Um deine Frage zu beantworten fange ich mal vorne an:

Alle Mobilfunkbetreiber (also D1,D2,E-Plus,O2 usw.) haben einen gemeinsamen Standard, den sogenannten GSM (steht für: Global Standard for Mobile Communication). Dieser beinhaltet u.a. die Eingenschaft, dass die Notrufnummer 112 von jedem Endgerät (also Handy, Autotelefon usw.)aus auch ohne Karte gewählt werden kann (Übrigens sogar bei eingelegter Tastensperre, viele Leute rufen beim Notruf an und merken das gar nicht).

Nun zu deiner Frage: Damit ein Mobiltelefon im Netz telefonieren kann, meldet es sich beim Einschalten an. Dies dauert nur 1-2 Sekunden, jedoch kannst du erst nach einiger Zeit "normal" telefonieren.

Um "normal" zu telefonieren, muss das Netz dich erkennen. Hierzu sendet dein Telefon seine Seriennummer IMEI (International Mobile Equipment Identification) und von deiner Karte, wenn du deine PIN richtig eingegeben hast, die IMSI (International Mobile Subscriber Identity). So hast du dann auch nur Zugang zu Netzen, für die du freigeschaltet bist (z.B. als T-Mobile Kunde ins D1 Netz, nicht aber D2)

Beim Notruf 112 sendet dein Handy ohne Karte nur seine IMEI, mit Karte IMEI und IMSI. Der Notruf wird von allen Basisstationen bevorzugt behandelt, das heisst wenn du D1-Kunde bist, würde eine D2-Basisstation deinen Notruf trotzdem aufnehmen und durchschalten.

In den Notrufzentralen wird bei Notrufen von Handys ohne Karte sogar angezeigt über welchen Netzbetreiber der Notruf hereinkommt.

Und zum Kommentar von "Hirnlos": Tut es, ein Handy ist im Grunde ein Digitalfunkgerät, das gleichzeitig senden und empfangen kann.