GSM呼叫系统的设计与实现

课程设计报告题目：GSM呼叫系统的设计与实现学生姓名：许叶慧学生学号：1008040238系别：电气信息工程学院专业：通信工程届别：10级指导教师：王丽电气信息工程学院制2013年3月目录1概述.............................................................................................................................11.1移动通信系统的发展状况1.2GSM模块......................................................................................................21.389C2051处理器模块....................................................................................22硬件工作原理电路.....................................................................................................72.1电路工作框图................................................................................................72.2硬件电路图....................................................................................................82.3硬件引脚锁定................................................................................................83实验数据....................................................................................................................94小结............................................................................................................................95参考文献..................................................................................................................10附：程序清单..............................................................................................................11GSM呼叫系统的设计与实现学生：许叶慧指导教师：王丽电气信息工程学院通信工程专业摘要现如今，GSM系统依旧占据全球无线移动市场的主导地位，而且GSM系统的用户仍在快速增长中。本设计中，采用了GSM模块的应用。主要是基于GSM移动通信的GSM移动公网。用户呼叫管理是移动通信系统的基本功能之一。它主要目标是发送和建立一个移动用户向另一个用户的呼叫，或者从一个移动或固定用户呼叫另一个移动用户。主叫和被叫可以在一个网络中，也可以不再一个网络中。在本系统设计中共有以下三个模块组成：GSM模块、89C2051处理器模块。关键字：89C2051、DS18B20、GSM1概述1.1移动通信系统的发展状况移动通信是通信领域中最具活力、最具发展前途的通信方式，是当今信息社会中最具个性化特征的通信手段[1]。因特网的巨大成功和移动通信技术的迅猛发展，使得在移动通信系统中开展IP业务和各种数据业务成为一种必然的发展趋势。因此，移动通信系统也由以通过电路交换提供话音业务为主逐渐发展到通过IP分组交换提供包含多媒体业务在内的数据业务为主[2]。第一代移动通信系统是采用模拟技术的蜂窝系统，主要有美国的AMPS系统、英国的TACS系统和北欧的NMT系统。这些系统都是双工的FDMA模拟制式系统，是真正意义上的具有随时随地通信的大容量蜂窝移动通信系统。但是，由于第一代移动通信系统采用模拟技术，信号质量和保密性差，且容量有限，设备成本高，特别是业务种类单一，主要是话音业务。为了解决模拟系统中存在的这些技术缺陷和技术的不成熟，业界推出了数字蜂窝系统[3]。随着超大规模集成电路、低速语音编码以及计算机技术的发展，数字化技术与模拟技术相比具有更大的优势。1992年，GSM系统开始正式在欧洲商用，代表第二代移动通信系统的诞生。随后，美国推出了DAMPS系统，日本研制出PDC系统，所有这些系统都采用了TDMA技术。第二代移动通信技术的另一个重要的组成部分，是美国Qualcomm(高通)公司提出的IS-95通信系统。IS-95系统采用了CDMA多址技术，具有抗多径衰落、软切换、软容量等优点。正因为如此，它在第二代之后的移动通信技术中成为一个核心技术。第二代数字蜂窝系统只能提供话音和低速数据业务，不能满足人们对通信业务多样化的需求，所以提出了第三代移动通信系统。考虑到第二代移动通信系统的成熟性和向第三代移动通信系统平稳过渡的需要，业界又提出了2.5代(2.5G)移动通信系统。2.5G移动通信技术主要包括欧洲的GSM2+和美国的IS-136+，其中又以GSM2+发展较为完善。GSM2+最主要的工作项目集中在GSM的无线接入部分，有EFR,AMF,HSCSD,GPRS,EDGE以及GSM无绳系统。其中HSCSD的标准于1997年完成，GPRS的标准于1998年完成。IS-136+计划由支持IS-136标准的通用无线电信联盟(UWCC)提出，目的是在30kHz信道内实现更高速率，以支持向3G的过渡。目前，国内各城市已经部署了GPRS和CDMA1x的2.5代移动通信系统，能够提供100kbps左右的窄代数据速率业务。为了解决移动通信对数据业务的支持问题，国际电联（ITU）在20世纪后期提出了第三代移动通信的概念，支持在室内环境下高达2Mb/s的数据速率、步行环境下达384kb/s的速率、车载环境下达144kb/s的速率。现有的第三代移动通信技术主要包括：以美国为主提出的CDMA2000技术、以欧洲、日本为主的W-CDMA技术和以中国为主的TD-SCDMA技术[1]。第三代移动通信技术采取在传统移动通信技术基础上演进的策略，即无线传输技术采用高频谱利用率的宽带CDMA技术，虽然在核心网中采用了分组结构，但是核心网络仍然延续传统的以电路交换为主的网络结构。这在支持以IP和高速数据业务方面引发许多不足[4]。同时，由于第二代的成功及其造就的巨大市场，使得美、欧、日、韩在第三代系统标准的争夺上异常激烈，为了各自占据的市场份额而互不相让，第三代标准也因此无法统一，最终成为一个家族式的标准，这对实现全球无缝漫游等功能是极为不利的。根据ITU-RM.2023报告，估计到2010年多媒体业务将达到语音业务的两倍，并会以每年40%的速率增长，而语音业务将趋于饱和。根据报告，估计到2015年移动业务量将是当前的23倍，多媒体业务将占到90％。第三代移动通信将不能满足要求，所以发展具有更大容量和更大比特传输速率的第四代（4G）移动通信系统是发展的必然。国际电联电信标准局(ITU-T)于20世纪末21世纪初开始研究制定超三代/四代移动通信系统(B3G/4G)，希望统一所有的移动通信标准，并与Internet直接联系在一起组成一个统一的全球性移动通信网。4G网络的数据速率可达到10Mbps以上，核心网络则完全基于IP技术并且允许不同的接入技术，从而实现真正意义上的全IP移动通信网，不仅仅在传输层采用IP技术取代原有的传输层技术(如ATM等)，而是用IP取代传统的传输层、控制层和应用层的技术。综上所述，移动通信的发展方向是网络架构由电路交换网发展到全IP移动通信网，在IP层上实现真正的“三网合一”，提供的业务由仅能提供语音业务到提供包含多媒体业务在内的高速数据业务。GSM(GlobleSystemforMobileCommunication)，又称为全球移动通信系统，最初是由ETSI(欧洲电信标准机构)提出，用于解决各个地区的移动网络之间的不兼容性，形成欧洲范围内统一的通信系统结构[5]。GSM系统完全依照ETSI制定的GSM规范研制而成，是一种典型的开放式结构，由几个分系统组成，各个分系统之间以及与各种公用通信网之间都定义有标准化接口方案，保证任何厂商提供的GSM系统设备可以互连，同时可以与各种公用通信网实现互联互通[6]。GSM系统是一个ISDN网，可以开放基本的话音业务，数据业务以及其它业务。GSM系统采用FDMA/TDMA复用方式，频谱重复利用率较高，即有灵活方便的组网结构。GSM系统还具有较强的鉴权和加密功能，确保用户和网络的安全需求。GSM系统是目前全球规模最大、用户最多的系统。当前，GSM系统依旧占据全球无线移动市场的主导地位[7]。截至2006年6月，GSM系列技术（包括GSM、GPRS、EDGE和UMTS/HSDPA）以18.5亿的用户量占全球无线移动市场份额达81%以上，而CDMA技术的总用户数量不足3亿，市场份额仅为13%。而且，GSM系统的用户仍在快速增长中。1.2GSM模块传统的GSM系统由以下分系统构成：交换分系统（MSS）；基站分系统（BSS）；移动台（MS）和操作与维护分系统（OMS）。它包括了从固定用户到移动用户（或相反）所经过的全部设备。无线模块使用的是华为GTM900，这是一款应用非常广泛的无线模块，许多手机上使用的就是这个模块，它的性能非常稳定，电路也十分简单，许多部分已经集成起来了，可以直接使用。其基本配置：丰富的AT命令集，40—pinzip连接器，RS232双工串口，红外串口接口，SIM3.OV和1.8V接口，2路模拟音频输入输出接口，电源输入接口和充电管理，电源为3.6V。其接线图如下：GSM模块1.389C2051处理器模块at89c2051与MCS-51产品指令系统完全兼容，2K字节可重擦写闪速存储器1000次擦写周期，2.7-6V的工作电压范围，全静态操作：0HZ-24MHZ，两级加密程序存储器，128X8字节内部RAM，15个可编程I/O口线，两个15位定时计数器，6个中断源等等。下面是AT89C2051的管脚图2硬件工作原理电路2．1电路工作框图2．2硬件电路图硬件电路图89C2051处理器GSM模块GSM呼叫系统结构示意图UART公网SIM卡2．3硬件引脚锁定RS-232接口引脚定义RS232连线方式3实验数据