Тема: Двосторонній міст між мережею gsm та Міською телефонною мережею



Сторінка1/6
Дата конвертації21.12.2018
Розмір0.97 Mb.
ТипПрограмний комплекс
  1   2   3   4   5   6

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

ЧЕРНІВЕЦЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

ІМЕНІ ЮРІЯ ФЕДЬКОВИЧА

ФІЗИЧНИЙ ФАКУЛЬТЕТ

КАФЕДРА КСМ

7.0915.01 Комп’ютерні системи та мережі



Апаратно–програмний комплекс GSM-МТМ

(дипломний проект)

2009

Анотація


В дипломному проекті обґрунтовано побудову апаратно–програмного комплексу, вибір апаратних та програмних засобів та введення комплексу в дію. Описані основні сервісні функції мобільних телефонів стандарту GSM.

Також створена програма, що дозволяє вести статистику вхідних та вихідних дзвінків, статистику використання комплексу його абонентами.

Комплекс створено на базі комп’ютера IBM 486DX4 (100МГц). Програмна частина комплексу парцює під операційною системою DOS6.22 і написана на мові Borland C++3.1. Програма обробки інформації написана на Visual Basic 5.0 з використанням Microsoft Access 2000 і працює під OS Windows 98. На даний момент комплекс перебуває на стадії тестування і розміщений на фірмі “New Com”.

Метою даного дипломного проекту є заощадження коштів організації де буде застосований цей дипломний проект.

Даний дипломний проект містить сторінок друкованого тексту, 6 – малюнків, 4 – додатки.

The summary

In the degree project the construction of a hardware-software complex, Realised choice hardware, software and proved the complex in action. The described basic service functions of mobile telephones of the standard GSM.

Also created program, which permits to conduct statistics of entrance and initial bells, statistics of use of a complex by his subscribers.

The complex is created on the basis of the computer IBM 486DX4 (100Мгц). The program part of a complex works under operational system DOS6.22 and written on language Borland C ++ 3.1. The program witch processing the information written on Visual Basic 5.0 with use Microsoft Access 2000 and works under OS Windows 98. Now complex is at a stage of testing and placed on the " New Com " office.

The purpose of the given degree project is the saving the money of organization where this degree project will be applied.

The given degree project contains 103 - pages of the printed text, 6 - figures, 4 - additions.

Зміст


Вступ

1. Аналітичний огляд

1.1 Аналоги, їх недоліки та передумови розробки

1.2 Область призначення та застосування

1.3 Вибір програмної та апаратної платформи

1.4 Технічні характеристики

2. Теоретичні відомості

2.1 Принципи стільникового зв'язку

2.2 Система команд керування мобільним телефоном

2.3 Специфіка програмування апаратних переривань на прикладі переривання від СОМ порта

2.4 Аналіз елементної бази, інтерфейси комплексу

2.5 Алгоритм роботи комплексу

3. Практична частина

3.1 Підключення компонентів та настроювання апаратної частини

3.2 Розробка драйвера послідовного інтерфейсу

3.3 Розробка програми bridge для комплексу МТМ?GSM

3.4 Програма обробки інформації про дзвінки

3.5 Тестування комплексу

6. Охорона праці

6.1 Загальні положення

6.2 Експлуатація комплексу у автономному режимі

6.3 Електромагнітне випромінювання та поля від ЕОМ

6.4 Шум, пов'язаний з ВДТ

6.5 Параметри освітлення робочого місця та робочого приміщення

6.6 Температура і вологість у приміщенні

6.7 Організація робочого місця

5. Економічний розрахунок

5.1 Розрахунок економічної вигоди при використанні комплексу

5.2 Розрахунок собівартості програмного комплексу

Висновки


Література

Додатки


Вступ

Одним з важливих атребутів ділової людини є його комунікабельність. Здатність швидко реагувати на зміни подій оточуючого світу. Ці умови послужили приводом для створення цілих класів радіомереж різних типів. У нашому регіоні в умовах конкуренції визначилися наступні мережі:

з аналогових мереж: NMT 450i, Алтай, мережа транкінгового зв’язку, мережі пейджинкові мережі.

із цифрових мереж найефективнішим та широкодоступним виявився стандарт GSM. Зараз у Чернівцях діють мережі стандартів GSM900, GSM1800.

Перевага стандарту GSM полягає у веденні конфіденційних переговорів, та найменьше випромінення абонентських терміналів, що безперечно має суттєве значення для здоров’я людини. Проте за час розвитку GSM розвинулися і інші мережі зв’язку. Основна з них – міська телефонна мережа (МТМ). Вона не забезпечує мобільність абонентів, проте розмова через мережу МТМ коштує значно дершевше ніж аналогічна розмова між абонентами GSM.

Різні групи населення користуються різними мережами, але деколи необхідно скористатися послугами двох мереж одночасно, тобто здійснити зв’язок між абонентами різних мереж. Таку послугу мережі МТМ та GSM надають за невиправдано високою ціною. Тому зараз існує велика кількість персональних з’єднувачів (мостів) цих мереж. Вони призвані зменшити вартість розмови між абонентами різних мереж, до загальної вартості розмови абонентів у кожній з мереж окремо. Кілька таких “мостів” вже сертифіковані на Україні та в Росії. Найвідоміший з них – це ЕС СОМ Bridge. Але для колективного використання, наприклад в організаціях такі “мости” не пристосовані, оскільки в них не реалізовані функції колективного використання “мостів”. А саме: персональна тарифікація для кожного абонента, ведення журналу вхідних та вихідних дзвінків, незручне або неможливе підключення нових абонентів, обробка журналу дзвінків, не реалізована функція здійснення дзвінка з МТМ в мережу GSM, не на всіх “мостах” реалізований захист від несанкціонованого підключення. Інший суттєвий недолік вищевказаних “мостів” – їхня вартівсть. У проаналізованій мною літературі “мостів”, що б реалізовували вищевказані функціональні можливості, знайдено не було.

Отже розроблений апаратно програмний комплекс (надалі комплекс), дозволяє використовувуючи один абонентський термінал мережі GSM та одину телефонну лінію мережі МТМ, зідйснювати дзівнки з однієї мережі в іншу в обох напрямках, вести журнал дзвінків, надавати звіти по накопиченій інформації у вигляді таблиць та діаграм, дозволяє вести персональну тарифікацю для вхідних та вихідних дзвінків а також здіснює захист від несанкціонованого підключення. Основне призначення такого комплексу–спільне використання комплексу в невеликих організаціях (кількість користувачів ≤ 100), де частина персоналу (директор, водії, агенти, та ін.) виконують свою роботу поза офісом, а інша частина пресоналу(секретарі, бугалтера, інший персонал організації) перебуває на своєму постійному робочому місці для підтримки зв’язку з офісом, та іншими абонентами мережі МТМ.

1. Аналітичний огляд

1.1 Аналоги, їх недоліки та передумови розробки

Великої популярності набули стільникові системи зв’язку. Основною з них є мережа GSM. Вона швидко розростається і популярна у багатьох країнах світу. Ця популярність зумовлена зручністю мобільних телефонів, (малі розміри абонентських терміналів, мала вага, висока якість переговорів) та бажанням у довільний момент часу мати можливість спілкуватися з колегами та знайомими. Але ціна розмови, між різними абонентами мережі або навіть різними мережами не є однаковою. Тому на ринку з’явилося багато додаткових пристроїв, які різними способами намагаються зменшити вартість розмови. Аналіз ринку таких пристроїв показав, що вони існують у великій кількості, але більшість з них володіє основним недоліком: зв’язок здійснюється в одному напрямку (GSMMTM), тобто зателефонувати з мобільного телефону на міський телефон можна, а навпаки ні. А вартість пристроїв, що здійснюють двосторонній зв'язок надто велика і виправдовує витрачні на неї кошти лише через тривалий період експлуатації. Інший, не менш важливий недолік, полягає у тому, що для таких “мостів” не реалізовані у повному обсязі функції колективного використання ресурсів (ведення статистики дзвінків, виділення абоненту ресурсів, інші.)

Одним з представників є ЕССОМ bridge [1] – односторонній міст. Він містить порівняно обмежений набір функцій. До числа таких функцій входять комутація мобільного телефону GSM на міську телефонну мережу, пам’ять на 10 номерів та можливість використання моста кількома людьми. Як видно з опису додаткові функції колективного використання не реалізовані. Наприклад функції, які б враховували напрямок розмови, ведення обліку дзвінків, тарифікація для кожного абоненту комплексу, зняття інформації для аналізу вхідних та вихідних дзвінків, добавлення та знищення абонентів комплексу, захист комплексу від несанкціонованого підключення та інші можливості, які необхідно використовувати при експлуатації таких пристроїв в організаціях.

Тому доцільніше розробити власний апаратно–програмний комплекс МТМ↔GSM, який було б зручно експлуатувати в невеликих організаціях та який задовільняв би користувачів комплексу за своєю функціональністю.

1.2 Область призначення та застосування

Апаратно–програмний комплекс призначений для здійснення телефонних переговорів, між мобільними телефонами системи GSM (Global System Position) та телефонами мережі МТМ (міська телефонна мережа), а також здійснює обробку вхідних та вихідних дзвінків.

Дана розробка є актуальною для організацій, які ведуть переговори з мобільного телефону на міську телефонну мережу. Використовуючи міст МТМ↔GSM для дзвінків по місту, можна заощадити кошти організації.

Дана розробка є оригінальною в тому плані, що використовуючи прості, легкодоступні компоненти та мови програмування високого різвня вдалося створити потужну систему, що поєднує дві мережі зв'язку. Комплекс реалізує інтерфейс для його колективного використання в організаціях.

До переваг розробки можна віднести:

Велику кількість, у порівнянні з аналогами, абонентів комплексу (50 абонентів);

Зручний інтерфейс;

Можливість здійснення дзвінків у двох напрямках;

Можливість обробки дзвінків;

Ведення журналу вхідних та вихідних дзвінків;

Захист від несанкціонованого підключення;

Персональна тарифікація для кожного абонента комплекса.

До недоліків можна віднести:

Порівняно великі лінійні розміри, та вага комплексу;

Живлення комплексу від мережі електроживлення.

Комплекс можна застосовувати, як для особистих потреб, так і для невеликих організацій, яким потрібно підтримувати зв'язок з абонентами МТМ, та вести облік дзвінків. Застосування комплексу у великих організаціях є недоцільним, оскільки кількість абонентів у таких організаціях надто велика (>50), а неможливість паралельної обробки кількох абонентів зменшує його ефективність. Як альтернативу цьому недоліку, можна використати кілька таких комплексів в одній організації.

1.3 Вибір програмної та апаратної платформи

Із розрахунку економічності була вибрана ОС ДОС6.22 та мова програмування Assembler з компілятором Тasm 4.0 та мова Borland C++3.1

На мові Асемблер зручно писати програми, які напряму звертаються до обладнання. Мова С++ підтримує взаємодію з модулями написаними на Асемблері, тому вона підходить для даної задачі, а зручний інтерфейс та ручне управління вільними ресурсами робить її зручною для написання таких типів програм. Вибір програмної частини здійснювався таким чином, щоб максимально ефективно та швидко реалізувати алгоритм роботи комплексу.

Для аналізу інформації про дзвінки використовується програма написана на VBA у поєднанні з Microsoft Access 2000, та Microsoft OutLook 2000.

Апаратна платформа складаєтсья з комп’ютера IBM 486 DX4, мікроконтроллера приймача DTMF M8870 фірми Motorola, узгоджувач інтерфейсів мікросхема MAX232, яка узгоджує СОМ інтерфейс мобільного телефону, СОМ інтерфейс комп’ютера, та комутаційної плати. У якості підсилювачів сигналу використовуються транзистори серії КТ3102.

Усе апаратне забезпечення виготовлене сторонніми виробниками на замовлення.

1.4 Технічні характеристики

Основні технічні характеристики наведені в таблиці:



Назва параметру

Значення

Вхідний опір для телефонної лінії в режимі розмови

600 120Ом

Вхідний опір для телефонної лінії в режимі очікування

не менше 10кОм

Трансгібридне затухання не меньше

(відносно 600 Омної телефонної лінії)



12 Дб

Коефіцієнт гармонік

(при рівні сигналу –10Дб,

частоті сигналу 1000Гц,

тоці шлейфу 25мА)



5%

Максимальний рівень вихідного сигналу в лінії

2дБ

Напруга живлення

12В, постійна

Струм живлення

< 0.5A

Вага

3 Кг

Розмір (висота, ширина, довжина)

40,30,50 (см)

2. Теоретичні відомості

2.1 Принципи стільникового зв'язку

Історія створення

У 1982 році Європейська Конфернція Адміністрацій Пошти та Електрозв’язку (СЕРТ) створила групу для розробки єдиного стандарту цифрового сотового зв’язку в діапазоні 900МГц. У результаті роботи цієї групи з’явився стандрат GSM (Global System for Mobile Соммunісаtіоns - глобальна система рухливого зв'язку).

До особливостей цього стандарту можна віднести менші, у порівнянні з аналоговими стандартами, розміри і вага телефонних апаратів; більший час роботи телефонів без підзарядки акумулятора, та інші. В основному ці переваги досягаються за рахунок обладнання базової станції, що постійно аналізує рівень сигналу, прийнятого від телефону абонента. У тому випадку, коли рівень вище необхідного, автоматично знижується випромінювана потужність;

Мережа GSM900. Основні характеристики:

Відносно висока ємність мережі;

Низький рівень промислових перешкод у даному частотному діапазоні;

Максимальний захист від підслуховування і нелегального використання номера (вище захист тільки в GSM-1800), що досягається за рахунок використання алгоритмів шифрування з відкритим ключем;

Зв'язок на відстані до 35 км від найближчої базової станції;

Найнижча серед стільникових стандартів потужність випромінювання абонентських терміналів.

У стандарті GSM-900 для максимального захисту від несанкціонованого підключення застосовується спеціальний модуль дійсності абонента - SIM-карта. Ця картка, із вбудованою мікросхемою, в якій зберігається спеціальна інформація про конкретного абонента, вона видається абоненту при підключенні телефону і може бути використана з будь-якою моделлю мобільного телефону стандарту GSM. Щоб викрадач не зміг нею скористатися, в ній записаний спеціальний ідентифікаційний номер (РІN-код), який потрібно набирати при кожному включенні телефону. Якщо три рази підряд неправильно набрати РІN-код, SIM-карта тимчасово заблокується. Використання SIM-карти також зручне тим, що при зміні абонентом телефону не потрібно змінювати свій мобільний номер, абонент просто переставляє карту, і всі збережені на ній дані (включаючи записну книжку) стають доступними у новому мобільному телфоні.

На сьогодні у Чернівцях є два оператори мережі GSM900: це УМЗ (Український Мобільний Зв'язок) та Київстар Дж. Ес. Ем.

Унікальною можливістю GSM, яка не підтримується аналоговими системами зв’язку, є двонаправлена передача коротких повідомлень SMS (Short Message Service), (до 160 байт), переданих у режимі з проміжним збереженням даних. Адресату, що є абонентом GSM або користувачем Internet, можна послати повідомлення, після чого відправнику надсилається підтвердження про одержання цього повідомлення. Короткі повідомлення можна використовувати в режимі широкомовлення, наприклад для того, щоб сповістити абонентів про зміну умов дорожнього руху в регіоні, погодні умови, курси іноземних валют, тощо.

Поточні специфікації, визначені ETSI (European Telecomunication Standarts Insitute) [1], у вигляді додаткових можливостей описують послуги по перенесенню інформації і наданню послуг зв'язку (наприклад, перенаправлення виклику у випадку недосяжності або зайнятого мобільного телефону абонента GSM, автовідповідач, та ін.).

Незабаром очікується поява нових можливостей, таких як ідентифікація виклику, розміщення виклику в черзі, переговори одразу кількох абонентів та ін. Такий стандарт розробляється на основі GSM і стане третім стрибком у розвитку стільникового зв’язку. Його назва UMTS (Universal Mobile Tyelecommunication System)

Відповідно до визначень ETSI, мережа GSM може надавати наступні типи послуг:

Послуги по перенесенні інформації (bearer services);

Висока якість передачі мовної інформації;

Низька вартість обладнання і послуг, що надаватимуться;

Можливість підтримки портативного обладнання користувача;

Підтримка міжнародного роумінгу;

Забезпечення конфіденційності переговорів;

Сумісність з ISDN.

Стандарт GSM-1800 (DCS-1800) та його особливості.

GSM-1800 (DCS-1800) - Global System for Mobile Соммunісаtіоns - глобальна система рухливого зв'язку. Це цифровий стандарт із діапазоном частот 1710-1880 МГц є модифікацією стандарту GSM-900. До особливостей цього стандарту можна віднести наступні характеристики:

Максимальна випромінювальна потужність мобільних телефонів стандарту GSM-1800 – 1Вт (для порівняння в GSM-900 – 2Вт). Тобто найнижча випромінювальна потужність з усіх відомих стільникових систем зв’язку;

Високий захист від підслуховування і нелегального використання номера;

Висока ємність мережі, що важливо для великих міст;

Максимальне віддалення абонента від базової станції - 5-6 кілометрів.

Система кодування сигналу PCM і використання SIM-карт аналогічна стандарту GSM-900. На сьогодні у Чернівцях мережа GSM-1800 реалізована оператором “Український Мобільний Зв'язок”

Збілшення попускної здатності та перспективи розвитку

Оскільки радіоспектр має обмежені ресурси, необхідно оптимально розподілити ширину смуги між усіма можливими користувачами. Метод, застосований з цією метою в GSM, - це комбінація методів множинного доступу TDMA і FDMA (Time and Frequency Division Multiple Access). Спочатку смуга частот у 25 Мгц поділяється на смуги в 200 Кгц. Кожній станції відповідає своя смуга (чи кілька смуг). Абоненти кожної окремої смуги розділені в часі. Кожному абоненту відповідає один кадр. Вісім кадрів поєднуються у фрейм. 26 фреймів, у свою чергу, утворять мультифрейм, які повторюються циклічно. Довжина мультифрейма - 120 мілісекунд. На один кадр приходиться 1/208 мультифрейма, тобто близько 0.6 мілісекунди. Канали визначаються числом і позицією відповідних їм циклічних кадрів, і вся палітра повторюється приблизно кожні 3 години. Вони поділяються на запропоновані канали (dedicated channels), або канали трафіку і загальні канали (common channels), або канали керування, які використовуються рухливими станціями в пасивному режимі.

GSM - система цифрова, тому вимагає оцифровування аналогових сигналів. Метод, що використовується існуючими телефонними системами і мережею ISDN для мультеплексування аналогових ліній на високошвидкісних каналах і оптичних лініях, називається імпульсно-кодовою модуляцією PCM (Pulse Coded Modulation). Швидкість вихідного потоку в PCM 64 Кбіт/с занадто висока для передачі по радіоканалам системи GSM. Дослідницька група GSM вивчила кілька алгоритмів кодування, поки не зупинила свій вибір на схемі кодування RPE-LTP (Regular Pulse Excitation-Long Term Prediction). Схема здійснює переклад мовного потоку, що надходить зі швидкістю 64 Кбіт/c, у потік зі швидкістю 13 Кбіт/с, і назад, зі збереженням якості переданого сигналу.

Номер абонента GSM прикріплений до географічного положення базової станції і зовсім не залежить від того в якій точці знаходиться абонент мережі.

Стандарт GSM сумісний у першу чергу з ISDN (Integrated Services Digital Network) та IN (Intelligent Network). Основні функціональні елементи GSM входять у розроблювальний зараз міжнародний стандарт глобальної системи рухливого зв'язку UMTS (Universal Mobile Telecommunications System), яка у майбутньому замінить GSM. У системі UMTS будуть використовуватися усі види множинного доступу. Тобто вона буде побудована таким чином, що використовуватиме TDMA, FDMA, CDMA. Основний напрямок цього стандарту буде зроблений на інтеграцію з іншими мережами, зокрема планують збільшити швидкість передачі даних по модемах з 9600 до 115200, проте більшість параметрів та специфікацій вона успадкує від GSM.

2.2 Система команд керування мобільним телефоном

Стандарт GSM 07.07, GSM 05.07 були прийнятий ETSI (European Telecommunication Standards Institute) 15.03.2000 року [4]

Вони складаються з АТ команд, які використовуються при керуванні модемом, та розширеного набору АТ команд, яким користуються для виконання специалізованих функцій мобільного телефону.

В роботі приведемо лише ті АТ команди, які необхідні для коректної роботи комплексу:



Позначення команди

Результат виконання команди

ATD#######;

Набрати номер #######

ATA

Підняти трубку

ATZ

Завантажити заводську конфігурацію трубки

При використанні розширених АТ команд більшість команд має три режими виконання:

“команда”=? – видає список параметрів, якщо мобільний телефон підтримує дану команду. У протилежному випадку видає повідомлення про невірно введену команду;

“команда”=[,,] – задає значення для параметрів які передбачені даною командою. Для деяких команд неможливе виконання команди у цьому режимі;

“команда”? – виводить в СОМ порт значення параметрів команди

При реалізації комплексу були задіяні натсупні розширені команди:


Позначення команди

Результат виконання команди

AT+CLIP = 1

пересилає номер телефону на СОМ порт

AT+CHUP

Завершення телефонної розмови

AT+CPAS?

Статус телефонної розмови:

0 – розмова завершилася

3 – встановлення зв’язку

4 – розмова ведеться



AT+CCLK?

Прочитати поточний час у форматі: YY.MM.DD,HH:MM:SS


Поділіться з Вашими друзьями:
  1   2   3   4   5   6


База даних захищена авторським правом ©wishenko.org 2017
звернутися до адміністрації

    Головна сторінка