Знакомый форм-фактор и новые возможности 2G-модулей

№ 1’2016
PDF версия
Авторы статьи предлагают ответ на вопрос, как быстро и с минимальными трудозатратами произвести переход на более совершенную и бюджетную серию 2G-модулей — SIM800, а именно SIM800/SIM800F/SIM800C, предлагаемую дистрибьютором МТ-Систем в качестве фокусной замены модемов SIM900R. Материал будет полезен специалистам, следящим за тенденциями рынка беспроводных технологий для M2M-решений, разработчикам-схемотехникам и руководителям, ответственным за выбор перспективных продуктов для модернизации выпускаемых или разрабатываемых изделий.

Выбор модуля передачи данных является одним из ключевых факторов, влияющих на качество, цену и стабильность работы готового решения для рынка М2М-устройств. Компания SIMCom Wireless Solutions создала максимально адаптированный к требованиям российского рынка модуль SIM900R, ставший наиболее массовым среди 2G-модулей. За период существования SIM900R на его основе в России было выпущено более двух миллионов М2М-устройств. SIM900R нашел применение в таких сферах, как системы оперативного многопараметрического мониторинга (автотранспорт, телеметрия, учет энергоресурсов), контрольно-кассовая техника, платежные терминалы, охранные системы и др.

Технологии не стоят на месте, и закономерно, что на смену успешному SIM900R приходит новое поколение модулей SIM800, обладающее более совершенными техническими характеристиками и привлекательной ценой.

Преемственность платформы модулей обеих серий позволяет в короткие сроки перевести изделия на новую линейку модемов, сохранив идеологию имеющегося решения, но при этом заметно расширив его функционал. Материал статьи будет интересен и тем, кому необходим беспроводной канал связи стандарта GSM в составе принципиально нового устройства.

 

CSD 2G или 3G

Корректное завершение жизненного цикла изделий на основе модулей SIM900R и его продолжение с использованием модулей 800-й серии требует учесть множество факторов, но прежде всего это достаточно широкое применение технологии CSD(Circuit Switched Data), которая позволяет реализовывать беспроводное соединение по прямому голосовому каналу передачи данных с ограниченной скоростью обмена (на практике она не превышает 14,4 кбит/с).

Отвечая на вопрос о практической оправданности применения модулей, поддерживающих как сети 2G, так и технологию CSD, необходимо ориентироваться на сроки жизни самого стандарта второго поколения и учитывать перспективы развития сетей, как их видят основные операторы сотовой связи.

 

Миграция или редизайн?

Ответ на этот вопрос определяется используемыми критериями выбора: экономия времени, жесткое бюджетирование проектирования и удобство перехода при миграции, либо более глубокий редизайн, позволяющий получить уменьшение габаритных размеров и существенный экономический выигрыш на закупках модуля в несколько более отдаленной перспективе.

Редизайн

Экономия средств важнейший критерий, которому следуют при выборе компонентов в любой экономической ситуации. Нередко цена вопроса становится основным критерием. Исходя из этого, сверхминиатюрный модуль SIM800C будет наилучшим выбором. Несмотря на предельно компактные размеры корпуса (15,7×17,6×2,3мм), он является полнофункциональным четырехдиапазонным устройством (850/900/1800/1800 МГц), поддерживающим GPRS Class 12 (↨85,6 кбит/с). Заявленный жизненный цикл модуля SIM800C до 2020 г.

SIM800C представлен аппаратными модификациями с 24 и 32 Мбит flash-памяти. Удобная и интуитивно понятная маркировка этих модификаций SIM800C24 и SIM800C32 соответственно.

Основное преимущество 32-Мбит версии возможность загрузки специализированного программного обеспечения (ПО) с одновременной поддержкой Bluetooth и ЕАТ (Embedded AT технология работы с пользовательским ПО).

Комбинация удачного форм-фактора и чипсета модуля SIM800C вдохновила инженеров SIMCom создать на этой базе версию модуля, поддерживающего работу с двумя SIM-картами одновременно, SIM800C-DS.

Основные характеристики SIM800C-DS:

  • габариты 15,7×17,6×2,3 мм;
  • напряжение питания 3,4-4,4 В;
  • поддержкадиапазонов GSM (850/900/1800/1900 МГц);
  • GPRS Class12 (↨85,6 кбит/с);
  • интерфейсы 2×UART, USB, GPIO, ADC, RTC, Audio, SIM-карты 1,8/3 В;
  • TPC/UDP, SSL, HTTP/FTP, MMS, E-Mail, DTMF, Embedded AT и многое другое.

Отличительные особенности модуля наличие второго активного интерфейса для подключения второй SIM-карты; поддержка интерфейсов PCM, I2C, SDIO (поддержка SD-карт объемом до 32 Гбайт); дополнительный аналоговый аудиовыход; дополнительные выводы GPIO и вход АЦП.

Использование модуля SIM800C-DS позволяет получить универсальное решение, так как его краевые контакты идентичны с модулем SIM800C. Пины, обеспечивающие расширение функционала (LGA-контакты), выведены на нижнюю часть корпуса.

Миграция

Сравнение модулей SIM900R/SIM800/SIM800F по пинам

Сравнение модулей SIM900R/SIM800/SIM800F по пинам

Если необходимо выполнить переход на 800-ю серию в сжатые сроки, в условиях ограниченных ресурсов, без глубокой модернизации платы, то оптимальным решением будет выбор модулей SIM800 и SIM800F. Их дизайн позволяет с минимальными изменениями платы и программного обеспечения провести адаптацию изделия.

Основные характеристики модемов SIM800 и SIM800F:

  • поддержка диапазонов GSM (850/900/1800/1900 МГц);
  • габариты 24×24×3 мм;
  • напряжение питания 3,4-4,4 В;
  • GPRS Class12 (↨85,6 кбит/с);
  • интерфейсы UART, USB, PCM, ADC, SPI, GPIO, RTC, Audio, Keypad, SIM-карты 1,8/3 В;
  • TPC/UDP, SSL, HTTP/FTP, MMS, E-Mail, DTMF, Embedded AT и многое другое.

Отличия модулей SIM800 и SIM800F определяются используемым чипсетом.

SIM800 основан на чипсете компании MediaTek MT6260, он поддерживает работу с технологией CSD (Circuit Switched Data) и имеет такой же LCC-корпус (с торцевыми контактами под пайку), как и SIM900R. Особенностью чипсета является возможность работы на EDGE-скоростях до 216 кбит/с вниз (настройка функционала осуществляется посредством АТ-команд).

SIM800F имеет чипсет МТ6261 от того же производителя, но без поддержки CSD, и только со стандартной скоростью обмена данными через GPRS ↨85,6 кбит/с.

Чтобы расширить предлагаемый модулями функционал, компания SIMCom Wireless Solutions разработала специализированное ПО модулей с поддержкой технологии Bluetooth 3.0. Функционал востребован производителями оборудования для автомобильной отрасли, для подключения беспроводной гарнитуры и других сервисов (иммобилайзеры, беспроводное подключение диагностического оборудования).

Необходимо учесть и изменившийся диапазон напряжений: 3,4-4,4 В у 800-й серии против 3,2-4,8 В у SIM900R. В то же время снизилось требование к допустимым просадкам по напряжению. Для SIM900R Powerdrop составлял <300 мВ, минимальное напряжение Vmin= 3,1 В, а сейчас, на модулях SIM800/SIM800F, этот показатель составляет уже <350 при минимальном напряжении Vmin= 3,0 В. Максимальное напряжение питания также изменилось, снизившись с 5,5 до 4,5 В.

В таблице 1 приведены основные характеристики, на которые надо обратить внимание при миграции.

Таблица 1.

 

SIM900R

SIM800 / SIM800F

Напряжение питания, В

3,2–4,8

3,4–4,4

Vbatmax. = 5,5 В

Vbatmax. = 4,5 В

Vbattyp. = 4,0 В

Vbattyp. = 4,0 В

Powerdrop

<300 мВ, Vmin = 3,1 В

<350 мВ, Vmin = 3,0 В

Resetpin

Vil<0,42 В

Vil<0,7 В

Tpulldown>20 мкс

Tpulldown>105 мкс

RTC Backup, typ.value

VRTC = 2,5 В

VRTC = 2,8 В

На рис. 1 представлено попиновое сравнение модулей SIM900R, SIM800 и SIM800F. Основным аппаратным отличием SIM800/SIM800F от SIM900R является наличие Bluetooth-антенны на пине № 53. В модулях с прошивками, поддерживающими Bluetooth, этот функционал отключен по умолчанию. Включить Bluetooth можно, отправив команду AT+BTPOWER=1.

Еще одно аппаратное отличие: у модулей SIM800/SIM800F на не подключенный у SIM900R пин № 2 теперь заведена земля (для улучшения требований по ЭМС).

Появление USB-интерфейса у модулей 800-й серии (вместо Debug-UART) заметно повысило удобство работы с ними, прежде всего за счет повышения оперативности замены текущей прошивки. В таблице 2 указаны основные различия по остальным пинам.

Таблица 2.

PIN №

SIM900R

SIM800

SIM800F

2

NC

GND

6

NC

PCM_OUT*

NC

23

NC

KPLED

24

NC

USB_VBUS

27

DBG_TXD

USB_DP

28

DBG_RXD

USB_DN

51

GPIO10

KBC0*

53

GND

BT_ANT (BT default is OFF)

67

GPIO11

RF_SYNC

GPIO11*

68

GPIO12

PCM_CLK*

GPIO12*

Примечание: * — назначение выводов может быть изменено посредством АТ-команд

Модули SIM800/SIM800F выгодно выделяются бόльшим объемом памяти для пользовательских нужд в сравнении с модулями SIM900R. А модуль SIM800, к тому же, поддерживает технологию SMSAutorun (табл. 3).

Таблица 3.

 

SIM900R

SIM800

SIM800F

Bluetooth 3,0

+

Usermemory

>600 KB

>1,5 MB

>650 KB

EAT

+

+

CellLocation

+

+

SMS Autorun

+

+

JammingDetection

+

+

DTMF (coding, generation)

+

+

EasyScan

+

+

MMS, eMail

+

+

PING

+

+

TCP/IP & UDP/IP

+

+

HTTP(S) & FTP(S)

+

+

SSL

+

+

NTP

+

+

Audioplay

+

+

В свою очередь, footprint контактов модулей серии SIM800 остался прежним, как и термопрофиль для пайки в печи.

 

АТ-команды

Стандартные AT-команды линейки GSM-модулей компании SIMCom Wireless Solutions в большинстве случаев совпадают, однако есть и отличия. Применение более современного и мощного чипсета (в сравнении с серией SIM900) привело к появлению новых функций и соответствующих им новых команд.

Команды, относящиеся к стандарту 3GPPTS27.007 и TS27.005, перекочевали в новую линейку практически без изменений. Команды, относящиеся к отправке SMS, E-Mail, установке TCP/IP-соединения, изменились незначительно, прежде всего за счет расширения функционала каждой из них.

Исходя из сказанного, мы рекомендуем произвести сверку AT-команд, уже используемых в решении.

В таблице 4 приведен пример ответов (возможных разночтений) на некоторые распространенные команды.

Таблица 4.

Команда

SIM900R

SIM800H

AT+CGMR

Revision:1137B05SIM900R64

_ST_ENHANCE

Revision:

1308B02SIM800M64_BT

AT+CSQ=?

+CSQ: (0-31,99),(0-7,99)

+CSQ: (0-31,99), (0-7,99)

AT+CFUN=?

+CFUN: (0,1,4),(0-1)

+CFUN: (0,1,4),(1)

AT+CBAND=?

+CBAND: (EGSM_MODE,

PGSM_MODE,DCS_MODE,

EGSM_DCS_MODE, ALL_BAND)

+CBAND: (EGSM_MODE,

DCS_MODE, GSM850_MODE, PCS_MODE, EGSM_DCS_MODE, 

GSM850_PCS_MODE,

EGSM_PCS_MODE,ALL_BAND)

AT+CENG=?

+CENG: (0-3),(0-1)

+CENG: (0-3),(0-1)

AT+ECHO=?

+ECHO: MIC:(0,2), ES:(0-8),

SES:(0-6), MODE:(0,1)

+ECHO: (0,1),

(0-65535), (0-65535), 

(0-65535), (0-65535), (0,1)

AT+CWHITELIST=?

+CWHITELIST: (0,1)

+CWHITELIST: (0-3)

AT+SNDLEVEL

+SNDLEVEL: (0-3),(0-3)

+SNDLEVEL: (0,1), (0-100)

AT+CMOD

+CMOD: (0)

+CMOD: (0)

AT+SIMTONEX

ERROR

+SIMTONEX: (0,1), 

(10-500000), (20-20000),

(0-20000), (200-25500), 

(10-25500),(0-4)…

AT+CROAMING

ERROR

OK

AT+CANT

ERROR

+CANT: (0,1),(0,1),(0-3600)

AT+CMEDPLAY

ERROR

+CMEDPLAY: (0-3)

AT+CIPSSL

ERROR

+CIPSSL: (0-1)

AT+CNETSCAN

——MOST SUITABLE CELL——

Operator:»MTS», MCC:250, 

MNC:01, Rxlev:60,

Cellid:3D5F, Arfcn:30

Operator:»MegaFon RUS»,

MCC:250, MNC:2, Rxlev:22,

Cellid:18cc, Arfcn:0015

Operator:»MTS», MCC:250,

MNC:01, Rxlev:47,

Cellid:4D8F, Arfcn:660

Operator:»MegaFon RUS»,

MCC:250, MNC:2, Rxlev:16,

Cellid:46f3, Arfcn:0089

Operator:»MTS», MCC:250, 

MNC:01, Rxlev:43,

Cellid:3D60, Arfcn:47

——OTHER SUITABLE CELL——

Operator:»MTS», MCC:250, 

MNC:01, Rxlev:42, 

Cellid:4D8E,Arfcn:681

 

Operator:»MTS», MCC:250, 

MNC:01, Rxlev:41, 

Cellid:0B94, Arfcn:667

 

Отладочные средства

Компания SIMCom Wireless Solutions предоставляет универсальные отладочные средства, состоящие из двух основных компонентов:

  1. Отладочный комплект с многофункциональной материнской платой, общей для односимочных 2G-модулей.
  2. Мезонинная (дочерняя) плата, на которой распаян тот или иной модуль.

Чтобы получить рабочий отладочный комплект, нужно установить мезонинную плату на разъем материнской платы и подключить к компьютеру.

Для работы с двухсимочным 2G-модулем имеется специализированная мезонинная плата. Такое решение позволяет гибко подходить к вопросу знакомства с новыми сериями и не требует значительных денежных затрат.

 

Заключение

С появлением 800-й серии модулей от SIMCom Wireless Solutions заказчик получает возможность не только поддержать текущие проекты, но и реализовать в своих устройствах новые функции, такие как Bluetooth, повышенная скорость передачи данных, работа с двумя SIM-картами, хранение информации на SD-карте. Разработчики, имея опыт работы с SIM900R, могут освоить и применить описанные выше нововведения, не начиная разработку с чистого листа.

_______________________________________________________________

Мы развиваем все стандарты, включая 2G. Количество абонентских устройств и SIM-карт, поддерживающих 2G/3G, все еще велико, модельный ряд 3G-терминалов постоянно увеличивается, а LTE поддерживают далеко не все смартфоны и планшеты. Так что отказываться от того или иного сотового стандарта мы не планируем.

Компания активно участвует в реализации общенациональных проектов по расширению доступа к мобильной связи 2G в отдаленных районах страны. В рамках реализации задач, поставленных перед нами Минкомсвязи России, МегаФон содействовал расширению географии покрытия мобильной связи на всех федеральных автомобильных трассах и предпринимал шаги по улучшению качества связи.

Руководитель пресс-службы ПАО МегаФон Юлия Дорохина

_______________________________________________________________

Развитие технологий и стратегии операторов связи по всему миру вызывают обеспокоенность многих высокотехнологических компаний, особенно производителей оборудования и интеграторов в сфере М2М и IoT, опирающихся в своих сервисах на стандарты сетей 2G. В частности, речь идет о сообщениях о закрытии сетей этого стандарта в США и планах по закрытию таких сетей в некоторых странах Европы и Азии.

Публичное акционерное общество ВымпелКом не планирует отказываться от сетей стандарта 2G (900/1800). Проекты по переводу части спектра в стандарты UMTS 900 и LTE 1800, вследствие их технологической нейтральности, будут реализовываться без ухудшения качества сетей 2G.

Важно отметить, что развитие сетей, продуктов и услуг для рынков М2М/IoT будет сосредоточено в самом современном стандарте LTE. В ближайшие два года мы предоставим новые базовые услуги сетей передачи данных для мобильных абонентов и дополнительные линейки сервисов, которые позволят создавать новые продукты и услуги на базе SIM-карт Билайн для конечных потребителей.

Руководитель службы продаж и развития телематических сервисов ПАО ВымпелКом (Билайн) Григорий Сизов

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *