Cosa sono le celle telefoniche

Le celle telefoniche sono la base fondamentale della rete di telecomunicazioni mobile. Si tratta di aree geografiche definite che vengono servite da una singola stazione radio base, comunemente conosciuta come torre o antenna. La torre o antenna BTS (base transceiver station) oppure “stazione radio base“.
Ogni cella è parte di una rete a maglia che copre ampie porzioni di territorio, permettendo agli utenti di effettuare chiamate, inviare messaggi e accedere a internet attraverso i loro dispositivi mobili.
Spesso si tende ad utilizzare il termine “cella telefonica” facendo riferimento all’antenna.

Celle telefoniche e localizzazione

Al fine di localizzare una persona, è possibile sfruttare le antenne telefoniche in diversi modi.
Se uno smartphone vuole effettuare o ricevere telefonate ed SMS sulla linea telefonica (escludendo quindi le numerazioni VoIP o le telefonate che possono essere effettuate mediante sistemi di messaggistica), deve per forza di cose collegarsi alle antenne telefoniche. Nel caso in cui il telefono sia in modalità aereo, o comunque scollegata da una cella telefonica, non è possibile risalire alla sua posizione geografica reale. Ciò che si potrà fare, è ricostruire il percorso fatto o l’ultima posizione geografica in cui era “online”.
Il collegamento all’antenna telefonica viene registrato da parte del gestore telefonico, il quale identifica in modo univoco ogni cella servita mediante una serie di parametri. Ogni antenna telefonica è definita dai seguenti valori:

Cell ID (Identificativo della Cella)

Ogni antenna telefonica è associata a un identificativo unico, chiamato Cell ID, che distingue una particolare cella dalle altre all’interno della rete. Questo identificativo è utilizzato per gestire le connessioni degli utenti e per il handover, cioè il passaggio delle connessioni da una cella all’altra.

MCC (Mobile Country Code)

Il Mobile Country Code è un codice numerico che identifica il paese in cui si trova l’antenna. Ad esempio, il codice MCC per l’Italia è 222.

MNC (Mobile Network Code)

Il Mobile Network Code è un codice che identifica l’operatore di rete mobile che gestisce l’antenna. Questo codice è utilizzato insieme al MCC per identificare univocamente un operatore in un determinato paese.

LAC (Location Area Code)

Il Location Area Code è un parametro che identifica una specifica area geografica all’interno della rete. Una LAC può comprendere più celle e viene utilizzato per ottimizzare la gestione della rete, in particolare per la registrazione del dispositivo mobile all’interno dell’area.

TAC (Tracking Area Code)

Simile al LAC, il TAC è utilizzato nelle reti 4G e 5G per identificare una “Tracking Area”, un’area geografica più ampia che comprende diverse celle. Questo parametro è fondamentale per il tracciamento e la gestione del dispositivo all’interno della rete LTE e delle reti successive.

Azimuth

L’azimuth è l’angolo di orientamento dell’antenna rispetto al nord geografico. Indica la direzione principale verso cui l’antenna trasmette il segnale e viene utilizzato per ottimizzare la copertura e ridurre le interferenze.

PCI (Physical Cell ID)

Nelle reti LTE e 5G, il PCI è un identificativo utilizzato per distinguere fisicamente le celle tra loro. È un parametro fondamentale per il funzionamento della rete e per garantire che i dispositivi si connettano correttamente all’antenna più vicina o con il miglior segnale disponibile.

Triangolazione delle celle

Per localizzare un cellulare, è possibile utilizzare la tecnica della triangolazione delle celle telefoniche, basandosi sui segnali ricevuti da diverse stazioni radio base (le celle) della rete mobile. Questa metodologia sfrutta il principio per cui un dispositivo, come uno smartphone, ma non solo, si connette sempre alla cella più vicina o con il segnale più forte disponibile, ma spesso è in grado di comunicare con più di una cella alla volta.

Il concetto di triangolazione si basa sulla misurazione delle distanze tra il dispositivo e almeno tre celle telefoniche diverse. Ogni cella copre un’area geografica definita e, conoscendo la distanza tra il dispositivo e ciascuna delle celle, è possibile calcolare con una certa precisione la posizione del dispositivo. Queste distanze possono essere determinate in vari modi, tra cui la potenza del segnale ricevuto, il tempo di propagazione del segnale (Time of Arrival, ToA) o la differenza di tempo di arrivo del segnale tra diverse celle (Time Difference of Arrival, TDoA).

La precisione della triangolazione delle celle telefoniche dipende da diversi fattori. In aree urbane dense, dove le celle sono numerose e ravvicinate, la tecnica può fornire una posizione con una precisione di pochi metri. In aree rurali, dove le celle sono distanti tra loro, la precisione può ridursi significativamente, arrivando a centinaia di metri.

Il database delle celle telefoniche

Un altro servizio popolare è CellMapper, che offre una mappa interattiva dove gli utenti possono visualizzare la posizione delle celle telefoniche e le informazioni relative alle diverse reti mobili. CellMapper consente anche di vedere la copertura e l’orientamento delle antenne, facilitando la comprensione della distribuzione delle reti in specifiche aree geografiche.

Tipologie di antenne

Con l’evoluzione delle reti cellulari, anche le antenne hanno subito notevoli trasformazioni, adattandosi alle diverse frequenze e tecnologie che si sono susseguite nel tempo.
Ripercorriamo in questo capitolo quali siano state le tecnologie utilizzate, molte delle quali oramai sono note anche al pubblico.

Rete GSM (2G)

Il Global System for Mobile Communications (GSM), introdotto negli anni ’90, è stata la prima tecnologia di rete mobile a larga diffusione. Le antenne utilizzate per il GSM operavano principalmente sulle bande di frequenza intorno ai 900 MHz e 1800 MHz. Queste antenne erano relativamente semplici e avevano la funzione di gestire principalmente chiamate vocali e messaggi di testo (SMS). La capacità di trasmissione dati era limitata, con velocità che si aggiravano attorno ai 14,4 kbps, sufficienti per i servizi di base offerti all’epoca.

Rete UMTS (3G)

Con l’introduzione della rete Universal Mobile Telecommunications System (UMTS) nei primi anni 2000, le antenne si sono evolute per supportare frequenze più alte, come quelle a 2100 MHz. Questa rete ha segnato il passaggio a una comunicazione dati più avanzata, con la possibilità di navigare in internet e utilizzare servizi multimediali con una velocità di trasmissione che poteva arrivare fino a 384 kbps. Le antenne UMTS erano più complesse rispetto a quelle GSM, dovendo gestire sia la voce che un flusso dati più consistente.

Rete LTE (4G)

La rete Long Term Evolution (LTE), conosciuta come 4G, ha rappresentato un salto significativo in termini di capacità e velocità. Le antenne LTE operano su un’ampia gamma di frequenze, variabili a seconda del paese, ma comunemente situate tra i 700 MHz e i 2600 MHz. La rete 4G ha portato con sé velocità di trasmissione dati significativamente superiori, fino a 100 Mbps in movimento e 1 Gbps in condizioni statiche. Le antenne LTE sono state progettate per gestire un traffico dati molto più elevato rispetto alle generazioni precedenti, permettendo una maggiore densità di utenti e un’esperienza utente più fluida, soprattutto per lo streaming video e i servizi online in tempo reale.

Rete 5G

L’ultima evoluzione delle reti mobili è rappresentata dal 5G, che utilizza frequenze ancora più elevate, comprese tra i 3,5 GHz e i 28 GHz, con alcune sperimentazioni anche a frequenze millimetriche oltre i 60 GHz. Le antenne 5G sono tecnicamente molto avanzate e sfruttano tecnologie come il beamforming, che consente di indirizzare i segnali radio con estrema precisione verso i dispositivi degli utenti, migliorando l’efficienza della rete. Il 5G promette velocità fino a 10 Gbps e una latenza estremamente bassa, caratteristiche che aprono la strada a nuove applicazioni, come la realtà aumentata, la guida autonoma e l’Internet of Things (IoT) su vasta scala. Le antenne per il 5G sono generalmente più piccole e numerose, spesso integrate nell’ambiente urbano per garantire una copertura capillare, dato che le alte frequenze hanno una portata più limitata rispetto alle reti precedenti.