Come funzionano i telefoni cellulari: Cellulare, radio, rete core e dati

Un telefono cellulare è una radio portatile bidirezionale che passa da una cella all'altra mentre ti muovi — reso possibile dall'architettura cellulare.

1. Concetto cellulare: Riutilizzo delle frequenze

• L'area geografica divisa in celle esagonali (1-30 km di raggio)
• Ogni cella: Base Transceiver Station (BTS) — antenna + radio + controller
• Celle adiacenti usano diversi set di frequenze — riutilizzo a distanza
• La capacità scala: più celle = più utenti (celle più piccole = più riutilizzo)

2. Interfaccia radio (Air Interface)

3. Flusso chiamata: Mobile Originated

1. Il telefono si aggancia alla cella più forte (misura RSRP/RSRQ)
2. Utente digita → RRC Connection Request (accesso casuale)
3. La rete autentica (SIM → AuC via HSS/AUSF)
4. Sicurezza: integrità NAS + cifratura (128-bit AES/SNOW 3G/ZUC)
5. Configurazione sessione: PDU Session (5G) / EPS Bearer (4G) — profilo QoS
6. Voce: VoLTE (IMS) / VoNR (5G) — SIP + RTP su QCI dedicato
7. Handover: Xn (5G) / X2/S1 (4G) — cambio cella senza interruzioni

4. Rete Core (EPC / 5GC)

• AMF/MME: Mobilità, sessione, auth
• SMF/P-GW: Piano dati, allocazione IP, policy
• UPF/S-GW: Inoltro piano utente
• AUSF/HSS: Autenticazione, abbonamento
• PCF/PCRF: Policy, addebito
• NEF/SCEF: Esposizione, API

5. Trasmissione dati

• Voce: AMR-WB (12.65 kbps) → RTP/UDP/IP → PDCP/RLC/MAC/PHY
• Testo (SMS): Segnalazione NAS (4G/5G) o MAP (2G/3G)
• Internet: Pacchetti IP → PDU Session → UPF → Internet (NAT/P-GW)
• QoS: Valori 5QI (1=voce, 9=video, 80=gaming)

6. Identificatori

• IMSI (SIM) / SUPI (5G) — ID abbonato permanente
• IMEI — ID dispositivo (blacklist se rubato)
• GUTI / 5G-GUTI — temporaneo, preserva privacy
• MSISDN — numero telefono (E.164)

La magia: mobilità senza soluzione di continuità — la tua identità ti segue attraverso celle, reti, paesi tramite segnalazione standardizzata (SS7, Diameter, HTTP/2).