Medio de transmision de telefonia movil celular que es utilizado para transmision de datos y en la medida en que las generaciones de telefonia celular se va desarrollando va incrementando la velocidad de datos que puede transportar.

1. MÓDULO 2 - CAPA FISICA
EL SISTEMA
TELEFÓNICO MÓVIL
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2. MÓDULO 2 - CAPA FISICA
CONTENIDO
-Bases Teóricas de Comunicación de Datos
-Medios de Tx guiados
-Transmisión Inalámbrica
-Satélites de Comunicaciones
-La Red Telefónica Pública Conmutada
-Sistema Telefónico Móvil
-Television por cable
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3. SISTEMA TELEFONICO MOVIL
-INTRODUCCIÓN
-EL SISTEMA TELEFÓNICO MOVIL
-TELÉFONOS MÓVILES
-TELÉFONOS MÓVILES DE PRIMERA GENERACIÓN: VOZ ANALÓGICA
- IMTS- SISTEMA MEJORADO DE TELEFONÍA MÓVIL
- AMPS- SISTEMA AVANZADO DE TELEFONÍA MÓVIL
- TRANSFERENCIA DE CELDA (CELL HANDOFF)
- CANALES
- ADMINISTRACIÓN DE LLAMADAS
- TELÉFONOS MÓVILES DE SEGUNDA GENERACIÓN: VOZ DIGITAL
- D– AMPS
- GSM- SISTEMA GLOBAL PARA COMUNICACIONES MÓVILES
- CDMA- ACCESO MÚLTIPLE POR DIVISIÓN DE CÓDIGO
-TELÉFONOS MÓVILES DE TERCERA GENERACIÓN: VOZ Y DATOS DIGITALES
-DESAFÍOS EN LA MIGRACIÓN A LOS SISTEMAS MÓVILES DE CUARTA
GENERACIÓN: 4G
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4. INTRODUCCIÓN…
El estudio enfocará los sistemas de telefonía
inalámbrica y puntualmente la telefonía móvil,
que actualmente se destaca al constituirse
como una herramienta dinámica y eficaz en los
sistemas de comunicación
Dinámica en la medida en que a pesar de ser
una tecnología relativamente novedosa, ha
sufrido una vertiginosa evolución y día a día se
añaden más servicios a esta plataforma
Eficaz debido a que cumple a cabalidad con su
función de sistema de comunicación.
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5. …INTRODUCCIÓN
Se verá la evolución que ha tenido la telefonía
móvil, analizando cada una de las
características y principales exponentes
durante cada una de las etapas de dicho
proceso. Estas etapas se conocen como
primera, segunda y tercera generación.
Finalmente se hará una breve introducción a
los desafíos a los que se enfrenta la telefonía
móvil de cuarta generación.
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6. EL SISTEMA TELEFÓNICO MÓVIL
Los teléfonos inalámbricos se dividen en dos
categorías básicas:
Teléfonos Inalámbricos (Una estación base y
un teléfono).
Teléfonos móviles (Teléfonos celulares,
conectividad a redes).
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7. TELÉFONOS MÓVILES
Los teléfonos móviles han pasado por tres
generaciones distintas, con tecnologías
diferentes:
Primera Generación: Voz Analógica.
Segunda Generación: Voz Digital.
Tercera Generación: Voz y Datos Digitales.
Cuarta Generación: Integración de Sistemas
y Servicios.
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8. TELÉFONOS MÓVILES DE PRIMERA
GENERACIÓN: VOZ ANALÓGICA
En 1946, el primer sistema de teléfonos instalado
en autos se construyó en St. Louis.
CARACTERÍSTICAS:
•Un solo transmisor grande colocado en la parte
superior de un edificio.
•Un solo canal que servía para enviar y recibir.
•Sistemas de oprimir para hablar (PTT, Push To
Talk).
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9. SISTEMA MEJORADO DE TELEFONÍA MÓVIL.
En 1960 se instaló el IMTS (Sistema Mejorado
de Telefonía Móvil).
CARACTERÍSTICAS:
•Un transmisor de alta potencia (200 w), en la
“cima de una colina”.
•Dos frecuencias, una para transmitir y otra para
recibir.
•23 canales dispersos entre 150 a 450 MHz.
•Debido al número tan pequeño de canales, los
usuarios a veces tenían que esperar bastante
tiempo antes de obtener el tono de marcar.
•Presentan Interferencia.
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10. SISTEMA AVANZADO DE TELEFONÍA MÓVIL
En 1982 Lab. Bell (EE.UU) desarrolla AMPS (Sistema
Avanzado de Telefonía Móvil). Se uso en Inglaterra (TACS) y
Japón (MCS-L1).
CARACTERÍSTICAS:
•Divide una región geográfica en celdas (telefonía celular).
•Las celdas normalmente tienen de 10 a 20 Km de diámetro.
• Cada celda utiliza un grupo de frecuencias que no es
utilizada por ninguno de sus vecinas.
•Los teléfonos de bolsillo tienen una salida de 0,6 w; los
transmisores en los automóviles normalmente son de 3 w (el
máximo permitido por la FCC).
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11. SISTEMA AVANZADO DE TELEFONÍA MÓVIL
• En el centro de cada celda
está la estación base a la
cual transmiten todos los
teléfonos de la celda.
• Las estaciones base se
conectan a un mismo
Figura 1. (a) Las frecuencias dispositivo llamado MTSO
no se reutilizan en celdas (Oficina de Conmutación de
adyacentes. Telefonía Móvil) o MSC
(b) Para añadir más usuarios (Centro de Conmutación
se pueden usar celdas más Móvil).
pequeñas.
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12. CELDAS
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13. TRANSFERENCIA DE CELDA (CELL HANDOFF)…
Cambio de base o canal. Tarda 300 mseg.
Puede realizarse de dos maneras:
•Transferencia suave de celdas (soft handoff).
•Transferencia dura de celda (hard handoff)
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14. …TRANSFERENCIA DE CELDA (CELL HANDOFF)…
Transferencia suave de celdas (soft handoff), el
teléfono es recibido por una nueva estación base,
antes de que las primeras terminen.
De esta manera, no hay pérdida de continuidad.
La desventaja es que el teléfono debe disponer
de dos frecuencias para sintonizar al mismo
tiempo (la estación anterior y la nueva).
Ni los dispositivos de primera generación ni los
de segunda pueden hacer esto.
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15. …TRANSFERENCIA DE CELDA (CELL HANDOFF)
Transferencia dura de celda (hard handoff) la
antigua estación base deja el teléfono antes de
que la nueva lo adquiera.
Si la nueva no puede adquirirlo (por ejemplo,
debido a que no hay frecuencia disponible), la
llamada se termina de manera abrupta.
Los usuarios suelen notar esto, pero con el
diseño actual es inevitable que suceda en
ocasiones.
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16. CANALES…
•El sistema emplea 832 canales dúplex, cada
uno compuesto por un par de canales símplex.
•832 canales para transmisión símplex desde 824
hasta 849 MHz.
•832 canales para recepción símplex desde 869
hasta 894 MHz.
•Estos canales símplex son de 30KHz de β.
•AMPS usa FDM para organizar los canales.
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17. …CANALES…
Los 832 canales se dividen en cuatro categorías:
•De Control (base a móvil) para administrar el
sistema.
•De Localización (base a móvil) para avisar a
usuarios móviles que tienen llamadas.
•De Acceso (bidireccional) para establecimiento
de llamadas y asignación de canales.
•De Datos (bidireccional) para voz, fax o datos.
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18. …CANALES
Veintiún canales se reservan para control, y
están fijos dentro de una PROM en cada
teléfono, puesto que las mismas frecuencias
no pueden reutilizarse en celdas cercanas, la
cantidad real de canales de voz disponibles por
célula es mucho menor que 832, normalmente
cerca de 45.
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19. ADMINISTRACIÓN DE LLAMADAS…
Cada teléfono móvil en AMPS tiene un número
de serie de 32 bits y un número telefónico 10
dígitos en su PROM.
El número de teléfono se representa como un
código de área de 3 dígitos en 10 bits, y un
número de suscriptor de 7 dígitos, en 24 bits.
•Cuando un teléfono se enciende, examina una
lista preprogramada de 21 canales de control
para encontrar la señal más potente.
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20. …ADMINISTRACIÓN DE LLAMADAS
LLAMADA SALIENTE:
•Se envía el número al que se va a llamar y su propia identidad
por el canal de acceso.
•La estación base recibe la petición e informa a la MTSO.
•La MTSO busca un canal desocupado para la llamada.
LLAMADA ENTRANTE:
•Todos los teléfonos libres escuchan continuamente el canal
de aviso para detectar mensajes dirigidos a ellos.
•Se envía un paquete a la MTSO local del destinatario de la
llamada para averiguar dónde se encuentra.
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21. TELÉFONOS MÓVILES DE SEGUNDA
GENERACIÓN: VOZ DIGITAL
Se utiliza el nombre PCS (Servicios de Comunicaciones
Personales) para indicar el sistema de segunda generación
(es decir, el digital). Originalmente denotaba un teléfono
móvil que utilizaba la banda 1.900 MHz.
En la actualidad hay cuatro sistemas en uso:
- D-AMPS.
- GSM.
- CDMA.
- PDC.
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22. D-AMPS…
Coexiste con AMPS, para que los teléfonos móviles de
primera generación y los de segunda pudieran funcionar de
manera simultánea en la misma celda.
Utiliza los mismos canales a 30KHz que AMPS y a las
mismas frecuencias a fin que un canal pueda ser analógico
y los adyacentes, digitales.
Dependiendo de la mezcla de teléfonos en las celdas, la
MTSO de la celda determina cuáles canales son analógicos y
cuáles digitales, y puede cambiar tipos de canales de manera
dinámica conforme cambie la mezcla de canales en una
celda./ 2011A - 51
LHDG 22

23. … D – AMPS …
Los canales ascendentes estaban en el rango 1.850 a 1.910
MHz, y los canales descendentes correspondientes estaban
en el rango de 1.930 a 1.990 MHz, nuevamente en pares.
Utiliza Teléfonos más pequeños (λ).
Con la telefonía móvil hay una gran ganancia al realizar la
digitalización y compresión en el teléfono (VOCODER),
tanto que en D-AMPS tres usuarios pueden compartir un
solo par de frecuencias que utilicen la multiplexión por
división de tiempo.
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24. … D – AMPS
Figura. (a) Un canal D-AMPS con tres usuarios.
(b) Un canal D-AMPS con seis usuarios
Cada trama mantiene tres usuarios que se turnan para utilizar
los enlaces ascendente y descendente.
Emplea la técnica conocida como MAHO (Transferencia
Asistida Móvil de Celda).
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25. SISTEMA GLOBAL PARA COMUNICACIONES MÓVILES…
Sistema Global para Comunicaciones Móviles, GSM.
CARACTERÍSTICAS:
• Utiliza la multiplexión por división de frecuencia, en el
que cada dispositivo móvil transmite en una frecuencia y
recibe en una frecuencia mayor (80MHz más arriba para
D-AMPS, 55MHz más arriba para GSM).
• Utiliza la multiplexión por división de tiempo para dividir
un solo par de frecuencias en ranuras de tiempo
compartidas por múltiples teléfonos móviles.
• Los canales GSM tienen 200KHz de β.
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26. …SISTEMA GLOBAL PARA COMUNICACIONES MÓVILES…
• Un sistema GSM tiene 124 pares de canales símplex.
• Cada uno de ellos tiene un β de 200KHz y maneja
ocho conexiones por separado, mediante TDM
(multiplexión por división de tiempo).
• A cada estación activa, se le asigna una ranura de tiempo
en el par de canal.
La transmisión y la recepción no suceden en la misma
ranura de tiempo, porque los radios GSM no pueden
transmitir y recibir al mismo tiempo, además se toma algún
de tiempo el cambiar de una a otra.
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27. …SISTEMA GLOBAL PARA COMUNICACIONES MÓVILES…
Figura. GSM utiliza 124 canales de frecuencia, cada uno de los
cuales utiliza un sistema TDM de ocho ranuras.
Varios tipos de Canales de Control…
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28. …SISTEMA GLOBAL PARA COMUNICACIONES MÓVILES…
• El canal de control de difusión es un flujo continuo de
salida de la estación base que contiene la identidad de la
estación base, así como el estado del canal.
•El canal dedicado de control se utiliza para actualización
de localización, registro y establecimiento de llamada.
• El canal de control común, que se divide en tres
subcanales lógicos.
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29. …SISTEMA GLOBAL PARA COMUNICACIONES MÓVILES.
•El subcanal de localización, utilizado por la estación
base para anunciar llamadas entrantes.
•El subcanal de acceso aleatorio, utilizado por los
usuarios para solicitar una ranura del canal dedicado
de control.
•El subcanal de otorgamiento de acceso. Por donde
la ranura asignada, es anunciada.
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30. …SISTEMA GLOBAL PARA COMUNICACIONES MÓVILES…
Figura. Parte de la estructura de entramado GSM.
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31. ACCESO MÚLTIPLE POR DIVISIÓN DE CÓDIGO…
Acceso Múltiple por División de Código, CDMA
CARACTERÍSTICAS:
•Se describe en el International Standard IS-95. Algunas
veces se hace referencia a él con éste nombre.
•También utiliza el nombre CdmaOne.
•Permite que cada estación transmita todo el tiempo a
través de todo el espectro de frecuencia.
•Utiliza la teoría de codificación para separar múltiples
transmisiones simultáneas.
•CDMA no supone que las tramas que colisionan son
totalmente distorsionadas. En su lugar, asume que se
agregan múltiples señales en forma lineal.
LHDG / 2011A - 51 con un ancho de banda β de 1, 25 MHz. 31
•Funciona

32. …ACCESO MÚLTIPLE POR DIVISIÓN DE CÓDIGO…
En CDMA, cada tiempo de bit se subdivide en “m” intervalos
cortos llamados chips.
•A cada estación se le asigna un código único de m bits
llamado secuencia de chip.
•Para transmitir un bit 1, una estación envía su secuencia de
chips.
•Para transmitir un bit 0, se envía el complemento a uno de
su secuencia de chips. No se permiten otros patrones.
•Ejemplo, para m = 8, si a la estación A se le asigna la
secuencia de chips 00011011
- Para un bit 1 envía 00011011
- Para un bit 0 envía 11100100.
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33. …ACCESO MÚLTIPLE POR DIVISIÓN DE CÓDIGO…
Si el ancho de banda disponible se incrementa por un
factor de m, es lo que hace de CDMA una forma de
comunicaciones de espectro disperso.
Todas las secuencias de chips son ortogonales y
apareadas, lo cual quiere decir que el producto interno
normalizado de cualquiera de dos secuencias distintas de
chips, S y T es 0.
Las secuencias ortogonales de chips se pueden generar
utilizando un método conocido como Código de Walsh.
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34. …ACCESO MÚLTIPLE POR DIVISIÓN DE CÓDIGO…
En términos matemáticos, la ortogonalidad de las
secuencias de chips se puede expresar como :
Figura
(a) Secuencias de chips binarios
para cuatro estaciones.
(b) Secuencias de chips
bipolares.
c) Seis ejemplos de
transmisiones.
(d) Recuperación de la señal S
LHDG / 2011A - 51 de la estación C 34

35. …ACCESO MÚLTIPLE POR DIVISIÓN DE CÓDIGO…
El producto interno normalizado de cualquier secuencia
de chips por sí misma es “1”, o sea :
LHDG / 2011A - 51 35

36. …ACCESO MÚLTIPLE POR DIVISIÓN DE CÓDIGO…
Para recuperar el flujo de bits de una estación
individual, el receptor debe conocer con anticipación la
secuencia de chips de esa estación.
Realiza la recuperación calculando el producto interno
normalizado de la secuencia de chips recibida (la suma
lineal de todas las estaciones que transmitieron) y la
secuencia de chips de la estación cuyo flujo de bits se está
tratando de recuperar.
Si la secuencia de chips recibida es S y la secuencia de
chips de la estación que el receptor está tratando de
escuchar C, simplemente calcula el producto interno
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normalizado, S●C.

37. PDC
PDC sólo se utiliza en Japón y básicamente
es un D-AMPS modificado para dar
compatibilidad hacia atrás con el sistema
analógico japonés de primera generación.
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38. TELÉFONOS MÓVILES DE TERCERA GENERACIÓN:
VOZ Y DATOS DIGITALES
En 1992, la ITU trató de llevar a cabo este sueño y creó
un diseño para alcanzarlo, llamado IMT-2000.
IMT son las siglas de Telecomunicaciones Móviles
Internacionales.
Se le agregó el número 2000 por tres razones:
•Año en que debería funcionar
•Frecuencia a la que trabajaría (en MHz)
•Ancho de banda que el servicio debería tener (en KHz)
LHDG / 2011A - 51 39

39. TELÉFONOS MÓVILES DE TERCERA GENERACIÓN:
VOZ Y DATOS DIGITALES
Los servicios básicos que se supone que la red IMT-2000
proporcionará a sus usuarios son:
•Transmisión de voz de alta calidad.
•Mensajería (Lo cual reemplazará al correo electrónico, a
los faxes, a SMS, a los salones de conversación, etcétera).
•Multimedia (reproducir música, ver vídeos, películas,
televisión, etcétera).
•Acceso a Internet (navegar por Web, incluyendo páginas
con audio y vídeo).
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40. TELÉFONOS MÓVILES DE TERCERA GENERACIÓN:
VOZ Y DATOS DIGITALES
La ITU visualizó una tecnología sencilla a nivel mundial
para IMT-2000, apareciendo las siguientes opciones:
• W-CDMA (CDMA de Banda Ancha), fue propuesta por
Ericsson.
• Este sistema utiliza espectro disperso de secuencia
directa del tipo que se describió anteriormente.
• Se ejecuta en una banda ancha β de 5MHz y se ha
diseñado para interactuar con redes GSM aunque no
tiene compatibilidad hacia atrás con GSM.
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41. TELÉFONOS MÓVILES DE TERCERA GENERACIÓN:
VOZ Y DATOS DIGITALES
…W-CDMA (CDMA de Banda Ancha)
• Tiene la propiedad que el usuario puede salir de una
celda W-CDMA y entrar a una celda GSM sin perder
la llamada.
• Este sistema fue impulsado por la Unión Europea, que
lo llamó UMTS (Sistema Universal de
Telecomunicaciones Móviles).
LHDG / 2011A - 51 42

42. TELÉFONOS MÓVILES DE TERCERA GENERACIÓN:
VOZ Y DATOS DIGITALES
• CDMA2000, propuesto por Qualcomm.
•Éste es un sistema de espectro disperso de secuencia
directa, básicamente es una extensión de IS-95 y es
compatible hacia atrás con él.
•También utiliza un ancho de banda de 5MHz.
• No interactúa con GSM y por ende no puede entregar
llamadas a una celda GSM (ni a una celda D- AMPS).
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43. TELÉFONOS MÓVILES DE TERCERA GENERACIÓN:
VOZ Y DATOS DIGITALES
Algunos operadores están dando cautelosamente un pequeño
paso en dirección a 3G, denominándose 2,5G:
EDGE (Tasa de Datos Mejorada para la Evolución del GSM),
que simplemente es GSM con más bits por baudio.
Más bits por baudio también significan más errores por
baudio, por lo que EDGE tiene nueve esquemas diferentes
para modulación y corrección de errores, que difieren en la
cantidad de ancho de banda que se dedica para reparar los
errores introducidos por la velocidad más alta.
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44. TELÉFONOS MÓVILES DE TERCERA GENERACIÓN:
VOZ Y DATOS DIGITALES
GPRS (Servicio de Radio de Paquetes Generales), que es una
red de paquetes superpuestos encima de D-AMPS o GSM.
•Permite que las estaciones móviles envíen y reciban paquetes
IP en una celda que se ejecuta en un sistema de voz.
•Cuando GPRS está en operación, algunas ranuras de tiempo
en algunas frecuencias se reservan para el tráfico de paquetes.
•La estación base puede manejar de manera dinámica el
número y la ubicación de las ranuras de tiempo, dependiendo de
la tasa2011A -voz sobre el tráfico de datos de la celda.
LHDG /
de 51 45

45. DESAFÍOS EN LA MIGRACIÓN A LOS SISTEMAS MÓVILES
DE CUARTA GENERACIÓN: 4G
Se espera que las redes 4G cumplan con las siguientes
características:
•Alta utilidad: en cualquier momento, en cualquier lugar y
con cualquier tecnología.
•Soporte para servicios multimedia a bajo costo de
transmisión.
•Personalización.
•Servicios integrados.
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46. CONCLUSIONES…
En la actualidad los teléfonos móviles se usan ampliamente
para voz y pronto se utilizarán ampliamente para datos y
para ello tuvo que sufrir una serie de mejoras en cuanto a
su tecnología de funcionamiento, así:
La primera generación: analógica y dominada por AMPS,
La Segunda generación: digital, en la que D-AMPS, GSM, y
CDMA fueron sus principales exponentes,
La Tercera generación: digital y basado en la banda ancha
de CDMA y
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47. …CONCLUSIONES
La Cuarta generación que promete sin lugar a dudas,
establecer una integración de tecnologías y servicios,
convirtiendo a la telefonía móvil en una herramienta
imprescindible en el área de las telecomunicaciones.
Cabe anotar que gran parte del estancamiento tecnológico
de la telefonía móvil se debe a la incompatibilidad entre los
sistemas de Europa y Estados Unidos, de hecho el fracaso
de 3G se debe a dicha incompatibilidad.
LHDG / 2011A - 51 49

48. CAPITULO 2- CAPA FISICA
CONTENIDO
-Medios de Tx guiados
-Transmisión Inalámbrica
-Satélites de Comunicaciones
-La Red Telefónica Pública Conmutada
-SistemaTelefónico Móvil
-Television por cable
LHDG / 2011A - 51 51