meta data for this page

Joonas Pohjalan kurssisivu

Oppimispäiväkirja

Oppimispäiväkirjaan kirjataan omalta osin omaan oppimiseen vaikuttavia tekijöitä.

Ennakkonäkemys aihealueesta

Tietoliikenne on kaikkea jokapäiväisistä kännykän ja kaukosäätimen käytöstä yhteyksiin sukellusveneisiin ja avaruuteen. Ala on hyvin laaja ja sisältää tekniikoita savumerkeistä valokaapeleihin. Tuntuu yksinkertaiselta ajatella miten kännykällä tai yleensä puhelimella voi soittaa, mutta tähänkin pätee sanonta: “Mitä enemmän tietää, sitä vähemmän tietää.” Kun on hieman tutustunut eri yhteyksien tekniikkoihin, alkaa huomata, että irkissä viestin lähettäminen ei olekaan aivan niin yksinkertaista. Nykypäivänä niin minun, kuin monen muunkin elämä sisältää huimasti tietoliikennettä. Puhelin, tietokone tai vaikka auton navigaattori käyttävät kehittyneitä tiedonsiirtomenetelmiä. Itselleni tärkeimpiä tekniikoita ovat puhelin ja tietokoneyhteydet. Selviäisin kyllä hengissä myös ilman näitä tekniikoita, mutta ne helpottavat elämää huimasti. Tietoliikenteeseen liittyy myös paljon tietoturvakysymyksiä, miten turvata että tieto kulkee vain sinne minne se on tarkoitettu. Miten voi olla varma ettei sitä kaapata matkalla. Huimaa keskustelua on myös aiheuttanut yksityisyydensuoja, miten paljon esimerkiksi facebook saa kerätä ihmisistä tietoa.

Internet, GPS, infrapuna, WUSB, GSM, 3G, IRC

Ennakkotehtävä 1.

Luentoyhteenvedot

Luentopäivä 1: Päivän tärkein opetus lienee se, että luennoilla kannattaa kuunnella. Vähän datailua välillä ja olin melko pihalla asiasta. Onneksi pääsin nopeasti kärryille ja toivottavasti opin tästä jotakin. Tietoliikenteeseen liittyen tuli huimasti yleistä asiaa ja osa siitä herätti kysymyksiä. Opetus oli yleisesti ottaen toki puuduttavaa, eipä yhdestä aiheesta voi seitsemää tuntia selittää ilman että se puuduttaisi, mutta myös kiinnostavaa. Rajapinnoista opin myös paljon, toki hieman vielä on epäselvyyksiä, mutta ne selvinnevät kurssin edetessä. Protokollista oli mukava kuulla ja vähän jotain jo ymmärtääkin, se on ollut sellainen aihe joka on ennenkin kiinnostanut, motivaatio ei vaan ole riittänyt että olisin ottanut selvää. Vaikeaa vielä tässä vaiheessa sanoa mitä jäi hämärään, koska kuitenkin tiedän aiheesta melko vähän. Esimerkiksi GPS-järjestelmästä olisi kiva oppia enemmän, hieman tuossa luennollakin jo tuli, mutta syvällisemmin.

Luentopäivä 2: Luennolla tuli esiteltyä protokollia ja tasoja. Asia oli hyvin opettavaista ja monia asioista en ole edes ennen tullut ajatelleeksi. Alkoi kertaillessa mietityttää asia jota olen ennenkin kummastellut: Mitä televisiosignaali oikeastaan sisältää? Jokaisen pikselin erikseen vai? Siirtoteistä puhuttaessa tuli mieleen, miten suuri energia mastoissa olevilla mikroaaltolähettimillä onkaan, onko urbaani legenda totta ja kypsyykö ihminen sellaisen edessä? Pohdin myös, miten Eurooppalainen Galileo -satelliittijärjestelmä teknisesti eroaa merentakaisesta kaveristaan GPS:stä?

Luentopäivä 3: Alkuun kerrattiin vanhoja asioita pistarin kysymysten ja siihen tulleiden vastausten kautta. Itseäni hämmensi kovasti se, että myös vääriä vastauksia näytettiin. Mikäli keskittyi silloin huonosti, saattoi lukea väärät vahingossa oikeiksi ja saada aivan väärää informaatiota. Muuten luento keskittyi eri siirtoteihin ja niiden tekniikoihin. Muutamia esimerkkejä: radiotiet, satelliitit, langalliset jne.

Luentopäivä 4: Toiseksiviimeisellä kerralla puhuttiin kanavoinnista. Se tarkoittaa miten signaali “kerätään” yhdeksi lähetettäessä ja vastaanotettaessa taas puretaan useammaksi kanavaksi. Kanavointi voidaan jakaa useampaan luokkaan: Taajuusjakokanavointi (FDMA), Aikajakokanavointi (TDMA), Koodijakokanavointi (CDMA) ja Aallonpituusjakokanavointi (WDMA)

Luennoilla myös vertailtiin Teleliikennettä ja Dataliikennettä kytkentöjen kautta. Vaatimusten vuoksi teleliikenteessä on käytössä piirikytkentä, jossa voidaan tarjota reaaliaikainen kommunikointiväylä, ja dataliikenteessä pakettikytkentä jolle on tärkeämpää verkon tehokas käyttö.

Iltapäivällä puhuttiin reitittämisestä ja eri reititysstrategioista. Niitä ovat Flooding, jossa paketti lähetetään useaa kautta ja se lopulta tulee useana kopiona vastaanottajalle, satunnainen, jossa paketti lähetetään satunnaista reittiä. Se saattaa aiheuttaa viivettä, mutta se on silti tehokkaampi kuin Flooding, koska se syö vähemmän resursseja.Mukautuvassa reitityksessä pakettien reitit muuttuvat verkon olosuhteiden muuttuessa. Tämä luonnollisesti vaatii tietoa verkosta.

Luentopäivä 5: Viimeisen luennon aamupäivä kului matkapuhelinverkkojen parissa. Niitä suunniteltaessa oli tavoitteena mahdollisimman suuri kapasiteetti. Tämä saavutettiin kanavoinnilla, eri taajuusalueilla sekä eri kokoisilla ja tehoisilla lähettimillä. Teoreettisessa mallissa yksi solu pitää sisällään yhden taajuuden ja yhden antennin. Eri solut voivat käyttää joko samoja tai eri taajuuksia. Samat taajuudet pyrittiin viemään mahdollisimman kauas toisistaan, jottei aiheutuisi häiriötä. Nykyään pyritään mahdollisimman suureen kuuluvuusalueeseen mahdollisimman suurella lähetys/vastaanottonopeudella luonnollisesti minimoiden kustannukset.

Nykyään yleisimmässä käytössä on kolmannen sukupolven 3G yhteydet. Tästä useimmiten on käytössä UMTS tai EDGE standardi. 3G tarjoaa nopeutta 144 kbps nopeudesta aina 15Mb saakka. Seuraavan sukupolven 4G on jo tulossa ja lähiaikoina sitä rakennetaankin Suomen suurimpiin keskuksiin. 3G:ssä kanavointiin käytetään lähinnä CDMA:ta ja 4G:ssä luultavasti tullaan käyttämään usean eri tekniikan yhdistelmää.

Iltapäivän alkuun tehtiin ensin pistari, jonka jälkeen siirryttiin lähiverkkoihin. Ne ovat pienen alueen kattavia verkkoja jotka ovet syntyneet tarpeesta yhdistää lähekkäin olevia laitteita yhteen verkkoon. Lähiverkkojen yhdistämisestä on syntynyt Internet. Samalla siirryttiin verkonvarauksessa MAC-protokollaan.

Gigabit Ethernet käyttää MAC-protokollaa, kuten myös uudet, vielä tulossa ovat Ethernetit. Luennolla käsiteltiin myös langattoman lähiverkon hyötyjä ja haittoja.

Lopuksi käsiteltiin Internetin rakennetta. Käytännössä tämä nitoi kaikki kurssilla opitut asiat yhteen pakettiin. Internettiä pyrittiin käsittelemään melko yksinkertaisella tasolla.

Kotitehtävät

Kotitehtävä 1

Tehtäväkuvaus: Pyri kuvaamaan ennakkotehtävässä määrittelemäsi termit/aihepiirit/kokonaisuudet yhdessä kuvassa.

Seuraaviin kysymyksiin olisi mukavaa saada kurssin aikana vastaus.

Miten GPS toimii ja mihin suuntaan dataa liikkuu milloinkin? Millaisia GSM ja 3G verkot ovat? Miten WUSB toimii?

Kotitehtävä 2

Tehtäväkuvaus: Ensimmäisten luentojen kotitehtävissä selvititte laitteita ja palveluita. Tässä kotitehtävässä selvitetään laitteiden ja palveluiden käyttämiä protokollia. Selvittäkää 3 eri protokollaa joita omassa ympäristössänne on käytössä ja etsikää protokollan standardi/määritelmä ja liittäkää kotitehtäväänne linkki ko. protokollaan.

SDP (Service Discovery Protocol) Bluetoothin käyttämä protokolla, jota käytetään uusien palveluiden löytämiseen. S.e. Tämän avulla laite löytää muita laitteita ja niiden tarjoamia palveluita. Protokolla myös tarkistaa palveluiden soimisen kyseiselle laitteelle. Bluetoothia voi käyttää vaikkapa kännykän yhdistämiseen tietokoneeseen tai handsfreehen. http://www.palowireless.com/infotooth/tutorial/sdp.asp

DSSS on yleisin käytetty protokolla WLAN -yhteyksissä. Se on myös kallein. DSSS:ssä bitti jaetaan 11:sta bitiksi, jolloin vaikeutetaan ulkopuolisen salakuuntelumahdollisuuksia. http://www.tol.oulu.fi/users/ari.vesanen/Langaton_TT/luennot/wlan/Wlan.html

IPTV (Internet Protocol Television) Television ja Internetin yhdistämiseen käytetty protokolla. Mahdollistaa television katsomisen Internetistä. Vaatii luonnollisesti riittävän tehokkaan Internet -yhteyden. http://searchtelecom.techtarget.com/definition/IPTV

Kotitehtävä 3

Tehtäväkuvaus:Kolmannessa kotitehtävässä tarkastallaan laitteiden ja palveluiden hyödyntämiä siirtoteitä ja tiedon koodausta. Eli jälleen käsitellään 3 eri tapausta ja niistä käytetty siirtotie ja sillä käytetty koodaus. Jos käytetään ilmatietä niin olisi hyvä selvittää taajuusalue jolla toimitaan.

UWB (Ultra Wideband) on tulevaisuuden WUSB:n perusta. UWB:ssä signaali lähetetään ilmatietä huomattavan laajalle taajuusalueelle lyhyinä pulsseina. UWB:lle varattu taajuusalue on 3.1 - 10.6 GHz. UWB ollaan standardoimassa tunnuksella IEEE 802.15.3a.

GSM (Global system for mobile communications) on maailmanlaajuisesti käytetty matkapuhelinverkko. Sen uusi koodaustapa on EDGE, joka on edellisiä nopeampi. GSM käyttää ilmatietä ja toimii useilla eri taajuusalueilla (esim GSM 900 ja 1800).

Laajakaista Internet-yhteys on kaapelilla tuotettu, nopea Internet yhteys. Kaapeli luonnollisesti käyttää langallista siirtotietä ja käyttää QAM -koodauksia.

Kotitehtävä 4

Tehtäväkuvaus: Tarkastellaan 4. kotitehtävässä siirtotien/verkon hyödyntämiseen ja tehokkuuteen liittyviä asioita. Riippuen kunkin tarkastelemista laitteista/sovelluksista/teknologioista pohtikaa hieman kuinka valituissa lähestymistavoissa siirtotien/siirtoverkon tehokas käyttö on huomioitu. Onko kyse kanavoinnista vaiko verkkotekniikoista joilla tehokkuus ja yhtäaikainen käyttö saadaan aikaiseksi.

UWB:n tilanteessa siirtotie ei ole yleensä kovin raskaasti käytetty (ainakaan vielä). Siinä voidaan kyllä käyttää kanavointia, joka syö yksittäisen käyttäjän siirtonopeutta. UWB on kuitenkin tarkoitettu huomattavan pienen matkan siirtoihin (matka < 20m), joten harvoin samalla alueella on montaa laitetta jotka siirtävät tietoa samanaikaisesti.

GSM tilassa toimiessaan puhelin käyttää aikajakokanavointia, kun taas UMTS -verkossa käytetään koodijakokanavointia koska tieto kulkee silloin digitaalisessa muodossa.

ADSL käyttää taajuusjakokanavointia.

Kotitehtävä 5

Tehtäväkuvaus: Kokonaiskuva sovelluksen käyttäytymisestä eli pohtikaa yksittäisen sovelluksen (oma valinta) toimintaa aina sovellustasosta varsinaiseen bittien siirtoon. Pyrkikää luomaan kokonaiskuva, jossa kurssilla käydyt asiat nivoutuvat yhteen. Tietoturva eli tutustukaa tietoturva-asioihin kappaleen 23 (ja 24) mukaisesti ja liittäkää tietoturva aiemmin käsiteltyihin konteksteihin.

IRC-verkossa asiakasohjelma siirtää pyynnön alemmille kerroksille lähettää viesti IRC-palvelimelle, johon ollaan kirjauduttu, kuten irc.lut.fi . Siirto tapahtuu tarvittavia siirtoteitä käyttäen palvelimelle, joka tulkitsee viestin ja lähettää sen vastaanottajalle tarvittaessa toisen IRC-palvelimen välityksellä. IRC toimii TCP/IP protokollan päällä. Se ei käytä tiettyä merkistökoodausta, vaan käyttäjä voi itse valita koodaustapansa. Tämä aiheuttaa välillä ongelmia.

Tietoturvan vaarantuminen on usein käyttäjän itsensä käsissä. Esimerkiksi verkkopankkiyhteydet ovat niin hyvin suojattuja, ettei niihin pääse suoraan käsiksi. Käyttäjä tosin saattaa käyttää konetta tai yhteyttä, jota joku valvoo tai vastata “vastapuolelta” tulleeseen viestiin, jossa pyydetään tietoja. Käytännössä tietoturva tarkoittaa tietokoneen palomuurin, virustorjunnan sekä haittaohjelmien poisto-ohjelmien toimivaa käyttöä sekä maalaisjärkeä internetin ihmeellisessä maailmassa. Toki joku, jos välttämättä haluaa, pääsee miltei kaikkien normaalikäyttäjien tietokoneisiin käsiksi, tämä kannattaa muistaa mikäli käsittelee niin arkaluontoista materiaalia, ettei kukaan ulkopuolinen saa sitä nähdä ja on oletettavissa että joku sen nimenomaisen tiedon haluaa. Tällöin toimivin ratkaisu lienee laitteen poistaminen kaikista mahdollisista verkoista.

Ajankäytön arviointi

  • Luentoviikko 1
    • Lähiopetus 7 h
    • Valmistautumista lähiopetukseen 1 h
    • Kotitehtävien tekoa 2 h
  • Luentoviikko 2
    • Lähiopetus 7 h
    • Valmistautumista lähiopetukseen 0 h
    • Kotitehtävien tekoa 2 h
  • Luentoviikko 3
    • Lähiopetus 7 h
    • Valmistautumista lähiopetukseen 2 h
    • Kotitehtävien tekoa 2 h
  • Luentoviikko 4
    • Lähiopetus 7 h
    • Valmistautumista lähiopetukseen 1 h
    • Kotitehtävien tekoa 1.5 h

* Luentoviikko 5

  • Lähiopetus 7 h
  • Valmistautumista lähiopetukseen 0 h
  • Kotitehtävien tekoa 2.5 h

—-

Pääsivulle