Exercicis: Les telecomunicacions

En tota comunicació hi ha tres peces: qui envia (emissor), el camí pel qual viatja el senyal (mitjà) i qui la rep (receptor). Identifica aquestes tres peces en cada situació: (a) enviar un missatge amb el mòbil; (b) veure un vídeo al portàtil; (c) jugar en línia amb la consola.

La figura mostra l'esquema de qualsevol comunicació: un emissor envia un missatge que arriba a un receptor, però l'element central està tapat amb un signe d'interrogació, com es mostra a l'esquema.

Quin element de l'esquema està tapat? Posa dos exemples d'aquest element, un amb cable i un altre sense cable, i explica què passaria amb el missatge si aquest element desaparegués.

Classifica aquests mitjans de transmissió en «amb cable» i «sense cable»: parell trenat, wifi, fibra òptica, bluetooth, cable coaxial, xarxes mòbils 4G. Explica amb una frase quina diferència hi ha entre els dos grups.

Vertader o fals? Justifica cada resposta: (a) la fibra òptica transmet la informació com a polsos de llum; (b) el bluetooth està pensat per a distàncies molt curtes; (c) la wifi viatja per l'aire com a ones de ràdio; (d) el comandament a distància del televisor pot funcionar a quilòmetres de distància.

Relaciona cada aparell amb el mitjà que fa servir per comunicar-se: (a) el comandament a distància del televisor, (b) uns auriculars sense fil, (c) el mòbil quan vas pel carrer, (d) l'ordinador de l'aula connectat al router. Mitjans: 1. bluetooth; 2. infrarojos; 3. cable de xarxa (parell trenat); 4. xarxa mòbil 4G o 5G.

Quan es contracta internet «de $600$ megues», aquests megues són megabits per segon ($\text{Mbps}$). Explica amb el símil d'una canonada o d'una carretera què significa que una connexió tingui més megues que una altra i què nota una família en fer-la servir.

Ordena aquests mitjans de menor a major abast típic i explica el criteri que has seguit: infrarojos, satèl·lit, wifi, bluetooth, xarxes mòbils 4G.

Les connexions anuncien una velocitat de baixada i una altra de pujada. Explica què és descarregar (baixada) i què és pujar dades, i posa un exemple quotidià de cada acció: una en què facis servir la baixada i una altra en què facis servir la pujada.

La figura mostra una taula que compara diversos mitjans de transmissió, però algunes caselles estan per completar, com es mostra a l'esquema.

Completa les tres caselles marcades amb «?» raonant a partir de les altres files. Després explica quin mitjà de la taula triaries per connectar per cable dos edificis de l'institut que estan a $300\ \text{m}$ i per què.

La wifi de casa teva va molt pitjor a l'habitació més allunyada del router. Explica-ho pensant en què els passa a les ones de ràdio amb la distància i en travessar parets, i raona per què amb un cable de xarxa no es produeix aquesta pèrdua.

La fibra òptica ha substituït el vell ADSL de coure a moltes cases. Explica quina diferència hi ha entre enviar la informació com a polsos de llum o com a corrent elèctric i raona per què la fibra arriba a velocitats molt superiors i es degrada menys amb la distància.

El comandament de la tele no funciona si et poses darrere de la porta, però el comandament de la consola continua funcionant encara que estigui dins d'una motxilla. Relaciona-ho amb el mitjà que fa servir cadascun (infrarojos enfront de bluetooth), explica què és la «línia de visió directa» i en quines situacions és un problema.

La teva família paga $300\ \text{Mbps}$ de fibra, però el test de velocitat dóna $280\ \text{Mbps}$ amb l'ordinador connectat per cable i només $60\ \text{Mbps}$ amb el portàtil per wifi al fons de la casa. Analitza on es «perden» aquests megues i proposa dues maneres de recuperar-los.

En un poble sense fibra ni cable de coure, l'única opció és internet per satèl·lit. Explica com viatgen les dades en aquest cas (de l'antena de la casa al satèl·lit i de tornada), quin gran avantatge té aquest mitjà i quins inconvenients imagines: el temps que triga el senyal a pujar i baixar, les tempestes...

La figura compara les velocitats típiques de quatre mitjans de transmissió, com es mostra al gràfic.

Ordena els quatre mitjans de més lent a més ràpid i tria el més adequat per a cada situació, justificant-ho: (a) uns auriculars sense fil; (b) veure una pel·lícula en alta qualitat; (c) l'ordinador de sobretaula de casa; (d) el mòbil a l'autobús. Fixa't que la barra del bluetooth gairebé no es veu: què et diu això sobre per a què serveix (i per a què no) aquest mitjà?

El teu mòbil es connecta sol a la wifi de casa i fa servir les dades mòbils (4G) quan ets al carrer. Explica quina diferència hi ha entre tots dos mitjans pel que fa a l'abast i a qui «paga» el trànsit, i raona per què convé descarregar fitxers grans estant connectat a la wifi.

En una casa hi ha fibra de $600\ \text{Mbps}$, però l'ordinador de les golfes, connectat per wifi, només arriba a $30\ \text{Mbps}$. Analitza on és el coll d'ampolla (la fibra o el tram sense fil?) i proposa dues solucions tècniques diferents (cablejar l'habitació, instal·lar un punt d'accés o un adaptador PLC que fa servir la instal·lació elèctrica), comparant-les.

Una família dubta entre dues ofertes: fibra fixa de $100\ \text{Mbps}$ o un router 4G de $50\ \text{Mbps}$ que «te'l pots emportar a qualsevol casa». Compara ambdues opcions pensant en velocitat, estabilitat, possibles límits de dades i què passaria amb quatre persones connectades alhora, i fes una recomanació raonada.

Estàs en una videotrucada des de casa (connectat per wifi al teu encaminador de fibra) amb el teu oncle, que camina pel carrer connectat a una xarxa 4G. De sobte, la imatge del teu oncle es congela i la seva veu desapareix, però ell t'escriu pel xat dient que a tu et veu i et sent amb total fluïdesa. Analitza la cadena de comunicació (identificant emissor, mitjans guiats i no guiats, i receptor), dedueix raonadament en quin tram és més probable que es trobi la fallada descartant els trams que funcionen bé, i explica quina transformació física pateix el senyal quan passa del cable de fibra òptica a l'aire de la xarxa mòbil.

Els teus auriculars bluetooth es tallen si deixes el mòbil a l'habitació i te'n vas a la cuina, però l'altaveu wifi de casa sona a tot arreu. Explica la diferència d'abast i de consum de bateria entre tots dos mitjans, quin paper juguen les parets i raona què passaria si els auriculars fessin servir wifi en lloc de bluetooth.

Una casa rural sense fibra vol internet per treballar diàriament. Avalua tres alternatives (router 4G si hi ha cobertura, connexió per satèl·lit, antena de radioenllaç amb el poble proper) comparant abast, velocitat i dificultat d'instal·lació, i recomana'n una amb arguments.

A bord d'un creuer en alta mar no és possible connectar-se a les antenes 4G de la costa ni estendre un cable directe. El vaixell utilitza una connexió per satèl·lit de $50\ \text{Mbps}$, però els passatgers noten que és impossible mantenir videotrucades fluides o jugar en línia per l'enorme retard del senyal (latència superior a $600\ \text{ms}$), i que el servei es talla durant les tempestes. Justifica per què les antenes terrestres de telefonia no serveixen en alta mar, explica el recorregut del senyal fins a terra justificant la causa d'aquest gran retard respecte a la fibra òptica terrestre, i raona per què la pluja densa bloqueja les microones del satèl·lit.

Un videojoc ocupa $60\ \text{GB}$ i la teva connexió descarrega a $100\ \text{Mbps}$. Recorda que $1$ byte són $8$ bits: converteix primer els megabits per segon a megabytes per segon, calcula després el temps teòric de descàrrega del joc (fes servir el conveni escolar $1\ \text{GB} = 1024\ \text{MB}$) i explica per què a la realitat trigarà una mica més.

Un amic afirma: «En el futur els cables desapareixeran i tot serà sense fil». Argumenta a favor i en contra fent servir el que saps sobre l'abast, la velocitat i l'estabilitat de cada mitjà, pensa en qui porta el trànsit entre ciutats i acaba amb la teva conclusió raonada.

Repte del tema. Converteix-te en l'administrador de xarxes de casa teva! La teva missió és auditar la teva xarxa domèstica, analitzar com viatja la informació i proposar millores en un breu informe amb LibreOffice.

1. Mapeig de la xarxa: Identifica i dibuixa els elements de la teva xarxa (encaminador o rúter, ONT o repetidors) i llista com a mínim cinc dispositius connectats, indicant el seu mitjà de transmissió (cable de xarxa o wifi).

2. Presa de dades reals: Realitza un test de velocitat en línia mesurant latència (en $\text{ms}$) i velocitat de baixada (en $\text{Mbps}$) en dos punts: al costat del rúter i a l'habitació més allunyada. Anota les dades reals en una taula (per exemple, $42,5\text{ Mbps}$ enfront de $12,3\text{ Mbps}$) i calcula la pèrdua.

3. El viatge de les dades: Explica breument el camí que recorre un paquet de dades des que el teu mòbil cerca un vídeo fins que arriba als servidors d'internet mitjançant les telecomunicacions del teu proveïdor (fibra o radiofreqüència).

4. Proposta tècnica: Planteja dues solucions justificades per optimitzar la cobertura o millorar la seguretat de la configuració de l'encaminador (canvi d'ubicació, freqüència de $5\text{ GHz}$, contrasenyes robustes).

Es valorarà:

• Identificació correcta dels elements de xarxa i els seus mitjans de transmissió.

• Precisió en la recollida de dades reals i comparativa numèrica.

• Comprensió del viatge de la informació a través de les telecomunicacions.

• Justificació tècnica i coherència de les millores proposades.