meta data for this page
  •  

Differences

This shows you the differences between two versions of the page.

Link to this comparison view

Both sides previous revision Previous revision
Next revision
Previous revision
courses:ct30a2001:opiskelijat:2014:raassinajoonas [2014/10/21 12:17]
j9523 [Kotitehtävät]
courses:ct30a2001:opiskelijat:2014:raassinajoonas [2014/10/21 18:37] (current)
j9523 [Oppimispäiväkirja]
Line 1: Line 1:
  
 ===== Oppimispäiväkirja ===== ===== Oppimispäiväkirja =====
- 
-Oppimispäiväkirjaan kirjataan omalta osin omaan oppimiseen vaikuttavia tekijöitä. 
  
 === Ennakkonäkemys aihealueesta === === Ennakkonäkemys aihealueesta ===
Line 57: Line 55:
       * Analogisen ja digitaalisen signaalin enkoodaustavat       * Analogisen ja digitaalisen signaalin enkoodaustavat
       * Siirtokapasiteetin jako kanavoimalla (multipleksointi)       * Siirtokapasiteetin jako kanavoimalla (multipleksointi)
-  * **Päivän tärkeimmät asiat:** +  * **Päivän tärkeimmät asiat:​** ​Neljäntenä luentopäivänä oli tärkeää ymmärtää,​ mihin enkoodauksella pyritään ja mitä erilaisia enkoodaustapoja on olemassa. Lisäksi olennaista oli hahmottaa syy kanavoinnin käyttämiseen ja käytössä olevat kanavointitavat eroavaisuuksineen. 
-  * **Mitä opin tällä kertaa:** +  * **Mitä opin tällä kertaa:​** ​Yhtenä keskeisenä oppina oli se, että niin analogista kuin digitaalistakin dataa voidaan enkoodata siirtotielle sekä analogiseksi että digitaaliseksi signaaliksi. On olemassa lukuisia enkoodaustapoja,​ joilla on omat hyvät ja huonot puolensa ja täten omat käyttötarkoituksensa. Kanavoinnin kohdalla tärkeää oli ymmärtää sen merkitys: kanavoinnin avulla siirtokapasiteettiä voidaan jakaa useamman siirrettävän signaalin kesken. Kanavointiinkin on olemassa useita menetelmiä,​ kuten esimerkiksi taajuusjakoon ja aikajakoon perustuvat menetelmät. 
-  * **Jäi epäselväksi:​**+  * **Jäi epäselväksi:​** ​Enkoodaus- ja kanavointimenetelmiin liittyvät kaaviokuvat.
  
 **Luentopäivä 5:** **Luentopäivä 5:**
Line 83: Line 81:
 === Mitä opin kurssin aikana === === Mitä opin kurssin aikana ===
  
-Päällimmäisenä oppina ​on ollut se, että tietoliikennetekniikka ​on kokonaisuutena ​yllättävänkin laaja.+Ehkä päällimmäinen oppi on se, että tietoliikenne ​on yllättävänkin laaja kokonaisuus eikä yksi kurssi tarjoa kuin pintaraapaisun käsiteltävistä aihealueista. Kurssin jälkeen minulla on perustietämys siitä, kuinka erilaiset langalliset ja langattomat yhteystavat toimivat ja minkälaisiin fysikaalisiin ominaisuuksiin ne perustuvat. Lisäksi opin, kuinka tietoliikenteeseen liittyviä toimintoja käsitellään laite- ja ohjelmistotasolla ja mitkä tekijät ohjaavat laitteiden välistä tiedonsiirtoa (kommunikointimalli,​ kerrosmalli).  
 + 
 +Oppimisteknisenä asiana uutta oli Wiki-alustan käyttö ja sisällön tuottaminen siihen. En ollut myöskään aiemmin laatinut oppimispäiväkirjaa näin kattavassa muodossa, joten taitoa ja rutiinia senkin tekemiseen karttui.
 ===== Kotitehtävät ===== ===== Kotitehtävät =====
  
 === Viikko 40, Luentojen 1 & 2 kotitehtävä ​ === === Viikko 40, Luentojen 1 & 2 kotitehtävä ​ ===
-Tehtäväkuvaus:​ Luo kuva oman kodin tietoliikenteeseen kuuluvista laitteista. ​+**Tehtäväkuvaus:​** Luo kuva oman kodin tietoliikenteeseen kuuluvista laitteista. ​
  
-{{:​courses:​ct30a2001:​opiskelijat:​2014:​0419665_kotiverkko_1.png?200|}}+{{:​courses:​ct30a2001:​opiskelijat:​2014:​0419665_kotiverkko_2.png?200|}}
  
  
 === Viikko 41, ennakkotehtävä === === Viikko 41, ennakkotehtävä ===
-Tehtäväkuvaus:​ Pohdi oman kotiverkkosi laitteiden välisiä yhteyksiä. Millaisia siirtoteitä laitteiden välillä käytetään?​ Syntyykö kotona useiden yhteyksien ketjuja?+**Tehtäväkuvaus:​** Pohdi oman kotiverkkosi laitteiden välisiä yhteyksiä. Millaisia siirtoteitä laitteiden välillä käytetään?​ Syntyykö kotona useiden yhteyksien ketjuja?
  
 Numerointi yllä olevan, omaa kotiverkkoani esittävän kaaviokuvan mukaan: Numerointi yllä olevan, omaa kotiverkkoani esittävän kaaviokuvan mukaan:
Line 109: Line 109:
  
 === Viikko 41, Luentojen 3 & 4 kotitehtävä === === Viikko 41, Luentojen 3 & 4 kotitehtävä ===
-Tehtäväkuvaus:​ Toisen viikon kotitehtävässä on tarkoitus etsiä omassa kotiverkossa/​laitteistossa käytettyjä+**Tehtäväkuvaus:​** Toisen viikon kotitehtävässä on tarkoitus etsiä omassa kotiverkossa/​laitteistossa käytettyjä
   - Siirtoteitä ja taajuuksia (tehty ennakkotehtävässä)   - Siirtoteitä ja taajuuksia (tehty ennakkotehtävässä)
   - Siirtonopeuksia   - Siirtonopeuksia
Line 115: Line 115:
   - Koodaus- ja kanavointimenetelmiä ​       - Koodaus- ja kanavointimenetelmiä ​    
  
-2. +**2.** 
   - CAT5E Ethernet –verkkokaapelilla teoreettinen maksiminopeus on 1 Gbps mutta käytännössä siirtonopeus on alempi.   - CAT5E Ethernet –verkkokaapelilla teoreettinen maksiminopeus on 1 Gbps mutta käytännössä siirtonopeus on alempi.
   - WLAN 802.11n –standardilla siirtonopeus vaihtelee välillä 54 Mbps – 600 Mbps.    - WLAN 802.11n –standardilla siirtonopeus vaihtelee välillä 54 Mbps – 600 Mbps. 
Line 123: Line 123:
   - GPS-signaalit kulkevat valonnopeudella eli 299 792 458 m/s   - GPS-signaalit kulkevat valonnopeudella eli 299 792 458 m/s
   - GSM-standardin maksiminopeus on 9,6 kbps ja 3G-standardiin pohjautuvat yhteyksillä Suomessa teoreettinen maksiminopeus on 42 Mbps Dual Carrier-tekniikan avulla, joka perustuu kahden mobiilidatakanavan yhtäaikaiseen käyttöön.   - GSM-standardin maksiminopeus on 9,6 kbps ja 3G-standardiin pohjautuvat yhteyksillä Suomessa teoreettinen maksiminopeus on 42 Mbps Dual Carrier-tekniikan avulla, joka perustuu kahden mobiilidatakanavan yhtäaikaiseen käyttöön.
 +  - Infrapunan nopeus vaihtelee välillä 2,4 Kbps - 1 Gbps. Television kaukosäätimen kohdalla siirrettävät tietomäärät eivät ole suuria, joten siirtonopeus on lähempänä välin alapäätä.
  
-3.+**3.**
 Internet-yhteyden kohdalla käytössä on TCP/​IP-protokolla,​ joka on usean tietoverkkoprotokollan yhdistelmä. HDMI-standardilla kommunikointiprotokollia ovat The Display Data Channel (DDC), Transition Minimized Differential Signaling (TMDS) ja Consumer Electronics Control (CEC). Bluetooth-standardi hyödyntää suurta määrää erilaisia protokollia. Pakollisia protokollia kaikille “Bluetooth-pinoille” ovat LMP, L2CAP ja SDP. Lisäksi lähes kaikki Bluetoothin välityksellä kommunikoivat laitteet hyödyntävät HCI- ja RFCOMM-protokollia. Matkapuhelinverkossakin käytetään useita protokollia. Näistä voidaan mainita ainakin SS7 (Signalling System 7), LAPDm (Link Access Protocol D) ja MAP (Mobile Application Part). Internet-yhteyden kohdalla käytössä on TCP/​IP-protokolla,​ joka on usean tietoverkkoprotokollan yhdistelmä. HDMI-standardilla kommunikointiprotokollia ovat The Display Data Channel (DDC), Transition Minimized Differential Signaling (TMDS) ja Consumer Electronics Control (CEC). Bluetooth-standardi hyödyntää suurta määrää erilaisia protokollia. Pakollisia protokollia kaikille “Bluetooth-pinoille” ovat LMP, L2CAP ja SDP. Lisäksi lähes kaikki Bluetoothin välityksellä kommunikoivat laitteet hyödyntävät HCI- ja RFCOMM-protokollia. Matkapuhelinverkossakin käytetään useita protokollia. Näistä voidaan mainita ainakin SS7 (Signalling System 7), LAPDm (Link Access Protocol D) ja MAP (Mobile Application Part).
  
-4. +**4.** 
-Ethernetin käyttämät koodaustavat ovat 8B6T ja 8B/10B, jotka muuntavat digitaalista dataa digitaaliseksi signaaliksi. 802.11-standardissa käytetyt koodaustavat ovat BPSK/​QPSK/​FSK,​ jotka muuntavat digitaalista dataa analogiseksi signaaliksi. HDMI:n käyttämä TMDS-protokolla hyödyntää niin ikään 8B/​10B-koodaustapaa. Bluetoothin käyttämä koodaustapa taas on FSK. DVB-C-standardin käyttämä koodaustapa on QAM (16-QAM, 32-QAM, 64-QAM, 128-QAM tai 256-QAM), joka sekin muuntaa digitaalisen datan analogiseksi signaaliksi. ​+Ethernetin käyttämät koodaustavat ovat 8B6T ja 8B/10B, jotka muuntavat digitaalista dataa digitaaliseksi signaaliksi. 802.11-standardissa käytetyt koodaustavat ovat BPSK/​QPSK/​FSK,​ jotka muuntavat digitaalista dataa analogiseksi signaaliksi. HDMI:n käyttämä TMDS-protokolla hyödyntää niin ikään 8B/​10B-koodaustapaa. Bluetoothin käyttämä koodaustapa taas on FSK. DVB-C-standardin käyttämä koodaustapa on QAM (16-QAM, 32-QAM, 64-QAM, 128-QAM tai 256-QAM), joka sekin muuntaa digitaalisen datan analogiseksi signaaliksi. 
 + 
 3G-verkoissa käytetään kanavointina laajakaistaista koodijakokanavointia eli WCDMA:ta. GSM-verkoissa puolestaan hyödynnetään aikajakokanavointia eli TDMA:ta. Ethernet-pohjaisissa verkoissa kanavanvaraukseen sovelletaan CSMA/​CD-menetelmää ja langaton 802.11-standardi puolestaan käyttää CSMA/​CA-menetelmää. Bluetooth-standardissa käytetään taajuushyppelyä ja joko aikajakokanavointia (TDMA) tai tilastollista aikajakokanavointia (statistical time division multiplexing) riipuen siitä, siirretäänkö ääntä vai muuta dataa. Digitelevisiossa puolestaan käytetään COFDM-modulointia. ​ 3G-verkoissa käytetään kanavointina laajakaistaista koodijakokanavointia eli WCDMA:ta. GSM-verkoissa puolestaan hyödynnetään aikajakokanavointia eli TDMA:ta. Ethernet-pohjaisissa verkoissa kanavanvaraukseen sovelletaan CSMA/​CD-menetelmää ja langaton 802.11-standardi puolestaan käyttää CSMA/​CA-menetelmää. Bluetooth-standardissa käytetään taajuushyppelyä ja joko aikajakokanavointia (TDMA) tai tilastollista aikajakokanavointia (statistical time division multiplexing) riipuen siitä, siirretäänkö ääntä vai muuta dataa. Digitelevisiossa puolestaan käytetään COFDM-modulointia. ​
 +
 +=== Viikko 42, ennakkotehtävä ===
 +**Tehtäväkuvaus:​** Etsikää verkosta (Internet) erilaisia verkkoratkaisuja ja pohtikaa niiden taustalla olevia rakenteita (miten linkit yhdistyvät isommaksi kokonaisuudeksi etc.)
 +
 +//​Tehtävänanto jäi itselleni epäselväksi,​ joten päädyin esittelemään erilaisia yhteystapoja.//​
 +
 +Tietoliikenteessä yhteystavat voidaan jakaa karkeasti langattomiin ja langallisiin. ​
 +
 +Langattomia yhteystapoja:​
 +  * WLAN
 +  * GSM
 +  * 3G/4G
 +  * WiMAX
 +
 +Langattomissa verkoissa rakenteen pääkohdat ovat langattomat päätteet ja tukiasemat. Erityisesti tukiasemat ja niiden toimintaperiaate ja sijoittelu ovat olennaisia tekijöitä,​ jotta langattomasta verkosta saadaan mahdollisimman suorituskykyinen ja kustannustehokas. Matkapuhelinverkot koostuvat soluista, ja käytössä oleva taajuusalue jaetaan niin, etteivät vierekkäiset solut käytä samaa taajuutta. WLAN-verkot voidaan jakaa rakenteeltaan kahteen päätyyppiin:​ ad-hoc-verkkoihin ja infrastruktuurisiin verkkoihin. Ad-hoc-verkoissa tieto kulkee laitteiden välillä ainoastaan WLAN-yhteyden kautta. Infrastruktuurisissa verkoissa tukiasemat ovat yhteydessä langalliseen verkkoon, mikä on tavanomainen WLAN-verkon toteutustapa. WiMAX-verkot muistuttavat rakenteeltaan matkapuhelinverkkoja:​ asiakaspäätelaite ottaa yhteyttä radioteitse operaattorin tukiasemaan,​ joka on yhteydessä operaattorin verkkoon nopean kaapeliyhteyden tai mikroaaltolinkin kautta.
 +
 +Langallisia yhteystapoja:​
 +  * LAN-verkot (Ethernet)
 +  * Valokuitu
 +  * ADSL
 +  ​
 +Langallisten verkkojen rakenteellisissa toteutuksissa haasteet ja toteutustavat ovat osittain erilaiset. LAN-verkon rakenteelliset toteutukset voidaan jakaa karkeasti neljään topologiaan:​ väylä, puu, rengas ja tähti. Käytännössä aina tälläinen yksittäinen LAN-verkko yhdistetään toiseen LAN- tai WAN-verkkoon,​ jolloin niistä muodostuu suurempia rakenteellisia kokonaisuuksia. Valokuituverkko taas koostuu rakennuksen sisäverkosta,​ liityntäverkosta ja runkoverkosta. Talojakamossa rakennuksen sisäverkko yhdistetään liityntäverkkoon verkkopäätteen avulla. Runkoverkko taas yhdistää useat liityntäverkot ja tarjoaa liitettäville rakennuksille yhteyden ulkoverkkoon (Internet). ADSL:n rakenteellisen pohjan muodostaa langallinen puhelinverkko,​ mikä selittää myös ADSL:n yleisyyttä. Käytännössä ADSL-toimii siten, että rakennukseen hankitaan ADSL-modeemi,​ joka liitetään puhelinverkkoon. Rakennuksesta puhelinverkko johtaa DSL-keskittimeen,​ joka erottaa puheliikenteen dataliikenteestä ja ohjaa dataliikenteen operaattorin runkoverkkoon ja tätä kautta Internetiin.
 +
 +
 +
 +
 +=== Viikko 42, luentojen 5 & 6 kotitehtävä ===
 +**Tehtäväkuvaus:​** Pohtikaa omien laitteiden muodostamaa kokonaisuutta erityisesti kokonaisuuden eli verkon kannalta. Kuvatkaa kuinka tieto liikkuu laitteelta toiselle (kerrosmallin keinoin, protokollat huomioiden)  ​
 +
 +{{:​courses:​ct30a2001:​opiskelijat:​2014:​0419665_tcp_ip_malli.png?​200|}}
 +
 +Kotiverkkoa on relevanttia lähteä tarkastelemaan oheisen, kurssin luentokalvoissa olleen TCP/​IP-kerrosmallin kautta. Yleinen tilanne kotiverkossani on se, että siirrän dataa kannettavalta tietokoneeltani NAS-verkkolevyasemalle. Tällöin kuvan Host A on kannettava tietokone, Host B on NAS-asema, Network 1 kulkee WLANin kautta, Router J on NAT-reititin ja Network 2 kulkee Ethernet-johdon kautta. ​
 +
 +Tarkastellaan lähemmin edellä kuvattua tiedonsiirtotapahtumaa. Host A:n sovelluskerroksessa määritellään se data, joka lähetetään Host B:lle. Osapuolten välisenä kommunikaatioprotokollana voi olla HTTP, sillä NAS-asema tarjoaa selainpohjaisen käyttöliittymän. Host A:n sovelluskerros muodostaa datasta paketteja, jotka siirtyvät Host A:n kuljetuskerrokseen. Kuljetuskerroksessa datapaketteihin lisätään ohjausinformaatiota ja protokollana käytetään TCP:tä. Kuljetuskerroksesta paketit siirtyvät verkkokerrokseen,​ joka sekin lisää paketteihin ohjausinformaatiota. Verkkokerros käyttää protokollanaan IP:tä, joka mahdollistaa verkkojen välisen pakettien reitityksen lisäämiensä IP-osoitteiden avulla. Tosin tässä tapauksessa data liikkuu vain samassa sisäverkossa. Seuraavaksi paketit siirtyvät linkkikerrokseen,​ joka huolehtii päätelaitteen ja verkon välisestä siirrosta ja vastaanottavan laitteen linkkitason osoitteesta. Tässä tapauksessa käytettävät protokollat ovat Ethernet ja WiFi. Viimeisenä kerroksena on fyysinen kerros, joka on fyysinen liityntä siirtotiehen,​ tässä tapauksessa radioaaltoihin (Network 1) ja Host B:n päässä parikaapeliin (Network 2).
 +
 +Kannettavalta lähetetyt paketit päätyvät näin NAT-reitittimeen (Router J). Reititin koostuu kolmesta kerroksesta. Kuten todettua, fyysinen kerros toimii liityntänä siirtotiehen eli tässä tapauksessa radioaaltoihin ja parikaapeliin. Fyysisestä kerroksesta paketit siirtyvät linkkikerroksen kautta verkkokerrokseen,​ jossa IP-protokollan pohjalta tehdään reitityspäätös eli päätös lähettää paketit Host B:lle. Näin paketit siirtyvät fyysisesti parikaapelin vältyksellä Host B:lle, jossa saapuneet paketit kootaan yhtenäiseksi datakokonaisuudeksi.
 +
 + 
 +
 +
 +
 +
  
         ​         ​
  
 ===== Viikoittainen ajankäyttö ===== ===== Viikoittainen ajankäyttö =====
-  * Luentoviikko 1 +=== Luentoviikko 1 === 
-Lähiopetus: ​h+Lähiopetus: ​h 
 + 
 +Kotitehtävät:​ 3 h 
 + 
 +=== Luentoviikko 2 ===  
 +Lähiopetus:​ 8 h 
 + 
 +Kotitehtävät:​ 3 h 
 + 
 +=== Luentoviikko 3 === 
 +Lähiopetus:​ 8 h 
 + 
 +Kotitehtävät:​ 4 h 
 + 
 +=== Tenttiin valmistautuminen === 
 +Tenttiin valmistautuminen:​ 20 h (arvio)
  
  
-  * Luentoviikko 2 
-  * Luentoviikko 3 
-  * Luentoviikko 4 
  
----- 
-[[http://​www2.it.lut.fi/​wiki/​doku.php/​courses/​ct30a2001/​start]]