Telefono cellulare

Esemplare classico di telefono cellulare "monolitico"

In telecomunicazioni il telefono cellulare, comunemente chiamato cellulare o telefonino, è un apparecchio radio mobile ricetrasmittente per la comunicazione in radiotelefonia.
Si collega alla rete telefonica fissa tramite centrali di smistamento, denominate stazioni radio base (BTS, Base Transceiver Station), molto spesso dotate di tre o più celle radio, ciascuna capace di diverse connessioni con gli apparecchi mobili nella rispettiva area di copertura.

Il telefono cellulare consente di avere disponibile un collegamento telefonico quando si trovi nel raggio di copertura di una "cella radio" di una stazione radio base, e quando non schermato da ambienti o manufatti limitanti la diffusione delle frequenze radio. Il limite di distanza nella copertura dipende dalle specifiche tecniche correlate alla tecnologia GSM, variabile da poche centinaia di metri fino a 35 km, e dalla tipologia del terreno su cui si svolge la comunicazione.

Descrizione

Foto anteriore e posteriore di un cellulare monolitico ad antenna interna

Questi dispositivi oltre alla parte ricetrasmittente, incorporano dell'elettronica costituita da una memoria dati, un processore per eseguire varie applicazioni e da software per gestire tali funzionalità. I telefoni possono disporre di un microdiffusore integrato per la riproduzione di musica, di una radio integrata, di un chip per la connessione Wi-Fi, di uno slot USB per collegare il cellulare al Pc, di fotocamere, eccetera.

Forma

Per approfondire, vedi la voce Form factor dei telefoni cellulari.

I telefonini possono avere diverse forme/scocche, tra cui:

• A sportellino, si tratta di un telefono classico con aggiunta uno sportellino che generalmente copre e protegge la tastiera o più recentemente copre la tastiera estesa con una di tipo compatto.
• Conchiglia o Flip sono telefoni che si richiudono su se stessi sfruttando una cerniera.
• A scorrimento o Slide, sono dispositivi che si aprono e chiudono facendo scorrere su se stesse due parti dello stesso tramite una guida, generalmente con l'apertura si mettono a disposizione la tastiera o dei tasti aggiuntivi che facilitano la scrittura.
• A rotazione, sono dispositivi che si aprono e chiudono facendo ruotare su se stesse due parti dello stesso tramite un perno.
• Classico, monoblocco o monolitico sono telefonini che non si aprono e chiudono.

Batterie

Esempio di batteria per cellulare

Un aspetto critico dei telefoni cellulari è il loro consumo energetico, molto eterogeneo, e il conseguente dimensionamento energetico delle capacità delle batterie che li alimentano riveste un aspetto basilare. In generale il consumo energetico di un telefono cellulare è dovuto essenzialmente dalle funzionalità di trasmissione, dall'elaborazione del segnale prima della sua trasmissione e dopo la sua ricezione ed infine dal consumo elettrico del display.

La maggior parte della capacità viene utilizzata durante la trasmissione, per via dell'omni-direzionalità dell'antenna (antenna a dipolo) del terminale mobile. Con l'evoluzione dei cellulari le batterie hanno subito numerose modifiche per poter incrementare la propria capacità. I telefoni più moderni, i cosiddetti Smartphone, richiedono un consumo energetico molto maggiore, dovuto alla potenza dei nuovi processori e all'esecuzione di numerose attività multimediali come giochi, video o foto.

Input

Tipica disposizione di numeri e caratteri su una tastiera di cellulare

I diversi telefonini cellulari possono utilizzare diverse tecniche per interfacciarsi con l'utente, queste possono essere:

• Schermo tattile (Touchscreen) dove si agisce direttamente sullo schermo, sensibile al tocco, su tasti e menu virtuali
• Tastiera si utilizzano dei tasti fisici presenti sulla parte anteriore del telefonino, tra cui una tastiera numerica
  • Compatta si utilizzano i tasti numerici per inserire le lettere ed ogni tasto numerico codifica più di una lettera
  • Estesa si ha un tasto per ogni lettera, compresi anche numeri e simboli.
• Schermo tattile e tastiera, dove si utilizza una combinazione tra le due tecnologie

Insieme a queste tecniche principali possono essere implementate alcune funzioni particolari o scorciatoie lungo i bordi del telefonino tramite alcuni pulsanti fisici.

Antenna

L'antenna dei cellulari è un elemento di fondamentale importanza per questi dispositivi e ne esistono di diversi tipi:

• Esterna, questa è stata la prima configurazioni delle antenne per cellulari, caratterizzata dalla possibilità di vedere immediatamente il suo posizionamento nella zona superiore del terminale e generalmente di forma cilindrica ed in alcuni casi telescopica.
• Interna, in questa situazione l'antenna non è visibile e può essere posta in qualsiasi posizione dentro al terminale.
• Periferica, tale configurazione è una particolare tipologia di antenna esterna, caratterizzata da un ingombro nullo paragonabile all'antenna interna, in quanto riveste anche una funzione di telaio del terminale stesso, l'esempio per eccellenza è l'iPhone 4 e 4S.

La scelta dell'antenna e della relativa posizione è fondamentale per rispettare i criteri di affidabilità del segnale, dato che questa deve essere efficiente in qualsiasi situazione, evitando la risonanza causata dal contatto tra due tipologie di antenne differenti (nel caso si utilizzino più antenne) e dal cosiddetto "effetto mano" caratterizzato dalla riduzione del segnale durate l'uso del dispositivo, in quanto con la mano si va a circondare/coprire l'antenna.

Microfono e altoparlante

Telefono cellulare con 2 microfoni

Nei telefoni cellulari sono presenti microfono e altoparlante per poter permettere la comunicazione tra due persone, ma per entrambi non esiste un unica soluzione, ma diverse, in particolare per il "microfono" si hanno le soluzioni:

• Singolo soluzione classica, caratterizzata da un microfono. Inizialmente i primi dispositivi trasmettevano il segnale captato dal microfono senza alcuna elaborazione, il che portava alla trasmissione anche dei rumori ambientali, mentre dal terzo millennio i dispositivi che utilizzano un solo microfono hanno iniziato a elaborare il segnale tramite dei filtri in modo da ridurre o rimuovere il rumore di fondo.
• Doppio questa soluzione ha visto le prime applicazioni nel 2005 circa ed è caratterizzata da due microfoni, di cui uno è posto vicino alla bocca, mentre l'altro è generalmente posto nella parte opposta o comunque sia molto distante, questa distanza permette d'avere due segnali differenti tra i due microfoni, in modo che il microfono principale possa registrare ottimamente la voce dell'utilizzatore, mentre il secondo microfono, chiamato anche microfono ambientale, registra il rumore dell'ambiente circostante (rumore), eseguendo la differenza dei due segnali si ha l'isolamento della voce, inoltre il doppio microfono può in alcuni casi essere usato anche per la registrazione video con audio stereo.

Telefono cellulare con 2 altoparlanti

Per quanto riguarda l'altoparlante anche in questo caso possono presentarsi più soluzioni:

• Singolo soluzione classica, che nei primissimi modelli non permetteva l'uso della funzione viva-voce, mentre dal 1995 sono comparsi modelli che permettevano l'uso di questa funzione.
• Doppio soluzione utilizzata dal 2000 per molti cellulari, in modo d'avere una cassa specificamente studiata per la comunicazione normale ed una utilizzata per il viva-voce ed eventualmente anche per l'ascolto e visione dei file multimediali

Tecnologie sfruttabili

I vari dispositivi possono essere muniti di diverse tecnologie, le più popolari sono:

• Bluetooth
• Cell broadcast
• Codice QR
• EDGE
• E-mail
• Fax
• Fotocamera
• Videocamera
• GPRS
• GPS
• GSM
• HSCSD
• HSDPA
• HSUPA
• I-mode
• Infrarossi
• iTap
• Lettore MP3
• MMS
• Multi-touch
• Near Field Communication
• Radio
• SMS
• Suonerie polifoniche
• SyncML
• Televisione
• T9
• UMTS
• Vibrazione
• Videochiamata
• Visual Radio
• Wi-Fi
• Wireless Application Protocol

Storia

Il telefono cellulare è stato inventato da Martin Cooper, direttore della sezione Ricerca e sviluppo della Motorola, che fece la sua prima telefonata da un cellulare il 3 aprile 1973. Ma solo dopo 10 anni la Motorola decise di produrre un modello dal costo di 4000 dollari. Rapidamente i cellulari si sono diffusi nel mondo: in Italia, si sono diffusi a fine anni novanta, avendo un vero e proprio boom di vendite nel 2000; nel 2007 il 50% della popolazione mondiale aveva un cellulare, all'inizio del 2009 la percentuale è salita al 61%. In Italia, secondo i dati resi pubblici dall'Autorità per le Telecomunicazioni, nel 2009, i minuti di conversazione al cellulare hanno superato quelli dal telefono fisso (113,8 miliardi contro 103,8) e tre famiglie su dieci hanno eliminato il telefono fisso.

Evoluzione della telefonia cellulare

Esempio di uno dei primo cellulari analogici trasportabile (0G)

Evoluzione del telefono cellulare. Da sinistra: Motorola 8900X-2 (uno dei ultimi cellulari analogici 1G), Nokia 2146 orange 5.1 (GSM), Nokia 3210, Nokia 3510, Nokia 6210, Ericsson T39, HTC Typhoon

Per approfondire, vedi la voce Telefonia cellulare.

Dalla sua comparsa, il telefono cellulare ha usato diversi sistemi di funzionamento principali (ed alcuni "intermedi"), denominati "generazioni", basati su differenti tecnologie e standard di comunicazione, dai sistemi analogici degli anni settanta/novanta (160/450/900 MHz) a quelli digitali basati su standard GSM, GPRS, UMTS/EDGE e VSF-Spread OFDM (rispettivamente terza e quarta generazione ossia 3G e 4G).

Mentre il passaggio dal segnale analogico a quello digitale ha permesso d'implementare alla sola chiamata vocale l'uso dei messaggi di testo SMS, registrare e visualizzazione foto e filmati, con il GPRS, permette l'utilizzo del telefono cellulare anche per inviare foto e filmati digitali, streaming audio e video (generalmente solo con l'EDGE, l'ultima evoluzione del 2G), navigare in Internet (nello speciale protocollo Wireless Application Protocol WAP oltre al tradizionale HTTP) e spedire e-mail, mentre con l'UMTS (terza generazione) si sono aperte le porte alle videotelefonate (successivamente venne integrata la possibilità anche ai dispositivi 2G), Con l'avanzamento della tecnologia digitale, comparvero i primi tivufonini per visionare il segnale TV tramite di alcune emittenti televisive dedicate.

Evoluzione tecnica

Smartphone Nokia N97

L'evoluzione dei segnali radio è stata affiancata da un'evoluzione tecnologica più evidente, passando dai schermi LCD monocromatici ai primi schermi a colori, ora con tecnologia a LED e touch screen. La grafica sempre più definita, l'impiego di menù complessi fino all'uso delle icone rendendo, nel tempo, i telefoni cellulari sempre più simili a un Computer. Accessori come fotocamere integrate in grado di fotografare con ottime risoluzioni, riprendere piccoli video e a seconda del modello e alla quantità di memoria disponibile la possibilità di registrare veri e propri filmati digitali. Visionare foto e video sempre più dettagliati, navigare in Internet su siti sempre più simili a quelli visionati da un PC. Le suonerie, grazie a micro-casse acustiche e a componenti audio incorporati nel telefono sempre più sofisticati, da monofoniche sono divenute polifoniche e poi stereo per arrivare all'audio virtual 3D, diventando dei apparati multimediali in grado di far ascoltare stazioni radio, compilation di MP3, effettuare registrazioni ambientali, memorizzare l'audio delle nostre conversazioni telefoniche e il tutto con qualità audio di alto livello. Il software dei cellulari di ultima generazione sono veri e propri Sistemi Operativi in grado di gestire i più svariati applicativi come browser per navigare in Internet, programmi di video scrittura e posta elettronica, giochi e suonerie scaricabili dalla rete, ecc; Alcuni cellulari chiamati Smartphone offrono anche la possibilità di installare programmi complessi come per il foto-ritocco, per il controllo del computer, per la protezione crittografica della conversazione (crypto phone) o altri innumerevoli applicativi. Ultimamente, grazie ad accordi presi tra i produttori di cellulari e i gestori delle mappe globali GPS, si possono utilizzare i telefoni cellulari (con antenna GPS interna o esterna) come navigatori satellitari e questi, grazie alla alta efficienza di alcuni modelli, possono rappresentare una vera e propria sfida contro le società specializzate nella costruzione di soli navigatori. Sono aumentate anche le porte e i metodi di connessione verso altri sistemi come ad esempio la trasmissione dati ad Infrarosso (IR), il Bluetooth e il wi-fi, la connessione tramite cavo USB, la possibilità di collegare cuffie, auricolari, microfoni e apparati vivavoce per auto o volendo un vero e proprio impianto HiFi. Alcuni modelli inoltre possono alloggiare schede di memoria aggiuntive Secure Digital (SD) per aumentarne la memoria o perfino alloggiare e gestire 2 schede telefoniche SIM contemporaneamente quindi con due differenti numerazioni telefoniche sullo stesso telefono.

Infine un accenno anche al Telefono Satellitare che, tramite la connessione satellitare, permette di telefonare praticamente da qualsiasi parte del globo. Sono telefoni che garantiscono un funzionamento anche in ambienti estremi cioè molto caldi, molto freddi o molto umidi. Utilizzano materiali resistenti ma leggeri, impiegano batterie con autonomie maggiorate e sono corredati di numerosi gadget utili ai più svariati scopi e imprevisti.

Diffusione

Uso dei cellulari nel mondo in percentuale alla popolazione; 100%+ indica in media più di un cellulare per persona

Nei primi anni questi dispositivi erano particolarmente costosi, basti pensare come il Motorola 8900x costasse quasi 4000 dollari negli anni 80, mentre attualmente la sua replica non fedele al 100% del 2005 costava meno di 250 dollari, per questo la loro diffusione era limitata alle persone più ricche, mentre dalla seconda metà degli anni novanta con le nuove tecnologie e prezzi contenuti il cellulare smise di essere uno status symbol: la sua successiva estrema diffusione, che in Italia raggiunge livelli da primato mondiale, ha provocato la spontanea insorgenza di una sorta di galateo dedicato.

Dal ventunesimo secolo la moda ha influenzato notevolmente anche questo settore infatti, sul mercato, si trovano telefoni cellulari di qualsiasi dimensione, forma e design; sono stati impiegati innumerevoli materiali differenti arrivando alla produzione di vere e proprie opere uniche più simili a gioielli di altissimo valore. Esistono cellulari per impieghi speciali con segnali cifrati e con sistemi che impediscono l'intercettazione del traffico telefonico, modelli praticamente impermeabili e ad altissima resistenza.

Critiche, divieti e problemi connessi all'uso dei dispositivi

Danni diretti alla salute

L'organizzazione mondiale della sanità, tramite la IARC, International Agency for Research on Cancer classifica i campi elettromagnetici coinvolti nell'uso degli apparati cellulari, sulle cinque categorie previste per gli agenti cancerogeni, come gruppo 2B: possibly carcinogenic to humans, possibile cancerogeno per l'uomo.

Alcuni studiosi hanno ipotizzato che le onde elettromagnetiche emesse dai telefoni cellulari possano arrecare danni alla salute degli utenti. Allo stato attuale le ricerche hanno dato risultati controversi, alcune non hanno evidenziato una correlazione diretta tra uso di telefoni cellulari e l'insorgenza di malattie come il cancro altre invece hanno associato a una esposizione prolungata protratta nel tempo (dieci o più anni) l'aumento al rischio dell'insorgenza di tumori al cervello, nel frattempo alcune case costruttrici consigliano di limitare l'uso dei stessi e di tenerli a una distanza minima

I studi a riguardo più recenti sono i seguenti: nel 2008 una ricerca di un gruppo di scienziati israeliani, pubblicata sull’American Journal of Epidemiology, l’utilizzo frequente del telefonino cellulare può aumentare del 50% la possibilità di ammalarsi di tumore alle ghiandole salivari. I ricercatori tendono a sconsigliare l'utilizzo del cellulare ai bambini sotto i 12 anni dato che sembrano molto più sensibili alle radiazioni elettromagnetiche rispetto agli adulti. Ciò che per ora è certo è solo l'aumento di temperatura delle zone limitrofe all'orecchio a seguito di un prolungato e continuo uso del telefono cellulare (assorbimento diretto delle onde elettromagnetiche) che causa una diminuzione dell'udito e può portare nei casi peggiori anche alla sordità.
Nel 2011 uno studio dell'International Agency for Research on Cancer, l'agenzia per la ricerca sul cancro dell'Organizzazione mondiale della sanità, ha indicato che "l'uso dei telefoni cellulari può aumentare il rischio di glioma, un tipo di tumore cerebrale maligno, e di neuroma acustico, una forma benigna." I dati elaborati da parte dell'IARC hanno portato a classificare i campi elettromagnetici a radiofrequenza come agenti cancerogeni di gruppo 2B, ossia potenzialmente cancerogeni per l'uomo; tale classificazione indica che potrebbero esserci dei rischi legati all'uso dei cellulari, ma che è necessario svolgere ulteriori ricerche per stabilire la possibilità o meno di un legame diretto tra l'uso dei cellulari e l'insorgenza di neoplasie e sull'impatto a lungo termine dei telefoni cellulari..
Questo risultato è stato successivamente negato dai risultati di un ampio studio epidemiologico, coinvolgente oltre 350.000 utenti danesi di eta maggiore di 30 anni, e durato (ad oggi) 17 anni. Cosiderata l'elevata potenza statistica di questo studio è difficile oggi rifarsi ad evidenze scientifiche esplicite per cio che riguarda il possibile aumento di rischio di tumori al cervello legati all'uso del cellulare, che resta comunque per ora argomento sotto controllo per aspetti legati al principio di precauzione, in special modo nei bambini (vista anche la non inclusione degli stessi nello studio danese).

Danni dovuti ad uso scorretto

L'uso dei questi ed altri dispositivi può deviare l'attenzione dell'utilizzatore dalla sua attività principale. Può essere regolamentato in diverse situazioni.

Codice della strada

L'utilizzo è vietato dal codice della strada durante la guida, a meno che non si disponga l'utilizzo di auricolare o di un dispositivo vivavoce. Questi apparati evitano al guidatore di distogliere lo sguardo dalla strada per premere il bottone per la chiamata o per regolare il volume e in particolare evitano il tenere il volante con una sola mano, impegnando l'altra con il cellulare.
L'utilizzo del cellulare è stato vietato a chi guida un autoveicolo poiché allunga pericolosamente i tempi di reazione. Distraendo l'attenzione del conducente dal guardare la strada, i tempi per vedere un ostacolo, rallentare fino a fermarsi o cambiare direzione, diventerebbero sensibilmente più alti accrescendo così il rischio di incidente.
Alcuni studi affermano che gli effetti dell'auricolare o del cellulare alla guida sono gli stessi. La pericolosità alla guida non dipenderebbe tanto dai movimenti per ricevere una chiamata, dalla guida con una sola mano, e neppure dalla distrazione legata alla conversazione con un'altra persona, quanto dagli effetti delle microonde. Un guidatore medio che parla al cellulare è infatti, nelle funzioni e nel tempo di reazione, più lento di un ubriaco. Gli studi dimostrano che il tempo di reazione è del 30% più lento rispetto a quello alterato dall’alcol.

Strutture sanitarie

L'utilizzo dei telefoni cellulari è spesso vietato negli ospedali per problemi di compatibilità elettromagnetica ovvero della possibile interferenza con le apparecchiature elettromedicali, studi recenti dimostrano che i cellulari influenzano le apparecchiature mediche. Il disturbo causato dai telefoni dipende dalla sua distanza dall'apparecchio e dalla tecnologia del cellulare. Le tecnologie più vecchie producono più radiazioni elettromagnetiche, mentre un cellulare più recente produce meno radiazioni di uno più datato. Quanto detto non deve comunque indurre a pensare che un cellulare UMTS sia necessariamente meno "dannoso" di un telefono GSM: si tratta solamente di distinguere telefoni cellulari di vecchia e di nuova concezione: un cellulare prodotto con i nuovi standard, dovrebbe produrre meno interferenze.

Istituti scolastici

Una circolare del ministro italiano della Pubblica Istruzione Giuseppe Fioroni (marzo 2007) ha vietato l'utilizzo del cellulare nelle scuole pubbliche e private italiane di ogni ordine e grado, durante le ore di lezione e gli esami. Ogni scuola dovrà inserire nel proprio regolamento interno una norma conforme alle nuove indicazioni ministeriali.

Aspetti sociali

Viene considerata maleducazione avere suonerie di volume eccessivo, telefonare parlando a voce alta in modo tale che alle persone intorno riesca difficile sottrarsi all'involontario ascolto, far squillare (non spegnere) il telefonino in un luogo di culto, in un pubblico esercizio o altri luoghi pubblici (ospedale, teatro, cinema, ristorante, treno, autobus, metropolitana) che non ne consentano l'uso senza arrecare disturbo ad altre persone.

Quando si chiama qualcuno sul cellulare è opportuno domandare se il momento sia propizio per iniziare una telefonata, poiché data la portabilità dell'oggetto, il ricevente potrebbe trovarsi in una situazione nella quale non gli sia agevole condividere una conversazione.

L'uso di questi dispositivi è stato regolamentato (vedere sezione divieti) in diversi stati per questioni di sicurezza stradale, nelle strutture ospedaliere, così come nelle strutture educative.

Test e problemi

Questi dispositivi così come le versioni più evolute rappresentate dagli smartphone, prima di essere messi in commercio vengono testati (stress test) dalle case costruttrici, per verificare le loro caratteristiche di permeabilità, resistenza alle cadute e di pressione, così come la ricezione e la buona usabilità dello stesso. Purtuttavia nonostante i diversi test di collaudo possono verificarsi problemi di vario genere (un esempio, l'iPhone 4 soffre di una cattiva ricezione del segnale se impugnato in un determinato modo, successivamente anche l'iPhone 4S ha presentato diversi problemi, ma in questo caso di natura software, portando in alcuni casi all'inutilità dell'apparecchio.

Principali produttori di telefoni cellulari

• Apple
• HTC
• LG
• Motorola
• Nokia
• Research In Motion (Blackberry)
• Samsung
• Sony Ericsson
• Toshiba

Mobile Phone Throwing World Championships

Campionato mondiale di lancio del telefonino, svolto a partire del 2000 a Savonlinna.

Campionato maschile Anno Dstanza (metri) Atleta Luogo 2000 48.00 Erno Riihela Finlandia 2001 57.03 Ejani Torpo Finlandia 2002 66.72 Petri Valta Finlandia 2003 66.62 Samu Santala Finlandia 2004 82.55 Ville Piippo Finlandia 2005 94.97 Mikko Lampi Finlandia 2006 92.30 ChrisHughff Londra 2007 95.83 (WR) ChrisHughff Londra 2008 85.95 Jeremy Gallop Londra 2009 89.10 Jeremy Gallop Londra 2010 88.51* Jeremy Gallop Londra

Campionato femminile Anno Dstanza (metri) Atleta Luogo 2000 - - - 2001 - - - 2002 20.35 Mina Kulju Finlandia 2003 - - - 2004 - - - 2005 38.74 Jan Singleton Londra 2006 53.52 Jan Singleton Londra 2007 52.05 Jan Singleton Londra 2008 41.00 Valeria Kadorova Estonia 2009 37.05 Suvi Torikka Savonlinna 2010 48.50* Stephanie Parusel Liechtenstein 2011 39.65 Jacqueline Roessler Sulzdorf

Voci correlate

• Telefonia cellulare
• Smartphone
• Operatori di telefonia mobile
• Wikipedia per WAP
• Tivufonino
• Videofonino
• Lista di videogiochi per telefono cellulare
• Elettrosmog
• Natel
• m-learning

Altri progetti

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