CC BY
685Компоненты и технологии, № 1'2005
GSM/GPRS-терминалы
ведущих мировых производителей
В последнее время тема беспроводной связи становится все более популярной среди российских дистрибьюторов электронных компонентов. Ежегодно появляются новые фирмы, предлагающие GSM/GPRS-модули и терминалы различных производителей. Сегодня даже опытным разработчикам становится нелегко отдать предпочтение той или иной модели только на основании технической документации. Поэтому подход к выбору необходимой модели для использования в производстве должен основываться на комплексном анализе нескольких параметров. В статье приведены основные характеристики GSM/GPRS-терминалов, официально представленных на рынке России.
Виктор Алексеев, к. ф-м. н.
Введение
GSM/GPRS-терминалы — это устройства сотовой связи, которые позволяют осуществлять беспроводной обмен информацией между различным оборудованием в зоне действия сетей GSM.
Из-за требований, предъявляемых к надежности промышленного оборудования, использование обычных сотовых телефонов в серийных изделиях невозможно.
Применение GSM/GPRS-терминалов позволяет упростить и, в ряде случаев, удешевить разработку законченных систем автоматизации производства. Для реализации беспроводной связи между оборудованием достаточно установить GSM/GPRS-терминал в уже существующую на промышленном предприятии сеть.
Никакого специального обслуживания подобное оборудование не требует. В настоящее время GSM/GPRS-терминалы используются в системах навигации, на грузовом и городском транспорте, в торговом оборудовании, в системах контроля переме-
Таблица. Общие технические характеристики GSM/GPRS-терминалов ведущих мировых производителей
Параметр Описание
Стандарт GSM EGSM 900/1800 МГц
Класс GPRS GPRS класс 8 или класс 10
Интерфейсы RS-232, V24/V28
Управление AT-команды в соответствии с V.25ter, GSM 07.05/07.07
Выходная мощность Класс 4 (2 Вт) / класс 1 (1 Вт)
Температурный диапазон -20...+55 °С
Скорость передачи в режиме GPRS До 85,6 кбит/с
Передача данных Режим GSM и GPRS
Формат передачи SMS Текст и PDU
Аудио интерфейс Входное напряжение микрофона 40 мВ; Выходное напряжение телефона 1,5 В; Импеданс телефона 35 Ом
Поддержка факса класс 1 или класс 2
Разъем внешнего интерфейса SUB HD. Pin9 или Pin15
Антенный разъем FME или SMA, 50 Ом
Индикация режимов работы Светодиод (питание, регистрация в сети)
Держатель SIM-карты С выталкивателем или с верхней крышкой
Корпус Алюминиевый или из ударопрочного полистирола
щения товаров, информационных табло с дистанционным управлением, беспроводных кассовых аппаратах, счетчиках газа, воды, электричества.
Для применения в Российской Федерации разрешены только изделия GSM/GPRS, имеющие Сертификат соответствия Министерства Российской Федерации по связи и информатизации «ССС». Поэтому в статье рассмотрена только продукция компаний, получивших или оформляющих подобный сертификат.
Ниже использована следующая терминология.
GSM/GPRS-модуль — это базовый бескорпусной элемент, для запуска которого в работу необходимы дополнительные комплектующие и оборудование. GSM/ GPRS-модули ведущих мировых производителей достаточно подробно рассмотрены автором ранее [1].
Под термином «GSM/GPRS-терминал» подразумевается полностью готовое к работе устройство, изготовленное на основе базового модуля и не требующее дополнительных доработок. В стандартном варианте GSM/GPRS-терминал содержит в закрытом корпусе базовый модуль, схемы электропитания цифрового и радиочастотного блоков, аудиосистему, интерфейсы, разъемы для питания и антенны, держатель и интерфейс SIM-карты.
В настоящее время на российском рынке официально представлены GSM/GPRS-терминалы производства Siemens, Sony Ericsson, WAVECOM, Enfora, Nokia, Falcom, Telic, Solomon, Telecom-FM, FARGO Telecom, «ТЭСС-Электроникс».
Все GSM/GPRS-терминалы этих фирм удовлетворяют стандарту EGSM 900/1800 МГц и отличаются в основном дополнительными сервисными функциями. В таблице приведены основные технические характеристики, общие для большинства GSM/GPRS-терминалов ведущих мировых производителей.
Дополнительные функции, обусловленные базовым модулем, определяют индивидуальные специфические особенности GSM/GPRS-терминалов, а, следовательно, и те специальные задачи, для решения которых эти терминалы наиболее подходят.
Поэтому основное внимание в статье уделено отличительным особенностям продукции различных производителей.
Компоненты и технологии, № 1'2005 GSM/GPRS-терминалы на базе модулей производства Siemens
GSM/GPRS-терминалы на базе модулей производства Siemens наиболее широко используются в России и хорошо известны российским разработчикам. Это связано с тем, что первые GSM-терминалы этой фирмы (модель M20-T) появились в России еще в 1998 году. Основной маркетинговый девиз GSM/GPRS-продукции Siemens: «Современное качество плюс надежность, проверенная временем». Поэтому терминалы этой фирмы, рассчитанные на массового потребителя, обладают всеми необходимыми свойствами для обеспечения надежной связи и не содержат излишних опций. Правда, в последнее время наблюдается тенденция к усложнению продукции. Примером этого может служить одна из последних моделей Siemens TC-45-Java с поддержкой функции создания программ пользователя, написанных на Java.
Siemens TC-35i-T — внешний терминал GSM 900/1800 на базе модуля TC35i Siemens. Терминал TC-35i-T предназначен для передачи данных, SMS- и голосовых сообщений только в режиме GSM.
Корпус терминала выполнен из ударопрочного полистирола.
На внешние разъемы выведен RS-232 (SUB-D-9), аудиоинтерфейс, разъем питания (6 контактов) и антенный вывод FME. Основные технические характеристики представлены в таблице.
Размеры 65x74x33 мм. Вес 130 г. Напряжение питания от 8 до 30 В.
Эта модель без поддержки GPRS является наиболее простой из всех представленных на сегодняшний день в России GSM-терминалов.
Более подробную информацию о TC-35i-T можно найти в технической документации [2].
Siemens MC-35i-T — внешний терминал GSM 900/1800 — GPRS класс 8 на базе модуля MC35i Siemens.
Терминал MC-35i-T предназначен для передачи данных, SMS- и голосовых сообщений в режимах GSM и GPRS.
Данная модель отличается от TC-35i-T тем, что имеет поддержку GPRS и меньшее энергопотребление. Аудиоинтерфейс MC-35i-T обеспечивает поддержку полускоростного (HR), полноскоростного (FR) и улучшенного (EFR) режимов кодирования речи. Кроме того, в MC-35i-T имеются функции эхоподавления и шумоподавления. При передаче данных поддерживается режим USSD. Имеется PPP-стек.
В остальном модели MC-35i-T и TC-35i-T имеют схожие параметры. Внешний вид терминала MC-35i-T показан на рис. 1.
Данное устройство было одним из первых GSM/GPRS-терминалов, выпущенных на рынок. Благодаря тому, что характеристики MC-35i-T в течение многих лет тестировало огромное количество специалистов во всем мире, фирма Siemens могла максимально исправить неизбежные в таких устройствах программные и аппаратные недостатки. Поэтому в настоящее время MC-35i-T считается наиболее надежным из GSM/GPRS-терминалов.
Рис. 1. Внешний вид терминала Siemens MC-35i-T
Подробная техническая информация о MC-35Í-T приведена в документации [3].
MT-232-03 — двухдиапазонные терминалы GSM 800/1900 МГц, GPRS класс 8 на базе модуля Siemens MC-35i, адаптированные к работе в российских условиях. Терминалы серии MT-232 являются полностью готовыми к работе устройствами и выпускаются серийно российской фирмой «ТЭСС-Электроникс». Модули серии МТ выпускаются с интерфейсом RS-232. По требованию заказчиков модули могут быть укомплектованы дополнительными интерфейсами.
Общие технические характеристики МТ-232-03 приведены в таблице. По функциональным возможностям этот терминал аналогичен рассмотренному выше Siemens MC-35Í-T.
От других терминалов данного класса модели серии МТ-232 отличаются уровнем комплексного технического обслуживания и консалтинга на стадии проектирования.
На стадии разработки проекта может быть заказан терминал с необходимым набором интерфейсов и дополнительных функций: RS-232, RS-495,12C, UART1, UART2, USB, Bluetooth, встроенный TCP/IP-стек, HSCSD, USSD и т. д.
Условия обслуживания и качество связи, предоставляемые операторами в различных регионах России, как правило, имеют свои характерные особенности. Российская фирма «ТЭСС» имеет девятилетний опыт разработок, производства и эксплуатации различных устройств на базе GSM/GPRS-терминалов и модулей. Наряду с поставками терминалов серии МТ-232 специалисты фирмы могут выполнить работы по проекту «под ключ», диагностировать причины неустойчивой работы интегрированных в изделия заказчиков терминалов и своевременно внести корректирующие программно-аппаратные изменения. Кроме того, на модемы серии МТ-232 распространяется сервисное и гарантийное обслуживание на всей территории России. Дополнительную информацию по терминалам серии МТ-232 можно найти в одной из статей автора [4].
XTC-45 — внешний терминал GSM 900/1800, GPRS класс 8 на базе модуля Siemens TC-45 . Терминал XTC-45 производства испанской фирмы Xacom Comunicaciones (www.xacom.com), разработан на базе одной из последних моделей модуля Siemens TC-45-Java. Дополнительную информацию об этом базовом модуле можно найти в работе [5].
В настоящее время фирма Siemens не выпускает терминалы на базе модуля TC-45-Java. Это обусловлено тем, что первоначально новая продукция Siemens «обкатывается» небольшими тиражами на изделиях партнерских фирм. Сегодня терминалы на базе модуля Siemens TC-45-Java выпускают три системных интегратора продукции Siemens. Кроме отмеченной выше фирмы Xacom подобные терминалы выпускает английская фирма TACTUS (модель MTC-45) и немецкая фирма Hy Line communication products (модель HCP-45-T).
Поскольку основные характеристики терминалов этих фирм близки, подробнее остановимся только на продукции фирмы XACOM.
Внешний вид терминала XTC-45 показан на рис. 2.
Основные технические характеристики GSM/GPRS-терминала XTC-45 соответствуют таблице.
Из специфических особенностей следует отметить среду разработки программных приложений пользователя — J2ME, Java 2 Micro Edition, а также встроенный TCP/IP-стек, два стандартных RS-232, четыре пользовательских ввода-вывода, функции поддержки WAP и MMS.
Для терминала XTC-45 имеется возможность создания собственных приложений пользователя на языке Java (JME2).
Приложение пользователя, загруженное во Flash-память модуля и работающее на микроконтроллере базового модуля TC-45, позволяет отказаться от внешнего микроконтроллера, управляющего периферийными устройствами. Это дает возможность в ряде задач отказаться от внешнего микроконтроллера и существенно уменьшить затраты, связанные с интегрированием терминала в конечные изделия. Немаловажным для России является также факт, что терминал, управляющий внешними периферийными устройствами с помощью приложения пользователя, не рассматривается как видоизмененный сертифицированный продукт и на него не требуется никаких дополнительных сертификатов.
Благодаря тому что TC-45 включает в себя поддержку Java 2 Micro Edition (J2ME), приложения пользователя для этого модуля могут быть написаны на Java.
Синтаксис Java напоминает синтаксис C++. Основное отличие состоит в том, что при написании приложений пользователя с использованием C++ необходимо компилировать исходный код специально для каждого конкретного устройства.
В противоположность C++, Java представляет собой непосредственно язык программирования и операционную среду, так называемую «виртуальную Java-машину» (Java Virtual Machine). Именно поэтому одно и то же приложение пользователя, написанное на Java, можно применять и в охранных устройствах, и в телефонах, и в телеметрических системах с аналогичной Java-платформой. Особенностями Java являются объектно-ориентирован-ность, многопоточность, платформонезави-симость, богатые возможности для написания приложений, ориентированных на технологии «клиент-сервер». Эти особенности обус-
Компоненты и технологии, № 1'2GG5
Рис. 2. Внешний вид терминала XTC-45
на базе модуля Siemens TC-45
ловлены тем, что в Java поддерживаются механизмы создания и одновременного выполнения веток кода внутри одного процесса. «Скомпилированное» приложение на Java представляет собой байт-код, готовый к выполнению внутри виртуальной Java-машины на конкретной аппаратно-программной платформе.
Более подробную информацию по разработке приложений на Java можно найти на сайтах ru.sun.com, discussion.forum.nokia.com, www.sotovik.ru.
К другим достоинствам приложений пользователя, написанным на Java, можно отнести объемную библиотеку классов, ориентированную на сокращение времени разработки сетевых приложений, построенных по технологии «клиент-сервер».
На Java, например, достаточно просто написать программу для сервера, ожидающего соединения на определенном порту TCP/IP и обрабатывающего поток данных от клиентов. Именно так и реализуется работа с Интернет через TCP/IP на удаленных терминалах, построенных на базе модулей Siemens XTC-45 .
В комплект поставки ХТС-45 входит документация и набор программного обеспечения, включающий библиотеку Java-классов с примерами функций для работы с GSM/GPRS-соединениями, которые можно использовать для быстрого и эффективного написания приложений пользователя. В состав прилагаемых программ входит также эмулятор рабочей среды модуля для ПК, включающий в себя отладчик.
Работа с программным обеспечением Java TC-45 отличается чрезвычайной простотой. При установке на компьютере пользователя программного драйвера терминал, подключенный к компьютеру, определяется как дополнительный диск. С помощью стандартной программы «Проводник», входящей в состав Windows, необходимое пользователю приложение переносится на диск «Siemens TC-45».
Модуль имеет два последовательных порта для загрузки приложений и подачи AT-команд. При этом в момент загрузки приложений оба порта должны быть свободны. Модуль имеет порядка 300 кбайт памяти под приложения и данные пользователя.
В состав пакета входят примеры на Java. Используя эти примеры, можно скомпоновать приложение для отправки SMS через заданные промежутки времени (smsclipinfo, alarm, rs232demo).
В качестве другого примера можно воспользоваться приложением, которое осуществляет отправку навигационной информации на диспетчерский пункт (http://www.viterra.narod.ru/ files/smssender.rar).
Разработанные на основе модуля TC-45-Java терминалы уже имеют адаптированные под уровни СОМ-портов персонального компьютера последовательные порты. Поэтому работу по созданию собственного приложения и загрузке его в терминал можно начинать сразу после подключения терминала к компьютеру и подачи питающего напряжения.
В терминале XTC-45 имеются два интерфейсных порта, один из которых является полносигнальным.
Дополнительная информация по терминалу XTC-45 приведена в документации [6].
Telecom FM CellRoute-GSM представляет собой стационарный сотовый GSM/GPRS-терминал с выходом на проводные телефонные сети.
Иными словами, это устройство является GSM-шлюзом, предназначенным для преобразования сигналов проводных сетей связи в сигналы беспроводной GSM-сети и обратно. Данный терминал изготовлен на базе модуля Siemens MC-35i английской фирмой Telecom FM (www.telecomfm.co.uk) и обладает основными характеристиками описанного выше терминала Siemens MC-35i-T. В данной модели терминала-шлюза имеется интерфейс RS-232. При подключении шлюза через RS-232 к ПК его можно использовать как обычный GSM/GPRS-терминал.
Кроме того, в этом терминале-шлюзе имеется телефонный интерфейс с набором типа DTMF и линейным напряжением 48 В. Это позволяет подключать терминал к офисной АТС и реализовывать канал сотовой связи. Если офисная АТС запрограммирована так, чтобы исходящие вызовы на сотовые телефоны шли через данный канал, то в итоге получается значительная экономия средств, затрачиваемых на сотовую связь. Терминалы-шлюзы широко применяются также в сельской местности, где затруднена или невозможна подводка новых проводных телефонных пар.
Выход на проводную телефонную сеть соответствует российским стандартам. Ток шлейфа при снятой трубке равен 40 мА. Сопротивление шлейфа — 600 Ом (комплексное). Напряжение вызова составляет 70 В. Нагрузочная способность по вызову — REN 4.
В терминале-шлюзе Telecom FM CellRoute-GSM поддерживаются два интерфейса SIM-карт. Имеется встроенная антенна. Возможно подключение дополнительной внешней антенны через разъем SMA. Питание от сети переменного тока 220 В. В модели предусмотрено также переключение на резервное питание при пропадании 220 В. Размеры терминала 150x122x42 мм. Вес 460 г. Подробные технические характеристики терминала-шлюза CellRoute-GSM приведены в документации [7].
GSM/GPRS-терминалы на базе модулей производства WAVECOM
Французская фирма WAVECOM, специализирующаяся на разработке и изготовлении
GSM/GPRS-модулей и модемов, стала активно работать на российском рынке с 2001 году. За это время GSM/GPRS-терминалы WAVE-COM завоевали популярность у многих российских разработчиков.
Одна из причин такой популярности связана с тем, что фирма ориентирована прежде всего на научно-технические исследования и разработку новых моделей. Идеология продукции WAVECOM построена на так называемой открытой платформе — MUSE Platform (Modular User Software Environment), которая предоставляет разработчикам возможность использовать внутренний микроконтроллер модема и резервы Flash-памяти для своих собственных уникальных приложений.
Fastrack M1306B — внешний терминал GSM 900/1800, GPRS класс 10, на базе модуля Q2406B-IP.
Модель выполнена в герметичном, ударопрочном металлическом корпусе, что позволяет использовать его в жестких промышленных условиях.
На 15-контактном внешнем разъеме mini-sub-D объединены RS-232 и пользовательские вводы-выводы. Общие технические характеристики совпадают с таблицей. Внешняя антенна подключается через разъем SMA.
Внешний вид M1306B показан на рис. 3.
Терминалы серии Fastrack максимально адаптированы для работы с автомобильным транспортом. Через внешний разъем MOLEX Micro Fit-4p на терминал можно подавать напряжение питания от 5 до 32 В, в том числе и непосредственно от бортовой сети автомобиля. Во встроенном блоке питания предусмотрена защита от перегрузок по току и напряжению.
Светодиодный индикатор, выведенный на переднюю панель, позволяет контролировать четыре режима работы.
Терминалы Fastrack достаточно подробно описаны в русскоязычной литературе [8-10].
Из отличительных черт M1306B следует отметить, во-первых, два ввода-вывода общего назначения, которые могут быть мультиплексированы с шиной I2C для подключения внешних устройств. Кроме того в терминале реализовано автоматическое отключение питания при подаче сигнала на последовательный порт.
Во-вторых, M1306B есть возможность создания собственных приложений пользователя для модулей с помощью открытой перепрограммируемой платформы Open AT. Эта среда представляет собой набор программ, с помощью которого разработчики
Компоненты и технологии, № 1'2005
могут писать приложение под конкретную задачу на языке высокого уровня (C++) и затем загружать его непосредственно в Flash-память модуля.
Входящие в состав Open AT дополнительные средства Remote Application Execution Tool позволяют осуществлять отладку программ непосредственно в модуле Q24xxx в режиме Embedded Application.
Для загрузки бинарных файлов в модуль не требуется никаких дополнительных блоков. В режиме «удаленного приложения» (Remote Application) программа может быть использована как имитатор работы Embedded program.
Реальная отладка прикладных программ пользователя выполняется на компьютере с помощью трассировщика и компилируется для приложения, работающего внутри модуля.
MT-232-02 — двухдиапазонный (800/ 1900 МГц) GSM-терминал на базе модуля Q2400A WAVECOM, выпускаемый российской фирмой «ТЭСС- Электроникс». Терминал предназначен для передачи данных и SMS только в режиме GSM.
Параметры данной модели аналогичны параметрам Siemens TC-35i-T. Из отличительных черт можно отметить возможность создания приложений пользователя с помощью Open AT.
FALCOM TANGO — двухдиапазонный (800/1900 МГц) GSM/GPRS-терминал на базе модуля Q2406A WAVECOM, производимый фирмой Falcom (www.falcom.de).
Параметры данной модели аналогичны параметрам Fastrack, M1206 WAVECOM. В отличие от моделей WAVECOM, данный терминал имеет второй последовательный интерфейс RS232 (Rx, Tx) (Slave), выведенный на RJ45 8pin (shielded).
GSM/GPRS-терминалы на базе модулей производства Sony Ericsson
Продукция Sony Ericsson менее известна на российском рынке, чем терминалы рассмотренных выше фирм. Однако благодаря специфическим техническим характеристикам и агрессивной политике дистрибьюторов, GSM/GPRS-изделия Sony Ericsson завоевывают в последние годы все большую популярность. Продукцию Sony Ericsson отличают, прежде всего, расширенный температурный диапазон, перепрограммируемые интерфейсы пользователя и среда разработки программных приложений M2mPower.
Sony Ericsson GT47 — внешний терминал GSM 900/1800, GPRS класс 8, разработанный на базе модуля GR47. Дополнительную информацию о модулях и терминалах Sony Ericsson можно найти в одном из предыдущих выпусков журнала [11].
Основные технические и функциональные характеристики терминала GT47 соответствуют базовому модулю GR47 и приведены в таблице.
Корпус терминала GT47 выполнен из ударопрочного полистирола. На верхней крышке корпуса имеется держатель SIM-карты. На боковых стенках размещены индикатор режима работы, интерфейсные разъемы, разъемы для подачи
питания, антенный разъем. Внешняя антенна подсоединяется через FME-разъем (рис. 4).
В терминале GT47 на внешнем 15-контактном разъеме объединены выводы RS-232, АЦП (или цифровой конфигурируемый вход), два цифровых конфигурируемых входа и два цифровых выхода, индикатор входящего вызова, расширенные цифровые линии ввода-вывода. Напряжение питания от 5 до 32 В подается через отдельный разъем.
Габариты GT47 составляют 77x67x26 мм, вес — 110 г.
Терминал GR47 имеет встроенный TCP/IP-стек, выводы (контакты под пайку) для подключения сильноточных линий различных переключателей и реле, перепрограммируемый аудиоинтерфейс, позволяющий работать с внешними устройствами.
Библиотека TCP/UDP/IP содержит следующие команды:
• открытие/закрытие IP-соединения с выделением динамического IP-адреса;
• отправка/прием TCP-пакета;
• отправка/прием UDP-пакета;
• преобразование URL в IP-адрес;
• получение текущей IP-информации.
Это позволяет реализовать приложения клиента FTP и E-Mail, а также веб-браузер (при подключении к терминалу клавиатуры и жидкокристаллического дисплея).
Из уникальных характеристик GR47 следует отметить:
• расширенный температурный диапазон — от -30 до +75 °С;
• возможность конфигурации 15-контактного интерфейса под конкретные проекты пользователя;
• средства разработки приложений пользователя.
Функция конфигурации внешнего интерфейса позволяет сформировать с помощью специальных АТ-команд необходимый для решения конкретной задачи набор вводов-выводов. При этом появляется возможность применения в терминале GT47 двух последовательных интерфейсов RS-232 (EIA/TIA 574), дополнительных АЦП и GPIO (1-AI, 3-DI, 5DO).
Для разработки и загрузки приложений пользователя используется программно-аппаратный комплекс «M2mpower».
В качестве отладочного комплекта может быть использован набор на базе GT47, включающий терминал, антенну, источник питания, интерфейсные кабели, гарнитуру и документацию.
Набор программного обеспечения M2mpow-er package CD включает интегрированную среду разработки M2mpower IDE, редактор, интерпретатор, примеры скриптов, техническую документацию.
Язык программирования построен на фундаменте ANSI C.
Загрузка скрипта в модуль осуществляется с помощью IDE M2mpower двумя АТ-коман-дами (AT*E2APC и AT*E2APD) по протоколу обмена XModem.
Следует подчеркнуть, что в модуль загружается скрипт, а не выполняемый командный файл. В модуле находится интерпретатор скрипта, взаимодействующий с внутренним менеджером памяти и библиотекой функций, работающей непосредственно с базовым ПО.
Sony Ericsson GT29 — внешний терминал GSM 900/1800, GPRS класс 8, разработанный на базе модуля GM47 [12].
GM29 — это простой и дешевый внешний терминал. На 9-контактный интерфейсный разъем модели GM29 выведен только RS232 (8 контактов). Девятый контакт разъема заведен на индикатор входящего вызова (ring indicator). Терминал выполняет все стандартные функции, которые могут быть реализованы с помощью АТ-команд через RS232. Базовые характеристики соответствуют таблице.
MT-232-02 — двухдиапазонный терминал GSM 800/1900 МГц, GPRS класс 8 на базе модуля Sony Ericsson GM47, производимый российской фирмой «ТЭСС-Электроникс». Параметры данной модели аналогичны параметрам GM29.
STD32 — двухдиапазонный терминал GSM 800/1900 МГц, GPRS класс 8 на базе модуля Sony Ericsson GM47, выпускаемый фирмой Telic (www.telic.de). Эта модель предназначена для дистанционного управления различными бытовыми приборами и исполнительными устройствами охранных сигнализаций с помощью SMS, посылаемых с мобильного телефона или с центрального диспетчерского пункта. Кроме перечисленных в таблице стандартных характеристик необходимо выделить наличие двух управляемых силовых выходов (6 А, 250 В) и двух управляемых через SMS цифровых входов.
GSM/GPRS-терминалы производства фирмы Enfora
Несмотря на то, что GSM/GPRS-модули и терминалы производства фирмы Enfora (www.enfora.com) хорошо известны в Америке и Западной Европе, эта марка практически незнакома российским разработчикам.
В 2004 году, проанализировав рост спроса на промышленные GSM/GPRS-модули и терминалы в Восточной Европе, компания Enfora начала свою деятельность в России. В отличие от WAVECOM, Sony Ericsson и Siemens, Enfora предлагает пользователям не тратить время на разработку собственных уникальных приложений, а воспользоваться готовыми стандартными программными блоками. В идеологии продукции Enfora упор делается на то, что все необходимые для интеграции с «классическими» схемами сопряжения различных счет--------------------------------- 133
Компоненты и технологии, № 1'2005
чиков и другой телеметрической аппаратуры опции уже есть в базовой прошивке модулей Enabler-IIG Enfora.
Семейство продуктов Enfora Enabler представляет собой целостную платформу с большим набором разнообразных функций, упрощающих разработку и интеграцию сложных встраиваемых приложений, а также адаптацию традиционных задач в области M2M. Enfora Enabler позволяет обойтись базовыми настройками для реализации многих задач, которые ранее требовали сложного процесса разработки ПО и аппаратного обеспечения.
Spider SA — внешний GSM/GPRS-терминал на базе модуля Enabler-II (GPRS класс 10).
В настоящее время выпускаются три модели этого терминала— GSM1202, GSM1203, GSM1208, предназначенные для работы, соответственно, в диапазонах GSM 900/1800, GSM 1900, GSM 850/900/1800/1900.
Терминалы серии Spider SA выполнены в герметичном, ударопрочном металлическом корпусе, предназначенном для эксплуатации в жестких промышленных условиях. Общие технические характеристики аналогичны данным, приведенным в таблице. Размеры — 55x87x30 мм.
На передней панели размещены SMA-разъем для внешней антенны, разъем для подключения гарнитуры, держатель SIM-карты с автоматическим выталкивателем, светодиодный индикатор режимов работы. На задней панели размещены разъемы интерфейсов питания, RS-232 и интерфейса пользовательских вводов-выводов.
Напряжение питание терминала (от 5 до 30 В) подается через разъем Molex-2-pin. Последовательный интерфейс RS-232 v24 выведен на стандартный 9-контактный разъем. На 8-контактном разъеме Wago имеются выводы пяти пользовательских программируемых вводов-выводов, вход микрофона и выход динамика.
Из отличительных черт терминала Spider SA необходимо выделить мощный интерфейс АТ-команд, что полезно для тех случаев, когда требуется разработка сложных специфических комплексов с применением модулей беспроводной связи. Интегрированные в базовый модуль Enabler стандартные функции помогают разработчику ускорить процесс разработки за счет экономии времени, необходимого на конфигурирование вспомогательных устройств.
В число наиболее значимых функций Enabler входит возможность прозрачного подключения традиционных устройств типа счетчиков, сенсоров охранных систем и разного рода измерительных модулей к сети GPRS (и далее к IP). Как правило, подобные устройства подключаются к компьютеру через последовательный интерфейс, а функции управления (считывание/запись информации, передача в эфир) возложены на ПО компьютера или внешнего МК. Наличие в Enabler функции сборка/разборка пакетов (Packet Assembler/Disassembler — PAD) позволяет подключить терминалы Enfora напрямую к счетчику (сенсору и т. п.) и осуществлять сбор информации со счетчика и передачу по GRPS-сети без какой-либо дополнительной доработки измерительной схемы или написания до-
полнительного внешнего ПО [15]. Данная модель терминала Spider SA может быть сконфигурирована таким образом, чтобы при включении питания автоматически активировалась функция PAD, устройство регистрировалось в сети, и начинался сбор и передача информации с подключенного к терминалу счетчика.
Благодаря тому что в базовом модуле Enabler предусмотрены широкие возможности по обработке событий, терминал Spider SA может быть запрограммирован таким образом, чтобы внешние события (такие как, например, регистрация в сети) отслеживались и вызывали бы определенного рода действия (изменение состояния выходного интерфейса, посылка SMS-сообщения и др.). Подобные функции обработки событий не требуют внешнего контроллера и доступны через AT-команды. Примером прикладного использования функционала обработки событий может быть часть решения по контролю доступа в помещение, когда сигнал, поступающий на I/O-интерфейс модуля, вызывает автоматическую посылку SMS-сообщения (или UDP-пакета по IP-сети). В качестве другого примера можно привести процедуру установления телефонного соединения на заданный номер и включение камеры слежения. Подобного рода действия могут быть запрограммированы посредством использования AT-команд, а в дальнейшем при необходимости перепрограммированы как на месте, так и удаленно, с доступом к модему по сети GSM/GRPS. Для конфигурирования пользовательских I/O используется программный отладочный комплект Enfora Event Tools [16]. Никакого дополнительного оборудования для этого не требуется. Перепрограммирование может быть выполнено на любом ПК с использованием стандартных программ ProCom Hyper Terminal.
В качестве другой отличительной черты Spider SA необходимо выделить IP-ориентированный интерфейс управления. Известно, что с IP и GPRS-модемами связан ряд архитектурных нюансов. Например, в большинстве случаев оператор сотовой связи предоставляет динамический адрес для устройств передачи данных GPRS. В связи с этим возникает ряд сложностей, когда требуется передать информацию по IP-сети GPRS-устройству, адрес которого заранее неизвестен. Адрес устройства, видимый во внешней IP-сети, может изменяться уже после подключения к сети GPRS. Терминалы Enfora могут быть настроены таким образом, чтобы автоматически осуществлялась посылка сообщения на один или несколько серверов. Это позволяет своевременно оповещать наружные серверы управления, поскольку принятое сервером сообщение содержит актуальный IP-адрес устройства, а внутри сообщения содержится определенная информация, позволяющая идентифицировать конкретного отправителя. Еще одной полезной особенностью является возможность работы с устройством через последовательный порт по IP с использованием выделенного статического IP-адреса.
Для того, чтобы понять особенность терминалов Enfora, следует отметить, что продукция других производителей позволяет работать
с устройством по IP через «внутренний» последовательный интерфейс, пользуясь только «внешним» IP-адресом, и только после того, как установлено внешнее GPRS-соединение с оператором. Поэтому при потере соединения с GPRS-сетью или при изменении внешнего IP-адреса связь с беспроводным устройством по IP через «внутренний» последовательный интерфейс может быть потеряна.
Рассмотренное выше свойство терминала Enfora выгодно отличает его от других изделий аналогичного класса. Подобный функционал в сочетании с возможностью трансляции IP-адресов позволяет реализовать более гибкие схемы использования терминалов Enfora.
Более подробную информацию о терминалах серии Spider SA можно найти в документации [13, 16].
Spider SA-GL — внешний GSM/GPRS-терминал на базе модуля Enabler-II (GPRS класс 10).
В состав серии входят три модели этого терминала — GSM1212, GSM1213, GSM1218, для работы в диапазонах частот соответственно GSM 900/1800, GSM 1900, GSM 850/900/ 1800/1900.
Терминалы серии Spider SA-GL (рис. 5) — упрощенный и более дешевый вариант рассмотренной выше модели Spider SA.
Рис. 5. Внешний вид терминала Spider SA-GL Enfora
В терминале Spider SA-GL на заднюю панель выведены только разъем питания (5-9 В) и 9-контактный стандартный разъем RS-232. В этом терминале нет пользовательских вводов-выводов. По сути, этот терминал аналогичен терминалам Siemens MC-35i-T и GT-29 Sony Ericsson.
Более подробную информацию о Spider SA-GL можно найти в документации [17].
Новая версия Spider SA-GL, анонсированная Enfora в конце 2004 года, будет выполнена с USB-интерфейсом и питанием непосредственно от этой шины. Модель поступит в коммерческую продажу в I квартале 2005 года.
Spider MT-G — внешний терминал GSM/ GPRS 900/1800, GPRS класс 10 на базе модуля Enabler-II. Эта модель предназначена для эксплуатации на автомобильном транспорте. В металлическом корпусе терминала имеется также GPS-навигатор. Модель позволяет определять в автоматическом и ручном режимах технические характеристики грузового автомобиля, текущие координаты его местонахождения и передавать эту информацию на центральный диспетчерский пульт.
Компоненты и технологии, № 1'2005
По GSM/GPRS-каналу можно передавать как данные, так и голосовые сообщения. В модели предусмотрен режим автоматической передачи в аварийных ситуациях.
Технические параметры GSM/GPRS-блока соответствуют рассмотренной выше модели Spider-SA.
Из характерных особенностей данной модели можно выделить совмещенный c GSM/ GPRS-терминалом 12-канальный GPS-приемник на базе модуля Trimble. Кроме того, в данной модели имеются два дополнительных ввода-вывода для 12-разрядных АЦП, контролируемые с помощью AT-команд.
На передней панели Spider-MT-G размещены SMA-разъемы для внешних антенн GPS и GSM, разъем питания (5-30 В), держатель SIM-карты с автоматическим выталкивателем, светодиодный индикатор режимов работы. На задней панели размещены разъемы RS-232, гарнитуры и интерфейса пользовательских вводов-выводов.
На 12-контактном разъеме интерфейса пользователя выведены пять программируемых I/O, два микрофонных вывода (плюс и минус), два вывода динамика (плюс и минус) и два ввода-вывода АЦП. Размеры блока — 100x125x40 мм. Подробная информация о модели Spider MT-G приведена в документации [18].
GSM/GPRS-терминалы на базе модулей производства Motorola
GSM/GPRS-модули G18 и G20 производства Motorola хорошо известны в России. Сама фирма Motorola в настоящее время не выпускает терминалы, оставляя этот рынок своим партнерам — системным интеграторам, ссылки на продукцию которых можно найти на сайте www.motorola.com.
В России сейчас наибольшей популярностью пользуется сертифицированный GSM/GPRS-терминал SCMi250u на базе модуля G20 Motorola, производимый фирмой Solomon.
Модель Solomon SCMi250u представляет собой полностью готовый к работе четырехдиапазонный (850/900/1800/1900 МГц) GSM/ GPRS-терминал (GPRS класс 8), изготовленный на базе модуля Motorola (рис. 6). Терминал предназначен для подключения к шине USB1.1.
Основное отличие от продукции других производителей заключается в том, что питание
Рис. 6. Внешний вид терминала SolomonSCMi250u
на терминал поступает непосредственно с разъема USB, что позволяет избавиться от лишнего провода и внешнего блока питания.
Терминал предназначен для использования в качестве беспроводного модема в комплекте с любыми типами компьютеров, имеющих шину USB 1.1.
Модель SCMi250u может быть использована для выхода в Интернет в режиме GPRS, работы с e-mail и для других прикладных задач.
В промышленной телеметрии эта модель используется на центральных диспетчерских пунктах для обеспечения связи с удаленными GSM/GPRS-терминалами.
Устойчивая работа в сетях российских операторов обеспечивается за счет универсального драйвера, входящего в комплект поставки.
Из других технических характеристик следует выделить:
• диапазон частот GSM 850/900/1800/1900 МГц;
• GPRS класс 8;
• скорость передачи данных до 64 кбит/с;
• интерфейс USB 1.1;
• размеры 60x35x12 мм;
• вес 15 г.
GSM/GPRS-терминалы производства фирмы Nokia
В России марка фирмы Nokia пользуется давней и заслуженной популярностью благодаря сотовым телефонам и GSM-шлюзам. Терминалы на базе GSM/GPRS-модулей этой фирмы известны меньше. Это связано с тем, что идеология Nokia в области GSM/GPRS-телеметрии значительно отличается от рассмотренных выше концепций других производителей. Фирма Nokia ориентируется в первую очередь на рынок торгового оборудования, игровых автоматов и бытовой электроники, с удаленным контролем и управлением домашних приборов и оборудования с помощью сотовых телефонов. Успешное функционирование GSM/GPRS-оборудования в этой области рынка возможно только при тесной кооперации производителей оборудования, разработчиков специального программного обеспечения и операторов сетей сотовой связи. С этой целью Nokia разработала свою стратегическую модель под названием M2M Gateway (http:// www.nokia.com/nokia/0,1522,,00.html?orig=/m2m), включающую три основных блока:
• GSM/GPRS-модули или терминалы со специальным набором функций;
• специальное программное обеспечение для шлюза между удаленным GSM/GPRS-терминалом и сервером приложений;
• открытое программное обеспечение для приложений пользователя, работающих на удаленных устройствах.
Подробнее об этом будет сказано ниже.
Дополнительную информацию можно найти в статье [19].
Nokia30 — внешний терминал GSM 900/1800, GPRS класс 8 на базе модуля Nokia12. Основные технические характеристики этого терминала соответствуют таблице. Из характерных особенностей данной модели можно выделить такие специфические функции, как отправка SMS при изменении состояния
цифровых I/O. С другой стороны, принимаемые сообщения могут изменять состояния пользовательских вводов-выводов.
Таким образом, терминал Nokia30 может работать как простое устройство ввода-вывода, управляемое SMS, без внешнего микроконтроллера.
При работе с внешним устройством на базе ПК или МК терминал может взаимодействовать с удаленным сервером приложений через M2M Gateway. В этом режиме данные по последовательному порту могут передаваться с использованием транспортного протокола по спецификации CORBA. Это позволяет дистанционно активизировать заданные функции на другом устройстве и принимать отклик этих устройств с новыми измененными параметрами.
В режиме M2M Gateway данные могут передаваться одновременно по каналам GSM, GPRS и по телефонной сети через модемный пул. В этом случае на удаленных терминалах и центральном сервере используется универсальный программный интерфейс, разработанный на базе CORBA.
Однако следует подчеркнуть, что реализация работы через M2M Gateway возможна только при предоставлении дополнительных услуг со стороны оператора сотовой связи, и в первую очередь, при организации выделенных физических линий от шлюза до коммуникационного центра оператора.
Так же, как и в рассмотренном выше модуле TC-45, в моделях Nokia предусмотрена разработка приложений пользователя, написанных на Java. Программное обеспечение M2M Gateway также написано на Java. Поэтому разработка приложений для этой платформы может выполняться достаточно просто с использованием свободно распространяемых в Интернет прикладных программ.
Заключение
Обзор продукции GSM/GPRS-терминалов различных производителей показывает, что этот сегмент рынка развивается очень быстро. На рынке постоянно появляются новые имена производителей и названия новых моделей. Вместе с тем меняется и политика производителей.
Если несколько лет назад ведущие мировые производители старались выпускать только ОЕМ-модули, то сегодня на рынке можно видеть GSM/GPRS-терминалы производства практически всех ведущих фирм. Как и в случае с сотовыми телефонами, наблюдается усложнение моделей за счет добавления вспомогательных опций. Крупные производители повернулись в сторону производства сложных GSM/GPRS-модемов со специфическими функциями. При этом упор делается, в первую очередь, на М2М-применения и на разработку приложений пользователя.
В ориентации продукции ведущих фирм намечаются следующие наиболее приоритетные направления:
• сложные корпоративные сети, включающие беспроводные структуры;
• сети с соединением типа «точка-точка в режиме GPRS»;
Компоненты и технологии, № 1'2005
• контроль бытовых приборов и оборудования через сотовые телефоны;
• торговые и игровые автоматы.
Можно обратить внимание, что с ростом рынка увеличивается и число системных интеграторов крупных производителей, в том числе и в России. Эти системные интеграторы, работающие в разных нишевых направлениях, стараются найти в предлагаемом списке ОБМ/ОРЯБ-терминалов те дополнительные функции, которые наиболее полно удовлетворяли бы их специфическим требованиям.
Учитывая это, не имеет никакого смысла выделять тот или иной терминал из рассмотренных в данном обзоре. Каждая модель имеет свои преимущества и свои недостатки именно с точки зрения использования для конкретных специфических задач.
Поэтому подход к выбору необходимой модели должен основываться на комплексном анализе следующих параметров:
• оптимальное сочетание необходимых функций и технических параметров, сосредоточенных в одном терминале;
• адекватность заявляемых технических параметров реальным характеристикам, полученным при эксплуатации образцов;
• надежность работы при эксплуатации в различные периоды загрузки в сетях различных операторов;
• наличие технической документации, необходимой для быстрой интеграции в конечное изделие;
• уровень технической поддержки. ММ
Литература
1. Виктор Алексеев. GSM/GPRS модули ведущих мировых производителей // «Электронные компоненты». 2004. № 5.
2. TC35, Cellular Engine, Hardware Interface Description, Version: 02.10, DocID: TC35-HD-01-V02.10. Siemens AG. 2001.
3. MC35, Siemens Cellular Engine, Hardware Interface Description, Version: 04.00, DocId: MC35_HD_01_V04.00. 02.04.2002.
4. Виктор Алексеев. Телеметрические модемы GSM/GPRS серии MT-xx-232 производства российской компании «ТЭСС-Элек-троникс» // Компоненты и технологии. 2004. № 4.
5. Виктор Алексеев. Новый модуль TC-45 производства Siemens с открытой перепрограммируемой платформой на базе Java // Компоненты и технологии. 2004. № 7.
6. XTC-45: Industrial GPRS modem. User Guide. v.01. XACOM. 2004.
7. CellRoute-GSM Installation and User Guide. Telecom FM. 2003.
8. Виктор Алексеев. GSM/GPRS-модемы WAVECOM и пакетная передача данных
в системах GSM/GPRS-телеметрии // Компоненты и технологии. 2003. № 2.
9. Виктор Алексеев, Алексей Бараев. Работа в режиме GPRS с модемами WAVECOM // Мобильные системы. 2003. № 5.
10. Наталья Иванен. GSM/GPRS и CDMA модемы для беспроводной передачи данных // Мобильные системы. 2004. № 9.
11. Олег Воробьев. GSM/GPRS-терминалы и модули Sony Ericsson с расширенным температурным диапазоном и программируемым интерфейсом // Компоненты и технологии. 2004. № 9.
12. GT47/GT48. Technical Description. Publication number: LZT 123 7607 R1A. Sony Ericsson Mobile Communications International. 2003.
13. GSM0000WP001. Enabler-G Product Features Differentiators. Rev 1.02.
14. GSM0000PB001MAN. Enfora Spider SA. User manual. Rev.1.05.
15. GSM0000AN11. PAD Configuration and use. Rev. 1.04.
16. GSM0000PB003MAN. Enfora Event Tools. Rev.1.00. User Manual.
17. GSM1200PB001MAN. Enfora GSM/GPRS. Spider SA-GL. User manual. Rev.1.01.
18. GSM2000PB001MAN. Enfora GSM/GPRS. Spider MT. User manual. Rev.1.03.
19. Александр Елисеев. Практика применения GSM-модулей Nokia-12 в М2М-приложе-ниях // Современная электроника. 2004. № 1.
