Đồ án điều khiển thiết bị sử dụng mạng GSM

ĐỒ ÁN/KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
1. Họ và tên sinh viên nhóm sinh viên được giao đề tài.
(1) Nguyễn Mạnh Linh. Lớp: Cơ Điện Tử Khóa: II
(2) Bạch Văn Hải. Lớp: Cơ Điện Tử Khóa: II
(3) Nguyễn Thanh Sơn. Lớp: Cơ Điện Tử Khóa: II
Nghề: Cơ Điện Tử
2. Tên đề tài : thiết kế chế tạo hệ thống giám sát thiết bị trong nhà sử dụng mạng
GSM
3. Các dữ liệu ban đầu :


4. Các yêu cầu chủ yếu :



5. Kết quả đánh giá:
1)
2)
3)
4)
Ngày giao đề tài: 05 / 04 / 2014 Ngày nộp đề tài: 20 / 05 / 2014
TRƯỞNG KHOA Hà Nội: Ngày Tháng Năm 20
GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
DUYỆT PHÒNG ĐÀO TẠO
1
MỤC LỤC
2
3
LỜI NÓI ĐẦU
Nền công nghiệp thế giới đang trên đà phát triển ngày càng cao với tốc độ chóng
mặt. Trong đó vấn đề tự động điều khiển được đặt lên hàng đầu trong quá trình

nghiên cứu cũng như ứng dụng công nghệ mới vào trong sản xuất đời sống thay
thế sức lao động con người . Nó đòi hỏi khả năng xử lý, mức độ hoàn hảo, sự tiện
nghi, sự chính xác, tiết kiệm thời gian của hệ thống ngày một cao hơn, để có thể
đáp ứng được nhu cầu về số lượng, chất lượng, thẩm mỹ ngày càng cao của xã hội.
Ngành Cơ Điện Tử đã hỗ trợ và thay thế con người trong nhiều lĩnh vực từ kinh
tế, y tế, giáo dục, quốc phòng đến nhiều lĩnh vực khác như hàng không, vũ trụ. Với
sự đòi hỏi của con người những nhà nghiên cứu không dừng lại ở đó, nhiều thiết
bị, phần mềm ra đời chuyên phục vụ cho ngành công nghiệp, tính năng ưu việt
luôn được nâng cao.
Đồ án của chúng em chọn đó là “ Thiết kế và chế tạo hệ thống giám sát thiết bị
trong nhà sử dụng mạng GSM ”. Với các rơle trung gian dùng làm tín hiệu cảm
biến thay cho việc phải dùng cảm biến sau đó hiển thị trên màn hình LCD, việc
điều khiển và giám sát thiết bị đã được làm chủ hoàn toàn. Đồ án Thiết kế và chế
tạo hệ thống giám sát thiết bị trong nhà sử dụng mạng GSM ở đề tài đã tổng hợp
nhiều công nghệ mới hiện nay. Tuy nhiên, với kinh phí hạn hẹp, chúng em chỉ
dừng lại với mô hình, rất mong thầy cô, các bạn có thể đóng góp ý kiến và định
hướng phát triển đề tài trong tương lai. Trước tiên, chúng em xin chân thành cảm
ơn thầy giáo Vương Thành Đô đã tận tình giúp đỡ theo dõi, động viên và khuyến
khích chúng em hoàn thành tốt đề tài. Em xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu,
toàn thể thầy cô và đặc biệt là các thầy cô khoa Cơ Khí đã tạo điều kiện thuận lợi
cho chúng em hoàn thành tốt đề tài này.
Hà nội, ngày 31 tháng 05 năm 2014
Nhóm sinh viên thực hiện
Nguyễn Mạnh Linh
Bạch Văn Hải
Nguyễn Thanh Sơn
4
CHƯƠNG I GIỚI THIỆU CHUNG
1.1 Đặt vấn đề
Khoa học công nghệ phát triển cùng với sự nhu cầu ngày càng cao về các thiết

bị có tính năng ưu việt, giá cả hợp lý, khả năng thực tiễn cao để ứng dụng vào đời
sống, vào sản xuất và tạo nên những thứ có khả năng cạnh tranh trên thị trường
quốc tế, nâng cao chất lượng cuộc sống.và đưa nước ta theo hướng phát triển kinh
tế gắn liền với công nghệ cao.
Một vấn đề mới được đặt ra làm thế nào để có thể điều khiển những thiết bị này
một cách hoàn hảo nhất, làm thế nào để điều khiển các thiết bị trong môi trường
nguy hiểm mà không cần sự hiện diện trực tiếp của con người mà làm sao để cảnh
báo tới người giám sát những vấn đề trục trặc một cách nhanh và chính xác nhất
các hình thức trước đây như điều khiển và giám sát trực tiếp điều khiển thông qua
mạng có dây đã ra đời nhưng vẫn còn nhiều hạn chế như vẫn còn người thao tác
trực tiếp, hạn chế về mặt khoảng cách địa lý, tính cơ động, chi phí cao, người giám
sát hệ thống chưa thực sự làm chủ hệ thống…
Mạng GSM hiện nay đã trở thành thông dụng trong cuộc sống, thông qua máy
điện thoại di động mà chúng ta có thể trò chuyện, nhắn tin, gọi điện thoại tới bạn
bè, người thân… ngày nay mỗi chúng ta đều có thể trang bị cho mình một máy
điện thoại di động dễ dàng. Cùng với sự phát triển của công nghệ, các ứng dụng
dựa trên điện thoại cũng phát triển không ngừng cho phép chúng ta mở rộng các
ứng dụng của chiếc điện thoại ngoài chức năng nghe, gọi, và nhắn tin thông
thường. tra cứu thông tin, đăng kí dịch vụ qua SMS.
Điều khiển thiết bị nhà qua mạng GSM được xây dựng sẽ giúp cho việc điều
khiển hệ thống mang tính hiện đại, nhanh chóng, thuận tiện và giảm chi phí hơn.
Chỉ với một tin nhắn SMS, bạn có thể diều khiển giám sát, nhận các cảnh báo hệ
thống các thiết bị điện theo ý mình.
1.2 Tình hình nghiên cứu đề tài.
Hiện nay, đã có nhiều sản phẩm ứng dụng SMS trong nước. Các úng dụng SMS
trong nước khá phổ biến trong thời gian gần đây, song giá thành cao sản phẩm
mang tính nhập khẩu nên kiến thức về lĩnh vực này khá mới mẻ. Tuy nhiên để
hoàn thiện hơn nữa và đưa vào ứng dụng rộng rãi chắc hẳn cần thêm một thời gian
không xa sản phẩm này sẽ được quan tâm hơn. Và sẽ được đưa vào các đề tài để
nghiên cứu.

Một đề tài được phát triển theo xu hướng hiện đại dựa trên nền tảng kiến thức
cơ bản đã được thầy cô truyền đạt, có sự kết hợp nhuần nhuyễn giữa kiến thức cơ
5
bản và sự nghiên cứu tìm tòi, đổi mới. đồng thời đề tài là một ứng dụng thực tiễn
trên nhiều lĩnh vực, dân dụng cũng như công nghiệp và điều đó mang lại hiệu quả
cao. Từ những ý tưởng đó, chúng em đặt ra quyết tâm hoàn thành đề tài “ điều
khiển thết bị điện trong nhà qua mạng GSM”.
1.3 Đối tượng nghiên cứu
Trong đề tài chủ yếu chú trọng và nghiên cứu về các vấn đề sau.
- Mạng GSM.
- Modun Sim900A.
- Modun vi điều khiển Atmega16.
1.4 Giới hạn đề tài.
Đề tài được nghiên cứu và tiến hành thực hiện với mục đích tạo ra một ứng
dụng thực tiễn với nội dung “ Điều khiển thiết bị điện trong nhà qua mạng GSM”
đây là hệ thống sử dụng cho dân dụng, giúp việc vận hành, điều khiển, giám sát và
cảnh báo của hệ thống theo phương pháp hiện đại, đơn giản song rất cơ động và
hiệu quả.
Trong đề tài này, nhóm ứng dụng đề tài để thực hiện việc hiện cho một ngôi nhà
nhờ “ điều khiển thiết bị trong nhà thông qua mạng GSM” chúng ta có thể điều
khiển, giám sát các thiết bị điện trong nhà mọi lúc mọi mơi “nghĩa là bất cứ nơi
nào có phủ sóng của nhà cung cấp GSM mà mình đang sử dụng”. đồng thời tích
hợp vào đó những yêu cầu của một ngôi nhà thông minh như: Báo trộm qua tin
nhắn SMS, các thiết bị được điều khiển qua hệ thống có sự liên kết với nhau tạo
cho chúng ta một ngôi nhà hiện đại.
1.5 Mục đích nghiên cứu
Mục đích của đồ án là thiết kế và thi công mạch điều khiển thiết bị nhà qua tin
nhắn SMS dựa trên công nghệ đang có trên thực tiễn.
Tạo điều kiện cho sinh viên thực hiện và hiểu rõ tầm qua trọng, phạm vi ứng
dụng của vi điều khiển kếp hợp với modun Sim900A trong điều khiển thiết bị điện

nhà.
1.6 Ý nghĩa thực tiễn.
Nội dung của đồ án cung cấp toàn bộ các bước tiến hành và cách thức xây
dựng, thiết kế mạch điều khiển thiết bị điện trong nhà qua mạng GSM, từ đó đưa ra
phương án mới giúp tiếp cận và xây dựng mọi quy trình điều khiển hệ thống điện
bất kỳ trên thực tế hiện nay. Từ những nhu cầu thực tế, nhóm muốn đưa một phần
6
kỹ thuật hiện đại của thế giới áp dụng vào điều kiện thực tế trong nước để có thể
tạo ra một hệ thống điều khiển thiết bị điện trong nhà từ xa thông qua tin nhắn
SMS nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của con người. Đề tài lấy cơ sở là tin
nhắn SMS để điều khiển thiết bị và báo trộm. Việc sử dụng tin nhắn SMS để điều
khiển thiết bị có thuận lợi là tiết kiệm chi phí, mang tính cạnh tranh và cơ động
cao.
Sau quá trình thực hiện đồ án nhóm đã học được các kiến thức và kỹ năng quan
trọng trong việc tiếp cận thiết kế và xây dựng một hệ thống bất kỳ, khả năng thiết
kế - lập trình điều khiển các thiết bị, khả năng xử lý tín hiệu và kết nối các thiết bị
cho hệ thống giúp hỗ chợ rất nhiều cho quá trình hoạt động trong các lĩnh vực
chuyên ngành.
Ngoài ra, sản phẩm của đề tài này có tính mở, có thể áp dụng cho nhiều đối
tượng khác nhau trong dân dụng cũng như trong công nghiệp.
Một số ứng dụng điều hành của GSM trong công nghiệp nông nghiệp.
- Giám sát nhiệt độ máy sấy ( bất kỳ ) như sấy gỗ mây tre đan.
- Ứng dụng công nghiệp GSM vào quản lý vận hành giao thông.
- Điều khiển kích nổ bom, mìn từ xa trong khai thác hầm mỏ ( than, đá ).
- Điều khiển và giám sát thiết bị điện trong nhà như đã nêu ở luận văn trên.
- Thay đổi thông tin bảng quảng báo điện tử qua SMS.
- Thiết kế máy theo dõi nhịp tim, huyết áp cho người cao tuổi qua SMS.
7
CHƯƠNG II TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ GSM VÀ TIN NHẮN SMS
2.1 Tổng quan về hệ thống thông tin qua mạng GSM

GSM (Global system for mobile communication). Là hệ thống tin di động số
toàn cầu, là công nghệ không dây thuộc thế hệ 2G (second Generation) có cấu trúc
mạng tế bào, cung cấp dịch vụ truyền giọng nói và chuyển giao giữ liệu chất lượng
cao với các băng tần khác nhau.
GSM là chuẩn phổ biến nhất cho điện thoại di động (ĐTDĐ) trên thế giới. khả
năng phủ sóng khắp nơi của chuẩn GSM cho phép người sử dụng có thế sử dụng
ĐTDĐ của họ ở nhiều vùng trên thế giới GSM khác với các chuẩn tiền thân của nó
về cả tín hiệu và tốc độ, chất lượng cuộc gọi. GSM là một chuẩn mới, hiện tại nó
được phát triển bởi 3rd generation partnership project (3GPP). Đứng về phía quan
điểm khách hàng, lợi thế chính của GSM là chất lượng cuộc gọi tốt hơn, giá thành
thấp và dịnh vụ SMS thuận lợi đối với nhà điều hành mạng là khả năng triển khai
thiết bị từ nhiều nguồn cung ứng.
GSM là một hệ thống có cấu trúc mở nên không hoàn toàn phụ thuộc vào phần
cứng, người dùng có thể mua thiết bị từ nhiều hãng khác nhau.
Do hầu như có mặt khắp nơi trên thế giới nên khi các nhà cung cấp dịch vụ thực
hiện việc ký kết roaming (chuyên vùng), nhờ đó mà thuê bao GSM có thể dễ dàng
sử dụng máy điện thoại GSM của mình bất cứ nơi đâu.
Mặt thuận lợi to lớn của công nghệ GSM là ngoài việc truyền âm thanh với chất
lượng cao còn cho phép thuê bao sử dụng cách giao tiếp khác rẻ tiền hơn đó là tin
nhắn SMS. Ngoài ra để tạo thuận lợi cho các nhà cung cấp dịch vụ thì công nghệ
GSM được xây dựng trên cơ sở hệ thống mở nên nó dễ dàng kết nối các thiết bị
khác nhau từ các nhà cung cấp thiết bị khác nhau.
Công nghệ GSM cũng phát triển thêm các tính năng truyền dữ liệu như GPRS
và sau này truyền với tốc độ cao hơn sử dụng EDGE…
2.1.1 Giới thiệu về hệ thống thông tin qua mạng GSM
Cho phép gửi và nhận mẫu tin nhắn văn bản bằng ký tự dài đến 160 kí tự cho
phép chuyển giao và nhận dữ liệu, Fax giữa các mạng GSM với tốc độ lên đến
9600bps.
Tính phủ sóng cao công nghệ GSM không chỉ cho phép chuyển giao trong toàn
mạng mà còn chuyển giao giữa mạng GSM trên toàn cầu mà không có một sự thay

đổi, điều hành nào. Đây là một tính năng nổi bật của công nghệ GSM.
Cấu trúc mạng GSM tổng quát.
8
- 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).
2.1.2 Đặc điểm công nghệ GSM
Trạm di động MS (mobile Station) bao gồm thiết bị di động ME (mobile
Equipment) và một khối nhỏ gọn là modun nhận dạng thuê bao SIM (Subscriber
Identity module). Đó là một khối điều khiển tách riêng, chẳng hạn là một IC thông
minh, SIM dùng với thiết bị di động ME (Mobile Equipment) hợp thành trạm di
động MS.SIM (Subscriber Identity module) chính là bộ phận quản lý của thuê bao,
vì thế người sử dụng có thể lắp SIM (Subscriber Identity module) vào bất cứ máy
điện thoại di động GSM nào truy cập vào dịch vụ đăng ký. SIM (Subscriber
Identity module) là một microchip nó là thiết bị đươc kiểm tra trên thẻ (ID-1 SIM),
hoặc một mảnh nhựa khoảng 1cm hình chữ nhật ( ghép vào thẻ SIM). Mỗi điện
thoại di động được phân biệt bởi một số nhận dạng điện thoại di động IMEI
(International mobile Equipment Identity). Card SIM chứa một số nhận dạng thuê
bao di động IMSI (International Subscriber Identity) để hệ thống nhận dạng thuê
bao, một mật mã đễ xác thực và các thông tin khác IMEI và IMSI hoàn toàn độc
lập để đảm bảo tính di động cá nhân. SIM đảm nhiệm các chức năng sau.
- Lưu ngữ khóa nhận thực thuê bao khi cùng với số nhận dạng trạm di động
quốc tế IMSI nhằm thực hiện các thủ tục nhận thực và mật mã hóa thông tin
- Khai thác và quản lý số nhận dạng cá nhân PIN (Personal Identity Number)
để bảo vệ quyền sử dụng của người sử dụng hợp pháp . PIN là một số gồm
từ 4 đến 8 chữ số, được nạp bởi nhà khai thác khi đăng ký lần đầu.
- Cấu trúc mạng GSM.
Hình 2.1: Cấu trúc mạng GSM
9

Thiết bị di động ME (mobile Equipment) là bộ phận để xử lý các công việc
chung như thu phát tín hiệu. có 3 loại thiết bị di động ME (mobile Equipment).
Trên xe, xách tay, cầm tay ME (mobile Equipment) số nhận dạng là IMEI
(International Mobile Equipment Identity). Nhờ kiểm tra IMEI (International
Mobile Equipment Identity) mà thiết bị di động ME (Mobile Equipment) nếu bị
mất cắp sẽ không được phục vụ. MS (Mobile Station) có ba chức năng chính.
- Thiết bị vật lý để giao tiếp giữa mạng di động với mạng qua đường vô tuyến.
- Bộ thích ứng đầu cuối trong MS có vai trò cửa nối thông thiết bị đầu cuối
với kết nối di động khi lắp đặt các thiết bị đầu cuối trong môi trường di động
MS có bộ thích ứng đầu cuối tuân theo tiêu chuẩn mạng số liên kết đa dịch
vụ ISDN (Integrated Sevrice Digital Network). Còn thiết bị đầu cuối thì có
giao diện với modem.
- Đăng ký thuê bao, ở chức năng thứ hai này mỗi thuê bao phải có một thẻ gọi
là SIM card, trừ một số trường hợp đặc biệt như gọi khẩn cấp… Thuê bao
chi có thể truy cập vào hệ thống khi cắm thẻ này vào máy.
2.1.3 Trạm di động MS (mobile Station)
NSS gồm các chức năng chuyển mạch chính của mạng GSM cũng như các cơ
sở dữ liệu cần thiết cho số liệu thuê bao và quản lý di động của thuê bao. Chức
năng chính của NSS là quản lý thông tin giữa những người sử dụng mạng GSM
với nhau và với mạng khác. NSS bao gồm các khối chức năng sau:
- Trung tâm chuyển mạch di động MSC (mobile service Switching Center).
- Bộ đăng ký thường trú HLR (home location Register).
- Bộ đăng ký tạm trú VLR (Visitor location Register).
- Bộ ghi nhận dạng thiết bị ElR (Equipment Identity Register).
- Trung tâm nhận thực AUC (Authentication center).
- Hình ảnh cấu trúc NSS (Network Switching Subsystem).
10
Hình 2.2: Phân hệ chuyể mạch NSS
2.1.4 Hệ thống con trạm gốc BSS (Baase Station Subsytem).
Hệ thống con trạm gốc BSS giao diện trực tiếp với các trạm di động MS

(Mobile Station) bằng thiết bị BTS (Base transcciver Station) thông qua giao diện
vô tuyến. các BSS bao gồm các yếu tố sau đây.
- Một hoặc nhiều BTS trạm thu phát gốc.
- BSC (Base Station controler). Bộ điều khiển gốc.
- TRAU (transcoding and Rate Adapter Unit). Khối kính ứng tốc độ chuyển
đổi mã.
2.1.5 Trạm thu phát gốc BTS (Base transcciver Station )
Trạm thu phát gốc BTS bao gồm các thiết bị thu phát. Ănten và sử lý tín hiệu
đặc thù cho giao diện vô tuyến, có thể coi BTS là các modem vô tuyến phức tạp có
thêm một số chức năng khác. Trạm thu phát gốc bao gồm các chức năng.
- Quản lý lớp vật lý truyền dẫn vô tuyến.
- Quản lý giao thức cho liên kết giữa số liệu giữa MS (mobile station) và BSC
(base station controler).
- Vận hành và bảo dưỡng trạm BTS .
- Cung cấp các thiết bị truyền dẫn và ghép kênh nối trên giao diện Abis.
11
Hình 2.3: Sơ đồ khối BTS (Base transceiver Station)
2.1.6 Bộ điều khiển trạm gốc BSC (Base Station Controler).
Bộ điều khiển trạm gốc BSC (Base Station Controler) có nhiệm vụ quản lý tất
cả giao diện vô tuyến thông qua các lệnh điều khiển từ xa của BTS (Base
Transcciver Station) và MS (Mobile Station). Vai trò chủ yếu của BSC là quản lý
các kênh vô tuyến và quản lý chuyển giao (handover) một BSC quản lý tài nguyên
vô tuyến cho một hoặc nhiều BTS (Base Transcciver Station). Một phía BSC (Base
Station Controler) được nối với BTS (Base Transcciver Station). Còn phái kia nối
với MSC (Mobile Service switching Center) của phân hệ chuyển mạch SS (Service
Switching) giao diện giữa BSC và MSC là giao diện A. còn giao diện giữa BTS và
BSC là giao diện Abis.
Quản lý mạng vô tuyến chính là quản lý các cell và các kênh logic của chúng.
Các số liệu quản lý đều được đưa về BSC để đo đạc và xử lý. Chẳng hạn như lưu
lượng thông tin ở một cell. Môi trường vô tuyến, số lượng cuộc gọi bị mất, các lần

chuyển giao thành công và thất bại.
12
Quản lý trạm vô tuyến gốc. trước khi đưa và khai thác, BSC lập cấu hình của
BTS số máy thu phát TRX (Tranceiver) tần số cho mỗi trạm. nhờ đó mà BSC có
sẵn một tập kênh vô tuyến dành cho điều khiển và nối thông cuộc gọi.
Điều khiển nối thông các cuộc gọi. BSC chịu trách nhiệm thiết lập và giải
phóng các đầu nối với máy di dộng MS. Trong quá trình gọi, sự đấu nối được BSC
giám sát. Cường độ tín hiệu, chất lượng cuộc gọi được đấu nối được ở máy di
động và TRX gửi đến BSC. Dựa vào đó BSC sẽ quyết định công suất phát tốt nhất
của MS và TRX để giảm nhiễu và tăng chất lượng cuộc gọi đấu nối. BSC cũng
điều khiển quá trình chuyển giao nhờ các kết quả đo kiểm trên để quyết định
chuyển giao MS sang ô (cell) khác, nhằm đạt được chất lượng cuộc gọi cao hơn.
Trong trường hợp chuyển giao sang ô (cell) của một BSC khác thì nó phải nhờ sự
trợ giúp của MSC, bên cạnh đó, BSC cũng có thể điều khiển chuyển giao giữa các
kênh trong một ô (cell) hoặc từ ô (cell) này sang kênh của (cell khác trong trường
hợp (cell) bị nghẽn nhiều.
Quản lý mạng truyền dẫn BSC có chức năng quản lý cấu hình các đường
chuyền dẫn tới MSC và BTS để đảm bảo chất lượng thông tin. Trong trường hợp
có sự cố một tuyến nào đó, nó sẽ tự động điều khiển tới một tuyến dự phòng.
Hình 2.4: Sơ đồ khối của BSC (Base station controler).
2.1.7 Khối kích ứng tốc độ chuyển đổi mã TRAU
13
Khối kích ứng và chuyển đổi mã thực hiện và đổi mã thông tin từ các kênh
vô tuyến (16kb/s) theo tiêu chuẩn GSM thành các kênh thoại chuẩn (64 kb/s) trước
khi chuyển đến tổng đài. TRAU là thiết bị mà ở đó quá trình mã hóa và giải mã
tính đặc thù cho riêng GSM được tiến hành. Tại đây cũng thực hiện kích ứng tốc
độ trong trường hợp truyền số liệu. TRAU là bộ phận của BTS nhưng cũng có thể
được đặt cách xa BTS và còn có thể đặt trong BSC hoặc tại MSC để giảm chi phí
chuyền dẫn, thường TRAU được đặt ở MSC. Lưu ý TRAU không được sử dụng
cho các kết nối dữ liệu.

2.1.8 Các thành phần công nghệ GSM
Isdn
pspdn
cspdn
pstn
plmn
SS
Auc
Hlllr
Vld
Eid
Msc
BSS
Bsc
14
Bts
Ms
Omc
Hình 2.5: thành phần mạng GSM
- AUC (): Trung tâm nhận thức.
- ULR (): Bộ ghi dịch vụ tạm trú.
- HLR (): Bộ ghi dịch vụ thường chú.
- EIR (): Bộ ghi nhận dạng thiết bị.
- MSC (): Trung tâm chuyển mạch các dịch vụ mạng.
- BSC (): Bộ điều khiển trạm gốc.
- BTS (): Trạm thu phát gốc.
- NSS (): Phân hệ chuyển mạch.
- BSS (): Phân hệ trạm gốc.
- MS (): Trạm di động.
15

- OSS (): phân hệ khai thác bảo dưỡng.
- PSPDN (): mạng số liệu công cộng chuyển mạch gói.
- CSPMN (): 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.
2.1.9 Sự phát triển của công nghệ GSM ở việt nam.
Công nghệ GSM dẫn phát triển ở việt nam từ năm 1993. Hiện nay có đến hơn
85% người dùng đang là khách hàng của những nhà cung cấp dịch vụ theo công
nghệ GSM.
Cho tới thời điểm này, thị trường thông tin di động ở việt nam đã có khoảng
149.5 triệu thuê bao đã được đăng ký trong đó di động chiếm 93,3%. Khi mà ba
nhà mạng ở việt nam là vinaphone, mobifone, viettel đều tăng trưởng rất nhanh với
số lượng thuê bao mỗi ngày phát triển được lên hàng nghìn thuê bao.
2.2 Tổng quan về tin nhắn SMS:
SMS là từ viết tắt của “ Short Message Service”. Đó là một công nghệ cho
phép gọi và nhận các tin nhắn giữa các điện thoại với nhau. SMS xuất hiện đầu
tiên ở châu âu vào năm 1993. ở thời điểm đó, nó bao gồm các chuẩn về GSM.
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 từ ETSI. ETSI là chữ
viết tắt của “European Telecommunications Standards Institute”. Ngày nay thì
3GPP (Third Generation Ptaership Project) đang giữ vai trò kiểm soát về sự phát
triển và duy trì các chuẩn GSM và SMS. Tin nhắn 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 cả Arabic Nhật Bản và Hàn Quốc. Bên cạnh tin nhắn dạng
text thì tin nhắn SMS còn có thể mang các số liệu dạng Binary. Nó còn cho phép
gửi nhạc chuông, hình ảnh cùng nhiều tiện ích khác Tới một điện thoại khác.
Một trong những ưu điểm nổi trội của SMS đó là nó được hỗ trợ bởi các điện
thoại có sử dụng GSM hoàn toàn. Hầu hết tất cả các tiện ích cộng thêm gồm cả

dịch vụ gửi tin nhắn giá rẻ được cung cấp, sử dụng thông qua sóng mạng
Wireless. Không giống như SMS, các công nghệ mobile như WAP và mobile Java
16
thì không được hỗ trợ trên nhiều modem điện thoại.
Ngày nay, hầu hết mọi người đều có điện thoại di động của riêng mình và
mang nó theo người hầu như cả ngày. Với một điện thoại di động , bạn có thể gửi
và đọc các tin nhắn SMS bất cứ lúc nào bạn muốn, sẽ không gặp khó khăn gì khi
bạn đang ở trong văn phòng hay trên xe bus hay ở nhà
Tin nhắn SMS có thể được gửi tới các điện thoại mà tắt nguồn.
Nếu như không chắc cho một cuộc gọi nào đó thì bạn có thể gửi một tin nhắn
SMS đến bạn của bạn thậm chí khi người đó tắt nguồn máy điện thoại trong lúc
bạn gửi tin nhắn đó. Hệ thống SMS của mạng điện thoại sẽ lưu trữ tin nhắn đó rồi
sau đó gửi nó tới người bạn đó khi điện thoại của người bạn này mở nguồn.
Các tin nhắn SMS ít gây phiền phức trong khi bạn vẫn có thể giữ liên lạc với
người khác.
Tin nhắn SMS là một công nghệ rất thành công và trưởng thành. Tất cả các
điện thoại di động ngày nay đều có hỗ trợ nó. Bạn không chỉ có thể trao đổi các
tin nhắn SMS đối với người sử dụng mobile ở cùng một nhà cung cấp dịch vụ
mạng sóng mang Wireless, mà đồng thời bạn cũng có thể trao đổi nó với người sử
dụng khác ở các nhà cung cấp dịch vụ khác.
SMS là một công nghệ phù hợp với các ứng dụng Wireless sử dụng cùng với nó.
Nói như vậy là do:
Thứ nhất, tin nhắn SMS được hỗ trợ 100% bởi các điện thoại có sử dụng công
nghệ GSM. Xây dựng các ứng dụng Wireless trên nền công nghệ SMS có thể
phát huy tối đa những ứng dụng có thể dành cho người sử dụng.
Thứ hai, các tin nhắn SMS còn tương thích với việc mang các dữ liệu binary bên
cạnh gửi các text. Nó có thể được sử để gửi nhạc chuông, hình ảnh,
Thứ ba, tin nhắn SMS hỗ trợ việc chi trả các dịch vụ trực tuyến.
2.2.1 Cấu trúc một tin nhắn SMS.
Nội dung của một tin nhắn SMS khi được gửi đi chia làm sáu phần như sau.

- 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.
- (short message service centre).
- Instructions to handset: Chỉ thị dữ liệu kết nối bắt tay.
17
- Instructions to SIM (optional): Chỉ thị dữ liệu kết nối, nhận biết SIM (Subscriber
Identity Modules).
- Message body: Nội dung tin nhắn SMS.
Hì
nh
2.6: cấu trúc một tin nhắn SMS
2.2.2 Tin nhắn SMS chuỗi. Tin nhắn SMS dài.
Một trong những trở ngại của công nghệ SMS là tin nhắn SMS chỉ có thể
mang một lượng giới hạn các dữ liệu. Để khắc phục trở ngại này, một mở rộng
của nó gọi là SMS chuỗi (tay SMS dài) đã ra đời. Một tin nhắn SMS dạng text dài
có thể chứa nhiều hơn 160 kí tự theo chuẩn dùng trong tiếng Anh. Cơ cấu hoạt
động cơ bản SMS chuỗi làm việc như sau: Điện thoại di động của người gửi sẽ
chia tin nhắn dài ra thành nhiều phần nhỏ và sau đó gửi các phần nhỏ này như một
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 tới 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.
2.2.3 SMS centre SMSC.
Một SMS Center (SMSC) là nơi chịu trách nhiệm luân chuyển các hoạt 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
18

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 (tắt 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 hoạt động một cách chuyên dụng để chuyển lưu
thông SMS của một mạng wireless. Hệ thống vận hành mạng luôn luôn quản lý
SMSC của riêng nó và vị 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 tín nhắn SMS trên điện thoại 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 thực đơn chọn lựa để cấu hình địa chỉ
SMSC. Điều này có nghĩa là bạn không cần phải làm bất cứ thay đổi nào cả.
19
CHƯƠNG III TỔNG QUAN VỀ MODUN SIM900A VÀ LỆNH AT
3.1. Giới thiệu modun SIM900A
Hình 3.1: modun SIM900A
Modun SIM900A là modun GSM/GPRS và GPS của hãng SIMCOM. Có thể
hoạt động với các tần số sau GSM 850MHz, 900 MHz, DCS 1800MHz và PCS
1900MHz và cũng hỗ trợ kỹ thuật GPS định vị vị trí bằng vệ tinh.
Với kích thước nhỏ 55mm X 34mm X 3.0 mm, modun này có thể sử dụng
cho các ứng dụng như Smart phone, PDA phone, thiết bị định vị GPS cầm tay
hay điện thoại.
Chúng ta có thể giao tiếp với modun thông qua chuẩn đế 60 chân dành riêng
cho modun SIM900A. Thông qua đế chuẩn 60 chân này, chúng ta có thể sử dụng
modun với các mục đích.
- Bàn phím, bằng nút nhấn hay SPILCD
- Một Port giao tiếp nối tiếp dành cho GSM và hai Port nối tiếp dành cho GPS, giúp
cho việc thiết kế và phát triển ứng dụng một cách dễ dàng hơn thông qua việc

giao tiếp bằng tập lệnh AT
- Bộ sạc cho pin
- Các ngõ vào ra dành cho chức năng nghe, gọi và sử lý âm thanh.
- Các ngõ vào của bọ chuyển đổi AD.
Để sử dụng một modun SIM900A, cần phải có các thiết bị đi kèm.
20
Hình 3.2: thiết bị đi kèm modun SIM900A. mạch vi điều khiển Atmega16
Nguồn cấp B Ănten GSMC. Ănten GPS.
Cáp kết nối Ănten với modun.
Cáp giao tiếp nối tiếp.
3.1.1 Tin nhắn SMS chuỗi. Tin nhắn SMS dài.
1 Nguồn cung cấp khoảng 9-12V.
2 Băng tần SIM900A. SIM548C: GSM 850MHz, 900 MHz, DCS 1800MHz và
PCS 1900MHz.
3 Có hỗ trợ kỹ thuật GPS định vị vị trí bằng vệ tinh.
4 Công suất tiêu thụ ít.
5 Kết nối GPRS.
6 Giới hạn nhiệt độ.
21
- Bình thường:-30
o
C tới +80
o
C.
- Nhiệt độ hoạt động hạn chế: -40°C tói -30°C và +80°C tói +85°C.
- Nhiệt độ bảo quản: -45
o
C tói +90
o
C.

7 SMS.
- MT, MO, Text and PDU mode.
- Bộ nhớ SMS sim, card.
8 Sim card nguồn cấp cho sim card 1.8-3V.
9 Ănten ngoài kết nối thông qua Ănten ngoài 500km
10 Giao tiếp nối tiếp và sự ghép nối.
- Gửi lệnh AT tới modun điều khiển.
- Cổng hiệu chỉnh lỗ hai cổng nối tiếp TXD & RXD.
11 lập trình thông qua lệnh AT.
3.1.2 Sơ đồ chân modun SIM900A.
Hình 3.3: sơ đồ chân của modun SIM900A
3.1.3 Đặc tính về một số chân quan trọng modun SIM900A
4 Chân VBAT: đặc tính Vmax= 4.5V, Vmin=3.4V,Vnorm=4.0V.
5 Chân CHG_IN : đặc tính Vmax=5.25V, Vmin=1.1 *VBAT,Vnorm=5.1V.
6 Chân PWRKEY.VILmax=0,3VBT.VIHmin=0,7VBAYV,Vimax=VBAT.
22
7 Chân,NETLIGHT.V0Lmin=GND,V0Lmax=0.2V,V0Hmin=2.7V V0Hmax=2.9V.
8 Chân TXD: đặc tính điện V0Lmin=GND,V0Lmax=0.2V, V0Hmin=2.7V,
V0Hmax=2.9V.
9 Chân RXD: đặc tính điện VILmin=0V, VILmax=0.9V, VIHmin=2.0V,
VIHmax=3.2V.
10 Chân VSIM: đặc tính điện 1. 8V hoặc 3V.
11 Chân SIM_DATA,SIM_NHỊP,SIM_RESET: đặc tính điện V0Lmin=GND.
V0Lmax=0.2V. V0Hmin=VSIM-0.2V, V0Hmax=VSIM.
12 Chân SIMDATA,SIM_PRESENCE, đặc tính điện VILmin=0V, VILmax=0.
3VSIM, VIHmin=0. 7 VSIM, VIHmax=VSIM+0.3V.
13 Chân DTR: đặc tính điện VILmin=0V, VILmax=0.9V, VIHmin=2.0V,
VIHmax=3.2V.
3.2. Giao tiếp UART và modun SIM900A
Giao diện cổng truyền thông nối tiếp (Serial Port communication) của

modun SIM900A có 7 đường tín hiệu (2 đường tín hiệu là TXD, RXD và 2 đường
trạng thái /RTS ;/CTS, 3 đường truyền điều khiển /DTR,/DCD và /RING). Với
chuẩn giao tiếp này có thể sử dụng cho CSD FAX, dịch vụ GPRS và gửi lệnh AT.
Hình 3.4: giao thức UART
Tốc độ baud của giao tiếp nối tiếp: 300, 1200, 2400, 4800, 9600, 1920, 38400,
57600, 115200 (default) bps.
Modun có thể tự động lựa chọn tốc độ baud để giao tiếp 1200, 2400, 4800,
9600,
23
Hình 3.5: kết nối TXD & RXD
3.3. Khảo sát tập lệnh AT của modun SIM900A.
Sử dụng tập lệnh AT dành cho GSM của modun SIM900A trong các thao tác
dùng cho dịch vụ SMS (Short Message Service) và cuộc gọi, bao gồm:
- Khởi tạo.
- Nhận cuộc gọi.
- Thiết lập cuộc gọi.
- Nhận tin nhắn.
- Gửi tin nhắn các thuật ngữ.
- <CR> : Carriage return (0x0D).
- <LF>:Line Feed (0x0A).
- MT: (Mobile Terminal) thiết bị đầu cuối (trong trường hợp này là modem).
TE. (Terminal Equipment) thiết bị đầu cuối (hệ vi điều khiển).
(1) AT+CFUN=0<CR Tắt tất mọi chức năng liên quan đến truyền nhận sóng RF và
các chức năng liên quan đến SIM. MT (modun SIM) không được kết nối với
mạng.
(2) <CR><LF>0K<CR><LF> Chuỗi thông báo kết quả thực thi tỉ lệ thành công,
thông thường là sau 3 giây kể từ lúc nhận lệnh AT+CFUN=0.
(3) Chuyển trạng thái chân DTR là mức 0 sang mức 1. Đưa modun về chế độ nghỉ
(sleep mode).
3.3.1 Chuyển từ chế độ nghỉ sang chế độ hoạt động bình thường.

24
Hình 3.6: đưa modun về trạng thái hoạt động
(1) Đưa chân DRT chuyển từ mức 1 xuống mức 0 modun thoát khỏi chế độ sleep
(2) AT+CFUN=1<CR> Đưa modun trà về chế độ hoạt động bình thường.
(3) MT trả về chuỗi <CR><LF>OK<CR><LF>.
Modun gửi tiếp chuỗi thông báo <CR><LF>Call Ready<CR><LF>. Thời
gian kể từ lúc nhận lệnh AT+CFUN=1<CR> đến lúc modun gửi về thông báo
trên khoảng 10 giây.
3.3.2 Khởi tạo cấu hình mặc định cho modun SIM900A.
Hình 3.7: Khởi tạo cấu hình mặc định cho modun SIM900A
(1) ATZ<CR> Reset modun, kiểm tra modun đã hoạt động bình thường chưa.
25