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Universidad Yacambú
Albanelly Salazar Mariño
Agosto, 2007 |
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El teléfono es un elemento indispensable en la vida moderna. No obstante, muy pocas personas conocen su funcionamiento. Esta herramienta enlaza al mundo desde hace más de 100 años, convirtiéndose en uno de los principales canales de comunicación del ser humano, que permite acercar en tiempo y espacio a las diferentes personas sin importar las distancias. La aparición de la telefonía celular se da a finales de los años 70’s, sin embargo, sus antecedentes se remontan hacia el siglo XIX, situándonos exactamente en el año de 1876 cuando el científico e inventor escocés Alexander Graham Bell da origen al aparato que revolucionaría la comunicación, haciendo posible que esta se diera a distancia y en tiempo real; es así como ahora conocemos el teléfono, que si bien tardó casi un siglo en evolucionar hasta lo que ahora conocemos como teléfono inalámbrico y/o celular, fue la pauta para el posterior desarrollo en 1880 del radio por Nikolai Tesla. Era de esperarse que un día ambas tecnologías fueran combinadas en un mismo aparato.
El primer teléfono móvil en el mundo fué creado por Martin Cooper, ejecutivo de la compañía telefónica Motorola, quien después de 15 años de estudios y 150 millones de dólares invertidos presenta en el año de 1973 el modelo DynaTAC 800OX. Fue el 3 de abril de ese mismo año cuando Martin Cooper realizó la primera conversación telefónica utilizando una terminal portátil. La llamada fue hecha a Joel Ángel, un alto ejecutivo de Bell Labs.
Sin embargo, no fue hasta 1983 que el histórico DynaTAC obtuvo la licencia comercial y salió al mercado. Ese mismo año se monta el primer sistema celular en Estados Unidos, uniendo las ciudades de Washington y Baltimore.
Es a partir de la apertura de las redes comerciales cuando el teléfono celular emprende una acelerada evolución, pasando de ser un pesado teléfono de 780 gramos y dimensiones de 33 X 9 X 4.5 centímetros, razón por la cual este primer modelo (Dynatac) fue bautizado como "ladrillo", a los diminutos móviles que actualmente conocemos, y cuyo precio también ha dado un giro impresionante, ya que el Dynatac tenía un costo de 3600 dólares, lo que lo convertía en un objeto de lujo, mientras que en la actualidad se puede obtener un móvil de avanzada tecnología a un bajo precio y con facilidades de pago, razón por la cual es una de las tecnología más difundidas entre la población de todo el mundo.
La tecnología móvil ha pasado por varias etapas en su evolución hasta la más reciente versión mejorada de dicha tecnología. Esta son las generaciones de la telefonía celular.
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Los sistemas de telefonía celular son sistemas de comunicaciones móviles en los cuales la zona o territorio en que se brinda el servicio (área de cubrimiento) se divide en celdas (células), cada una de las cuales es servida por una estación de radiocomunicaciones, de modo que cuando un abonado celular se mueve a través de la zona de cubrimiento del sistema, en cada momento es atendido por la estación correspondiente a la celda en que se encuentra, y al transitar a una celda vecina pasa a ser atendido por la estación correspondiente a la misma, sin que se pierda la comunicación que pueda existir en el momento del transito de una celda a la otra. El servicio básico de un sistema de telefonía celular permite el establecimiento de una llamada telefónica entre cualesquiera dos abonados del servicio dentro de la zona de cubrimiento del mismo, o entre un abonado celular y uno de la red PSTN (red telefónica convencional).
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3.- Generaciones de la telefonía celular.
Primera generación (1G).
La 1G de la telefonía móvil hizo su aparición en 1979 y se caracterizó por se analógica y estrictamente para voz. La calidad de los enlaces era muy baja, tenían baja velocidad (2400 bauds). En cuanto a la transferencia entre celdas, era muy imprecisa ya que contaban con una baja capacidad (Basadas en FDMA, Frequency Division Multiple Access) y, además, la seguridad no existía. La tecnología predominante de esta generación es AMPS (Advanced Mobile Phone System).
Segunda generación (2G).
La 2G arribó hasta 1990 y a diferencia de la primera se caracterizó por ser digital. El sistema 2G utiliza protocolos de codificación más sofisticados y se emplea en los sistemas de telefonía celular actuales. Las tecnologías predominantes son: GSM, CDMA y PDC, éste último utilizado en Japón. Los protocolos empleados en los sistemas 2G soportan velocidades de información más altas por voz, pero limitados en comunicación de datos. Se pueden ofrecer servicios auxiliares, como datos, fax y SMS (Short Message Service). La mayoría de los protocolos de 2G ofrecen diferentes niveles de encriptación. En Estados Unidos y otros países se le conoce a 2G como PCS (Personal Communication Services).
Generación 2.5 G.
Muchos de los proveedores de servicios de telecomunicaciones se moverán a las redes 2.5G antes de entrar masivamente a la 3. La tecnología 2.5G es más rápida, y más económica para actualizar a 3G. La generación 2.5G ofrece características extendidas, ya que cuenta con más capacidades adicionales que los sistemas 2G, como: GPRS (General Packet Radio System), HSCSD (High Speed Circuit Switched), EDGE (Enhanced Data Rates for Global Evolution), IS-136B e IS-95Bm entre otros. Los carriers europeos y estadounidenses se movieron a 2.5G en el 2001. Mientras que Japón fue directo de 2G a 3G también en el 2001.
Tercera generación 3G.
La 3G se caracteriza por contener a la convergencia de voz y datos con acceso inalámbrico a Internet; en otras palabras, es apta para aplicaciones multimedia y altas transmisiones de datos. Los protocolos empleados en los sistemas 3G soportan altas velocidades de información y están enfocados para aplicaciones más allá de la voz como audio (mp3), video en movimiento, videoconferencia y acceso rápido a Internet, sólo por nombrar algunos. Las redes 3G empezaron a operar en el 2001 en Japón, por NTT DoCoMo; en Europa y parte de Asia en el 2002, posteriormente en Estados Unidos y otros países.
Es claro que a medida que vamos avanzando en las generaciones, notamos que las anteriores pasan a ser obsoletas y mostramos un desprecio aparente, pero, quien dice como va a ser la tecnología a la vuelta de unos años, la aparición de la tecnología es efímera.
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4.- Elementos fundamentales de un sistema de telefonía celular.
Las unidades de abonado: los teléfonos celulares. Las estaciones de radio base (RBS), que dan servicio a cada celda. Los centros de conmutación de móviles (CCM), a través de los cuales se establecen las conexiones de las RBS entre sí y con la red telefónica convencional. Atendiendo a la forma de transmisión, los sistemas celulares pueden clasificarse en analógicos y digitales. Dentro de cada clasificación existen diferentes normas de transmisión que definen las bandas de frecuencias utilizadas (bandas de 800 MHz, 900 MHz, 1800 MHz, 1900 MHz, etc.), los métodos de acceso múltiple a emplear (FDMA, TDMA, CDMA), las formas de modulación (FM, nQAM, etc.). El sistema celular analógico más extendido es el denominado Advanced Mobile Phone System o Sistema Avanzado de Telefonía Móvil (AMPS), originado en los EUA. Entre los sistemas digitales puede citarse el Digital AMPS (DAMPS, también conocido como TDMA), originario de EUA como evolución del AMPS. La norma celular más extendida en el mundo corresponde al sistema digital conocido como Global System for Mobile Communications o Sistema Global de Comunicaciones Móviles (GSM), originario de Europa y adoptado en los países de la Comunidad Económica Europea. Por las ventajas tecnológicas y facilidades de servicio que brinda, su empleo se ha difundido mundialmente.
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El nombre deriva del comité Groupe
Speciale Mobile del CEPT establecido en 1982 Sistema Global para
Comunicaciones Móviles; es el intento europeo de unificar los distintos
sistemas móviles digitales y sustituir a los sistemas
analógicos. Para el año 1.982 se produce un avance muy importante en la historia de los sistemas digitales, cuando se estable la norma GSM, cuya comercialización se inicio 10 años mas tarde, en 1992, durante este tiempo estuvo en desarrollo este estándar. Además se establece un MoU ( Memorandum of Understanding ), o convenio internacional, de modo que sea factible la compatibilidad del sistema entre los países firmantes. El nombre deriva del comité Groupe Speciale Mobile del CEPT establecido en 1982 Sistema Global para Comunicaciones Móviles es el intento europeo de unificar los distintos sistemas móviles digitales y sustituir a los sistemas analógicos.
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Las redes GSM van a evolucionar en fases de mejoras flexibles desde los suiches GSM actuales hasta los centros de redes de Tercera Generación. La tendencia de cada fase será la de minimizar las inversiones en infraestructura y permitir un servicio similar en las áreas de cobertura GSM y en las WCDMA.
En una primera fase el usuario disfrutará de los servicios actuales y de mejoras como HSCSD, GPRS y EDGE, con el beneficio de la multimedia personal vía la interfaz de radio de tercera generación, WCDMA.
En la segunda fase, la plataforma de servicio de GSM será mejorada con la incorporación de capacidades ATM, paquetes de datos IP y una nueva red inteligente. Esto formará las bases de las futuras redes, ofreciendo servicios de paquetes de datos y circuitos de alta velocidad, donde los límites entre telecomunicaciones y data, entre redes privadas y públicas, se hará casi transparente.
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Frente a los sistemas analógicos el
sistema digital GSM presenta una serie de ventajas, como son: [Inicio]
Comunicaciones telefónicas de
voz.
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Banda de recepción 935-960 MHz
(925-960 en E-GSM)
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10.- GSM ante otras tecnologías.
GSM es una evolución de TDMA y fue
adoptada por todos los Europeos como una forma de estar fuera (sin el
efecto de lock-in) de patentes estadounidenses, sin embargo es una
tecnología que no posee el nivel de seguridad que posee CDMA y que usa el
espectro radioeléctrico en una forma mucho menos eficiente. GSM es una evolución de TDMA y
fue adoptada por los Europeos como una forma de estar fuera (sin el efecto
de lock-in) de patentes estadounidenses, sin embargo es una tecnología que
no posee el nivel de seguridad que posee CDMA y que usa el espectro
radioeléctrico en una forma mucho menos eficiente. [Inicio]
11.- Elementos de una red GSM.
a.- MSC (centro de comunicaciones de servicios móviles), interconecta a usuarios de la red fija (RTB, RDSI, Iberpac, Internet, RPVs) con los móviles o de éstos entre sí. Mantiene las bases de los datos para tratar las peticiones de llamadas de los abonados. b.- HLR (registro de localización local) que almacenan los datos estáticos mas significativo relativos al abonado móvil, cuando éste se registra en ella, así como los datos variables asociados a su movilidad. c.- VLR (registro de posiciones de visitantes) almacena toda la información sobre el abonado móvil que entra en su zona de cobertura temporalmente lo que permite al MSC establecer llamadas tanto terminales como salientes. d.- OMC (centro de Operaciones y mantenimiento)para realizar las funciones de operación y mantenimiento propias del sistema, estableciendo correctamente los parámetros que controlan los procedimientos de comunicación. e.- MS (estación móvil) es el terminal de usuario/teléfono móvil que se comunica con la red a través de una interfaz de radio. f.- BTS (estación tranceptora base) o RBS que contienen los transmisores y los receptores para cubrir una determinada área geográfica (una o mas celdas). g.- BSC (controlador de estación base) coordina la transferencia de llamadas entre distintas BTS, con el objeto de mantener la continuidad, y la potencia que estas emiten , para evitar interferencias y ahorrar batería.
El BSC genera el interfase de señal
con el MSC denominado interfaz A, que es una aplicación del sistema de
señalización por canal común nº 7 del CCITT. AL tener capacidad de
conmutación inteligente, se puede programar para concentrar trafico y
obtener la ganancia el del efecto trunking.
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Para establecer y mantener las comunicaciones entre las terminales móviles y las estaciones bases (BSC) de la red, GSM utiliza un sistema TDMA para cada una de las frecuencias de que dispone. La comunicación en una determinada frecuencia se realiza a través de tramas temporales de 4,615 ms, divididas en 8 slots cada una. En esos slots se alojan los canales lógicos de GSM, que agrupan la información a transmitir entre la estación base y el móvil de la siguiente manera:
(Traffic Channels, TCH): albergan las llamadas en proceso que soporta la estación base.
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13.- Como funciona la seguridad. Mecanismo de autentificación.
Para evitar uso fraudulento GSM
utiliza medidas de seguridad como por ejemplo; el encriptado digital de
enlace radio para asegurar la privacidad de las conversaciones, y la
autentificación de las llamadas, comprobación de validación y uso no
autorizado de un terminal, mediante una tarjeta inteligente de
identificación de usuario SIM, dotada de un microprocesador y una memoria
ROM de varios kBytes que permite el almacenamiento de cientos de mensaje.
De ésta tarjeta existen dos versiones, una estándar denominada ISO con las
dimensiones de una tarjeta de crédito y, otra denominada microtarjeta, un
modulo físico de reducidas dimensiones: 25x15 mm que además contempla
información relativa a la suscripción del abonado, y un código de
identificación personal PIN secreto de cuatros cifras que es requerido por
el terminal cada vez que éste es activado, lo que hace imposible que
alguien utilizar una tarjeta que haya sido sustraída o
duplicada. [Inicio]
14-. Establecimiento de la comunicación GSM.
El proceso de encaminamiento para realizar una llamada telefónica por medio de la red celular GSM tomando en cuenta que dichas llamadas se pueden realizar desde un terminal móvil o uno fijo.
a.- Registro del terminal móvil Si un terminal móvil desea
obtener servicio desde una célula y , en particular, recibir llamadas en
ésta, deberá cerciorase que su usuario (representados por el SIM), se
registra en el área de localización de dichas células. El resultado del
último intento del registro se almacena en la SIM, así como la identidad
de área de localización. Cuando el móvil se desplaza a un lugar mejor
cubierto por una células pertenecen a otra área de localización, o
cuando el móvil intenta obtener servicio en otra red, el terminal movil
registra al usuario en ésta su nueva zona. La razón fundamental para cambiar es cuando la estación móvil decide que área de localización que mejor le sirva, por su mejor nivel de señal o menos interferencia, debe cambiar. Además los registros debido a cambio de área de localización, define un registro periódico de manera que la estación móvil pueda notificar su presencia en la red por intervalos de tiempos determinados. Este registro periódico es un parámetro que determina el operador, pudiendo incluso eliminarlo, si es su deseo.
b.- Roaming La facilidad del roaming o de
itinerancia entre diversas redes sólo puede ofrecerse si se cumplen
ciertos condicionantes técnicos y administrativos que se lo permiten.
Desde el punto de vista administrativo, deben resolverse asuntos como la
tarificación, cobros adecuados de suscripción, entre operadores. La libre
circulación de terminales móviles también requiere que los cuerpos
reguladores acuerden el reconocimiento mutuo de homologaciones.
c.- Establecimiento de la llamada Para hacer una llamada desde un
terminal móvil, en primer lugar, el usuario introduce el número destino y
el tipo de servio que desea (voz, fax, etc.) y luego pulsa la tecla de
envío. La estación móvil pasara esta información al la MSC. Cuando la MSC
recibe el mensaje de establecimiento, analiza la petición y comprueba si
puede aceptarla. La aceptación de la misma depende de la capacidad
de la MSC/VLR para proveer este servicio (de forma compatible con el
terminal móvil que lo solicita), en las características de suscripción del
cliente (determinando de forma local gracias a la información del cliente
que el HLR envió a la MSC/VLR en el proceso de registro) y en la
disponibilidad de recursos. Si alguno de estos requisitos falla, se aborta
la llamada. Si todo esta bien, la MSC comienza a establecer a través de la
red y notifica a la estación móvil sobre este evento.
Si el cliente destino responde a la llamada, la MSC recibirá un mensaje indicándolo. Cuando esto ocurre, se establece un camino de voz entre dos. Entonces, el terminal móvil interrumpe la indicación de llamada, responde a la red y establece el circuito de habla a través de la interfaz de radio.
d.- Handover. Existen tres motivos por los que se
pueden producir un handover, o traspaso entre frecuencias
portadoras. Para mejorar sustancialmente el comportamiento de la red, disminuyendo el nivel de interferencia en la misma, al proporcionar al móvil acceso a una célula a través de la cual la comunicación se pueda producir con menor nivel se señal, sin que esto implique que haya perdido cobertura de la misma célula. Se produce para mejorar las condiciones de tráfico de una célula, permitiendo el handover de móviles en servicio bajo esta célula hacia las células vecinas.
e.- Recepción de llamada. Una llamada llega a la MSC a través
de las interfaces de estas con las redes externas y habrá sido enrutada
desde la GMSC (Gatewate MSC, o central que actúa de puente entre la red
GSM y rede externas), hacia la MSC/VLR que esta sirviendo en estos
momentos al móvil, mediante consulta al HLR acerca de los datos de
movilización del móvil considerado. Si el móvil no esta ocupado al
realizar una llamada el siguiente paso consiste en buscar al terminal
móvil, es decir, ver si éste está en cobertura y, en este caso,
solicitarle que establezca un enlace de señalización con la MSC. Cuando
ésta y otras tareas auxiliares se han realizado, se envía un mensaje
indicándole muchos detalles de las llamadas, que incluyen el tipo de
servicio solicitado y el numero de usuarios que llaman. El terminal móvil,
comprueba si puede soportar el tipo de servicio solicitado, si no abortara
la llamada, pero si puede aceptarla entonces alteará al usuario con un
timbre o señal de llamada. Cuando esta señal ha comenzado, la estación
móvil informa a la MSC la cual refleja este estado del móvil en la red
externa. La aceptación de llamada por parte del usuario móvil ocurre cuando éste presiona la tecla de envió. En este ese momento se establece la comunicación entre los usuarios, que dura hasta que uno de ellos decida corta la comunicación y apartir de aquí si inicia un proceso de señalización para liberar todos los elementos que han estado en la comunicación.
15.
Modalidades de contratación del servicio
GSM. Tarjeta prepago: Se accede al
servicio sin necedad de establecer contrato alguno, ni abonar una cuota
mensual. El usuario compra una tarjeta que incluye llamadas por un importe
determinado.
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La GSM en su FACE inicial no
preemitía navegación por Internet. El protocolo de aplicaciones inalámbricas o WAP (Wíreless Aplication Protocol), es un sistema total mente nuevo que surge con la combinación de dos tecnología de amplio crecimiento y difusión durante los últimos 5 años. WAP es el estándar que hay que
emplear desde los terminales móviles, para el control y manejo de
llamadas, transmisión de mensajes y acceso a Internet, promovido
inicialmente por Ericsson, Motorota, Nokia y Unwired Planet, cuenta
con mas de 200 empresas en todo el mundo que la apoyan, aplicando en
Europa las primeras pruebas pilotos
funcionales. Para conseguir los objetivos mencionados anteriormente se parte de una arquitectura basa en World Wide Web, pero adaptada a los nuevos requisitos del sistema, y de hecho la pila de protocolo de comunicaciones WAP tiene mucha similitud con la tecnología basada en Internet. De esta manera en el terminal móvil habrá una navegador especifico, comparable al que ofrece Netscape Navegator o Internet Explorer, encargado de la coordinación con la pasarela a las que realiza peticiones de información, que son tratadas y reencaminada al servidor de información adecuada. Una vez procesada en el servidor la petición, la información resultante se envía a la pasarela que de nuevo la procesa ante de enviarla al teléfono móvil GSM. Para conseguir coherencia entre el terminal móvil y los servidores de red que proporcionan la información, WAP define un conjunto de componentes estándar: Los URL definidos en WWW, para identificar los recursos locales del dispositivo y el contenido WAP en los servidores http de información. La sintaxis XML (eXtensible Markup Languaje), llamada WML. Un formato de contenido estándar,
basado en la tecnología WWW.
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Cantv invertirá 250 millones de dólares para el desarrollo de una red GSM durante los años 2007 y 2008, la cual coexistirá con la actual red CDMA/EvDO. Se trata de una decisión que era esperada en el sector desde hace algún tiempo y que significa para Movilnet ponerse a la par de su principal competidor, Movistar, que ya lanzó su primera etapa de servicio GSM.
Se indicó que, frente a los actuales
niveles de penetración de la telefonía móvil y las condiciones de
competitividad, los retos de captación y retención de subscriptores en
Venezuela se hacen cada vez mayores. El uso combinado de las dos
tecnologías, CDMA/EvDO y GSM, hará posible a la operadora móvil diseñar
una oferta de servicios adaptada a las necesidades particulares de ciertos
grupos de usuarios, durante la siguiente etapa de crecimiento del mercado
de telecomunicaciones en Venezuela. En particular, la red GSM permitirá a
Movilnet desarrollar, de manera eficiente, una oferta específica a los
segmentos de mercado que valoran la variedad de teléfonos móviles
disponibles y las ventajas del “roaming”, atributos que distinguen a GSM
de otras tecnologías. Con el despliegue de esta red, Movilnet alcanzará
una cobertura equivalente a la de la plataforma actual
CDMA. [Inicio]
AGCH: Canal de
reconocimiento de acceso. BTS: Estación tranceptora. CBC: Canales de Difusión Celular. CCCH: Canales de control común. CCITT: Siglas de Comité Consultivo Internacional Telegráfico y Telefónico. DCCH: Canales de control dedicado. FACCH: Canal de control asociado rápido. FCCH: Canal de control de frecuencia. HLR: Home Location Register o registro de localización local. Iberpac: Red de Telefónica para la transmisión de datos en forma de paquetes,(normalmente en X-25) principalmente de uso corporativo. kBytes: KILOBYTE (Kbyte) Es una unidad que se utiliza para medir la memoria. Memoria ROM: acrónimo de Read-Only Memory (memoria de sólo lectura). Es una memoria de semiconductor no destructible, es decir, que no se puede escribir sobre ella, y que conserva intacta la información almacenada, incluso en el caso de interrupción de corriente (memoria no volátil). MS: Estación móvil. OMC: Centro de Operaciones y mantenimiento. RACH: Canal de acceso aleatorio. RDSI: Red Digital de Servicios Integrados. Tecnología que combina servicios de voz y datos digitales a través de la red en un solo medio, haciendo posible ofrecer a los clientes servicios digitales de datos así como conexiones de voz a través de un sólo "cable". RPVs: Redes Privadas Virtuales. SACCH: Canal de control asociado lento. SCCH: Canal de control de sincronismo. SDCCH: Canal de control dedicado entre BSC y móvil. SIM: (acrónimo de Subscriber Identity Module, ‘Módulo de Identificación del Suscriptor’) es una tarjeta inteligente desmontable usada en teléfonos móviles que almacena de forma segura la clave de servicio del suscriptor usada para identificarse ante la red, de forma que sea posible cambiar la línea de un terminal a otro simplemente cambiando la tarjeta. TCH: Canales de
tráfico. WAP: Wireless Application Protocol o WAP (protocolo de aplicaciones inalámbricas) es un estándar abierto internacional para aplicaciones que utilizan las comunicaciones inalámbricas, p.ej. acceso a Internet desde un teléfono móvil. XML: acrónimo del inglés eXtensible Markup Language (lenguaje de marcado ampliable o extensible) desarrollado por el World Wide Web Consortium (W3C). WML: Wireless Markup Language. Una versión reducida de HTML, utilizada para crear páginas destinadas a las pantallas de terminales móviles. WWW: La World Wide Web (del inglés, Telaraña Mundial), la Web o WWW, es un sistema de hipertexto que funciona sobre Internet.
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HERNANANDO, José Mª. “Comunicaciones móviles”. Editorial Areces, Centro de estudio Ramón, 1997. HIDROBRO, José Manuel. “Redes y Servicios de Telecomunicaciones”. Cuarta edición. Editorial Paraninfo Madrid-España, 2006. http://usuarios.lycos.es/Resve/diccioninform.htm http://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_Global_para_las_Comunicaciones_Móviles http://www.masadelante.com/faq-gsm.htm http://www.pcworld.com.ve/n42/articulos/gsm.html http://www.ciencias.holguin.cu/2005/marzo/articulos/ARTI2.htm http://www.canal-ar.com.ar/binario/Notas/NotaMuestra.asp?Id=39 http://www.digitel.com.ve/Secciones/Corporativo.aspx?level=172&Seccion=176 http://www.gsmlaa.org/en/index.php
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