Le telecomunicazioni

In ogni comunicazione ci sono tre elementi: chi invia (emittente), il percorso lungo il quale viaggia il segnale (mezzo) e chi lo riceve (ricevente). Individua questi tre elementi in ciascuna situazione: (a) inviare un messaggio con il cellulare; (b) guardare un video sul portatile; (c) giocare online con la console.

La figura mostra lo schema di una qualsiasi comunicazione: un emittente invia un messaggio che arriva a un ricevente, ma l'elemento centrale è coperto da un punto interrogativo, come mostrato nello schema.

Quale elemento dello schema è coperto? Fai due esempi di quell'elemento, uno con cavo e uno senza cavo, e spiega che cosa succederebbe al messaggio se quell'elemento sparisse.

Classifica questi mezzi di trasmissione in «con cavo» e «senza cavo»: doppino intrecciato, wifi, fibra ottica, bluetooth, cavo coassiale, reti mobili 4G. Spiega con una frase quale differenza c'è tra i due gruppi.

La figura mostra una tabella che confronta vari mezzi di trasmissione, ma alcune caselle sono da completare, come mostrato nello schema.

Completa le tre caselle contrassegnate con «?» ragionando a partire dalle altre righe. Poi spiega quale mezzo della tabella sceglieresti per collegare via cavo due edifici della scuola che distano $300\ \text{m}$ e perché.

La fibra ottica ha sostituito la vecchia ADSL in rame in molte case. Spiega quale differenza c'è tra inviare l'informazione come impulsi di luce o come corrente elettrica e ragiona sul perché la fibra raggiunge velocità molto maggiori e si degrada meno con la distanza.

In un paese senza fibra né cavo di rame, l'unica opzione è internet via satellite. Spiega come viaggiano i dati in questo caso (dall'antenna della casa al satellite e ritorno), quale grande vantaggio ha questo mezzo e quali svantaggi immagini: il tempo che il segnale impiega a salire e scendere, i temporali...

Vero o falso? Giustifica ogni risposta: (a) la fibra ottica trasmette l'informazione sotto forma di impulsi di luce; (b) il bluetooth è pensato per distanze molto brevi; (c) il wifi viaggia nell'aria come onde radio; (d) il telecomando della televisione può funzionare a chilometri di distanza.

Associa ogni apparecchio al mezzo che usa per comunicare: (a) il telecomando della televisione, (b) delle cuffie senza fili, (c) il cellulare quando sei per strada, (d) il computer dell'aula collegato al router. Mezzi: 1. bluetooth; 2. infrarossi; 3. cavo di rete (doppino intrecciato); 4. rete mobile 4G o 5G.

Ordina questi mezzi dal minore al maggiore raggio d'azione tipico e spiega il criterio che hai seguito: infrarossi, satellite, wifi, bluetooth, reti mobili 4G.

Il telecomando della tv non funziona se ti metti dietro la porta, ma il controller della console continua a funzionare anche dentro uno zaino. Collegalo al mezzo usato da ciascuno (infrarossi rispetto a bluetooth), spiega che cos'è la «linea di vista diretta» e in quali situazioni è un problema.

Il wifi di casa tua funziona molto peggio nella stanza più lontana dal router. Spiegalo pensando a che cosa succede alle onde radio con la distanza e quando attraversano le pareti, e ragiona sul perché con un cavo di rete questa perdita non si verifica.

Il tuo cellulare si collega da solo al wifi di casa e usa i dati mobili (4G) quando sei per strada. Spiega quale differenza c'è tra i due mezzi per portata e per chi «paga» il traffico, e ragiona sul perché conviene scaricare file grandi quando si è collegati al wifi.

Le tue cuffie bluetooth si interrompono se lasci il cellulare nella stanza e vai in cucina, ma l'altoparlante wifi di casa suona ovunque. Spiega la differenza di portata e di consumo della batteria tra i due mezzi, che ruolo hanno le pareti e ragiona su che cosa succederebbe se le cuffie usassero il wifi invece del bluetooth.

Quando si sottoscrive internet «da $600$ mega», quei mega sono megabit al secondo ($\text{Mbps}$). Spiega con il paragone di un tubo o di una strada che cosa significa che una connessione abbia più mega di un'altra e che cosa nota una famiglia usandola.

Le connessioni indicano una velocità di download e una di upload. Spiega che cos'è scaricare (download) e che cos'è caricare dati (upload), e fai un esempio quotidiano di ciascuna azione: una in cui usi il download e una in cui usi l'upload.

La figura confronta le velocità tipiche di quattro mezzi di trasmissione, come mostrato nel grafico.

Ordina i quattro mezzi dal più lento al più veloce e scegli il più adatto per ogni situazione, giustificandolo: (a) delle cuffie senza fili; (b) guardare un film in alta qualità; (c) il computer fisso di casa; (d) il cellulare sull'autobus. Osserva che la barra del bluetooth quasi non si vede: che cosa ti dice questo su a che cosa serve (e a che cosa no) quel mezzo?

La tua famiglia paga $300\ \text{Mbps}$ di fibra, ma il test di velocità dà $280\ \text{Mbps}$ con il computer collegato via cavo e solo $60\ \text{Mbps}$ con il portatile in wifi in fondo alla casa. Analizza dove si «perdono» quei mega e proponi due modi per recuperarli.

In una casa c'è la fibra da $600\ \text{Mbps}$, ma il computer della mansarda, collegato in wifi, raggiunge solo $30\ \text{Mbps}$. Analizza dove sta il collo di bottiglia (la fibra o il tratto wireless?) e proponi due soluzioni tecniche diverse (cablare la stanza, installare un access point o un adattatore PLC che usa l'impianto elettrico), confrontandole.

Un videogioco occupa $60\ \text{GB}$ e la tua connessione scarica a $100\ \text{Mbps}$. Ricorda che $1$ byte sono $8$ bit: converti prima i megabit al secondo in megabyte al secondo, calcola poi il tempo teorico di download del gioco (usa la convenzione scolastica $1\ \text{GB} = 1024\ \text{MB}$) e spiega perché nella realtà ci metterà un po' di più.

Una famiglia è indecisa tra due offerte: fibra fissa da $100\ \text{Mbps}$ o un router 4G da $50\ \text{Mbps}$ che «puoi portare in qualsiasi casa». Confronta le due opzioni pensando a velocità, stabilità, possibili limiti di dati e a che cosa succederebbe con quattro persone collegate contemporaneamente, e formula una raccomandazione motivata.

Sei in videochiamata da casa (collegato in wifi al tuo router in fibra) con tuo zio, che cammina per strada collegato a una rete 4G. All'improvviso l'immagine di tuo zio si blocca e la sua voce sparisce, ma lui ti scrive in chat dicendo che ti vede e ti sente perfettamente. Analizza la catena di comunicazione (individuando emittente, mezzi guidati e non guidati, e ricevente), deduci con un ragionamento in quale tratto si trova più probabilmente il guasto escludendo i tratti che funzionano bene, e spiega quale trasformazione fisica subisce il segnale quando passa dal cavo in fibra ottica all'aria della rete mobile.

Una casa di campagna senza fibra vuole internet per lavorare ogni giorno. Valuta tre alternative (router 4G se c'è copertura, connessione via satellite, antenna con ponte radio verso il paese vicino) confrontando portata, velocità e difficoltà di installazione, e raccomanda una soluzione con argomenti.

A bordo di una nave da crociera in alto mare non è possibile collegarsi alle antenne 4G della costa né stendere un cavo diretto. La nave usa una connessione via satellite da $50\ \text{Mbps}$, ma i passeggeri notano che è impossibile mantenere videochiamate fluide o giocare online a causa dell'enorme ritardo del segnale (latenza superiore a $600\ \text{ms}$), e che il servizio si interrompe durante i temporali. Giustifica perché le antenne terrestri della telefonia non servono in alto mare, spiega il percorso del segnale fino a terra giustificando la causa di questo grande ritardo rispetto alla fibra ottica terrestre, e ragiona sul perché la pioggia intensa blocca le microonde del satellite.

Un amico afferma: «In futuro i cavi scompariranno e tutto sarà wireless». Argomenta a favore e contro usando ciò che sai su portata, velocità e stabilità di ciascun mezzo, pensa a chi trasporta il traffico tra le città e concludi con la tua conclusione motivata.

Sfida del tema. Diventa l'amministratore di rete di casa tua! La tua missione è verificare la tua rete domestica, analizzare come viaggia l'informazione e proporre miglioramenti in una breve relazione con LibreOffice.

1. Mappatura della rete: Individua e disegna gli elementi della tua rete (router, ONT o ripetitori) ed elenca almeno cinque dispositivi collegati, indicando il loro mezzo di trasmissione (cavo di rete o wifi).

2. Raccolta di dati reali: Esegui un test di velocità online misurando la latenza (in $\text{ms}$) e la velocità di download (in $\text{Mbps}$) in due punti: accanto al router e nella stanza più lontana. Annota i dati reali in una tabella (per esempio, $42,5\text{ Mbps}$ rispetto a $12,3\text{ Mbps}$) e calcola la perdita.

3. Il viaggio dei dati: Spiega brevemente il percorso che compie un pacchetto di dati da quando il tuo cellulare cerca un video fino a quando arriva ai server di internet attraverso le telecomunicazioni del tuo provider (fibra o radiofrequenza).

4. Proposta tecnica: Proponi due soluzioni motivate per ottimizzare la copertura o migliorare la sicurezza della configurazione del router (cambio di posizione, frequenza di $5\text{ GHz}$, password robuste).

Verranno valutati:

• Corretta individuazione degli elementi di rete e dei loro mezzi di trasmissione.

• Precisione nella raccolta dei dati reali e nel confronto numerico.

• Comprensione del viaggio dell'informazione attraverso le telecomunicazioni.

• Giustificazione tecnica e coerenza dei miglioramenti proposti.