Подписка на новости

Опрос

Нужно ли ввести комментарии к статьям? Комментировали бы вы?

Реклама

2009 №2

Sagem HiloNC: большие возможности маленького GSM/GPRS модуля

Резников Сергей


Sagem Communications — один из старейших производителей радиоэлектронной аппаратуры на мировом рынке. Во время кризиса компания заняла нишу высококачественной, но в то же время массовой продукции. В мае 2009 года компания приступила к производству беспроводных GSM/GPRS модулей HiloNC. Новые GSM/GPRS модули унаследовали от своего предшественника — Hilo — не только отличные технические характеристики, миниатюрные размеры и надежность, в них впервые были реализованы инженерные идеи, касающиеся ПО и позволяющие расширить функциональность конечного устройства.

История GSM/GPRS модуля

Sagem одним из первых приступил к разработке и производству GSM-аппаратуры, куда входили как пользовательские устройства и GSM/GPRS модули, так и оборудование для базовых станций. В 2002 году был разработан GSM/GPRS модуль МО200. Он получился настолько удачным, что объемы продаж за семь лет составили 12 млн штук (для сравнения, объем российского рынка GSM-модулей за 2008 год — 300 тыс. шт.). Опыт МО200 оказался чрезвычайно полезен при разработке GSM/GPRS модулей следующего поколения: МО200R (для работы в GSM-R диапазоне), MO300E (модули со встроенным МК под управлением ОС Linux c поддержкой технологии EDGE) и Hilo. Модуль Hilo был выпущен в 2008 году, но и сегодня он недосягаем по многим параметрам: температурный диапазон (–40...+85 °С), диапазон питания (3,2–4,5 В), количество встроенных протоколов (PPP, TCP, UDP, SMTP, POP), минимальный ток потребления в ждущем режиме (1,5 мА), миниатюрные размеры (27×27 мм).

Наконец, в мае 2009 года были запущены в массовое производство GSM/GPRS модули HiloNC. От Hilo их отличает, прежде всего, исполнение корпуса — 40-выводной разъем для Hilo (MOLEX 54102-0404, шаг 0,5 мм), 51-выводный SMD-корпус (шаг 1,4 мм) для HiloNC. Это, с одной стороны, дает возможность выполнить монтаж вручную и улучшает виброустойчивость GSM/GPRS модуля, а с другой — усложняет его демонтаж. Уменьшились и габариты GSM/GPRS модуля: размеры модулей HiloNC 24×24×2,5 мм, то есть он наименьший из всех поверхностно монтируемых GSM/GPRS модулей. Функционально Hilo и HiloNC идентичны: набор АТ-команд для них общий.

Основные характеристики GSM/GPRS модулей HiloNC

В целом, GSM/GPRS модуль Sagem HiloNC обладает базовой функциональностью для GSM-модема. Однако GSM/GPRS модуль имеет ряд характеристик, которые делают его самым интересным среди аналогичных изделий. Его главные преимущества: широкий температурный диапазон и диапазон питающих напряжений, миниатюрные размеры и вес, низкое энергопотребление, широкий выбор встроенных стеков протоколов для работы в Интернете (табл. 1).

Таблица 1. Краткие технические характеристики HiloNC
Краткие технические характеристики GSM/GPRS модулей HiloNC

Стоит особо отметить, что на данный момент это единственный GSM/GPRS модуль, который действительно соответствует всем нормам стандарта ETSI в диапазоне температур –40...+85 °С. (табл. 2–5).

Таблица 2. Зависимость чувствительности от температуры при работе в частотных диапазонах GSM, EGSM (850, 900 МГц)
Зависимость чувствительности от температуры при работе в частотных диапазонах GSM, EGSM (850, 900 МГц)
Таблица 3. Зависимость чувствительности от температуры при работе в частотных диапазонах DCS, PCS (1800, 1900 МГц)
Зависимость чувствительности от температуры при работе в частотных диапазонах DCS, PCS (1800, 1900 МГц)
Таблица 4. Зависимость характеристик от температуры при работе в частотных диапазонах GSM, EGSM (850, 900 МГц)
Зависимость характеристик от температуры при работе в частотных диапазонах GSM, EGSM (850, 900 МГц)
Таблица 5. Зависимость характеристик от температуры при работе в частотных диапазонах DCS, PCS (1800, 1900 МГц)
Зависимость характеристик от температуры при работе в частотных диапазонах DCS, PCS (1800, 1900 МГц)

Кроме того, на опытной партии были проведены испытания GSM/GPRS модуля в диапазоне температур –50...–40 °С и +85...+150 °С. При работе в диапазоне –50...+125 °С не было замечено никаких аномалий в работе модуля, при +125...+150 °С разрушение его не происходит, однако, возможна потеря данных из Flash. При температуре +150 °С происходит разрушение GSM/GPRS модуля.

Отличительные черты

Сейчас идет постоянный процесс усовершенствования GSM/GPRS модуля путем доработки встроенного ПО. Далее будут рассмотрены функции, которым обычно производители практически не уделяют внимания, но, тем не менее, эти функции могут быть полезны, и прежде всего — компаниям, выпускающим навигационное оборудование.

Функция определения наличия антенны

Электрическая схема включения дополнительных элементов для использования функции Antenna Detection

В состав GSM/GPRS модуля входит встроенное программное обеспечение версии 6.0, где впервые была реализована функция Antenna Detection — возможность определения наличия антенны. Схема подключения изображена на рисунке. Посредством АТ-команд можно получить информацию о состоянии антенны:

  • антенна присутствует;
  • антенна замкнута на ноль;
  • антенна замкнута на питание;
  • антенна отсутствует.

Эта функция позволяет отслеживать случайное или преднамеренное замыкание антенны на «землю» или питание. Производителям навигационных систем известны случаи, когда подобные действия приводили к временному или перманентному повреждению GSM/GPRS модуля.

Возможность приблизительного определения местоположения

В новой версии прошивки появилась поддержка функции, позволяющей повысить точность, при определении местоположения GSM/GPRS модуля. C помощью АТ-команды AT+KCELL можно получить следующую информацию:

  • количество обрабатываемых базовых станций (до 7);
  • ARFCN — номер физического канала передачи данных для каждой БС;
  • BSIC — идентификационный код базовой станции;
  • PLMN — идентификатор сети связи общего пользования наземных мобильных объектов, состоит из MNC и MCC, кода страны и кода оператора;
  • LAC — код зоны расположения;
  • CI — идентификатор соты;
  • RSSI — уровень сигнала;
  • TA — время прохождения сигнала.

Этих данных достаточно для приблизительного определения координат. По PLMN можно узнать страну и оператора сотовой связи, где зарегистрирована БС, по CI, используя базы данных (например, Google, Yandex или opencellid.com), узнать координаты вышки. Далее, используя значение RSSI для различных БС, можно определить положение GSM/GPRS модуля в соте. Для более точного определения координат используется параметр TA — Timing Advance — время прохождения сигнала от GSM/GPRS модуля до БС и обратно. ТА доступно только во время голосовых вызовов, принимает значения 0–63 и равно 255 в остальное время. Расстояние от станции до БС вычисляется по следующей формуле:

где С = 3×108м/с — скорость света.

Таким образом, шаг измерения составляет:

Пример вывода команды AT+KCELL GSM/GPRS модуля HiloNC:

Область применения

Сочетая широкие функциональные возможности с миниатюрными размерами и простотой применения, GSM/GPRS модуль идеален для любых М2М-приложений, не требующих поддержки протоколов высокоскоростной передачи данных (например, EDGE). Модуль обладает рядом технических преимуществ, делающих его лидером среди устройств этого класса.

Рассмотрим требования, специфичные для определенной сферы применения, и соответствие GSM/GPRS модуля этим требованиям.

Автомобильные трекинговые системы:

  • температурный диапазон;
  • виброустойчивость;
  • возможность использования одного номинала источника питания.

Персональная навигация:

  • температурный диапазон;
  • сверхмалые габариты;
  • низкое энергопотребление;
  • возможность использования одного номинала источника питания.

Охранные системы:

  • возможность использования одного номинала источника питания;
  • температурный диапазон;
  • низкое энергопотребление.

Как видно, в некоторых случаях функциональность HiloNC будет излишней, но для таких сфер применения, как персональная навигация и автомобильный трекер, GSM/GPRS модуль HiloNC — идеальное решение.

Заключение

GSM/GPRS модуль HiloNC является логическим продолжением линейки Sagem Hilo. HiloNC обладает базовой функциональностью GSM/GPRS модуля, а также в нем присутствуют функции, которым другие производители не уделяют должного внимания, но они могут быть полезны разработчикам конечных устройств.

Литература

  1. Hilo/HiloNC Antenna Detection application note.
  2. HiLoNC technical specification.
  3. AT Command Set for SAGEM Modules Hilo/HiloNC.

Скачать статью в формате PDF  Скачать статью Беспроводные технологии PDF


Другие статьи по данной теме:

Сообщить об ошибке