Рубрики

| индикация | события | инструменты | беспроводная связь | датчики | источники питания | компоненты | корпуса | микроконтроллеры | приборы | промышленная мебель | прочее | сетевые решения | силовая электроника | средства разработки | новые технологии |

Интересные статьи

Рубрика: прочее

Характерные особенности GSM/GPRS-модулей фирмы ENFORA

25.07.2008 Сегодня на российском рынке можно найти модемы и модули ведущих мировых производителей (Siemens, Wavecom/SE, Enfora, Motorola, Nokia, Simcom и др.) с различными техническими параметрами и ценами. Основные технические характеристики модулей ведущих мировых производителе мало отличаются друг от друга в одноименном классе. Основная конкурентная борьба ведется в области сервисных функций, надежности, размерах, энергопотреблении. В своих изделиях фирма Enfora использует последние разработки Texas Instruments. Примером этого может служить самый маленький и экономичный модуль Enfora GSM0308. Отличительной особенностью программного обеспечения являются встроенные блоки, позволяющие с помощью AT-команд решать прикладные задачи без внешнего микроконтроллера и написания специальных сложных управляющих программ.

Американская фирма Enfora является одним из ведущих производителей модулей и модемов стандартов GSM/GPRS/EDGE, CDPD и 802.11 для М2М приложений.

Не смотря на то, что фирма была основана в 1999 году, на сегодняшний день она, по данным “The Cellular M2M Module Market”, занимает четвертое место в мире по производству GSM/GPRS/EDGE модулей и покрывает около 10% мирового рынка. Основная доля продаж продукции Enfora приходится на США и Канаду. В последние годы фирма стремительно продвигается на европейском и китайском рынках.

С 2004 года продукция Enfora поставляется в Россию. За это время российские разработчики и системные интеграторы имели возможность испытать эту продукцию и начать производство на базе модулей и модемов Enfora.

Особенности GSM/GPRS-модулей ENFORA

Основное отличие модулей Enabler от продукции других производителей заключается в том, что стандартные случаи пользовательских приложений уже содержатся в базовом программном обеспечении. Это позволяет решать большинство стандартных задач с помощью расширенного набора АТ-команд.

Сборка/разборка пакетов (PAD)

В число наиболее значимых опций Enabler входит функция UDP/TCP сборки/разборки пакетов (Packet Assembler/Disassembler, PAD), которая позволяет конвертировать, упаковывать и передавать данные с обычного последовательного интерфейса, без специального протокола, необходимого внешнему устройству. Это дает возможность прозрачного подключения внешних устройств типа счетчиков, сенсоров, датчиков и разного рода измерительных модулей к сети GPRS, а соответственно, и к IP. Как правило, подобные устройства подключаются к компьютеру (контроллеру) через последовательный интерфейс. При этом функции управления, считывания, записи и передачи возложены на программное обеспечение (ПО) компьютера.

Модули Enfora могут быть сконфигурированы таким образом, чтобы при включении автоматически активировалась функция PAD, модем регистрировался в сети и начинался сбор и передача информации с подключенного к модему внешнего устройства.

Для того чтобы понятнее была работа PAD, целесообразно напомнить основные термины и обозначения, используемые в описаниях протоколов Интернет и передачи данных по GPRS: GPRS (General Packet Radio Service) — пакетная передача данных по радиоканалу. В этих сетях передаваемую информацию разбивают на отдельные пакеты, которые доставляют от отправителя к получателю. На приемной стороне из полученных пакетов конструируют исходное сообщение. Принципиальное отличие передачи данных в сети GPRS от передачи данных в сетях GSM заключается в том, что необходимый канальный ресурс выделяется в GPRS только на время передачи соответствующих информационных пакетов. Остальное время каналы находятся в распоряжении сети. Такой подход позволяет в сетях GPRS один физический канал использовать для передачи пакетов нескольких абонентов. При этом для передачи пакетов одного абонента можно выделять одновременно несколько физических каналов.

Подсистема GPRS представляет структуру, “параллельную” классической сети GSM (сети с коммутацией каналов). Для передачи абонентских пакетов и пакетов различной сигнальной информации через радиоинтерфейс организуют логические каналы, отличные от каналов классической GSM. Эти логические каналы размещают в физических каналах, выделенных для GPRS из общего частотно-временного ресурса.

В мультислотовом режиме один модем может параллельно использовать до восьми каналов передачи пакетированных данных (PDCH).

В схеме GPRS регистр абонентов (HRL) дополнен блоком (PDP), содержащим информацию о клиентах, пользующихся GPRS. Для управления и обслуживания режима GPRS в подсистеме дополнительно введен блок SGSN. Этот блок выполняет операции по контролю доставки пакетов данных, проверке разрешений на запрашиваемые услуги, взаимодействию с абонентским регистром.

Пакеты в различных направлениях передаются независимо. В сети GPRS абоненту присваивают статический (постоянный) или динамический (временный) адрес, по которому идет обмен информационными пакетами. Для работы в сети GSM/GPRS-модем должен иметь дополнительное программное обеспечение.

Каждый пакет содержит идентификатор или адрес, который используют при его доставке. Абонент постоянно подключен к пакетной сети, где ему предоставлен виртуальный канал, который становится реальным (физическим) радиоканалом на время передачи пакета. В остальное время этот физический канал используют для передачи пакетов других пользователей. Передача пользовательской информации от модема к внешним сетям и обратно реализуется в соответствии со специальными протоколами Интернет.

Как правило, выделяют три основных уровня протоколов Интернет: сетевой, транспортный и прикладной (IP, TCP/UDP и, например, HTTP).

Существуют два варианта связи между объектами и диспетчерским пунктом (ДП).

Первый вариант — это получение от оператора сотовой связи статических IP-адресов для всех объектов и ДП и осуществление связи в соответствии с этой адресацией.

Второй вариант не требует получения статических IP-адресов.

Пример передачи данных в режиме PAD. В данном случае нет управляющего внешнего компьютера (ПК) и упаковку данных в “IP-GPRS” производит сам модем, находящийся в режиме PAD. В модем через внешний интерфейс поступают некоторые данные. Модем сам упаковывает данные в IP, затем в PPP, после чего передает их через GPRS/GSM соединение в сеть оператора сотовой связи. При этом PPP — соединение с сетью оператора устанавливает сам модем. Далее данные поступают через сеть оператора в Интернет. Следует подчеркнуть, что в Интернет передается и доходит до сервера только сам IP-пакет, а данные находятся внутри пакета. В приведенном примере режим PAD позволил модему обработать данные в соответствии со стандартными протоколами Интернет и передать их с обычного последовательного интерфейса, без специального протокола, который обычно необходим внешнему устройству.

В этой схеме нужно обратить внимание на то, что при использовании обычной SIM-карты c динамическим IP-адресом в сети GPRS адрес, выдаваемый модему сетью оператора сотовой связи, является промежуточным. Это не тот адрес, с которым потом пакеты, посылаемые модемом, попадают в Интернет. В данном случае оператор использует так называемую трансляцию адресов (NAT). Поэтому необходимо учитывать перекодировку при извлечении данных посланных модемом в режиме PAD. Лучшие результаты дают варианты со статическим IP-адресом.

Функция PAD позволяет собирать/разбирать UDP/TCP пакеты. Это может быть полезным в случае использования модема в режиме PAD TCP passive/server. В этом примере модем ожидает соединения с центрального сервера, а после установления TCP-соединения модем принимает/передает данные. Здесь компьютер (ПК), выполняющий роль центрального сервера, подключен к сети Интернет (например, по dial-up соединению через обычный выделенный проводной канал).

Другой “к лассический” случай передачи данных — без использования режима PAD. Здесь обработка данных, упаковка и передача IP-трафика через GRPS-сеть инициируется внешним компьютером (ПК). В данном случае PPP-соединение с сетью оператора сотовой связи устанавливает внешний управляющий компьютер, подключенный к модему. При этом сам модем используется исключительно в виде радиоинтерфейса, через который реализуется подключение компьютера к сети оператора.

Обработка событий (EVENT PROCESSING)

Вмодулях Enabler предусмотрены широкие возможности по обработке событий. Модуль может быть запрограммирован таким образом, чтобы внешние события отслеживались модулем и вызывали бы определенного рода его ответные действия. В качестве внешних событий могут быть использованы, например, регистрация (потеря регистрации) в сети, режим питания, получение UDP/SMS-сообщения, а также начальное состояние вводов/выводов общего назначения. В качестве реакции модуля (выходных событий) может быть использован тот же набор, что и для входных событий — UDP/SMS-сообщения, состояние I/O и др.

В общем случае новые АТ – команды пользователя, предназначенные для обработки событий задаются специальным функционалом AT$EVENT.

Для конфигурирования пользовательских I/O используется прикладная программа Enfora Event Tools. Никакого дополнительного оборудования для этого не требуется.

Основные функциональные возможности программы Enfora Event To o l s:

• программирование обработки различных событий на пользовательских вводах/выводах;
• запись заданных событий в память модуля;
• чтение заданных событий из памяти;
• запись заданных событий в файл;
• чтение заданных событий из файла;
• редактирование списка событий.

Все события могут быть дополнительно разбиты по отдельным группам, которые будут обрабатываться поочередно. Кроме описанных единичных событий, можно задать также и множественные последовательные события. Например, “Состояние вводов/выводов” и “Сетевые IP-события”.

После ввода описаний событий в окне команд появляется набор АТ-ко-манд, соответствующих отрабатываемым событиям. Эти команды затем записываются в память модуля и в контрольный файл. Записанные команды можно также прочитать из памяти и при необходимости отредактировать.

Как видно из перечисленных выше функциональных возможностей, модули Enfora можно напрямую подключать к GPS-навигаторам, оснащенным соответствующими выводами.

Примером прикладного использования Event Tools может служить функционал, обеспечивающий автоматическое подключение к сети GSM и GPRS, постоянный автоматический контроль состояния подключения и восстановление подключения к GSM и GPRS в случае потери соединения. Специальная команда $NETMON предназначена для мониторинга соединения через GSM/ GPRS/IP и его активного восстановления при разрыве. При отсутствии трафика терминал будет посылать ping-пакет через заданный интервал времени на заданные IP-адреса ($Friend). Посылки ping-пакетов будут продолжаться до тех пор, пока какой-нибудь из указанных серверов не окажется в режиме “on-line” и не ответит на запрос. В случае, когда модем обнаруживает отсутствие связи в сети GSM/GPRS, он через заданный интервал времени начнет автоматическую перезагрузку. При этом происходит полная перезагрузка программного обеспечения терминала и, соответственно, автоматическое, корректное завершение работы всех текущих процессов. После этого терминал самостоятельно возобновляет работу. Будучи один раз установлены, дополнительные настройки записываются в память модема и в дальнейшем отрабатываются терминалом самостоятельно.

В качестве другого примера можно привести вариант использования внешнего терминала ENFORA-GSM1208 для контроля доступа в помещение по GSM/GPRS каналу.

Рис. 1. Пользовательские вводы/выводы GSM1208 Enfora

На задней панели терминала размещены разъемы питания, RS-232, и пользовательские вводы/выводы (рис. 1). На 8-контактном разъеме Wago имеются выводы ADC1, ADC2, DAC, GND, а также программируемые GPIO1, GPIO3, GPIO5, GPIO6. Пользовательские вводы/выводы могут быть запрограммированы на срабатывание герконовых датчиков, датчиков движения, аудиодатчиков, датчиков контроля температуры и т.д. При поступлении сигнала тревоги от внешних датчиков или отклонения измеряемых параметров от заданных, устройство GSM1208 посылает пользователю SMS- или UDP-сообщение через сеть GSM/ GPRS. При необходимости включения/выключения электрических приборов на объекте пользователь со своего сотового телефона посылает управляющее SMS-сообщение. Получив сообщение, GSM1208 дает команду управляющему блоку на включение или выключение бытовых приборов.

IP ориентированный протокол

Модули Enfora имеют мощный IP-ориентированный программный блок и позволяют обойтись базовыми настройками для реализации многих стандартных задач, которые при использовании продукции других фирм требуют разработки сложного ПО и аппаратного обеспечения.

Известно, что одна из серьезных проблем, возникающих при эксплуатации беспроводных телеметрических систем в сети GPRS, связана с IP-протоколами. В настоящее время не существует стандартных методов удаленного управления GPRS-устройствами.

При работе с динамическим адресом возникает ряд сложностей, когда требуется передать информацию по IP-сети GPRS-устройству, адрес которого заранее неизвестен. При этом адрес устройства, видимый во внешней IP-сети, может меняться уже после подключения к сети GPRS. Подобные проблемы хорошо знакомы пользователям мобильного Интернет. Модули Enfora Enabler могут автоматически посылать на один или несколько серверов сообщения, которые очевидным образом содержат актуальный IP-адрес устройства. Внутри такого сообщения содержится специальная информация, позволяющая идентифицировать конкретного отправителя.

Например, с помощью АТ-ко-манд можно уведомлять сервер о получении модемом <нового> IP-адреса. Команда “AT$FRIEND=,,” позволяет задать список серверов, которым нужно присылать такие сообщения. При этом одновременно определяется список IP-адресов, с которых можно осуществлять удаленное управление модулем.

Управление модемом по PPP-соединению

Программное обеспечение ENFORA позволяет осуществлять управление модулем посредством UDP API даже в том случае, если модем не зарегистрирован в GPRS-сети (не назначен внешний динамический IP-адрес).

Сопряжение с устройствами, не поддерживающими IP-протокол, реализуется с помощью команды “AT$HOSTIF=”. Благодаря специальной ориентированности на рынок системных интеграторов, продукция фирмы Enfora завоевывает все большую популярность у этой категории покупателей всего мира. Во многом это связано с хорошо продуманным “нишевым” направлением, которое позволяет максимально быстро и с наименьшими затратами внедрять GSM/GPRS модули и терминалы Enfora в сложные беспроводные системы.

Модули ENFORA

Enfora Enabler IIG, GSM0108/ GSM0116 — базовые GSM/GPRS модели Enfora. Модель GSM0116 предназначена для работы в диапазоне GSM 900/1800, а модель GSM0108 для диапазона частот 850/900/1800/1900 МГц. Модули изготовлены на базе чипов Texas Instruments. Модули выполняют все стандартные функции стандарта EGSM и поддерживают GPRS класс 10. Из технических характеристик следует отметить программируемые вводы/ выводы (8 шт.), ЦАП, два аналоговых входа, TCP/IP, UDP/API, PPP, CMUX.

Enabler IIE, EDG0108 — 4-диапазонный GSM/GPRS-модуль (GSM/E-GSM/DCS/PCS-GPRS 850/ E-900/1800/1900) c поддержкой EDGE (Enhanced Data rates for GSM Evolution). В моделях EDG0108 поддерживаются GPRS Class 10 (CS1-CS4) и EDGE (MCS1-MCS9).

Enabler IIG-A-GPS, MLG0208 — совмещенный GSM/GPRS/GPS модуль с поддержкой A-GPS. Модель представляет собой GPS и GSM/ GPRS блоки, объединенные в одном устройстве. В режиме GSM модуль обеспечивает работу в четырех диапазонах частот 850/900/1800/1900 МГц. Блок GSM/GPRS, изготовленный на базе чипов Texas Instruments. Блок GPS модуля MLG-208 построен на основе чипсета Marlin, Globallocate.

Enabler MLG0208-W-MT модификация GSM/GPS — модуля MLG0208. В отличие от предыдущей модели, модуль MLG0208-W-MT поддерживает автоматическую пересылку GPS-данных по протоколу UDP на центральный сервер.

Enabler IIIG GSM0308 — GSM/ GPRS модуль нового поколения, изготовленный на базе нового однокристального чипа Texas Instruments. Модель GSM0308 это 4-диапа-зонный GSM/GPRS-модуль 850/E-900/1800/1900 МГц. Выпускается также модель GSM0306, рассчитанная на работу в двух диапазонах 900/1800 МГц. Модули с размерами всего 27,0 x 28,0 x 2.5 мм и весом 3,6 г не имеет в настоящее время мировых аналогов.

В модулях серии Enabler IIIG имеется встроенный TCP/IP стэк. Библиотеки HCI — интерфейса содержат программные блоки PPP, TCP, UDP, PAD, TCP, API, FRIEND и т.д.

В модулях GSM0308 используется цифровой аудио-интерфейс, соответствующий формату PCM “Texas Instruments industry standard DSP”.

В серии Enabler IIIG увеличено до двадцати число программируемых вводов/выводов.

Модули GSM0308 выпускается в двух основных модификациях.

На рисунках 2 и 3 показаны модули GSM0308-10 и GSM0308-70. Различие между модулями заключается в антенных разъемах. В модели GSM0308-70 используется стандартный коаксиальный разъем MCD Coaxial. В GSM0308-10 модели нет антенного разъема. Вместо этого используется межплатное соединение B2B RF.

Enabler IIIE EDG0308 — четырех-диапазонный GSM/GPRS-модуль (GSM/E-GSM/DCS/PCS-GPRS 850/E-900/1800/1900) нового поколения с поддержкой EDGE.

Рис. 2. Внешний вид GSM0308-10 (B2B RF, без SIM держателя)

Рис. 3. Внешний вид GSM0308-70 (MCD Coaxial, без SIM держателя)

Габаритные размеры модуля EDG0308 несколько больше, чем у GSM0308 и составляют: 34 x 28 x 2,5 мм. Интерфейсный разъем — 100 контактов (Molex 51338-1074 Dual Row, 0,4 мм).

Основные базовые технические характеристики EDG0308 и GSM0308 совпадают. Однако существует ряд существенных различий между этими моделями. В модулях EDG0308 нет приложений HCI API c программными блоками PAD, FRIENDS, event engine. В модулях EDG0308 уменьшено до восьми число пользовательских вводов/выводов.

Модемы ENFORA

SA-GL GSM1208 изготовлен на базе модуля Enabler — II GSM 0108. Терминал предназначен для работы в диапазонах частот 850/900/1800/1900 МГц. GPRS класс 10. Терминал выполнен в ударопрочном, металлическом корпусе и предназначенном для эксплуатации в жестких промышленных условиях.

Напряжение питание терминала от 5 до 30 В. Допускается питание терминала непосредственно от бортовой сети автомобиля. Полный последовательный интерфейс RS-232, v 24. Пользовательские выводы: ADC1, ADC2, DAC, GND, а также программируемые GPIO1, GPIO3, GPIO5, GPIO6.

SA-GL GSM1218 — представляет собой упрощенный и более дешевый вариант модели Spider SA GSM1208. Основное отличие заключается в том, что у GSM1218 нет пользовательских вводов/выводов, как у GSM1208. Размеры 60 x 60 x 23 мм. Напряжение питания терминала от 5 до 9 В. Модем имеет полный последовательный интерфейс RS-232, v 24. В этом модеме также полностью поддерживаются функции PAD, Event engine. В этой модели реализованы широкие возможности по программированию режимов пердачи через последовательный порт: прозрачный режим, режим асинхронной передачи с различной скоростью четностью и разрядностью, протоколы обмена Modbus, Bitbus и им подобные. Поэтому, с точки зрения соотношения цена/функциональные возможности, модем GSM1218 является оптимальным для использования в различных телеметрических системах.

SA-EL EDG1228 — 4-диапазонный (850/900/1800/1900 МГц), внешний GSM/GPRS/EDGE-терминал, изготовленный на базе модуля EDG0108, с поддержкой GPRS класс 10 (CS1-CS4) и EDGE (MCS1-MCS9).

Терминал подключается к внешним устройствам через шину USB 1.1. Питание осуществляется непосредственно от шины USB, без дополнительного внешнего источника.

Enfora SA-G GSM1308 — новый внешний модем базе модуля GSM0308, предназначенный для работы в диапазонах частот, GSM 850/900/1800/1900 МГц. Эта модель будет выпускаться вместо GSM1208.

В. Алексеев, www.chip-news.ru (c)

другие статьи

Комментарии

Комментариев нет. Ваш комментарий будет первым.

Чтобы оставить свой комментарий Вам необходимо зарегистрироваться.