ct30a2001 tietoliikennetekniikan perusteet · opiskelija hahmottaa tietoliikennealueen...

Lappeenranta University of Technology / JP, PH, AH 1

CT30A2001 Tietoliikennetekniikan perusteet


Luennoitsijasta

Jari Porras –  MSc 1993 LUT & MTU –  DSc 1998 LUT

Professori 1999 – Osastonjohtaja 2005-2006

Kursseja > 100 Rinnakkaislaskenta & -simulointi, Langaton & ad hoc & p2p

Jari.Porras(at)lut.fi


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. 0 - 5. Tentti 100 %.

Kirjallisuutta: Luentokalvot. Stallings, W.: Data and Computer Communications, International Edition, Prentice-Hall, 2004. William Stallings: Data and Computer Communications, Eight edition, 2007


CT30A2001 - Kurssijärjestelyt

•  Luennoitsija: Prof. Jari Porras –  vastaanottoaika ma klo 9-10, huone 6609 –  puh: (05) 621 2803, email: jari.porras(at)lut.fi

•  Luennot (28 tuntia) 1. periodissa –  3.9 (7h), 24.9 (7h), 8.10 (7h) ja 15.10 (7h)

•  Kurssimateriaali: –  kalvot www-sivuilta (NOPPA)

https://noppa.lut.fi/noppa/opintojakso/ct30a2001/etusivu –  Wiki –sivusto (Opiskelijoiden työt)

http://www2.it.lut.fi/wiki/doku.php/courses/ct30a2001/start


CT30A2001 - Kirjallisuutta

W. Stallings: Data and Computer Communications, International edition, Pearson education (1,2,4,8,9,10,14,15,16,17,18)

http://www.williamstallings.com/DCC/DCC7e.html

Kurose J. & Ross K.: Computer networking: A Top-Down Approach, Addison-Wesley, 2008 http://www.aw-bc.com/kurose-ross/

F. Halsall: Computer Networking and the Internet, Addison-Wesley, 2005 http://wps.pearsoned.co.uk/ema_uk_he_halsall_compnet_5

A.S Tanenbaum: Computer networks, Prentice-Hall, 2003


CT30A2001 - 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


CT30A2001 - 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


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


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.


CT30A2001 - Bonukset

•  Bonukset –  Pistarit

•  Luennoitsijan tiedoksi (oppiminen) –  Päiväkirja

•  Opiskelijan omaksi oppimiseksi. Huom. Palautus ja palaute ennen tenttiä.

•  Kotitehtävät, valmentavat tenttiin •  Ajankäyttö

–  Palaute •  Kurssipalautteen täyttäminen


CT30A2001 - 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


CT30A2001 - 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


CT30A2001 – Wiki-kirja

•  Wiki-kirja on opiskelijoiden yhteinen foorumi Wiki-sivustolla, 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

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



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 28 Luento 28 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.


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.

Yhteenveto ennakkotehtävästä 2010

1.  ? 1.  ?



Yhteenveto ennakkotehtävästä 2008

1.  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


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


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


Tietoliikenne nyt ?

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

24

Kehitys cellular phones satellites wireless

LAN cordless phones

1992: GSM

1994: DCS 1800

2001: IMT-2000

1987: CT1+

1982: Inmarsat-

A

1992: Inmarsat-B Inmarsat-M

1998: Iridium

1989: CT 2

1991: DECT 199x:

proprietary

1997: IEEE 802.11

1999: 802.11b, Bluetooth

1988: Inmarsat-

C

analog

digital

1991: D-AMPS

1991: CDMA

1981: NMT 450

1986: NMT 900

1980: CT0

1984: CT1

1983: AMPS

1993: PDC

2000: GPRS

2000: IEEE 802.11a

200?: Fourth Generation (Internet based)

By Prof. Dr.-Ing. Jochen H. Schiller From “Mobile Communications”


Rakenne

•  Verkot mahdollistavat omilla rakenteillaan käyttäjien tarpeiden toteuttamisen –  Tekninen näkökulma –  Rajapinnat ja

protokollat


Home network

Institutional network

Mobile network

Global ISP

Regional ISP

router

PC

server

wireless laptop cellular handheld

wired links

access points

Rakenne

Figure by Kurose/Ross: Computer Networking, Addison Wesley

27

Seuraava sukupolvi


Käyttäjänäkökulma

• Käyttäjällä tarpeita, joihin nykypäivänä tietoliikenne vahvasti liittyy

–  Verkon/verkkojen hyödyntäminen

• Voisiko käyttäjänäkökulman tuoda osaksi yleiskuvaa ?


Käyttäjän ja verkkojen yhdistäminen II

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

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…

32

Ympäristö

33

Päätelaitteet Pager •  receive only •  tiny displays •  simple text messages

Mobile phones •  voice, data •  simple graphical displays

PDA •  graphical displays •  character recognition •  simplified WWW

Smartphone •  tiny keyboard •  simple versions of standard applications

Laptop/Notebook •  fully functional •  standard applications

Sensors, embedded controllers

www.scatterweb.net

No clear separation between device types possible (e.g. smart phones, embedded PCs, …)

By Prof. Dr.-Ing. Jochen H. Schiller From “Mobile Communications”

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)


Kohti kerrosmalleja

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


Stallingsin malli

ct30a2001 tietoliikennetekniikan perusteet · opiskelija hahmottaa tietoliikennealueen...

Documents