Come funzionano i cellulari

I telefoni cellulari sono diventati il perno centrale attorno al quale ruota la nostra società, il nostro stile di vita e tutte le attività sociali e lavorative che intraprendiamo. Dal semplice messaggio per darsi un appuntamento tramite WhatsApp fino alle app per gestire dipendenti e aziende intere, ci puoi davvero fare di tutto.

Con tutta questa rilevanza, è normale che venga da chiedersi come funzionano i cellulari, questi marchingegni che sono così piccoli eppure così potenti. Se sono risposte quelle che cerchi, sei finito nel posto giusto. In questa guida ti porterò alla scoperta degli smartphone e di cosa li rende così unici.

Partiremo con delle semplici nozioni tecniche, fino a scendere (un po’) più in profondità e capire passaggi più complessi. No, non ho intenzione di annoiarti con schemi incomprensibili e concetti che solo un tecnico potrebbe comprendere. Cercherò di rendere tutto il più potabile possibile, magari semplificando un po’ i concetti sperando di essere chiaro e accurato a sufficienza.

Indice

• Come funziona cellulare
• Come funzionano i cellulari dual SIM
• Come funzionano i cellulari senza SIM
• Come funziona cellulare in auto
• Come funziona cellulare satellitare

Come funziona cellulare

Inizio subito con il dire che ormai un cellulare funziona in modo molto simile a un computer in tante sue parti. D’altronde siamo nell’era degli smartphone che non sono altro che computer miniaturizzati con l’aggiunta di caratteristiche specifiche (es. la connettività alla linea voce), che tipicamente non c’è in PC desktop e notebook. Questa analogia semplificherà un po’ la spiegazione di molti concetti che verranno.

Come probabilmente saprai, all’interno di un telefono ci sono moltissime componenti. Tralasciando le più ovvie e semplici come la fotocamera e la batteria, parliamo del processore, della scheda video, della RAM e della memoria di massa. Qui, proprio come in un computer, sono tutte parti che concorrono per farti visualizzare ciò che vedi sullo schermo.

Ogni telefono al suo interno ha caricato un sistema operativo, come Windows può essere per i PC, qui troviamo Android o iOS (per gli iPhone), che sono i più diffusi in ambito smartphone (ma in realtà ne esistono anche altri). Senza il sistema operativo a gestire tutto, lo smartphone sarebbe un ammasso di componenti messe insieme senza comunicazione o modalità di interazione sensata per l’utente.

Introducendo un sistema operativo, le componenti prendono vita. Il processore, che negli smartphone è raccolto in un “pacchetto” (il SoC, cioè system on a chip) che tipicamente contiene anche componenti quali il processore grafico, la RAM e lo storage interno, esegue tutti i calcoli (che è praticamente qualunque operazione svolta sul device). Il processore video (GPU) si occupa di tutto quello che riguarda i contenuti grafici; la RAM contiene i dati delle applicazioni in uso (e del sistema operativo stesso), mentre nella memoria di archiviazione ci sono i dati archiviati dall’utente, il sistema operativo, le applicazioni e i relativi dati. Lo storage può essere espandibile tramite schede esterne o non espandibile. Per approfondire il tutto, ti consiglio di dare un’occhiata alle mie guide sui migliori processori per smartphone, su come espandere la memoria del telefono.

Lo schermo, che sullo smartphone è tipicamente un touch-screen che è sensibile al tocco e risponde ai gesti dell’utente mediante una componentistica molto avanzata di cui ti ho parlato nel mio tutorial su come funziona il touch screen. La batteria, la cui capacità è misurata in mAh (milliampereora), è quella che immagazzina l’energia e consente al telefono di funzionare quando non è connesso a una presa di corrente. Ovviamente, l’autonomia totale del device è data anche dal suo grado di ottimizzazione software. Ti consiglio di approfondire la questione leggendo il mio post su come caricare lo smartphone. In questo contesto va sottolineato anche il supporto ai sistemi di ricarica wireless di alcuni modelli, di cui ho discusso nel mio tutorial su come funziona la ricarica wireless.

Meriterebbero un articolo a parte le fotocamere, sempre più importanti e — grazie anche all’elaborazione software dei moderni smartphone — in grado di assicurare risultati sempre più impressionanti. Te ne ho parlato in dettaglio nel mio tutorial sui migliori camera phone, quindi non mi dilungherò in questa sede.

Ora, se ci limitassimo a questo, il tuo telefono sarebbe un po’ come un computer che non è connesso a Internet, quindi abbastanza limitato. Per ovviare a questo inconveniente, vi sono l’antenna Wi-Fi e l’antenna per il segnale dati/telefonico che opera tramite la SIM. Qui il segnale Wi-Fi non necessita di molte presentazioni e, se vuoi sapere come lavora, ti lascio alla mia guida su come funziona i Wi-Fi. Allo stesso modo possiamo parlare del segnale Bluetooth, al quale è dedicato un modulo presente nello smartphone, dunque ti rimando alla mia guida generale su come funziona il Bluetooth.

C’è poi la scheda SIM, che permette di fruire della rete voce e della connessione dati 3G/4G/5G. I telefoni cellulari, fin dagli albori, si collegano ai segnali radio emessi dalle torri di trasmissione, quei pali pieni di parabole che vedi di tanto in tanto in giro. Questi pali emettono un segnale di rete, il quale viene captato dall’antenna del telefono, che poi lo elabora per permetterti di fare chiamate, mandare messaggi e navigare online. Ora, a questo segnale che serve per trasmettere dati semplici e leggeri come chiamate e messaggi, è stato aggiunto quello che ti porta ad avere la connessione a Internet.

Come? Se fosse un solo segnale semplice, basterebbe un’antenna per intromettersi e allacciarsi alle reti dei vari operatori. Ecco che entra in gioco il lavoro della SIM. Questa scheda che inserisci nel telefono, serve al medesimo per dargli le chiavi di accesso per interfacciarsi con la rete dell’operatore di riferimento.

Insomma, la scheda che hai nel telefono ti dà accesso a una sola rete formalmente, ma è possibile che tramite accordi tra le società tu possa usare il segnale di altri emittenti. Mettiamo che, per rendere le cose semplici, la rete è la serratura e la SIM è la schiave per aprirla e, in alcuni casi, può aprire più porte.

Una volta che hai accesso al segnale, questo è semplicemente un ponte per far passare i vari dati da te verso la rete (quando mandi un messaggio o scarichi qualcosa), dalla rete a te (nel caso inverso) o uno scambio continuo (nel caso di una chiamata o una connessione al Web). La tua voce (per esempio), viene digitalizzata, chiusa in un pacchetto, inviata all’altro telefono, spacchettata ed elaborata dagli altoparlanti. Tutto in frazioni di secondo.

Da qui in avanti il concetto è piuttosto semplice e standardizzato per tutto ciò che puoi immaginare. Quando usi un’app, scatti una foto e la carichi su Instagram, fai una videochiamata o qualunque altra cosa, stai semplicemente chiedendo alle componenti del telefono di collaborare tra loro per leggere quel codice o quelle informazioni (tutto sul tuo telefono è codice di programmazione e byte di memoria), mostrarti la “traduzione” sullo schermo (immagini, video, testi o tutte le cose insieme) e di farti ricevere o inviare dei dati.

Tali dati possono essere quelli di un’app per le chiamate, oppure quelli per prenotare un campo da padel, per comprare una macchina fotografica o piantare alberi in Botswana, poco importa. Si tratta sempre e solo di dati che, tramite la rete (telefonica o internet) vengono trasmessi. Per questo, le tariffe degli operatori, danno delle quantità di dati Web, SMS o minutaggio di utilizzo (per le chiamate) nelle loro promozioni.

Come funzionano i cellulari dual SIM

Ti ho parlato dei telefoni che hanno una SIM, ma non sono gli unici (e forse nemmeno i più diffusi) dati che ci sono quelli dual SIM. Essi possono ospitare al loro interno due schede telefoniche, le quali possono essere di tipo fisico, digitale (in questo caso parliamo di e-SIM) o entrambe: ci sono infatti telefoni che permettono l’uso contemporaneo di SIM fisiche ed e-SIM

Detto questo, va fatta una distinzione tra come operano i cellulari Dual SIM. Ci sono quelli Dual SIM Full Active (DSFA), i quali hanno due SIM egualmente funzionanti e dunque mentre una è in uso (magari per una chiamata), anche l’altra può ricevere una chiamata allo stesso momento.

Ci sono, poi, i telefoni Dual SIM Standby o Dual SIM Dual Standby (DSDS) che mandano in standby la SIM che non è impegnata nella chiamata, facendola apparire come irraggiungibile.

Ci sono anche i telefoni con supporto Dual SIM VoLTE, i quali sono in grado di mantenere una doppia connessione Internet attiva in contemporanea e supportano la chiamata tramite rete VoLTE (tramite Internet) contemporanea su entrambe. Per sapere più in dettaglio come funziona un telefono dual SIM, comunque, ti lascio alla mia guida sul tema.

Come funzionano i cellulari senza SIM

Se cerchi come funzionano i cellulari senza SIM, probabilmente vuoi sapere se ha senso uscire di casa con un telefono sprovvisto di scheda (magari per disservizi momentanei dell’operatore o cambio di numero in corso). Ebbene, la risposta è nì. Se hai delle reti Wi-Fi pubbliche alle quali connetterti, potrai avere accesso a Internet e dunque effettuare chiamate in applicazioni come WhatsApp o Skype, così come potrai navigare online e fare tante altre cose senza problemi. Non potrai, però, ricevere o effettuare chiamate sulla rete voce tradizionale.

Se, invece, cerchi un’alternativa alla SIM fisica per sfruttare anche la rete voce, torna in gioco il discorso eSIM, ovvero l’equivalente virtuale di una SIM classica.

La eSIM è una sorta di codificatore di rete virtuale che si installa sul telefono e permette di accedere alla rete voce e dati. Funziona come la SIM fisica (a parte la memorizzazione dei numeri sulla scheda) e sostanzialmente è la stessa cosa, solo senza il supporto di plastica con chip che sei abituato a maneggiare.

Preferibile o meno è una pura questione mentale, non esiste una vera ragione per preferire quella fisica se non per abitudine. Quella virtuale non si deteriora, è facile da trasferire e potrai recuperare il numero se perdi il telefono.

Inoltre è un importante risparmio ecologico. I telefoni dual SIM con SIM + eSIM sono uguali agli altri con due SIM fisiche, solo che qui una è un pacchetto di codici nel telefono piuttosto che un pezzo di plastica. Per maggiori dettagli su come funziona la eSIM, ti lascio alla mia guida sul tema.

Come funziona cellulare in auto

Come funziona cellulare in auto? Questa domanda può avere un milione di risposte e nessuna allo stesso tempo. Il telefono in auto funziona come il telefono fuori dall’auto, ovvero agganciandosi alle reti emesse dai ripetitori. Quando ti muovi resti agganciato a una cella (nome tecnico della zona d’influenza di un ripetitore), per poi passare alla cella successiva quando sconfini nell’area di competenza del prossimo ripetitore. Per quello a volte vedi il telefono che prende sempre meno fino quasi a zero, per poi prendere nuovamente al massimo in un secondo. Lì è probabilmente avvenuto un cambio cella.

Se, però, sei più interessato a sapere come funziona integrandosi con l’auto stessa, stiamo parlando di connessione via Bluetooth (il cui funzionamento l’ho spiegato in questo articolo). Fondamentalmente è come quando attacchi gli auricolari Bluetooth o una cassa senza fili al dispositivo.

Gli altoparlanti sparsi in giro per la macchina emettono i suoni e i microfoni registrano la voce, in modo da permetterti di usarlo senza mani. Se poi volessi più informazioni in merito a integrazioni con sistemi dell’auto stessa, ti lascio ai miei articoli su come collegare il telefono alla macchina, come funziona Android Auto e Apple CarPlay appena linkati.

Come funziona cellulare satellitare

In ultimo voglio parlarti dei telefoni satellitari, i quali sono sorprendentemente simili a quelli tradizionali, seppur con qualche differenza. Qui infatti parliamo di telefoni che si agganciano solo (o anche) con la rete satellitare. Tale rete è, come potrai facilmente immaginare, emessa da un satellite invece che da un classico ripetitore su palo di ferro.

Perché questo è così rilevante? Per il semplice fatto che la copertura satellitare è molto più ampia e potente di quella a terra, poiché le onde emesse dal medesimo coprono aree molto vaste e non sono interrotte dalle montagne (poiché arrivano dall’alto come la pioggia), ma non entrano in una galleria (per esempio).

Quindi, se ti trovi in mezzo al deserto o in cima all’Everest con un telefono classico, difficilmente potrai fare una chiamata, perché le linee commerciali non hanno alcun interesse ad andare a sprecare soldi per portare la rete laddove non c’è nessuno che può essere interessato a usarla.

Tramite il segnale emesso dall’alto che si diffonde in modo uniforme su tutto il territorio coperto, però, è possibile farlo senza grosse spese. Rispetto alle torri, bastano una manciata di satelliti per coprire tutto il globo e fornire un servizio efficace. Questo però non può sostenere tutte le connessioni del mondo, mettere in orbita troppi satelliti è pericoloso per le missioni spaziali e per i rottami che possono cadere sulla terra, costa molto e comunque ha altri tipi di limiti. Per questo non usiamo tutti una rete satellitare.

Una volta capito come funziona la connessione, credo sia semplice per te comprendere che si tratta, per il cellulare, semplicemente di codificare ed elaborare un segnale che arriva da un emettitore piuttosto che un altro. Se arriva dal satellite non fa troppa differenza, basterà semplicemente dotarlo degli strumenti necessari per riceverlo e per trasmetterlo ma, di base, rimane un telefono come un altro.

Da notare che anche gli iPhone 14 e successivi supportano la rete satellitare, ma solo tramite la funzione SOS emergenze che è in regalo per 2 anni quando si attiva la funzione. Al netto di questo, le tariffe delle linee satellitare sono — come intuibile — abbastanza costose rispetto a quelle standard. Maggiori informazioni qui.

Autore

Salvatore Aranzulla

Salvatore Aranzulla è il blogger e divulgatore informatico più letto in Italia. Noto per aver scoperto delle vulnerabilità nei siti di Google e Microsoft. Collabora con riviste di informatica e cura la rubrica tecnologica del quotidiano Il Messaggero. È il fondatore di Aranzulla.it, uno dei trenta siti più visitati d'Italia, nel quale risponde con semplicità a migliaia di dubbi di tipo informatico. Ha pubblicato per Mondadori e Mondadori Informatica.