Многофункциональные модули беспроводной связи для систем IoT от компании Fibocom Wireless
Компания Fibocom Wireless Inc., основанная в 1999 году, является одной из ведущих китайских компаний, занимающихся разработкой и производством недорогих беспроводных модулей стандартов GSM (2G), WCDMA/UMTS (3G) и LTE (4G), низкопотребляющих модулей с поддержкой стандартов NB IoT/LTE CATM, а также высокоскоростных модулей для сетей 5G. Fibocom Wireless Inc. предоставляет техническую поддержку клиентам по всему миру [1].
Рассмотрим серию совместимых между собой модулей с поддержкой технологий 2G, NB IoT, LTE CAT M, выпускаемых компанией Fibocom Wireless.
Модуль G510
Модуль G510 выполнен на основе чипсета RDA, поддерживающего работу в четырех диапазонах GSM850/900/1800/1900, и GPRS с поддержкой кодирования class12 и CS1-CS4. В модуле предусмотрен спящий режим с низким энергопотреблением. Его можно использовать в системах передачи данных через сети операторов мобильной связи. Габаритные размеры модуля 20,2×22,2×2,4 мм (рис. 1).
Основные параметры модуля G510 приведены в таблице 1, а структура модуля — на рис. 2.
Параметр |
Значение |
Диапазон рабочих частот |
GSM/GPRS: 850/900/1800/1900 |
Напряжение питания |
3,3–4,5 В (рекомендуемое значение 3,8 В) |
Минимальный ток потребления |
1,5 мА и спящий режим |
Мощность на выходе передатчика |
(33 ±2) дБм в диапазоне 850/900 МГц |
(30 ±2) дБм в диапазоне 1800/1900 МГц |
|
Типичная чувствительность приемника |
–108 дБм (GSM 850/900) |
–107,5 дБм (GSM 1800/1900) |
|
Диапазон рабочих температур |
–35…+75 °C |
Расширенный температурный диапазон |
–40…+85 °C |
Габаритные размеры |
20,2×22,2×2,4 мм |
Масса |
1,3 г |
Корпус |
LCC 42 (расположение выводов по периметру корпуса) |
SIM-карта |
Внешняя, напряжение питания 1,8/3 В |
Последовательные интерфейсы |
Три порта UART: UART1, UART2, HOST UART. UART1 — основной последовательный порт (8 линий) для передачи данных и AT-команд. Скорость передачи 2400–460 800 бит/с. Адаптивная скорость передачи данных со следующими значениями: 9600, 14400, 19200, 38400, 57600, 115200, 230400 бит/с. UART2 — вспомогательный интерфейс последовательной связи (2 линии), используемый для связи с внешними устройствами, отладки и т. д. HOST UART — это Debug UART, в основном используется для загрузки, калибровки, трассировки и др. (не поддерживает AT-команды). |
GPRS |
Поддержка нескольких слотов (класс 12: 4 слота DL, 4 слота UL), максимальная скорость передачи DL и UL: 85,6 кбит/с. Кодирование: класс CS1–CS4. |
СМС |
Текстовый режим MO/MT, режим PDU |
Модуль обеспечивает передачу и прием звуковых сигналов. Для этого необходимо подключить к модулю внешние микрофон и громкоговоритель (рис. 3).
Также модуль поддерживает встроенную операционную систему OpenCPU, которая дает возможность переносить программное обеспечение с микроконтроллера на GSM-модуль, что дает существенную экономию места на плате, а также снижение себестоимости устройства.
Модуль MA510
Беспроводной модуль серии MA510-GL — это модуль беспроводной связи IoT, который поддерживает режимы работы LTE, GSM (LTE CatM1, LTE CatNB1/NB2 и EGPRS) и обеспечивает передачу данных в сетях LTE-FDD, GPRS и EGPRS и поддержку систем глобального позиционирования GNSS (GPS/ГЛОНАСС/BeiDou). Модуль LTE Cat M сертифицирован американской компанией AT&T, что обеспечивает возможность использования этих модулей в США.
Fibocom MA510 — серия многорежимных модулей LTE Cat M/Cat NB2/EGPRS, поддерживающих глобальные диапазоны, глобальную сертификацию с интегрированным GNSS. Они полностью совместимы с 3GPP Rel-14. Кроме того, MA510 по контактам совместим с семейством модулей Fibocom LTE Cat M510, позволяя клиентским приложениям легко мигрировать между различными технологиями без замены оборудования. Компанией выпускается две модификации модулей (табл. 2), различающихся набором функций и диапазоном напряжения питания.
Модель |
Тип сети |
Диапазон напряжения питания |
MA510-GL-00 |
CatM+NB2*+GSM |
3,3–4,5 В |
MA510-GL-01 |
CatM+NB2* |
2,65–4,5 В |
Примечание. *В стадии разработки.
Структура модуля MA510 приведена на рис. 4.
Параметр |
Значение |
Диапазон рабочих частот |
GSM/GPRS: 850/900/1800/1900 |
Напряжение питания |
3,3–4,5 В (рекомендуемое значение 3,8 В) |
Минимальный ток потребления |
1,5 мА и спящий режим |
Мощность на выходе передатчика |
(33 ±2) дБм в диапазоне 850/900 МГц |
(30 ±2) дБм в диапазоне 1800/1900 МГц |
|
Типовая чувствительность приемника |
–108 дБм (GSM 850/900) |
–107,5 дБм (GSM 1800/1900) |
|
Диапазон рабочих температур |
–35…+75 °C |
Расширенный температурный диапазон |
–40…+85 °C |
Габаритные размеры |
20,2×22,2×2,4 мм |
Масса |
1,3 г |
Корпус |
LCC 42 (расположение выводов по периметру корпуса) |
SIM-карта |
Внешняя, напряжение питания 1,8 В |
Последовательные интерфейсы |
Три порта UART: UART1, UART2, HOST UART. UART1 — основной последовательный порт (8 линий) для передачи данных и AT-команд. Скорость передачи 2400–460 800 бит/с. Адаптивная скорость передачи данных со следующими значениями: 9600, 14400, 19200, 38400, 57600, 115200, 230400 бит/с. UART2 — вспомогательный интерфейс последовательной связи (2 линии), используемый для связи с внешними устройствами, отладки и т. д. HOST UART — Debug UART, в основном используется для загрузки, калибровки, трассировки и др. (не поддерживает AT-команды). |
GPRS |
Поддержка нескольких слотов (класс 12: 4 слота DL, 4 слота UL), максимальная скорость передачи DL и UL: 85,6 кбит/с. Кодирование: класс CS1–CS4. |
СМС |
Текстовый режим MO/MT, режим PDU |
Модуль серии MA510-GL имеет встроенный интерфейс для SIM-карты и поддерживает только SIM-карты с напряжением питания 1,8 В. Схема соединения модуля МА510 и SIM-карты приведена на рис. 5.
MA510 обеспечивает цифровой голосовой интерфейс (I2S), который использует внутренний европейский стандарт E1 для обеспечения связи с цифровыми аудиоустройствами, такими как внешние кодеки.
Кроме того, модуль содержит двухканальный АЦП, который может использоваться для контроля напряжения питания, преобразования сигналов датчиков и для выполнения других задач.
Спящий режим обеспечивает низкое энергопотребление в случае, когда модуль не используется. Предусмотрено несколько режимов пониженного энергопотребления. В одном из них отключается модуль приемопередатчика и интерфейс обслуживания SIM-карты, в другом отключается только приемопередатчик, в третьем — все узлы модуля переходят в режим пониженного энергопотребления. Спящий режим MA510 зависит от состояния интерфейсов USB и UART. При прекращении активности этих интерфейсов модуль переходит в спящий режим. Если интерфейс USB управляет переходом в спящий режим, то для активации на шину USB_VBUS нужно подать высокий уровень.
Режим энергосбережения (PSM) — это функция для устройств и приложений eMTC, режимы работы которых имеют следующие особенности:
- передача данных осуществляется редко и за короткий промежуток времени, активное общение происходит редко;
- передача данных осуществляется устройствами eMTC, возможно использование режима приема в течение активного периода (DL);
- ограничение мощности потребления при работе от батареи для увеличения времени автономной работы.
В режиме PSM устройство eMTC неактивно в течение большей части времени для экономии энергии. Выводится устройство из спящего режима только на короткое время передачи данных. PSM обеспечивает энергосбережение за счет отключения всех узлов, кроме узла управления электропитанием (PMIC RTC), который потребляет мало энергии.
Внешний вид модуля MA510-GL приведен на рис. 6.
N510-GL
Модуль NB-IoT поддерживает стандарты GSM и 3GPP TS различных версий. В отличие от модуля МА510 поддерживает SIM-карты с напряжением питания 1,8 и 3 В.
Мощность передатчика во всех диапазонах 23 дБм, чувствительность приемника –129 дБм. Все остальные параметры близки к параметрам модуля МА510.
Внешний вид и структура модуля N510-GL приведены на рис. 7.
Более подробную информацию можно найти на сайте компании [1].