Come funzionano le reti mobili

I telefoni cellulari hanno cambiato la nostra vita per sempre. Ora la stessa rivoluzione sta avvenendo con i dispositivi dell'Internet degli oggetti. Ma come funziona una rete mobile? Come si trasformano le onde radio in dati? Questa guida didattica vi fornirà una rapida panoramica.

Obiettivi di apprendimento

Dopo aver letto questo articolo capirete:

• Percorso dati mobile

• Come i dispositivi gestiscono i dati

• Come funzionano le torri cellulari

• Come funzionano i data center

• Diverse generazioni di reti mobili

Introduzione

Le reti mobili sono una tecnologia davvero eccezionale che ci permette di accedere a Internet praticamente ovunque, anche nelle aree più remote. Invece di avere un cavo collegato al dispositivo, è possibile fare tutto in modalità wireless utilizzando le onde radio. Questo ha sicuramente cambiato la nostra vita, in meglio. Tuttavia, quando utilizziamo le reti mobili nella nostra vita quotidiana.

Non pensiamo alla tecnologia che c'è dietro, ci limitiamo ad attivare i dati mobili e a navigare. Per comprendere la bellezza delle reti mobili, dobbiamo approfondire la questione per vedere come funziona.

Il percorso dei vostri dati mobili

Il percorso dei dati mobili è molto semplice. Il dispositivo stabilisce una connessione con la torre cellulare più vicina utilizzando le onde radio e inizia a inviare i dati. La torre cellulare riceve i dati e li invia al centro dati utilizzando cavi sotterranei.

Il centro dati trasferisce quindi i dati al servizio che si sta cercando di raggiungere e attende la risposta. Una volta ricevuta la risposta dal servizio (ad esempio, il sito web), questo invia i dati alla torre cellulare attraverso gli stessi cavi sotterranei e la torre li ritrasmette all'utente utilizzando le onde radio.

Come il dispositivo gestisce i dati

First, your device establishes a connection with one of the available cellular towers by emitting radio waves. To emit these radio waves, it needs to have a transmitter and antenna. The transmitter turns the data into radio waves that get transmitted through the antenna towards the nearest tower.

To receive data from cellular towers, the device has to have a receiver. Instead of sending data by creating radio waves, the receiver catches them coming from the cellular tower. Most of the time, the receiver and transmitter are combined into one device - a transceiver.

If you stay in the same place, your device and that cellular tower will keep communicating with each other. Tower will notify the device that it sees it and can clearly communicate with it and the device acknowledges that it should communicate with that tower instead of constantly looking for another one.

Once the tower notices it gets harder and harder to reach the device, it notifies the device that it should try looking for a new tower, so the device sends radio waves all around to see if any towers can respond. This process is really quick and usually seamless. That's why you do not even notice that you have switched to another tower.

Come funzionano le torri cellulari

Se avete visto un ripetitore di telefonia cellulare, avrete probabilmente notato che su di esso sono presenti dispositivi diversi. Il ripetitore può avere le stesse antenne o antenne diverse, a seconda delle generazioni di rete supportate.

Queste antenne ricevono le onde radio da diversi dispositivi su bande diverse, a seconda della generazione di rete utilizzata. Le torri sono solitamente collegate a un centro dati tramite cavi sotterranei. Ciò consente di inviare e ricevere dati da e verso il centro dati. Collegare ogni torre con un cavo potrebbe essere difficile, soprattutto nelle aree rurali. Per questo motivo, alcune torri sono dotate di grandi antenne che utilizzano le microonde invece delle onde radio.

Hanno puntato queste antenne verso un'altra torre che ha un collegamento via cavo. Quando queste torri ricevono un segnale da un dispositivo, inoltrano i dati tramite microonde a un'altra torre che può quindi inviare i dati tramite cavi al centro dati.

Come funzionano i centri dati

Una volta inviati i dati, sia che si tratti della rete Internet di casa o di una rete mobile, questi viaggiano verso il centro dati del provider di servizi Internet (ISP). Il centro dati deve poi inoltrare i dati a destinazione. Se vi trovate in Europa e desiderate accedere a qualcosa che è ospitato negli Stati Uniti, i vostri dati devono viaggiare dal centro dati del vostro ISP fino a un altro ISP più grande, come Vodafone, che ha un cavo sottomarino tra l'Europa e gli Stati Uniti. Per capire quanti cavi sottomarini ci sono, è possibile controllare questo sito web.

Gli ISP più piccoli devono pagare per avere il diritto di connettersi con gli ISP più grandi e utilizzare la loro infrastruttura per l'invio e la ricezione dei dati. Di solito, queste grandi aziende dispongono di una rete nazionale e di connessioni via cavo sottomarine e sotterranee che consentono di condividere i dati con altri Paesi. Per questo motivo, la società addebiterà agli ISP più piccoli il costo di tali privilegi.

Quindi, ogni volta che si inviano dati, a seconda della destinazione, questi possono percorrere centinaia e persino migliaia di chilometri attraverso cavi sotterranei e sottomarini per raggiungere la destinazione. L'aspetto affascinante è che ci vuole solo una frazione di secondo.

Quanto sono diverse le generazioni della rete?

1G - Per la prima volta permetteva di effettuare chiamate a distanza, ma a causa della sua tecnologia la qualità della voce era scarsa e la velocità raggiungeva al massimo i 2,4 Kbps.

2G - La seconda generazione di reti mobili ha introdotto gli SMS e la navigazione in Internet con velocità fino a 50 Kbps.

3G - GPS, video, chiamate vocali. La terza generazione si è concentrata sul miglioramento della velocità dei dati e ha offerto una velocità di 3 Mbps. Questo ha permesso di utilizzare il GPS, di guardare video online e di effettuare telefonate di buona qualità. In un certo senso, la terza generazione ha permesso agli smartphone di essere intelligenti.

4G - La quarta generazione ha aumentato la velocità di trasferimento dati fino a 100 Mbps. Ciò ha permesso di visualizzare contenuti ad alta risoluzione come i film e di effettuare videochiamate in tempo reale di alta qualità.

5G - La quinta generazione è l'ultima che offre velocità superiori a 10 Gbps e una latenza davvero bassa. Tali velocità e bassa latenza aprono la strada a nuove tecnologie come la guida autonoma, le città intelligenti e molto altro ancora.