Дипломная работа: Апаратно–програмний комплекс GSM-МТМ
Мережа GSM900. Основні характеристики:
Відносно висока ємність мережі;
Низький рівень промислових перешкод у даному частотному діапазоні;
Максимальний захист від підслуховування і нелегального використання номера (вище захист тільки в GSM-1800), що досягається за рахунок використання алгоритмів шифрування з відкритим ключем;
Зв'язок на відстані до 35 км від найближчої базової станції;
Найнижча серед стільникових стандартів потужність випромінювання абонентських терміналів.
У стандарт GSM-900 для максимального захисту від несанкціонованого підключення застосовується спеціальний модуль дійсності абонента - SIM-карта. Ця картка, із вбудованою мікросхемою, в якій зберігається спеціальна інформація про конкретного абонента, вона видається абоненту при підключенні телефону і може бути використана з будь-якою моделлю мобільного телефону стандарту GSM. Щоб викрадач не зміг нею скористатися, в ній записаний спеціальний ідентифікаційний номер (РІN-код), який потрібно набирати при кожному включенні телефону. Якщо три рази підряд неправильно набрати РІN-код, SIM-карта тимчасово заблокується. Використання SIM-карти також зручне тим, що при зміні абонентом телефону не потрібно змінювати свій мобільний номер, абонент просто переставляє карту, всі збережені на ній дані (включаючи записну книжку) стають доступними у новому мобільному телфоні.
На сьогодні у Чернівцях є два оператори мережі GSM900: це УМЗ (Український Мобільний Зв'язок) та Київстар Дж. Ес. Ем.
Унікальною можливістю GSM, яка не підтримується аналоговими системами зв’язку, двонаправлена передача коротких повідомлень SMS (Short Message Service), (до 160 байт), переданих у режимі з проміжним збереженням даних. Адресату, що є абонентом GSM або користувачем Internet, можна послати повідомлення, після чого відправнику надсилається підтвердження про одержання цього повідомлення. Короткі повідомлення можна використовувати в режимі широкомовлення, наприклад для того, щоб сповістити абонентів про зміну умов дорожнього руху в регіоні, погодні умови, курси іноземних валют, тощо.
Поточн специфікації, визначені ETSI (European Telecomunication Standarts Insitute) [1], у вигляді додаткових можливостей описують послуги по перенесенню нформації і наданню послуг зв'язку (наприклад, перенаправлення виклику у випадку недосяжності або зайнятого мобільного телефону абонента GSM, автовідповідач, та ін.).
Незабаром очікується поява нових можливостей, таких як ідентифікація виклику, розміщення виклику в черзі, переговори одразу кількох абонентів та ін. Такий стандарт розробляється на основі GSM і стане третім стрибком у розвитку стільникового зв’язку. Його назва UMTS (Universal Mobile Tyelecommunication System)
Відповідно до визначень ETSI, мережа GSM може надавати наступні типи послуг:
Послуги по перенесенні інформації (bearer services);
Висока якість передачі мовної інформації;
Низька вартість обладнання і послуг, що надаватимуться;
Можливість підтримки портативного обладнання користувача;
Підтримка міжнародного роумінгу;
Забезпечення конфіденційності переговорів;
Сумісність з ISDN.
Стандарт GSM-1800 (DCS-1800) та його особливості.
GSM-1800 (DCS-1800) - Global System for Mobile Соммunісаtіоns - глобальна система рухливого зв'язку. Це цифровий стандарт із діапазоном частот 1710-1880 МГц модифікацією стандарту GSM-900. До особливостей цього стандарту можна віднести наступні характеристики:
Максимальна випромінювальна потужність мобільних телефонів стандарту GSM-1800 – 1Вт (для порівняння в GSM-900 – 2Вт). Тобто найнижча випромінювальна потужність з усіх відомих стільникових систем зв’язку;
Високий захист від підслуховування і нелегального використання номера;
Висока мність мережі, що важливо для великих міст;
Максимальне віддалення абонента від базової станції - 5-6 кілометрів.
Система кодування сигналу PCM і використання SIM-карт аналогічна стандарту GSM-900. На сьогодні у Чернівцях мережа GSM-1800 реалізована оператором “Український Мобільний Зв'язок”
Збілшення попускної здатності та перспективи розвитку
Оскільки радіоспектр має обмежені ресурси, необхідно оптимально розподілити ширину смуги між усіма можливими користувачами. Метод, застосований з цією метою в GSM, - це комбінація методів множинного доступу TDMA і FDMA (Time and Frequency Division Multiple Access). Спочатку смуга частот у 25 Мгц поділяється на смуги в 200 Кгц. Кожній станції відповідає своя смуга (чи кілька смуг). Абоненти кожно окремої смуги розділені в часі. Кожному абоненту відповідає один кадр. Вісім кадрів поєднуються у фрейм. 26 фреймів, у свою чергу, утворять мультифрейм, як повторюються циклічно. Довжина мультифрейма - 120 мілісекунд. На один кадр приходиться 1/208 мультифрейма, тобто близько 0.6 мілісекунди. Канали визначаються числом і позицією відповідних їм циклічних кадрів, і вся палітра повторюється приблизно кожні 3 години. Вони поділяються на запропоновані канали (dedicated channels), або канали трафіку і загальні канали (common channels), або канали керування, які використовуються рухливими станціями в пасивному режимі.
GSM - система цифрова, тому вимагає оцифровування аналогових сигналів. Метод, що використовується існуючими телефонними системами і мережею ISDN для мультеплексування аналогових ліній на високошвидкісних каналах і оптичних лініях, називається імпульсно-кодовою модуляцією PCM (Pulse Coded Modulation). Швидкість вихідного потоку в PCM 64 Кбіт/с занадто висока для передачі по радіоканалам системи GSM. Дослідницька група GSM вивчила кілька алгоритмів кодування, поки не зупинила свій вибір на схемі кодування RPE-LTP (Regular Pulse Excitation-Long Term Prediction). Схема здійснює переклад мовного потоку, що надходить зі швидкістю 64 Кбіт/c, у потік зі швидкістю 13 Кбіт/с, і назад, зі збереженням якості переданого сигналу.
Номер абонента GSM прикріплений до географічного положення базової станції і зовсім не залежить від того в якій точці знаходиться абонент мережі.
Стандарт GSM сумісний у першу чергу з ISDN (Integrated Services Digital Network) та IN (Intelligent Network). Основні функціональні елементи GSM входять у розроблювальний зараз міжнародний стандарт глобальної системи рухливого зв'язку UMTS (Universal Mobile Telecommunications System), яка у майбутньому замінить GSM. У системі UMTS будуть використовуватися усі види множинного доступу. Тобто вона буде побудована таким чином, що використовуватиме TDMA, FDMA, CDMA. Основний напрямок цього стандарту буде зроблений на інтеграцію з іншими мережами, зокрема планують збільшити швидкість передачі даних по модемах з 9600 до 115200, проте більшість параметрів та специфікацій вона успадкує від GSM.
2.2 Система команд керування мобільним телефоном
Стандарт GSM 07.07, GSM 05.07 були прийнятий ETSI (European Telecommunication Standards Institute) 15.03.2000 року [4]
Вони складаються з АТ команд, які використовуються при керуванні модемом, та розширеного набору АТ команд, яким користуються для виконання специалізованих функцій мобільного телефону.
В робот приведемо лише ті АТ команди, які необхідні для коректної роботи комплексу:
| Позначення команди | Результат виконання команди |
| ATD#######; | Набрати номер ####### |
| ATA | Підняти трубку |
| ATZ | Завантажити заводську конфігурацію трубки |
При використанні розширених АТ команд більшість команд має три режими виконання:
“команда”=? видає список параметрів, якщо мобільний телефон підтримує дану команду. У протилежному випадку видає повідомлення про невірно введену команду;
“команда”=<n1>[,<n2>,<n3>] задає значення для параметрів які передбачені даною командою. Для деяких команд неможливе виконання команди у цьому режимі;
“команда”? виводить в СОМ порт значення параметрів команди
При реалізації комплексу були задіяні натсупні розширені команди:
| Позначення команди | Результат виконання команди |
| AT+CLIP = 1 | пересилає номер телефону на СОМ порт |
| AT+CHUP | Завершення телефонно розмови |
| AT+CPAS? |
Статус телефонно розмови: 0 – розмова завершилася 3 – встановлення зв’язку 4 – розмова ведеться |
| AT+CCLK? | Прочитати поточний час у форматі: YY.MM.DD,HH:MM:SS |
Після обробки команди мобільний телефон обов’язково повертає код виконання команди:
| Код помилки | Позначення помилки | Пояснення |
| 0 | OK | Команда виконалася успішно |
| 2 | RING | З мережі GSM надійшов дзвінок |
| 3 | NO CARRIER | Немає несучої |
| 4 | ERROR | Невизначена помилка. Для детального визначення помилки необхідно задати команду АТ+СМЕЕ=<n> [4] |
| 6 | NO DIALTONE | Станція у відповідь на дзвінок не видає сигнал |
| 7 | BUSY | Віддалена станція перевантажена і не може обробити запит |
2.3 Специфіка програмування апаратних переривань на приклад переривання від СОМ порта
Ініціалізація COM-порта
СОМ портом управляє мікросхема UART. Тому спочатку проведемо ініціалізацію UART. Cкидуємо регістри стану лінії, стану модему і даних. Це досягається простим зчитуванням значень цих регістрів:
; скидаємо регістр стану лінії
mov dx,LSR; LSR - адреса регістра стану лінії
in al,dx
jmp $+2; затримка
; скидаємо регістр стану модему
mov dx,MSR; де MSR - адреса регістра стану модему
in al,dx
jmp $+2; затримка
; скидаємо регістр даних
mov dx,DAT; де DAT - адреса регістра даних
in al,dx
jmp $+2; затримка
Ці регістри необхідно скинути для того, щоб надалі не заважали старі значення, які могли залишитися від роботи інших програм.
Після того як ми скинули регістри UART, можна приступити власне до ініціалізації COM-порту. Під час ініціалізації задається формат даних - довжина слова, кількість стопових бітів, наявність контролю по парності і швидкість обміну.
Для задання швидкості обміну даними треба перевести регістр даних і регістр керування перериваннями в режим уведення значення дільника частоти тактового генератора. Цей режим встановлюється записом одиниці в старший біт регістра керування лінією (LCR):
// переводимо регістр даних і регістр
// керування перериваннями у режим уведення
// значення дільника частоти тактового генератора
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10
