Eija Rossin kurssisivu

Oppimispäiväkirja

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.

Tietoliikenne on välttämätön tekijä sekä työ- että yksityiselämässä. Toimivat yhteydet mahdollistavat kommunikoinnin ja tiedonsiirron niin yritysten kun henkilöidenkin välillä reaaliajassa. Itseä koskettavat eniten arkipäiväiset tietoliikenteeseen liittyvät asiat kuten tietojen välittäminen yhteistyökumppaneille ja yhteyksien ongelmaton toiminta. Normaalisti tietoliikenteen olemassaoloa ei edes tule ajatelleeksi kunnes jokin yhteys ei toimi. Epätoivo herää, kun ei ymmärrä miksi jokin ei toimi, mistä ongelmat johtuvat, miten ne voidaan korjata ja kuinka kauan kestää ennen kuin kaikki toimii taas normaalisti. Ongelmien ilmaannuttua joudunkin yleensä ensimmäiseksi turvautumaan työpaikan IT-osaston tukeen ja heidän keskustelustaan ymmärrän sanan sieltä toisen täältä. Ensimmäiseksi mieleen tulevia tietoliikenteeseen liittyviä termejä: WLAN, ADSL, 3G, VPN, PALVELIN, EDI-sanomat, reititin, protokolla, IP-osoite, langaton verkko, lankaverkko, internet, pilviteknologia. Selkeää käsitystä aiheesta ei minulla ole, joten toivon sellaisen tällä kurssilla syntyvän.

Luentoyhteenvedot

Luentopäivä 1: Vaikka tietoliikenne aiheena on minulle jopa hieman pelottava, alkuun päästiin hyvin. Luennolla edettiin sopivaa tahtia ja kuva aiheesta alkoi jo selkiintyä. Kommunikointimallin, arkkitehtuurien ja verkkotekniikoiden läpikäyminen tarjosi jo vastauksia muutamiin epäselvyyksiin. Aihe tuntuu laajalta ja asiat pyörivät päässä vielä aika jäsentymättöminä.

Kommunikointijärjestelmän pääasiallisena tehtävänä on kuvata informaation välitystä kahden osapuolen välillä. Komponentit: - Lähde generoi datan - Lähetin muuttaa datan signaaliksi - Siirtojärjestelmä - Vastaanotin vastaanottaa signaalin - Kohde toistaa vastaanotetun datan

Mallin osatehtäviä ovat siirtojärjestelmän hyödyntäminen, liityntä siirtotiehen, signaalin luonti, synkronointi, yhteyden hallinta, virheen havainnointi ja korjaus, vuon valvonta, osoitteet, reititys, sanoman/viestin muotoilu, virheistä toipuminen, turvallisuus ja järjestelmän-/verkonhallinta.

- informaatio = datan merkitys jossakin tietyssä tilanteessa - data = kommunikointiin sopiva tiedon esitysmuoto - signaali = tiedon fyysinen esitystapa

Luentopäivä 2: Tarkempi tutustuminen OSI ja TCP/IP kerrosmalleihin selkeytti mallien rakennetta ja eri kerrosten toiminnan tarkoitusta. Pistareissa huomasin oppineeni ainakin jotain ensimmäisellä luentokerralla :-P Prokollien toiminnot sisälsivät paljon minulle uutta asiaa, mutta tuntuivat loogisilta.

OSI mallin kerrokset ovat: Fyysinen, linkki, verkko, kuljetus, istunto, esitystapa ja sovellus. TCP/IP arkkitehtuurin kerrokset ovat: Fyysinen, verkko, internet, kuljetus ja sovellus. Alempi kerros palvelee aina ylempää kerrosta ja eri kerrokset kommunikoivat vastinolioidensa kanssa yhteisen protokollan avulla.

Tiedonsiirtoon liittyvät asiat tuntuivat hankalilta ymmärtää ja materiaali täytyy käydä nyt kotona niiden osalta ainakin pari kertaa ajatuksella läpi.

Luentopäivä 3: Johtimellisia siirtoteitä käsiteltäessä korviini kantautui tuttu sana “Koaksiaalikaapeli”, jonka olen toki aiemmin osannut yhdistää TV:seen liittyväksi, mutta muuten merkitys on ollut tuntematon. Johtimellisia siirtoteitä ovat parikaapeli, koaksiaalikaapeli, optinen kuitu ja sähköjohto. Mielenkiintoista minusta oli oppia, että analogiselle signaalille tarvitaan vahvistimet muutaman kilometrin välein ja digitaaliselle toistimet noin kilometrin välein. Valon taittuminen optisen kuidun sisällä ja kuidun ominaisuudet tulivat myös hyvin esille luennolla. Johtimettomalla siirtotiellä signaali etenee ilmassa antennien välityksellä. Johtimettomista siirtoteistä puhuttaessa hämmästyin antennien moninaisia rakenteita. Perustiedot satelliittien toiminnasta auttoivat ymmärtämään eri tyyppisten satelliittien ominaisuuksia ja tarkoitusta.

Luentopäivä 4: Luennolla käsiteltiin kanavointia, joka voidaan jaotella:

- Taajuusjakokanavointi FDMA: Kukin signaali keskittyy omalle taajuusalueelle eli kanavalle. Syötettävä data voi olla digitaalista tai analogista. Perustuu modulointiin, joten signaali on aina analoginen. Käytetään esim TV-kanavien välittämiseen.

- Aikajakokanavointi TDMA: Perustuu eri signaalien viipalointiin (aikajako). Voidaan käyttää digitaalisille signaaleille tai digitaalista dataa kuvaaville analogisille signaaleille. Tilastollinen/synkroninen TDMA. Käytetään esim. GSM.

- Koodijakokanavointi CDMA: Käytetään johtimettomilla siirtoteillä (radiotie). Käytetään koko taajuusalue sekä kaikki aikaviipaleet. Analogista tai digitaalista dataa analogisella signaalilla.

- Aallonpituusjakokanavointi WDMA: Optinen kuitu saadaan tehokkaasti käyttöön vasta, kun saadaan siirrettyä useita signaaleja samassa kuidussa. Käytetään eri taajuisia valonsäteitä, jotka muodostavat kukin oman kanavansa.

Piiri- ja pakettikytkentäisten verkkojen toiminta oli kohtuullisen ymmärrettävää, mutta reititys ja reititysalgoritmit pyyhkivät pahasti yli ymmärryksen. Ruuhkanhallinta meni taas jotenkuten jakeluun, vaikkakin iso osa tietopaketeista saattoi “hukkua” matkalla luennoitsijalta minulle.

Luentopäivä 5: Solukkopohjaiset verkot on kehitetty lisäämään kapasiteettia matkapuhelinverkoissa. Lisää kapasiteettia ja taajuuksia saadaan käyttöön, kun taajuuksia uudelleenkäytetään. Käsiteltiin signaalin häipymää; hitaassa häipymässä signaali vaimenee huomioiden maaston muodon ja nopea häipymä johtuu maaston esteistä. Lisääntynyt tiedonsiirto ja vaatimukset datan siirrolle langattomissa viestimissä on johtanut 4G verkon kehittämiseen. Puhelinverkkojen eri sukupolvien kanavointitavat: 2. sukupolvi - aikajakoista 3. sukupolvi - koodijakoista 4. sukupolvi - taajuusjakoista

Käsiteltiin LAN-lähiverkkoja, joiden tarkoitus on yhdistää pienellä alueella useita laitteita yhteen. LAN on yleisin verkkotyyppi, koska tekniikka on halpaa ja helposti saatavilla. Lähiverkot ovat kehittyneet yhdessä PC-koneiden hyötykäytön kanssa. LAN-topologioita ovat väylä, puu, rengas ja tähti. Parikaapeli Ethernet on on fyysisesti tähti, mutta loogisesti väylä! Lähiverkko on yleensä tähti tai väylä (ei yhtä aikaa lähetyksiä). Nykyisin tähti on yleisin; jokainen laite on omalla piuhallaan kiinni keskuslaitteessa. MAC-protokolla tekee eron eri lähiverkkojen välille, jakaa siirtotien kapasiteetin käyttäjille. Käytännössä aina LAN yhdistetään johonkin toiseen verkkoon (WAN, toinen LAN). Kaksi yleistä yhdistystapaa ovat siltaus (yksinkertainen tapa yhdistää samantyyppiset LAN:t) ja reityts (monimutkaisempi tapa yhdistää erilaiset LAN:t ja WAN:t).

Luennon lopuksi piirrettiin kokonaiskuvaa tietoliikenteestä. Kokonaiskuvan piirtäminen auttoi hahmottamaan asiaa. Kokonaiskuvaa olisi voitu piirtää vähän useamminkin luennoilla, koska aihealue oli ainakin minulle varsin laaja ja vaikeasti hahmotettava.

Kotitehtävät

Kotitehtävä 1 teht.1.pptx Kysymykset: Miksi nettiyhteys pöytäkoneella hidastuu tai jopa katkeaa kun lapsi pelaa samanaikaisesti PS3 peliä verkkoyhteydessä? Miksi kannettavan tietokoneen internet yhteys ei välillä toimi kotona ollenkaan nettitikulla? Miten digiboxin kortinlukija toimii?

Kotitehtävä 2

IMAP http://tools.ietf.org/html/rfc3501

IMAP (lyhenne sanoista Internet Message Access Protocol) on sähköpostien lukemiseen tarkoitettu protokolla. IMAP säilyttää viestit palvelimella ja tukee palvelimella olevia hakemistoja, eli viestit voidaan järjestellä eri hakemistoihin. IMAP:n avulla palvelimella oleviin sähköpostiviesteihin voidaan päästä käsiksi useilta eri koneilta, kunhan vain käytetty sähköpostiohjelma tukee sitä. IMAP-protokollan loi Mark Crispin vuonna 1986 vaihtoehdoksi POP-protokollalle.[1] IMAP:sta on myös mobiililaitteille tarkoitettu versio, Push-IMAP. IMAP:in huonoja puolia ovat esimerkiksi se, että se aiheuttaa palvelimelle enemmän kuormitusta kuin POP, ja vaatii palvelimelta enemmän levytilaa.

HTTP http://tools.ietf.org/html/rfc2616

HTTP (lyhenne sanoista Hypertext Transfer Protocol eli hypertekstin siirtoprotokolla) on Protokolla, jota selaimet ja WWW-palvelimet käyttävät tiedonsiirtoon.[1] Protokolla perustuu siihen, että asiakasohjelma (selain, hakurobotti tms.) avaa TCP-yhteyden palvelimelle ja lähettää pyynnön. Palvelin vastaa lähettämällä sopivan vastauksen, tavallisimmin HTML-sivun tai binääridataa kuten kuvia, ohjelmia tai ääntä.

TCP http://tools.ietf.org/html/rfc793

TCP (lyhenne sanoista Transmission Control Protocol) on tietoliikenneprotokolla, jolla luodaan yhteyksiä tietokoneiden välille, joilla on pääsy Internetiin. TCP-yhteyksien avulla tietokoneet voivat lähettää toisilleen tavujonoja luotettavasti. TCP-protokolla pitää myös huolta, että paketit saapuvat perille oikeassa järjestyksessä. Tarvittaessa hävinnyt paketti voidaan lähettää uudestaan. Tätä tarkoitusta varten TCP-protokollaan on kehitetty erilaisia vuonvalvonta- ja ruuhkanhallintamekanismeja. Suurin osa Internetin liikenteestä perustuu TCP-protokollaan ja koko TCP/IP-protokollaperhe on saanut nimensä TCP-protokollan perusteella.

Kotitehtävä 3

ADSL - puhelinkaapeli/parikaapeli, koodaus DMT ja CAP, taajuusalue 23 000 - 1 100 000 hz

Kännykkä 3G - ilmatie/radiotie, koodaus QPSK, 900 Mhz

TV, DVB-T - ilmatie/radiotie, koodaus MPEG-2 ja MPEG-4, taajuusalue (Hamina, asema Anjalankoski) 482, 522 Mhz

Kotitehtävä 4

DVB-T (Digital Video Broadcasting, Terrestrial) eli maanpäällinen digitaalinen (digitaalitelevision) lähetysjärjestelmä, on käytössä yli 36 maassa. Järjestelmä lähettää pakattua digitaalista audio/video-lähetettä käyttäen OFDM-modulaatiota (COFDM). Suomessa käytetään 8k- ja 2k-järjestelmiä, missä 8k-järjestelmässä kantoaaltoja on 6 817 kappaletta ja ne ovat 1 116 hertsin välein. Lähdekoodaukseen käytetään MPEG-2-koodausta ja nykyään myös MPEG-4:ää eli H.264:ää. Kantoaallon modulointiin käytetään QPSK:ia, 16-QAM:ia ja 64-QAM:ia. DVB-T:n häiriönsieto perustuu ennen modulointia tapahtuvaan virheenkorjausbittien lisäämiseen.

Kyseessä taajuusjakokanavointi FDMA, Frequency Division Multiple Access

ADSL (engl. Asymmetric Digital Subscriber Line) on verkkokytkintekniikka, jolla on mahdollista siirtää jopa 8 Mb/s tavallista puhelinlinjaa käyttäen. Tekniikan viimeisin versio, ADSL2+, mahdollistaa jopa 24 Mb/s nopeuden yhdessä puhelinparissa. ADSL:n nopeus perustuu korkeiden taajuuksien käyttöön. Tavallinen modeemi käyttää taajuuskaistaa 300–3400 hertsin alueella, ADSL taas 23 000–1 100 000 hertsin taajuusalueella. ADSL:n ominaispiirre on tiedonsiirron epäsymmetrisyys: sen tiedonsiirtonopeus on erilainen laskevaan suuntaan (8 Mb/s) ja nousevaan suuntaan (800 kb/s). Se sopiikin hyvin tyypilliseen Internetin kotikäyttöön, jossa pääpaino on sisällön siirtäminen verkosta kotiin. ADSL-yhteys on epäsymmetrinen eli tietovirran nopeus riippuu kulkusuunnasta. Samoin tilaajajohdon eri päiden laitteet ovat erilaisia. Tilaajan päässä on ADSL-verkkokytkin eli ATU-R ja keskuksessa on DSL-keskitin eli ATU-C. DSL-keskitin erottaa tietoliikenteen puheliikenteestä ja lähettää sen edelleen tietoverkkoon. Näiden kytkinten välissä on lisäksi myös vahvistusasemia tai verkkokytkimiä, jotka korjaavat ja uudelleenlähettävät saatuja tietoja. Näin ollen saadaan vahva yhteys pitkienkin matkojen välillä, eikä tietoa katoa välissä.

ADSL käyttää taajuusjakokanavointia.

3G - UMTS (lyhenne sanoista Universal Mobile Telecommunications System) on GSM:n seuraajaksi suunniteltu kolmannen sukupolven (3G) matkapuhelinteknologia.

Kyseessä koodijakokanavointi, CDMA (Code Division Multiple Access). Käytetään koko taajuusalue sekä kaikki aikaviipaleet. Teoreettisesti tehokkaampi ja taajuuksien käytöltään joustavampi, verkkosuunnittelu helpottuu, häiriöiden vaikutus pienenee, laitteet kuluttavat vähemmän tehoa.

Kotitehtävä 5

eija_rossi.docx

Ajankäytön arviointi

Luentoviikko 1

■ Lähiopetus 7 h

■ Valmistautumista lähiopetukseen 1 h

■ Kotitehtävien tekoa 2,5 h

Luentoviikko 2

■ Lähiopetus 7 h

■ Valmistautumista lähiopetukseen 2 h

■ Kotitehtävien tekoa 1 h

Luentoviikko 3

■ Lähiopetus 7 h

■ Valmistautumista lähiopetukseen 2 h

■ Kotitehtävien tekoa 2 h

Luentoviikko 4

■ Lähiopetus 7 h

■ Valmistautumista lähiopetukseen 2 h

■ Kotitehtävien tekoa 2,5 h

Luentoviikko 5

■ Lähiopetus 7 h

■ Valmistautumista lähiopetukseen 2 h

■ Kotitehtävien tekoa 3,5 h

■ Tenttiin lukemista tosi monta tuntia, mutta ei taida silti riittää…