Lezione 3 di 3

Reti Cellulari 2

Modulo C2 — Laboratorio e Applicazioni | Hands on Stem
Modulo C2 di 2 — Finale

Laboratorio e Applicazioni

Analisi delle celle con app gratuite, speed test, private 5G, e i casi d’uso che stanno trasformando industria, medicina, mobilità e città.

Prof. D. Bertolino Hands on Stem Reti Cellulari

C2.1 Strumenti per Analizzare la Rete Cellulare

A differenza del Wi-Fi, la rete cellulare è gestita dall’operatore: non puoi configurare le antenne. Ma puoi misurare e capire cosa succede: a quale cella sei connesso, su quale banda, con quale segnale, e quanto è veloce la connessione.

App / StrumentoPiattaformaCostoCosa mostra
NetMonsterAndroidGratuitaCella connessa (eNB/gNB ID, PCI, EARFCN/NR-ARFCN), bande, RSRP, RSRQ, SINR, celle vicine, mappa celle
CellMapperAndroid / WebGratuitaMappa collaborativa delle torri cellulari. Posizione antenne, bande, copertura stimata. Database globale.
Network Cell InfoAndroidGratuita / ProDettagli cella, handover in tempo reale, log CSV, mappa con celle vicine
Speedtest (Ookla)Android / iOS / WebGratuitaVelocità DL/UL, latenza, jitter, server di test. Risultati storici e confronti.
nPerfAndroid / iOS / WebGratuitaSpeed test + navigazione + streaming test. Mappa copertura operatori.
TEMS / NemoProfessionale€€€€Drive test industriale: misure RF dettagliate, analisi protocolli, KPI rete. Usato dagli operatori.
I parametri da conoscere

RSRP (Reference Signal Received Power): potenza del segnale di riferimento dalla cella. In dBm. Buono: ≥ −90 dBm. Debole: < −110 dBm.
RSRQ (Reference Signal Received Quality): qualità del segnale considerando interferenza e rumore. In dB. Buono: ≥ −10 dB.
SINR (Signal to Interference + Noise Ratio): rapporto segnale / (interferenza + rumore). In dB. Buono: ≥ 13 dB. Eccellente: ≥ 20 dB.
PCI (Physical Cell ID): identificativo della cella fisica (0-503 in LTE, 0-1007 in NR).
EARFCN / NR-ARFCN: numero del canale (identifica la frequenza/banda usata).

ParametroEccellenteBuonoSufficienteDeboleCritico
RSRP (dBm)≥ −80−80 / −90−90 / −100−100 / −110< −110
RSRQ (dB)≥ −5−5 / −10−10 / −15−15 / −20< −20
SINR (dB)≥ 2013 / 200 / 13−5 / 0< −5

C2.2 Lab 1 — Esplorazione delle Celle

🔬 Esercitazione: Mappa la tua copertura cellulare

Strumento: NetMonster (Android) o Network Cell Info.

Identifica la tua cella: apri NetMonster. Annota: operatore, tecnologia (4G/5G), banda (es. B3 = 1800 MHz, B20 = 800 MHz, n78 = 3500 MHz), PCI, eNB ID, RSRP, RSRQ, SINR.
Celle vicine: scorri nella lista delle celle vicine (neighbor cells). Quante ce ne sono? Su quali bande? Qual è il loro RSRP? Il tuo telefono potrebbe fare handover verso una di queste.
Walk test indoor: cammina per la scuola/casa annotando RSRP e tecnologia in ogni stanza. Dove il segnale è debole? Dove passa da 5G a 4G? Dove da 4G a 3G?
Walk test outdoor: cammina per il quartiere. Osserva gli handover: il PCI cambia? La banda cambia? Annota i punti di handover sulla mappa.
Analisi bande: forza il telefono su una sola banda (se supportato dal dispositivo) e confronta RSRP e velocità. La banda 800 MHz penetra meglio indoor? La 3500 MHz è più veloce ma più debole?

Consegna: tabella celle (PCI, banda, RSRP, RSRQ, SINR), mappa approssimativa con punti di misura, osservazioni su handover e differenze indoor/outdoor.

Come trovare le torri fisicamente

Usa CellMapper (cellmapper.net) per vedere la posizione stimata delle torri nella tua zona. La mappa è costruita in modo collaborativo dagli utenti che condividono le misure. Puoi verificare: quante torri servono la tua zona, su quali bande trasmettono, qual è la densità delle celle. In città vedrai torri ogni 300-500 m; in campagna ogni 5-15 km.

C2.3 Lab 2 — Speed Test e Confronti

📊 Esercitazione: Benchmark della connessione cellulare
Speed test base: esegui 3 test Speedtest (Ookla) in posizioni diverse (indoor, outdoor, finestra). Annota per ogni test: DL, UL, latenza, jitter, banda/tecnologia (da NetMonster).
Confronto orari: esegui lo stesso test alle 8:00 (poco traffico), 12:30 (pausa pranzo, alto traffico), 18:00 (uscita uffici). Osserva come la velocità cala nelle ore di punta.
Confronto bande: se hai accesso a 4G e 5G, confronta le velocità. Se possibile, confronta 4G su 800 MHz vs 4G su 1800 MHz vs 5G su 3500 MHz.
Confronto con Wi-Fi: nello stesso punto, testa prima su cellulare (4G/5G), poi su Wi-Fi. Quale è più veloce? Quale ha latenza migliore? Il risultato potrebbe sorprenderti.
Confronto operatori: se hai compagni con operatori diversi, confrontate le misure nello stesso punto. Chi ha la copertura migliore? Chi la velocità? Chi la latenza?
Valori reali attesi (Italia, 2025-2026)

4G LTE (mid-band): DL 30-100 Mbps, UL 10-30 Mbps, latenza 20-40 ms. In aree congestionate può scendere a 5-20 Mbps.
5G mid-band (3.5 GHz): DL 200-700 Mbps, UL 30-80 Mbps, latenza 10-20 ms. In condizioni ideali può superare 1 Gbps.
5G mmWave (26 GHz): DL 1-3 Gbps, ma disponibile solo in pochissime aree (stadi, stazioni, centri commerciali).
Nota: le velocità variano enormemente in base a: distanza dalla torre, numero di utenti connessi, ora del giorno, ostacoli, e configurazione della cella.

Template per la raccolta dati

Test #PosizioneOraTecnologiaBandaRSRPDL (Mbps)UL (Mbps)Latenza
1Aula (indoor)09:004G LTEB3 (1800)−95 dBm451228 ms
2Cortile (outdoor)09:155G NRn78 (3500)−82 dBm3805512 ms
3Aula (indoor)12:304G LTEB3 (1800)−96 dBm18642 ms
…Continua con le tue misure…

C2.4 Private 5G e Industry 4.0

Una delle innovazioni più rilevanti del 5G è la possibilità di creare reti private: un’azienda può avere la propria rete 5G, con il proprio spettro e la propria infrastruttura, completamente indipendente dagli operatori pubblici.

Cos’è una rete privata 5G

Una rete 5G dedicata a una singola organizzazione: fabbrica, porto, ospedale, campus, miniera. L’azienda possiede (o affitta) lo spettro, installa i propri gNodeB e il core 5GC on-premise. Il traffico non esce mai dalla rete aziendale. Offre: controllo totale, latenza garantita, sicurezza fisica, personalizzazione della QoS.

Modelli di spettro per il private 5G

ModelloCome funzionaPaesi
Spettro dedicatoIl regolatore assegna bande specifiche per uso privato (es. 3.8-4.2 GHz)Germania, UK, Giappone, Francia
CBRS / Shared spectrumSpettro condiviso con licenza dinamica (es. 3.5 GHz CBRS negli USA)USA
Slicing da operatoreL’operatore crea una slice dedicata sulla sua rete pubblica per l’aziendaQualsiasi (dipende dall’operatore)
Spettro non licenziatoUso della banda 5 GHz (NR-U) o 6 GHz. Nessuna licenza, ma interferenza possibile.Qualsiasi
Perché una fabbrica vuole il private 5G anziché il Wi-Fi?

Latenza deterministica: il Wi-Fi è half-duplex con CSMA/CA — la latenza è imprevedibile. Il 5G con URLLC garantisce < 5 ms.
Mobilità: i veicoli a guida automatica (AGV) si muovono costantemente. Il roaming Wi-Fi (802.11r) ha tempi di handover di 20-50 ms con occasionali interruzioni. L’handover 5G è impercettibile.
Densità: una fabbrica con 10.000 sensori satura qualsiasi rete Wi-Fi. Il 5G mMTC è progettato per questo.
Sicurezza: autenticazione SIM-based, traffico che non esce dalla rete aziendale, isolamento garantito via slicing.

C2.5 Casi d’Uso Reali del 5G

🏥 Telemedicina e Chirurgia Remota

Scenario URLLC. Un chirurgo a Milano opera un paziente a Cagliari controllando un robot via 5G. Latenza < 10 ms end-to-end, affidabilità 99.999%. Le prime dimostrazioni sono avvenute nel 2019 (chirurgia da remoto in Cina via 5G).

Anche: ambulanze connesse con streaming video 4K in tempo reale al pronto soccorso, wearable medici con monitoraggio continuo, diagnostica AI da remoto.

🚗 Veicoli Connessi e Guida Autonoma

Scenario URLLC + eMBB. Le auto comunicano tra loro (V2V), con l’infrastruttura stradale (V2I) e con la rete (V2N). Decisioni in millisecondi: frenata d’emergenza, evitamento ostacoli, coordinamento incroci.

C-V2X (Cellular Vehicle-to-Everything) è lo standard 3GPP per la comunicazione veicolare su rete cellulare, in competizione con DSRC (basato su Wi-Fi).

🏭 Smart Factory / Industry 4.0

Scenario misto. Robot collaborativi controllati in tempo reale (URLLC), telecamere 4K per quality inspection (eMBB), migliaia di sensori ambientali (mMTC) — tutto sulla stessa rete 5G privata con network slicing.

Esempi reali: Bosch, Siemens, BMW, Nokia hanno fabbriche con private 5G operativo. Digital twin della linea di produzione aggiornato in tempo reale.

🏙️ Smart City

Scenario mMTC. Milioni di sensori distribuiti: qualità dell’aria, livello dei fiumi, stato dei cassonetti, parcheggi liberi, illuminazione adattiva, semafori intelligenti. Tutto connesso via NB-IoT o 5G mMTC.

Dati raccolti su piattaforme cloud con AI per analisi predittive: manutenzione preventiva delle infrastrutture, ottimizzazione del traffico, allerta precoce per eventi meteo.

🎮 Cloud Gaming e XR

Scenario eMBB. Il rendering avviene nel cloud, lo stream video arriva sul dispositivo. Serve banda alta (50-100 Mbps) e latenza bassa (< 20 ms). Il 5G eMBB + MEC rende possibile gaming AAA su smartphone e visori VR standalone (Meta Quest + 5G, Apple Vision Pro + 5G).

🚢 Porti e Logistica

Scenario misto. Gru a controllo remoto (URLLC), tracking container (mMTC), video sorveglianza 4K (eMBB). I porti di Rotterdam, Amburgo e Shanghai hanno reti 5G private operative. Un operatore controlla 6 gru da una postazione remota a km di distanza.

Il 5G non è “solo un telefono più veloce”

La maggior parte delle persone percepisce il 5G come “Internet sul telefono più veloce”. Ma il vero impatto economico del 5G è nei settori verticali: manifattura, energia, trasporti, sanità, agricoltura. Secondo McKinsey, il 5G genererà $13.000 miliardi di valore economico globale entro il 2035, di cui l’80% da applicazioni B2B/industriali. Lo smartphone è solo la punta dell’iceberg.

C2.6 Progetto Finale — Studio di Copertura

📱 Progetto: Analisi della Copertura Cellulare della Tua Zona

Obiettivo: produrre un report professionale sulla copertura cellulare di un’area a tua scelta (scuola, quartiere, parco) con misure reali, analisi e raccomandazioni.

Definisci l’area: scegli un’area di ~500 m × 500 m (quartiere scolastico, zona commerciale, area rurale). Scarica o disegna una mappa.
Misure sul campo: cammina per l’area con NetMonster + Speedtest. In almeno 10 punti diversi, misura: RSRP, RSRQ, SINR, tecnologia/banda, PCI, speed test (DL/UL/latenza).
Mappa delle misure: riporta i valori sulla mappa con codice colore (verde = eccellente, giallo = sufficiente, rosso = critico).
Analisi CellMapper: identifica le torri che servono la zona. Quante sono? Su quali bande? In che direzione sono orientate?
Confronto operatori (opzionale): se hai compagni con SIM diverse, confronta la copertura degli operatori nella stessa area.
Analisi e raccomandazioni: ci sono zone con copertura insufficiente? Quale tecnologia domina (4G o 5G)? L’operatore dovrebbe aggiungere una torre? Dove? Su quale banda?

Consegna: report con mappa misure, tabella dati (10+ punti), identificazione torri, analisi copertura, confronto orari/bande, raccomandazioni. Formato: documento Word/PDF o presentazione.

Esempio di struttura del report

1. Introduzione — Area scelta, obiettivi, strumenti usati, data/ora delle misure.

2. Metodologia — Punti di misura (con coordinate o indirizzo), strumenti (NetMonster v.X, Speedtest), parametri misurati.

3. Risultati — Tabella con tutti i dati per punto, mappa con codice colore, grafici (RSRP per punto, velocità per punto).

4. Analisi torri — Screenshot CellMapper, identificazione torri serventi, bande utilizzate, distanza stimata.

5. Confronti — Indoor vs outdoor, 4G vs 5G, ore di punta vs ore basse, operatore A vs B (se disponibile).

6. Conclusioni e raccomandazioni — Qualità complessiva della copertura, zone critiche, suggerimenti per l’operatore (nuova torre, small cell, cambio banda).

7. Allegati — Screenshot NetMonster, screenshot Speedtest, dati grezzi in tabella.

C2.7 Checklist delle Competenze del Corso

Spiegare il concetto di cella, frequency reuse e settorizzazione
Descrivere le 5 generazioni (1G→5G) con tecnologia e architettura chiave
Confrontare le architetture 2G (BSC/MSC), 3G (RNC), 4G (EPC piatto), 5G (5GC SBA)
Spiegare VoLTE e perché il 4G è “all-IP”
Descrivere i 3 scenari 5G (eMBB, URLLC, mMTC) con esempi
Spiegare Massive MIMO, beamforming e mmWave
Definire il network slicing e fare un esempio pratico
Spiegare cos’è il MEC e perché è necessario per URLLC
Confrontare cellulare vs Wi-Fi vs LPWAN per diversi casi d’uso
Leggere e interpretare RSRP, RSRQ e SINR da un’app come NetMonster
Eseguire e interpretare uno speed test cellulare
Descrivere cos’è il private 5G e in quali settori è usato
Citare almeno 4 casi d’uso reali del 5G (industria, sanità, mobilità, smart city)

C2.8 Conclusione del Corso

C0
Celle, generazioni 2G→5G, architettura RAN+Core, SIM, bande
C1
eMBB/URLLC/mMTC, 5GC SBA, slicing, MEC, Massive MIMO, confronti
C2
NetMonster, speed test, private 5G, casi d’uso, progetto di analisi

🎓 Corso Completato!

Dalla prima chiamata GSM al network slicing del 5G, hai acquisito le competenze per capire come funziona la rete che tieni in tasca ogni giorno.

“La rete cellulare è il più grande sistema ingegneristico mai costruito dall’uomo — e tu ora sai come funziona.”

Hands on Stem — Corso di Reti Cellulari — Prof. D. Bertolino