meta data for this page
  •  

Oppimispäiväkirja

Oppimispäiväkirjaan kirjataan omalta osin omaan oppimiseen vaikuttavia tekijöitä.

Ennakkonäkemys aihealueesta

Oma näkymys tietoliikenteestä kurssin alkaessa oli suhteellisen huono. Tiesin joitakin kurssilla käytyjä asioita, mutta suurimmasta osasta kurssilla käydyistä asioista minulla ei ollut hyvää ennakkokäsitystä.

Tiesin, että tietoliikenne tarkoittaa tiedon siirtymistä paikasta toiseen erilaisten laitteiden välillä.

Kurssin alussa mieleen tulleita termejä olivat: WLAN, Internet, ISP, tiedonsiirto, valokuitu

Luentoyhteenvedot

Mitä opin, mikä oli päivän tärkein sanoma, …

Luentopäivä 1:

Sain hyvin pintapuoleisen kokonaiskäsityksen tietoliikenteestä ja siihen kuuluvista asioista, mikä käsittääkseni oli myös päivän tärkein sanoma.

Luentopäivä 2:

Kommunikointimalli ja sen tarkoitus

Lähde → Lähetin → Lähetyssysteemi → Vastaanottaja → Määränpää

Point to pointin kannattamattomuus → kommunikointiverkko

Piiri- ja pakettikytkentöjen erot: polku vapaa vs varattu, data kokonaisena vs paketteina, solmuissa: datan ohjaus oikeaan kanavaan vs paketin vastaanotto, tallennus ja lähetys eteenpäin

Kerrosarkkitehtuuri: pomo, sihteeri, kuriiri

Protokollat: olioiden välinen kommunikointi protokollaa käyttämällä

OSI ja TCP/IP: OSI 7 kerrosta: sovellus, esitystapa, istunto, kuljetus, verkko, linkki, fyysinen

TCP/IP 5 kerrosta: sovellus, kuljetus, verkko, linkki ja fyysinen kerros internet perustuu TCP/IP-arkkitehtuuriin, IPv6 tulee korvaamaan nykyisen IPv4,

Protokolla: koostuu syntaksista, semantiikasta ja ajoituksesta.

Yhteisen protokollan etu on se, että lähdeiden ja määränpäiden välille tarvitaan vain yksi protokolla ja protokollien soveltamisen määrä laskee myös huomattavasti.

Virhe havaitseminen: datan lähetyksessä tekemällä dataan virheentarkastusfunktiolla virheenhavainnointikoodin alkuperäisestä datasta. Tämän jälkeen data ja tehty virheenhavainnointikoodi lähetetään vastaanottajalle. Vastaanottaja tekee vastaanottamastaan datasta (pl. virheenhavainnointikoodi) vastaavalla funktiolla oman virheenhavainnointikoodin, jota se vertaa lähettäjältä saatuun virheenhavainnointikoodiin.

Tämän jälkeen mahdollinen virhe korjataan virheenkorjauskoodin avulla tai data lähetetään uudestaan.

Luentopäivä 3:

Standardoinnin tarkoitukset:

  • yhteensopivuus fyysisten, sähköisten ja toiminnallisten järjestelmien välillä
  • asiakkaan sitominen omaan ympäristöönsä
  • yhteistyö verkkovalmistajien välillä
  • yhteensopivuus vaatimukset
  • kustannustehokkuus: mahdollisuudet massatuotantoon

Standardointi mahdollistaa myös laitehankintojen kilpailuttamisen sekä takaa yhteensopivuuden myös tulevaisuudessa. Standardoinnin huonot puolet:

  • standardointiprosessin hitauden takia standardien valmistuttua uusia, parempia tekniikoita on jo olemassa
  • useita standardeja samalle asialle
  • valitaan kaikkia osapuolia tyydyttävä ratkaisu(kompromissi) ⇒ tuotteen ratkaisu ei ole välttämättä optimaalinen

Standardin vaatimukset:

  • vakaa ja ymmärrettävä
  • teknisesti kilpailukykyinen
  • määrittelyllä tulee olla useita itsenäisiä ja erillisiä yhteensopivia toteutuksia ja kokemusta määrittelyn toimivuudesta
  • yleisesti tuettu ja hyväksytty
  • tunnstettavasti hyödyllinen Internetille, joko osalle tai kokonaisuudelle

Johtimellisia siirtoteitä ovat parikaapeli, koaksiaalikaapeli, valokuitu ja sähköjohto.

  • Digitaaliset ja analoogiset signaalit
  • Siirtotien pituuden kasvattamiseksi signaalin vahvistaminen: analogisilla vahvistimet, digitaalisilla toistimet
  • Optinen kuitu: suurin kapasiteetti, ei häiriötekijöitä, halvimmat kustannukset

Johtimettomia siirtoteitä ovat mikroaaltolinkit, satelliittilinkit, radiotie ja infrapunalinkit.

  • Suunnattu tai suuntaamaton
  • Etenemismekanismit: näköyhteysreittiä pitkin, ilmakehän sironnan avulla, ionosfäärin kautta, maanpinta-aaltona
  • Käyttää antenneja: ympärisäteilevä-, suuntaava-, sektori- tai satelliittiantenni
  • Vaimeneminen(signaalin tehon vähentyminen)

Tiedonsiirron onnistuminen riippuu signaalin laadusta ja siirtoaineen(esim. ilma, vesi, kupari) ominaisuuksista

Luentopäivä 4:

Signaalin koodaus:

  • koodaamalla siirrettävä data voidaan tiivistää
  • virheen pieneneminen

Soveltaminen ja käytetyt tekniikat:

  • Bluetooth - FSK
  • 802.11- BPSK/QPSK/FSK
  • 802.11a – BPSK/QPSK/16-QAM/64-QAM
  • ADSL – 8-QAM/PSK
  • Fast Eth – 8B6T
  • GigaEth – 8B/10B
  • DVB-S – Q-PSK

Kanavointi eli multipleksointi:

  • Siirtokapasiteettia voidaan jakaa useamman siirrettävän signaalin kesken, koska kahden järjestelmän välinen kommunikointi ei usein vie koko siirtojärjestelmän kapasiteettia
  • Kanavoinnin perustana multipleksoreiden käyttö: kustannustehokkuus

Kanavoinnin luokat: taajuusjako-, aikajako-, koodijako- ja aallonpituuskanavointi. Haitat/ongelmat:

  • Kanavien ylikuuluminen (FDMA)
  • Kanavan vahvistus voi luoda taajuuskomponentteja toisiin kanaviin (FDMA)
  • TDMA soveltuu huonosti tietokonekäyttöön

Luentopäivä 5:

Kytkennäiset verkot:

  • koostuu toisiinsa kytketyistä solmupisteistä
  • käyttävät laitteet asemia
  • data siirtyy asemalta asemalle solmujen välityksellä
  • solmujen väliset linkit on jaettu kanavoinnin avulla
  • verkon luotettavuus riippuu solmujen ja niiden välisten linkkien määrästä

Tietoliikenne jaetaan teleliikenteeesen ja dataliikenteeseen:

  • puhelinverkot: piirikytkentä
  • dataverkot: pakettikytkentä

Piirikytkentä:

  • reaaliaikainen tiedonsiirto
  • kehitetty puheen siirtoon(teleliikenne)
  • määritetty yhteyspolku kahden aseman välillä
  • kytketty verrkosolmujen välisillä linkeillä
  • Yhteyden muodostus → Datan siirto → Yhteyden lopetus
  • Yhteyden muodostus päästä päähän ennen datan siirron aloittamista
  • Kanavan koko kapasiteetti varattu yhteydelle
  • Yhteydenmuodostusaika on suuri pakettikytkentäiseen verkkoon verrattaessa
  • Datan siirto vakionopeudella

Pakettikytkentä:

  • data pilkotaan paketteihin siirtämistä varten koon riippuessa siirtoverkosta
  • paketti sisältää käyttäjän datan lisäksi kontrolli-informaatiota
  • paketit varastoidaan hetkeksi solmuissa
  • tehokkaampi kuin piirikytkentä

Reititys:

  • reitin valinta pääteasemien välillä
  • Vaatimukset: virheettömyys, yksinkeraisuus, kestävyys, vakaus, reiluus, optimaallisuus, tehokkuus
  • Eri reititystapoja: minimiloikkaus, kiinteät taulut, tulviminen, satunnainen, mukautuva reititys

Ruuhkautuminen:

  • syntyy, kun siirrytään verkon maksimikapasiteetin rajoille
  • ruuhkautumisen estämiseksi pakettien määrä pyritään pitämään alle tietyn rajan, 80% käyttöaste usein rajana
  • saattaa johtaa datan häviämiseen

Ruuhkauessaan solmu voi hidastaa tai pysäyttää pakettien siirtymisen muista solmuista.

Luentopäivä 6:

Matkapuhelinverkko: kehitettyyn alunperin radiopuhelinten kapasiteetin nostamiseen Ennen kännyköiden keksimistä yhteyden tuotti yksi tehokas lähettäjä/vastaanottaja, jonka kantomatka oli noin 80 km. Siirtyminen toisen lähettäjän alueelle johti yhteyden katkeamiseen. Nykyään matkapuhelinverkot koostuvat monesta lähettimestä, joka kattaa käytännössä koko Suomen alueen. Katettu alue on jaettu soluihin, joissa jokaisessa on oma antenni ja omat taajuudet. Solut käyttävät eri taajuuksia, jotta ei tule päällekkäisyyksiä. Toisistaan kaukana olevat solut voivat luonnollisesti käyttää samoja taajuuksia. LAN:

  • kehitetty korvaamaan point-to-point- linkit
  • yleisin verkkotyyppi
  • nopeudet kehittyneet viime aikoina mm. valokuidun ansiosta
  • halpa ja helposti saatavilla
  • yhdistää PC:t ja keskustietokoneet(tiedostojen siirto, sähköposti, tulostuspalvelu yms)

LAN-verkko voidaan tehdä eri kaavoilla(rakenne). Näitä kutsutaan topologioiksi. Erilaisia mahdollisia topologioita ovat väylä, puu, rengas ja tähti.

**Kotitehtävät luennot 1 & 2**

Muut osiot tehty edellä.

Luo kuva oman kodin tietoliikenteeseen kuuluvista laitteista.

Kuvassa kuvattu langalliset ja langattomat yhteydet samlla tavalla viivalla. Reititin luo langattoman verkon matkapuhelimen ja kannettavan tietokoneen käyttöön. Tukiaseman kautta kännykkä pääsee puhelinverkkoon. Myös mobiilidata kulkee tätä kautta. Toisinaan, joudun siirtämään tietokoneelta tietoa matkapuhelimelle bluetoothin kautta. Joskus myös joudun käyttämään matkapuhelintani tukiasemana kannettavelle tietokoneelleni.

**Kotitehtävä luennot 3 & 4**

Luento 3 & 4 Kotitehtävät Toisen viikon kotitehtävässä on tarkoitus etsiä omassa kotiverkossa/laitteistossa käytettyjä

1. Siirtoteitä ja taajuuksia (ennakkotehtävä):

Johtimelliset siirtotiet: valokuitu, parikaapeli

Johtimettomat siirtotiet: mikroaaltolinkki(WLAN), satelliittilinkki(puhelimen GPS), radiotie(puhelin), bluetooth

Taajuudet: WLAN(10^9 – 1,5*10^11)Hz, matkapuhelin(10^4 – 10^9) Hz, GPS(n. 10^9 )Hz, Bluetooth(2,45*10^9) Hz, valokuitu(10^14 – 10^15) Hz, parikaapeli(10 – 10^8) Hz, sähköjohto (10 – 10^4) Hz (Luento3_2a, dia 6, wikipedia)

2. Siirtonopeuksia: minulle valokuidun kautta saatava siirtonopeus on 100 Mbps. Parikaapeli yhdistää valokuidun ja reitittimen(siirtonopeus säilyy, koska matka on lyhyt). Reititin tiputtaa nopeuden 54 Mbps(WLAN), koska ei tue suurempaa siirtonopeutta. 3G-mobiiliyhteyden siirtonopeus on n. 0,384 Mbps. Bluetooth 432,6 – 721 kbps.

3. Protokollia: TCP/IP, UDP, ICMP, DNS, Ethernet, HTTP, SMTP

4. Koodaus- ja kanavointimenetelmiä: FSK(Bluetooth), BPSK/QPSK/16-QAM/64-QAM(802.11a tietokone), GigaEth 8B/10B(reititin)

**Kotitehtävä luennot 5 & 6**

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

Tiedon siirto kannettavalta tietokoneelta toiselle. Verkon kuvaus kokonaisuudessaan tehtävässä 1.

Viikoittainen ajankäyttö

  • Luentoviikko 1

Lähiopetus: 8 h

  • Luentoviikko 2

Lähiopetus: 8 h

  • Luentoviikko 3

Lähiopetus: 8 h

  • Luentoviikko 4

Lähiopetus: 4 h

Koti- ja ennakkotehtävät: 34h