La telefonia cellulare prende il nome dalla “cella” o “cellula”, cioè la zona di territorio coperta da un’antenna. Tale zona costituisce l’unità di base del sistema radiotelefonico mobile.
Le emissioni radio da parte di un’antenna consentono di trasportare una certa quantità di informazioni (dipendenti sostanzialmente dalla frequenza utilizzata: quanto più è grande tanto maggiore il numero di informazioni codificabili) e sono in grado di ricoprire una superficie la cui dimensione dipende dalla potenza dell'emettitore (antenna e telefonino) e dalle caratteristiche orografiche.
Ad esempio, le foglie degli alberi tendono ad assorbire maggiormente il segnale, montagne ed edifici bloccano la propagazione. Tutti questi fattori portano alla necessità di dimensionare il ricoprimento di una certa area tenendo conto di quanto traffico si prevede di dover smaltire (numero di telefonate) e delle zone che possono essere raggiunte ponendo l'antenna in un certo punto.
Gli esordi
Il primo sistema a essere efficacemente utilizzato nella telefonia cellulare in Europa fu l’Etacs (Extended total access communication system), immediata evoluzione del Tacs, in funzione dal 1985. L’Etacs era un sistema analogico, adottato in Italia, Austria e Gran Bretagna, che operava sulla banda dei 900Mhz. La tecnologia Etacs richiedeva un basso dislocamento di Bts (Base transceiver station, l’apparato di ricezione e trasmissione radio che fornisce il canale di comunicazione al telefonino) sul territorio, e tuttavia il segnale radio analogico attraversava tutti i corpi sulla linea di trasmissione in maniera tale da garantire una buona copertura anche all’interno degli edifici.
Il Gsm e il roaming
A partire dal primo ottobre 1992 fu attivato in Italia il Sistema radiomobile numerico paneuropeo – Gsm (la sigla Gsm sta per Global system for mobile communications, anche se inizialmente essa era l’acronimo di Groupe spécial mobile), che a oggi è ancora il sistema più diffuso in Europa. Il nuovo servizio fu reso inizialmente disponibile nelle maggiori città italiane per poi essere progressivamente esteso su tutto il territorio nazionale.
Il Gsm consente di muoversi tra gli Stati del continente europeo senza bisogno di cambiare il proprio numero di telefono, a differenza del sistema Etacs. L’operazione attraverso la quale il telefono, con la propria scheda inizializzata da un gestore, si “aggancia” alla rete di un altro operatore è detta “roaming”. Il roaming è possibile su qualsiasi rete cellulare Gsm, purché vi siano gli accordi fra i gestori e si disponga di un terminale adatto alla frequenza che si andrà a utilizzare.
Il Gsm è basato sulla rete a commutazione di circuiti di tipo digitale. Concepito inizialmente per il trasporto della sola voce, non è adatto ai dati: la velocità di trasmissione è infatti limitata a 9.6 Kbit/s. Il Gsm usa la modulazione della portante radio di tipo binario Gmsk (Gaussian minimum shift keying).
Il sistema Gsm, che inizialmente operava unicamente sulla banda dei 900Mhz, è stato successivamente implementato dal Gsm/Dcs 1800Mhz. In America invece si utilizza la frequenza Gsm 1900 Mhz.
I telefoni cellulari e Internet
La diffusione di Internet ha creato aspettative per una fruizione delle pagine Web anche dal telefonino. Il problema fondamentale era quello di trasporre sui piccoli schermi dei telefoni cellulari le ormai ricchissime pagine dei siti. A tal fine è stato sviluppato il Wap (Wireless application protocol). Si tratta di un protocollo di applicazioni cosiddette wireless (“senza filo”), concepito al fine di ottimizzare i dati di Internet in formato testo, di modo che risultino leggibili attraverso dispositivi con piccoli schermi.
Il Wap funziona con la maggior parte delle reti wireless, come la Gsm o la Tdma, e viaggia su canali (bearer) tra cui il comunissimo Sms (Short message system ), anche se in realtà si tende a far coincidere Sms con il messaggio inviato, tramite i servizi predisposti. In questo modo il servizio è estremamente elastico.
Come i personal computer, anche i telefoni cellulari che supportano la tecnologia Wap sono dotati di un browser per la consultazione delle pagine Web; tale browser converte pagine scritte in linguaggio Wml (Wireless markup language, una sorta di Html semplificato).
Al fine di ottimizzare dimensioni, colori e le altre caratteristiche delle pagine da visualizzare, il Wap dispone di uno User agent profile (Uaprof, “gestore di profilo dell’utente”), che scambia con il server le informazioni necessarie. Sono scambiati parametri come la dimensione dello schermo, la capacità di gestire il colore, i tipi di immagini che possono essere visualizzate, il tipo di sistema operativo, la massima dimensione delle schede di memoria del dispositivo client, ecc.
In questo modo si ha la certezza che saranno inviate al cliente solamente le pagine che esso può effettivamente visualizzare.
La trasmissione dati
L’evoluzione successiva è quella che ha condotto al Gprs (General packet radio service), sistema di trasmissione dati “a pacchetto” supportato dai telefoni cellulari; grazie a esso i cellulari possono accedere a maggior velocità a informazioni contenute su Internet. Nell’ottobre 2000 il nuovo sistema di telefonia mobile fu lanciato per la prima volta sul mercato nelle zone di Roma e Milano.
La caratteristica del Gprs era la fornitura di una connessione continua (always on) alla rete. Non era quindi necessario, quando si voleva inviare anche pochi bit, stabilire prima una connessione. Inoltre la comuncazione avveniva tramite pacchetti, un modo molto più efficace, in termini di uso delle risorse, di comunicazione. In dipendenza dalla capacità della rete, che un gestore dedicava alla trasmissione dati (sottraendola alla voce), e dal tipo di terminale era possibile ottenere velocità anche significative, oltre i 50 kbps, paragonabili a quelle di una connessione Isdn (in questa era possibile avere velocità fino a 144 kbps). Utilizzando un modem su di un telefonino Gsm la velocità era limitata a 9.6kbps.
Le evoluzioni tecnologiche successive hanno permesso di raggiungere anche velocità dell'ordine delle centinaia di kbps, sia con la tecnologia Edge (Enhanced data rates for Gsm evolution) sia con quella Umts (Universal mobile telecommunication system). La prima è un'ulteriore estensione del sistema Gsm, la seconda, invece, rappresenta un salto generazionale. L'Umts, in particolare, offre una grande flessibilità di uso dello spettro radio per cui diventa possibile, istante per istante, allocare la banda necessaria al traffico voce e a quello dati. Al 31 dicembre 2008 il numero delle linee mobili Umts di Telecom Italia era pari a 7,3 milioni, ossia circa il 20% del totale delle linee.
Una innovazione tecnologia più recente è legata all’introduzione del protocollo Hsdpa (High speed downlink packet access): esso consiste in un’evoluzione dello standard Umts che permette di ampliare la larghezza di banda nelle attuali reti raggiungendo la velocità massima di 14 Mbit/s e garantendo una velocità di navigazione Internet pari a quelle disponibili attraverso collegamenti fissi Adsl.