meta data for this page
  •  

Oppimispäiväkirja

Oppimispäiväkirjaan kirjataan omalta osin omaan oppimiseen vaikuttavia tekijöitä.

Ennakkonäkemys aihealueesta

Luennolla minulle sanasta tietoliikenne tuli ensimmäisenä mieleen tiedon liikkuminen laitteiden välillä langattomasti tai langallisesti. Tietokoneet ja nykyään monet kannettavat laitteet voivat olla yhteydessä moniin eri verkkoihin, ja näin lähettää ja vastaanottaa tietoa. Tietoliikenteen perusasiat ja monet termit ovat minulle jo tuttuja, mutta kuitenkin monien termien asiakokonaisuus on vielä jäänyt pimentoon. Uskon, että tuttujen termien tietämys helpottaa oppimista, kun aivan kaikki ei ole uutta.

Termejä, joita luennolla kirjoitin ylös: WAN, LAN, WLAN, 3G, GPRS, EDGE

Luentoyhteenvedot

Luentopäivä 1:

Luento lähti liikkeelle hyvin konkreettisella ja yleisellä tasolla. Aluksi tutustuttiin kommunikointimalliin, kuinka data liikkuu lähettäjältä vastaanottajalle. Hyvänä esimerkkinä luennolla oli sähköpostin lähettäminen ja vastaanottaminen. Seuraavaksi tutustuttiin erilaisiin verkkoihin, uusina termeinä PAN ja MAN. Verkkojen jälkeen tarkasteltiin kerrosarkkitehtuuria; teoreettista kolmen kerroksen mallia, OSI-mallia sekä tyypillissä TCP/IP:tä. Tässä kohtaa esimerkkinä toimi FTP-ohjelma, joka konkretisoi mallia. Kuitenkaan aivan kaikki ei vielä jäänyt päähän, mutta toivottavasti viimeistään tulevilla luennoilla.

Luentopäivä 2:

Aluksi luennolla käsiteltiin protokollaa, niiden toimintoja sekä ominaisuuksia. Jotkin asiat olivat jo tuttuja, mutta nyt koko määritelmä avattiin laajemmin. Lähemmin tarkasteltiin mm. segmentointia ja paketointia, yhteyden hallintaa, vuon valvontaa ja virheenkorjausta. Myöhemmin tutkittiin tietoliikenteen standardointia, sen hyötyjä ja haittoja. Standardoinnin hitaus ja sen aiheuttamat vaikutukset jäivät parhaiten mieleen. Myös standardoinnin organisaatioita ja prosessia käsiteltiin. Luennon loppupuolella aiheena oli kommunikointijärjestelmä ja tiedonsiirto, josta päästiin analogisiin ja digitaalisiin signaaleihin. Kaistanleveys, tiedonsiirto ja häiriö ei vielä aivan avautunut, mutta peruasiat sain sisäistettyä.

Luentopäivä 3:

Päivän ensimmäisenä aiheena oli erilaiset siirtotiet, jotka jaetaan kahteen päätyyppiin; johtimellisiin, joita on pari- ja koaksiaalikaapeli, valokuitu ja sähköjohto, sekä johtimettomiin; mikroaaltolinkkeihin, satelliittilinkkeihin, ratioteihin ja infrapunalinkkeihin. Monet siirtotiet ja niiden ominaisuudet olivat jo tuttuja, mutta myös uusia asioita tuli paljon. Parhaiten jäi mieleen, että myös sähköjohtoa voi käyttää datan siirtämiseen, vaikkei se kovin tehokasta olekaan. Johtimettomat siirtotiet voidaan jakaa myös suunnattuihin ja suuntaamattomiin siirtoteihin. Signaalien etenemismekanismeista eri taajuusalueet eivät jääneetk kovinkaan hyvin mieleen, vaan lähinnä suuntaa-antavasti.

Seuraavaksi pohdittiin erityyppisiä antenneja ja niiden synnyttmäiä suuntakuvioita, joista jatkoimme edelleen johtimettomiin siirtoteihin. Radioaaltojen ominaisuuksia oli melko paljon, jonka takia kaikkia en aivan sisäistänyt. Parhaiten näistä mieleen jäi jo ennalta hieman tutummat vaimeneminen, taipuminen ja interferenssi.

Tämän jälkeen siirryimme signaalin koodaustapoihin, joita olikin melko paljon. Signaalia muutetaan mm. digitaalisesta analogiseen tai päinvastoin, mutta myös esim. digitaalisesta digitaaliseen.

Viimeisinä luennon aiheena käsiteltiin virheen korjausta, kuinka esim virhe huomataan ja kuinka se voidaan korjata.

Luentopäivä 4:

Päivän ensimmäisenä aiheena oli kanavointi, joka tuli minulle kokonaan uutena asiana ja jota en ollut kuullut aikaisemmin, mutta luennon edetessä, opin asiasta enemmän ja enemmän. Kanavointi voidaan jakaa erilaisiin kanavointityyppeihin, kuten taajuus- (FDMA, Frequency Division ,Multiple Acces), aika- (TDMA, Time Division Multiple Acces), koodi- (CDMA, Code Division Multiple Acces) ja aallonpituuskanavointiin (WDMA, Wavelenght Division Multiple Acces).

Taajuusjakokanavoinnissa lähetettävä signaali moduloidaan kantoaallolle ja se keskitetään tietylle taajuudelle eli kanavalle. Jättämällä kantoaaltojen taajuuksien välille tarpeeksi tilaa vältetään häiriöitä. Taajuusjakokanavointia käytetään lähettäessä analogista signaalia, mm. radio- ja tv-lähetyksissä. Aikajakokanavointia voidaan käyttää sekä digitaaliselle signaalille, jossa signaalit viipailoidaan ajallisesti. Aikajakokanavointia on syknronista ja tilastollista. Koodijakokanavointia voidaan käyttää analogista tai digitaalista lähetettäessä signaali kuitenkin analogisessa muodossa. Sitä käytetään johtimettomilla siirtoteillä. Aallonpituusjakokanavointi toimii tavallaan kuten taajuusjakokanavointi, mutta signaalin kuljettajana ei toimi ääni, vaan valo. Sitä käytetään yksimuotokuiduissa, jolloin jokainen eri taajuuksinen valonsäde toimii omana kanavana.

Päivän toisena aiheena oli piiri- ja pakettikytkentäiset verkot. Niiden eroina on, että piirikytkentä on suunniteltu teleliikenteeseen, jossa tarvitaan reaaliaikaisuutta, ja puolestaan pakettikytkentä datan siirtoon, jonka tavoitteena tehokkuus ja nopeus. Pakettikytkennässä on vielä kaksi erilaista kytkentätapaa: tietosähke ja virtuaalipiiri. Ensimmäisessä paketit lähetetään yksittäisinä, erillisinä toisistaan, jolloin vastaanottopää huolehtii pakettien uudelleenjärjestämisen. Virtuaalipiirissä lähettäjä ja vastaanottaja käy läpi lähetyspyynnöt ja vastaukset ja vasta sen jälkeen lähettäjä lähettää paketin vakioreittiä pitkin.

Luentopäivä 5:

Luentopäivä alkoi matkapuhelinverkkojen yleisesestä rakenteesta. Matkapuhelinverkot suunniteltiin, niin että saavutettiin suurin mahdollinen kapasitetti. Rakenne koostuu kuusikulmaisista soluista, jossa jokainen solu sisältää antennin. Suureen kapasiteettiin päästiin käyttämällä useita taajuuksia solujen sisällä, kuitenkin niin, että samat taajuudet pyrittiin pitämään riittävän kaukana toisistaan minimoidakseen häiriöt. Nykyään tavoitteena on suuren kapasiteetin ohella nostaa lähetys- ja vastaanottonopeuksia. Se saavutetaan pienentämällä solujen kokoa.

Matkapuhelinverkot ovat kehittyneet ajan kuluessa. Tällä hetkellä jo laajassa käytössä oleva 3G (third generation) tukee nopeita yhteyksiä, 144kbps:stä jopa 15Mbps:iin. Käytettyjä 3G-tekniikoita on mm. HSPA (HSDPA/HSUPA), EDGE. Seuraava tuleva tekniikka on 4G, jossa nopeudet kasvavat entisestään. Suomessa ensi vuoden puolella 4G-tekniikkaa tuodaan alueille, joilla verkon käyttö on suurta, kuten Helsinkiin, Tampereelle ja Turkuun. 3G käyttää kanavointitekniikkana CDMA:ta ja tuleva 4G OFDMA:ta (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)

Pistarin jälkeen siirryttiin lähiverkkoihin. Lähiverkkojen ajatuksena on verkon jakaminen käyttäjien kesken. Syynä lähiverkkojen yleistymiselle on ollut halpa tekniikka ja sen tarve yhdistää eri laitteet ja PC:t keskenään. Verkon käyttö on suurimmalta osin tiedostojen siirtoa, intranet, server-client -malli. Lähiverkoista siirryttiin MAC-protokollaan, joka on verkonvaraus protokolla. CSMA/CD (jota esim. Ethernet käyttää) ja CSMA/CA (jota esim. WLAN käyttää) kuuluvat MAC-protokollaan. CSMA/CD:ssa kuunnellaan onko verkko vapaa, ja jos on, voidaan verkkoon lähettää.

Gigabit Ethernetissä käytössä MAC-protkolla (CSMA/CD). Sitä käytetään hitaampien yhteyksien runkoverkkoina. Vaikka Gigabit Ethernet on uusi tekniikka, 10 Gigabit ethernet on saamassa jalansijaa, esimerkiksi WAN alueelle. Mutta myös yhä nopeampia ethernet-tekniikoita on tulossa. Tekniikat pyritään rakentamaan taaksepäin yhteensopiviksi.

Lähiverkoista päästiin langattomiin lähiverkoihin, hyötyihin (liikkuvuus, vapaus) ja haittoihin (hinta, turvaton, epävakaa, hidas). Langattoman lähiverkon vaatimuksia on mm. laitteiden tuki, peittoalue, pieni virran kulutus lepotilassa. Erilaisia langattomia verkkotekniikoita, 802.11a/g/n, joilla saavutetaan eri nopeudet. Langattomat verkot on mahdollisa suojata WEP/WPA/WPA2-salauksella.

Päivän viimeisenä aiheena oli internetin rakenne, joka yhdistää kaikki aliverkot toisiinsa, muodostaen internetin.

Kotitehtävä 1

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

tehtava1_sami_tarkiainen.pdf

Kysymykset:

- Kuinka reititin/reititys toimii käytännöss? - Miten verkot yhdistyvät toisiinsa? Kuinka kokonaisuus syntyy? - Pystytäänkö langattomasta verkosta tehdä täysin suojattu?

Kotitehtävä 2

Tehtäväkuvaus: Valitse haluamasi aihealue ja etsi siihen liittyvä protokolla. Tutustu protokollaan ja mieti kuinka protokolla vaikuttaa valitsemasi aihepiirin toimintaan. Esitä www-osoite käyttämääsi protokollaan.

SMTP - sähköpostiprotokolla, jota käytetään viestien välittämiseen sähköpostipalvelimien kesken. Linkki

HTTP - protokolla, jota selaimet ja www-palvelimet käyttävät tiedonsiirtoon Linkki

WLAN - on lähiverkkotekniikka, jota käyttäen eri verkkolaitteet voidaan yhdistää keskenään langattomasti. Linkki

Kotitehtävä 3

WLAN - Langaton lähiverkkotekniikka, jonka taajuusalue on 2,4 GHZ tai nykyään myös 5,0 GHz. Koodaustapana käytetään QFDM:ää.

UMTS - Langaton matkapuhelintekniikka, jonka taajuusalue on 900/2100 MHz. Koodaustapana käytetään

ADSL - Johtimellinen verkkotekniikka, jonka koodaustapana käytetään 8QAM:ää ja PSK:ta.

Kotitehtävä 4

Kaapelimodeemi - Käytössä 2 kanavaa, jossa 1 molempiin suuntiin. Käyttää asynkronista TDMA:ta

GSM - Käyttää FDMA:ta, jossa jokaiselle kanavalle on varattu 200kHz. Lisäksi taajuuskanavien sisällä käytetään TDMA:ta, jakaen ne kahdeksaan osaan.

Kotitehtävä 5

Pohdittavaksi esimerkiksi sovelluksen käyttäytymisestä valitsin sähköpostin. Lähettäjä kirjautuu omaan sähköpostipalveluunsa, esim. Mozilla Thunderbird, syöttäen käyttäjätunnuksen ja salasanan ja tämän jälkeen kirjoittaa haluamansa viestin. Sähköpostin lähettävä tietokone siirtää viestin sen postipalvelimelle, jonka jälkeen postipalvelin ottaa SMTP (Simple Mail Transfer Protocol)-yhteyden vastaanottajan postipalvelimeen, joka puolestaan siirtää viestin vastaanottajan postilaatikkoon POP3(Post Office Protocol versio 3)- tai IMAP(Internet Mail Access Protocol)-protokollaa käyttäen. POP3:ssa vastaanottaja kopioi viestit omalta välityspalvelimeltaan omalle koneelleen, kun taas IMAP:ssa vastaanottajalla on ainoastaan kopiot vastaanotetuista viesteistä. Lähettäjä voi olla yhteydessä välityspalvelimeensa ADSL-yhteydellä, joka käyttää puhelinverkkoa verkon muodostamiseen. Se käyttää DMT-modulointitekniikkaa sekä koodaustapana 8QAM:ää ja PSK:ta.

Sähköpostissa käyttäjän on huolehdittava sähköpostin tietoturvasta. Sähköpostissa on mahdollista käyttää SSL- tai TLS-salausta, jossa asiakkaan ja palvelimen välillä sähköpostiliikenne on suojattu.

Viikoittainen ajankäyttö

  • Luentoviikko 1

Lähiopetus: 6 h

  • Luentoviikko 2
  • Luentoviikko 3
  • Luentoviikko 4

Pääsivulle