Perché i cellulari non prendono in treno: cause e possibili soluzioni

A tutti sarà capitato almeno una volta, viaggiando in treno, di imbattersi in un problema frequente: la scarsa ricezione del segnale del cellulare durante il viaggio. Questo aspetto, che alcuni potrebbero apprezzare, rende meno piacevole l'esperienza del viaggio per molti passeggeri, soprattutto quando si ha bisogno di rimanere connessi per motivi personali o professionali. Ma perché i cellulari non prendono bene in treno? Analizziamo i fattori tecnici e ambientali che influiscono sulla qualità del segnale durante gli spostamenti ferroviari.

Le possibili cause di attenuazione del segnale

Tra le cause che possono attenuare il segnale cellulare in treno, ci sono fattori strutturali, riguardanti i materiali con i quali sono realizzati i treni, ma anche legati alla fisica dei segnali elettrici e, non da ultimo, alla distribuzione delle antenne radio lungo le reti ferroviarie e alla presenza di ostacoli naturali e artificiali tra le antenne e il treno. Analizziamo brevemente questi aspetti.

Materiali di costruzione

Acciaio, alluminio e altri materiali ferrosi costituiscono la parte fondamentale della struttura dei moderni mezzi ferroviari, ciò per garantire robustezza e sicurezza. Se da un lato questi sono indispensabili per conferire solidità alla struttura del treno, essi agiscono come “barriere” per le onde radio. Il fenomeno fisico che si genera, infatti, è noto come "gabbia di Faraday": in breve, la struttura metallica del treno svolge una azione schermante verso le onde elettromagnetiche. Questo impedisce al segnale del cellulare di penetrare all'interno del vagone. Anche i finestrini possono essere realizzati con rivestimenti metallici, in modo da migliorare l’efficienza energetica e, anche in questo caso, la robustezza. Se normalmente quindi potrebbero rappresentare una via di accesso all’interno per le onde elettromagnetiche, ecco che, questi accorgimenti, riducono l’efficacia di penetrazione all’interno del treno.

Il fenomeno dell'Handover

I telefoni cellulari si connettono a celle specifiche all'interno della rete mobile. Quando un utente si sposta, il dispositivo passa da una cella all'altra attraverso un processo chiamato "handover". In treno questo processo deve avvenire molto rapidamente, e ciò è vero quanto più il treno viaggia a velocità elevate. Le reti mobili potrebbero non essere sempre in grado di gestire questi handover frequenti, il che causa interruzioni del segnale.

Effetto Doppler

Un altro aspetto importante da considerare legato al movimento del treno è l'effetto che si ottiene sulle onde elettromagnetiche. Il movimento a velocità elevate rispetto alle antenne radio, genera infatti il cosiddetto “effetto Doppler”, alterando la frequenza percepita dal dispositivo. È analogo a ciò che avviene quando sentiamo una sirena di un’ambulanza in movimento: mentre il mezzo si dirige nella nostra direzione a sirene spiegate, percepiremo un suono più intenso mentre, una volta oltrepassata la nostra posizione, il segnale sembrerà via via attenuarsi. Questo avviene anche con le onde radio e può interferire con la capacità del telefono di mantenere una connessione stabile con la rete.

Copertura della rete lungo le linee ferroviarie

Le linee ferroviarie spesso attraversano zone rurali o scarsamente popolate: in queste aree, la densità delle antenne di telefonia mobile è minore e, di conseguenza, la copertura del segnale può essere scarsa o del tutto assente, indipendentemente dalla velocità del treno o dalla struttura del vagone. Durante le loro corse, spesso i treni si trovano anche transitare all’interno di tunnel o aree in cui sono presenti ostacoli naturali come montagne e colline. Queste barriere fisiche possono deviare, attenuare o bloccare completamente il segnale, rendendo impossibile la comunicazione mobile in queste tratte.

Interferenze elettromagnetiche

Anche i sistemi elettrici necessari al monitoraggio dei parametri di funzionamento del treno possono causare interferenze con i segnali cellulari ricevuti dai nostri smartphone: soprattutto nei treni moderni si utilizzano sistemi elettrici complessi per il funzionamento dei motori e dei sistemi interni.

Così come potrebbe accadere durante una partita di calcio o un concerto, anche all’interno di un treno affollato la presenza di un elevato numero di dispositivi mobili può competere per la stessa larghezza di banda: ciò causa congestione della rete e degradazione del servizio per tutti gli utenti a bordo.

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Soluzioni tecnologiche e miglioramenti possibili

Se, da una parte, è vero che esistono vari fattori che possono ostacolare il segnale, è altrettanto vero che possono essere messe in campo diverse soluzioni per risolvere questi inconvenienti.

Installazione di ripetitori di segnale

Alcune compagnie ferroviarie hanno iniziato a installare ripetitori di segnale all'interno dei treni. Questi dispositivi amplificano il segnale cellulare esterno e lo diffondono all'interno del vagone, migliorando la ricezione per i passeggeri.

Wi-Fi a bordo

Un'alternativa alla connessione cellulare è l'uso del Wi-Fi offerto direttamente dal treno. Questo servizio utilizza spesso connessioni satellitari o reti mobili potenziate per fornire accesso a internet ai passeggeri, aggirando alcuni dei problemi associati alla ricezione del segnale cellulare.

Miglioramenti della rete mobile

Se da un lato i fornitori del servizio di mobilità possono intraprendere alcune azioni, anche gli operatori di telefonia mobile lavorano costantemente per migliorare la copertura lungo le linee ferroviarie, installando più antenne e ottimizzando le reti per gestire meglio i dispositivi in movimento ad alta velocità. L’utilizzo della tecnologia 5G, ad esempio, garantisce velocità più elevate e latenze più basse rispetto alle generazioni precedenti. Questa tecnologia è anche progettata per gestire meglio i dispositivi in movimento rapido, grazie anche all’uso di antenne avanzate con capacità di beamforming. Queste sono in grado di “focalizzare” il segnale direttamente verso il dispositivo in movimento, un po’ come se fosse un radar ad inseguire un bersaglio. Ciò, in definitiva, migliora la stabilità della connessione anche a velocità elevate.