meta data for this page
  •  

Heidi Wassin kurssisivu

8-O

OPPIMISPÄIVÄKIRJA

ENNAKKOKÄSITYS AIHEESTA

- - - voidaan siirtää monenlaista dataa: tekstiä, kuvaa, ääntä…

  1. - ja tähän on monia erilaisia keinoja kuten kaapeli, kuitu, infrapuna, bluetooth…
  2. - s-posti on itselleni keskeisin ja näkyvin väline tällä hetkellä
  3. - lyhenteitä tulee mieleen: EDI, RFID, langaton WLAN ja Wi-Fi, iPAD, mokkula, SMS, 3G (tässä kohtaa on tapahtunut edistystä itsessäni ja oppimisessani tietoliikennetekniikan saralla viimeksikuluneen kahden vuoden aikana, eli huomaan tite-opintojen suunnanneen tarkkaavaisuuttani tähän suuntaan. Erilaiset uudet termit ja ilmiöt jäävät mieleen uutisista ja lehdistöstä ym. keskustelusta ja nykyään jo kiinnostaa vähän ottaa selvääkin niistä!) Näistä termeistä kiinnostaisi saada syvempää ymmärrystä ja varsinkin käytännön hallintaa, eli tyyliin “mistä EDI menee päälle”
  4. - tietoliikennetekniikalla lukuisia sovelluksia muuallakin kuin puhelimella, tietokoneella ja internetissä: esim. varastonhallinta (RFID-tagit jne)
  5. - mielestäni tähän aihepiiriin voidaan liittää laajempia yhteiskunnallisia ilmiöitä kuten ympäristönsuojelu, globalisaatio ja yrityksen sisäinen/yritysten välinen tiedonsiirto
  6. - ja tätä kautta kilpailuetu vs. eriarvoistuminen, esimerkiksi pienillä yrityksillä ei ole aina resursseja laajamittaisiin investointeihin ja uusimpien/hienoimpien järjestelmien implementointiin
  7. - palveluntarjoajilla on kartelli määritellessään nettiyhteyksien hintoja ja sopimusehtoja, esimerkiksi minä en löytänyt paikkakunnaltamme/valtakunnallisesti kuin yhden operaattorin, jolta sai toistaiseksi voimassaolevan, mutta huomattavasti kalliimman nettiliittymän. Esimerkiksi mokkulasopimukset on usein tehtävä jopa kahden vuoden määräaikaisuuksina.
  8. - lehdistössä ja tv:ssä on ollut runsaasti keskustelua mokkuloiden nopeuksista ja kuinka suuresti ne poikkeavat luvatuista nopeuksista: sopimusteknisesti tämä on kuitenkin muistettu mainita “pienellä präntillä” ja asiakkaiden on tähän tyytyminen.
  9. - älypuhelimien maihinnousu on tapahtunut näkökulmastani vaivihkaa, eli nuoresta iästäni huolimatta olen jäänyt tästä kehityksestä jälkeen. Minusta on ihmeellistä että kännykällä pääsee nettiin. Ehkä olisi aika vaihtaa puhelinta… mutta kun vanha toimii vielä…
  10. - tuleekohan seuraavassa aallossa iPADien maihinnousu samalla tavalla kuin kävi älypuhelimille vastikään? Tullaanko näkemään luentokansioiden sijasta ipadeja etusormellaan rullailevia opiskelijoita auditorioiden penkeillä?
  11. - - kiinnostaisi myös saada enemmän tietoa että mitä ovat ne suuret erot eri älypuhelinten selainten välillä
  12. - - osasin asentaa langattoman ADSL-modeemin ja laittaa myös salausavaimen → voisi varovasti arvella että tietyt perusjutut on myös maallikkonaisen hallittavissa
  13. - - työpaikalla kevytpäätteet ja niiden kanssa ainainen säätäminen kun ei yhteys palvelimeen aina toimi → kiinnostaisi tietää tämän järjestelmän syvimmästä olemuksesta jotakin ja päästä irvimään helpdeskin väelle asioiden omilla nimillä. Eli mikä on palvelin ja miten siihen ollaan yhteydessä.
  14. - - kevytpäätteiden, läppäreiden ym. kanssa olen työpaikalla aika pro, kun osaan jopa laittaa nettijohdon oikeaan paikkaan, eli meillä ei tällaisia “kansalaistaitoja” juuri opeteta eikä levitetä.
  15. - - tekstiviestitiedottamisen kehitys ja pian ensisijaisuus? Esim. turvallisuussuunnitelmissa, opintojaksopalautteissa, kirjaston tiedotteissa… ja tätä kautta TLT:n yhdisteleminen moneen eri komponenttiin, vaikkapa sms + Moodle (opintojaksopalautteet, opettajan poissaolotiedot, luokkatilan vaihdokset)
  16. - - keskustelu laajakaistan rahoittamisesta syrjäseuduille

TERMIT: EDI ja EDIFACT, RFID, iPAD, iPHONE, SMS, 3G, ADSL, Wi-Fi, WLAN, mokkula, laajakaista.

====== Luentoyhteenvedot ======

Luentopäivä 1

7h luennot tietoliikennetekniikkaa kuulosti pahemmalta kuin oli. Minua auttoi oppimaan rauhallinen tahti ja asian esittäminen kuvina ja kaavioina sekä hyvät, aloittelijaystävälliset selitykset. Oli hyvä, että punaisena lankana kulkevat nyt digiTV ja GPS aiemmista vuosista poiketen - ehkä tämä tuo kaipaamaani konkretiaa tähän muuten niin abstraktilta (ainakin tässä vaiheessa) tuntuvaan aiheeseen. Eli tietoliikennetekniikka ei ole pelkkää signaalien virtaa avaruudessa/ilmassa vaan paljon muutakin arkipäivässä esineellistyvää, ja monin eri tavoin elämää helpottavaa asiaa.

Vaikka ryhmämme on hyvin heterogeeninen tiedoiltaan ja taidoiltaan, saivat kaikki varmasti selkeän käsityksen kurssin tavoitteista ja työtavoista. Päivän tärkein sanoma oli mielestäni tietoliikennetekniikan moninaisuuden hahmottaminen selkeänä kokonaisuutena. Oikeastaan pysyin kärryillä kunnes viimeisessä osuudessa tuijoteltiin koodinpätkää, se jäi melko kryptiseksi kun ei ole sellaisesta aiempaa kokemusta. Opin, että asiaa voidaan lähestyä monesta eri näkökulmasta (mm. käyttäjä, rakenne…) ja että malleja on erilaisia. Hieman jäin vielä pohtimaan, miksi OSI-mallia pyöritellään, jos se kerran on “hylätty” käytöstä.

Kommunikointimallin pyörittäminen monesta eri suunnasta oli mielekästä, sillä olen aiemmin opiskellut puheviestintää ja siellä myös käytettiin kommunikointimallia, tosin eri tarkoitusperistä. Erittäin mieenkiintoista oli huomata, että teknisestä luonteestaan huolimatta tietoliikennetekniikalla on paljon yhtymäkohtia ihmisten välisen viestinnän lainalaisuuksiin, ja että pohjimmiltaan myös tämä teknologia on luotu ihmisiä varten, ihmisten tarpeisiin, eikä itsetarkoituksena ole ollut luoda järjestelmiä niiden itsensä takia.

Luentopäivä 2:

Tälle luennolle en osallistunut, mutta luin luentomateriaalit ja Stallingsia. Seuraavat pohdinnat pohjautuvat luentokalvoihin, (Porras 2011). Luennolla käsiteltiin standardointia, joka on pääpiirteisään tuttua: taustalla on halu yhteensopivuuteen, ja tietoliikennetekniikan suhteen tällainen yhteistyö on erittäin oleellista, siinä missä monet muut laitevalmistajat pyrkivät käyttämään omia systeemejään.

Standardointi on käyttäjän kannalta kätevää ja järkevää, mutta sillä on myös haittapuolensa, esim. standardointiprosessin hitaus johtaa siihen, ettei käytössä oleva teknologia ole sitä hienointa ja uusinta uutta. Suurilla laitevalmistajilla on mahdollisuudet vaikuttaa/päättää käytettävistä teollisuusstandardeista. Standardointiin liittyvä käsitteistö vilisee lyhenteitä, jotka voidaan jakaa 1) standardointiorganisaatioihin ja 2) itse standardeihin. Em. organisaatioita ovat esim. ISOC, ISO, ITU-T, IEEE, IETF… ja näiden standardeja esim. IEEE 802 -standardit. Standardien lisäksi eräät standardointiorganisaatioista tuottavat myös suosituksia. Standardointiprosessissa arvioidaan määrittelyä monelta kannalta, esim. onko se vakaa ja hyödyllinen ja yleisesti hyväksytty. RFC (request for comments) ei itsessään ole standardi, vaan sen asiakirja joka kuvaa protokollia → IESG päättää mitkä RFC:t standardoidaan.

Standardointiorganisaatioista tutkin tarkemmin ISOa, koska tämä oli lyhenteistä minulle tutuimman kuuloinen. Yllätyin huomatessani sen standardoineen mm. kyrillisten kirjainten translitteroinnin ja japanin kielen romanisoinnin - nämä olivat kielitieteilijälle mielenkiintoisia yhtymäkohtia standardoinnin ja jokapäiväisen elämän välille: standardeja on siis kaikkialla muuallakin kuin sähkölaitteen pohjassa olevissa tarroissa. Sen lisäksi että niillä on merkitystä tuotekehityksessä ja yksityisen kuluttajan laitehankinnoissa, liittyvät ne kommunikointiin laajemminkin, näköjään myös paperikoot kuten A4 ovat ISOn standardoimia.

Suuri osa kakkosluennon asioista oli minulle hyvinkin vieraita ja uusia asioita, mm. analoginen ja digitaalinen signaali sekä kaistanleveys olivat minulle käsitteinä ennestään tuttuja, mutteivät toiminnaltaan sen tarkemmin. Analogista signaalia ovat esim. ääniaallot puhelimessa. Analogista voidaan muuttaa digitaaliseksi ja toisin päin. Digitaalisen etuja ovat edullisuus ja melun kestävyys, mutta haittapuolena on vaimeneminen. Luentomateriaaleissa oli mielestäni aika havainnollinen kuva analogisen ja digitaalisen signaalin eroista, digitaalinen on “tasalaatuista” ja siten ennustettavampaa kuin analoginen, joka näyttäisi saavan mielenkiintoisempia muotoja jos asteikkona käytetään aikaa ja voltteja. Eli volteilla on merkitystä tarkasteltaessa analogisen ja digitaalisen eroja - voltit puolestaan liittyvät amplitudiin, ja sitä kautta sini-aaltoihin. Siniaallot, kanttiaallot ja aallonpituudet näyttävät sen verran mystisiltä, etten uskalla niistä nyt mitään sanoa - jos ne ovat olennaisia kurssin kokonaisuuden kannalta niin niihin toivottavasti palataan vielä tarkemmin muilla luennoilla, mutta olettaisin että ilmankin pärjään. Kaistalla tarkoitetaan käsittääkseni signaalin sisältämien taajuuksien kirjoa - Wikipediassa käytetään asiasta termiä “yhtenäinen taajuusalue”. Kaistanleveys liittyy siirtokapasiteettiin, kuten luentomateriaalissa on muotoiltu: “a direct relationship between data rate & bandwidth”.

Luentopäivä 3:

Oli hyödyllistä käydä 3.luennolla läpi tämän kerran pistari, ja protokolliin ja kerrosmalleihin liittyviä väärinkäsityksiä. Protokollaa voidaan verrata käyttäytymissääntöön, jonka avulla asioita osataan tehdä oikeassa järjestyksessä. Kerrosmalli ei toteuta protokollaa, tai protokolla toteuta kerrosmallia - pikemminkin niin, että kerroksilla on omat tehtävät ja omat protokollat. Protokollasta voidaan käyttää johtaja-sihteeri-kuriiri metaforaa, eli kahden eri paikan johtajat keskustelevat keskenään, mutta käyttävät tässä hyväkseen alempien portaiden/kerrosten palveluja, siis sihteerin ja kuriirin. Esimerkkejä protokollista ovat FTP, TCP ja Ethernet. Lähettäjän ja vastaanottajan välillä kulkee datan lisäksi myös ohjausinformaatiota, ja ohjauskenttä toteuttaa protokollan.

SIIRTOTIET Edellisen luennon kertauksen jälkeen siirryttiin päivän aiheisiin, joita olivat siirtotiet. Keskeisiä asioita olivat rajoitteet, mobiliteetin käsite sekä erilaiset vaihtoehdot ja niiden yhdisteleminen. Esimerkiksi WLAN ja Bluetooth eivät ole siirtoteitä vaan verkkotekniikoita, eli tämä erottelu on syytä pitää mielessä. Siirtotiet jaetaan johtimellisiin ja johtimettomiin (guided, unguided). Näistä käytiin läpi useita eri vaihtoehtoja, joista johtimellisista mieleen jäi erityisesti valokuidun erinomaisuus moniin muihin vaihtoehtoihin verrattuna. Valokuitu eli toiselta nimeltään optinen kuitu ei itsessään ole huomattavan paljon kalliimpaa, vaan sen “voittokulku” voi alkaa vasta kun siihen yhdistetyt laitteet halpenevat.

Kuidulla on lukuisia hyviä puolia, jotka tekevät siitä ylivertaisen muihin vaihtoehtoihin verrattuna: sen kapasiteetti on suuri, koko on pieni, vaimeneminen on vähäistä ja se sietää hyvin häiriötä, lisäksi se on tietoturvallista. Optisen kuidun verkosto ei synny hetkessä vaan vaatii suuria investointeja ja järjestelyjä. Kuidun yhteydessä käytettävät termit askeltaitekertoiminen ja asteittaistaitekertoiminen viittaavat siihen, miten valo taittuu kuidun sisällä. Ongelmana on dispersio eli signaalipulssin leveneminen. Valoa voidaan tuottaa joko LEDillä tai ILDllä. Sekä siirtotiellä että signaalilla on merkitystä siihen, miten hyvin tietoa voidaan siirtää, ja mikä on häiriöherkkyys. Siirtotien valintaan ja käyttöön vaikuttavia tekijöitä ovat kaistanleveys, siirtotien heikennykset, häiriöt muista signaaleista ja vastaanotinten lukumäärä. Signaalin vahvistaminen on keino kasvattaa siirtotien pituutta. Vaimeneminen on englanniksi attenuation, ja sitä mitataan desibeleinä/km: tehon lasku on logaritmista.

Johtimellisista siirtoteistä jäin siihen käsitykseen, että koaksiaalikaapeli ja sähköjohto eivät ole juurikaan käytössä tiedonsiirrossa tänä päivänä. Koaksiaalikaapelia tosin käytetään tv-jakeluverkoissa, mutta sähköjohto ei ottanut tuulta alleen yhtenä tiedonsiirtoteistä 2000-luvun alun tutkimustyöstä huolimatta. Sähkömagneettiset ilmiöt tuntuvat erittäin vierailta edelleenkin, mutta saatan muistaa joitakin lyhenteitä välillä ELF - EHF. ELF-päädyssä ovat mm. puhelin ja EHF:ssä valo ja valokuitu. Esimerkiksi infrapunaa lähettävän kaukosäätimen signaali ei mene välttämättä vesihöyryn läpi, koska aallon pituus on niin lyhyt. Eli hertsit kasvavat sitä mukaa kun aallot lyhenevät.

Pysyin jokseenkin kartalla niin kauan, kun oltiin johtimellisissa siirtoteissä - viimeistään satelliittien kiertoratoihin mentäessä putosin kärryiltä. Langattomia etenemismuotoja ovat ground-wave, sky-wave ja line-of-sight, jotka mielestäni kuvaavat asioita paremmin kuin yritykset kääntää niitä suomeksi. Perustaajuusalueita on kolme, ja ne pitää osata tentissä: ympärisäteilevät sovellukset, mikroaallot ja infrapuna-alue. Vastaavasti johtimettomat siirtotiet jaetaan neljään: mikroaaltolinkit, satelliittilinkit, radiotie ja infrapuna. Radiotie eroaa siinä, että sen aallot ovat suuntaamattomia, eikä antennien tarvitse olla lautasantenneja. Radiotietä käytetään mm. matkapuhelinjärjestelmissä ja radio/tv-lähetyksissä.

Siirtoteistä jäi parhaiten mieleen se, että niiden valinnassa on täytynyt jatkuvasti tehdä kompromisseja: jokaisella on omat hyvät ja huonot puolensa, joiden välillä on tasapainoiltava parhaan mahdollisen tuloksen/siedettävimmän kustannuksen saavuttamiseksi.

ENCODING, MODULATION Jostain syystä näiden termien ero ei auennut luentojen myötä, vaan vaativat vähän lisätutkimuksia… seuraavasta vastauksesta saatoin saada jotain lisävaloa asiaan: “Encoding: The way in which the computer data is represented is known as encoding, there are several encoding techniques (Unipolar, Bipolar and Biphase). Modulation: Modulation is the method of changing some of the characteristics of the message signal so that it can be transmitted to comparatively large distance without(least) getting affected by noise or unwanted signals.” http://wiki.answers.com/Q/What_is_the_difference_between_encoding_and_modulation

Keskeisiä käsitteitä (Stallings s. 169) data element, data rate (bps), signal element (digital/analog), signaling rate or modulation rate.

Jotta ei sekoittaisi kaikkia mahdollisia käsitteitä ja ilmiöitä, pitäisi muistaa nämä neljä yhdistelmää tiedonsiirrossa: 1. digital data, digital signal, 2. digital, analog 3. analog, digital 4. analog, analog

1.Digital data, digital signal:

Tässä yhdistelmässä ei moduloida sillä molemmat ovat digitaalisia. Encoding-formaatteja ovat mm. NRZI, Bipolar-AMI, Manchester ja Differential Manchester: nämä liittyvät siihen, miten nollat ja ykköset vilistävät siirtotiellä, eli mikä toiminto/ominaisuus merkitsee nollaa, mikä ykköstä. Tekniikoiden vertailussa olennaisia elementtejä ovat: signal spectrum, clocking, error detection, signal interference and noise immunity sekä cost and complexity (Stallings s. 171-172).

2. Digital data, analog signal

Toinen yhdistelmä on digitaalinen data → analoginen signaali, kuten puhelinlinjassa ja tarvitaan modeemi tekemään tämä muutos. Modulaatiotekniikoita tähän tarkoitukseen ovat ASK, FSK(MFSK/BFSK) ja PSK(QPSK, OQPSK). Modulaatiossa vaikutetaan vähintään yhteen seuraavista kolmesta: amplitude, frequency, phase (Stallings s. 179) ja tästä siis termmit ASK, FSK ja PSK.

3. Analog data, digital signal Digitization: converting analog data into digital data (Stallings s. 190). Codec: coder-decoder → pulse code modulation (PCM) vs. delta modulation (DM). TDM (time division multiplexing) for digital signals (FDM frequency division multiplexing for analog signals).

4. Analog data, analog signal AM, FM, PM (amplitude modulation, frequency modulation, phase modulation).

DIGITAALINEN TIEDONSIIRTO - tarvitaan yhteistyötä vastaanottajan ja lähettäjän välillä: huomioitavaa synkronisuus, virheen havainnointi ja virheen korjaaminen.

asynkroninen tiedonsiirto: simple, cheap, one character at a time synkroninen tiedonsiirto: for large blocks, formatted as a frame, e.g. Manchester encoding for synchronization (Stallings s. 209).

virheen havainnointi: virheitä voivat olla single bit errors tai burst errors, error-detecting code added by the transmitter, checked by the receiver.

virheen korjaaminen: adds redundancy, reduced effective data rate. PPP (point-to-point protocol), bite stuffing.

VALVONTAPROTOKOLLAT - mm. synkronointi, vuon valvonta, virheen valvonta ym.

Vuon valvonta: stop and wait, sliding windows flow control

Virheen hallinta: automatic repeat request ARQ, sis. mm. stop and wait, go back N, selective reject.

Luentopäivä 4:

Kanavointi: FDM(A), TDM(A), WDM(A), ADSL, WCDMA, CDM(A)

Tälle luennolle en päässyt, ja katsoin ensimmäisenä annettua 4. kotitehtävää. Tehtävänanto vaikutti melko käsittämättömältä, joten luin ensimmäiseksi Stallingsin kirjasta tähän luentokertaan liittyvät kappaleet ja sitten luentomateriaalit. Näistä koostin seuraavanlaisia omia muistiinpanoja, joiden teossa huomasin miten vaikeaa on opetella asioita sekä englanniksi että suomeksi. Englanniksi monet termit kuulostavat kuvaavammilta jostain syystä - toivottavasti tentissä hyväksytään niihin turvautuminen jos ei suomenkielinen vastine muistu mieleen.

Kanavoinnin pointtina on saavuttaa kustannussäästöjä, kun siirtokapasiteetti on jaettavissa useiden lähettäjien/vastaanottajien kesken, eli jokainen ei tarvitse omaa siirtotietä/kaistaa. Käytetään multipleksereitä ja demultipleksereitä, jotka yhdistävät/purkavat yhdellä linjalla kulkevat lukuisat eri syötteet. Kanavointi ei ole sidottua johonkin tiettyyn siirtotiehen vaan seuraavassa käsitellyt koskevat esim. optista kuitua, koaksiaali/parikaapeleita ja mikroaaltolinkkejä sekä radiotietä.

Kanavointi voidaan jakaa käytettävän perusperiaatteen/toimintatavan mukaan eri luokkiin:

1) FDMA eli taajuusjakokanavointi: esim. radio, TV. Tätä voidaan käyttää, jos lähetettävien signaalien vaatima kaistanleveys on pienempi kuin käytössä oleva kaistanleveys, eli kaistalle mahtuu useita kanavia. Kanavat toimivat eri taajuuksilla, joille eri signaalit (data voi olla digitaalista tai analogista) moduloidaan. Kanavien väliin jätettävillä varmuustaajuuksilla varmistutaan siitä, etteivät signaalit sekoitu. Jos kanavien taajuudet ovat liian lähellä toisiaan, on vaarana kanavien ylikuuluminen.

2)TDMA eli aikajakokanavointi: jaetaan edelleen synkroniseen ja siitä kehittyneempi versio eli asynkroniseen/tilastolliseen/intelligent TDM. Käytetään esim. digitaalisen äänidatan siirrossa. Kuten FDM:ssä, tässäkin tapauksessa siirtotiellä tulee olla enemmän kapasiteettia kuin siirrettävät signaalit vaativat.

Synkroninen TDM (järjestelmiä DS-1 ja ITU-T) - ehdottomasti digitaalinen data –> digitaalinen tai analoginen signaali, multiplekseri muodostaa siirrettävän signaalin nk. puskureiden sisällöstä - framet muodostuvat aikaviipaleista: yhden lähteen aikaviipaleet = kanava. Ongelmana kehyksen aikaviipaleiden tuhlaaminen, sillä aikaviipaleet on varattuna koko yhteyden ajan. Ei ohjausinformaatiota eikä linkkiprotokollaa tai linkin vuonvalvontaa. SONET: optinen kuitu.

Tilastollinen (siis asynkroninen jne) TDM - erona edelliseen menetelmään, tässä aikaviipaleiden varaaminen on dynaamista eli tarpeeseen perustuvaa. Lisäksi tarvitaan ohjausinformaatiota. Muuten hyvä mutta suuret kuormitukset voivat aiheuttaa hankaluuksia.

3) WDMA eli aallonpituusjakokanavointi: kanavointia optisessa kuidussa Kuidun sisällä kulkevalla valolla on useita eri värejä eli aallonpituuksia, jotka muodostavat eri kanavat eri datalle. Toimintaperiaatteeltaan verrattavissa FDM:ään.

4) ADSL eli asymmetric digital subscriber line: 'asymmetrisyys' tulee siitä, että käyttäjän näkökulmasta voidaan vastaanottaa signaalia enemmän kuin lähettää. Käytetään puhelinlinjan parikaapelia internet-käyttöä varten: tämä ei varsinaisesti ole kanavointia vaan verkkokytkintekniikka joka käyttää taajuusjakokanavointia. Sen toimintamatka on n. 5,5 km. New schemes eli xDSL sis. mm. HDSL, SDSL, VDSL.

Ainoastaan johtimettomasti:

5) WCDMA eli laajakaistainen koodijakokanavointi: UMTS, 3G

6) CDMA eli koodijakokanavointi: - analoginen/digitaalinen data –> analoginen signaali - kehitettiin armeijan tarpeisiin mm. koska koodausavaimen avulla voitiin varmistua, että vain oikea vastaanottaja “ymmärtää” vastaanotetun tiedon - perustuu hajaspektritekniikkaan: a) taajuushyppely b) suorasekvensointi a.1 hidas taajuushyppely, lähetetään useampia bittejä/aikaväli a.2 nopea hyppely: 1 bitti useammalla aikavälillä b. informaatiosignaali sekoitetaan bittivirtaan

Teleliikenne vs. dataliikenne Tele: puhelinverkot kuten PSTN, ISDN, GSM, yritysten sisäiset… Reaaliaikaisuus! –> piirikytkentä Data: lähiverkot, Internet, GPRS… Tehokas siirto! –> pakettikytkentä

Piirikytkentä vs. pakettikytkentä –> reititysstrategiat: kiinteät taulut/tulviminen/satunnainen/mukautuva - solmupisteet, asemat –> tietoliikenneverkot. Solmuilla eri tehtäviä (sisäisiä pisteitä vs. luovuttavat dataa asemille) - solmujen välillä käytetään kanavointia

PIIRIKYTKENTÄ - yhteyspolku muodostuu präkkäin kytkettyjen verkkosolmujen välisistä linkeistä - kolme vaihetta: 1) yhteyden (piirin) muodostus 2) datan siirto 3) yhteyden lopetus (piirin purku) - kanavan kapasiteetti varattuna koko yhteyden ajan (vrt. yleinen puhelinverkko) - vakionopeus datan siirrossa, viive syntyy linkkien välisestä etenemisviiveestä - liikenteen kasvaessa liikaa estetään uudet yhteydet - traditional / softswitch

PAKETTIKYTKENTÄ - datan pilkkominen - verkon/välin koko kapasiteetti ei varattuna - sisältää pakettien lyhyen varastoinnin ennen lähetystä seuraavalle solmulle - kannattaa suosia pienempiä pakettikokoja → nopeuttaa datavirran siirtoa - solmuilla tieto verkon tilasta - paketeilla eri prioriteetit - datanopeuden muunnos, välitysviiveen kasvu - datagram vs. virtual circuit: datagrammin paketeille riippumattomat reitityspäätökset, voi johtaa siihen että paketit saapuvat sekalaisessa järjestyksessä virtuaalipiirissä aina vakioreitti, pakettien nopeampi liikkuminen ja oikea järjestys

Reititys pakettiverkoissa edellyttää seuraavia ominaisuuksia: oikeellisuus, yksinkertaisuus, kestävyys, tasapainoisuus, oikeudenmukaisuus, optimaalisuus ja tehokkuus.

VIIVEET etenemisviive, siirtoviive, solmu/prosessointiviive

Luentopäivä 5:

Välitesti 2 herätteli palauttamaan mieleen aiempien luentojen asioita seuraavilta osin:

Linkit ja niiden toiminta, tämän analysointi voi koostua seuraavista elementeistä… a) siirtotiet ja rajoitteet, muista käsitellä myös kaistanleveys ja häiriöt b) signalointi (muutetaan data sopivaan muotoon) c) asynkroninen/synkroninen d) virheenhavainnointi ja -korjaus e) vuonvalvonta f) multipleksointi/kanavointi

Verkot… a) rakenne: solmut, linkit, verkko b) toiminta: piiri/paketti c) tehtäviä: reititys, ruuhkanhallinta

Tämän päivän (18.11.2011) Kauppalehdestä löytyi muutama luennon teemoihin liittyvä artikkeli - oli mielekäs kokemus ymmärtää lukemastaan enemmän kuin ennen kurssia olisi tajunnut!

Ensimmäisessä silmään osuneessa aihepiirin artikkelissa, heti etusivulla, käsiteltiin Maksu-tv-yhtiöiden vaikeuksia Suomessa: esim. Urho-tv on tehnyt useiden miljoonien eurojen tappiot. Jutussa ei menty teknisiin yksityiskohtiin, vaan kuvailtiin liiketoimintaympäristön aiheuttamia haasteita tv-kanavamarkkinoilla: Suomessa osuus on 26 % kun muualla Pohjoismaissa sama luku on 60 %. Syyksi veikkaillan jo muutenkin laadukasta ohjelmatarjontaa julkisilla kanavilla, joten ihmiset eivät halua ostaa kalliita erikoiskanavia. Lähimmäs luennon aiheita päästiin, kun analysoitiin jakeluverkoston pirstaleisuutta, eli operaattoreiden ja palveluntarjoajien runsautta. Luennolla puhuttiin mm. multicastaamisesta eli ohjelman lähetyksestä monille, esim. verkkokonferenssiin osallistuminen, jolloin osallistujat vastaanottavat lähetystä reaaliajassa, ja pohdittiin tämän tekniikan yhteyksiä mm. Urho-tv:n toimintalogiikkaan.

Toinen lehtijuttu käsitteli 4G-verkkoa, jonka Elisa kaavailee tavoittavan puolet suomalaisista vuoden loppuun mennessä - ts. puolet suomalaisista asuu 4G-verkon peittoalueella, ja vuoden kuluttua vastaava luku on jo 80%. Aloitus on tapahtunut taajama-alueilta, seikka joka sai perustelunsa luennolla: tämä on puhdasta bisnestä, sillä soluja pitää laittaa useampia, jolloin solukoko pienenee ja saadaan enemmän kapasiteettia, tämä ei ole kannattavaa liiketoimintaa haja-asutusalueella. Elisan lupaama siirtonopeus on 5 Mb, yrityksille jopa 50 Mb. Huippunopeuksina oli saatu jopa 86Mb (vastaanotto) ja 26 Mb (lähetys). Tekniikoista lehti mainitsee HSDPA+ Dual Carrierin, ja että tätä täydennetään jatkossa LTE-tekniikalla. LTE (long-term evolution) oli esillä luennolla 4G:n yhteydessä, kun puhe oli WiMaxin ja LTE:n välisestä “kaksinkamppailusta” 4G:n toteuttamisessa: arvio oli että operaattorit ovat LTE:n kannalla joten investoinnit suuntautunevat todennäköisesti siihen. Tästä joko/tai -asetelmasta on kirjoitettu mm. seuraavassa artikkelissa http://www.wimax.com/lte/why-the-wimax-vs-lte-battle-isnt-a-battle Mielenkiintoista artikkelissa oli lisäksi maininta siitä, että tällä hetkellä suomalaisessa tv- ja venäläisessä sotilaskäytössä (?!?!?!) ollut 800 Mhz:n taajuusalue vapautuu vuodenvaihteessa, mikä vauhdittaa 4G-verkon rakentamista. Luennolla olikin puhetta näistä laillisista taajuusalueista ja lähetystehoista WLANin yhteydessä, eli pohdittiin miten lähetyssignaalia voisi laillisin konstein vahvistaa ulottumaan koko tontin alueelle.

Siinä missä Elisa lupailee 4G:tä ruuhka-Suomeen, oli vastaavasti Kymen Sanomissa (5.11.11) juttu 3G-verkon parannuksesta Etelä-Kymenlaakson kylissä, kkuten Pyhtäällä, Haminassa ja Miehikkälässä, kun Sonera ottaa käyttöön uusia tukiasemia, joilla laajennetaan olemassaolevaa verkkoa ja parannetaan kuuluvuutta. Soneran tavoitteena on rakentaa Kymenlaaksoon kuukausittain uusia tukiasemia, joten verkon piiriin tullaan saamaan paiti uusia kyliä, myös valtateitä ja vesistöalueita. Luennolla esiin nousi mm. siirtonopeuden suora yhteys tukiaseman läheisyyteen, joten tukiasemien sijainnilla on merkitystä, kuin on myös maastolla (monitie-eteneminen jne.) Eli tekniikoilla voidaan saada lisää nopeutta mutta myös sijainti on ratkaisevassa asemassa.

Kymen Sanomat jatkoivat (23.11.11) 4G-aiheesta itärajan tuntumassa kertomalla, että Venäjän käyttämät ilmailuyhteydet estävät uuden 4G-verkon ulottamisen Itä-Suomeen. 800 mHz:n rajoitusalue on jopa 400 km valtioiden rajasta. Tästä syystä kaakossa joudutaan turvautumaan 900 megahertsin taajuuteen, joka ei ole yhtä edullista kuin 800 mHz:n käyttö muualla Suomessa. Tämän artikkelin mukaan varmaa tietoa Venäjän navigointiliikenteen siirtymisestä muille taajuuksille ei ole, kun taas Kauppalehden tietojen mukaan (yllä) tämä tapahtuisi vuodenvaihteessa. Hyvä selkeytys viestintäneuvos Olli-Pekka Rantalalta: “Jos on alhainen taajuusalue, silloin pienemmällä tukiasemamäärällä voidaan peittää isompi alue. Silloin erityisesti harvaan asutuilla alueilla tälle taajuudelle on kustannustehokasta rakentaa verkkoja”. (KySa 23.11.11)

4G (data)verkko, jossa puhe ym. yhdistetään samaksi dataksi (completey IP based): tämän tarve on lisääntynyt sillä esim. spostit luetaan nykyisin matkaviestimellä.

1G: analog voice (taajuusjakokanav.FDMA) 2G: digital voice (aikajakokanav. TDMA/CDMA) 3G: broadband (koodijakokanav.CDMA) 4G: completely IP based (paluu taajuusjakokanav. OFDMA) huom. tukiasemalta eteenpäin IP-pohjainen!!!! 6 MHz, 512 carriers, separation 12 kHz.

SOLUKKOVERKOT

Matkaviestinverkot lähenevät Internetin käyttöä, sillä puheensiirto vanhoilla tekniikoilla on raskasta ja resursseja kuluttavaa (piirikytkentä). Uudet tekniikat eivät tee eroa datan välillä (esim. ääni vs. muut), vaan kaikki siirretään pakettivälitteisesti. Tästä lähtökohdasta siirryttiin tarkastelemaan solukkoverkkoja, joiden taustalla on kapasiteetti: voidaan moninkertaistaa asiakkaiden lukumäärä. Tulee muistaa myös se, että 'wireless' on eri asia kuin 'cellular' - toinen tärkeä muistettava asia on se, että aina pyritään siihen että vain viimeinen linkki olisi langaton. Tämä pyrkimys johtuu siitä, että ilmatila on aina jaettua/rajallista, joten on järkevää hyödyntää mahdollisimman paljon taustalla olevaa kiinteää verkkoa. Soluun kuuluvat toimijat: base station, transmitter, receiver, control unit. Solussa on enemmän kuin yksi taajuus, 10-50 kpl. Tarpeeksi loitolla toisistaan (halkaisijat tarpeeksi etäällä toisistaan) olevat solut voivat käyttää samaa taajuusaluetta. Operaattorien on pohdittava paitsi omien tukiasemien, myös kilpailijoiden tukiasemien toisilleen aiheuttamia häiriöitä. Operaattorit haluavat luonnollisesti mahdollisimman paljon käyttäjiä, jotta hinta saadaan alas ja tällä taas lisää käyttäjiä/pidettyä entiset. Lisäksi on tärkeää pystyä tarjoamaan paljon kapasiteettia, tähän on kolme keinoa: 1) lisää kanavia 2) lainataan taajuuksia (nämä kaksi voivat tapahtua dynaamisesti) 3) solun jako, joko antennien avulla tai solua pienentämällä (tämä ei voi olla dynaamista). Esimerkiksi GSm muuttaa lähetystehoa dynaamisesti suhteessa tukiaseman sijaintiin päätelaitteesta: tämä parantaa myös kännykän akun kestoa. Hand-over tarkoittaa liikkumista solun alueelta toiselle, siis liikkumista tukiaseman alueelta toiselle. Tämä on monimutkainen toimenpide, jonka on kuitenkin käyttäjän kannalta tapahduttava nopeasti ja huomaamattomasti. Hand-overia on myös siirtyminen taajuudelta toiselle. GSM tukee hand-overia 200 km/h asti, joten moottoritiellä ajaessa tapahtuvat siirtymät eri soluun eivät muodostu ongelmaksi. On kuitenkin huomioitava, ettei verkko ole täysin aukoton. Kännykkä välittää mittausinformaatiota ja tukiasema alustaa ja kytkee seuraavaan asemaan. Roaming on siirtoa operaattorilta toiselle.

LÄHIVERKOT

Lähiverkot koostuvat yhdistämällä useita pienellä alueella sijaitsevia laitteita. Muistettavaa LAN: topology, transmission medium, wiring lay-out, medium access control eli MAC. Topologian valinnassa huomioitavaa: reliability, performance, expandability. Topologia ei näy kerromallissa mutta kuuluu LANin määrittelyihin. Tallennusverkko SAN muistuttaa pilviratkaisua.

KIINTEÄT VS LANGATTOMAT

Jaetaan fast, gigabit, fibre channel, wireless LAN.

MAC, random access: ALOHA, slotted ALOHA, CSMA/CD (tarkkana, älä sekoita CDMA:han!) vrt. keskustelua ei aloiteta kun joku toinen puhuu

====== Kotitehtävät ======

Kotitehtävä 1

Kysymykset: 1) Mikä on laajakaista-palveluntarjoajien ansaintalogiikka mm. hinnoittelun ja sopimusehtojen suhteen? (vrt. esim. kiinteä ja mobiili laajakaista) 2) Mikä on palvelin ja mikä on sen toimintaidea? 3) Miten palvelimelle pääsyä rajataan ja valvotaan?

wass_heidi_kokonaiskuva1.jpg

Kotitehtävä 2

Kotitehtävä 3

Eli jälleen käsitellään 3 eri tapausta ja niistä käytetty siirtotie ja sillä käytetty koodaus. Jos käytetään ilmatietä niin olisi hyvä selvittää taajuusalue jolla toimitaan.

Siirtotie ja koodaus 1) Television kaukosäädin, infrapuna: ilmatie/ lyhyen matkan point-to-point, 300GHz-200THz

Siirtotie ja koodaus 2) Kännykkä-tietokone, bluetooth: radiotie, FSK

Siirtotie ja koodaus 3) ADSL: 8QAM, WLAN: 802.11b+g BPSK/QPSK/FSK

Kotitehtävä 4

Tarkastallaan 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.

1. ADSL, verkkokytkintekniikka: digitaalinen-analoginen-digitaalinen signaali, taajuusjakokanavointi DMT, moduloinnissa QAM http://fi.wikipedia.org/wiki/ADSL luentomateriaaleista mm. - DMT = discrete multitone, alikanavat (analoginen signaali) jaettu 4 kHz, parempiin kanaviin enemmän dataa - maksimi käytännössä 1,5-9 Mbps (downstream) - asymmetrisyys: jakelusuunta on laajempi kuin paluusuunta, ts. voidaan vastaanottaa enemmän kuin lähettää (upstream palvelimelle, downstream palvelimelta.) Käyttää parikaapelia, kaapeleissa jopa yli 1 MHz-kaistaisen signaalin siirto mahdollista. 25 kHz on varattu puheelle. Stallings s. 297: “The bit stream..is divided into a number of data streams… Each substream is then converted to analog signal.”

Tarkastelin asiaa oman palveluntarjoajani kotisivuilta, ja löysin seuraavan kuvauksen, jonka ymmärtämistä tämä kurssi on hieman edesauttanut. “Liittymä sisältää 5 kpl vaihtuvia, julkisia IP-osoitteita– Laajakaistaliittymän käyttäminen edellyttää asiakkaalta nykyaikaista tietokonetta Ethernet-verkkoliitännällä. Palvelun käyttämiseksi tarvitaan yleensä laajakaistamodeemi. ADSL-tekniikkaa käyttävissä liittymissä tarvitaan analogista puhelinta varten suodatin. — Nopeuteen vaikuttaa (kupari)linjan pituus ja kunto, asiakkaan sisäverkko sekä asiakkaan päätelaitteet.” http://www.kymp.fi/fi/etusivu/laajajamobiilikaista/kymplaajakaistavalokuitu

2. WLAN, lähiverkkotekniikka: digitaalinen signaali, langattoman tiedonsiirron käytössä taajuudet jotka ovat lisenssivapaita (luentomateriaaleista) IEEE 802.11g 2.4 Ghz, DS-SS 6, 9, 12, 18, 24, 36, 48, 54 Mbps Käyttää kaistanleveyttä 83.5 Mhz, DSSS, OFDM (ERP-OFDM) - mitä kauemmas mennään tukiasemasta, sen pienempi nopeus (kun datanopeus kasvaa, etäisyys lyhenee.) non-overlapping channels 3 (indoor/outdoor)

3. GSM, kanavointina TDMA “GSM combines TDMA with Frequency Hopping and wideband transmission to minimize common types of interference.” http://en.wikipedia.org/wiki/Time_division_multiple_access Stallingsista ei ole paljon apua tässä, sillä kirja ei käytä/tunne kyseistä käsitettä lainkaan.

4. Digi-TV, kanavointina OFDM ja apukantoaalloilla QAM http://www.prosessori.fi/es03/arkisto/DIGITV.HTM

Kotitehtävä 5

1) Kokonaiskuva sovelluksen käyttäytymisestä eli pohtikaa yksittäisen sovelluksen (oma valinta) toimintaa aina sovellustasosta varsinaiseen bittien siirtoon. Pyrkikää luomaan kokonaiskuva, jossa kurssilla käydyt asiat nivoutuvat yhteen. 2)Tietoturva eli tutustukaa tietoturva-asioihin kappaleen 23 (ja 24) mukaisesti ja liittäkää tietoturva aiemmin käsiteltyihin konteksteihin.

1. Sovelluksen käyttäytyminen Valitsin sovellukseksi sähköpostiohjelman, esim. Outlook. Tässä käytetään sovelluskerroksen protokollaa SMTP eli simple mail transfer protocol, kuljetuskerroksella se hyödyntää TCP:tä, linkkikerroksella ADSL:ää ja fyysisellä kerroksella data kuljetetaan puhelinverkossa. Viesti kirjoitetaan käyttämällä user agentia eli esim. mainittua Outlookia, tähän kirjataan kenelle viesti on (“to”). Tämä ohjelma lähettää viestin sähköpostipalvelimelle (mail server), jossa se asetetaan lähtevien viestien jonoon. SMTP käynnistää TCp-yhteyden vastaanottajan sähköpostipalvelimen kanssa, ja lähettää viestin tätä yhteyttä/protokollaa käyttämällä. Vastaanottajan viestiserverillä viesti päätyy postilaatikkoon, jossa se odottaa kunnes vastaanottaja käynnistää oman sähköpostisovelluksensa ja se noutaa postilaatikossa lepäävät viestit vastaanottajan luettavaksi. Tässä välivaiheessa vaihtoehtoina ovat protokollat POP (post-office protocol), IMAP (Internet mail access protocol) tai HTTP. TCP soveltuu tällaiseen tarkoitukseen, sillä se painottaa datan tarkkuutta ennenmmin kuin reaaliaikaisuutta, ts. TCP:ssä voi olla enemmän viiveitä kuin UDP:ssa. TCP määrittelee kohteen porttinumeron, järjestyksen ja checksumin. TCP:ltä data siirtyy verkkokerrokselle (IP) ja edelleen linkkikerrokselle, joka pakkaa tiedot kehyksiin ja paloittelee IP-kerroksen tiedot pienemmiksi kokonaisuuksiksi.

2. Tietoturva & aiemmin käsitellyt kontekstit Tietoturvassa vaatimuksia ovat saatavuus, luottamuksellisuus ja datan sekä järjestelmän eheys. Luottamuksellisuudella tarkoitetaan sekä datan luottamuksellisuutta että yksilön oikeutta kontrolloida omien tietojensa saatavuutta/näkyvyyttä. Englanninkielinen muistisääntö on “CIA” (confidentiality, integrity, availability). Tähän voidaan lisätä vielä “AA”: authenticity, accountability.

Hyökkäykset voidaan jakaa passiivisiin ja aktiivisiin.

Sovelluskerros - uhkia: virheet ohjelmassa, ohjelman väärinkäyttö, ilkeämieliset ohjelmat, virukset, madot, troijalaiset, rootkit, looginen pommi, tietoa vuotavat ohjelmat, vakoojaohjelmat… (Jäppinen 2007, luentoaineisto)

Verkkokerros - uhkia: salakuuntelu, toisena esiintyminen, viestien toisto, datan muuntaminen, väärinreititys, ilkeämieliset ohjelmat, Denial of Service (Jäppinen 2007, luentoaineisto) - esim. pakettikytkentäisen verkon ongelmana se, että paketin voi lukea kuka tahansa tai paketteja voidaan väärentää. On mahdollista myös vaikuttaa reititykseen niin, että paketit tulevat omalle koneelle. - nimipalvelua voidaan käyttää osoitteiden väärentämiseen, esim. käyttäjä luulee olevansa verkkopankissaan mutta onkin hakkerin koneessa - IPsec (Internet protocol security): autentikointi, salaaminen, avainten vaihto

Fyysinen kerros - uhkia: johtoja, palvelimia, reitittimikä… voidaan sormeilla → ovet lukkoon ja valvottu pääsy, langattomat yhteydet voidaan kaapata → tarve vahvalle autentikoinnille. WPA protokollat tarjoavat turvaa langattomille LANeille. Palomuurit suojaavat järjestelmää Internet-pohjaisilta hyökkäyksiltä.

Ajankäytön arviointi

  Luentoviikko 1
      Lähiopetus x 8 h
      Valmistautumista lähiopetukseen 1 h
      Kotitehtävien tekoa 5 h (kommentti: wikin käyttö opiskelun "apuvälineenä" tuntuu tässä vaiheessa samalta kuin sopan syönti haarukalla)
  
  Luentoviikko 2 
  Lähiopetus x 0 h 
  Valmistautumista lähiopetukseen 3 h + Stallingsin lukemista 5 h, oppimispäiväkirjan täyttö 1 h 
  Kotitehtävien tekoa 2 h 
  
  Luentoviikko 3 
  Lähiopetus x 8 h 
  Valmistautumista lähiopetukseen 1 h + Stallingsin lukemista 5 h, oppimispäiväkirjan täyttö 1 h
  Kotitehtävien tekoa 2 h 
  
  Luentoviikko 4 
  Lähiopetus x 0 h 
  Valmistautumista lähiopetukseen 3 h + Stallingsin lukemista 5 h, oppimispäiväkirjan täyttö 1 h 
  Kotitehtävien tekoa 1/2 h
  
  Luentoviikko 5
  Lähiopetus x 8 h
  Valmistautumista lähiopetukseen 2 h + Stallingsin lukemista 2 h
  Kotitehtävien tekoa 2 h 

Pääsivulle