Запускаем gsm-сеть у себя дома

GSM МОДУЛЬ ДЛЯ ВОРОТ И ШЛАГБАУМОВ

Дистанционное управление воротами или шлагбаумом реализуется, как правило в двух вариантах:

• для индивидуального использования (частный дом, коттедж, дача);
• коллективной эксплуатации (территория многоквартирного дома – общественная парковка, въезд на территорию офиса, предприятия).

Для того, чтобы открыть ворота не выходя из машины и, находясь в пределах прямой видимости от них, использовать GSM не обязательно. Достаточно обычной радиоканальной системы управления.

Применение GSM модулей оправдано в случаях:

• нахождения на значительном расстоянии от точки доступа (ворота, шлагбаум);
• большого количества пользователей.

В первом случае можно говорить о так называемом «гостевом» доступе. Например, к вам в загородный дом приехали гости, а вы застряли в пробке. Отправив с мобильного телефона нужную команду вы откроете им проезд на территорию.

Во втором случае удобство применения GSM модуля для управления шлагбаумом определяется следующими факторами:

• возможность оперативного изменения прав доступа (добавление/удаление пользователей);
• отсутствие брелоков и необходимости их обслуживать, приобретать новые взамен утерянных и изымать у лишенных прав на въезд;
• организация учета даты и времени проезда через ворота каждого владельца доступа;
• возможность блокировки ворот или шлагбаума в определенное время или для определенных лиц.

Кроме того, использование на предприятии или в организации для управления воротами или другим устройством ограничения проезда GSM модуля позволяет интегрировать его в действующую систему контроля доступа со всеми присущими ей возможностями.

Популярные GSM-модули связи

Модуль сотовой связи для Arduino представляет собой устройство из платы и размещенных на ней элементов, включая приемопередатчик. Все они скомпонованы в едином корпусе, снабженном выведенными контактами для подсоединения к материнскому контроллеру. Иногда такой компонент называют шилдом.

SIM900

Контроллер SIM900 от SIMCom Wireless Solution соединяется с Ардуино посредством распространенного протокола взаимодействия UART. К ПК его можно подключить простым USB-UART переходником, который легко собирается даже самостоятельно.

SIM900 выполняет работу в полнодуплексном режиме и дает возможность осуществлять голосовые звонки и обмен сообщениями. Основные характеристики:

• рабочие частоты четырех стандартов — EGSM900, GSM850, DCS1800, PCS1900;
• напряжение — от 3.2 до 4.8 вольт;
• ток в состоянии простоя — 450 мА, пиковый – 2 А;
• скорость канала GPRS — 14.4 Кбит/с;
• рабочие температуры с гарантией отсутствия искажений — от −30 до +80 градусов, с таковыми от −40 до +85. В последнем диапазоне заявлены минимальные отклонения без потери работоспособности устройства;
• масса — 6.5 г;
• габариты — 24×24×3 мм.

Существует несколько модификаций модуля с индексами B, D. TE-C, R и X. Они обладают определенными отличиями. Так, модель D дооснащена подсистемой зарядки аккумулятора, а плата с индексом X содержит улучшенные режимы энергосбережения, продлевающие срок работы батареи без подзарядки. Это позволяет применить радиомодуль в требующих длительной автономности системах охраны, трекинга, промышленной автоматизации.

Вне зависимости от модификации этот GSM модуль Ардуино поставляется в корпусе SMT с выведенными на торец контактами для распайки. Существуют версии и в иных исполнениях.

Контроллер SIM800L

Чип SIM800L «умеет» обмениваться информацией в режиме дуплекса через GSM и технологию GPRS. В устройстве предусмотрен слот под сим-карту, интегрированная антенна и дополнительный выход для внешней. Питание подается как от конвертера тока DC-DC, так и от иных внешних источников. С главным контроллером SIM800L взаимодействует через UART.

Характеристики:

• четырехдиапазонный радиомодуль;
• рабочее напряжение питания — от 3.8В до 4.2 В;
• ток в standby 0.7 мА, в пиковом нагрузке — 500 мА;
• слот под SIM карту;
• имеется поддержка связи 2G;
• температурный режим — от −30 до +75 градусов.

A6

Это популярный шилд от разработчика AI-Thinker. Контроллер А6 позволяет принимать и посылать GSM GPRS сигналы через сотовые сети и весьма популярен в проектах систем автоматизации и удаленного доступа к управлению.

Характеристики модуля:

• четырехдиапазонный терминал мобильной связи;
• питание — от источника 5 В;
• потребляемый в состоянии «сна» ток — 3 мА, в standby 100 мА, при передаче 500 мА;
• максимальная нагрузка гаджета — 2 А;
• скорость GPRS — до 42.8 Кбит/с;
• диапазон рабочих температур от −30 до +80 градусов.

А7

Он развивает модуль А6 и отличается встроенным чипом позиционирования GPS. Последний добавляет плате функциональности, одновременно упрощая конструкцию.

Характеристики:

• сотовый терминал с 4-мя диапазонами;
• напряжение питания — от 3.3 до 4.6 В;
• источник тока — 5 В;
• модуль GPRS класса 10, скорость трансляции до 86.5 Кбит/с;
• имеется встроенное подавление электронного эха, статических шумов и паразитных наводок.

NeoWay M590

Данное GSM GPRS устройство 10 класса подключается по UART и умеет осуществлять обмен SMS, работать со звонками и взаимодействовать по протоколу GPRS.

Характеристики:

• двухдиапазонный контроллер с поддержкой стандартов DCS1800 и EGSM 900;
• 10 класс модуля GPRS;
• напряжение питания от 3.3 до 5 В;
• пиковый ток — 2 А;
• рабочий ток устройства — 210 мА;
• заявленный диапазон эксплуатационных температур — от −40 до +80 градусов.

Для подсоединения к Ардуино понадобится преобразователь электропитания 3.3–5 В.

Передача данных в режиме GPRS

Обычно при соединении «точка-точка» в режиме GPRS используется схема, при которой GSM/GPRS-терминал выступает в роли «ведомого». В этом случае центральный сервер тем или иным об разом инициализирует процесс установки связи, например дозваниваясь до терминала на обычный GSM-номер или посылая SMS-сообщение.

Терминал регистрирует входящий звонок или SMS и начинает установку обратной связи, открывая GPRS/PPP-сесси ю с оператором GSM. Затем терминал автоматически устанавливает TCP-соединение с центральным сервером для пересылки данных (или посылает UDP-сообщения). В такой схеме терминал, как правило, получает динамический IP-адрес (уникальный на время сесси и), а серверу необходим статический, фиксированный IP-адрес.

При работе с динамическим адресом возникают некоторые сложности, когда требуется передать информацию по IP-сети устройству, чей адрес заранее неизвестен. При этом адрес устройства, видимый во внешней IP-сети, може т менять ся уже после подключения к сети GPRS. Модули Enfora Enabler могут авто матически посылать на один или несколько серверов UDP-сообщения, которые очевидным образом содержат актуальный IP-адрес устройства. Внутри такого сообщения содержится специальная информация, позволяющая идентифицировать конкретного отправителя. Соответственно, центральный сервер будет иметь возможность пересылать данные на терминал.

Программное обеспечение ENFORA позволяет осуществлять управление терминалом посредством UDP API даже в том случае, если модем не зарегистрирован в GPRS-сети (не назначен внешний динамический IP-адрес).

Большинство продуктов других произ водителей позволяют работать с ус трой ством по IP через «внутренний» последовательный интерфейс, пользуясь лишь «внешним» IP-адресом, и только после того, как установлено внешнее GPRS-соединение с оператором. Таким образом, при потере соединения с GPRS-сетью или при изменении внешнего IP-адреса теряется связь с беспроводным устройством по IP через «внутренний» последовательный интерфейс.

Модули и терминалы Enfora могут работать в автоматическом и ручном режимах установления соединения с сетью GSM/GPRS.

Команда at$areg=1 обеспечивает автоматическую регистрацию в сети GSM.

Автоматическая GPRS регистрация зада ется командой: at%cgaatt=0,1.

Переключение в ручной режим задаетс я командой: at$areg=0.

При работе в режиме GPRS используются стандартные команды: CGATT, CGACT, CGDCONT, ATD*99***1#.

Из специальных команд Enfora следует отметить команду $HOSTIF, определяющую тип подключения через последовательный порт, а также команды %CGPPP и %CGPCO, с помощью которых задаются необходимые параметры PPP-идентификации.

Просмотреть текущий IP-адрес и адрес DNS-сервера можно с помощью команды AT$NETIP. Следует учитывать, что устройство имеет динамический IP-адрес только в том случае, если активирован режим GPRS и установлена PPP-сессия с оператором.

Терминалы и модули ENFORA позволяют сконфигурировать несколько вариантов соединения с модемом через последовательный порт.

Например, может быть выбрана схема соединения с поддержкой стандартного PPP-протокола (Point To Point Protocol). Этот вариант широко используется, когда необходимо организовать передачу данных в асинхронном режиме. При этом для подключения к GPRS может быть использован стандартный интерфейс (Windows PPP interface).

Если устройство, подключенное к модему, не имеет TCP/IP-стека и не поддерживает протокол PPP, терминалы и модули ENFORA могут использоваться для подключения устройства к IP-сети в режиме, называемом «Сборка/разборка пакетов» (Packet Assembler / Disassembler — PAD). Подробно этот режим описан в .

Функция PAD позволяет конвертировать, упаковывать и передавать данные со стандартного последовательного интерфейса без специального протокола, необходимого внешнему устройству. Сопряжение с устройствами, не поддерживающими TCP/IP, реализуется с помощью команды AT$HOSTIF=<type>.

В режиме PAD терминал Enfora может быть сконфигурирован либо как клиент (active), либо как сервер (passive). В активном режиме предусмотрена возможность установления TCP-соединения по известному IP-адресу посредством команды ATDT<IP address>/<port>. В пассивном режиме терминал может ожидать внешнее TCP-соединение на заданном порту (см. описания команд AT$ACTIVE, AT$PADSRC).

Работа модулей в режиме GPRS подробно описана в документах .

Ниже приведен пример настройки терминалов Enfora при отсылке информации в режиме GPRS на центральный сервер.

Настройка терминала GSM1208/1218 в режиме passive/server с отсылкой уведомлений (wakeup-пакетов) на центральный сервер

В данном примере рассматривается вариант использования модема в режиме TCP PAD passive/server (модем ожидает соединения с центрального сервера, после установления TCP-соединения модем принимает/передает данные).

Для построения стенда требуется следующее оборудование и ПО (рис. 2):

• ПК с возможностью подключения к сети Интернет (например, по dial-up-соединению) выполняет роль центрального сервера;
• ПК, к последовательному порту которого подключен модем Enfora GSM1208-B, выполняет роль удаленного терминала;
• утилита netcat (http://www.vulnwatch.org/netcat/nc111nt.zip), запускаемая на центральном сервере. Далее предполагается, что файл nc.exe переименован в netcat.exe и расположен в каталоге tmp на диске C.

Рис 2. Стенд для тестирования режима TCP PAD passive/server

Последовательность действий по настройке стенда:

Если на центральном сервере установлена операционная система Microsoft Windows XP, требуется временно отключить брандмауэр (снять настройку «Защитить мое подключение к Интернету») в свойствах соединения с Интернетом (рис. 3).

Рис. 3. В свойствах соединения с Интернетом нужно временно отключить защиту

• Далее необходимо подключиться к Интернету, как обычно.
• После успешного подключения, используя стандартную утилиту ipconfig, необходимо выяснить, какой ip-адрес в данный момент выдан центральному серверу. На центральном сервере в меню Windows, в строке запуска программ по имени Start ? Run, набираем «cmd.exe /K ipconfig /all» (рис. 4).

Рис. 4. Необходимо определить, какой ip-адрес в настоящий момент присвоен центральному серверу

• Выбираем UDP-порт, на котором центральный сервер будет ожидать wakeup-пакеты от модема Enfora. Допустим, выбран порт 5452.
• На центральном сервере запускаем утилиту netcat. В меню Windows, в Start ? Run, набираем «cmd.exe /K c:tmpnetcat — l — u — o c:tmptrafdump.txt — p 5452 — vv»
• На ПК, к которому подключен GPRS-модем Enfora, воспользовавшись терминальным ПО (например, HyperTerminal), производим предварительную настройку модема (табл. 1).

Таблица 1.

Переводим модем в режим установки GPRS/PPP-соединения (рис. 5).

Рис. 5. Настройка модема в режиме passive/server, инициирование GPRS/PPP соединения

После того как модем успешно соединился с сетью оператора (т. е. после установления PPP-соединения), на центральном сервере видим отправленные модемом уведомления (wakeup-пакеты), содер жимое которых позволяет определить присвоенный модему в сети GPRS-динамический ip-адрес, а также видеть индентификатор модема-отправителя (рис. 6).

Рис. 6. Модем отсылает уведомления после того, как установит GPRS/PPP-соединение, центральному серверу доступна актуальная информация об ip-адресе и индентификаторе модема

 
Таблица 2

Проверяем, доступен ли модем с центрального сервера. На центральном сервере в меню Windows, в Start ? Run, набираем «cmd.exe /K telnet 213.87.8.11 5000», где 213.87.81.7 — ip-адрес GPRS-модема (см. п. 7.2, рис. 6). После успешного установления TCP-соединения с сервера к модему, набираем: test test test

Рис. 7. Проверка установления TCP-соединения с модемом с центрального сервера через сеть Интернет

Видим, что модем успешно работает в режиме TCP PAD (рис. 8).

Рис. 8. Набранная в telnet-сессии строка отображается в окне HyperTerminal’а — модем получил данные по TCP/IP, отбросил заголовки IP, затем передал данные хосту (через COM-порт)

Утилита netcat сохранила содержимое wakeup-пакетов в файле c:tmptrafdump.txt. Можно посмотреть содержимое файла (формат — текстовый) и проверить формат уведомлений (рис. 9).

Рис. 9. Содержимое wakeup-пакетов, сохраненное в файле trafdump.txt

Основные особенности

На текущий день уже представлена масса аппаратных платформ, а также есть большое разнообразие микроконтроллеров, они получают информацию от внешних датчиков, далее происходит обработка данных и сигнал передается исполнительному механизму. Платформа Arduino во многом упрощает выполнение многочисленных задач и отличается действительно большим перечнем преимуществ, в сравнении с другими подобными устройствами. К основным преимуществам стоит отнести:

1. Доступную цену. Платформа отличается своей небольшой стоимостью в сравнении с другими аналогичными системами. Но при этом тут есть весь необходимый набор функций для обеспечения полной безопасности.
2. Кросс-платформенность. Программное обеспечение Arduino может эффективно взаимодействовать с Linux, Windows, Macintosh-OSX.
3. Простой процесс программирования. Для того чтобы настроить микроконтроллер применяется среда программирования Processing. Данный вариант отлично подходит не только для профессионала, но и также для пользователя, который еще не имеет навыков работы с подобными устройствами.
4. Всегда можно модернизировать систему. Благодаря специальному программному обеспечению и открытому коду, можно адаптировать охранную систему по собственным требованиям, но в таком случае нужно иметь некоторые навыки. Arduino отличается высокой надежностью, и даже наиболее старые модели соответствуют всем современным требованиям и обеспечивают надежную защиту. Что касается новых разработок, то тут имеется обширный перечень функций и гарантирует полная безопасность.

Как работает модуль

По сути GSM-модуль — это радиоприемник с установленной sim картой любого оператора сотовой связи и контроллер для обработки поступающей и исходящей информации. В базу данных модуля заносятся телефонные номера всех пользователей, имеющих право доступа на закрытую территорию. Современные модели поддерживают запись и хранение до 2000 номеров, более дорогие модификации способны обрабатывать до 10000 номеров.

Принцип работы устройства показан на рисунке.

Принципиальная схема работы устройства

При осуществлении звонка контроллер производит сверку входящего номера с записанными данными, и при его наличии в памяти подается команда на осуществление открытия и приведение в действие привода шлагбаума и откатных ворот. Если номера в списке нет, то устройство просто сбрасывает звонок, не производя больше никаких действий. Подобным же образом контроллер открывает распашные ворота, оборудованные электрозамком и приводом Doorhan или Came.

Соединения со звонящим абонентом не происходит, либо оно обрывается через несколько секунд, благодаря чему расходы на оплату услуг сотовой связи равны нулю. Если данные не совпадают, то пропуск через ограждающее устройство не предоставляется. В некоторых моделях существует возможность отключения идентификации, и пропуск осуществляется при любом входящем звонке на контроллер. Настройка блока управления GSM-модулем выполняется с помощью смс-команд, веб-интерфейса, программы на компьютере, подключенному через USB-порт, android-приложения для смартфонов.

Приведем пример gsm-модуля от компания ООО «Тор-Хаус». Существуют две модели, которые отличаются количеством пользовательских номеров и набором функций. Фото модулей на рисунке ниже.

Две модели GSM-модулей компании ООО «Тор-Хаус»

Технические характеристики модулей приведены в таблице.

Характеристика	Модель TH-G01	Модель TH-G02
Электропитание, В	=12 или 24 В	=9 … 24В
Частота, МГц	Диапазоны 850/900/1800	Диапазоны 850/900/1800
SIM-карта	Стандартная 1.8/3В	Стандартная 1.8/3В
Антенна	50 Q SMA, возможно подключение выносной антенны с разъемом SMA	50 Q SMA, возможно подключение выносной антенны с разъемом SMA
Реле	1, сухой контакт NO/NC	2, сухой контакт NO/NC
Кол-во пользователей	99	3002
Запись пользователей	SMS	SMS  или звонок
Диапазон температур	-30 … +60	-30 … +60

Возможности

UMTS, используя разработки W-CDMA, позволяет поддерживать скорость передачи информации на теоретическом уровне до 21 Мбит/с (при использовании HSPA+). В настоящий момент самыми высокими скоростями считаются 384 Кбит/с для мобильных станций технологии R99 и 7,2 Мбит/с для станций HSDPA в режиме передачи данных от базовой станции к мобильному терминалу. Это является скачком по сравнению со значением в 9,6 Кбит/с при передаче данных по каналу GSM или использованием в соответствии с технологией HSCSD нескольких каналов 9,6 Кбит/с (при этом максимально достигаемая скорость — 14,4 Кбит/с в CDMAOne), и, наряду с другими технологиями беспроводной передачи данных (CDMA2000, PHS, WLAN) позволяет получить доступ к Всемирной Паутине и другим сервисам посредством использования мобильных станций.

Предшествующее поколению 3G, второе поколение мобильной связи включает в себя такие технологии как GSM, IS-95, PHS, используемый в Японии PDC и некоторые другие, принятые на вооружение в самых разных странах. Эволюционным этапом на этом пути развития телекоммуникаций является поколение «2,5G», обозначающее применение на сетях технологии GPRS.

Теоретически скорость передачи данных с GPRS может составлять максимально 172 Кбит/с, но на практике (из-за ограничений абонентских терминалов половиной полосы, то есть 4 слота из она достигает 85 Кбит/с, а в среднем примерно 30-40 Кбит/с, что, тем не менее, повышает привлекательность технологии, основанной на пакетной коммутации по сравнению с более медленными в передаче данных способах, основанных на коммутации каналов. GPRS применена на многих сотовых сетях стандарта GSM

Следующий этап в этой технологии — EDGE, использующий более сложные схемы кодирования информации (вместо гауссовской модуляции GMSK плотностью 1 бит/Герц используется разновидность QPSK, квадратурная ортогональная модуляция 8PSK до 3 бит/Герц) — позволяет поднять скорость передачи данных в три раза до 474 Кбит/с в теории и до 237 Кбит/с на практике (опять ограничение абонентских терминалов — приём 4 слота из 8), и в среднем 100—120 Кбит/с в реальности.

Сети, развёрнутые с применением EDGE, относят к поколению «2,75G». Улучшенный GPRS это и есть EDGE. GSM/EDGE составляют один из уровней доступа 3G/UMTS — GERAN.

Начиная с 2006 года, на сетях UMTS повсеместно распространяется технология высокоскоростной пакетной передачи данных от базовой станции к мобильному терминалу HSDPA, которую принято относить к сетям поколения «3,5G». К началу 2008 года HSDPA поддерживала скорость передачи данных в режиме «от базовой станции к мобильному терминалу» до 7,2 Мбит/с. Также ведутся разработки по повышению скорости передачи данных в режиме от мобильного терминала к базовой станции HSUPA. В долгосрочной перспективе, согласно проектам 3GPP, планируется эволюция UMTS в сети четвёртого поколения 4G, позволяющие базовым станциям передавать и принимать информацию на скоростях 100 Мбит/с и 50 Мбит/с соответственно, благодаря усовершенствованному использованию воздушной среды посредством мультиплексирования с ортогональным частотным разделением каналов (OFDM).

UMTS позволяет пользователям проводить сеансы видеоконференций посредством мобильного терминала, однако опыт работы операторов связи Японии и некоторых других стран показал невысокий интерес абонентов к данной услуге. Гораздо более перспективным представляется развитие сервисов, предлагающих загрузку музыкального и видео контента: высокий спрос на услуги такого рода был продемонстрирован в сетях 2,5G.

Принцип работы сотовой связи

Доступность услуг мобильных компаний обеспечивают базовые станции. Каждая покрывает свою территорию – соту. Вы перемещаетесь между сотами, смартфон автоматически переключается между базовыми станциями и связь не обрывается.

Состав и характеристики базовых станций

Базовая станция состоит из секторов антенно-фидерных устройств, радиорелейных линий, коммутационного оборудования, системы контроля климата и всепогодного корпуса.

Сектора передатчиков 2G-4G расположены по периметру базовых станций и обеспечиваю вас связью. Они развернуты на 45-120 градусов относительно друг друга, чтобы покрыть максимум территории по горизонтали и вертикали. Каждый сектор обслуживает до 72 звонков одновременно. Зона действия классической базовой станции ограничена препятствиями. Поэтому чаще антенно-фидерные устройства устанавливают на возвышенностях, крышах домов, железобетонных опорах и башнях высотой от 20 до 70 метров.

Все антенно-фидерные устройства сотовых компаний объедены в единую сеть с помощью оптоволоконных кабелей и радиорелейных линий. Последние позволяют без проводов соединять станции, находящиеся на расстоянии до 70 км друг от друга.

В каждой базовой станции предусмотрено место для коммутационного оборудования и системы контроля климата. Эта зона защищена металлическим корпусом. С годами он уменьшился с размеров вагона до небольшого всепогодного шкафа.

Маломощные базовые станции

Мобильные компании также используют мобильные ретрансляторы и фемтосоты – маломощные базовые станции. Благодаря этому удается поддерживать работу услуг сотовой связи в труднодоступных местах, например, в метро, больших зданиях или подвалах. Подобные устройства устанавливают, как по желанию оператора, так и по заказу со стороны.

Технологии

Информация о SIM-картах хранится на серверах оператора в домашнем регионе и где бы не находился абонент, взаимодействие с телефоном происходит через упомянутые сервера.

Для оказания услуг сотовой связи используют 3 основные технологии:

• GMS. Цифровой стандарт передачи данных второго поколения. Информация передается в виде узкополосного сигнала на частотах 850, 900, 1800, 1900 МГц. В 2003 году разработана технология Enhanced Data-rates for GSM Evolution (EDGE или 2,5G), которая позволила пользоваться услугами сети Интернет через сети GSM. Максимальная скорость передачи данных – 59,2 Кбит/ секунду;
• UMTS. Наиболее распространенный стандарт сетей 3 поколения. В отличие от сетей 2 поколения, информация передается по широкополосному каналу связи. Преимущественно работает в диапазонах 2100 и 900 МГц. Первоначально позволял передавать данные на скоростях от 384 Кбит/ секунду. Благодаря дополнительной технологии 2006 года High-Speed Downlink Packet Access (HDPSA+ или 3,5G) скорость увеличилась до 21 Мбит/секунду;
• LTE. Стандарт передачи данных четвертого поколения. Работает на частотах 800, 1800, 2100, 2600 МГц. В мире 1800 МГц – наиболее используемый диапазон. В России первоначальный упор делался на 2600 МГц, но на 2019 год задействованы все перечисленные диапазоны радиочастот. Каждая сота может поддерживать до 200 клиентов при ширине полосы 5 МГц и выдавать информацию абоненту со скоростью до 75,4 Мбит/с.

Для каждой технологии и оператора выделены отдельные частоты передачи и приема. Список разрешенных для использования каналов отличается в разных странах. К примеру, в регионах России до 2016 года технология 4G не работала на некоторых китайских телефонах, потому что передатчики смартфонов не поддерживали частоты, используемые российскими операторами.

Программная часть

Когда система собрана, ее необходимо запрограммировать. Управление GSM выполняется специфическими функциями и АТ-командами. Устройство принимает их, интерпретирует и выдает определенный результат, отправляя/получая СМС или звонок. Команды задаются через программное обеспечение (такая возможность предусмотрена в IDE) или вводятся напрямую через утилиты работы с портами.

AT-команды

Как уже говорилось, GSM-модули управляются посредством передаваемых на них AT-команд. Это текстовые строки, обрабатываемые прошивкой и инициирующие те или иные действия.

Обычно они генерируются управляющим ПО, но могут быть отправлены и с клавиатуры, например, через утилиту монитора порта из поставки Arduino IDE.

Команды делятся на три вида:

• текстовые — на них контроллер дает ответ о поддержке введенной пользователем директивы или отсутствии таковой;
• чтение — просмотр параметров;
• запись — ввод и сохранение некоторых новых значений.

Набор команд может отличаться в зависимости от контроллера.

Получение и отправка СМС

Пример работы с короткими сообщениями для связки «Arduino + сотовый модуль»:

• в IDE выполняется директива AT+CMGF=1. Она указывает перейти в формат передачи текстового сообщения;
• далее вводится AT+CSCS=«GSM». Выбирается кодировка ASCII;
• AT+CMGS=«номер», где номер указывается полностью (в формате «+7…»);
• когда выполнена эта команда, вводится непосредственно текст сообщения, и по нажатию ctrl-Z отправляется на выбранный номер.

Если все сделано, интерфейс программы вернет ОК.

Для получения SMS:

• AT + CNMI = 2,2,0,0,0 — переход в состояние чтения;
• когда блок GSM получит сообщение, он отправит в порт строку +CMTI: «SM»,2. Цифра может отличаться, она обозначает номер СМС в очереди;
• для прочтения следует дать директиву AT+CMGR=2.

Прием голового звонка

Для выполнения потребуется включить библиотеку разработчика GSM.h:

Если SIM-карта защищена пин-кодом, его также следует определить в скетче:

При пустом коде значение этого поля просто остается пустым.

В обязательном порядке объявляется переменная отслеживания статуса подключения к мобильной сети:

Соединение выполняется посредством функции gsmAcess.begin(). Если процесс завершен успешно, функция возвращает строку GSM_READY.

Далее нужно указать, что сотовый модем переведен в режим приема звонка. За это отвечает функция vcs.hangCall(). Следующая важная функция — getvoiceCallStatus. При входящем звонке она вернет строку RECEIVINGCALL. А для определения номера звонящего следует воспользоваться retreiveCallingNumber.

При поднятой трубке скетч сообщит об этом строкой TALKING. После чего перейдет в режим ожидания ввода; для завершения разговора вводится символ перехода на новую строку.

Это основные функции и команды для данной задачи. Разумеется, в полном скетче потребуется определить гораздо больше параметров, которые можно найти в идущих с IDE примерах и официальной документации.

Преимущества и недостатки

Преимущества стандарта GSM:

• Меньшие, по сравнению с аналоговыми стандартами (NMT-450, AMPS-800), размеры и вес телефонных аппаратов при большем времени работы без подзарядки аккумулятора. Это достигается в основном за счёт аппаратуры базовой станции, которая постоянно анализирует уровень сигнала, принимаемого от аппарата абонента. В тех случаях, когда он выше требуемого, на сотовый телефон автоматически подаётся команда снизить излучаемую мощность.
• Хорошее качество связи при достаточной плотности размещения базовых станций.
• Большая ёмкость сети, возможность большого числа одновременных соединений.
• Низкий уровень индустриальных помех в данных частотных диапазонах.
• Улучшенная (по сравнению с аналоговыми системами) защита от подслушивания и нелегального использования, что достигается путём применения алгоритмов шифрования с разделяемым ключом.[уточнить]
• Эффективное кодирование (сжатие) речи. EFR-технология была разработана фирмой Nokia и впоследствии стала промышленным стандартом кодирования/декодирования для технологии GSM (см. GSM-FR, GSM-HR и GSM-EFR)
• Широкое распространение, особенно в Европе, большой выбор оборудования.
• Возможность роуминга. Это означает, что абонент одной из сетей GSM может пользоваться сотовым телефонным номером не только у себя «дома», но и перемещаться по всему миру, переходя из одной сети в другую, не расставаясь со своим абонентским номером. Процесс перехода из сети в сеть происходит автоматически, и пользователю телефона GSM нет необходимости заранее уведомлять оператора (в сетях некоторых операторов могут действовать ограничения на предоставление роуминга своим абонентам, более детальную информацию можно получить обратившись непосредственно к своему GSM-оператору)

Недостатки стандарта GSM:

• Искажение речи при цифровой обработке и передаче.
• Связь возможна на расстоянии не более 120 км от ближайшей базовой станции даже при использовании усилителей и направленных антенн. Поэтому для покрытия определённой площади необходимо большее количество передатчиков, чем в NMT-450 и AMPS.