2) Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:
3.1.3 Cấu trúc của mạng GSM
3.1.3.1 Cấu trúc tổng quát
Hình 3.1 : cấu trúc của mạng GSM
Hệ thống GSM được chia thành nhiều hệ thống con như sau: - Phân hệ chuyển mạch NSS (Network Switching Subsystem). - Phân hệ trạm gốc BSS (Base Station Subsystem).
- Phân hệ bảo dưỡng và khai thác OSS (Operation Subsystem). - Trạm di động MS (Mobile Station).
Hình 3.2 : Các thành phần mạng GSM
AUC (): Trung tâm nhận thức ULR (): Bộ ghi định vị tạm trú. HLR (): Bộ ghi định vị thường trú. EIR (): bộ ghi nhận dạng thiết bị
MSC (): Trung tâm chuyển mạch các dịch vụ mạng. BSC (): Bộ điều khiển trạm gốc
BTS (): Tr ạm thu phát gốc. NSS (): Phân hệ chuyển mạch BSS (): Phân hệ trạm gốc MS (): Trạm di động.
OSS (): Phân hệ khai thác bảo dưỡng.
PSPDN (): Mạng số liệu công cộng chuyển mạch gói CSPDN (): Mạng số liệu công cộng chuyển mạch kênh PSTN (): Mạng điện thoại chuyển mạch công cộng. PLMN (): Mạng di động mặt đất.
ISDN (): Mạng số dịch vụ tích hợp
OMC (): Trung tâm khai thác và bảo dưỡng.
3.1.4 Sự phát triển của công nghệ GSM ở Việt Nam
Công nghệ GSM đã vào Việt Nam từ năm 1993. Hiện nay, ba nhà cung c ấp di động công nghệ GSM lớn nhất của Việt Nam là VinaPhone, MobiFone và Viettel Mobile, cũng là những nhà cung c ấp chiếm thị phần nhiều nhất trên thị trường với số lượng thuê bao mới tăng chóng mặt trong thời gian vừa qua.
Hiện nay có đến hơn 85% người dùng hiện nay đang là khác h hàng c ủa các nhà cung c ấp dịch vụ theo công nghệ GSM.
Cho tới thời điểm này, thị trường thông tin di động của Việt Nam đã có kho ảng 70 triệu thuê bao di động. Khi mà ba “đại gia” di động của Việt Nam là VinaPhone, MobiFone và Viettel đều tăng trưởng rất nóng với số lượng thuê bao mỗi ngày phát triển được lên tới hàng trăm ngàn thuê bao.
3.2 Tổng quan về SMS
3.2.1 Giới thiệu về SMS
SMS là từ viết tắt của Short Message Service. Đó là một công nghệ cho phép gửi và nhận các tin nhắn giữa các điện thoại với nhau. SMS xuất hiện đầu tiên ở Châu Âu vào năm 1992. Ở thời điểm đó, nó bao gồm cả các chuẩn về GSM (Global System for Mobile Communication). Một thời gian sau đó, nó phát triển sang công nghệ wireless như CDMA và TDMA. Các chuẩn GSM và SMS có nguồn gốc phát triển bởi ETSI (European Telecommunication Standards Institute). Ngày nay 3GPP (Third Generation Partnership Project) đang giữ vai trò kiểm soát về sự phát triển và duy trì các chuẩn GSM và SMS.
Như chính tên đầy đủ của SMS là Short Message Service, dữ liệu có thể được lưu giữ bởi một SMS là rất giới hạn. Một SMS có thể chứa tối đa là 140 byte (1120 bit) dữ liệu. Vì vậy, một SMS có thể chứa:
160 ký tự nếu mã hóa ký tự 7 bit được sử dụng (phù hợp với mã hóa các ký tự latin như alphatet của tiếng Anh)
70 ký tự nếu như mã hóa ký tự 16 bit Unicode UCS2 được sử dụng (dùng cho các ký tự không phải mã latin như chữ Trung Quốc…)
SMS dạng text hỗ trợ nhiều ngôn ngữ khác nhau. Nó có thể hoạt động tốt với nhiều ngôn ngữ mà có hỗ trợ mã Unicode, bao gồm Arabic, Trung Quốc, Nhật Bản, Hàn Quốc…
Bên cạnh gửi tin nhắn dạng text thì tin nhắn còn có thể mang dữ liệu dạng binary. Nó cho phép gửi nhạc chuông, hình ảnh cùng nhiều tiện ích khác…tới điện thoại khác.
3.2.2 Cấu trúc một tin nhắn SMS
Nội dung c ủa 1 tin nhắn SMS khi được gửi đi chia làm 5 phần như sau:
Instructions to air interface Instructions to SMSC Instructions to handset Instructions to SIM (optional) Message Body
Hình 3.3 : Cấu trúc của 1 tin nhắn SMS
- Instructions to air interface: chỉ thị dữ liệu kết nối với air interface (giao diện không khí).
- Instructions to SMSC: chỉ thị dữ liệu kết nối với trung tâm tin nhắn SMSC. - Instructions to handset: chỉ thị dữ liệu kết nối bắt tay
- Message body: nội dung tin nhắn SMS
3.2.3 Ƣu điểm của SMS
- Tin nhắn có thể được gửi và đọc tại bất kỳ thời điểm nào
- Tin nhắn SMS có thể được gửi tới các điện tho ại dù chúng đang bị tắt nguồn. - Ít gây phiền phức trong khi bạn vẫn có thể giữ liên lạc với người khác.
- Được sử dụng trên các điện thoại di động khác nhau và có thể gửi cùng mạng hoặc khác mạng đều được.
- Phù hợp với các ứng dụng wireless sử dụng cùng với nó như: chức năng SMS được hỗ trợ 100% bởi các điện thoại sử dụng công nghệ GSM; có thể gửi nhạc chuông, hình ảnh…; hỗ trợ chi trả các dịch vụ trực tuyến download nhạc chuông…
3.2.4 Tin nhắn SMS chuỗi/tin nhắn SMS dài
Để khắc phục khuyết điểm mang lượng giới hạn dữ liệu, một mở rộng mới ra đời đó là SMS chuỗi (SMS dài). Một SMS dạng text dài có thể chứa nhiều hơn 160 ký tự theo chuẩn dùng trong tiếng Anh. SMS chuỗi có cơ cấu hoạt động như sau: điện thoại di động sẽ chia tin nhắn dài ra thành nhiều phần nhỏ và sau đó gửi các phần nhỏ này như tin nhắn SMS đơn. Khi các tin nhắn SMS này đã được gửi tới đích hoàn toàn thì nó sẽ được kết hợp lại với nhau trên máy di động của người nhận.
Khó khăn của SMS chuỗi là nó ít được hỗ trợ nhiều so với SMS ở các thiết bị có sử dụng sóng wireless.
3.2.5 SMS center/SMSC
Một SMS Center (SMSC) là nơi chịu trách nhiệm luân chuyển các ho ạt động liên quan tới SMS của một mạng wireless. Khi một tin nhắn SMS được gửi đi từ một điện thoại di động thì trước tiên nó sẽ được gửi tới một trung tâm SMS. Sau đó, trung tâm SMS này sẽ chuyển tin nhắn này tới đích (người nhận). Một tin nhắn SMS có thể phải đi qua nhiều hơn một thực thể mạng (netwok) (chẳng hạn như SMSC và SMS gateway) trước khi đi tới đích thực sự của nó. Nhiệm vụ duy nhất của một SMSC là luân chuyển các tin nhắn SMS và điều chỉnh quá trình này cho đúng với chu trình của nó. Nếu như máy điện thoại của người nhận không ở trạng thái nhận (bật nguồn) trong lúc gửi thì SMSC sẽ lưu trữ tin nhắn này. Và khi máy điện thoại của người nhận mở nguồn thì nó sẽ gửi tin nhắn này tới người nhận.
Thường thì một SMSC sẽ họat động một cách chuyên dụng để chuyển lưu thông SMS của một mạng wireless. Hệ thống vận hành mạng luôn luôn quản lí SMSC của riêng nó và ví trí của chúng bên trong hệ thống mạng wireless. Tuy nhiên hệ thống vận hành mạng sẽ sử dụng một SMSC thứ ba có vị trí bên ngoài của hệ thống mạng wireless.
Bạn phải biết địa chỉ SMSC của hệ thống vận hành mạng wireless để sử dụng, tinh chỉnh chức năng tin nhắn SMS trên điện tho ại của bạn. Điển hình một địa chỉ SMSC là một số điện thoại thông thường ở hình thức, khuôn mẫu quốc tế. Một điện thoại nên có một thực đơn chọn lựa để cấu hình địa chỉ SMSC. Thông thường thì địa chỉ được điều chỉnh lại trong thẻ SIM bởi hệ thống mạng wireless. Điều này có nghĩa là bạn không cần phải làm bất cứ thay đổi nào cả.
3.2.6 SMS quốc tế
Các tin nhắn SMS giữa các nhà điều hành được chia ra làm hai hạng mục gồm tin nhắn SMS giữa các nhà điều hành cục bộ và tin nhắn SMS giữa các nhà điều hành quốc tế với nhau. Tin nhắn SMS giữa các nhà điều hành cục bộ là tin nhắn mà được gửi giữa các nhà điều hành trog cùng một quốc gia còn tin nhắn SMS giữa các nhà điều hành quốc tế là tin nhắn SMS được gửi giữa các nhà điều hành mạng wireless ở những quốc gia khác nhau.
Thường thì chi phí để gửi một tin nhắn SMS quốc tế thì cao hơn so với gửi trong nước. Và chi phí gửi tin nhắn trong nội mạng thì ít hơn so với gửi cho mạng khác trong cùng một quốc gia <= chi phí cho việc gửi tin nhắn SMS quốc tế.
Khả năng kết hợp của tin nhắn SMS giữa hai mạng wireless cục bộ hay thậm chí là quốc tế là một nhân tố chính góp phần tới sự phát triển mạnh mẽ của hệ thống SMS toàn cầu.
3.2.7 SMS gateway
Một khó khăn của SMS là các SMSC được phát triển, xây dựng bởi các công ty sử dụng giao thức truyền thông riêng của họ và hầu hết các giao thức này thuộc quyền sở hữu riêng. Ví dụ như Nokia có một giao thức SMSC là CIMD, nhà điều hành CMG lại có giao thức SMSC là EMI. Chúng ta không thể kết nối hai SMSC nếu chúng không có cùng giao thức SMSC. Để giải quyết vấn đề này, một SMS gateway được đặt giữa hai giao thức SMSC khác nhau. Gateway này hoạt động ở hai sóng mang khác nhau để có thể gửi SMS cho nhau mà không gặp bất kỳ trở ngại nào. Hình 3.4 : SMS gateway SMSC1 SMS SMSC2 GATEWAY SM SC PROTOCOL1 SM SC PROTOCOL2
3.3 Giới thiệu Module Sim300CZ
Hình 3.5 : Module Sim300CZ
Module Sim300CZ là một trong những loại modem GSM. Nhưng Module Sim300CZ có tốc độ truyền dữ liệu nhanh hơn. Nó sử dụng công nghệ GSM/GP RS hoạt động ở băng tầng EGSM 900Mhz, DCS 1800 Mhz và PCS 1900Mhz, tính năng GPRS của Sim 300CZ có nhiều lớp
8 lớp điện dung 10 lớp điện dung
Và hỗ trợ GPRS theo dạng đồ thị mã hóa CS-1, CS-2, CS-3 và CS-4.
3.3.1 Đặc điểm của Module Sim300CZ
Nguồn cung cấp kho ảng 3.4 – 4.5V
Có nguồn lưu trữ bên trong cung c ấp cho sim card Băng tần - EGSM 900Mhz, DCS 1800Mhz và PCS 1900Mhz, Sim300CZ có thể tự động tìm kiếm băng tần - Phù hợp với GSM Pha 2/2+ Loại GSM là loại MS nhỏ Giới hạn nhiệt độ - Bình thường: -30oC đến +70o C
- Hạn chế: - 350C tới -300C và +700C tới +800C - Nhiệt độ bảo quản: -450C tới 850C
Dữ liệu GPRS
- GPRS dữ liệu tải xuống: Max 85.6 kbps - GPRS dữ liệu up lên: Max 42.8 kbps - Sơ đồ mã hóa: CS-1, CS-2, CS-3 và CS-4
- Sim 300 CZ hỗ trợ giao thức PAP, kiểu sử dụng kết nối PPP
- Sim 300CZ tích hợp giao thức TCP/IP
SMS
- Hỗ trợ nhiều chế độ MT, MO, CB, Text and PDU - Bộ nhớ SMS: Sim, card
Sim card
- Hỗ trợ sim card: 1,8v ; 3v Anten ngoài
- Kết nối thông qua anten ngoài 500km hoặc đế anten Âm thanh
- Dạng mã hóaa âm thanh. - Mức chế độ (ETS 06.20) - Toàn bộ chế độ (ETS 06.10)
- Toàn bộ chế độ tăng cường (ETS 06.50/ 06.06/ 06.80) - Loại bỏ tiếng dội
Giao tiếp nối tiếp
- Cổng nối tiếp: 7 Cổng nối tiếp (ghép nối)
- Cổng kết nối có thể sử dụng với CSD Fax, GPRS và gửi lệnh ATCommand tới mudule điều khiển
- Cổng nối tiếp có thể sử dụng chức năng giao tiếp - Hỗ trợ tốc độ truyền 1200 BPS tới 115200 BPS
- Cổng truyền nhận dữ liệu: 2 cổng nối tiếp TXD và RXD Quản lý danh sách
Đồng hồ thời gian thực Do người dùng cài đặt Đặc tính vật lý
- Kích thướt 50±0.15 x 33±0.15 x7.7±0.3mm - Nặng 13.8 kg
3.3.2 Khảo sát sơ đồ chân và chức năng từng chân
Hình 3.6 : Sơ đồ chân của Module Sim300CZ
Bảng 3.1: Chức năng chân Module Sim300CZ
Chân
số Tên chân I/O
Mô tả chân
1 VBAT I
Kết nối nguồ n áp Vmax=4.5v Vmin=3.4 v Vnorm=4.0v 3 VBAT I 5 VBAT I 7 VBAT I 9 VBAT I 11 VCHG I
Cung cấp điện áp vào cho mạch nạp. giúp hệ thống nhận ra bộ nạp.
Vmax=5.25v Vmax=1.1*VBAT
13 TEMP_BAT I
Khi dùng nguồn pin chân này nối với chân giữa của pin
15 VDD_EXT O
Cung cấp nguồn điện áp 2.39v cho mạch ngoài. Xác định trạng thái on/off của hệ thống. Khi điện áp mức thấp thì hệ thống off và ngược lại. Vmax=3.0v
Vmin=2.75v Vnorm=2.93v Imax=60mA
17 PWRKEY I
Cho mức điện áp thấp khi tắt hoặc mở nguồn hệ thống. Khi mở nguồn nên bấm giữ vài giây để hệ thống nhận dạng phần mềm
VILmax=0.2*VBAT VIHmin=0.6*VBAT VImax=VBAT
19 STATUS O
Đèn báo hiệu trạng thái làm việc VIL_max=0.3*VDD_EXT
VIL_min=0
VIH_max=VDD_EXT+0.3 VIH_min=0.7*VDD_EXT VOLmin=VDD_EXT+0.3 VOLmin=GND
21 GPIO0 I/O Port vào ra
23 BUZZER O loa
25 SIM_VDD O Cung cấp điện áp cho SIM card
27 SIM_RST O SIM reset
29 SIM_DATA I/O Ngõ ra của dữ liệu SIM
31 SIM_CLK 0 SIM clock
33 SIM_PRESENCE I Nhận ra SIM card
35 GPIO1 I/O Port vào ra
37 DCD O
Phát hiện bộ mang dữ liệu VILmin=0V
VILmax=0.3*VDD_EXT VIHmin=0.7*VDD_EXT VIHmax= VDD_EXT+0.3 VOLmin=GND VOLmax=0.2V VOHmin= VDD_EXT-0.2 VOHmax= VDD_EXT 39 DTR I Sẵn sàng nhận dữ liệu VILmin=0V VILmax=0.3*VDD_EXT VIHmin=0.7*VDD_EXT VIHmax= VDD_EXT+0.3 VOLmin=GND VOLmax=0.2V VOHmin= VDD_EXT-0.2 VOHmax= VDD_EXT 41 RXD I Truyền dữ liệu VILmin=0V VILmax=0.3*VDD_EXT VIHmin=0.7*VDD_EXT VIHmax= VDD_EXT+0.3 VOLmin=GND VOLmax=0.2V VOHmin= VDD_EXT-0.2 VOHmax= VDD_EXT 43 TXD O Nhận dữ liệu VILmin=0V VILmax=0.3*VDD_EXT VIHmin=0.7*VDD_EXT VIHmax= VDD_EXT+0.3
VOLmin=GND VOLmax=0.2V
VOHmin= VDD_EXT-0.2 VOHmax= VDD_EXT
45 RTS I
Yêu c ầu để gửi VILmin=0V VILmax=0.3*VDD_EXT VIHmin=0.7*VDD_EXT VIHmax= VDD_EXT+0.3 VOLmin=GND VOLmax=0.2V VOHmin= VDD_EXT-0.2 VOHmax= VDD_EXT 47 CTS O Xóa để gửi VILmin=0V VILmax=0.3*VDD_EXT VIHmin=0.7*VDD_EXT VIHmax= VDD_EXT+0.3 VOLmin=GND VOLmax=0.2V VOHmin= VDD_EXT-0.2 VOHmax= VDD_EXT 49 RI O
Báo hiệu chuông VILmin=0V VILmax=0.3*VDD_EXT VIHmin=0.7*VDD_EXT VIHmax= VDD_EXT+0.3 VOLmin=GND VOLmax=0.2V
VOHmin= VDD_EXT-0.2 VOHmax= VDD_EXT
51 AGND Nối đất tương tự
53 SPK1P O Ngõ ra của âm tho ại
55 SPK1N O
57 SPK2P O Ngõ ra phụ của âm thoại
59 SPK2N O 2 GND Nối đất 4 GND 6 GND 8 GND 10 GND
12 ADC0 Chuyển đổi tương tự sang số
14 VRTC I/O
Ngõ vào cho RTC: khi không có nguồn cung cấp cho hệ thống.
Ngõ vào nguồn dữ trữ: khi nguồn chính đã có và trạng thái nguồn dữ trữ ở mức thấp
16 NETLIGHT O
Đèn báo hiệu trạng thái mạng VIL_max=0.3*VDD_EXT VIL_min=0
VIH_max=VDD_EXT+0.3 VIH_min=0.7*VDD_EXT VOLmin=VDD_EXT+0.3 VOLmin=GND
18 KBC0 O
Ma trận phím VIL_max=0.3*VDD_EXT VIL_min=0
VIH_max=VDD_EXT+0.3 VIH_min=0.7*VDD_EXT VOLmin=VDD_EXT+0.3 VOLmin=GND 20 KBC1 O 22 KBC2 O 24 KBC3 O 26 KBC4 O 28 KBR0 I 30 DBR1 I 32 KBR2 I
34 KBR3 I
36 KBR4 I
38 DISP_CS O Giao tiếp màn hình hiển thị
VIL_max=0.3*VDD_EXT VIL_min=0
VIH_max=VDD_EXT+0.3 VIH_min=0.7*VDD_EXT VOLmin=VDD_EXT+0.3 VOLmin=GND 40 DISP_CLK O 42 DISP_DATA I/O 44 DISP_D/C O 46 DISP_RST O 48 DBG_RXD I
Giao diện nối tiếp của bộ sửa lỗi và truyền thông VILmin=0V VILmax=0.3*VDD_EXT VIHmin=0.7*VDD_EXT VIHmax= VDD_EXT+0.3 VOLmin=GND VOLmax=0.2V VOHmin= VDD_EXT-0.2 VOHmax= VDD_EXT 50 DBG_TXD O
Giao diện nối tiếp của bộ sửa lỗi và truyền thông VILmin=0V VILmax=0.3*VDD_EXT VIHmin=0.7*VDD_EXT VIHmax= VDD_EXT+0.3 VOLmin=GND VOLmax=0.2V VOHmin= VDD_EXT-0.2 VOHmax= VDD_EXT
52 AGND Nối đất tương tự
54 MIC1P I Ngõ vào của âm thoại
58 MIC2P I Ngõ vào của âm thoại
60 MIC2N I
3.3.3 Các chế độ hoạt động của Module Sim300CZ
GSM/GPRS SLEEP
Module sẽ tự động chuyển sang chế độ SLEEP nếu DTR được thiết lập mức cao và ở đó không có ngắt phần cứng như ngắt GPIO hoặc dữ liệu trên port nối tiếp.
Trong trường hợp này, dòng tiêu thụ của module sẽ giảm xuống mức thấp nhất. Trong suốt chế độ SLEEP, module vẫn có thể nhận gói tin nhắn ho ặc SMS từ hệ thống.
GSM IDLE
Phần mềm tích cực. Module kết nối mạng GSM và module sẵn sàng gửi và nhận.
GSM TALK
Kết nối vẫn tiếp tục diễn ra giữa 2 thuê bao, nhưng không có dữ liệu được gửi hoặc nhận. Trong trường hợp này, năng lượng tiêu thụ phụ thuộc vào thiết lập mạng và cấu hình GPRS.
GPRS STANDBY
Module sẵn sàng truyền dữ liệu GPRS, nhưng không có dữ liệu nào được gửi và nhận. Trong trường hợp này, năng lượng tiêu thụ phụ thuộc vào thiết lập mạng và cấu hình GPRS.
GPRS DATA
Xảy ra việc truyền dữ liệu GPRS. Trong trường hợp này, năng lượng tiêu thụ
