Lauri Sipilä - WIKI-sivu

Oppimispäiväkirja

Oppimispäiväkirjaan kirjataan omalta osin omaan oppimiseen vaikuttavia tekijöitä.

Ennakkonäkemys aihealueesta

Tietoliikenne tarkoittaa yksinkertaisuudessaan viestin lähettämiseen liittyvää toimintaa. Siihen kuuluu lähettäjä, vastaanottaja, lähetettävä tieto sekä väline/metodi jolla tieto saadaan siirtymään.

Tietoliikennetekniikka taas on käsite, joka liittyy datan siirtymiseen erilaisten tietoteknisten laitteiden tai kokonaisuuksien välillä. Käytännössä tämä tarkottaa erilaisia verkkoja ja verkostoja. Nykymaailmassa tietoliikennetekniikkaa ja tietoliikennettä on kaikkialla, mainittakoon esimerkkeinä puhelin, televisio ja internet. Digitaalisessa tiedonsiirrossa tieto siirtyy bitteinä eli yksinkertaisesti nollina ja ykkösinä.

Kehittynyt tietoliikenne on mahdollistanut useita nykyajan itsestäänselvyytenä pitäminämme asioita. Se on myös merkittävästi vaikuttanut globalisoitumiseen.

Avainsanoja; verkko, bitti, data, protokolla, internet, serveri, langattomuus

Luentoyhteenvedot

Luentopäivä 1:

Päivän luennon aiheena olivat perusteet. Käsiteltiin kurssin suoritukseen liittyviä asioita sekä aloitettiin itse aihetta. Katsaus tietoliikenteen historiaan, kehitykseen ja nykypäivään. Käsiteltiin myös sovelluksia ja sitä, miten tieto oikeasti niiden taustalla siirtyy. Tämän päivän aiheista moni ei vielä ollut uusi, joitain lyhenteitä jäi ymmärtämättä, mutta ne selvisivät nopealla tutkimisella. Kerrosmallit eivät ole kovin selkeitä, mutta niiden käsittely jatkuu myöhemmin.

Luentopäivä 2:

Toinen luentopäivä keskittyi pääasiassa kommunikointimallin esittelyyn sekä kerrosmalleihin ja –arkkitehtuuriin. Viimeksi mainittujen esittelyyn käytettiin kolmea erilaista mallia, jotka olivat teoreettinen kolmikerrosmalli, OSI (Open System Interconnection) malli sekä TCP/IP. Luento hahmotti hyvin kokonaiskuvaa aiheesta, mutta ainakaan tätä kirjoittaesssa ei vielä tunnu siltä, että asian ymmärtää syvällisesti.

Kerrosmallien ohella käsiteltiin myös protokollaa, joka tarkoittaa käytännössä kerrosten välistä keskustelumallia. Se koostuu kolmesta asiasta; syntaksi, semantiikka ja ajoitus. Protokollan tehtävänä on mm. vuon valvonta, kanavointi, paketointi sekä segmentointi.

Epäselväksi jäi vielä läpikäyty FTP (File transfer protocol), ymmärsin perusperiaatteen mutta asian lisäopiskelu lienee paikallaan.

Luentopäivä 3:

Kolmannen luentopäivän tärkeimpänä kokonaisuutena olivat siirtotiet ja niiden toiminta. Tämän ohella käytiin läpi lisää asiaa myös protokollista ja erilaisista standardoinneista.

Siirtotiet jakautuvat kahteen pääryhmään; johtimelliset sekä johtimettomat siirtotiet.

Johtimellisia siirtoteitä ovat esimerkiksi valokuitu, parikaapeli sekä koaksiaalikaapeli. Kuidut ovat hyvä tiedonsiirron menetelmä kun vaadittava kapasiteetti on suuri. Johtimellisiin siirtoteihin vaikuttavia tekijöitä ovat kaistanleveys, vaimennus- ja häiriötekijät sekä vastaanottimien määrä .

Johtimettomat siirtotiet tarkoittavat menetelmiä jossa signaali etenee ilmassa tai muussa väliaineessa antennien välityksellä. Pidemmälle menevää jaottelua johtimettomista siirtoteistä voidaan tehdä esimerkiksi taajuuksien perusteella. Tärkeimpiä häiriötekijöitä ovat vaimeneminen, väliaineen epäjatkuvuuskohdat sekä monitie-eteneminen (eri aallonpituuksilla eri tekijät vaikuttavat enemmän/vähemmän)

Standardoinnista käytiin läpi suuri määrä erilaisia standardointiin liittyviä määritelmiä ja paljon erityisesti tietotekniikkaan liittyviä standardointiorganisaatioita. Aiheessa oli paljon yksityiskohtia, jotka eivät jääneet muistiin, mutta standardoinnin perusideana on varmistaa yhteensopivuus ja laadukkuus eri valmistajien tuotteille. Samalla se vahvistaa markkinoita.

Tämän päivän luennoilta uutta asiaa olivat oikeastaan vain standardointiin ja protokollaan liittyvät asiat, erilaiset siirtotiet ja niihin vaikuttavat tekijät ovat tulleet tutuksi aikaisemmassa koulutuksessani.

Luentopäivä 4:

Neljäs luentopäivä käsitteli kanavointia, kanavointimenetelmiä sekä analogisia ja digitaalisia signaaleja.

Analogisia signaaleja ovat esimerkiksi ääniaallot, joiden taajuus vaihtelee portaattomasti, digitaalinen signaali taas koostuu nollista ja ykkösistä. Analogisia signaaleja voidaan muuntaa digitaalisiksi ja vastaavasti digitaalisia analogisiksi. Luennolla käytiin läpi myös menetelmiä, jolla digitaalinen data voidaan esittää digitaalisena tai analogisena signaalina.

Kanavointi (multipleksointi) tarkoittaa olemassa olevan kapasiteetin jakamista usean eri signaalin kesken. Kanavointi tehostaa kapasiteetin käyttöä ja tiedonsiirto on huomattavasti kustannustehokkaampaa.

Kanavointitekniikoita ovat esimerkiksi taajuusjakokanavointi, aikajakokanavointi, koodijakokanavointi sekä aallonpituuskanavointi.

Epäselväksi tältä luennolta jäi signaalien muuntaminen käytännössä, aihe tuntui erittäin laajalta ja kohtalaisen vaikeaselkoiselta. Vaatii itseopiskelua myöhemmin.

Luentopäivä 5:

Viidennen luentopäivän aiheita olivat tele- ja dataliikenteen erot, reititysmenetelmät sekä piirikytkennät ja pakettikytkennät.

Teleliikenne vaatii reaaliaikaisen kommunikointiväylän, jolloin käytössä on piirikytkentä. Tällöin verkosta varataan tietty reitti, jonka välityksellä reealiaikainen kommunikointi voidaan toteuttaa. Prosessi koostuu kolmesta eri vaiheesta; yhteyden muodostus, datan siirto, yhteyden lopetus. Piirikytkennässä kommunikointi varaa aina määritetyn kanavan, vaikka dataa ei siirtyisikään.

Dataliikenteessä taas käytetään pakettikytkentää, joka käytännössä tarkoittaa datan pilkkomista pieniin paketteihin, jotka sisältävät paitsi itse dataa, myös kontrolli-informaatiota. Paketit kiertävät verkossa solmulta toiselle saavuttaen lopulta päämääränsä. Erona piirikytkentään pakettikytkentä ei varaa kanavaa koko yhteyden ajan. Paketteja voidaan lähettää eri reittejä pitkin ja mielivaltaisessa järjestyksessä (datagram) tai vaihtoehtoisesti hiukan piirikytkentää muistuttaen vakioreittiä pitkin(virtual circuit).

Pakettikytkentäistä verkkoa voidaan reitittää eri menetelmin;

Reititystaulut – Algoritmin määrittämä kustannusoptimaalinen reitti jokaiselle solmulle.

Tulviminen – Paketti lähetetään monistettuna jokaiselle solmulle, kuormittaa verkkoa paljon.

Satunnainen – Nimensä mukaisesti paketti lähetetään satunnaisesti

Mukautuva reititys - solmukohdat tarkkailevat verkon tilaa ja optimoivat reititystä

Luennolla tuli paljon uutta ja kiinnostavaa asiaa. Ruuhkan hallinta on asia joka ei vielä tullut täysin selväksi.

Luentopäivä 6:

Luentopäivänä 6 käsiteltiin matkapuhelinverkkoja sekä lähiverkkoja.

Matkapuhelinverkko on tietoliikenneverkko joka muodostuu soluista. Yksittäiseen soluun kuuluu runkoverkkoon liitetty tukiasema, joka muodostaa yhteyden solun alueella liikkuvaan matkapuhelimeen. Tukiaseman ja mobiililaitteen välillä on kaksi kanavaa, joista toinen ylläpitää yhteyttä ja toinen siirtää data ja ääntä. Taajuuksien erittelyllä voidaan välttää solurajojen yli kuuluvia signaaleja.

Solumaiseen rakenteeseen voidaan katsoa kuuluvan sellaisia etuja kuten mobiililaitteiden virransäästö sekä suuri verkon kapasiteetti. Myös yksittäisiä soluja lisäämällä on helppoa laajentaa verkkoa.

Soluja voidaan tiheästi asutuilla alueilla jakaa vielä edelleen. (Makrosolut1-20km, Mikrosolut 0,1-1km).

Verkkotyyppejä;

3G – Kolmannen sukupolven verkko joka siirtää sekä ääntä että data

4G – Paranneltu versio joka tarjoaa mobiililaitteille laajakaistan, 100x tiedonsiirtonopeus verrattuna 3G:hen.

Lähiverkko (LAN) on Ethernet tekniikkaa käyttävä vekko, joka yhdistää laitteita lyhyillä etäisyyksillä. Nykypäivänä voidaan rakentaa myös virtuaalisia lähiverkkoja erilaisten ohjelmistojen avulla. MAC protokolla huolehtii ethernetissä kapasiteetinhallinnasta. WLAN tarkoittaa langatonta LAN verkkoa, joka käyttää hyväkseen radiotekniikkaa.

Epäselvää päivän aiheesta jäi vielä liittyen LAN/WLAN tekniikkaan sekä verkon topologiaan.

Kotitehtävä 1

Kuva kotoa löytyvistä laitteista ja niiden yhteydet

Kotitehtävä 2

Kodista löytyviä siirtoteitä, taajuuksia, protokollia jne;

WLAN

  • Taajuus: 2,4GHz
  • Siirtonopeus: 300Mbps
  • Protokolla: IEEE802.11n/g/b
  • Kanavointi: CSMA/CA

3G/GSM

  • Taajuus: 900MHz / 2100MHz
  • Siirtonopeus: 1Mbps
  • Kanavointi: CDMA

CAT5E-kaapeli

  • Taajuus: 100MHz
  • Siirtonopeus: 1Gbps
  • Koodaus: 8B6T
  • Protokolla: TCP/IP

Kaukosäädin TV

  • Infrapuna point to point
  • Taajuus: 300GHz - 200THz

Kotitehtävä 3

Esimerkkinä tässä tehtävässä käytetään sähköpostin lähetystä selainpohjaiselta sähköpostisovellukselta. Oheisessa kuvassa kerrosmallin mukainen kaavio;

  • Sovellustasolla lähettäjäserverin päässä HTTP, vastaanottajalla IMAP/POP/HTTP
  • Palvelimet keskustelevat SMTP protokollaa käyttäen
  • Kuvassa oleva reititin on todellisuudessa monta reititintä.
  • Oheista kuvaa voidaan soveltaa myös kotiverkkoon, huomioitavaa kuitenkin on että siinä tapauksessa verkkokerrosta ei tarvita (IP) vaan data reititetään MAC protokollalla linkkikerroksesta.

Ennakkotehtävä vk 41

Kodissani laitteiden välillä on sekä johtimellisia että johtimettomia siirtoteitä, seuraavassa erittelyt:

Johtimelliset:

  • Reititin - WLAN-tukiasema (CAT6-kaapeli)
  • iMac - Reititin (CAT6-kaapeli)
  • TV - Reititin (CAT6-kaapeli)
  • Playstation - TV (HDMI 1.4)
  • iMac - TV (HDMI 1.4 + adapteri)

Johtimettomat:

  • WLAN-tukiasema - MacBook (Radiotie)
  • WLAN-tukiasema - iPhone (Radiotie)
  • Kaukosäädin - TV (Infrapuna)

Useiden yhteyksien ketjuja muodostuu siinä tapauksessa että käytän puhelintani ohjaamaan televisiota. Tämä tapahtuu langattomasti puhelimesta reitittimeen ja sieltä johtimen kautta televisioon.

Olen myös luonut verkon sisäisiä jaettuja kansioita, joten voin suoraan siirtää tiedostoja koneelta toiselle langattoman verkon välityksellä.

Ennakkotehtävä vk 42

Viikon ennakkotehtävänä oli etsiä internetistä erilaisia verkkoratkaisuja ja niiden rakenteita.

Asiaa tutkittuani löysin käsitteen verkkotopologia, joka käsittelee tietokoneverkkojen perusrakennetta eli tapaa, jolla ne on kytketty toisiinsa.

Perustopologioita on muutamia, esimerkiksi väylä, tähti sekä rengas.

Väylätopologia on vanhin rakennemall, jossa laitteet on kytketty yhteen ydistävään kaapeliin, josta kapasiteettia varaamalla yksi laite kerrallaan voi siirtää tietoa. Väylärakenne on altis ruuhkautumaan.

Rengastopologiassa verkosta on muodostettu fyysinen rengas, jonka jokaisessa solmukohdassa on yksi laite. Rengasmallissa määritetään ns lähetysvuoroja, mutta tarkemmin asiaa tutkittuani en enää juurikaan ymmärtänyt menetelmiä.

Tähtitopologiassa jokainen pääte kytkeytyy yhteiseen keskussolmuun, useimmiten point to point kaksikanavaisesti(toinen lähetykseen ja toinen vastaanottoon).

Topologian valintaan vaikuttaa esimerkiksi luotettavuus, suorituskyky sekä laajennettavuus.

Viikoittainen ajankäyttö

  • Luentoviikko 1
  • Luentojen käsittely 8h
  • Wiki sivut 4h (offline)
  • Luentoviikko 2
  • Luentojen käsittely 6h
  • Wiki sivut 2h (offline)
  • Luentoviikko 3
  • Luentojen käsittely 6h
  • Wiki sivut 5h (offline)
  • Luentoviikko 4
  • Luentojen käsittely 10h
  • Wiki sivut 4h (offline)

Pääsivulle