Como funcionam os dados móveis?

Comecei por definir "dados móveis". É uma pergunta vaga, uma vez que as tecnologias variam bastante, e dependendo de onde sua área de interesse você provavelmente obterá respostas com diferentes tipos de foco (por exemplo: uma resposta que foca a ligação de rádio entre uma torre e um telefone, ao contrário de uma resposta que toma isso como garantido e foca mais no núcleo móvel).

Eu lhe darei uma resposta mais geral, que foca mais em conceitos do que em tecnologias particulares. Aqui estão alguns conceitos que se aplicam a quase todas as tecnologias de dados móveis, incluindo GPRS/HSPA, LTE, e os próximos 5GS. Aqui vou usar a palavra "telefone" para descrever o sistema usando a rede de dados:

• Network Selection: Um telefone precisa de alguns critérios para tentar aceder a uma determinada torre de telemóvel de uma determinada rede.
• Radio control signalaling: Ao conectar-se a uma torre, um telefone precisa de um meio de comunicação com a torre para mensagens relacionadas ao uso da própria rede de rádio (sinalização de acesso-estrato). Na maioria das tecnologias populares de redes celulares, este é o estabelecimento de canais de "controle de recursos de rádio".>li>Mobilidade/Controle de Acesso: O telefone precisa ser autenticado, e a operadora do cartão SIM do telefone precisa ser capaz de gerenciar os movimentos do SIM para coordenar o tráfego de entrada para esse telefone (incluindo tanto chamadas de voz quanto o tráfego de downlink a partir de uma rede de dados). Isto é feito através da sinalização de "stratum não-acesso" utilizando a sinalização de controle de rádio acima mencionada como um "pass-through". Através das tecnologias, isto envolve os pedidos e respostas de sinalização telefónica com o "Serving GPRS Support Node", a "Mobility Management Entity" e a "Access and Mobility Function" em GPRS, LTE e 5GS, respectivamente.>li>Session Management: Para aceder a uma determinada rede de dados (por exemplo: a Internet através de uma determinada operadora), o telefone comunica com a rede "core" como acima descrito, excepto que aqui é com o objectivo de solicitar um serviço de dados, em vez de simplesmente se registar numa rede. Por "solicitar um serviço de dados" quero dizer pedir um endereço IP com uma determinada taxa de bits para usar de forma a alcançar uma determinada rede, como a Internet.
  >br> Isto envolve a sinalização indirecta do telefone para um par de "nós de suporte GPRS" (SGSN, GGSN) no caso das redes GPRS, um par de gateways (SGW, PGW) no caso do LTE, ou para um ou mais "Funções do Planeta do Utilizador" (UPF) no caso dos próximos 5GS.
  >br>Eu digo "indirectamente" porque a gestão da sessão envolve alguma coordenação entre os sistemas da "rede core" nos três casos, onde o telefone não "fala" directamente com os sistemas que acabam por fornecer os serviços solicitados. Para usar o LTE como exemplo, o telefone "fala" com um corretor (o MME) que gerencia as solicitações relacionadas à gestão da sessão em direção a esses gateways.>li>Bearer Management: O processo de concessão de sessões por acima também acabará estabelecendo "portadores" para a transmissão de dados ponta a ponta do telefone até o final da "rede core" em direção à rede IP de destino a ser alcançada. Para usar o LTE como exemplo, a conexão de telefone para torre para envio de dados é chamada de "portador de rádio de dados" ou "DRB", onde tudo que o telefone envia para a torre sobre este portador é encaminhado sobre o "portador S1", que é apenas um túnel contendo o pacote IP do telefone. Este é então encaminhado através de um "portador S5" ou "portador S8" para um terminal de túnel, onde o pacote é finalmente encaminhado sem nenhum cabeçalho de túnel, como o pacote IP que o telefone pretendia transmitir, para a rede IP de destino em questão (por exemplo: a Internet).

Se você estiver interessado, esta é uma apresentação de vídeo que eu montei especificamente para o "procedimento de anexar" do LTE. Isso esperançosamente lhe dará uma boa compreensão de todo o preâmbulo que acontece, levando os pacotes a serem enviados de um telefone pelo ar para chegar à Internet:

Note, todas as linhas desenhadas lá, especialmente aquela entre o telefone e a torre de celular, podem ser quebradas com muito mais detalhes do que isso, e até mesmo esta apresentação é específica ao LTE (na verdade, "EPS" como o nome da tecnologia ponta a ponta), então é realmente uma pergunta muito genérica que você está perguntando, mas esta é a resposta mais genérica que eu posso reunir para ela.