Принцип организации мобильной телефонной сети предельно прост. Обслуживаемая территория разбивается на кусочки-соты, в которых располагаются базовые станции, соединяющие мобильные телефоны как между собой, так и с внешним миром. На карте сеть мобильной связи напоминает пчелиные соты, откуда и пошло название этого вида телекоммуникации. Телефоны, находящиеся в соседних сотах, не мешают друг другу, так как работают на разных частотах. Те же, что отстоят друг от друга более чем на одну сотовую ячейку, просто не «слышат» друг друга. А происходит это, во-первых, потому, что радиоволны, распространяясь, затухают, а во-вторых, потому, что земля круглая. Высокочастотные радиосигналы обычно распространяются по прямой и плохо заходят за линию горизонта, поэтому для антенн сотовых базовых станций используют высотные здания и строят специальные вышки.
Базовая станция с антеннами и трубка в руках абонента всегда находятся недалеко друг от друга (обычно не более нескольких десятков километров) и работают на минимальных мощностях, что позволяет сделать телефон поистине мобильным, компактным и легким. Между собой базовые станции соединяются высокоскоростными линиями связи, по которым наши разговоры и приходят к сотовому оператору. Все звонки, собирающиеся на головном коммутаторе, тарифицируются и коммутируются с адресатами. Естественно, что сотовые операторы имеют выход на телефонную сеть общего пользования, и звонок (в том случае, если он происходит вне данной сотовой сети) начинает свое путешествие по наземным линиям связи. Кроме того, существуют отдельные высокоскоростные цифровые каналы передачи данных, которыми различные операторы связаны между собой. Поэтому звонок, например, с «Би Лайн» на МТС и обратно минует Московскую телефонную сеть общего пользования (МГТС).
Благодаря единому управлению при переходе из соты в соту телефон автоматически передается на обслуживание новой базовой станции. Процесс передачи обслуживания сопровождается сменой рабочей частоты и занимает некоторое время, практически незаметное даже в момент разговора. При изменении своего местоположения мобильному телефону приходится периодически регистрироваться в сети, соответственно, сотовый оператор даже при роуминге (когда его абонент путешествует по чужой территории) знает, где именно находится выходящий на связь аппарат, и подтверждает платежеспособность его хозяина.
Сотовая структура мобильных телефонных сетей позволяет операторам практически неограниченно наращивать их емкость и пропускную способность, несмотря на ограниченный лицензионным соглашением диапазон рабочих частот. Причем наращивание может идти как за счет установки новых базовых станций с включением в состав своей сети новых территорий, так и переходом на более мелкий размер сотовой ячейки в районах с повышенной нагрузкой. При этом тоже устанавливаются новые базовые станции, только цель здесь — не расширение зоны покрытия, а увеличение количества одновременно звонящих на данной территории абонентов. Например, в GSM 900 радиус соты может достигать 35 км, а в GSM 1800 порой не превышает 3,5 км, в результате плотность звонящих повышается в сто раз, но и число базовых станций нужно будет увеличить во столько же раз.
