komunikačné rozhranie pre gsm modemdiplom.utc.sk/wan/707.pdf · 4.12 príkaz at+cced (cell...

64
I Komunikačné rozhranie pre GSM modem DIPLOMOVÁ PRÁCA MÁRIO MURGAŠ ŽILINSKÁ UNIVERZITA V ŽILINE Elektrotechnická fakulta Katedra telekomunikácií Študijný odbor: RÁDIOKOMUNIKÁCIE Vedúci diplomovej práce: Ing. Peter Brída Stupeň kvalifikácie: inžinier (Ing.) Dátum odovzdania diplomovej práce: 19.5.2006 ŽILINA 2006

Upload: trinhdat

Post on 23-Jun-2018

217 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: Komunikačné rozhranie pre GSM modemdiplom.utc.sk/wan/707.pdf · 4.12 Príkaz AT+CCED (Cell environment description) ... PSK Phase Shift Keying ... DIG. I/O ANTÉNA

I

Komunikačné rozhranie pre GSM modem

DIPLOMOVÁ PRÁCA

MÁRIO MURGAŠ

ŽILINSKÁ UNIVERZITA V ŽILINE

Elektrotechnická fakulta Katedra telekomunikácií

Študijný odbor: RÁDIOKOMUNIKÁCIE Vedúci diplomovej práce: Ing. Peter Brída

Stupeň kvalifikácie: inžinier (Ing.) Dátum odovzdania diplomovej práce: 19.5.2006

ŽILINA 2006

Page 2: Komunikačné rozhranie pre GSM modemdiplom.utc.sk/wan/707.pdf · 4.12 Príkaz AT+CCED (Cell environment description) ... PSK Phase Shift Keying ... DIG. I/O ANTÉNA

Žilinská univerzita v Žiline, Elektrotechnická fakulta,

Katedra telekomunikácií

_____________________________________________________________

ANOTAČNÝ ZÁZNAM – DIPLOMOVÁ PRÁCA

Priezvisko a meno: Murgaš Mário Rok 2005/2006

Názov diplomovej práce: Komunikačné rozhranie pre GSM modem

Počet strán text. časti: 45 Počet obrázkov: 12 Počet tabuliek: 7

Počet grafov: 0 Počet strán príloh: 5 Počet použ. lit.: 13

Anotácia:

Diplomová práca je zameraná na vytvorenie grafického komunikačného rozhrania

pre pripojenie GSM modemu k počítaču. Spolu s vytvoreným programom slúži ako

monitorovacia jednotka pre výučbu, kde je možné sledovať správanie sa GSM siete.

Annotation:

This thesis is focused on creating graphic communication interface to connect

GSM modem to PC. GSM modem together with created software serves as monitoring

element for education, where is possible to watch how GSM network acts.

Kľúčové slová: GSM, monitorovanie, AT príkaz, ,GSM modem, bunka

Vedúci práce: Ing. Peter Brída

Recenzent: doc. Ing. Vladimír Wieser, PhD.

Dátum: 19. 5. 2005

Page 3: Komunikačné rozhranie pre GSM modemdiplom.utc.sk/wan/707.pdf · 4.12 Príkaz AT+CCED (Cell environment description) ... PSK Phase Shift Keying ... DIG. I/O ANTÉNA

I

Obsah 1 Úvod .................................................................................................................................1 2 GSM modem....................................................................................................................2

2.1 Teoretický rozbor GSM modemu ..............................................................................2 2.2 Funkcie modemu........................................................................................................6

2.2.1 Hlasové možnosti................................................................................................6 2.2.2 Dátový prenos .....................................................................................................7

2.2.2.1 HSCSD.........................................................................................................7 2.2.2.2 GPRS............................................................................................................8 2.2.2.3 EDGE.........................................................................................................10

2.2.3 SMS (Short Message Service) ..........................................................................12 2.3 Aplikácie GSM modemu .........................................................................................13

2.3.1 Aplikovateľnosť SMS.......................................................................................14 2.3.2 Príklady využitia SMS ......................................................................................14

2.4 Podrobný popis použitého zariadenia ......................................................................16 3 Syntax AT príkazov ......................................................................................................18 4 Výber AT príkazov .......................................................................................................22

4.1 Príkaz ATD (Dial command D) ...............................................................................22 4.2 Príkaz ATH (Hang-Up command H).......................................................................22 4.3 Príkaz AT+CPBF (Find Phonebook Entries)...........................................................23 4.4 Príkaz AT+CPBW (Write Phonebook Entry)..........................................................23 4.5 Príkaz AT+CPBP (Phonebook Search) ...................................................................24 4.6 Príkaz AT+CPIN......................................................................................................24 4.7 AT+CMGS (Send Message) ....................................................................................26 4.8 AT+CMGW (Write Message to Memory) ..............................................................27 4.9 AT+CMGR (Read Message) ...................................................................................27 4.10 AT+CMGD (Delete Message)...............................................................................29 4.11 Príkaz AT+CSQ (Signal Quality) ..........................................................................30 4.12 Príkaz AT+CCED (Cell environment description)................................................31

5 Grafické rozhranie........................................................................................................33 5.1 Monitorovacie funkcie .............................................................................................33 5.2 Komunikačné funkcie ..............................................................................................34 5.3 Lokalizačné funkcie .................................................................................................34

5.3.1 Cell Identity (CI )..............................................................................................35 5.3.2 Timing Advance (TA).......................................................................................35

5.4 Popis programu ........................................................................................................36 5.4.1 Ponuka Nastavenia............................................................................................37 5.4.2 Ponuka Bunka ...................................................................................................37 5.4.3 Ponuka CSQ+TA ..............................................................................................39 5.4.4 Ponuka Prihlásiť................................................................................................40 5.4.5 Ponuka SMS......................................................................................................40 5.4.6 Ponuka Ostatné .................................................................................................41 5.4.7 Ponuka Volanie.................................................................................................41 5.4.8 Ponuka Záznam.................................................................................................43

5.5 Požiadavky pre program ..........................................................................................44 6 Záver ..............................................................................................................................45 Zoznam použitej literatúry .............................................................................................46

Page 4: Komunikačné rozhranie pre GSM modemdiplom.utc.sk/wan/707.pdf · 4.12 Príkaz AT+CCED (Cell environment description) ... PSK Phase Shift Keying ... DIG. I/O ANTÉNA

II

Zoznam obrázkov Obr. 2.1 Jednoduchá bloková schéma GSM modemu.........................................................3 Obr. 2.2: Zapojenie SIM konektoru.....................................................................................4 Obr. 2.3 Schéma komunikácie zariadení podľa normy RS 232C........................................5 Obr. 2.4 Formát sériového prenosu......................................................................................6 Obr. 2.5 PDU formát pre odoslanie SMS .........................................................................13 Obr. 3.1 Základná štruktúra príkazu ..................................................................................18 Obr. 3.2 Odpoveď na príkaz ..............................................................................................19 Obr. 5.1 Nastavenie sériového portu..................................................................................36 Obr. 5.2 Zobrazenie vlastností obsluhujúcej a susedných buniek .....................................38 Obr. 5.3 Úroveň prijímaného signálu (rssi), bitová chybovosť (BER) a parameter TA....39 Obr. 5.4 Ponuka SMS a jej podporované funkcie programom .........................................41 Obr. 5.5 Vytvorenie rečového spojenia a aplikácie s telefónnym zoznamom...................42 Obr. 5.6 Záznam monitorovania GSM siete ......................................................................43

Page 5: Komunikačné rozhranie pre GSM modemdiplom.utc.sk/wan/707.pdf · 4.12 Príkaz AT+CCED (Cell environment description) ... PSK Phase Shift Keying ... DIG. I/O ANTÉNA

III

Zoznam tabuliek Tab. 2.1 Signály rozhrania SIM ...........................................................................................4 Tab. 2.2 1-4 trieda HSCSD ..................................................................................................7 Tab. 2.3 Systémy kódovania GPRS pre 1 časový slot .........................................................9 Tab. 2.4 Kódovacia schéma EDGE ..................................................................................11 Tab. 4.1 Úroveň signálu (rssi) ...........................................................................................30 Tab. 4.2 Bitová chybovosť..................................................................................................30 Tab. 4.3 Úroveň signálu (RxLev) .......................................................................................32

Page 6: Komunikačné rozhranie pre GSM modemdiplom.utc.sk/wan/707.pdf · 4.12 Príkaz AT+CCED (Cell environment description) ... PSK Phase Shift Keying ... DIG. I/O ANTÉNA

IV

Zoznam použitých skratiek APN Access Point Name Meno bodu prístupu ASCII American Standard Code for Information Interchange Americký štandardný kód pre výmenu informácii AT ATtention Príkaz BCCH Broadcast Control Channel Kanál konfigurácie BER Bit Error Rate Bitová chybovosť BSC Base Station Controller Ovládač základňovej stanice BSIC Base Station Identification Code

Identifikačný kód základňovej stanice BTS Base Transceiver Station

Vysielacia a prijímacia základňová stanica CI Cell Identity

Identita bunky CSD Circuit Switched Data

Prenos dát s prepájaním okruhov CSQ Signal Quality Kvalita signálu DCE Data Comunication Equipment

Komunikačné dátové zariadenie DTE Data Terminal Equipment

Koncové dátové zariadenie DTMF Dual Tone Multi Frequency

Tlačítková kmitočtová voľba ECSD Enhanced Circuit-Switched Data

Zlepšený prenos dát s prepojovaním okruhov EDGE Enhanced Data Rates for Global Evolution

Zvýšené prenosové rýchlosti pre globálny vývoj EGPRS Enhanced General Packet Radio Service

Zlepšené GPRS E-OTD Enhanced Observed Time Difference

Zlepšený rozdiel pozorovaného času príchodu ETSI European Telecommunications Standards Institute

Európsky telekomunikačný štandardizovaný inštitút FSK Frequency Shift Keying

Kľučovanie s frekvenčným posunom GGSN Gateway GPRS Support Node

Podporný uzol priechodu GPRS GMSK Gaussian Minimum - Shift Keying

Gaussova modulácia MSK GPRS General Packet Radio Service

Všeobecná paletová rádiová služba GPS Global Positioning System

Globálny polohový systém

Page 7: Komunikačné rozhranie pre GSM modemdiplom.utc.sk/wan/707.pdf · 4.12 Príkaz AT+CCED (Cell environment description) ... PSK Phase Shift Keying ... DIG. I/O ANTÉNA

V

GSM Global System for Mobile Comunication Globálny systém pre mobilné komunikácie

HSCSD High Speed Circuit Switched Data Vysokorýchlostný prenos dát s prepájaním okruhov

IP Internet Protocol Internetový protokol

IRQ Intrrupt ReQuest Prerušenie odpovede

IWF InterWorking Function Funkcia spolupráce

LAC Local Area Code Kód lokalizačnej oblasti

M2M Machine-to-Machine Zariadenie - zariadenie

MCC Mobile Country Code Kód krajiny

MCS Modul Code Schema Modulačné kódové schémy

ME Mobile Equipment Koncové zariadenie

MNC Mobile Network Code Kód siete mobilného operátora

MO Mobile Originated Rečové volania z mobilnej stanice

MS Mobile Station Mobilná stanica

MSC Mobile Switching Centre Rádiotelefónna ústredňa

MSK Minimum – Shift Keying Kľučovanie s minimálnym zdvihom

PC Personal Computer Osobný počítač

PDU Protocol Description Unit Protokol popisu jednotky

PIN Personal Identification Number Personálne identifikačné číslo

PSK Phase Shift Keying Kľučovanie posunom fázy

PUK Personal Unblocking Key Odblokovací kľúč PIN kódu

RLP Radio Link Protokol Protokol rádiového spojenia

RxLev Receiver signal Level Úroveň prijímaného signálu SGSN Serving GPRS Support Node

Obslužný podporný uzol GPRS SIM Subscriber Identity Module

Účastnícky identifikačný modul SMCB Short Message Cell Broadcast

Bunkové vysielanie krátkych správ

Page 8: Komunikačné rozhranie pre GSM modemdiplom.utc.sk/wan/707.pdf · 4.12 Príkaz AT+CCED (Cell environment description) ... PSK Phase Shift Keying ... DIG. I/O ANTÉNA

VI

SMS Short Message Service Služba krátkych správ

SMSC Short Message Service Center Centrum služby krátkych správ

SW SoftWare Program

TA Terminal Adapter Koncová prípojka

TA Timing Advance Časový predstih

TCP Transmission Control Protocol Protokol pre riadenie prenosu

TDMA Time Division Multiple Access Viacnásobný prístup s časovým delením

TE Terminal Equipment Koncové zariadenie

TCH Traffic Channel Prevádzkový kanál

TCH/F Traffic Channel Full Rate Prevádzkový kanál s plnou rýchlosťou

TTL Tranistor Transistor Logic Tranzistorová logika

UART Universal Asynchronous Receiver Transmitter Univerzálny asynchrónny prijímač vysielač

UDP User Datagram Protocol Účastnícky datagramový protokol

UMTS Universal Mobile Telecommunications System Univerzálny mobilný telekomunikačný systém

USB Universal Serial Bus Univerzálna sériová zbernica

Page 9: Komunikačné rozhranie pre GSM modemdiplom.utc.sk/wan/707.pdf · 4.12 Príkaz AT+CCED (Cell environment description) ... PSK Phase Shift Keying ... DIG. I/O ANTÉNA

Úvod

Strana 1

1 ÚVOD

Bunkové siete pokrývajú vysoké percento obývaných regiónov. Taktiež

poskytujú dobrú infraštruktúru a voľnú dostupnosť zdrojov(informácie, pokrytie

signálom) pre globálny systém určovania polohy ako aj pre rôzne aplikácie a služby,

ktoré sú inak nedostupné. I keď rozvoj mobilných technológií začal relatívne nedávno -

pred 10-15 rokmi, je pravdepodobne najdynamickejšie sa rozvíjajúcou oblasťou

ekonomiky. Doteraz sa mobilné riešenia sústredili len na sprostredkovanie mobilnej

komunikácie - prenos hlasu, neskôr krátkych textových správ. Postupne však na sile

získava oblasť prenosu dát a mobilných služieb, prepojenie s internetom. Klienti tak už

nevyužívajú prenosné zariadenia len ako oklieštenú verziu telefónov, v lepšom prípade

e-mailových klientov známych z osobných počítačov, ale využívajú všetky možnosti

mobility a plného výkonu naraz. Práve možnosť zmeniť svoju lokalitu počas práce,

možnosť komunikovať odkiaľkoľvek a byť kdekoľvek zastihnuteľný, sa stala

konkurenčnou výhodou a stimulom pri prudkej expanzii tohto segmentu trhu.

Cieľom mojej diplomovou prácou bolo vytvorenie grafického komunikačného

rozhrania pre GSM (Global System for Mobile Communication) modem. Keďže využitie

daného modulu je široké, zameral som sa na niektoré dostupné aplikácie monitorovania

siete a lokalizáciu v nej. Program je možné využívať vo výučbovom procese ako ukážku

správania sa GSM siete alebo pri jeho ďalšom rozšírení o GPS (Global Positioning

System) modul sa ponúka možnosť, pre vytváranie presného záznamu pokrytia územia

signálom.

Page 10: Komunikačné rozhranie pre GSM modemdiplom.utc.sk/wan/707.pdf · 4.12 Príkaz AT+CCED (Cell environment description) ... PSK Phase Shift Keying ... DIG. I/O ANTÉNA

GSM modem

Strana 2

2 GSM MODEM

2.1 TEORETICKÝ ROZBOR GSM MODEMU

Modem je skratka MOdulátor/DEModulátor. V GSM sa používa GMSK

(Gaussian Minimum-Shift Keying). Táto modulácia vychádza z MSK(Minimum–Shift

Keying). Symbolová a bitová rýchlosť sú rovnaké. GMSK prenáša informáciu v zmenách

fázy nosnej, čo vedie ku konštantnej obálke signálu. To umožňuje použitie menej

zložitých zosilňovačov, bez generovania harmonického skreslenia. GMSK je odolná

(robustná) voči úzkopásmovým interferenciám, ktoré sú typickým sprievodným znakom

krátkovlného rádiového pásma. GMSK má obálku spektra tvaru Gaussovho impulzu

odkiaľ vyplýva jej pomenovanie. Typ modulácie sa môže meniť pri využívaní

technológie EDGE (Enhanced Data Rates for Global Evolution) na 8 stavovú PSK (Phase

Shift Keying) moduláciu.

GSM modem sa používa práve na pripojenie do bunkovej siete GSM. Jedná sa o

bezdrôtový modul, ktorý pracuje ako klasický dial-up modem, hlavný rozdiel medzi nimi

je v type prenosového média. GSM modem môže byť ako externé zariadenie alebo ako

PC dátová karta. Pri externom prevedení je typické pripojenie ku počítaču

prostredníctvom sériového portu RS232 alebo cez rozhranie USB (Universal Serial Bus).

Modem vo forme PC dátovej karty je navrhnutý pre použitie v laptopoch. Rovnako ako

mobilný telefón aj modem potrebuje SIM (Subscriber Identity Module) kartu pre svoju

funkčnosť. Pracuje v duálnom pásme EGSM 900/GSM1800. Je vhodný na prenos údajov

(CSD – Circuit Switched Data) a hlasu v GSM. Modem možno použiť pre zber údajov,

monitoring alebo ovládanie vzdialených systémov a použitie v automobilovom priemysle.

Používa sa taktiež na pripojenie do internetu prostredníctvom GPRS (General Packet

Radio Service) alebo EDGE hlavne v oblastiach, kde nie je možné iné pripojenie a daná

oblasť je pokrytá signálom. Pracuje v 2 režimoch:

• Príkazový.

• Dátový – režim prenosu dát.

Page 11: Komunikačné rozhranie pre GSM modemdiplom.utc.sk/wan/707.pdf · 4.12 Príkaz AT+CCED (Cell environment description) ... PSK Phase Shift Keying ... DIG. I/O ANTÉNA

GSM modem

Strana 3

Obr. 2.1 Jednoduchá bloková schéma GSM modemu

GSM modem je tvorený týmito základnými časťami:

• Riadiaca jednotka.

• GSM anténa.

• Čítačka SIM karty.

• UART.

• Digitálny I/O.

UART(Universal Asynchronous Receiver Transmitter): Vykonáva sa v ňom

prevod zo sériového kódu na paralelný kód a opačne. Pre komunikačné účely signál,

ktorý vstupuje do obvodu a vystupuje z obvodu sériovo bit po bite treba doplniť ďalšími

signálmi, ktoré kontrolujú proces vysielania a príjmu. Okrem toho sériové rozhranie musí

tiež zabezpečiť prevod logických úrovní TTL (Tranistor Transistor Logic) z UARTu na

logické úrovne používané v telekomunikačnej technike prenosu signálov. Integrovaný

obvod UART, je v počítači adresovaný ako jedno zo štandardných vstupno / výstupných

zariadení. Tieto sériové zariadenia sú v počítači označované ako COM1 až COM4, resp.

prvý sériový port adaptéra aj ako AUX = COM1. Obvody sériových portov môžu

požadovať o prerušenie IRQ.

IRQ

DEKODÉR ADRIES

VY

RO

VN

ÁV

AC

IA

PAM

ÄŤ

SIM KARTAKONEKTOR

UART

BUNKOVÁ MODEM

JEDNOTKA

DIG

. I/O

AN

TÉN

A

ZBER

NIC

A P

C/1

04

Page 12: Komunikačné rozhranie pre GSM modemdiplom.utc.sk/wan/707.pdf · 4.12 Príkaz AT+CCED (Cell environment description) ... PSK Phase Shift Keying ... DIG. I/O ANTÉNA

GSM modem

Strana 4

Anténa: Typ antény a jej kvalita sú rozhodujúcimi parametrami v určovaní

spoľahlivosti prenosu signálu medzi modemom a základňovou stanicou. Je dôležité aj

umiestnenie antény a jej zisk, ktorý sa pohybuje v jednotkách dB. Jej technické

parametre sú: 890-910 MHz (TX), 935-960MHz (RX); Odpor 50 Ohm; VSWR 1,7:1

(TX), 1,9:1 (RX); Zisk >1,5 dB.

Čítačka SIM karty: Väčšinou sa jedná o modemy ktoré podporujú len malé SIM

karty (3V), v niektorých prípadoch je možnosť vkladania aj starších SIM kariet

označených (5V) alebo je vytvorené rozhranie pre pripojenie externej čítačky. Rozhranie

pre SIM kartu sa skladá zo 6 pinov a popisuje ho tabuľka 2.1. Pokiaľ by SIM karta bola

odpojená od rozhrania počas komunikácie, mohlo by dôjsť k poškodeniu tohto rozhrania

i samotnej SIM karty. Z tohto dôvodu je súčasťou rozhrania signál GSM CCIN, ktorý

signalizuje prítomnosť zásuvky so SIM kartou. Pri vytiahnutí zásuvky so SIM kartou

z držiaku dôjde ešte pred samotným odpojením pinov SIM karty ku zmene úrovne signálu

GSM CCIN a GSM procesor okamžite ukončí prevádzku rozhrania. Držiak a zásuvka

SIM karty musí byť pravdaže tejto funkcii prispôsobené.

Signál Smer signálu Popis GSM CCGND - Oddelený zemný vodič z dôvodu zlepšenia EMC.

GSM CCCLK Výstup Hodinový signál čipu SIM karty, jeho rýchlosť nastavuje GSM procesor

GSM CCVCC Výstup Napájanie pre SIM kartu GSM CCIO Obojsmerný Dátová sériová linka GSM CCRST Výstup Resetovanie čipu SIM karty zabezpečuje GSM procesor

GSM CCIN Vstup Slúži na zistenie prítomnosti SIM karty v držiaku. Použitie je možné len v spojení s držiakom SIM karty

Tab. 2.1 Signály rozhrania SIM

Obr. 2.2: Zapojenie SIM konektoru

Page 13: Komunikačné rozhranie pre GSM modemdiplom.utc.sk/wan/707.pdf · 4.12 Príkaz AT+CCED (Cell environment description) ... PSK Phase Shift Keying ... DIG. I/O ANTÉNA

GSM modem

Strana 5

Sériové rozhranie: Technická norma sériového rozhrania, zabezpečujúca kompatibilitu

spojenia medzi terminálom a modemom zahŕňajúca aj komunikačné signály pre modem

sa nazýva rozhranie RS 232 C (európsky analóg - V.24). Podľa tejto normy sú zariadenia

rozdelené do dvoch kategórii:

• DTE (Data Terminal Equipment ) jedná sa o dátové koncové zariadenie . Aby sa

mohli údaje z tohto rozhrania prenášať, napríklad po telefónnom vedení, treba ich upraviť

pomocou DCE.

• DCE (Data Comunication Equipment). Zariadenie ukončujúce dátový okruh. Pri

prenose dátovej informácie sa potom odlišuje dátový okruh a prenosový okruh (obr. 2.3).

Obr. 2.3 Schéma komunikácie zariadení podľa normy RS 232C Komunikačné parametre sériového portu :

• Rýchlosť sériového prenosu: Je charakterizovaná počtom jednotkových intervalov

určitého charakteristického stavu (jedna z hodnôt binárnej informácie, ktorú signál

nadobúda) prenesených za jednotku času. Jej jednotkou je bit/s. Pri diaľkovom prenose

dát sa používa modulovaný signál. Rýchlosť prenosu, pri ktorej sa prenesie jeden

jednotkový interval za sekundu sa nazýva modulačná rýchlosť prenosu dát. Jej jednotkou

je Baud (Bd). Pri dvojstavovej modulácii sú jednotkové intervaly označované ako bity. V

takomto prípade je prenosová rýchlosť v Bd číselne rovná rýchlosti sériového prenosu v

jednotkách bit/s. Pri viacstavovej modulácii, keď sa v modulovanom signále počas

jedného charakteristického stavu mení polarita signálu aj niekoľkokrát, to však neplatí.

Modulačná rýchlosť prenosu sa pohybuje od 35 do 20 000 Bd (Používajú sa štandardné

rýchlosti prenosu 50, 75, 100, 150, 300, 600, 1200, 2400, 4800, 9600, 19200 Bd).

• Parita: Pre zvýšenie spoľahlivosti prenosu môžu byť údaje zabezpečené paritným

bitom, ktorý je doplnený za prenášané bity tak, aby celkový počet jednotiek bol párny

(parity odd), alebo nepárny (parity even). Prijímateľ správy si ľahko môže overiť, či pri

prenose nedošlo k chybe.

Page 14: Komunikačné rozhranie pre GSM modemdiplom.utc.sk/wan/707.pdf · 4.12 Príkaz AT+CCED (Cell environment description) ... PSK Phase Shift Keying ... DIG. I/O ANTÉNA

GSM modem

Strana 6

• Dátové bity: Predstavujú pri prenose užitočnú informáciu. Štandardne je počet

dátových bitov 8, ale nemusí to tak byť a bežne sa používa aj 7 (ak stačí prenášať len

čistý ASCII text) a niekedy aj 9.

• Štart bit, stop bit: Tieto bity slúžia na bitovú synchronizáciu pri prenose po

sériovej linke. Štart bit pri UART prenose je vždy jeden, stop bit býva najčastejšie jeden,

ale pri problémoch so synchronizáciou sa používajú aj dva, niekedy jeden a pol.

Obr. 2.4 Formát sériového prenosu

Viac informácií o sériovom rozhraní nájdete v [4].

2.2 FUNKCIE MODEMU

2.2.1 HLASOVÉ MOŽNOSTI

GSM modem má všetky funkcie ako klasický mobilný telefón. Je možné vytvoriť

telefónne spojenie z mobilnej stanice a tiež prijímať hovory. Modem možno použiť i na

núdzové volania a to i bez použitia SIM karty. Tieto modemy obsahujú zväčša buď

samostatné rozhranie pre pripojenie reproduktora a mikrofónu alebo je ich možné pripojiť

na sériové rozhranie(viď príloha č.6), čo umožňuje ich využiť v automatických hlasových

ústredniach, odkazovačoch atď. Taktiež podporuje zmenu rýchlosti prenosu v troch

úrovniach: 1. plná rýchlosť 2. zvýšená plná rýchlosť a 3. polovičná rýchlosť

(FR/EFR/HR). Pri väčšine GSM modemov nájdeme funkciu DTMF (Dual Tone Multi

Frequency). Ide o multifrekvenčnú voľbu v telefónnej sieti. Každé tlačidlo telefónu má

pridelenú určitú frekvenciu tónov. Na základe tejto charakteristiky možno cez DTMF

voľbu ovládať na diaľku telekomunikačné zariadenia ako automatické hláskové systémy,

hlasové záznamníky.

Page 15: Komunikačné rozhranie pre GSM modemdiplom.utc.sk/wan/707.pdf · 4.12 Príkaz AT+CCED (Cell environment description) ... PSK Phase Shift Keying ... DIG. I/O ANTÉNA

GSM modem

Strana 7

2.2.2 DÁTOVÝ PRENOS

GSM modemy využívajú na prenos dát služby, ktoré sú poskytované operátorom

GSM siete. Väčšina modemov podporuje štandard GPRS (Generalised Packet Radio

Service) či jeho nadstavbu EDGE (Enhanced Data for Global Evolution), alebo HSCSD

(High Speed Circuit Switched Data), kde sa jedná o dátový okruch asymetrický alebo

symetrický, transparentný alebo netransparentný.

2.2.2.1 HSCSD

HSCSD je riešenie pre rýchlejší prenos dát, kedy komunikácia mobilného

terminálu a základňovej stanice BTS (Base Transceiver Station) prebieha súčasne vo

viacerých časových slotoch vyťažených na rýchlosť 9,6 kb/s alebo 14,4 kb/s. Pridelenie

časového okna je závislé na momentálnom počte dostupných kanálov a na schopnosti

samotnej mobilnej stanice. Maximálna teoretická dosiahnuteľná rýchlosť je 57,6 kb/s.

Prenos dát pomocou HSCSD býva väčšinou asymetrický, teda vo smere od mobilnej

stanice k BTS je pridelený iný počet časových okien než v smere k mobilnej stanici.

Tento spôsob sa používa napríklad pre pripojenie k internetu, keď väčšie množstvo dát sa

prenáša smerom od siete k užívateľovi. Siete a mobilné terminály GSM sa rozlišujú podľa

parametrov multi-slot class, ktorý určuje, koľko časových slotov a v akej konfigurácii ich

je možné použiť pre vysielanie resp. príjem pri jednom dátovom spojení. Štandard

HSCSD definuje 18 tried, z nich 4 uvediem pre názornosť v tabuľke 2.2.

Trieda HSCSD Rýchlosť pre 1 časové okno (kb/s)

Max. počet časových okien na

vysielanie/príjem

Celkový max. počet časových okien

Class 1 14,4 1/1 2 Class 2 14,4 2/1 3 Class 3 14,4 2/2 3 Class 4 14,4 3/1 4

Tab. 2.2 1-4 trieda HSCSD

Podľa použitých mechanizmov na korekciu chýb je možné ju ďalej rozdeliť na:

• Transparentná dátová služba je založená na protokole V.110. Úlohou protokolu

HSCSD je udržať postupnosť informačných bitov dátového prenosu v prípade

paralelného zlúčenia dátových tokov. V prípade viackanálovej konfigurácie HSCSD sú

v rámcoch protokolu V.110 redundantné stavové bity, ktoré sa používajú na

Page 16: Komunikačné rozhranie pre GSM modemdiplom.utc.sk/wan/707.pdf · 4.12 Príkaz AT+CCED (Cell environment description) ... PSK Phase Shift Keying ... DIG. I/O ANTÉNA

GSM modem

Strana 8

synchronizáciu medzi kanálmi. Maximálna prenosová rýchlosť je 64 kb/s pri použití

bitových transparentných protokolov.

• Netransparentná dátová služba je založená na novej verzii protokolu RLP (Radio

Link Protokol) medzi mobilnou stanicou a IWF. Protokol sa stará o číslovanie rámca

a opakovaný prenos pri jeho znehodnotení a spájanie/delenie viacnásobných kanálov.

Maximálna dátová prenosová rýchlosť je 38,4 kb/s dosiahnutá používaním 4 x TCH/F9,6

prenosových kanálov a používaním 4 x TCH/F14,4 kb/s možno dosiahnuť rýchlosť až

57,6 kb/s. Ďalšie zvyšovanie dátovej služby HSCSD môže byť uskutočnené na základe

dátovej kompresie GSM, ktorá je založená na rozhraní V.42 bis.

Dátové prenosy založené na princípe prepojovaní okruhov (circuit switching),

vytvárajú súvislú prenosovú cestu s vyhradenou kapacitou, ktorá existuje po určitú dobu

súvisle v čase. Pri dátovom spojení je alokovaný určitý počet časových slotov, ktoré po

dobu spojenia nemôžu byť využité k inému účelu. Tu sa objavuje nevýhoda týchto

prenosov, spočívajúcich v pomerne obmedzenom množstve kanálov a s tým taktiež

časových slotov vnútri bunky GSM systému. Ďalšia nevýhoda sa ukazuje pri predávaní

spojenia z jednej BTS do druhej. V tomto prípade je nutné, aby nasledujúca BTS

poskytovala rovnaký alebo väčší počet voľných slotov. Inak dochádza k rozpadnutiu

spojenia (prípade transparentného režimu) alebo ku zníženiu rýchlosti (v prípade

netransparentného režimu).

2.2.2.2 GPRS

GPRS predstavuje dátový prenos v rámci systému GSM založený na princípe

prepojovania paketov. Prenášané dáta sú rozdelené na úseky, ktoré sa vložia do paketu.

Paket obsahuje záhlavie s adresu príjemcu a zakončenie. Spojenie medzi koncovými

užívateľmi nie je priame, ale je uskutočňované cez uzly. Pokiaľ uzol obdrží poškodený

paket, vysiela žiadosť o opakovanie vysielania. Pakety sú číslované, lebo môžu byť

dopravené k adresátovi rôznymi cestami s rôznou dobou prenosu. V tomto je možnosť

taktiež zbadať rozdiel od prenosu dát metódou prepojovaním okruhov, kde prenos

prebieha v reálnom čase. Sieť GPRS možno chápať ako nadstavbu nad sieť GSM, ktorá

pre svoju činnosť využíva niektoré komponenty siete GSM, predovšetkým sieť

základňových staníc BTS. Systém je doplnený o uzly:

• SGSN (Serving GPRS Support Node) smeruje v oboch smeroch dátové pakety a

obsluhuje všetkých užívateľov prihlásených do GPRS siete, ktorí sa nachádzajú v jeho

Page 17: Komunikačné rozhranie pre GSM modemdiplom.utc.sk/wan/707.pdf · 4.12 Príkaz AT+CCED (Cell environment description) ... PSK Phase Shift Keying ... DIG. I/O ANTÉNA

GSM modem

Strana 9

dosahu. Je to vlastne uzol vybavený schopnosťou komunikovať na jednej strane

s rádiovou časťou siete GPRS a na druhej strane s druhým dátovým uzlom GGSN.

• GGSN (Gateway GPRS Support Node) poskytuje rozhranie medzi GPRS sieťou a

externými sieťami pracujúcimi podľa štandardu IP alebo X.25. Plní funkciu akéhosi

smerovača.

Dáta sa prenášajú vo voľných časových slotoch, ktoré práve nevyužíva sieť GSM

pre telefonovanie. Rýchlosť prenosu závisí na počtu časových slotov, ktoré sú v daný

okamih k dispozícii a rovnako taktiež závisí na kvalite signálu. Podľa kvality signálu sa

dohodne mobilná stanica s infraštruktúrou na spôsobe kódovania prenášaných dát. GPRS

zavádza štyri rôzne kódovacie systémy (Coding Scheme), ktoré sú uvedené v tabuľke 2.3.

Systémy

kódovania

Prenosová

rýchlosť (kb/s).

CS-1 9,1 CS-2 13,4 CS-3 15,6 CS-4 21,4

Tab. 2.3 Systémy kódovania GPRS pre 1 časový slot

Kódovacie systémy majú veľký význam v tom, že dátový prenos bude prebiehať v

miestach s rôznym pokrytím signálu, vždy maximálnou bezpečnou rýchlosťou. Pre

GPRS boli definované tieto triedy terminálov:

• Class A - terminál je schopný súčastne ovládať služby GSM i GPRS. Obe služby

možno ovládať nezávisle na seba.

• Class B - terminál môže byť súčastne pripojený k GSM i GPRS, ale v jeden

časový okamih môže ovládať len jednu z týchto služieb. Môže napríklad prerušiť prenos

paketov pri prichádzajúcom hovore a pokračovať neskôr.

• Class C - u týchto terminálov je nutné nastaviť režim GSM nebo GPRS. Pri

nastavení na GSM nie je možné využívať GPRS a naopak.

Mobilný terminál môže byť pomocou GPRS trvalo pripojený, lebo v prípade, že

nevysiela resp. neprijíma, nezaberá pre seba žiadnu prenosovú kapacitu. Z tohto dôvodu

je spoplatnenie odvodené od množstva prenesených dát a nie (ako je tomu v prípade

Page 18: Komunikačné rozhranie pre GSM modemdiplom.utc.sk/wan/707.pdf · 4.12 Príkaz AT+CCED (Cell environment description) ... PSK Phase Shift Keying ... DIG. I/O ANTÉNA

GSM modem

Strana 10

CSD, HSCSD) od doby pripojenia. Do siete GPRS sa mobilný terminál pripája cez

vstupný bod APN (Access Point Name) operátora, s ktorým dochádza k výmene dát.

Mobilný terminál je identifikovaný pridelenou IP adresou (v sieťach štandardu IP). Tato

adresa môže byť pridelená dynamicky pri každom pripojení alebo môže byť statická.

Správa paketov je rovnaká ako v iných sieťach s protokolom IP.

2.2.2.3 EDGE

Technológia EDGE je jedným z posledných využití siete druhej generácie – GSM.

Ide o moduláciu GSM sietí so snahou získania rýchlejšej dátovej priepustnosti až do

rýchlosti cca 400 kb/s. Nakoľko EDGE vychádza z technológie GSM, so zavádzaním

nesúvisia technické komplikácie ako pri UMTS (Universal Mobile Telecommunications

System). Z veľkej časti si EDGE vystačí s pôvodnou infraštruktúrou sietí a BTS staníc –

časť rádiovej časti sa však musí vymeniť, aby bola zabezpečená spomenutá modulácia

resp. zavedené nové kódovacie schémy. Technológia EDGE veľkou mierou vylepšuje

súčasné možnosti GSM/GPRS siete. EDGE totiž niekoľkonásobne zvyšuje priepustnosť a

rýchlosť prenosu dát a zároveň aj vylepšuje sieťovú kapacitu pre prenos dát v rádiovej

časti GPRS/EDGE.

Teoreticky môže byť EDGE nasadená do dvoch prostredí – pre dial-up služby. V

tom prípade vzniká vylepšenie technológie na tzv. ECSD (Enhanced Circuit-Switched

Data) alebo pre služby založené na paketovom prenose dát, v takom prípade prebehne

vylepšenie na technológiu EGPRS (Enhanced General Packet Radio Service). V prípade

kombinácie EDGE/GPRS je výhodou, že rozhrania rádiovej časti technológie EDGE

disponujú rovnakou štruktúrou timeslotov ako pri technológií GPRS. Väčšina

signalizačných protokolov a dokonca všetky protokoly na zákazníckej úrovni (IP, UDP,

TCP a ďalšie) sú pre technológie GPRS a EDGE rovnaké. Ďalej je potrebné uvedomiť si

fungovanie EGPRS – pracuje totiž podobne ako štandardná GPRS technológia – dáta sú

pred odoslaním rozložené na pakety, tie sa spúšťajú po rôznych kanáloch k recipientovi a

potom sa znovu spájajú do pôvodného dátového celku. V tomto smere je výhodnou

novinkou EDGE skutočnosť, že používa navyše nové modulačné techniky prenosu dát a

aj vylepšený mechanizmus pre detekciu a opravu stratených alebo poškodených paketov.

Pre paketový prenos dát prostredníctvom EDGE sa používajú všeobecne tzv.

modulačné kódovacie schémy MCS-1 až MCS-9, Okrem GMSK používa EDGE 8PSK (8

Phase Shift Keying) pre horných päť z deviatich modulačných a kódovacích schém.

EDGE produkuje 3-bitové slovo na každú zmenu fázy prenosového média. Toto aktívne

Page 19: Komunikačné rozhranie pre GSM modemdiplom.utc.sk/wan/707.pdf · 4.12 Príkaz AT+CCED (Cell environment description) ... PSK Phase Shift Keying ... DIG. I/O ANTÉNA

GSM modem

Strana 11

strojnásobuje hrubú prenosovú rýchlosť dát, ktorú ponúka GSM. EDGE používa rovnako

ako GPRS algoritmus prispôsobenia prenosovej rýchlosti upravujúci použitú modulačnú a

kódovaciu schému (MCS), podľa kvality rádiového kanála, a tým aj bit rate a robustnosť

dátového prenosu. Kódové schémy sú uvedené v tabuľke 2.4. Zavádza novú technológiu,

ktorá sa v GPRS nenachádza, Inkrementálnu Redundanciu, ktorá namiesto

znovuprenášania poškodených paketov posiela viac redundantnej informácie, aby bola

skombinovaná v prijímači. Zvyšuje to pravdepodobnosť správneho dekódovania..

Pridelenie jednotlivých kódovacích schém (resp. určenie rýchlosti na jeden timeslot

mobilného telefónu v rámci variabilných schém) závisí od viacerých faktorov – kvality

signálu medzi telefónom a BTS stanicou, vzdialenosťou zákazníka od BTS, aktuálnej

vyťaženosti danej BTS (to je veľmi dôležitý faktor, na ktorom stúpa a padá pripojenie aj

pri štandardnej GPRS technológii) a aj od pozície zákazníka (či sa pohybuje alebo stojí na

jednom mieste, v určitom dosahu k BTS). Nasledujúca tabuľka vám ukáže presné

rozdelenie kódovacích schém a ich nominálne hodnoty:

Kódovacia

schéma

Prenosová

rýchlosť (kb/s).

MCS-1 8,8 MCS-2 11,2 MCS-3 14,8 MCS-4 17,6 MCS-5 22,4 MCS-6 29,6 MCS-7 44,8 MCS-8 54,4 MCS-9 59,2

Tab. 2.4 Kódovacia schéma EDGE

Rýchlosť prenosu dát je závislá od viacerých faktorov:

• Pridelenej kódovacej schémy sieťou.

• Aktuálny stav používateľa (jeho súčasná pozícia k BTS, technické aspekty,

vyťaženosť siete).

• Počet podporovaných timeslotov na modeme GPRS/EDGE používateľa.

Page 20: Komunikačné rozhranie pre GSM modemdiplom.utc.sk/wan/707.pdf · 4.12 Príkaz AT+CCED (Cell environment description) ... PSK Phase Shift Keying ... DIG. I/O ANTÉNA

GSM modem

Strana 12

2.2.3 SMS (SHORT MESSAGE SERVICE)

Jedná sa o službu prenosu krátkych správ umožňujúca prenos maximálne 160

alfanumerických znakov. Sú definované dva druhy služieb pre prenos krátkych textových

správ:

• SMS MO/PP (Mobile Originated / Point to point - odosielaná mobilnou stanicou /

bod – bod),

• SMS MT/PP (Mobile Terminated / Point to point - prijímaná mobilnou stanicou /

bod – bod).

Pri oboch typoch služieb zabezpečuje prenos informácie centrum SMSC (Short

Message Service Center) identifikované jednoznačne číslom SMSC, ktoré tieto správy

prijíma, uchováva a posiela určenému adresátovi.

GSM modemy taktiež podporuje službu SMCB (Short Message Cell Broadcast) –

Vysielanie správ v bunke – umožňuje operátorovi, či priamo poskytovateľovi informácií

posielať krátke správy do špecifikovanej časti siete GSM. Ide o nepotvrdzovanú službu.

Maximálna dĺžka správy je 93 znakov. Dlhšia správa môže pozostávať z 15 takýchto 93

znakových správ. Je možné posielať aj binárne kódované správy. SMS správy je možné

prijímať a posielať v 2 formátoch:

• Klasický textový formát.

• PUD formát.

PDU (Protocol Description Unit) je formát určený k prenosu SMS správ. Obsah

PDU formátu je odlišný v prípade odoslaných a prijatých SMS. Podrobne je problematika

PDU formátu popísaná v [7]. Príklad SMS správy určený k odoslaniu vo formáte PDU je

vidieť na obrázku 2.4. Správa obsahuje text „SMS test“ a má byť odoslaná na číslo

420723123456.

Úvodnú časť tvorí dĺžka čísla SMS centra, ktorá je implicitne 0, lebo toto číslo

býva uložené na SIM karte. Nasleduje hlavička s nastavenými parametrami správy. Číslo

príjemcu je určené dĺžkou čísla príjemcu zadaného v hexadecimálnom formáte a formáte

telefónneho čísla. Štandardne obsahuje telefónne číslo 12 číslic. Do PDU formáte je toto

číslo vkladané upravené zámennou poradia číslic v pároch, ako je vidieť na obrázku 2.4.

Ďalej nasleduje popis protokolu a spôsob kódovania dát. Uvedený príklad kóduje

sedembitové dáta do osembitových oktetov. Doba platnosti správy môže byť zadaná v

závislosti na nastavení parametrov hlavičky. Dĺžka textu v hexadecimálnom formáte

Page 21: Komunikačné rozhranie pre GSM modemdiplom.utc.sk/wan/707.pdf · 4.12 Príkaz AT+CCED (Cell environment description) ... PSK Phase Shift Keying ... DIG. I/O ANTÉNA

GSM modem

Strana 13

určuje počet znakov nezakódovaného textu (v prípade sedembitových dát sa teda jedná o

počet septetu). Posledná časť PDU správy je vlastný text, v konkrétnom prípade

zakódovaný (skomprimovaný) do osembitových oktetov.

Obr. 2.5 PDU formát pre odoslanie SMS

2.3 APLIKÁCIE GSM MODEMU

Sme svedkami obrovského rozmachu mobilnej dátovej komunikácie pre

priemyselné aplikácie. Táto komunikácia, ktorú označujeme tiež skratkou M2M

(Machine-to-Machine) si získava čoraz väčšiu popularitu vďaka jednoduchosti

implementácie, rýchlosti nasadenia a nízkej prevádzkovej cene. V porovnaní s inými

riešeniami komunikácie, napr. rádiovej siete alebo pozemnými káblovými rozvodmi

poskytuje množstvo výhod ako technických, tak aj finančných. Využitie GSM modemu je

rôzne je ho možné použiť pri monitorovacích, riadiacich či informačných aplikáciách.

Uvediem niektoré z nich:

• Diaľkovo ovládané a monitorované systémy.

• Monitorovanie automatov.

• Telemetria v ekológii a v doprave.

• Dozor a hlásenie o nebezpečenstve.

• Dozor proti krádežiam a poškodeniu.

Page 22: Komunikačné rozhranie pre GSM modemdiplom.utc.sk/wan/707.pdf · 4.12 Príkaz AT+CCED (Cell environment description) ... PSK Phase Shift Keying ... DIG. I/O ANTÉNA

GSM modem

Strana 14

• Sledovanie a vyhľadávanie vozidiel (GPS).

• Synchronizácia času.

• Diagnostika na diaľku.

• Signalizácia servisných zásahov.

Tieto aplikácie sa spájajú so službou SMS alebo s využitím technológie GPRS, pri

zariadeniach kde nie je nutný nepretržitý prenos dát v reálnom čase.

2.3.1 APLIKOVATEĽNOSŤ SMS

SMS nemusí predstavovať len odovzdanie odkazu odosielajúceho na mobilný

GSM telefón adresáta. Pomocou SMS je možné robiť diaľkové merania a zber dát,

diaľkové odpočty, ovládanie technologických zariadení, sledovanie objektov proti živlom

i vniknutiu neoprávnených osôb, stráženie vozidiel a ich monitoring v prípade

odcudzenia, prevádzku platobných terminálov, dispečerskú prevádzku s kontrolou

pohybu vozidiel, kontrolu predajných automatov, diaľkovú diagnostiku technologických

zariadení a mnoho ďalších aplikácií. Vďaka existencii softwarových brán medzi

operátormi a Internetom je možné SMS správy obojsmerne doručovať i elektronickou

poštou. Prenos dát prostredníctvom SMS správ sa uskutočňuje typicky v troch základných

režimoch, pričom v praxi sa obyčajne využíva ich vzájomná kombinácia:

• Periodicky - správy s dátami sú prenášané v pravidelných intervaloch, napr. každú

hodinu, smenu, jeden krát za deň apod.

• V mimoriadnych stavoch - dáta sú prenášané v prípade detegovania definovaného

mimoriadneho stavu, napr. vzniku poruchy, prekročenia hraníc, výpadku napájania,

vniknutia do objektu, spotrebovania náplní apod.

• Na vyžiadanie - dáta sú prenášané na otázku, ktorá je zaslaná taktiež ako SMS

správa. Môže sa jednať napr. o požiadavkou dispečingu na vizualizáciu stavu niektorých

vzdialených technológií, alebo zobrazenia hodnôt sledovaných veličín.

2.3.2 PRÍKLADY VYUŽITIA SMS

Diaľkové meranie a zber dát - S využitím SMS správ sú využiteľné hlavne pre

spoločnosti, ktoré majú plošne - na rôznych, geograficky vzdialených miestach -

rozmiestnené funkčné jednotky, z ktorých sa dáta zbierajú, alebo ktorým sa naopak dáta

Page 23: Komunikačné rozhranie pre GSM modemdiplom.utc.sk/wan/707.pdf · 4.12 Príkaz AT+CCED (Cell environment description) ... PSK Phase Shift Keying ... DIG. I/O ANTÉNA

GSM modem

Strana 15

odovzdávajú. Typickými sú napr. vodohospodárske, energetické a plynárenské

spoločnosti, ekologické organizácie zaoberajúce sa kontrolou emisií a stavom znečistenia

ovzdušia resp. vôd, organizácie zaoberajúce sa ochranou objektov a ďalšie, ktorých

spoločným znakom je potreba centralizovať informácie vznikajúce na vzdialených

miestach a na tieto informácie zodpovedajúcim spôsobom reagovať. Koncové zariadenia

pracujúce na odľahlých miestach je možné konštruovať i tak, že ku svojej funkcii

nepotrebujú stály zdroj energie (môžu byť napájané napr. zo solárnych článkov).

Automatický paging - Znamená, že v prípade zistenia abnormálneho stavu (napr.

technologické poruchy, prekročenie nastavených hraníc apod.) podnikový dispečing

automaticky informuje alebo povolá s využitím SMS správy službukonajúcu obsluhu.

Túto službu je možné doplniť o možnosť získavať informácie o aktuálnych údajoch

(hodnotách, stavoch) na dispečingu prostredníctvom SMS správ. Táto funkcia v praxi

ponúka každému oprávnenému pracovníkovi možnosť preniesť ľubovoľnú technologickú

hodnotu z dispečingu priamo na svoj GSM mobilný telefón. Pokiaľ bude napríklad

službukonajúci technik privolaný k riešeniu určitého poruchového stavu, môže sa stať, že

pre správne riešenie vzniknutej situácie bude okamžite (t.j. napríklad ešte doma)

potrebovať poznať aktuálny stav hodnoty teploty T123, tlaku P456 a prietoku F789.

Popisovaná funkcia mu umožní po odoslaní SMS textovej správy na GSM telefónne číslo

dispečingu (so syntaxou napr. „?T123 ?P456 ?F789“) obdržať takmer okamžite (typicky

do 10 sekúnd) - odpoveď vo forme SMS správy s požadovanými hodnotami.

Monitorovanie vozidla - S využitím SMS správy možno monitorovať vozidlá a

mobilné technológie, napr. chladiarenské automobilové návesy, kde navyše s využitím

systémov GPS môže mať dispečer okamžitý prehľad o presnej polohe a rýchlosti každého

takéhoto vozidla. Takýmto istým spôsobom je možné monitorovať i polohu akýchkoľvek

iných automobilov a riešiť tak s využitím SMS okrem iného dokonalú ochranu proti

odcudzeniu.

Zabezpečovacie zariadenia - Systémy komunikácie na báze SMS môžu byť s

výhodou použité na zabezpečenie mobilných objektov, alebo objektov bez privedených

pevných liniek. Môže sa jednať napríklad o zabezpečenie veľkých stavenísk (v

kombinácii s dochádzkovými systémami), ochranu veľkých technologických zariadení

(napr. technika povrchových baní), mobilné zabezpečovacie zariadenia (inštalovateľné na

prechodnú dobu), ale napríklad aj o zabezpečovacie zariadenia rodinných domov,

rekreačných chát a chalúp.

Page 24: Komunikačné rozhranie pre GSM modemdiplom.utc.sk/wan/707.pdf · 4.12 Príkaz AT+CCED (Cell environment description) ... PSK Phase Shift Keying ... DIG. I/O ANTÉNA

GSM modem

Strana 16

GSM Banking - Prostredníctvom SMS správ je možné prevádzkovať elektronické

bankové služby (GSM Banking) vrátane vnútropodnikových bankových systémov.

Klientom alebo zamestnancom sa tak ponúka možnosť byť v spojení so svojím účtom 24

hodín denne, 7 dní v týždni. To je neoceniteľné najmä vo vnútropodnikových

sporiteľniach v prípade decentralizovanej podnikovej alebo výrobnej štruktúry.

Pri vypracovaní tejto kapitoly som použil literatúru [1], [2], [3], [4], [5], [6], [7],

[8].

2.4 PODROBNÝ POPIS POUŽITÉHO ZARIADENIA

Ako už bolo spomenuté, hlavnou úlohou tejto diplomovej práce bolo vytvorenie

monitorovacej jednotky v GSM sieti. Pre tento účel bol použitý modem Fargo Maestro

100 GSM/GPRS 900/1800. Viď príloha č.8. Svojimi parametrami úplne postačoval, pre

naše potreby monitorovania.

Maestro 100 je externý „Plug & Play“ GSM modem pre pásmo 900/1800 MHz.

Po pripojení napájania, SIM karty, antény a sériovej linky je okamžite schopný

uskutočniť spojenie v sieti GSM alebo GPRS. Napájanie modemu je možné v širokom

rozsahu napätí bez vplyvu na jeho funkčnosť. Modem je plne ovládateľný pomocou AT

príkazov prostredníctvom sériového rozhrania. Prenosová rýchlosti je konfigurovateľná v

rozsahu 300 - 115000 baud. Činnosť modemu je indikovaná pomocou led diódy.

Technické parametre:

Hlasové možnosti:

• Telefón.

• Núdzové volania.

• Plná rýchlosť, zvýšená plná rýchlosť a polovičná rýchlosť (FR/EFR/HR).

• Dual Tone Multi Frequency funkcie (DTMF).

Data/Fax možnosti:

• Dátový okruch asynchrónny, transparentný a netransparentný až s 14 400 bt/s.

• Automatická faxová skupina 3 (Class 1 a Class 2) MNP2, V.42bis.

SMS možnosti:

• Textový a PDU mód.

• Point to point (MT/MO).

• Cell Broadcast.

Page 25: Komunikačné rozhranie pre GSM modemdiplom.utc.sk/wan/707.pdf · 4.12 Príkaz AT+CCED (Cell environment description) ... PSK Phase Shift Keying ... DIG. I/O ANTÉNA

GSM modem

Strana 17

Doplnkové GSM služby

• Presmerovanie hovorov.

• Blokovanie hovorov.

• Multiparty.

• Čakanie na hovor a podržanie hovoru.

• Identita volanej linky.

• USSD uzavreté užívateľské skupiny explicitné presmerovanie hovorov.

Jeden programovateľný V/V port:

• Jeden užívateľský vstupno/výstupný port pre napojenie externého zariadenia.

Ďalšie možnosti využitia:

• TCP/IP pre Maestro 100.

• UCS2 znakové kódovanie.

• Podpora čínskych SMS.

Elektrické vlastnosti:

• Dvojpásmový modem GSM ( 900 MHz / 1800 MHz ).

• Kompatibilný s GSM Phase 2+.

• Podpora pre DATA, SMS, VOICE a FAX.

• Class 2 v pásme 900 MHz ( 2 W ).

• Class 5 v pásme 1800 MHz ( 1 W ).

• GPRS class B class 10 (4 Rx + 1 Tx alebo 3 Rx + 2 Tx).

• SimToolKit class 2, SIM 3,3 V.

• AT príkazy podľa GSM 07.05 a GSM 07.07 a vlastné príkazy WAVECOM.

• Napájanie 5-32V.

Rozhrania:

• Držiak SIM.

• 15 pin Sub-D konektor ( RS232 a audio ).

• 4 pin napájací konektor (microFIT 3.0).

• Anténny konektor SMA ( 50 ohm ).

Rozmery:

• 88 mm x 60 mm x 26 mm.

• Teplotný rozsah:

• Od -15 °C do +50 °C v prevádzke.

Page 26: Komunikačné rozhranie pre GSM modemdiplom.utc.sk/wan/707.pdf · 4.12 Príkaz AT+CCED (Cell environment description) ... PSK Phase Shift Keying ... DIG. I/O ANTÉNA

Syntax AT príkazov

Strana 18

3 SYNTAX AT PRÍKAZOV

Počítač riadi modem pomocou AT príkazov. Na riadenie modemov sa

v začiatkoch používal jazyk Hayes vyvinutý firmou Hayes Microcomputer Products, Inc,

pre modemy používané v spojení s osobnými mikropočítačmi triedy IMB PC. Tieto

príkazy neskôr boli nazvané ako štandardné AT príkazy. Všetky príkazy okrem výnimiek

sa zadávajú v príkazovom riadku. Podľa smernice V.25, každý príkaz musí začínať

znakmi AT, ktoré upozorňujú modem, že nasleduje príkaz a končiť stlačením ”<CR>”

(=0x0D) tlačidla na klávesnici počítača. Znaky AT môžu byť zadávané malými aj

veľkými písmenami, ale nemôžu sa oddeľovať medzerou. GSM aj dial-up modem

podporuje všeobecné nastavenie pomocou štandardných AT príkazov.

AT príkazy sa používajú na výmenu informácii s mobilným telefónom

a modemom pre:

• Nastavenie mobilného telefónu či modemu.

• Vyžiadanie informácií o súčasnom nastavení alebo prevádzkovom stave.

• Test dostupnosti a vyžiadanie intervalu parametrov, pre použitie v syntaxe AT

príkazov.

Vzdialené riadenie nastavenia GSM mobilného zariadenia je realizované cez

sériové rozhranie. AT príkazy sú definované v normatívoch ETSI. Dostupnosť týchto

informácií je v každom mobilnom telefóne či modeme, ale prístup k nim prostredníctvom

AT príkazov je len v prípade, ak telefón podporuje štandard ETSI GSM 07.05 a GSM

07.07.

Obr. 3.1 Základná štruktúra príkazu

ATCMD1 CMD2=12; +CMD1; +CMD2=,,15; +CMD2?; +CMD2=?<CR>

Základný príkaz ( bez + )

Predpona príkazu

Subparameter

Zložený príkaz (s predponou + )

Zložené príkazy sú ohraničené symbolom “ ; “

Subparameter môže byť vynechaný

Príkaz pre zistenie aktuálnej hodnoty subparametra

Príkaz pre zistenie možných hodnôt subparametrov

Prípustný rozsah z každého

b

Page 27: Komunikačné rozhranie pre GSM modemdiplom.utc.sk/wan/707.pdf · 4.12 Príkaz AT+CCED (Cell environment description) ... PSK Phase Shift Keying ... DIG. I/O ANTÉNA

Syntax AT príkazov

Strana 19

Ak sú aktivované mnohoslovné odpovede a všetky príkazy v príkazovom riadku

sú vykonané úspešne, výsledný kód je zaslaný z mobilného zariadenia (Terminal Adapter

and Mobile Equipment—TA and ME) k terminálu (Terminal Equipment—TE) vo forme

<CR><LF>OK<CR><LF>. Ak hodnota subparametra nie je správna modem odošle

odpoveď o chybe <CR><LF>ERROR<CR><LF>.

Ak sú aktivované číselné odpovede, výsledný kód má podobu 0<CR>. Pri

nesprávnom zadaní odošle modem odpoveď 4<CR>. Odpoveď pri chybne zadanom

príkaze vo forme ERROR (alebo 4) môže byť nahradená +CME ERROR: <err>

<CR><LF>. Odpovede TA na príklady príkazov z obrázku 3.1 je zobrazená na obrázku

3.2

Obr. 3.2 Odpoveď na príkaz

Odpovede začínajú a končia znakmi <CR><LF>. Ak je syntax príkazu nesprávny,

mobilné zariadenie vyhlási chybu (ERROR). Ak syntax príkazu je správny, ale

s nesprávnymi parametrami, modem vracia chybu +CME ERROR: <Err> alebo +CMS

ERROR:<SmsErr> v závislosti od jej druhu nadobúda rôzne kódy. Ak je príkaz

v príkazovom riadku zadaný a vykonaný správne, modem potvrdí správnosť zobrazením

odpovede OK.

AT príkazy podľa významu možno deliť do kategórií:

• Všeobecné príkazy.

• Príkazy pre Fax.

• Príkazy pre riadenie hovoru.

• Príkazy pre služby siete.

• Zabezpečovacie príkazy.

• Príkazy pre SMS.

• Príkazy na prenos dát.

<CR><LF>+CMD2: 3,0,15,“GSM“<CR><LF> <CR><LF>+CMD2: (0-3),(0,1),(0-12,15),(“GSM“,“IRA“)<CR><LF> <CR><LF>OK<CR><LF>

Odpoveď na príkaz +CMD2?

Odpoveď na príkaz +CMD2=?

Posledný výsledný znak Prípustný rozsah z každého subparam

Textový možný typ subparametra

Page 28: Komunikačné rozhranie pre GSM modemdiplom.utc.sk/wan/707.pdf · 4.12 Príkaz AT+CCED (Cell environment description) ... PSK Phase Shift Keying ... DIG. I/O ANTÉNA

Syntax AT príkazov

Strana 20

• Príkazy pre doplnkové služby.

• Príkazy V.24 V25.

• Príkazy pre operácie s tel. zoznamom.

• Špecifické príkazy.

• SIM TOOLKIT.

• Ostatné príkazy.

Formát zápisu AT príkazu môže mať štyri rôzne varianty:

AT+<Príkaz>=?<CR> Modem odpovedá zaslaním zoznamu

parametrov a rozsahu ich hodnôt; tieto príkazy

môžu sa využívajú pre správne nastavenie pri

použití príkazov na nastavenie modemu

.

AT+<Príkaz>?<CR> Týmto príkazom sú zobrazované aktuálne

hodnoty nastavených parametrov.

AT+<Príkaz>=<...><CR> Tento príkaz sa používa pre nastavenie

prevádzkových parametrov, ktoré je možné

meniť.

AT+<Príkaz><CR> Príkazy, ktoré priamo vykonávajú proces bez

potreby nejakých parametrov; Spustením tohto

príkazu modem vracia nenastaviteľné parametre,

ktoré sú ovplyvňované vnútornými procesmi

v modeme

Nie všetky AT príkazy podporujú všetky štyri funkcie.

Použité skratky: <CR> Carriage Return symbol, v ASCII predstavuje (#13).

<LF> Linefeed Symbol, v ASCII predstavuje (#10).

<...> Meno uzatvorené v zátvorkách je syntaktický člen. Zátvorky sa do príkazového

riadku nezapisujú.

Page 29: Komunikačné rozhranie pre GSM modemdiplom.utc.sk/wan/707.pdf · 4.12 Príkaz AT+CCED (Cell environment description) ... PSK Phase Shift Keying ... DIG. I/O ANTÉNA

Syntax AT príkazov

Strana 21

[...] Nepovinný subparameter príkazu alebo nepovinná časť odpovede TA je uzatvorená

v hranatých zátvorkách, ktoré nie sú v príkazovom riadku zobrazené. Keď subparameter

nie je zadaný medzi parametrami v príkaze, nová hodnota je zhodná s prednastavenou.

Viac o AT príkazoch sa dozviete [9], [10], [11].

Page 30: Komunikačné rozhranie pre GSM modemdiplom.utc.sk/wan/707.pdf · 4.12 Príkaz AT+CCED (Cell environment description) ... PSK Phase Shift Keying ... DIG. I/O ANTÉNA

Výber AT príkazov

Strana 22

4 VÝBER AT PRÍKAZOV

4.1 PRÍKAZ ATD (DIAL COMMAND D)

ATD príkaz sa používa na vytvorenie telefónneho hovoru. Je možné uskutočniť

hovor priamo zadaním telefónneho čísla alebo s použitím telefónneho zoznamu

uloženého na SIM karte. Syntax príkazu pre priamu voľbu: ATD<nb>;<CR>.

Príkaz Možná odpoveď

ATD<0905123456>;<CR>

OK Poznámka: Príkaz splnený +WORG:0905123456 Poznámka: Odoslanie požiadavky do základňovej stanice +WCNT: 9 Poznámka: Spojenie vytvorené

Kde <nb> je číslo volaného účastníka a príkaz je ukončený bodkočiarkou “;”.

Volané číslo môže obsahovať len tieto znaky “0-9”,”#”,”*”,”-”.

Pre vytvorenie spojenia s použitím telefónneho zoznamu na SIM karte je syntax

príkazu: ATD>[<pamäť>]<meno>[;]<CR> alebo ATD>[<pamäť>]<index>[;]<CR>.

Príkaz Možná odpoveď

ATD>”Bill”;<CR> ATD>5;<CR>

OK Poznámka: Príkaz splnený. +WORG:0905123456 Poznámka: Odoslanie požiadavky do základňovej stanice. +WEND:3 Poznámka: Pokus o hovor neúspešný.

4.2 PRÍKAZ ATH (HANG-UP COMMAND H)

ATH (alebo ATH0) príkaz sa používa na zrušenie vytvoreného spojenia so

vzdialeným účastníkom. V prípade viacnásobného hovoru sú zrušené všetky spojenia

(aktívne, držané aj čakajúce hovory). Špecifický príkaz ATH1 možno použiť na zrušenie

aktuálnych odchádzajúcich hovorov.

Syntax príkazu: ATH<CR>.

Page 31: Komunikačné rozhranie pre GSM modemdiplom.utc.sk/wan/707.pdf · 4.12 Príkaz AT+CCED (Cell environment description) ... PSK Phase Shift Keying ... DIG. I/O ANTÉNA

Výber AT príkazov

Strana 23

Príkaz Možná odpoveď

ATH OK +WEND: 10 Poznámka: Každý hovor ,ktorý je vytvorený

ATH1 ERROR +WEND: 10 Poznámka: Odchádzajúci hovor ,ktorý je vytvorený

4.3 PRÍKAZ AT+CPBF (FIND PHONEBOOK ENTRIES)

Tento príkaz vracia záznamy z telefónneho zoznamu po zadaní alfanumerických

znakov na vyhľadávanie. Užívateľ môže pre vyhľadávanie zadať presný názov záznamu

či len časť z neho. Týmto reťazcom je prehľadaný celý zoznam a po nájdení zhody so

začiatkom záznamu v zozname, je záznam odoslaný ako odpoveď modemu. Ak je na

prehľadávanie určený “MT” zoznam, vyhľadávanie prebieha v oboch zoznamoch ME aj

SM.

Poznámka: Tento príkaz je funkčný len pre “ME”, “EN”, “SM”, and “MT”.

Syntax príkazu: AT+CPBF=”Text pre vyhľadávanie”<CR>

Príkaz Možná odpoveď AT+CPBF=”TES”<CR>

+CPBF: 1,”0905123456”,145,”test1” OK Poznámka: Zobrazuje pozíciu záznamu s “TES”

AT+CPBF=”XOR”<CR>

+CME ERROR: 22 Poznámka: Záznam nenájdený

4.4 PRÍKAZ AT+CPBW (WRITE PHONEBOOK ENTRY)

Tento príkaz umožňuje zápis záznamu na pozíciu aktuálneho zoznamu udávanú

parametrom <index>. Ak je zvolený “MT” zoznam, pozícia záznamu je v rozsahu oboch

zoznamov “ME” aj “SM”. Pri používaní automatického módu (<index> nie je

špecifikovaný v príkaze), záznam sa zapisuje na prvé voľné miesto v “ME” zozname a

po jeho naplnení zápis prebieha do “SM” zoznamu.

Syntax príkazu:

AT+CPBW=<index>,”<telefónne číslo>”,<TON/NPI>,”<meno>” <CR>

Page 32: Komunikačné rozhranie pre GSM modemdiplom.utc.sk/wan/707.pdf · 4.12 Príkaz AT+CCED (Cell environment description) ... PSK Phase Shift Keying ... DIG. I/O ANTÉNA

Výber AT príkazov

Strana 24

Príkaz Možná odpoveď

AT+CPBW=1,”0905123456”,145,”test1”<CR> OK Poznámka: Dáta uložené na pozícii1.

AT+CPBW=2<CR> Poznámka: Vymaže pozíciu 2 OK

AT+CPBW=1,”0905654321”,145,”test1”<CR> Poznámka: Prepíše záznam na pozícii 1. OK

AT+CPBW=,”0905123456”,145,”test1”<CR> Poznámka: Zápis na prvé voľné miesto OK

AT+CPBW=1,”0905654321”,145,”test1”<CR> +CME ERROR: 20 Poznámka: Zoznam je plný

AT+CPBW=,”0905123456”,145,”Tento text je príliš dlhý” Poznámka: Zápis na prvé voľné miesto

+CME ERROR: 24 Poznámka: Text prekračuje maximálnu dĺžku 24 znakov

<index> Celočíselná hodnota závislá na kapacite vybraného telefónneho zoznamu.

<telefónne číslo> Telefónne číslo s platnými znakmi 0-9 and *, #, -.

<TON/NPI> Typ adresy v celočíselnej hodnote.

<meno> Meno priradené k telefónnemu číslu .

4.5 PRÍKAZ AT+CPBP (PHONEBOOK SEARCH)

Príkaz AT+CPBP zabezpečuje vyhľadávanie vybraného čísla z telefónneho

zoznamu. Pre úspešné vyhľadávanie je potrebné zadať presne telefónne číslo zhodujúce

sa s číslom v zozname. Ak je zvolený “MT” zoznam, prehľadávanie záznamu prebieha v

oboch zoznamoch “ME” aj “SM”.

Syntax príkazu: AT+CPBP= ”<Telefónne číslo>”<CR>

Príkaz Možná odpoveď

AT+CPBP= ”0905123456”<CR> Poznámka: Nájdi ”0905123456” v zozname ak existuje

+CPBP=1,”0905123456”,145,”Test1” OK Poznámka: Zobrazuje záznam so zhodou čísla. +CME ERROR: 22 Poznámka: Záznam nenájdený

4.6 PRÍKAZ AT+CPIN

Tento príkaz sa používa na vkladanie hesiel (PIN1 / PIN2 / PUK1 / PUK2, etc.)do

ME (Mobile Equipment) pre jeho funkčné využitie. Zadanie PIN (Personal Identification

Number) kódu je dôležité pre identifikáciu a prihlásenie do siete operátora z dôvodu

prístupu k službám, ktoré môže užívateľ využívať. PIN1/PIN2 musí byť 4 až 8 znakové

Page 33: Komunikačné rozhranie pre GSM modemdiplom.utc.sk/wan/707.pdf · 4.12 Príkaz AT+CCED (Cell environment description) ... PSK Phase Shift Keying ... DIG. I/O ANTÉNA

Výber AT príkazov

Strana 25

číslo, PUK1/PUK2 je 8-ciferný číselný kód. Vkladanie PIN je potrebné vždy pri

opätovnom prihlásení do siete čí pri zapnutí ME alebo každom znovunastavení ak

ochrana PIN kódom je zapnutá.

Syntax príkazu: AT+CPIN=<pin><CR>

Príkaz Možná odpoveď

AT+CPIN=1234<CR>

OK Poznámka: PIN je správny +CME ERROR: 11 Poznámka: Nesprávny PIN kód

Po troch neúspešných pokusoch o vloženie správneho PIN kódu, sa vyžaduje

vloženie PUK (Personal Unblocking Key) kódu. Pre odblokovanie SIM karty je potrebne

zadať PUK kód aj s novým PIN kódom ako druhým parametrom príkazu.

Syntax príkazu: AT+CPIN=<PUK>,<Nový PIN><CR>

Príkaz Možná odpoveď AT+CPIN=00000000,1234<CR> Poznámka: Vložte PUK a nový PIN kód

+CME ERROR: 16 Poznámka: Nesprávny PUK kód

AT+CPIN=12345678,1234<CR> Poznámka: Vložte PUK a nový PIN kód, 2nd pokus

OK Poznámka: Správny PUK kód, nový PIN kód je uložený

Pre zistenie aktuálneho stavu je možné použiť príkaz: AT+CPIN?

Možné odpovede sú:

+CPIN: UIM PIN PIN1 je požadovaný

+CPIN: UIM PUK PUK1 je požadovaný

+CPIN: UIM PIN2 PIN2 je požadovaný

+CPIN: UIM PUK2 PUK2 je požadovaný

+CME ERROR: <err> SIM je chybná (13) chýbajúca SIM (10) etc.

Poznámka: Odpoveď ‘+CME ERROR: 13’ (chybná SIM ) je modemom vrátená po 10

neúspešných pokusoch o zadanie správneho PUK kódu. SIM karta je už nepoužiteľná

a musí byť nahradená za novú.

Page 34: Komunikačné rozhranie pre GSM modemdiplom.utc.sk/wan/707.pdf · 4.12 Príkaz AT+CCED (Cell environment description) ... PSK Phase Shift Keying ... DIG. I/O ANTÉNA

Výber AT príkazov

Strana 26

4.7 AT+CMGS (SEND MESSAGE)

Parameter <da> vyjadruje adresu terminálu, ktorému správu posielame. Na

zaslanie textu SMS je potrebné stlačiť klávesovú skratku <ctrl-Z> ako koncový znak

správy. V ASCII je skratka predstavovaná reťazcom znakov (0x1A). Tento príkaz je

možné prerušiť stlačením <ESC> (0x1B) pokiaľ prebieha písanie textu správy. Parameter

<length> je voliteľný, používa sa na nastavenie dĺžky textu správy. Keď je tento

parameter špecifikovaný, príkaz AT+CMGS spracuje a odošle len text o veľkosti určenej

parametrom <length>. Bez ohľadu či obsahuje znaky <ctrl-Z>, <ESC>, alebo

<medzera>. Parameter <priority> a <cbn> sú taktiež voliteľnými. Keď nie sú v príkaze

obsiahnuté, ich nastavenie je štandartné ako:

• Priorita: 0 (Normálna).

• Spätne volané číslo: Nie je zahrnuté v správe.

Syntax príkazu:

AT+CMGS=<da> [,<length>] [,<priority>] [,<cbn>] <CR>Text správy<ctrl-Z / ESC>

Príkaz Možná odpoveď AT+CMGS=”0905123456”<CR> Budem meškať 5 minút. <ctrl-Z> Poznámka: Poslanie správy

+CMGS:<mr> OK Poznámka: Výpis o odoslaní správy

AT+CMGS=”0905123456”,21<CR> Budem meškať 5 minút. <ctrl-Z> Poznámka: Poslaná 21 bytová správa

+CMGS:<mr> OK Poznámka: Výpis o odoslaní správy

AT+CMGS=”0905123456”,2,1,1”5550000” <CR>Prosím zavolaj mi. <ctrl-Z> Poznámka: Zaslanie správy s špecifikovanou prioritou, utajené, s nastavením odpovede na spätne volané číslo.

+CMGS:<mr> OK Poznámka: Výpis o odoslaní správy

<da> : Cieľová adresa účastníka.

<length> : Dĺžka správy (v bytoch).

<priority>: Priorita správy:

0 – Normálna.

1 – Konverzačná.

2 – Urgentná.

3 – Núdzová.

<cbn>: Spätne volané číslo.

Page 35: Komunikačné rozhranie pre GSM modemdiplom.utc.sk/wan/707.pdf · 4.12 Príkaz AT+CCED (Cell environment description) ... PSK Phase Shift Keying ... DIG. I/O ANTÉNA

Výber AT príkazov

Strana 27

4.8 AT+CMGW (WRITE MESSAGE TO MEMORY)

Týmto príkazom ukladáme správy do pamäte na SIM karte (SMS - Neodoslané

alebo SMS - Odoslané). Pozíciu na ktorej sa nachádza uložená správa je vyjadrená

parametrom <index> (jeho voľba nie je možná ako pri telefónnom zozname príkazom

AT+CPBW). Syntax príkazu je zhodný s príkazom AT+CMGS ,ktorý je popísaný vyššie.

Syntax príkazu:

AT+CMGW= <oa/da> [,<length>] [,<priority>] [,<cbn>] <CR>Text správy<ctrl-Z/ESC>

Príkaz Možná odpoveď AT+CMGW=”0905123456”<CR> Budem meškať 5 minút. <ctrl-Z> Poznámka: Napísanie správy

+CMGW: 4 OK Poznámka: Uloženie správy s indexom 4

AT+CMGW=”0905123456”,7<CR> Prosím?<ctrl-Z> Poznámka: Písanie správy s určenou dĺžkou 7 bytov

+CMS ERROR: 20 Poznámka: Pamäť je plná

AT+CMGW=”0905123456”,2,1,1”5550000” <CR>Prosím zavolaj mi.<ctrl-Z> Poznámka: Zaslanie správy s špecifikovanou prioritou, utajene, s nastavením odpovede na spätne volané číslo

+CMGW: 5 OK Poznámka: Uloženie správy s indexom 5

<oa/da> : Adresa odosielateľa/ Cieľová adresa účastníka.

<length> : Dĺžka správy (v bytoch).

<priority>: Priorita správy:

0 – Normálna.

1 – Konverzačná.

2 – Urgentná.

3 – Núdzová.

<cbn>: Spätne volané číslo.

4.9 AT+CMGR (READ MESSAGE)

Tento príkaz umožňuje čítanie uložených sprav na SIM karte. Pri prečítaní novej

správy sa jej status v pamäti zmení z “REC UNREAD” na “REC READ”.

Poznámka: Parameter <stat> pre výpis stavu SMS je vždy “READ”.

.

Page 36: Komunikačné rozhranie pre GSM modemdiplom.utc.sk/wan/707.pdf · 4.12 Príkaz AT+CCED (Cell environment description) ... PSK Phase Shift Keying ... DIG. I/O ANTÉNA

Výber AT príkazov

Strana 28

Možné druhy v textovom móde Stav správy v pamäti

“UREAD” Prijatá neprečítaná správa

“READ” Prijatá prečítaná správa

“USENT” Uložená neodoslaná správa

“SENT” Uložená odoslaná správa

“ALL” Všetky správy

Syntax príkazu: AT+CMGR=<index><CR>

Syntax odpovede:

+CMGR: <stat> [,<oa>], <scts>, <lang>, <encod>, <priority>[,<cbn>],

<length> <CR><LF> <data> (pre SMS-ODOSLANÉ)

+CMGR: <stat> [,<da>], <dt>, <lang>, <encod>, <priority>[,<cbn>], <length>

<CR><LF> <data> (pre SMS-PRIJATÉ)

Príkaz Možná odpoveď

+CMTI: “MT”,1 Poznámka: Prijatá nová správa

AT+CMGR=1<CR> Poznámka: Čítať novú správu

+CMGR: “REC UNREAD”,”8585551212”, ”98/10/01,18 :22 :11+00”,1,2,0,”8585550000”,9<CR><LF> ABCdefGHI OK

AT+CMGR=1<CR> Poznámka: Čítať správu znovu

+CMGR: “REC READ”,”8585551212”, ”98/10/01,18 :22 :11”,1,2,0,”8585550000”,9<CR><LF> ABCdefGHI OK

AT+CMGR=2<CR> Poznámka: Načítať zlý index

+CMS ERROR: 321 Poznámka: Chyba : Neplatný index

<stat> Stav správy v pamäti.

<oa/da>: Adresa odosielateľa/ Cieľová adresa účastníka..

<scts>: Čas príchodu do servisného centra : “yy/MM/dd,hh :mm :ss±zz”

(Rok/Mesiac/Deň,Hodina:Min:Sekunda±Časová zóna).

<dt>: Čas odoslania správy: “yy/MM/dd,hh :mm :ss±zz” (Rok [00-99],

Mesiac [01-12], Deň [01-31], Hodina, Minúta, Sekunda a Časová Zóna ).

<lang>: Jazyk.

<encod>: Kódovanie.

<priority>: Priorita správy:

0 – Normálna.

Page 37: Komunikačné rozhranie pre GSM modemdiplom.utc.sk/wan/707.pdf · 4.12 Príkaz AT+CCED (Cell environment description) ... PSK Phase Shift Keying ... DIG. I/O ANTÉNA

Výber AT príkazov

Strana 29

1 – Konverzačná.

2 – Urgentná.

3 – Núdzová.

<cbn>: Spätne volané číslo.

<length> : Dĺžka správy (v bytoch).

<data>: Text správy.

4.10 AT+CMGD (DELETE MESSAGE)

Pomocou tohto príkazu je možné vymazať jednu alebo viac správ z pamäte.

Syntax príkazu: AT+CMGD=<Index> [,<DelFlag>]<CR>

Príkaz Možná odpoveď

+CMTI: “MT”,3 Poznámka: Prijatá nová správa

AT+CMGR=3<CR> Poznámka: Čítať správu

+CMGR: “REC UNREAD”,”8585551212”, “98/10/01,18 :19 :20”,1,2,0,17 <CR><LF> Prídem o 5 minút OK Poznámka: Neprečítaná správa prijatá z čísla 0905123456 01/10/2005 18H19m20s

AT+CMGD=3<CR> OK Poznámka: Správa bola vymazaná

AT+CMGD=1,0<CR> OK Poznámka: Správa na pozícii 1 bola vymazaná

AT+CMGD=1,1<CR> Poznámka: Všetky prečítané prijaté správy boli vymazané

AT+CMGD=1,2<CR> +CMS ERROR:321 Poznámka: Chyba pri vymazávaní prečítaných a odoslaných správ

AT+CMGD=1,3<CR> OK Poznámka: Všetky prečítané, odoslané a neodoslané správy boli vymazané

AT+CMGD=1,4<CR> OK Poznámka: Všetky správy boli vymazané

<index>

0-9

<DelFlag>

0 Vymaže správu na pozícii <index>.

1 Vymaže všetky prečítane prijaté správy.

2 Vymaže všetky prečítane prijaté a odoslane uložené správy.

Page 38: Komunikačné rozhranie pre GSM modemdiplom.utc.sk/wan/707.pdf · 4.12 Príkaz AT+CCED (Cell environment description) ... PSK Phase Shift Keying ... DIG. I/O ANTÉNA

Výber AT príkazov

Strana 30

3 Vymaže všetky prečítané odoslané a neodoslané správy.

4 Vymaže všetky správy.

4.11 PRÍKAZ AT+CSQ (SIGNAL QUALITY)

Tento príkaz sa používa na zmeranie úrovne prijímaného signálu (rssi) a bitovej

chybovosti BER (Bit Error Rate). Obe hodnoty sa zobrazujú aj pri príkaze AT+CCED.

Bitová Chybovosť je známa len pri DEDICATED móde t.j. pri komunikácií telefónu so

sieťou inak vykazuje hodnotu 99 čo znamená ,že chybovosť je neznáma. V tabuľke 4.1 je

zobrazený rozsah úrovní signálu podľa (rssi) a v tabuľke 4.2 rozsah hodnôt bitovej

chybovosti.

Príkaz Možná odpoveď

AT+CSQ<CR> CSQ: <rssi>,<ber> OK

Rssi [dBm]

0 -113 a menej 1 -111 2 -109 3 -107

4 -30 -105 až -55 31 -53

Tab. 4.1 Úroveň signálu (rssi)

RxQual-ber BER[%] Priemer

0 Menej až 0,2 0,14 1 0,2...0,4 0,28 2 0,4...0,8 0,57 3 0,8...1,6 1,13 4 1,6...3,2 2,26 5 3,2...6,4 4,53 6 6,4...12,8 9,05 7 Viac ako 12,8 18,1

99 Neznáma

Tab. 4.2 Bitová chybovosť

Page 39: Komunikačné rozhranie pre GSM modemdiplom.utc.sk/wan/707.pdf · 4.12 Príkaz AT+CCED (Cell environment description) ... PSK Phase Shift Keying ... DIG. I/O ANTÉNA

Výber AT príkazov

Strana 31

4.12 PRÍKAZ AT+CCED (CELL ENVIRONMENT DESCRIPTION)

Tento príkaz slúži Pre opis okolitého prostredia buniek. Takto sa získavajú

informácie o hlavnej bunke a šiestich susedných bunkách. Existujú dva módy, v ktorých

je možné získavať potrebné informácie, a to buď jednorazovo alebo automaticky (dáta

budú vyhodnocované každých päť sekúnd).

Príkaz Možná odpoveď

AT+CCED:<mód>,<druh informácií><CR> +CCED: <hodnota>,...,<hodnota n> OK

V programe pre jeho aplikácie sa používa druh informácii 1, čím získavame hodnoty:

• pre obsluhujúcu bunku:

MCC, MNC, LAC, CI, BSIC, BCCH Freq (absolute),RxLev, RxLev Full, RxLev Sub,

RxQual, RxQual Full, RxQual Sub,Idle TS.

• pre susedné bunky:

MCC, MNC, LAC, CI, BSIC, BCCH Freq (absolute),RxLev.

MCC (Mobile Country Code) je kód krajiny, v ktorej sa nachádza sieť GSM, pre

SR je platný kód 231. MNC (Mobile Network Code) je kód siete mobilného operátora, v

SR sú dvaja mobilní operátori Orange kód 01 a T-Mobile kód 02. Niekoľko buniek je

zahrnutých do jednej rozsiahlejšej oblasti LA (Local Area), túto oblasť popisuje LAC

(Local Area Code). Veľkosť oblasti definuje operátor a môže nadobúdať rôzne veľkosti.

LAC (Location Area Code) je kód lokalizačnej oblasti. BSIC kódy – umožňujú rozlišovať

bunky pracujúce na rovnakom kanále. Sú zložené z kódov BCC a NCC (Broadcast a

Network Color Code). Pomocou prvého sa odlišujú bunky rovnakej siete, druhým bunky

operátorov rôznych krajín v pohraničných oblastiach. Pomocou LAC, BSIC a kanálu je

daná bunka jednoznačne identifikovaná. Tieto dva identifikátory môžu pomôcť v prípade,

že Cell ID nie je k dispozícií. CI definovaný v hexadecimálnom tvare je jedinečný pre

bunku v danom LAC. Pomocou tohto príkazu získavame aj informácie o úrovniach

signálu nielen v obsluhujúcej ale aj v susedných bunkách. Rozsah v ktorom sa môže

pohybovať je zobrazený v tabuľke 4.3.

Všetky tieto vyššie uvedené údaje sú dostupné v tzv. IDLE móde – v prípade, keď

telefón nekomunikuje. Pri komunikácií telefónu so sieťou sa jedná o DEDICATED mód.

Page 40: Komunikačné rozhranie pre GSM modemdiplom.utc.sk/wan/707.pdf · 4.12 Príkaz AT+CCED (Cell environment description) ... PSK Phase Shift Keying ... DIG. I/O ANTÉNA

Výber AT príkazov

Strana 32

Ďalším dôležitým parametrom ,ktorý môžeme získať je TA (Timing Advanced) ,ktorý je

dostupný tiež len pri DEDICATED móde.

RxLev [dBm] 0 -110 a menej 1 -110...-109 2 -109...-108

3...62 -107...-48 63 -48 a viac

Tab. 4.3 Úroveň signálu (RxLev)

Viac o jednotlivých príkazoch ako aj ďalších nájdete [12], [13].

Page 41: Komunikačné rozhranie pre GSM modemdiplom.utc.sk/wan/707.pdf · 4.12 Príkaz AT+CCED (Cell environment description) ... PSK Phase Shift Keying ... DIG. I/O ANTÉNA

Grafické rozhranie

Strana 33

5 GRAFICKÉ ROZHRANIE

Programové vybavenia tvoria predovšetkým aplikácie pre demonštračné a

výukové účely. Program je určený pre spustenie na PC pod OS Windows. Jedným z

hlavných požiadaviek na funkciu SW (SoftWare) bola možnosť monitorovania GSM siete

a podľa toho sa odvíjali aj jeho ďalšie funkcie. Bolo teda najprv nutné zoznámiť sa

s príkazmi, ktoré vyjadrujú vlastnosti bunky pri DEDICATED či IDLE móde. Pod

vlastnosťami bunky možno rozumieť úroveň prijímaného signálu, identifikáciu bunky či

chybovosť atď. Jedná sa o pretransformovanie vybraných príkazov do virtuálnych

tlačidiel, kde po ich stlačení je vykonaný daný príkaz. Ich odpovede sú spracovávane buď

graficky, alebo klasicky ako výpis na obrazovku. Program bol vytvorený vo vývojom

prostredí Borland Delphi, ktorý je jeden z najpopulárnejších nástrojov pre vývoj aplikácií

pre Windows, na čom má zásluhu bohatá sada komponentov. Ich prepracovaný objektový

model vyžaduje zápis len minimum kódov, čo spolu s vizuálnym návrhom formulárov

jednoznačne urýchľuje tvorbu bežných aplikácií.

Daný program je možné rozdeliť do troch častí. Jednotlivé časti plnia nasledovné

funkcie:

• Monitorovacie.

• Komunikačné (doplnkové).

• Lokalizačné.

5.1 MONITOROVACIE FUNKCIE

Vytvorenie grafického rozhrania pre GSM modem bolo určené hlavne pre

výukový proces a s tým súvisiace rozvinutie monitorovacích funkcií. Vytvorený program

sa zameriava na dostupné aplikácie monitorovania GSM siete. Pomocou neho je možné

sledovať úroveň signálu ako aj lokalizačné parametre, nie len v obsluhujúcej bunke ale aj

v ďalších šiestich susedných bunkách. Ďalej je možné sledovať zmenu chybovosti v

bunke realizujúcou spojenie pomocou parametra BER. Tieto informácie sú získavané v 5

sekundových intervaloch a zobrazované v grafoch a tabuľkových výpisoch. Taktiež je

vytváraná databáza buniek. Pričom každá bunka je jednoznačne definovaná pomocou

nasledovných parametrov LAC, CI, BSIC , BCCH Freq. Program poskytuje možnosť

Page 42: Komunikačné rozhranie pre GSM modemdiplom.utc.sk/wan/707.pdf · 4.12 Príkaz AT+CCED (Cell environment description) ... PSK Phase Shift Keying ... DIG. I/O ANTÉNA

Grafické rozhranie

Strana 34

záznamu zmeny úrovne signálu spolu so spomenutými parametrami bunky pri pohybe

prostredím a jeho uloženie vo forme textového súboru na disk PC.

5.2 KOMUNIKAČNÉ FUNKCIE

Medzi tieto funkcie sú zaradené telematické služby, ktoré sú definované medzi

koncovými zariadeniami za používateľským rozhraním. Tieto služby sú založené na

službách prenosu a možno ich rozdeliť na základne, doplnkové. Program poskytuje

niektoré základné služby medzi ktoré patria:

• Núdzové volania.

• Rečové volania z mobilnej stanice – MO (Mobile Originated).

• SMS.

Pre poskytovanie týchto služieb bolo nutné zabezpečiť aj prihlásenie do siete

zadaním PIN kódu alebo po troch chybných pokusoch PUK kódu. Táto aplikácia je tiež

zahrnutá v programe v ponuke „Prihlásenie“. Ostatné služby, ktoré nie sú priamo

zahrnuté v programe, ale sú podporované modemom a sieťou, je možné realizovať cez

zadávanie AT príkazov priamo do vytvoreného príkazového riadku. Pozri prílohu č.7.

5.3 LOKALIZAČNÉ FUNKCIE

Určovanie polohy zákazníka v sieti a jej premietnutie do geografickej polohy je

dôležitou službou, ktorú môžu prevádzkovatelia sietí poskytovať svojím zákazníkom.

Existuje niekoľko metód na určovanie polohy:

• Metóda informácie o bunke – CI – Smerodajná informácia je Cell ID – označenie

bunky, v ktorej sa zákazník nachádza.

• Metóda zisťovania časového predstihu – TA.

Rôzne metódy určovania polohy vykazujú rôzne úrovne presností a taktiež

vyžadujú rôzne modifikácie siete či mobilnej stanice. V programe sú obsiahnuté dve

v súčastnej dome dostupné formy lokalizácie, ktoré nepotrebujú aktívnu spoluprácu

s príslušnou BTS stanicou.

Page 43: Komunikačné rozhranie pre GSM modemdiplom.utc.sk/wan/707.pdf · 4.12 Príkaz AT+CCED (Cell environment description) ... PSK Phase Shift Keying ... DIG. I/O ANTÉNA

Grafické rozhranie

Strana 35

5.3.1 CELL IDENTITY (CI )

Celulárna sieť je rozdelená do buniek a v každej sa nachádza BTS, ktorá vysiela a

prijíma signál z mobilnej stanice, ktorá sa momentálne v danej bunke nachádza. Každá

MS (Mobil Station) nachádzajúca sa v danej sieti, si môže touto metódou zisťovať svoju

vlastnú polohu. Táto metóda je najjednoduchšou metódou určovania polohy v GSM sieti

spomedzi všetkých dostupných metód. Presnosť tejto metódy hlavne závisí na veľkosti

bunky, v ktorej sa MS nachádza. Ako bolo uvedené, bunky sa líšia svojimi rozmermi v

závislosti od umiestnenia (mesto, voľný terén). Preto je aj presnosť tejto metódy veľmi

premenlivá, kým v meste sa veľkosť bunky pohybuje na úrovní pikobuniek a

mikrobuniek, tak vo voľnom teréne je veľkosť buniek aj niekoľko km. Táto metóda je

založená výhradne na GSM sieti a nie je nutná spolupráca mobilnej stanice. Metóda Cell

ID je používaná niektorými mobilnými operátormi na určenie približnej polohy pre

potreby záchranných služieb. Vylepšením tejto technológie (Enhanced Cell-ID) je možné

zvýšiť presnosť lokalizácie mobilného zariadenia. Máloktorá BTS totiž pokrýva priestor

360o okolo seba. Väčšinou je smerovaná len na určitý kruhový výsek - sektor. To

umožňuje zmenšiť plochu, v ktorej by sa lokalizované zariadenie mohlo nachádzať.

5.3.2 TIMING ADVANCE (TA)

Inou možnosťou určenia polohy mobilnej stanice je technológia TA. Využíva

špecifický parameter GSM sietí. TA určuje predstih vyslania signálu od prijímača do BTS

tak, aby tam dorazil v presne vyhradenom okamihu - okne. Hodnota parametra je závislá

na vzdialenosti BTS - prijímač, ktorú musí prekonať (pri známej rýchlosti šírenia sa

signálu). V systéme GSM odpovedá jedno časové okno časovému úseku 156,25 bitu, t.j. 1

bitu odpovedá časový interval 3,69 μs. Po prenásobení rýchlosťou šírenia EM vlny,

a vydelením 2, získame vzdialenosť rovnajúcu sa jednotkovej hodnote TA, ktorá

odpovedá 550 metrom. Parameter TA je dostupný len v obsluhujúcej bunke, t.j. v bunke,

s ktorou MS komunikuje. Je potrebné poznamenať, že v zastavanom území (kde aj

hustota BTS je vyššia), neprináša TA výrazné zvýšenie presnosti určenia polohy.

Presnosť určenia polohy pomocou TA ovplyvnená rozdielnym časom, ktorý potrebujú

rôzne typy mobilných prístrojov na spracovanie a vyslanie signálu späť. Preto presnosť

určenia polohy môže výrazne kolísať. Hodnotu TA je možné získať len v DEDICATED

móde a môže nadobúdať hodnôt od 1 po 63 v závislosti od veľkosti bunky, v ktorej sa

Page 44: Komunikačné rozhranie pre GSM modemdiplom.utc.sk/wan/707.pdf · 4.12 Príkaz AT+CCED (Cell environment description) ... PSK Phase Shift Keying ... DIG. I/O ANTÉNA

Grafické rozhranie

Strana 36

nachádzame a našej pozície v nej. Hodnota 0 je zobrazovaná pri IDLE móde čiže vtedy

keď modem nekomunikuje.

5.4 POPIS PROGRAMU

Po spustení programu sa zobrazí úvodné okno (obr. 5.1), pre nastavenie

parametrov sériového portu.

Obr. 5.1 Nastavenie sériového portu

Program je rozdelený do jednotlivých častí. Prístup k ním je pomocou virtuálnych

tlačidiel umiestnených na pravej strane okna a tvoria menu programu. Je možné vybrať si

z nasledujúcej ponuky:

• Bunka.

• CSQ+TA.

• Prihlásenie.

• SMS.

Page 45: Komunikačné rozhranie pre GSM modemdiplom.utc.sk/wan/707.pdf · 4.12 Príkaz AT+CCED (Cell environment description) ... PSK Phase Shift Keying ... DIG. I/O ANTÉNA

Grafické rozhranie

Strana 37

• Volanie.

• Záznam.

• Ostatné.

• Nastavenia.

Každá časť obsahuje vlastnú skupinu aplikácií. V nasledujúcich kapitolách

podrobnejšie vysvetlím použité algoritmy, a prácu s programom.

5.4.1 PONUKA NASTAVENIA

Po spustení programu je potrebné nastaviť parametre sériového portu pre daný

modem viď obrázok 5.1. Základné prednastavenie rozhrania je: prenosová rýchlosť –

9600 Bd, parita – žiadna, dátové bity – 8, stop bity – 1 a výber sériového portu je COM1.

Po pripojení je možné odosielať na tento port príkazy a zároveň je odštartované cyklické

čítanie dát. Na pripojenie nás upozorní aj text vyjadrujúci stav sériového portu v hornej

pravej časti okna. Pri pokuse o odpojenie počas prebiehajúceho záznamu, program

upozorní na možnosť výberu, buď odpojenia aj bez uloženia záznamu alebo nedôjde

k odpojeniu a prebiehajúci záznam je možné ukončiť a uložiť na disk PC. Viď obrazová

príloha č.3.

5.4.2 PONUKA BUNKA

Po pripojení na sériový port sa spustí komunikácia s modemom a pravidelne je

odosielaný príkaz CCED, ktorý zisťuje parametre okolitých buniek. Tie sú ďalej

spracované a vyhodnocované v stĺpcovom grafe a výpise vo forme tabuľky. Pozri na

obrázok 5.2. Medzi hlavné parametre monitorovania bunky patrí úroveň prijímaného

signálu od obsluhujúcej ale aj šiestich susedných buniek. Hodnoty úrovne signálu sú

graficky znázornené v grafe, kde prvý stĺpec vždy predstavuje úroveň signálu

obsluhujúcej bunky a ďalšie stĺpce zobrazujú úrovne signálu v susedných bunkách. Na

ľavej zvislej osi grafu je stupnica predstavujúca úroveň signálu premietnutú do hodnôt

RxLev a na pravej zvislej osi ekvivalentná úroveň prijímaného signálu v jednotkách

[dBm] . Práve na tomto grafe je možné sledovať zmenu výkonu signálu a taktiež prípady,

pri akých podmienkach nastáva prepnutie do inej bunky (Handover), na ktoré upozorní aj

správa v ponuke „Bunka“ zobrazujúca sa v hornej časti okna ponuky. Na pravej strane

Page 46: Komunikačné rozhranie pre GSM modemdiplom.utc.sk/wan/707.pdf · 4.12 Príkaz AT+CCED (Cell environment description) ... PSK Phase Shift Keying ... DIG. I/O ANTÉNA

Grafické rozhranie

Strana 38

ponuky „Bunka“ je možné si zvoliť aktuálny a celkový výpis buniek. Tieto výpisy

obsahujú základné informácie o identite buniek a úrovniach signálov v nich. Identitu

bunky je možné presne určiť pomocou 3 parametrov LAC, BSIC, BCCH. Tieto parametre

bunky sú rozobrané v kapitole 4.12. Pri voľbe aktuálneho výpisu je zobrazená aktuálna

obsluhujúca bunka a tiež 6 susedných buniek s danými parametrami, ktoré sú obnovované

každých 5 sekúnd. Voľba celkového výpisu predstavuje identifikačné parametre buniek,

ktoré boli monitorované modemom a sú uložene do textového súboru a na disk PC.

Program v pravidelných intervaloch monitoruje výskyt jednotlivých buniek v databáze

buniek. V prípade, že sa daná bunka v databáze ešte nenachádza, databáza sa rozšíri o

identifikačné parametre danej bunky. Do databázy je možný prístup v podobe zápisu

latitúdy, longitúdy, nadmorskej výšky a miesta pre presné určenie pozície základňových

staníc. Možnosť zápisu je pod tlačidlom „Pridať“. Pre pridanie latitúdy, longitúdy,

nadmorskej výšky a miesta je potrebné zadať pozíciu v databáze buniek pre ktorú je zápis

určený. Pozri prílohu č.1.

Obr. 5.2 Zobrazenie vlastností obsluhujúcej a susedných buniek

Page 47: Komunikačné rozhranie pre GSM modemdiplom.utc.sk/wan/707.pdf · 4.12 Príkaz AT+CCED (Cell environment description) ... PSK Phase Shift Keying ... DIG. I/O ANTÉNA

Grafické rozhranie

Strana 39

5.4.3 PONUKA CSQ+TA

V ponuke „CSQ+TA“ je možné sledovať úroveň prijímaného signálu podľa rssi

ale len od obsluhujúcej bunky. Táto meniaca sa hodnota je vykresľovaná do grafu,

v ktorom je zobrazených vždy len posledných 10 hodnôt, ako vidno aj na obrázku 5.3.

Aktuálna hodnota je vypísaná aj priamo na plochu ponuky, kde možno pozorovať aj

zmenu chybovosti pomocou parametra BER. Tá je známa len pri DEDICATED móde,

inak vykazuje hodnotu 99, čo predstavuje neznámu chybovosť. V tejto ponuke je

zahrnutá aj dostupná časť lokalizácie a tá je predstavovaná parametrom TA, ktorý je

popísaný vyššie. Zobrazená je aj približná vzdialenosť od obsluhujúcej bunky,

prepočítaná z hodnoty parametra TA. Hodnoty TA rovnako ako aj BER sú známe len pri

komunikácii modemu s obsluhujúcou BTS stanicou.

Obr. 5.3 Úroveň prijímaného signálu (rssi), bitová chybovosť (BER) a parameter TA

Page 48: Komunikačné rozhranie pre GSM modemdiplom.utc.sk/wan/707.pdf · 4.12 Príkaz AT+CCED (Cell environment description) ... PSK Phase Shift Keying ... DIG. I/O ANTÉNA

Grafické rozhranie

Strana 40

5.4.4 PONUKA PRIHLÁSIŤ

Pre využívanie služieb GSM sieti, ktoré poskytujú ich prevádzkovatelia je

potrebný proces identifikácie, pri ktorom sa overuje totožnosť účastníka. Ten prebieha pri

prihlasovaní do siete zadaním účastníckeho PIN kódu, ktorý je dôverný a tým sa

zabezpečuje jeho overenie voči SIM karte. Práve v ponuke prihlásiť prebieha tento proces

zadaním PIN kódu do vyhradeného políčka a stlačením virtuálneho tlačidla „Prihlásiť“.

V prípade, že je trikrát zadaný nesprávny kód, je potrebné zadanie PUK kódu s novým

PIN kódom. V tomto prípade sa objaví ďalšie políčko pre vloženie PUK kódu.

Rozpoznávanie chybne zadaného PIN či PUK kódu je na základe vyhlásenia chyby

modemu. Grafické znázornenie nájdete v obrazovej prílohe č. 5.

5.4.5 PONUKA SMS

V tejto ponuke je rozanalyzovaná služba SMS, ktorú podporuje každý GSM

modem. Väčšina modemov umožňuje posielanie SMS správ v textovom aj v PDU

formáte. Ja som sa v programe zameral len na textový formát. Ide o zasielanie krátkych

správ s dĺžkou maximálne 160 alfanumerických znakov. Pri písaní správy v nato určenom

okne, sa pod ním zobrazuje počet ostávajúcich znakov. Program má rovnaké funkcie aké

sa používajú aj v mobilných telefónoch, ako vidno aj na obrázku 5.4. Pomocou neho je

možné otvárať SMS správy, ktoré sú uložené na SIM karte alebo otvoriť z pevného disku,

ak boli predtým naň uložené. Pri čítaní SMS zo SIM je potrebné zadať pozíciu v pamäti

SIM, na ktorej je požadovaná správa uložená. Otváranie správy z disku je realizované

klasicky pomocou open-dialógu. Ďalšou funkciu je uloženie správy na SIM, či pevný disk

PC. Pri uložení na SIM nie je možné určiť pozíciu v pamäti, na ktorú má byť správa

uložená. Poslednou funkciou ponuky SMS je možnosť vymazať správu buď z pamäte

SIM karty alebo pevného disku PC. Rovnako ako pri otváraní správy zo SIM aj pri

vymazávaní je potrebné zadať pozíciu správy v pamäti a vpísať ju do preddefinovaného

okna.

Page 49: Komunikačné rozhranie pre GSM modemdiplom.utc.sk/wan/707.pdf · 4.12 Príkaz AT+CCED (Cell environment description) ... PSK Phase Shift Keying ... DIG. I/O ANTÉNA

Grafické rozhranie

Strana 41

Obr. 5.4 Ponuka SMS a jej podporované funkcie programom

5.4.6 PONUKA OSTATNÉ

Keďže AT príkazov na ovládanie GSM modemu je omnoho viac ako som vo

svojom programe použil, preto je vytvorené klasické rozhranie podobné štandardnej

aplikácii Hyperterminál pre zadávanie príkazov. Každý príkaz je ukončený enterom

v ASCII (#13). Odpovede modemu sú zapisované po 8 znakoch do okna pod príkazový

riadok. Viď príloha č.4

5.4.7 PONUKA VOLANIE

Táto ponuka a časť z telematických služieb bola sem priradená hlavne pre

možnosť prechodu GSM modemu z IDLE do DEDICATED módu. Najjednoduchším

riešením ako to zabezpečiť je práve vytvorenie rečového volania. Pre zrušenie volania sa

použije tlačidlo „Zrušiť“. Volané číslo môže obsahovať len tieto znaky “0-9”,”#”,”*”, ,”-

”,”+”. Rozšírenou aplikáciou pre danú ponuku je možnosť vyhľadávania záznamov

v telefónnom zozname alebo možnosť ich uloženia na SIM kartu ako je vidieť na obrázku

5.5.

Page 50: Komunikačné rozhranie pre GSM modemdiplom.utc.sk/wan/707.pdf · 4.12 Príkaz AT+CCED (Cell environment description) ... PSK Phase Shift Keying ... DIG. I/O ANTÉNA

Grafické rozhranie

Strana 42

Vyhľadávanie je možné:

• Podľa mena

• Podľa čísla

Pre vyhľadávanie záznamu podľa mena je potrebné zadanie celého názvu či mena

alebo len jeho časti. Ak nie je zadaný žiadny znak pre vyhľadávanie prebehne výpis

všetkých záznamom na SIM karte. Záznam je tvorený číslom a k nemu priradeným

menom. Pri vypísaní viacerých záznamov sú navzájom usporiadané podľa abecedy.

Pri vyhľadávaní záznamu podľa čísla je potrebné zadať presný tvar čísla ako je

uložený na SIM karte, v inom prípade modem vyhlási chybu a záznam nie je nájdený.

Rovnako na vyhľadávanie je nutné zadať len platné znaky “0-9”,”#”,”*”,”-”,”+”.

A poslednou funkciou je možnosť uloženia nového záznamu. Pre správne

uloženie záznamu je potrebné zadať číslo a meno zložené len z platných znakov. Pozícia,

na ktorú bude záznam zapísaný nie je presne definovaná (hodnota subparametera príkazu

je vynechaná) a tým je záznam zapísaný na prvé voľné miesto v zozname.

Obr. 5.5 Vytvorenie rečového spojenia a aplikácie s telefónnym zoznamom

Page 51: Komunikačné rozhranie pre GSM modemdiplom.utc.sk/wan/707.pdf · 4.12 Príkaz AT+CCED (Cell environment description) ... PSK Phase Shift Keying ... DIG. I/O ANTÉNA

Grafické rozhranie

Strana 43

5.4.8 PONUKA ZÁZNAM

Táto časť programu bola vytvorená pre monitorovacie účely. Obsahuje tabuľku do

ktorej riadkov sa zapisujú v prvom stĺpci aktuálny čas kedy záznam prebieha a v ďalších

úrovne signálu pre jednotlivé bunky. Počet stĺpcov je variabilný závisí od počtu buniek,

s ktorými modem počas záznamu komunikoval alebo len snímal úrovne prijímaného

signálu z nich. Pri prechode do inej bunky program prehľadá identifikačné parametre

buniek, s ktorými už prišiel do kontaktu počas behu záznamu, a ktoré si ukladá do prvého

riadku. Ak nájde zhodu, začne zapisovať do daného stĺpca, ak nie, vytvorí nový stĺpec s

identifikačnými parametrami danej bunky a začne úroveň prijímaného signálu pre danú

bunku do neho zapisovať, viď obrázok 5.6. Pre ukončenie záznamu je potrebné použiť

tlačidlo „Ukončiť“. Po jeho stlačení sa vás program opýta, či si želáte uložiť záznam

a otvorí sa dialógové okno, pre uloženie záznamu vo forme textového súboru jeho príklad

je uvedený v prílohe č.2. V prílohe č.7 sa nachádza časť programu pre utváranie záznamu.

Obr. 5.6 Záznam monitorovania GSM siete .

Page 52: Komunikačné rozhranie pre GSM modemdiplom.utc.sk/wan/707.pdf · 4.12 Príkaz AT+CCED (Cell environment description) ... PSK Phase Shift Keying ... DIG. I/O ANTÉNA

Grafické rozhranie

Strana 44

5.5 POŽIADAVKY PRE PROGRAM

Program správne pracuje pod OS Windows 98, Windows 2000 a Windows XP.

Ďalej je potrebná existencia diskovej jednotky (C:) a možnosť zápisu na ňu, z dôvodu

využívania súborov, ktoré si pri spustený program vytvorí. Pripojenie modemu do

elektrickej siete je potrebné až po spustení programu a otvorení príslušného sériového

portu.

Page 53: Komunikačné rozhranie pre GSM modemdiplom.utc.sk/wan/707.pdf · 4.12 Príkaz AT+CCED (Cell environment description) ... PSK Phase Shift Keying ... DIG. I/O ANTÉNA

Záver

Strana 45

6 ZÁVER

Cieľom tejto práce bolo vytvoriť program pre monitorovanie GSM siete. K tomu

sa použil modem Fargo Maestro 100, ktorý je možné pripojiť k PC prostredníctvom

rozhrania RS232. Modem je plne ovládateľný pomocou AT príkazov. Pre vytvorenie

grafického rozhrania bolo nevyhnutné naštudovanie a výber vhodných príkazov,

pomocou ktorých boli získavané informácie o vlastnostiach a dôležitých parametroch

bunky. K nim boli pridané ďalšie príkazy, ktoré boli potrebné ako doplnok pre

monitorovanie siete alebo na rozšírenie ponuky funkcií programu. Ten bol určený

predovšetkým pre výučbový proces, na zobrazenie správania sa GSM. Program

automaticky vytvára databázu buniek a záznam, ktorý možno dodatočne spracovávať, či

už pre vytvorenie grafického záznamu, alebo ako ukážku pri výučbe. Celá práca je

venovaná práve monitorovaniu siete a procesu riadenia modemu AT príkazmi.

V úvode som sa stručne venoval opisu GSM modemu, jeho funkcií a využitia, pre

vytvorenie prehľadu v danej problematike. V ďalších kapitolách popisujem podrobnejšie

syntax a výber vhodných AT príkazov, ktoré boli potrebné pre vytvorenie programu.

Najťažšou časťou bola realizácia programu v prostredí Borland Delphi. Programové časti

a jej funkcie sú rozanalyzované v piatej kapitole.

Ďalšie rozšírenie tejto práce by mohlo pozostávať z pripojenia GPS modulu, pre

vytváranie grafického záznamu o pokrytí územia signálom GSM. Túto možnosť

navrhujem ako tému diplomovej práce pre budúci rok.

Page 54: Komunikačné rozhranie pre GSM modemdiplom.utc.sk/wan/707.pdf · 4.12 Príkaz AT+CCED (Cell environment description) ... PSK Phase Shift Keying ... DIG. I/O ANTÉNA

Zoznam použitej literatúry

ZOZNAM POUŽITEJ LITERATÚRY

[1] http://dce.felk.cvut.cz/dolezilkova/diplomky

[2] http://people.fm.uniba.sk/sujan/6_gsm/gsm.htm

[3] http://www.sct.sk/modemy/maestro100.php

[4] http://rs232.hw.cz/

[5] http://www.bioenabletech.com/gsm_gprs_gps_mobile_m2m_india.htm

[6] http://www.heitec.sk/SK/xml/heikon.htm

[7] http://www.dreamfabric.com/sms/

[8] WIESER , V. a kol.: Mobilné rádiové siete, EDIS Žilina, 2002.ISBN 80-7100-

936-9

[9] http://www.dhservis.cz/docs_soubory/at_pro_c35i-gsm_07.07_a_07.05.pdf

[10] http://adavid.uw.hu/raktar/atnokia.pdf

[11] http://www.guly.org/appunti/at-docs/GSM-GPRS-SDK.pdf

[12] http://www.omniinstruments.co.uk/radiotel/AT_commands_interface_guide.pdf

[13] http://ham.zmailer.org/oh2mqk/GSM/GSM-05.08.pdf

Page 55: Komunikačné rozhranie pre GSM modemdiplom.utc.sk/wan/707.pdf · 4.12 Príkaz AT+CCED (Cell environment description) ... PSK Phase Shift Keying ... DIG. I/O ANTÉNA

ČESTNÉ VYHLÁSENIE

Vyhlasujem, že som zadanú diplomovú prácu vypracoval samostatne, pod

odborným vedením vedúceho diplomovej práce Ing. Petra Brídu a používal som len

literatúru uvedenú v práci.

Súhlasím so zapožičiavaním diplomovej práce.

V Žiline dňa .............................. Podpis diplomanta:

Page 56: Komunikačné rozhranie pre GSM modemdiplom.utc.sk/wan/707.pdf · 4.12 Príkaz AT+CCED (Cell environment description) ... PSK Phase Shift Keying ... DIG. I/O ANTÉNA

POĎAKOVANIE

Touto cestou by som sa chcel poďakovať všetkým, ktorí mi pri tvorbe

diplomovej práce pomohli. Hlavne Ing. Petrovi Brídovi , vedúcemu diplomovej práce,

ktorému ďakujem za odborné vedenie a cenné rady. Vďaka patrí aj mojej rodine za jej

podporu pri štúdiu.

Page 57: Komunikačné rozhranie pre GSM modemdiplom.utc.sk/wan/707.pdf · 4.12 Príkaz AT+CCED (Cell environment description) ... PSK Phase Shift Keying ... DIG. I/O ANTÉNA

Žilinská univerzita v Žiline Elektrotechnická fakulta Katedra telekomunikácií

Komunikačné rozhranie pre GSM modem Prílohová časť

Mário Murgaš

2006

Page 58: Komunikačné rozhranie pre GSM modemdiplom.utc.sk/wan/707.pdf · 4.12 Príkaz AT+CCED (Cell environment description) ... PSK Phase Shift Keying ... DIG. I/O ANTÉNA

Zoznam príloh: Príloha č.1 Ponuka „Bunka“ Príloha č.2 Ukážka záznamu Príloha č.3 Ponuka „Nastavenia“ Príloha č.4 Ponuka „Ostatné“ Príloha č.5 Ponuka „Prihlásiť“ Príloha č.6 Pripojenie modemu na externé zariadenie Príloha č.7 Časť programu pre utváranie záznamu Príloha č.8 Modem Fargo Maestro 100 Príloha č.9 Médium CD

Page 59: Komunikačné rozhranie pre GSM modemdiplom.utc.sk/wan/707.pdf · 4.12 Príkaz AT+CCED (Cell environment description) ... PSK Phase Shift Keying ... DIG. I/O ANTÉNA

Príloha č.1 Ponuka „Bunka“

0049,31,15 0049,31,1 0049,28,12 0049,28,4 0049,31,3 0049,27,19 0049,30,20 0049,30,18 0049,31,21 11. 5. 2006 17:07:41 56 45 42 29 33 18 13 11. 5. 2006 17:07:46 55 45 42 28 33 17 16 11. 5. 2006 17:07:51 55 45 43 28 33 18 15 11. 5. 2006 17:07:56 54 44 43 29 33 17 14 11. 5. 2006 17:08:01 48 41 38 24 23 12 13 11. 5. 2006 17:08:06 40 36 33 15 11 6 10 11. 5. 2006 17:08:31 43 35 33 10 19 7 5 11. 5. 2006 17:08:36 44 36 33 8 20 8 6 11. 5. 2006 17:08:41 27 29 33 8 19 9 7 11. 5. 2006 17:09:16 56 41 44 29 33 18 19 11. 5. 2006 17:09:21 55 41 43 30 33 17 18 11. 5. 2006 17:09:26 56 42 43 29 33 17 18

Príloha č.2 Ukážka záznamu

Page 60: Komunikačné rozhranie pre GSM modemdiplom.utc.sk/wan/707.pdf · 4.12 Príkaz AT+CCED (Cell environment description) ... PSK Phase Shift Keying ... DIG. I/O ANTÉNA

Príloha č.3 Ponuka „Nastavenia“

Page 61: Komunikačné rozhranie pre GSM modemdiplom.utc.sk/wan/707.pdf · 4.12 Príkaz AT+CCED (Cell environment description) ... PSK Phase Shift Keying ... DIG. I/O ANTÉNA

Príloha č.4 Ponuka „Ostatné“

Page 62: Komunikačné rozhranie pre GSM modemdiplom.utc.sk/wan/707.pdf · 4.12 Príkaz AT+CCED (Cell environment description) ... PSK Phase Shift Keying ... DIG. I/O ANTÉNA

Príloha č.5 Ponuka „Prihlásiť“

Príloha č.6 Pripojenie modemu na externé zariadenie

Page 63: Komunikačné rozhranie pre GSM modemdiplom.utc.sk/wan/707.pdf · 4.12 Príkaz AT+CCED (Cell environment description) ... PSK Phase Shift Keying ... DIG. I/O ANTÉNA

if label22.visible=true then begin if stringgrid4.cells[1,0]='' then begin a8:=8; stringgrid4.ColCount:=(a8); i1:=1; for i:=1 to 7 do begin s3:=stringGrid1.cells[1,i]; s3:=s3+','+stringGrid1.cells[3,i]; s3:=s3+','+stringGrid1.cells[4,i]; stringgrid4.cells[i,0]:=s3; a1:=1; a2:=2; a3:=3; a4:=4; a5:=5; a6:=6; a7:=7; end; end; for i:=1 to 7 do begin e:=0; for j:=1 to (a8-1) do begin s3:=stringGrid1.cells[1,i]; s3:=s3+','+stringGrid1.cells[3,i]; s3:=s3+','+stringGrid1.cells[4,i]; s7:=stringGrid4.cells[j,0]; if s3<>s7 then inc(e) else case i of 1: a1:=j; 2: a2:=j; 3: a3:=j; 4: a4:=j; 5: a5:=j; 6: a6:=j; 7: a7:=j; end; if e=(a8-1) then begin inc(a8); stringgrid4.ColCount:=(a8); stringgrid4.cells[(a8-1),0]:=s3; case i of 1: a1:=(a8-1); 2: a2:=(a8-1); 3: a3:=(a8-1); 4: a4:=(a8-1); 5: a5:=(a8-1); 6: a6:=(a8-1); 7: a7:=(a8-1); end; end; end; end;

Príloha č.7 Časť programu pre utváranie záznamu

Page 64: Komunikačné rozhranie pre GSM modemdiplom.utc.sk/wan/707.pdf · 4.12 Príkaz AT+CCED (Cell environment description) ... PSK Phase Shift Keying ... DIG. I/O ANTÉNA

Príloha č.8 Modem Fargo Maestro 100

Príloha č.9 Médium CD