Новые перспективные GSM/GPRS модули Siemens для M2M приложений

По данным исследовательских маркетинговых компаний и агентств, таких как ABI Research, ARC Group, Forrester Research, Ovum Research, Harbor Research и др., мировой рынок М2М–приложений к 2010 году будет составлять более $100 млрд. с ежегодным приростом в 40%. Потенциально рынок М2М–решений может позиционироваться в следующих телеметрических и телематических приложениях:

• системы безопасности и оповещения, охранные системы;
• системы удаленного контроля и мониторинга;
• торговые терминалы и кассовые автоматы;
• системы измерения;
• медицинское оборудование;
• системы управления транспортными потоками;
• системы учета энергоресурсов (сектор ЖКХ);
• управление быстропротекающими процессами.

Суть идеи М2М заключается в автоматизации взаимодействия различного производственного оборудования и систем контроля посредством каналов мобильной телефонной связи. Один из примеров реализации данной концепции показан на рис. 1.

Таким образом, построение беспроводных сетей взаимодействия машин (промышленных и бытовых агрегатов, различных измерительных и прочих устройств) между собой посредством каналов сотовой связи является качественно новым шагом в развитии сетей управления и обмена данными. Это можно охарактеризовать как технологии глобализации и распределения управляющих процессов, охватывающие объекты, расположенные на значительном расстоянии друг от друга и проникающие в различные сферы жизнедеятельности человека, в которых до недавнего времени применение информационных технологий не было возможным или экономически оправданным.

На сегодняшний день услуги сетей сотовой связи стандарта GSM составляют порядка 75% мирового рынка беспроводной связи. По темпам роста данный рыночный сегмент продолжает занимать лидирующие позиции, которые в значительной степени определяются производством GSM/GPRS–модулей и терминалов различных производителей, обладающих широкими возможностями для передачи телеметрической и телематической информации.

Инновационные решения на базе GSM/GPRS/EDGE модулей Siemens Communications позволяют создавать множество готовых решений для систем телеметрии и мониторинга промышленного назначения, для систем безопасности и оповещения, а также банковской сферы и здравоохранения. Кроме того, они предназначены для создания решений, базирующихся на комбинации технологий GSM/GPRS и GPS, позволяющих создавать системы навигации и мониторинга перемещения транспортных средств, товаров и людей.

Siemens Communications — один из лидеров в области производства беспроводных модулей для M2M–решений — представляет новое семейство четырехдиапазонных GSM/GPRS (класс 2) модулей TC63, TC65, специально разработанных для M2 M–коммуникаций и телеметрии, а также, новый GSM/GPRS–модуль MC75 с интегрированной реализацией технологии EDGE, предназначенный для надежного обмена данными высокой интенсивности в мультимедиа приложениях, связанных с передачей звука и потокового видео, цифровых фотографий и мгновенных сообщений (Instant Messaging Service).

Основные характеристики и особенности модуля TC63:

• диапазон частот: 850/900/1800/1900 МГц;
• выходная мощность:
  • EGSM 850/900 МГц: 2 Вт (класс 4);
  • GSM 1800/1900: 1 Вт (класс 1);
• GPRS класс 12 (multislot);
• напряжение питания: 3,2…4,5 В (рекомендованное: 3,8 ± 0,2 В);
• ток потребления:
  • в выключенном состоянии (режим Powe r down): 50 мкА;
  • в режиме ожидания (Sleep mode): 3 мА;
  • в режиме передачи речи (Speech mod e): 300 мА (среднее значение);
  • в режиме GPRS: 600 мА (среднее значение);
• рабочая температура: –30… +70°С; (автоматическое выключение при температуре + 80°С);
• размеры: 34×45×3,5 мм;
• вес: 7,5 г.

Модуль TC63 содержит интегрированный TCP/IP стек, обеспечивает поддержку протоколов UDP, HTTP, FTP, SMTP, POP3 и имеет интерфейс USB 2.0 Full Speed и шину I²C, а также два последовательных интерфейса (ITU-T V. 24 протокол). В модуль встроена аппаратная схема зарядки и контроля Li-Ion аккумуляторов.

Переходя к рассмотрению технических характеристик GSM/GPRS–модуля TC65, необходимо отметить, что главными особенностями данного устройства являются поддержка JAVA-приложений и наличие встроенного мощного процессорного ядра ARM7 с полной аппаратной и программной платформой для создания M2M–приложений.

Основные характеристики и особенности модуля TC65:

• диапазон частот: 850/900/1800/1900 МГц;
• выходная мощность:
  • EGSM 850/900 МГц: 2 Вт (класс 4);
  • GSM 1800/1900: 1 Вт (класс 1);
• GPRS класс 12 (multislot);
• процессорное ядро: ARM7;
• память:
  • RAM: 400 Кбайт;
  • Flash: 1,7 Мбайт;
• программирование на JAVA по спецификации J2ME и профилю IMP-NG;
• напряжение питания: 3,2…4,5 В (рекомендованное: 3,8 ± 0,2 В);
• ток потребления:
  • в выключенном состоянии (режим Powe r down): 50 мкА;
  • в режиме ожидания (Sleep mode): 3 мА;
  • в режиме передачи речи (Speech mod e): 300 мА (среднее значение);
  • в режиме GPRS: 600 мА (среднее значение);
• рабочая температура: –30… +70°С; (автоматическое выключение при температуре + 80°С);
• размеры: 34×45×3,5 мм;
• вес: 7,5 г.

Рис. 2. Внешний вид GSM/GPRS–модулей TC63 и TC65 Siemens Communications

Модуль TC65 имеет интегрированный TCP/IP стек, интерфейс USB 2.0 Full Spee d, последовательные шины I²C и SPI, множество линий ввода/вывода общего назначения (GPIO), два последовательных интерфейса (ITU-T V. 24 протокол). Кроме того, модуль обеспечивает поддержку протоколов TCP, UDP, HTTP, FTP, SMTP, POP3 и позволяет осуществлять защищенную передачу данных посредством HTTPS и PKI, а также производить обновление пользовательского и фирменного программного обеспечения через «воздушный» интерфейс. В модуль TC65 также встроены аппаратные средства зарядки и контроля состояния Li-Ion аккумуляторов. Внешний вид модулей TC63 и TC65 показан на рис. 2.

На базе модуля TC65 подразделением Siemens Communications выпускается законченное устройство — TC65 Termina l, готовое для интеграции в приложения пользователей. Устройство рассчитано на работу с внешним источником питания с выходным напряжением +8…+30 В и способно функционировать при температуре окружающей среды от –30 до +70°С (температура хранения: –40…+85°С). TC65 Terminal имеет встроенный 24-выводной разъем типа Micro-N-Lock, позволяющий работать с шинами I2C и SPI, выводами GPIO, а также подавать аналоговые сигналы на вход внутреннего АЦП. Устройство имеет интерфейс RS-232, аналоговый интерфейс для подключения телефонной трубки, антенный разъем типа SMA и устройство чтения SIM-карты. Габаритные размеры терминала: 130×90×8 мм, вес менее 190 г. Остальные характеристики аналогичны параметрам модуля TC65. Внешний вид устройства TC65 Terminal показан на рис. 3.

Рис. 3. Внешний вид законченного устройства TC65 Terminal

GSM/GPRS–модуль MC75 с интегрированной технологией EDGE имеет следующие технические характеристики и особенности:

• диапазон частот: 850/900/1800/1900 МГц;
• EDGE (E-GPRS) класс 10 (multislot);
• GPRS класс 12 (multislot);
• выходная мощность:
  • EGSM 850/900 МГц: 2 Вт (класс 4);
  • GSM 1800/1900: 1 Вт (класс 1);
• напряжение питания: 3,2…4,3 В;
• рабочая температура: –30… +70°С; (автоматическое выключение при температуре +80°С);
• размеры: 34×45×3,5 мм;
• вес: 7,5 г.

Рис. 4. Внешний вид GSM/GPRS/EDGE–модуля MC75 Siemens Communications

Модуль MC75 имеет встроенный стек TCP/IP, обеспечивает поддержку протоколов UDP, HTTP, FTP, SMTP, POP3, а также имеет интерфейс USB 2.0 Full Speed, шину I²C и два последовательных интерфейса (ITU-T V. 24 протокол). Внешний вид модуля MC75 приведен на рис. 4.

На базе модуля MC75 производятся терминалы, достаточно легко интегрируемые в конечные приложения и предназначенные для передачи в GSM-сетях речи, текстовых SMS сообщений, факсов и мультимедиа данных, гарантируя при этом стабильную высокоскоростную связь. Данные устройства идеально подходят для таких применений, как:

• обеспечение высокоскоростного доступа к сети Интернет;
• системы измерения;
• управление быстропротекающими процессами;
• управление транспортными потоками;
• кассовые автоматы и торговые терминалы;
• системы удаленного мониторинга и управления;
• системы безопасности.

Один из вариантов исполнения GSM/GPRS/EDGE–терминала, выполненного на базе модуля MC75, показан на рис. 5.

Рис. 5. Внешний вид GSM/GPRS/EDGE–терминала, выполненного на базе модуля MC75 Siemens Communications.

Данное устройство содержит интерфейсы USB 2.0 и RS-232, разъем для подключения источника питания (постоянное напряжение: от +8 до +30 В), SMA–разъем для подключения антенны, а также аналоговый интерфейс с телефонной трубкой и устройство чтения SIM-карты. Функционирует терминал под управлением операционной системы Windows NT, 2000 или XP. Габаритные размеры устройства составляют 53×76×31 мм, а вес: 110 г.

Говоря о новых перспективных модулях Siemens Communications TC63, TC65 и MC75, хотелось бы заметить, что в настоящее время также доступны и более ранние модули и терминалы Siemens Communications, такие, как TC35i и TC35i Terminal, MC35i и MC35i Terminal, а также трехдиапазонный GSM/GPRS (класс 10) модуль MC55 и GSM/GPRS модуль XT55 со встроенным GPS-приемником для спутниковой навигации.

Более подробную информацию о GSM/GPRS–модулях и терминалах, выпускаемых подразделением Siemens Communications, можно получить на их официальном сайте [5].