FiTech Langattoman tietoliikenteen perusteet, Verkkokurssi

Kurssi keskittyy kaikkien langattomien järjestelmien ja verkkojen olennaisimpiin radiorajapinnan tekniikoihin ja menetelmiin, joiden päälle esim. Internetin verkkotason protokollat asettuvat. Opintojakson suoritettuaan opiskelija osaa selittää ja vertailla erilaisten radiotietoliikennejärjestelmien rakenteita, toimintaperiaatteita ja sovellusmahdollisuuksia. Opiskelija osaa:

- selittää yleisperiaateet, miten keskeiset radiokanavan ilmiöt (erityisesti vaimennusmalli ja häipymäilmiöt) on otettava huomioon luotettavan tiedonsiirtolinkin suunnittelussa;

- laskea radiolinkin etenemisvaimennuksen yksinkertaisia vaimennusmalleja käyttäen;

- selittää radiosignaaliin perustuvan tiedonsiirtolinkin keskeisten elementtien merkityksen ja tärkeimmät ominaisuudet;

- selittää lähettimen ja vastaanottimen keskeisten signaalinkäsittelylohkojen (koodaus, modulaatio, kanavakorjain, ...) merkityksen radiolinkin toiminnan kannalta;

- kuvata kaksisuuntaisen tiedonsiirron ja usean käyttäjän järjestelmien yleiset toimintaperiaatteet sekä medium access control (MAC) protokollien perusteet;

- kuvata soluverkkoperiaatteen mukaisten langattomien järjestelmien rakenteen, keskeiset elementit ja toiminnallisuudet yleisesti sekä erityisesti GSM-, UMTS/HSPA-, LTE- ja 5G-verkkojen tapauksessa;

- soluverkon kapasiteetin ja kuormituksen laskennan perusteet;

- selittää yleisperiaatteet, miten radiosignaaleista voidaan mitata paikannuksessa hyödynnettävää tietoa;

- kuvata käsitteet esineiden internet (internet-of-things, IoT) ja koneiden välinen viestintä (machine-to-machine communications, M2M);

Opiskelija ymmärtää laitoksen ko. aiheepiiriin liittyvissä kursseissa opetettavien tietojen ja taitojen merkityksen langattomiin tiedonsiirtojärjestelmiin liittyvässä insinöörityössä.

Ydinsisältö

• LANGATTOMAN TIEDONSIIRRON PERUSELEMENTIT:
  - perustietoja antenneista;
  - kanavointi- ja modulointitekniikat;
  - hajaspektri- ja monikantoaaltotekniikoiden periaatteet;
  - virheiden hallintamenetelmät;
  - multiple access -tekniikat;
  - MAC-protokollat, WLAN MAC.
• RADIOKANAVAN MALLINNUS:
  - vaimennusmallit;
  - hidas häipyminen;
  - nopea häipyminen;
  - monitiemalli;
  - taajuus- ja aikaselektiivisyys.
• SOLUVERKKOJEN PERIAATTEET:
  - mobiiliradioverkkojen elementit, rakenne ja toiminnallisuus
  - radioverkkossuunnittelun perusperiaattet.
• LANGATTOMIEN TIEDONSIIRTOJÄRJESTELMIEN PERUSTEET:
  - GSM, UMTS/HSPA, LTE, 5G;
  - WLAN/WiFi;
  - yleislähetysverkot (esim. digi-TV);
  - Satelliittitietoliikenne
  - paikannusjärjestelmät (mobiiliverkkoihin perustuvat, GPS, Galileo).
• RADIORESURSSIN HALLINTA:
  - tehosäätö;
  - resurssinvaihto (handover) (solu/sektori, taajuus, järjestelmä);
  - pakettiskedulointi;
  - pääsynvalvontamekanismit.
• TULEVAISUUDEN LANGATON VIESTINTÄ:
  - 5G konsepti
  - Esineiden internet (IoT)
• LANGATTOMAN PAIKANNUKSEN PERUSTEET:
  - GNSS-perusteet
  - soluverkkoihin perustuva paikannus
  - langattomiin lähiverkkoihin (WLAN) perustuva paikannus

Täydentävä tietämys

• Langattoman tietoliikenteen historiaa
• Tilastolliset häipymismallit
• Muut langattomat järjestelmät (Bluetooth, RF-ID,...)

Basic math, basics of signals and systems

Oppimateriaali

• Tyyppi: Kirja
• Nimi: Wireless Communications 2nd edition
• Tekijä: Andreas F. Molisch
• Tenttimateriaali: Ei
• ISBN: 9780470741870
• URL: http://ieeexplore.ieee.org/servlet/opac?bknumber=5635423
• Kieli: Englanti

Oppimateriaali

• Tyyppi: Luentokalvot
• Nimi: Langattoman tietoliikenteen perusteet
• Tekijä: Simona Lohan, Jukka Talvitie, Markku Renfors, Tapani Ristaniemi, Jarno Niemelä
• Tenttimateriaali: Kyllä
• Kieli: Suomi

Yleinen asteikko, 0-5