ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
KHOA CÔNG NGHỆ Nguyễn Hoàng Hải LUẬN VĂN THẠC SĨ Chuyên ngành: Kỹ thuật vô tuyến điện tử và thông tin liên lạc
Mã số: 2.07.00 LUẬN VĂN THẠC SĨ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
TS. Ngô Diên Tập
Hà Nội - 2004
XÂY DỰNG HỆ THỐNG NHẮN TIN NỘI BỘ DỰA TRÊN CÁC
THIẾT BỊ THÔNG TIN KHÔNG DÂY
Truy nhập RS-232 trong Visual Basic
25
2.2
Truyền thông qua RS-232 với MSComm trong Visual Basic
25
Chương
3
Hệ thống GSM và dịch vụ nhắn tin ngắn
35
3.1
Tổng quan về dịch vụ nhắn tin ngắn trong thông tin di động
35
3.2
Giao thức SMPP và các ứng dụng nhắn tin ngắn
38
Chương
4
Các chỉ tiêu và thiết kế hệ thống
40
4.1
Các yêu cầu hệ thống
40
4.2
Thiết kế phần cứng
41
4.3
Thiết kế phần phần mềm
42
4.4
Các chỉ tiêu
54
5.9
Chat
56
5.10
Thống kê
58
5.11
LOG File
60
Chương
6
Hoạt động của hệ thống và tính năng đạt được
62
6.1
Hoạt động của hệ thống
62
6.2
Môđun SMSComm
63
6.3
Môđun Admin
64
6.4
Môđun CHAT
66
6.5
Các dịch vụ cung cấp
67
6.6
CD
Carrier Detect
CTS
Clear To Send
DSR
Data Set Ready
DTR
Data Terminal Ready
EDGE
Enhanced Data rates for GSM Evolution
ESME
External Short Message Entities
ETSI
European Telecommunications Standards Institute
GPRS
General Packet Radio Service
GSM
Global System for Mobile communication
HLR
Home Location Register
ITU
International Telecommunication Union
MSC
Mobile Switching Center
PC
Personal Computer
RI
Ring Indication
RTS
Request To Send
máy di động đầu cuối. Tuy nhiên, tại thời điểm hiện nay, GPRS đã không chứng
minh được tính ưu việt của nó và rất nhiều nhà cung cấp dịch vụ thông tin di động
đã và đang nói “không” với GPRS vì lý do đầu tư. Công nghệ EDGE và 3G vẫn còn
đang trong giai đoạn thử nghiệm và khó có khả năng trở nên phổ biến rộng rãi trước
năm 2007.
Dịch vụ nhắn tin ngắn (SMS), với tính ưu việt của mình về sự đơn giản trong
sử dụng và hiệu quả cao trong đầu tư, đã, đang và sẽ luôn là dịch vụ được chú trọng
đối với bất cứ nhà cung cấp dịch vụ thông tin di động nào. Rất nhiều các ứng dụng
trên nền tảng nhắn tin ngắn đã và đang được phát triển bởi các nhà khai thác, chẳng
hạn như dịch vụ sms-email, sms fax, logo, ring tones Tuy nhiên, đối với các cá
nhân, doanh nghiệp hay cơ quan nhỏ, việc phát triển các ứng dụng của riêng mình,
theo nhu cầu của mình độc lập với các ứng dụng được cung cấp bởi nhà khai thác,
lại là một vấn đề hoàn toàn không dễ dàng.
Một hệ thống thông tin nội bộ SMSComm xây dựng trên cơ sở nhắn tin ngắn
thông qua một môđem GSM ghép nối với máy tính là hoàn toàn có thể thực hiện
được đối với bất kỳ một cá nhân hay doanh nghiệp nào có nhu cầu mà không đòi
hỏi đầu tư quá tốn kém hoặc bất kỳ một sự cho phép nào từ phía nhà cung cấp dịch
vụ thông tin di động.
Với công nghệ hiện nay, bất kỳ máy di động đầu cuối GSM nào, cũng đều
được tích hợp với một GSM môđem, vì vậy việc tìm ra một môđem GSM là một
Hệ thống nhắn tin nội bộ trên cơ sở ghép nối môđem GSM ứng dụng SMS
- 5 -
việc rất dễ dàng. Xa hơn nữa, dịch vụ nhắn tin ngắn đã trở nên rất quen thuộc đối
với tất cả mọi người và đã đang là một dịch vụ được ưa thích và sử dụng nhiều nhất
trong thông tin di động. Vì vậy, chúng tôi tin rằng, hệ thống thông tin nội bộ
SMSComm được xây dựng trong luận văn này, ngoài ý nghĩa học tập, nghiên cứu,
nó còn mang tính ứng dụng rất cao nhờ sự gần gũi của các ứng dụng mà nó mang
lại trong cuộc sống thực tiễn.
Hệ thống được thiết kế phải thoả mãn các yêu cầu sau đây:
Hệ thống nhắn tin nội bộ trên cơ sở ghép nối môđem GSM ứng dụng SMS
- 7 -
1.Chƣơng 1
1.CỔNG NỐI TIẾP RS-232 VÀ KẾT NỐI MÔĐEM
Nội dung của luận văn này liên quan mật thiết đến việc lập trình ghép nối
điều khiển môđem thông qua cổng truyền thông nối tiếp RS-232, vì vậy Chuơng 1
của luận được giành để giới thiệu những hiểu biết nhất định về cổng nối tiếp RS-
232 cũng như ghép nối môđem để tiện tham khảo.
1.1 CỔNG NỐI TIẾP RS-232
1.1.1 ĐẶC TRƯNG VẬT LÝ
Các máy tính PC được sản xuất gần đây đều được trong bị với ít nhất một
cổng nối tiếp theo tiêu chuẩn RS-232. Các cổng RS-232 thường được dùng cho các
mục đích ghép nối khác nhau như môđem, máy in hoặc thiết bị đo lường. Cổng RS-
232, trong rất nhiều các ứng dụng viễn thông khác, lại được sử dụng như một giao
tiếp để quản lý và vận hành thiết bị.
Việc sử dụng giao diện nối tiếp mang lại nhiều ưu điểm, ngay cả đối với
những mạch ghép nối đơn giản, lý do là:
Khả năng chống nhiễu của các cổng nối tiếp cao hơn so với các cổng
máy in.
Thiết bị ngoại vi có thể tháo lắp ngay cả khi máy tính đang được cấp điện.
Các mạch điện đơn giản có thể nhận được điện áp nguồn nuôi qua cổng
nối tiếp.
Thông thường thì việc sử dụng cổng nối tiếp đòi hỏi chi phí nhiều hơn vì cần
biến đổi dữ liệu được truyền theo kiểu nối tiếp thành dữ liệu song song. Với các bài
toán ghép nối không phức tạp, trong đó chỉ sử dụng một vài đường dẫn vào ra thì ta
có thể sử dụng trực tiếp các đường dẫn phụ trợ có liên quan của giao diện. Tổng
cộng có đến hai đường dẫn lối ra và bốn đường dẫn lối vào, có thể được trao đổi
trực tiếp bằng các lệnh đơn giản.
Sơ đồ chân của cổng nối tiếp RS-232 được mô tả trên hình 1-1.
Hình 1-1: Sơ đồ chân cổng nối tiếp RS-232
đường này lên mức hoạt
động khi sẵn sàng truyền dữ
liệu.
8
=>
CTS, Clear to
Send
Xoá để gửi: bộ nhận đặt
đường này lên mức hoạt
động để thông báo cho bộ
truyền là nó sẵn sàng nhận
dữ liệu.
6
=>
DSR, Data Set
Ready
Dữ liệu sẵn sàng: tính hoạt
động giống với CTS nhưng
được kích hoạt bởi bộ truyền
khi nó sẵn sàng nhận dữ
liệu.
5
SG, Signal
Ground
Đất của tín hiệu.
1
=>
DCD, Data
Carrier Detect
hoặc được các tầng đệm điều khiển trực tiếp. Giữa hai điện áp có một khoảng thời
gian trễ, nghĩa là trạng thái được đọc sẽ thay đổi, khi điện áp lối vào nằm ở ngoài
vùng này.
Thông thường thì giao diện nối tiếp được điều khiển bằng mức tín hiệu hai
cực với độ lớn bằng +12V và -12V. Do các mạch lối vào thông thường trong máy
tính PC nhận dạng một mức điện áp dưới 1V như là mức LOW, nên cổng nối tiếp
cũng được phép làm việc với mức TTL (0V/5V). Một số máy tính PC, phần lớn là
máy tính xách tay làm việc với ngưỡng chuyển mạch từ -3V đến +3V và vì thế có
thể chấp nhận các tín hiệu lối vào hai cực.
[1]
1.1.2 KHUÔN MẪU KHUNG TRUYỀN
Việc truyền dữ liệu qua cổng RS-232 được thực hiện theo kiểu không đồng
bộ, một khung dữ liệu được bắt đầu bằng bít bắt đầu và kết thúc với bit dừng. Như
chỉ ra trên hình 1-2.
Hệ thống nhắn tin nội bộ trên cơ sở ghép nối môđem GSM ứng dụng SMS
- 10 -
Hình 1-2: Truyền theo kiểu không đồng bộ
Bộ truyền bắt đầu gửi một bít bắt đầu (start) để thông báo cho bộ nhận biết
một ký tự sẽ được gửi tới trong lần truyền bit tiếp sau. Bít bắt đầu này luôn luôn ở
mức 0. Tiếp theo 5, 6 hoặc 7 bit dữ liệu được gửi dưới dạng mã ASCII, rồi đến một
bit chẵn lẻ và cuối cùng là 1 hoặc 1,5 hay 2 bit dừng.
[2]
Bít chẵn lẻ
Thực chất của quá trình kiểm tra lỗi khi truyền là bổ xung thêm dữ liệu vào
dòng dữ liệu được truyền để tìm ra hoặc sửa chữa lỗi trong quá trình truyền. Chuẩn
RS-232 sử dụng một kỹ thuật đơn giản được gọi là „chẵn lẻ‟ để có khả năng phát
bít, nên khi đó hai tốc độ là đồng nhất. Chỉ trong các môđem có thêm quá trình biến
đổi nên tốc độ bit mới khác tốc độ baud.
Tốc độ (bps)
Ký tự/s
110
11
300
30
600
60
1.200
120
2.400
240
4.800
480
9.600
960
19.200
1.920
56.600
5.660
Bảng 1-2: Tốc độ bps và số các ký tự được truyền trong mỗi giây.
Phân chia khoảng thời gian trên luồng bít
Truyền thông dị bộ là kiểu truyền thông với các bít bắt đầu/dừng và cả bộ
truyền lẫn bộ nhận phải được thiết lập với cùng khoảng thời gian truyền một bít hay
nói ngắn gọn hơn là khoảng thời gian bít. Một bít bắt đầu xác định vị trí bắt đầu
cuộc truyền và luôn luôn có giá trị logic thấp. Tiếp theo, bít có ý nghĩa nhỏ nhất
- 13 -
họa trong hình 1-3.
Hình 1-3: Quá trình truyền và nhận các ký tự
Trong trường hợp này bộ nhận đọc xong xuôi hai ký tự đầu tiên từ bộ đệm
nhận, nhưng nó chưa đọc ký tự thứ ba bởi vì ký tự thứ tư được truyền đã ghi đè lên
nó trong bộ đệm nhận. Nếu như điều kiện này xảy ra thì một vài dạng bắt tay phải
được sử dụng để làm dừng bộ truyền gửi ký tự trước khi bộ nhận có đủ thời gian để
xử lý các ký tự đã nhận được.
[2]
Truyền thông đơn giản không có bắt tay
Trong cách truyền thông này, người ta giả thiết rằng bộ nhận có thể đọc dữ
liệu nhận được từ bộ đệm nhận trước khi các ký tự khác tới bộ đệm nhận. Dữ liệu
được gửi từ vị trí kết nối với chân TxD của bộ truyền và được nhận ở vị trí nối với
chân RxD của bộ nhận. Hình 1-4 chỉ ra cách kết nối giữa các nút.
[2]
Hình 1-4: Kết nối ở cổng RS-232 không có phần cứng bắt tay
Bắt tay bằng phần mềm
Có hai ký tự mã ASCII cho phép bắt đầu và làm dừng các cuộc truyền dữ
liệu qua cổng nối tiếp đó là: X-ON (^S, Ctrl-S hoặc mã ASCII 11) và X-OFF (^Q,
Ctrl-Q hoặc mã ASCII 13) TD
RD
RTS
CTS
DTR
X-ON
Bé truyÒn
Bé nhËn
TruyÒn
d÷ liÖu
TruyÒn
d÷ liÖu
X-OFF
Cã
Kh«ng
S½n sµng nhËn?
CTS
RTS
RTS
Nót nhËn RD
RTS
Nót truyÒn
CTS
CTS
TD
TruyÒn d÷ liÖu
RD
RTS
CTS
DTR
DSR
GND
TD
RD
RTS
CTS
DTR
DSR
GND
DTE
Hệ thống nhắn tin nội bộ trên cơ sở ghép nối môđem GSM ứng dụng SMS
- 16 -
Hình 1-8 mô tả vai trò của môđem và các dạng tín hiệu trên đường truyền.
Sở dĩ phải cần đến môđem vì dữ liệu được lưu trữ hoặc trao đổi trong máy tính đều
tồn tại dưới dạng số (digital), trong khi các đường truyền lại truyền dữ liệu dưới
dạng tương tự (analog). Để truyền được tín hiệu từ một máy tính đến một máy tính
ở xa - một hình thức ghép nối máy tính - ta phải biến đổi tín hiệu từ dạng số sang
dạng tương tự để đặt lên đường truyền. Môđem được ứng dụng nhiều trong các
dạng thông tin liên lạc mà chúng ta không thể kết nối cáp hay đường dây một cách
trực tiếp giữa hai đầu.
Hình 1-8: Các tín hiệu truyền qua đường điện thoại
Quá trình biến đổi tín hiệu từ dạng số sang dạng tương tự như thế được gọi là
quá trình điều biến (modulation). Quá trình biến đổi ngược lại từ tín hiệu analog thu
được thành tín hiệu số được gọi là quá trình giải điều biến (demodulation). Mỗi
1.3 TRUYỀN THÔNG GIỮA MÁY TÍNH VÀ MÔĐEM
Truyền thông giữa máy tính và môđem ngoài được thực hiện quan cổng nối
tiếp hay còn gọi là cổng RS-232. Cổng RS-232 sử dụng cách truyền thông dị bộ, có
khuôn mẫu dữ liệu với bít bắt đầu và bít dừng. Các ký tự được gửi từ máy tính ra
môđem (kể cả ký tự điều khiển) đều được thực hiện theo khuôn mẫu của khung dữ
liệu RS-232 như đã trình bày ở phần trước đây.
ITU đã qui định các tiêu chuẩn liên quan đến RS-232 và môđem. Có khá
nhiều chuẩn môđem đang hiện hành, tuy nhiên, các nhà sản xuất môđem hiện nay
đều có xu hướng sản xuất loại môđem có thể tương thích với tất cả các chuẩn được
đưa ra. Thí dụ một bộ fax/ môđem có thể tương thích với các chuẩn sau:
Hệ thống nhắn tin nội bộ trên cơ sở ghép nối môđem GSM ứng dụng SMS
- 18 -
V.32bis (14.4 kbps)
V.22bis (2.4 kpbs)
Bell 212 (1.2 kbps)
V.17 (14.4kbps, fax)
V.27ter (4.8kbps, fax)
V.42bis (có nén dữ liệu)
MNP5 (có nén dữ liệu)
V.32 (9.6 kbps)
V.22 (1.2 kbps)
Bell 103 (300 bps)
V.29 (9.6 kbps, fax)
V.21 (300 kbps, fax)
V.42 (hiệu chỉnh lỗi)
MNP2-4 (hiệu chỉnh lỗi)
Sau khi nhận được lệnh AT, môđem đáp ứng lại bằng một mã trả lại. Các mã
trả lại có thể dưới dạng text hoặc con số (digit) tuỳ thuộc vào lệnh cài đặt. Ví dụ về
một vài mã gửi trả lại được cho trong bảng 1-4 dưới đây:
Thông báo
Digit
Diễn giải
OK
0
Lệnh thực hiện không có lỗi
CONNECT
1
Đã kết nối được
RING
2
Có cuộc gọi đến
NO CARRIER
3
Không có sóng mang
ERROR
4
Lệnh không hợp lệ
CONNECT 1200
5
Kết nối được với một môđem tốc độ 1200 bps
Bảng 1-4: Một số mã gửi trả lại của môđem tiêu chuẩn
Nếu kết nối được với một môđem ở xa thì môđem sẽ trả lại một báo hiệu sự
kết nối chẳng hạn CONNECT 1200. Khi đó dữ liệu có thể được truyền giữa các
môđem ở tốc độ đã được chỉ định.Khi máy tính muốn chấm dứt cuộc kết nối, nó sẽ
gửi tới môđem ba ký tự “+++”. Khi đó, môđem sẽ đáp ứng lại bằng OK và chờ lệnh
RTS
CTS
DTR
DSR
GND
TD
RD
RTS
CTS
DTR
DSR
GND
DTE
DCE
Hệ thống nhắn tin nội bộ trên cơ sở ghép nối môđem GSM ứng dụng SMS
- 21 -
Hình 1-11: Môđem GSM WMO2-G900
Môđem WMO2-G900 được nuôi bằng nguồn nuôi DC chỉ ra trong bảng dưới đây:
Nguồn
Tối thiểu
Tiêu chuẩn
Tối đa
Nguồn vào
5V
13.5V
32V
Dòng vào đỉnh với nguồn 5V
Thoại
FR và EFR
Bảng 1-6: Đặc trưng kỹ thuật của môđem WMO2-G900
Như vậy ngoài việc hỗ trợ các lệnh AT như đối với các môđem thông thường
theo tiêu chuẩn V.25ter, môđem WMO2 còn hỗ trợ các lệnh AT đối với các đầu
cuối GSM theo tiêu chuẩn các khuyến nghị GSM tương ứng. Chẳng hạn, môđem
WMO2-G900 có thể hỗ trợ các lệnh kiểm tra chất lượng và cường độ tín hiệu bằng
lệnh AT+CSQ như sau:
Hệ thống nhắn tin nội bộ trên cơ sở ghép nối môđem GSM ứng dụng SMS
- 22 -
AT+CSQ:<rssi>,<ber>
Trong đó:
<rssi> nhận các giá trị sau:
0: -113dBm hoặc thấp hơn
1: -111dBm
2 30: -109 đến -53dBm
31: -53dBm hoặc lớn hơn
<ber> nhận các giá trị sau:
0 đến 7 tương ứng với RXQUAL theo khuyến nghị GSM 05.08
Lệnh AT+CSQ có thể được thực hiện ngay cả trong khi môđem không được cài thẻ
SIM card.
[4]
1.4.2 GIAO TIẾP LỆNH AT
Giao diện lệnh AT của môđem WMO2-G900 đặt nền tảng trên giao thức
Hayes giữa TE và ME. Các lệnh AT được sử dụng để quản lý các dịch vụ thoại,
truyền số liệu, fax, gửi và nhận tin nhắn SMS.
Phần lệnh được tiếp theo bởi một ký tự đơn hoặc là dấu „&‟ đi ngay sau
một ký tự đơn.
Một dấu „+‟ có thể được viết ngay sau tiền tố AT cho biết rằng lệnh đó
là một lệnh mở rộng. Trong trường hợp đó, một ký (trong các ký tự sau
đây: A,C,D,E,F,G,I,M,S,T,V hoặc W) cần phải đi ngay sau dấu cộng
„+‟, tiếp theo đó là lệnh.
Tham số được đặt ở cuối dòng lệnh.
Ví dụ:
ATA
Trả lời một cuộc gọi.
AT&W
Lưu profile vào bộ nhớ.
ATQ1
Cấm sử dụng các lệnh mở rộng.
ATSo=2
Tự động trả lời sau hai hồi chuông.
Cũng có thể sử dụng nhiều lệnh trong một dòng lệnh, ví dụ:
ATQ1So=2;&W. Tuy nhiên, dấu “;” cần phải được sử dụng sau mỗi lệnh sử dụng
dấu „=‟, dấu „?‟ hoặc mỗi lệnh mở rộng.
Copyright: Tài liệu đại học ©