Il fondamento della connettività mobile non è solo effettuare chiamate; si tratta di spremere la massima utilità dalle onde radio finite. Nell’era dei sistemi analogici 1G, gli ingegneri non potevano permettersi il lusso di una larghezza di banda infinita. Dovevano affidarsi a un trucco geometrico: la suddivisione delle cellule.
Immagina una città divisa in una griglia esagonale. Ogni esagono è una “cella”. Per evitare interferenze nel segnale, le celle adiacenti non possono condividere le stesse frequenze. Ciò ha portato al famoso “modello di riutilizzo a sette celle”. Un vettore con un’allocazione ad ampio spettro distribuirebbe tali frequenze su sette gruppi distinti. Ogni cella ha il proprio set unico, garantendo che due torri vicine non parlino sulla stessa frequenza.
I calcoli dietro la capacità di 1G
Diamo un’occhiata ai numeri di un tipico vettore di grandi dimensioni in una grande città. Potrebbero essere assegnate loro 832 frequenze radio. Sembra molto finché non si tiene conto di come funziona il sistema.
I telefoni cellulari utilizzano canali duplex, il che significa che richiedono due frequenze per chiamata: una per trasmettere e una per ricevere. Inoltre, non tutte le frequenze sono per la voce. Alcuni sono riservati ai segnali di controllo per gestire l’handshake della rete.
- Frequenze totali: 832
- Canali di controllo: 42
- Frequenze vocali: 790
- Canali vocali per operatore: 395 (da 790 / 2 = 395)
Ora dividi questi 395 canali vocali per sette celle.
- Canali per cella: ~56
In un sistema analogico 1G, ciò significa che una singola torre cellulare può supportare circa 56 conversazioni simultanee. Se si tenta di effettuare una chiamata in uscita quando tutte le 56 linee sono occupate, si riceverà il segnale di occupato. Nessuna coda. Nessuna attesa. Solo statico.
I sistemi digitali come il 2G hanno cambiato le regole del gioco in modo significativo. Tecnologie come TDMA (Time Division Multiple Access) consentivano a una singola frequenza di trasportare una quantità di dati tre volte superiore. Suddividendo il tempo in slot, una frequenza potrebbe supportare tre chiamate diverse. All’improvviso, quella stessa cella poteva gestire circa 168 utenti simultanei. Il salto di efficienza è stato enorme.
Perché è importante il basso consumo
Potresti chiederti perché i telefoni cellulari non si limitano a inviare segnali ad alta potenza per garantire una connessione. Ci sono due ragioni pratiche, entrambe radicate nella fisica e nella durata della batteria.
La maggior parte dei primi telefoni cellulari funzionava a 0,6 watt o 3 watt. Per contesto, una radio CB standard trasmette a 4 watt. Ecco perché puoi sentire le chiacchiere del CB a blocchi di distanza, ma il segnale del tuo cellulare raramente raggiunge oltre la cella designata.
Questa bassa potenza è una caratteristica, non un bug.
- Riutilizzo della frequenza: poiché il segnale è debole, non viaggia lontano. Ciò consente alle celle più distanti (come le celle viola nel diagramma esagonale standard) di riutilizzare esattamente le stesse 56 frequenze senza interferenze. Questo riutilizzo è ciò che consente alla rete di scalare. Senza bassa potenza, avresti bisogno di centinaia di blocchi di frequenza unici, esaurindo istantaneamente lo spettro disponibile.
- Efficienza della batteria: i dispositivi portatili funzionano a batterie. La trasmissione ad alta potenza li prosciuga rapidamente. I trasmettitori a basso consumo significavano batterie più piccole, il che significava telefoni più piccoli, che rendevano il telefono “cellulare” veramente portatile.
Il cervello dell’operazione
Il modello cellulare richiede infrastrutture. Una singola grande città potrebbe avere centinaia di stazioni base (torri) sparse nella sua geografia. Ma queste torri non sono agenti indipendenti. Sono gestiti da un hub centrale noto come Mobile Telephone Switching Office o MTSO.
L’MTSO gestisce tutte le connessioni al tradizionale sistema telefonico terrestre e controlla tutte le stazioni base della regione.
Pensa all’MTSO come al controllore del traffico. Decide quale torre gestisce la tua chiamata, gestisce la mano
