meta data for this page
  •  

Kunnas Hellevi

Oppimispäiväkirja Hellevi Kunnas

Oppimispäiväkirjaan kirjataan omalta osin omaan oppimiseen vaikuttavia tekijöitä.

Ennakkonäkemys aihealueesta

Kurssin aluksi opiskelijat kirjaavat näkemyksensä tietoliikenteestä tähän kohtaan omaa oppimispäiväkirjaansa. Näkemys sinällään ei tarvitse olla pitkä selostus max 10 riviä tekstiä ja max 10 avainsanaa.

Ennakkotehtävä 1.

Tiedon siirtoa erilaisten välineiden, tekniikoiden ja verkkojen kautta langallisesti ja langattomasti. Kuvan, äänen ja tekstin siirtoa erilaisiin tarkoituksiin.

Avainsanat: verkko, puhelin, tulostin, tietokone, sähköposti, digi-tv, wlan, pilvipalvelut,interaktiiviset palvelut

Luentoyhteenvedot

Luentopäivä 1: Kommunikointimallit, informaation välitys kahden osapuolen välillä. Informaatio, datan merkitys. Data, kommunikointiin sopiva tiedon esitysmuoto. Signaali, tiedon fyysinen esitystapa. Tiedonsiirto kommunikointiverkon kautta. Verkot jaotellaan käyttöalueen mukaan, BAN,PAN,LAN,MAN,WAN, sovellusalueen ja verkkotyypin mukaan.

Luentopäivä 2: Kerrosmallit ja protokollat. Kerrosmallissa joka kerroksella on oma tehtävänsä ja vain alimmat kerrokset ovat suoraan toisiinsa yhteydessä. Joka kerros suorittaa oman määrätyn tehtävänsä protokollansa kautta. Kerrokset tarjoavat palveluitaan ylemmille kerroksille. 3 kerroksen teoreettinen malli, verkko-, kuljetus- ja sovelluskerrokset.OSI-malli 7 kerrosta ja TCP/IP 5 kerrosta. OSI mallissa 7 kerrosta, protokollamäärittelyt, palvelumäärittely (alemman kerroksen palveluiden käyttäminen ja ylemmille tarjottavat palvelut), osoitteistus (kuvaa palvelupisteet joiden kautta kerrosten väliset palvelut välitetään. Vahvistetut (pyyntö, osoitus, vastaus, vahvistus) ja vahvistamattomat (pyyntö ja osoitus) palvelut. OSIn kerrokset; sovellus, esittäminen, istunto, kuljetus, verkko, linkki ja fyysinen. TCP-IP kerrokset; sovellus, kuljetus, verkko, linkki ja fyysinen. Protokollat on käyttäytymismääritelmiä.

Tietoliikenteen standardointi o standardeja tarvitaan huolehtimaan yhteensopivuuksista eri järjestelmien välillä o etuja o vahvistaa markkinat tuotteille, antaa edellytyksen massatuotantoon → hinnat laskee o yhteensopivuus, mahdollistaa asiakkaan kannalta laitteiden valmistajien/tarjoajien todellisen kilpailuttamisen, yhteensopivuus myös tulevaisuudessa o haittoja o jäädyttävät teknologiaa, prosessi hidas o useita standardeja samalle asialle, organisaatioiden heikkous o kompromissit, valitaan kaikkia osapuolia tyydyttävä ratkaisu o tärkeimmät standardointiorganisaatiot o Internet Society, ISO, ITU-T, ATM forus, IEEE

Protokollien yleiset toiminnot * eri järjestelmissä olevat oliot kommunikoivat keskenään, mitä, kuinka ja koska → yhteinen kieli = protokolla * protokolla koostuu: * syntaksista (sanaston, tiedon muotoilun ja signaalitasot) * semantiikasta (toimintalogiikka, mitä tehdään kun pakeeti saapuu) * ajoituksesta (siirtonopeus, pakettien oikea järjestys, muut siirron ajoitukset) * perustoiminnot * segmentointi ja kokoaminen * paketointi * yhteyden hallinta * toimitus oikeassa järjestyksessä * vuon valvonta * virheen havainnointi * osoitteet * kanavointi * kuljetuspalvelut

Luentopäivä 3 Johtimelliset: parikaapeli (puhelinkaapeli), koaksiaalikaapeli (tv kaapeli), valokuitu (optinen kuitu), sähköjohto (sähköverkon välityksellä). Voidaan välittää sekä digitaalisia että analogia signaaleja. Siirtotien pituuden kasvattamiseksi suuremmilla etäisyyksillä signaalia pitää parantaa, analogisia vahvistimilla, digitaalisia toistimilla. Johtimettomat (ilmatie): mikroaaltolinkit, satelliittilinkit, radiotie, infrapunalinkit. Suunnattu tai suuntaamaton antenni. Siirtotien ja signaalin ominaisuudet vaikuttavat tiedonsiirron laatuun ja ominaisuuksiin. Johtimellisissa siirrossa siirtotiellä on suurempi vaikutus. Johtimettomassa signaalin kaistanleveys ja antennin ominaisuudet ovat siirtotien tärkeimpiä ominaisuuksia.Kaistanleveys, häiriöt, häiriötekijät, vastaanottajien määrä. Signaalien koodaustekniikat Digitaalinen data, digitaalinen signaali: unipolaarinen, polaarinen, datan määrä, bittien kesto tai pituus, modulaation määrä, merkki ja tila. Tulkitsemissignaalit: bittien ajoitus, milloin alkaa ja loppuu, signaalin taso. Vaikuttaa: signaalin ja äänen suhde, kaistanleveys, koodausjärjestelmä. Digitaalinen data, analoginen signaali: koodaustekniikat: ASK (amplitude shift keying) käytetään siirrettäessä digitaalista dataa optisella kuidulla, FSK (frequency shift keying) yleisin malli on binaarinen FSK, PK (phase shift keying) siirrettävien signaalien vaihe on muutettu edustettavaksi dataksi. Analoginen data, digitaalinen signaali.: voidaan siirtää käyttämällä NRZ-L, voidaan siirtää käyttämällä muita koodeja kuin NRZ-L, voidaan konvertoida analogiseksi signaaliksi. Analoginen digitaaliseksi konversio tehdään pulssikoodi mukauttamisella, deltamukauttamisella?? Analoginen data, analoginen signaali: mukautetaan analogisia signaaleja, korkeampi taajuus antaa tehokkaamman siirron, lupa taajuuden jakokanavointiin, mukauttamisen tyypit: laajuus, taajuus, vaihe. Käytettyjä tekniikoita: esim. Bluetooth (fsk), ADSL (8QAM/PSK)

Luentopäivä 4: Kanavointi Kahdenlaisia linkkejä, point to pointi tai broadcast. Kanavoinnissa moni laite haluaa käyttää yhtä aikaa samaa siirtotietä. Jaetaan siirtotietä, useampi laite käyttää samaa siirtotietä hyväksi. Siirtokapasiteettia voidaan jakaa useamman siirrettävän signaalin kesken = kanavointi. Yksi linkki, monta lähetystä. Kustannustehokkuus, yksittäiset sovellukset tarvitsevat vain osan siirtojärjestelmän kaistasta, linkkien tehokas käyttö. Taajuusjakokanavointi, FDMA: Perustuu eri signaalien modulointiin eri taajuisille kantoaalloille. Kanava = kantoaallon kohdalle keskittynyt kaistanleveys. Kanavien väliin jätetään riittävän suuri ns. varmuusväli estämään kanavien väliset häiriöt. Vaatimus: siirtotien kapasiteetin tulee ylittää siirrettävien signaalien yhteenlasketut kaistanleveysvaatimukset. Data digitaalista tai analogista. Perustuu modulointiin, joten signaali on aina analoginen. Esim. tv-kanavat. ADSL: Jakelusuunta laajempi kuin paluusuunta. Tarjoaa ratkaisun tilaajan ja etäverkon välille. Käyttää puhelinkäyttöön tarkoitettua parikaapelia. Internet-käyttö pääasiallinen palvelu. Kaiun poistossa vastaanotettaessa poistetaan lähettävän datan signaali. Käyttää DMT-tekniikkaa, modeemi tarkistaa alikanavien signaalikohinasuhteen ennen datan jakamista, parempiin kanaviin enemmän dataa. Aikajakokanavointi. TDMA, digitaalisille signaaleille tai digitaalista dataa kuvaaville analogisille signaaleille. Perustuu signaalien viipalointiin (aikajako). Siirtotien kapasiteetin ylitettävä siirrettävien signaalien kapasiteettivaatimukset. Kanava pysyy paikoillaan. Synkroninen TDMA, datan on oltava digitaalista, signaali voi olle digitaalinen tai analoginen. Siirrettävä data muodostaa kehyksiä, jotka muodostuvat aikaviipaleista. Yhden lähteen varaamia aikaviipaleita kutsutaan kanavaksi. Aikaviipaleet varataan kiinteästi koko yhteydelle, hukkaa kapasiteettia. Ei tarvita linkkiprotokollaa, vuon valvonta on tarpeetonta. ISDN, digitaalista dataa lankaverkkoon. SONET/SDH, määrittelee digitaalisen siirron optisen kuidun yli. GSM, synkroninen aikajakokanavointi. Tilastollinen (asynkroninen) TDM, synkronisen ongelmana kehyksen aikavälin tuhlaaminen, ratkaisu tilastollinen eli asynkroninen eli älykäs TDMA. Vaatii ohjausinformaation (protokolla) datan yhteyteen. Esim. kaapelimodeemi. Koodijakokanavointi. CDMA, hajautetun kaistan käyttö. Pseudosatunnaiset luvut, algoritmiperusteiset. Taajuushyppely. Aallon pituusjakokanavointi. WDM, optinen kuitu. Onglemat/haitat kanavointitekniikoissa. FDMA kanavien ylikuuluminen, pitkillä matkoilla signaalia vahvistettaessa toisen kanavan vahvistus voi vaikuttaa toisiin kanaviin. TDMA, soveltuu huonosti tietokonekäyttöön (epäsäännölliset lähetykset). 4.2 Teleliikenne vs. dataliikenne Teleliikenne, puhelinverkot, GSM. ISDN, PSTN. Piirikytkentä, reaaliaikainen kommunikointi. • Yhteyden muodostus, datan siirto, yhteyden lopetus • kanavan kapasiteetti on varattuna yhteydelle koko yhteyden ajan, vaikkei dataa siirtyisikään • data siirtyy vakionopeudella • esim. yleinen puhelinverkko, vaihteet, yritysten väliset yksityiset verkot • digitaalinen piirikytkentäsolmu sisältää: verkkoliitännän, digitaalisen kytkimen, hallintayksikön. • signalointi (merkinanto) puheen kanssa samalla kanavalla (kaistan sisäisesti tai kaistan puheen ulkopuolella) tai omalla kanavallaan, ei liity tiedonsiirtoon vaan hallintaan Dataliikenne, dataverkot, GPRS, Internet, lähiverkot, X.25. pakettikytkentä, tehokas tiedonsiirto • data pilkotaan pieniin paketteihin • paketin koko riippuu siirtoverkosta • 2 kytkentätapaa, tietosähke (paketit itsenäisinä, toisista riippumaton reitityspäätös) ja virtuaalipiiri (muodostetaan virtuaalipiiri, vakioreittejä pitkin) Jaon takana on eri sovellusten erilaiset vaatimukset (ääni/data) Piirikytkentä vs. pakettikytkentä Yksinkertainen kytkentäinen verkko, solmupisteet yhdistää laitteen toisiinsa, linkit voi olla mitä tahansa, verkon ytimen pitää toteuttaa verkon laidalla olevat toiminnot. Siirretään data solmusta solmuun (kytkentä). Toiset solmut toimii pelkästään verkon sisäisinä, toiset vastaanottavat ja luovuttavat dataa. Solmujen väliset linkit on jaettu kanavoinnin avulla. 4.3 Reititys Tavoitteet: oikeudellisuus, pysyvyys, optimaalisuus, tehokkuus, oikeudenmukaisuus, yksinkertaisuus, virheen sietokyky, stabiilius, kestävyys (robustness). Suorituskykykriteeri: minimihyppymäärä, kustannus, viive, läpäisy. Koska päätös tehdään, paketti/istunto. Missä päätös tehdään, joka solmu/keskitetty solmu/lähde reititys. Hajautettu yleisin. Verkkoinformaatiolähde: ei ollenkaan, paikallinen, naapurisolut, solmut reitin varrella, kaikki solmut. Verkkoinformaatio päivitysaika: jatkuvasti, periodi tietyn välein, jaksollisesti, topologia laitteiden määrä verkossa. Reititysstrategia: kiinteät taulut, tulvamenetelmä (viestit lähetetään jokaiselle naapurille) haitta kuormittaa verkkoa, etuna löydetään aina perille, Satunnainen reititys (ei hyvä), Mukautuva reititys, reitityspäätökset perustuu verkon tilaan, päätökset kompeksisia. Adaptisen reitityksen luokitukset: paikalliset, naapurisolut, kaikki solmut. Eri reititystavat, miksi on kehitetty mihinkin suuntaan.

4.4 Ruuhkanhallinta Vuonvalvonta = ei lähetetä liikaa dataa yksittäisissä linkeissä? Ruuhkanhallinnalla pyritään siihen, ettei verkko ylikuormitu. Ruuhkanhallintamekanismit: backpressure (takaisin tuleva paine), choke packet (kaikille lähettäjille, ICMP), implisiittinen tapa (viiveiden kasvaminen, paketit häviää, lähde havaitsee tämän ja automaattisesti vähentää tiedonsiirtonopeutta IP), eksplisiittinen tapa (verkko antaa ’ohjeita’, taaksepäin ja eteenpäin menevät, verkko lähettää ilmoituksia oikeaan suuntaan) signalisointitavat; kuinka monta pakettia voidaan lähettää, nopeuspohjainen, binary, operaattori voi asettaa rajoitteita. Liikenteenhallinta: oikeudenmukaisuus, laatuvaatimukset (palvelun) erilaiselle datalle, kapasiteetin varaukset: käyttäjän ja verkon väliset sopimukset. Kontrollipaketit (dia 14). Kuinka häviöt ja viiveet tapahtuu: prosessointiaika, jonotusaika,

Luentopäivä 5 5.1 Solukkoverkot (cellular networks) • kapasiteetti syynä, voi moninkertaistaa asiakkaiden määrän • matkaviestinverkot • antenni ja tukiasema muodostavat parin • eri soluilla eri taajuudet • kapasiteetti, lisätään kanavia tai ei aloiteta käyttöä kaikilla verkoilla • soluja pienentämällä saadaan lisää nopeutta/kapasiteettia

5.2 Lähiverkot • yleisin verkkotyyppi • 4 asiaa, siirtotie, topologia ( lan väylä, puu, rengas, tähti)(kuuluu lähiverkkojen määrittelyyn), wiring layout, medium access control siirtotielle pääsyn hallinta,signalointi

Välikoe, linkkien toiminta o Siirtotiet, linkit, siirtoteillä sen rajoitteet kaistanleveys ja häiriöt, signalointi, data, signaali koodauksella data muutetaan sopivaan muotoon o asynkroniset/synkroniset kehykset, virheen havainnointi, vuonvalvonta Verkkojen toiminta o Verkot, rakenne, solmut, linkit, verkko, toiminta piiri/pakettikytkentä, tehtäviä reititys, ruuhkanhallinta Tenttitärpit 4 tehtävää, yhdistetään asioita selko isosta kuvasta, kodin laitteiden käyttämät verkot kts kuva, siirtotiet, signaalien esittäminen, adsl, ilmatiet, kanavointi (multipleksointi), adsl taajuuskanavointi, langaton verkko koodijakokanavointi wlan 3g, kerrosmallit kuuluu laitteisiin esim. palvelin toteuttaa kerrosmallia, verkossa reititin muutama kerros vain, protokollat, esim. ip keskustelee palvelimelta reitittimelle, reititin koti ip:n kanssa, ylemmät tasot suoraan toisensa kanssa Tässä sanat/lyhenteet jotka kerättiin ekalla luennolla: wlan, langaton tekniikka data, mitä siirretään reititin, verkosta toiselle siirrettäessä kertoo mihin suuntaan siirretään palvelin nfc/rfid, esim. lutikka millä ovi avataan (Near Field Communication/ Radio Frequency IDentification) saatavuus verkkotasolla rpc , ei ack Aknowledgement kuittaus, liittyy kaikkeen liikenteeseen, langaton lähiverkko kaikki kuitataan, kommunikointiin liittyy edifact sanomamuotoilu, ylimmällä tasolla, kertoo millä tavalla viesti rakentuu arp Ethernet ja ip-osoitteen yhdistäminen, protokolla jolla ethernet verkossa selvitetään ip-osoite (adressing resolution protocol), vanha matkapuh.verkko email voip puhedataa siirretään internetinkautta voice over internet protocol, puhe muutetaan digitaaliseksi ja siirretään pakettina verkon yli

standardointi ei syvällisesti tarvi osata

true/false +1/-1/0

yksi vaikeampi tehtävä, essee ei pitkä

yksi perustehtävä, selityksiä

tietoturva

Kotitehtävä 1

Kotitehtävä 2

Kotitehtävä 3

Kotiitehtävä 4

Kotiitehtävä 5

Viikoittainen ajankäyttö

  • Luentoviikko 1

Lähiopetus: 6 h

27.9. Materiaalin tulostus, ennakkotehtävän teko, materiaalin lukeminen 2.10. Materiaalin lukeminen, kotitehtävä 1:n tekeminen, luentoyhteenvedon tekeminen 3.10. Kotitehtävä 1:n tekeminen 5.10. Luentoyhteenvedon tekeminen

  • Luentoviikko 2

25.10. Materiaalin tulostus 26.10. Luentoyhteenvedon tekeminen 26.10. Kotitehtävä 2 tekeminen 29.10. Kotitehtävä 2 tekeminen

  • Luentoviikko 3

03.11. Luentoyhteenvedon tekeminen ja kotitehtävä 3:n tekeminen

  • Luentoviikko 4

06.11. Luentoyhteenvedon tekeminen 07.11. Luentoyhteenvedon tekeminen ja materiaalin tulostus 07.11. Kotitehtävä 3:n tekeminen 08.11. Kotitehtävä 4:n tekeminen

  • Luentoviikko 5

19.11. Tenttiin valmistautuminen 20.11. Tenttiin valmistautuminen 21.11. Tenttiin valmistautuminen 22.11. Tenttiin valmistautuminen 23.11. Tenttiin valmistautuminen 24.11. Tenttiin valmistautuminen 25.11. Tenttiin valmistautuminen ja kotitehtävä 5 tekeminen


Pääsivulle