SIM5360E. Применение тонального модема для передачи МНД в системе «ЭРА-ГЛОНАСС»

Рис. 1. Комбинированный 3G+GPS/ГЛОНАСС-модуль SIM5360E

Компания SIMCom Wireless Solutions — производитель беспроводных M2M GSM/GPRS-, 3G-, LTE- и GPS/ГЛОНАСС-решений. Высокоскоростной модуль SIM5360E, о котором пойдет речь в данной статье, предлагается компанией SIMCom Wireless Solutions как наиболее актуальное решение для российской системы «ЭРА-ГЛОНАСС» и динамично меняющейся транспортной телеметрии.

Ниже приведен перечень основных характеристик 3G-модуля SIM5360E.

• Работа в сетях GSM 900 и GSM 1800, UMTS 900 и UMTS 2000.
• Встроенныйin-band-модем(e-call).
• Передача данных:
• GPRS Class 12;
• EDGE DTM (simple class A), multi-slot class 12;
• HSDPA: 14 Мбит/с входящая, 5,76 Мбит/с исходящая;
• CSD до 64 кбит/с.
• Навигационные функции:
• GPS/ГЛОНАСС;
• A-GPS;
• Cell Location (определение координат по базовым станциям);
• работа с активной и пассивной антенной.
• Голосовые вызовы:
• цифровой аудиоинтерфейс PCM;
• кодекиHalf Rate (ETS 06.20), Full Rate (ETS 06.10), Enhanced Full Rate (ETS 06.50/06.60/06.80), AMR(WCDMA), AMR+QCP (GSM);
• функция снижения шумов;
• подавление эха.
• Управление модулем: AT-команды (GSM 07.07, 07.05, SIMCOM).
• Встроенный полнофункциональный TCP/IP-стек c поддержкой протоколов FTP/SFTP/HTTP/HTTPS/SMTP/POP3.
• Поддержка мультимедийных сервисов MP3, MPEG4.
• Функция голосового меню.
• Поддержка интерфейсов UART, USB2.0, SPI, I2C, токовый выход, GPIO, ADC, PCM, SDIO, USIM, LDO, RTC.
• Напряжение питания 3,3–4,2 В.
• Размеры 30×30×2,9 мм.
• Установка на плату: SMT-монтаж (82 pin LCC).

«ЭРА-ГЛОНАСС»

«ЭРА-ГЛОНАСС» — это система экстренного реагирования при авариях, основанная по аналогии с европейским стандартом e-Call/E112, разработана для совместного использования с системой глобальной спутниковой навигации ГЛОНАСС по поручению Правительства РФ.

При тяжелой аварии, например сопровождающейся срабатыванием подушек безопасности, терминал автоматически определяет местоположение пострадавшего транспортного средства через спутники системы ГЛОНАСС, устанавливает контакт с серверным центром системы мониторинга и посылает информацию об аварии при помощи тонального модема по каналам сотовой связи во время сеанса голосовой связи. Данные, оперативно переданные от абонентского терминала в диспетчерский пункт оператора системы, могут сократить время прибытия экстренной помощи к месту аварии и тем самым спасти жизнь пострадавшего видителя и его пассажиров.

Наличие тонального модема в абонентском терминале является специфичным для этого проекта и подразумевает различные режимы его работы, стандартизированный состав и порядок передаваемых данных, требования к таймингам и прочее. Рассмотрим работу тонального модема в SIM5360E подробнее.

Тональный модем и режимы передачи МНД

Тональный модем реализован как программное расширение в чипсете Qualcomm MDM6200 модуля SIM5360E. Он соответствует группе европейских стандартов ETSI TS 126267 (3GPP TS 26.267) [3]. Надо отметить, что в регламентах к тональному модему российский ГОСТ [4] ссылается на описание, имеющееся в европейском стандарте. Это обусловлено требованием гармонизации европейской и российской государственных систем экстренной помощи при авариях.

В составе абонентского оборудования тональному модему уделяется место как некоему блоку. На рис. 2 он указан как IVS Data modem (IVS — in-vehicle system, автомобильная система). В момент дорожно-транспортного происшествия автомобильная система должна передать в диспетчерский пункт (PSAP — public safety answering point) минимальный набор данных (далее МНД) посредством сети подвижной мобильной связи (PLMN — Public Land Mobile Network). МНД передается по голосовому каналу, при этом аудиоустройства внутри кабины автотранспорта (микрофон и динамики) должны быть выключены; голосовой кодек переключается на тональный модем.

Рис. 2. Пояснение принципа передачи минимального набора данных от автомобильной системы к диспетчерскому пункту оператора системы

В соответствии со стандартом голосовой вызов может быть установлен как вручную, так и автоматически (по срабатыванию датчика аварии). Причем информация об этом должна быть включена в МНД. Таким образом оператор системы сможет определить обстоятельства, при которых совершен вызов. Скажем, ручной вызов должен быть подтвержден сотрудником оператора системы при голосовом контакте, поскольку такой вызов может быть совершен по ошибке или неосознанно.

Существуют два режима при передаче МНД: pull mode и push mode. После того как голосовой вызов установлен (автоматически или вручную), тональный модем проверяет аудиосигнал, входящий от голосового кодека (speech codec), на предмет наличия синхронизационного запроса от PSAP. Когда запрос принимается, вход голосового кодека отключается от микрофона и динамиков и замыкается на тональный модем. Это позволяет избавиться от посторонних шумов во время передачи самого МНД и увеличить вероятность его успешного приема и декодирования на стороне PSAP. Далее тональный модем передает синхронизационный пакет PSAP и, получив подтверждение от него, начинает передачу самого МНД. По окончании приема МНД PSAP шлет в сторону тонального модема соответствующее подтверждение. Такой порядок передачи МНД называется pull mode.

Кроме того, тональный модем может передать МНД по другому сценарию, в так называемом режиме push mode, когда при установлении голосового вызова тональный модем сначала шлет в сторону PSAP приглашение, а далее все происходит по сценарию pull mode. Оба режима, push mode и pull mode, реализованы в SIM5360E.

Иногда процесс передачи МНД может быть сорван, тогда в рамках текущего голосового вызова этот процесс возобновляется по истечении 20 секунд с момента начала предыдущего сеанса передачи. Если голосовой вызов сорван, модуль SIM5360E повторит попытку дозвона и передачу МНД автоматически через 5 секунд, потом последуют еще три попытки с интервалом в одну минуту, затем — еще шесть попыток с интервалом в 3 минуты.

Минимальный набор данных

После того как PSAP принял МНД, он разбирается и интерпретируется. Надо заметить, что евроейское описание состава и компоновки МНД отличается от российского. Российский МНД имеет уплотненный формат, сформированный побитово, и в отличие от европейского содержит дополнительный блок данных — оценку тяжести ДТП. Модуль SIM5360E поддерживает работу как с российским, так и с европейским форматом МНД.

Примечание. В графе «Статус» используются следующие обозначения: М (mandatory) — обязательный параметр (должен передаваться всегда); О (optional) — необязательный параметр (может не передаваться, и его присутствие определяется другими параметрами, входящими в пакет).

Как видно из таблицы, в составе российского формата МНД есть исчерпывающая информация об обстоятельствах ДТП: был ли это автоматический или ручной вызов, какое количество пассажиров, тип топлива и т. д. Дополнительный, 12-й блок данных содержит сведения, по которым можно оценить степень тяжести ДТП. В этом блоке передается информация о возникших ошибках, месте удара, существует ли угроза жизни и здоровью водителя и пассажиров, а также некоторая информация о сети, где зарегистрирован абонентский терминал.

Система команд SIM5360E предоставляет доступ ко всем блокам МНД, указанным в таблице, и позволяет их отредактировать перед отправкой на PSAP.

Пример передачи данных в режиме push mode

А теперь наглядно покажем, как при помощи несложного набора АТ-команд осуществить голосовой вызов на тестовый PSAP и передать сформированный МНД. Для этого модуль должен быть лишь зарегистрирован в сети мобильного оператора.

AT+CECALLFMT=1 // российский метод формирования МНД (только для «ЭРА-ГЛОНАСС»)

AT+CECALLCFG=5,18,8,"WMJVDSVDSYA012345",14,10,-10,20,-20 // информация о ТС (VIN, тип топлива, кол-во пассажиров и т. д.)

AT+CECALLPOS="121.354138","31.221938" // последние координаты местоположения

AT+CECALLTIME=1,2011,10,20,15,30,30 // дата и время ДТП

AT+CMSDOIDDATA="1.2.125","30304646" // информация о степени тяжести ДТП

AT+CECALLS=ХХХХХХХХХ,0,1,0 // тестовый вызов, ручная активация, недостоверные координаты

+ECALL:Establish ECALL_MO_CALL successfully // соединение с PSAP установлено

VOICE CALL: BEGIN // начало голосового соединения

+ECALL:Succeed to transmit MSD // МНД передан успешно

AT+CECALLE // завершение голосового вызова

VOICE CALL: END: 000007 // общее время голосового соединения 7 секунд

После передачи МНД на PSAP результаты должны примерно выглядеть, как показано на рис. 3.

Рис. 3. Результат удачной передачи и декодирования МНД

Данный пример показывает, как сформировать и передать МНД. Модуль Sim5360E позволяет передавать МНД, сформированный вне модуля. Это можно сделать при помощи команды AT+CMSD=<msd>, где <msd> — это 140 байт МНД.

В результате ряда полевых испытаний был получен весьма высокий процент (не хуже 95%) удачно переданных МНД на тестовый PSAP. Таким образом, было доказано, что SIM5360E не только мультифункциональный 3G-модуль, но и надежный компонент автомобильной системы, предназначенной для спасения жизней участников дорожного движения.