Come funziona la rete mobile

La rete mobile

In molti utilizzano un telefondo cellulare, sia esso un moderno smartphone o un vecchio "telefonino", ma in pochi si chiedono come effettivamente funzioni. Parte della risposta a questa domanda risiede proprio nel nome dell'oggetto in questione: telefono cellulare.

Sicuramente l'oggetto si può definire un telefono, in quando utile per portare a distanza la nostra voce ("telefono" è infatti composto dalle parole greche tèle, che vuol dire "lontano, a distanza" e phonè, che vuol dire "suono, voce"), ma perchè a questa parola viene aggiunto il termine "cellulare"?

È presto detto, il termine si riferisce proprio al tipo di teconologia che permette al nostro terminale mobile di funzionare: è solo tramite la divisione del territorio in "celle", spesso parzialmente sovrapposte, che è possibile fornire il servizio di comunicazione mobile che tutti utilizziamo.

Perchè la comunicazione mobile funzioni a dovere, è necessario che il nostro terminale sia agganciato alla rete e che questa connessione non venga disturbata o interrotta dal fatto di essere in movimento.
La migliore soluzione individuata per assicurarsi che queste due caratteristiche siano sempre soddisfatte (o quasi) è proprio quella di implementare una rete di antenne organizzata secondo uno schema "a celle", non molto dissimile dalla tipica struttura, per quanto solo in due dimensioni, di un alveare.

Perchè si chiama "rete cellulare"?

Una tipica rete cellulare è costituita da uno schema a celle contigue contenenti ognuna un'antenna radio in grado di collegarsi con i terminali mobili e di mantenere attivo, per lo meno entro una certa distanza, il collegamento stesso.

È intuitivo comprendere che la potenza e la qualità del segnale degrada in maniera proporzionale alla distanza a cui ci si trova dall'antenna. Praticamente ogni cellulare in commercio possiede una funzione (le famose "tacche") che ci aggiorna in continuazione su quanto sia forte la nostra connessione con l'antenna di riferimento.

Come regola generale ogni terminale mobile si connette con l'antenna da cui, in linea d'aria, dista meno. In questo caso si dice che il terminale mobile ricade in una delle celle presiedute da quell'antenna. Ogni cella in realtà può avere dimensioni variabili e forme anche molto diverse rispetto all'esagono. Infatti ogni cella, ovvero la porzione di spazio sottesa da una certa antenna, è caratterizzata dal fatto di non avere un'altra antenna più prossima rispetto a quella di riferimento.

Quando quindi ci muoviamo verso il bordo che separa due celle contigue, quello che accade è che ci spostiamo verso una zona in cui almeno due diverse antenne sono da noi equidistanti. Una volta valicato il bordo e passati nella cella adiacente sarà la nuova antenna che presiede la nuova cella a connettersi al nostro terminale mobile, in applicazione della regola generale espressa in precedenza. In generale essere agganciati da una nuova antenna implica l'essere scollegati dalla veccha antenna, sebbene in alcuni casi, a seconda delle tecnologie di rete e dal tipo di terminale mobile in uso, questo può anche non accadere, consentendoci così di usufruire di una ridondanza nella connessione a tutto vantaggio della stabilità della comunicazione e della velocità di navigazione.

Ci sono però altri casi in cui la regola della connessione all'antenna più prossima viene infranta e pertanto il nostro terminale si ritroverà connesso con un'antenna diversa rispetto a quella più vicina. Alcuni esempi possono essere i fatto che una certa antenna è congestionata a causa della presenza di troppi terminali mobili all'interno della cella da essa sottesa (caso tipico: grandi raduni di persone come concerti, manifestazioni, ecc.) oppure la presenza di ostacoli naturali o architettonici che impediscono o comunque deteriorano la connessione con l'antenna più prossima, rendendo preferibile una connessione con un'antenna più distante ma con una linea di vista più sgombra.

Passare da una cella all'altra

Abbiamo visto che se, durante uno spostamento, ci si allontana troppo dall'antenna della rete mobile a cui si è collegati si finisce per entrare in un'altra cella ritrovandosi quindi più vicini ad un'antenna diversa da quella iniziale. In tal caso il sistema che gestisce la rete cellulare farà in modo che il nostro terminale mobile venga agganciato alla nuova antenna allo scopo di mentenere la nostra connessione stabile e veloce.
La procedura di passaggio da un'antenna all'altra, chiamata in gergo handover o anche cell switching, avviene solitamente senza che un'eventuale comunicazione in atto (una telefonata, uno scambio di dati con la rete, ecc.) venga interrotta. In tali casi, infatti, il sistema di gestione della rete cellulare è in grado di accorgersi del fatto che un certo terminale mobile, identificato tramite un codice univoco (USIM, Universal Subscriber Identity Module), è agganciato a più antenne ed anche di quale delle antenne possiede la migliore connessione (le famose "tacche" che praticamente tutti i nostri telefoni cellulari ci espongono) dando quindi ordine alle antenne meno performanti di interrompere la connessione che viene oramai gestita da quella della cella di riferimento.

Internet mobile

Nella telefonia cellulare la possibilità di usufruire, oltre al servizio di trasmissione vocale, anche di un sistema di scambio dati è stato introdotto a partire dalla cosiddetta "seconda generazione" ("2G") delle tecnologie di telecomunicazione mobile, conosciuta anche con l'acronomo GSM (Global System for Mobile Communication).

Negli ultimi anni questa caratteristica, a causa della grande espansione subita dai servizi Internet a livello mondiale, ha assunto sempre maggiore importanza nell'ambito della telefonia cellulare, tanto da essere oramai diventata quasi la sua caratteristica principale. I terminali mobili più recenti (siano essi smartphone, tablet, smartwatch, ecc.) sfruttano sempre più queste capacità moltiplicando le funzionalità ed i servizi che fanno uso di banda mobile.

Ad oggi la tecnologia di telecomunicazione mobile più diffusa è la cosiddetta "generazione 3.5" ("3.5G") che basa la sua connettività, per quel che riguarda lo scambio dati, sul protocollo HSDPA (High Speed Downlink Packet Access). Si tratta di un'evoluzione della più affermata tecnologia di "terza generazione" ("3G") meglio nota con l'acronimo UMTS (Universal Mobile Telecommunications System).

L'utilizzo del protocollo HSDPA rende possibile ottenere velocità di navigazione mobile paragonabili a quelle di collegamenti ADSL da rete fissa e più precisamente una larghezza di banda massima teorica di 42,2 Mbit/s. Con questo tipo di tecnologia è possibile parlare effettivamente di connettività mobile a banda larga.

Lo standard UMTS

Come abbiamo accennato in precedenza, lo standard UMTS indica una tecnologia di connettività mobile e trasmissione dati in mobilità di cosiddetta "terza generazione". Mentre le prime due generazioni potevano raggiungere velocità massime teoriche, nella trasmissione dati, di 56 Kbit/s per la "1G" analogica (in Italia rappresentata dalla tecnologia RTMI, Radio Telefono Mobile Integrato), e 250 Kbit/s per la "2G" digitale (con la tecnologia GSM - EDGE, Global System for Mobile Communications - Enhanced Data Rates for GSM Evolution), il protocollo HSDPA permette teoricamente di superare i 40 Mbit/s in downlink (ovvero sul canale di comunicazione che trasferisce dati dalla rete al terminale mobile).

Una delle prime reti UMTS mondiali, e la prima in Europa, è stata la rete denominata semplicemente "3" (che sta per terza generazione) di proprietà della società H3G.

Per approfondire il tema consulta l'articolo dedicato UMTS, cos'è e come funziona sul portale Fastweb Plus.