CT30A2001 Tietoliikennetekniikan perusteet. Lappeenranta University of Technology / JP, PH, AH

Transkriptio

1 CT30A2001 Tietoliikennetekniikan perusteet 1

2 Luennoitsijasta Jari Porras MSc 1993 LUT & MTU DSc 1998 LUT Professori 1999 Osastonjohtaja Kursseja > 100 Rinnakkaislaskenta & -simulointi, Langaton & ad hoc & p2p Jari.Porras(at)lut.fi 2

3 CT30A2001 Tietoliikennetekniikan perusteet, 5 op Tavoitteet: Opiskelija hahmottaa tietoliikennealueen kokonaisuutena ja osaa yhdistää aihealueen asioita toisiinsa. Opiskelija tuntee tiedonsiirron peruskäsitteet, kuten erilaiset siirtotiet, protokollat ja verkkotyypit sekä verkkojen yleiset toiminnot, sekä tiedonsiirrossa tarvittavat protokollat. Opiskelija tuntee kerrosmallin signaloinnista aina sovellustasolle. Sisältö: Yleiskatsaus tietoliikenteeseen sisältäen kerrosmallit, protokollat, siirtotiet, verkot ja verkon toiminnot. Intensiivikurssi. Luentoja 28 h, kotitehtävät 1. periodi. Tentti Tentti 100 %. Kirjallisuutta: Luentokalvot. Stallings, W.: Data and Computer Communications, International Edition, Prentice-Hall, William Stallings: Data and Computer Communications, Eight edition,

4 CT30A Kurssijärjestelyt Luennoitsija: Prof. Jari Porras vastaanottoaika ma klo 9-10, huone 6609 puh: (05) , jari.porras(at)lut.fi Luennot (28 tuntia) 1. periodissa 3.9 (7h), 24.9 (7h), 8.10 (7h) ja (7h) Kurssimateriaali: kalvot www-sivuilta (NOPPA) Wiki sivusto (Opiskelijoiden työt) 4

5 CT30A Kirjallisuutta W. Stallings: Data and Computer Communications, International edition, Pearson education (1,2,4,8,9,10,14,15,16,17,18) Kurose J. & Ross K.: Computer networking: A Top-Down Approach, Addison-Wesley, F. Halsall: Computer Networking and the Internet, Addison- Wesley, A.S Tanenbaum: Computer networks, Prentice-Hall,

6 CT30A Sisältö TAVOITE: Yleiskuva / vankat perustiedot tietoliikenteen koko kentästä tietotekniikan näkökulmasta tarkasteltuna. Opiskelija tuntee tietoliikenteen kokonaiskuvan ja osaa tarvittaessa etsiä oikeaa tietoa ja yhdistää asioita. Perusta tietoliikennetekniikan opiskeluille LUT:ssa 2008 kursseja yhdistelty Tietoliikennetekniikan perusteet 1, Tietoliikennetekniikan perusteet 2, Tietoverkot ja datasiirto ja Langaton tietoliikenne 6

7 CT30A Sisältö Yleiskuva (1,2, ja 18) Johdanto Kommunikointimalli Yleiskuva verkoista Protokollat kerrosarkkitehtuuri protokollien toimintoja Standardointi Tiedonsiirto (3,4,5) Signaalit Siirtotiet johtimelliset johtimettomat Koodaus Tiedonsiirrossa tarvittavia toimintoja (6,7,8,9) Virheen havainnointi Vuon valvonta Kanavointi Verkot (10, 14, 15,16,17,18) Lähiverkkoteknologiat Topologiat Kytkentäiset verkot Tietoverkkojen tulevaisuus 7

8 CT30A2001 Kurssin arvioinnista Kurssin arvostelu Kurssin arvostelun tarkoituksena on selventää opiskelijalle kuinka kurssi tullaan arvostelemaan ja millaisista asioista kurssin arvosana koostuu. Muoto Osuus loppuarvosanasta Tentti 100% Kotitehtävät Muodoltaan tentti on ns. perinteinen tentti, jossa 4 essee/selvitystehtävää. Tentistä on saatava vähintään 50% pisteistä läpäistäkseen tentin. Bonuspisteet lasketaan mukaan läpäisyä tarkasteltaessa. Kurssin aikana on mahdollisuus kerätä erilaisia bonuspisteitä. Bonuspisteet vaikuttavat suoraan tenttiarvosanaan (kurssin vuoden aikana järjestettävien tenttien kohdalla, ei enää seuraavana vuonna) Läsnäolo 0-1p. Kurssin kaikilla luennoilla istuminen. Pistarit 0-2 p. Kurssin aikana järjestetään 2 pistokoetta asioiden osaamistason testaamiseksi. Oppimispäiväkirja 0 2 p. Sisältäen kotitehtävät ja muu kurssin aikana tuotettu materiaali. Wiki kirja 0-2 p. Osallistuminen Wiki-kirjan tuottamiseen Palautelomake 1p Kursseista kerätään palautetta, palautteen antamisesta hyvitetään 8

9 CT30A2001 Kurssin kotitehtävät Kurssikuvauksessa kurssille on määritetty kriteereiksi kotitehtävät. Vaikka kurssi arvostellaan 100% tentin perusteella, kotitehtävät ovat pakolliset. Tämä vaatimus liittyy kurssin työmääräarvioon. Kunkin luentopäivän lopuksi määritetään kotitehtävä, jonka opiskelija liittää Wiki - sivustoon omalle oppimispäiväkirja-alueelleen. Kotitehtävien tarkoitus on syventää asioiden oppimista. 9

10 CT30A Bonukset Bonukset Pistarit Luennoitsijan tiedoksi (oppiminen) Päiväkirja Opiskelijan omaksi oppimiseksi. Huom. Palautus ja palaute ennen tenttiä. Kotitehtävät, valmentavat tenttiin Ajankäyttö Palaute Kurssipalautteen täyttäminen 10

11 CT30A Pistarit Toisen ja viimeisen kerran aamuna ensimmäisen luennon aluksi pidetään pistarit 10 min. aikaa vastata edellisen kerran luennoilla esitettyihin asioihin perustuviin kysymyksiin. 1 bonus piste/pistari luennoitsijan hyväksyessä vastauksen 11

12 CT30A Päiväkirja Päiväkirja tulee sisältämään seuraavia asioita Ennakkokäsitys Luentojen pääasiat ja niistä heränneet kysymykset Kotitehtävät Ajankäyttö Päiväkirja esitetään luennoitsijalle ennen tenttiä ja samassa yhteydessä on mahdollista keskustella epäselviksi jääneistä asioista ainakin mahdollisuus 12

13 CT30A2001 Wiki-kirja Wiki-kirja on opiskelijoiden yhteinen foorumi Wikisivustolla, johon opiskelijoiden on tarkoitus yhteistuumin kerätä kurssin aikana esille nousevia asioita. Opiskelija pohtii ensin itsekseen ja lopulta saattaa asettaa omat näkemyksensä muiden näkyville. Sisältöä voi muokata omien näkemysten mukaan. Sivusto toimii pohjana seuraavalle vuodelle 13

14 CT30A2001 Tenttikysymykset Wikiin on luotu kysymysalue, johon opiskelijat voivat luoda kurssin aikana mielestään hyviä tenttikysymyksiä. Jos kysymyksiä on riittävästi, tulee puolet tentin kysymyksistä juuri kyseisistä kysymyksistä. Kysymysten jako alueittain/luentokerroittain 14

15 CT30A2001 Kurssin kuormittavuus Kurssin mitoitus/kuormittavuuslaskelma Kurssin mitoituksen/kuormittavuuslaskelman tarkoituksena on antaa opiskelijalle kuva, kuinka paljon ja millaista työtä kurssin hyväksyttävä suoritus tulee vaatimaan. Oletusarvoisesti työmäärä lasketaan keskimääräisen suorituksen (3) mukaisesti ja parempien arvosanojen saaminen voi vaatia enemmän työtä. Muoto Tunnit Selvitys Lähiopetus Luento Luentoihin ja seminaarikertoihin kuluva aika Kurssisuoritukset 3 Tentti 3 3 Varsinaiseen tenttiin osallistuminen Lähiopetukseen liittyvä valmistautuminen 50 Luennot 14 Luennoille etukäteisvalmistautuminen (0,5 h/luento) Kotitehtävät 26 Muu aktiviteetti 10 Oppimispäiväkirja/Wiki-kirja Tenttiin valmistautuminen 50 Kirjallisuus ja luentokalvot 50 Stallings (soveltuvin osin n.600s) + kalvomateriaali YHTEENSÄ 131 h /26 = 5 op Kurssin kuormittavuuslaskelmassa on lähdetty oletuksesta, että opiskelija osallistuu kaikille luennoilla. Ennen opetukseen osallistumista opiskelijan on hyvä hieman katsoa käytävää aihealuetta etukäteen/lukea edellisellä kerralla käyty aihealue läpi. Mikäli näin tehdään, opiskelija huomaamattaan valmistautuu jo tenttiin eikä varsinainen tenttiin valmistautumisaika ole esitettyä pidempi. Kurssin kuormittavuus pyydetään arvioimaan kurssin lopulla julkaistavassa kurssipalautekyselyssä. 15

16 Ennakkotehtävä (Oppimispäiväkirja 1) Määrittele oma näkemyksesi tietoliikenteestä paperille 10 min. max. 1 A4 Myöhemmin saat verrata tätä näkemystä siihen mitä kurssilla opit Mieti termejä/käsitteitä/asioita/kokonaisuuksia, joita tietoliikenne tuo mieleesi? Esim. Digi-TV, ADSL, kännykkä, Millaisia asioita on ollut esillä lehdistössä/ uutisissa? Kun saat oman tehtäväsi tehtyä, juttele naapurisi kanssa ja miettikää yhdessä yksi yhteinen, tärkeä asia/termi. 16

17 Yhteenveto ennakkotehtävästä ? 1.? 17

18 Yhteenveto ennakkotehtävästä Tietoturva 2. Lähetysteho langattomassa siirrossa 3. NFC/RFID 4. IPX/SPX 5. Internet vs. PSTN 6. Kenttäväylä/M2M 7. GSM/3G 8. TCP/IP vs. OSI 1. Lähiverkko 2. Protokolla 3. Palvelut/sisältö 4. Päätelaitteet/älypuhelin 5. Palvelimet/SQL 6. Operaattori 7. IPv6 8. GPS 18

19 Trendit Viime vuosikymmenien kehityksessä on nähtävissä trendejä, jotka ovat muokanneet tämän päivän tietoliikenteen käyttöä Mobiliteetin lisääntyminen Internetin yleistyminen (VerkkoIiikenteen) kasvu Palveluiden lisääntyminen Erilaisten verkkojen yhdistyminen 19

20 Aikakaudet Mainframe era many share a computer PC era one computer, one person Internet - Widespread Distributed Computing a transition Ubiquitous Computing many computers share each of us 20

21 21

22 22

23 Tietoliikenne nyt? Tietoliikenne sisältää tänä päivänä hyvinkin erilaisia osia. Kurssin tavoitteena voitaisiinkin pitää selkeän käsityksen muodostamista tästä kokonaisuudesta. 23

24 Kehitys cellular phones 1981: NMT : NMT : GSM 1994: DCS : CDMA 1983: AMPS 1991: D-AMPS 1993: PDC 1982: Inmarsat- A 1988: Inmarsat- C satellites 1992: Inmarsat-B Inmarsat-M 1998: Iridium cordless phones 1980: CT0 1984: CT1 1987: CT : CT 2 wireless LAN 1991: DECT 199x: proprietary 1997: IEEE : b, Bluetooth analog digital 2000: GPRS 2001: IMT ?: Fourth Generation (Internet based) 2000: IEEE a By Prof. Dr.-Ing. Jochen H. Schiller From Mobile Communications 24

25 Rakenne Verkot mahdollistavat omilla rakenteillaan käyttäjien tarpeiden toteuttamisen Tekninen näkökulma Rajapinnat ja protokollat 25

26 Rakenne PC Mobile network server wireless laptop cellular handheld Home network Global ISP Regional ISP access points wired links Institutional network router Figure by Kurose/Ross: Computer Networking, Addison Wesley 26

27 Seuraava sukupolvi 27

28 Käyttäjänäkökulma Käyttäjällä tarpeita, joihin nykypäivänä tietoliikenne vahvasti liittyy Verkon/verkkojen hyödyntäminen Voisiko käyttäjänäkökulman tuoda osaksi yleiskuvaa? 28

29 Käyttäjän ja verkkojen yhdistäminen II 29

30 Elements of the networks User - most important part? Technology vs. needs Terminals display, keyboard, camera few big improvements Communication technologies RFID... 3G seamless connectivity required Environment Intelligance => context awareness Through sensors? Structure of the networks 30

31 Verkkojen jaottelu Käyttöalueenmukaan mukaan BAN, PAN, LAN, MAN, WAN Sovellusalueen mukaan Paging, Trunking, Wireless Telephony, Cellular telephony, Satellite Communication systems, Wireless Access Networks Verkkotyypin mukaan P2P verkot, ad hoc verkot, Infrastruktuuriverkot, soluverkot 31

32 Ympäristö 32

33 Sensors, embedded controllers Pager receive only tiny displays simple text messages Päätelaitteet PDA graphical displays character recognition simplified WWW Laptop/Notebook fully functional standard applications Mobile phones voice, data simple graphical displays Smartphone tiny keyboard simple versions of standard applications No clear separation between device types possible (e.g. smart phones, embedded PCs, ) By Prof. Dr.-Ing. Jochen H. Schiller From Mobile Communications 33

34 Kommunikoinnin muodot Kiinteä (fixed) Kommunikoivat oliot kiinteästi paikalleen Esim. pöytätietokone ja langaton tukiasema Nomadi Päätelaite pysyy kommunikoinnin aikana paikallaan, mutta voi vaihtaa paikkaa eri kommunikointitapahtumien välillä Esim. kannettavan tietokoneen käyttö työmatkoilla langattomia tukiasemia hyödyntäen Siirtyvä (Mobile) Päätelaite voi liikkua kommunikoinnin aikana paikasta toiseen. Tiedon kulkema reitti voi muuttua kommunikoinnin aikana. Esim. matkapuhelimen käyttö Vaatii kevyen päätelaitteen (PC on aika raskas siirreltävä) 34

35 Kohti kerrosmalleja Erilaiset käyttäjän tarpeet pyritään jakamaan osiin ja muodostamaan osista kokonaisuus. Verkon eri laitteissa toimii vain ne osat, joita kulloinkin tarvitaan 35

36 Stallingsin malli 36