavointimenetelmät toisistaan (taajuusjakokanavointi, aikajakokanavointi ja koodijakokanavointi). Kanavointia en voi kuitenkaan sanoa ymmärtäneeni täysin, meni totta puhuttuna aika hepreaksi jossain kohtaa.

Kanavointi:

  • jos järjestelmien välinen kommunikointi ei vie koko kapasiteettia, voidaan siirtokapasiteettia jakaa useampien järjestelmien kesken = multipleksointi eli kanavointi
  • kanavoinnin luokittelusta:
    • FDMA eli taajuuskanavointi (Frequency Division Multiple Access):
      • signaaleilla oma kanava (kanavalla tarkoitetaan kaistanleveyttä joka on keskittynyt jonkin tietyn kantoaallon kohdalle)
      • vamuusväli kanavien välillä (häiriön välttämiseksi)
      • siirtotien kapasiteetti > signaalien kaistanleveysvaatimukset
      • signaali analoginen (mutta ymmärtää myös digitaalista)
      • esim. tv kanavien erottelu toisistaan
    • ADSL
      • jakelusuunta > paluusuunta
      • käyttää taajuusjakokanavointia
    • TDMA eli aikajakokanavointi (Time Division Multiple Access):
      • käy digitaaliselle signaalille tai analogidelle signaalille joka kuvaa digitaalista dataa
      • signaalien viipalointi bittitasolla, tavutasolla, muun kokoisissa yksiköissä
      • siirtotien kapasiteetti > signaalien kapasiteettivaatimukset
    • kaapelimodeemin toiminta:
      • palveluntarjoaja varannut kaksi kanavaa (1/suunta)
      • kanavat on jaettu tilaajien kesken
      • vahvistinasema jakaa dataa paketteina
    • CDMA eli koodijakokanavointi (Code Division Multiple Access):
      • johtimettomilla siirtoteillä
      • signaali analoginen, lukee myös digitaalista dataa
    • WDM eli aallonpituusjakokanavointi

Luentopäivä 5: Päivän aiheena verkot, piiri- ja pakettikytkentä ja niiden erot, teleliikenne ja dataliikenne.

Kytkentäiset verkot:

  • koostuu toisiinsa kytkeytyneistä solmupisteistä
  • asema = verkkoa käyttävä laite
  • solmut siirtävät asemien dataa
  • kaikki solmut eivät ole kytköksissä toisiinsa (verkko ei täysin kytketty)

Dataliikenne:

  • dataverkot
  • olennaista on, että kommunikointikavat ovat mahdollisimman tehokkaassa käytössä
  • pakettikytkentä
    • informaatio viipaloidaan pienemmiksi kokonaisuusiksi tiedonsiirtoa varten

Teleliikenne:

  • puhelinverkot
  • ääni pitää saada kulkemaan reaaliajassa ilman pahaa viivettä
  • piirikytkentä
    • ihanteellinen puheen reaaliaikaiseen siirtämiseen

Luentopäivä 6: Päivän aiheena tietoliikennetekniikan sovellukset, LAN, topologiat, MAC protokolla.

Mitä opin kurssilla?

Opin ainakin sen, että tietoliikennetekniikka pitää paljon luulemaani laajempia kokonaisuuksia sisällään. Kokonaisuuksia en vielä hahmota kunnolla, mutta esimerkiksi standardoinnista, protokollista ja kerrosmalleista on jäänyt ihan kiitettävä määrä tietoa päähän.

Kotitehtävät

Vko 40 & 41: Luo kuva oman kodin tietoliikenteeseen kuuluvista laitteista. Pohdi omien kotiverkon laitteiden välisiä yhteyksiä. Millaisia siirtoteitä laitteiden välillä käytetään?

Tällä hetkellä opiskelijakämpästäni löytyy vain kannettava tietokone ja matkapuhelin. Kone on RJ45 kaapelilla kytketty reitittimeen. Joskus LOASin netti pätkii ja joudun jakamaan netin kännykästä (WLAN) koneeseen. Tiedostojen (musiikin etc) siirto koneelta kännykkään tapahtuu USB (Mini-B) liitännällä.

Luento 3 & 4 kotitehtävät:

-Siirtonopeuksia: USB-Mini-B piuhan max. siirtonopeus max 480 Mbps, LOASin netin latausnopeus 13,82Mbit/s ja lähetysnopeus 54,95Mbit/s (soneran testin mukaan.. eipä kovin vahvasti mene ;___; ), RJ45 piuhan siirtonopeus noin 100Mbit/s Ainiin juu ja onhan mulla toi ulkoinen kovalevy, USB-liitäntä –> siirtonopeus 5Gb/s.

-Protokolla: tietokone - reititin: IEEE 802.3

-Koodaus ja kanavointimenetelmiä: kone - reititin: QPSK

Vko 42 ennakkotehtävä: Etsi verkosta erilaisia verkkoratkaisuja ja pohdi niiden taustalla olevia rakenteita.

Verkkoratkaisut ovat joko langattomia tai langallisia. Langattomasta esimerkiksi käyvät 3G, 4G ja WLAN, langallisesta Ethernet.

Luento 5 & 6 kotitehtävät: Pohdi omien laitteiden muodostamaa kokonaisuutta erityisesti kokonaisuuden eli verkon kannalta. Kuinka tieto liikkuu laitteelta toiselle?

Läppäri on liitetty RJ45 piuhalla reitittimeen ja sitä kautta saa yhteyden LOASin verkkoon. RJ45 on osa TCP/IP:n fyysistä kerrosta. Ethernet kuuluu linkkikerrokseen. IP-pakettien perille toimittaminen tapahtuu IP-osoitteiden ohjaamana, toiminto on osa verkkokerrosta. Internet sivulle siirryttäessä palvelimen ja selaimen välille syntyy TCP yhteys. TCP on kuljetuskerroksen protokolla. Sovelluskerroksessa tapahtuu selainten ja palvelinten varsinainen tiedonsiirto (esim. HTTP protokolla). Matkapuhelin käyttää Saunalahden langatonta 3G-verkkoa.

Viikoittainen ajankäyttö

Luentoviikko 1: luennot 4h, opiskelu kotona 2h

Luentoviikko 2: luennot 8h, opiskelu kotona 1h

Luentoviikko 3: opiskelu 2h

Tenttiin luku: 14h