Chương 1: Tổng Quan - Giới thiệu cái nhìn tổng quát về đồ án sẽ thực hiện: như đã trình bày ở trên Chương 2: Cơ sở lý thuyết - Nội dung chủ yếu sẽ giới thiệu các kiến thức sẽ được áp dụng vào đồ án như: tìm hiểu về GSM, GPRS, tập lệnh AT, ngôn ngữ PHP và SQL, vi xử lý ARM, module SIM900. Chương 3: Thiết kế và thi công hệ thống - Đưa ra sơ đồ khối, sơ đồ nguyên lý, tính toán, xây dựng hệ thống phần cứng. - Xây dựng phần mềm cách thức hoạt động của hệ thống. Chương 4: Kết Quả và hướng phát triển - Hình ảnh về kết quả phần cứng và phần mềm.
- Nhận xét từng phần. - Những ưu điểm, nhược điểm của đề tài. - Hướng phát triển cho đề tài. 3 do an Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Đình Phú CHƯƠNG 2.
CƠ SỞ LÝ THUYẾT CHUẨN GPRS 2. Giới thiệu tổng quát. Dịch vụ gói vô tuyến gói chung GPRS (General Packet Radio Service) là một công nghệ mới nhằm cung cấp những dịch vụ gói IP đầu cuối tới đầu cuối qua mạng GSM, cho phép triển khai và cung cấp những ứng dụng internet vô tuyến cho một số lượng lớn người sử dụng dịch vụ viễn thông di động. GPRS được phát triển dựa trên nền tảng của hệ thống mạng GSM.
Giải pháp GPRS của Ericsson được thiết kế để đẩy nhanh việc triển khai GPRS mà vẫn giữ cho chi phí đầu vào thấp. Các khối chức năng của mạng GSM hiện nay chỉ cần được nâng cấp phần mềm, ngoại trừ BSC (Base Station Center) phải được nâng cấp phần cứng. Hai nút mạng mới được giới thiệu, đó là SGSN (Serving GPRS Support Node) và GGSN Gateway GPRS Support Node) nhằm bổ sung chức năng chuyển mạch gói bên cạnh chức năng chuyển mạch mạch của mạng.1 Cấu trúc GPRS được phát triển dựa trên mạng GSM. 4 do an Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Đình Phú SGSN có nhiệm vụ tạo tuyến và quản lí địa chỉ IP.
SGSN cùng với các đầu cuối GPRS hình thành các kênh truyền logic cho phép việc truyền nhận các gói IP. GGSN đóng vai trò kết nối các đầu cuối GPRS trong mạng đến các ISP (Internet Service Provider) bên ngoài, hoặc kết nối giữa các mạng GPRS với nhau. Các SGSN và GGSN liên kết với nhau và tạo thành một mạng IP xương sống làm nền tảng cho dịch vụ GPRS.2 Các lớp protocol của GPRS được tham chiếu trên mô hình OSI. SGSN và GGSN dựa trên đường truyền vô tuyến có sẵn để xây dựng mạng chuyển mạch gói GPRS dựa trên protocol TCP/IP tương thích với mạng internet thông dụng, cho phép cung cấp cho các thuê bao trong mạng những dịch vụ mới hấp dẫn hơn.
Một số đặc điểm của GPRS: · Tốc độ dữ liệu: GPRS tận dụng các khe thời gian 9.6 Kbps của mạng GSM để triển khai dịch vụ, nên tốc độ dữ liệu là rất chậm so với các mạng truyền số liệu gói khác. Tốc độ thực sự phụ thuộc vào số khe thời gian được dùng cho dịch vụ GPRS. · Phương thức tính cước: dựa vào dữ liệu truyền nhận, không dựa vào thời gian kết nối 2. Mô hình hệ thống thu thập dữ liệu qua mạng GPRS Với tính năng kết nối với các hệ thống mạng bên ngoài thông qua GGSN, GPRS cho phép thiết lập một đường truyền từ đầu cuối thuê bao mạng GSM sử dụng dịch vụ 5 do an Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Đình Phú GPRS đến một đầu cuối của các hệ thống mạng khác, qua đó cho phép thiết kế một hệ thống thu thập dữ liệu rất linh động.
Trong các ứng dụng thông thường, việc phân tích, lưu trữ, vận hành dựa trên dữ liệu thu thập được từ các đầu cuối mạng GPRS sẽ được thực hiện bởi một máy tính, v. đây là các thao tác phức tạp và đòi hỏi nhiều tài nguyên. Do đó việc thiết lập một liên kết giữa đầu cuối mạng GPRS và máy tính là cần thiết. Với lợi thế về hệ thống cơ sở hạ tầng rộng khắp và khả năng truyền nhận dữ liệu tốc độ cao, đáng tin cậy, phương án tối ưu là liên kết thông qua Internet.
Mô hình kết nối được mô tả như sau: Đầu cuối mạng GPRS sẽ truyền nhận dữ liệu với máy tính được kết nối Internet thông qua đường truyền sau: đầu cuối GPRS -> BTS -> SGSN -> Mạng xương sống GPRS -> GGSN -> ISP -> Router -> mạng Local-Area Network -> Máy tính. Dữ liệu sẽ được trao đổi giữa đầu cuối thuê bao GPRS và máy tính thông qua các gói IP, và dựa trên các protocol TCP/UDP. Tùy theo khả năng hỗ trợ của đầu cuối thuê bao GPRS có thể sử dụng các protocol ở các lớp ứng dụng cao hơn. Với các mô hình đơn giản, nhu cầu về xử lý dữ liệu không cao, có thể lựa chọn các phương án đơn giản hơn như: · Sử dụng dịch vụ SMS: không cần thông qua GPRS.
· Truyền nhận dữ liệu giữa các đầu cuối GPRS: phương án này hoàn toàn có thể thực hiện được, tuy nhiên tốc độ dữ liệu khá thấp, và làm tăng chi phí dịch vụ. Với đầu cuối mạng GPRS, có nhiều sản phẩm phù hợp với yêu cầu của hệ thống. Điển hình là các modem GSM có hỗ trợ GPRS. Thiết bị này được cung cấp bởi nhiều hãng, như Sony Ericsson, Nokia, Wavecom, SIMCOM… Sản phẩm của SIMCOM (SIM300, SIM900…) được lựa chọn do các tính năng sau: · Hỗ trợ GPRS.
· Hỗ trợ khả năng truyền nhận dữ liệu TCP/UDP. · Giá thành thấp. 6 do an Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Đình Phú · Thiết kế phần cứng đơn giản. · Được điều khiển bằng tập lệnh AT, cho phép điều khiển dễ dàng.
LÝ THUYẾT VỀ GIAO THỨC TCP/IP 2. Giới thiệu tổng quát Bộ giao thức TCP/IP, ngắn gọn là TCP/IP (tiếng Anh: Internet protocol suite hoặc IP suite hoặc TCP/IP protocol suite - bộ giao thức liên mạng), là một bộ các giao thức truyền thông cài đặt chồng giao thức mà Internet và hầu hết các mạng máy tính thương mại đang chạy trên đó. Bộ giao thức này được đặt tên theo hai giao thức chính của nó là TCP (Transmission Control Protocol -Giao thức Điều khiển Giao vận) và IP (Internet Protocol - Giao thức Liên mạng). Chúng cũng là hai giao thức đầu tiên được định nghĩa.
Như nhiều bộ giao thức khác, bộ giao thức TCP/IP có thể được coi là một tập hợp các lớp, mỗi lớp giải quyết một tập các vấn đề có liên quan đến việc truyền dữ liệu, và cung cấp cho các giao thức lớp cấp trên một dịch vụ được định nghĩa rõ ràng dựa trên việc sử dụng các dịch vụ của các lớp thấp hơn. Về mặt lôgic, các lớp trên gần với người dùng hơn và làm việc với dữ liệu trừu tượng hơn, chúng dựa vào các giao thức lớp cấp dưới để biến đổi dữ liệu thành các dạng mà cuối cùng có thể được truyền đi một cách vật lý. Mô hình OSI miêu tả một tập cố định gồm 7 lớp mà một số nhà sản xuất lựa chọn và nó có thể được so sánh tương đối với bộ giao thức TCP/IP. Sự so sánh này có thể gây nhầm lẫn hoặc mang lại sự hiểu biết sâu hơn về bộ giao thức TCP/IP.
7 do an Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Đình Phú Hình 2.3Mô hình TCP/IP và OSI 2. Tập hợp các lớp của TCP/IP Hình 2.4 Mô hình cơ bản của TCP/IP a) Lớp ứng dụng ( Application Layer): Gồm nhiều giao thức cung cấp cho các ứng dụng người dùng. Được sử dụng để định dạng và trao đổi thông tin người dùng. Một số giao thức thông dụng trong lớp này là: - DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) - DNS (Domain Name System) - SNMP (Simple Network Management Protocol) 8 do an Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Đình Phú - FTP (File Transfer Protocol); - HTTP ( Hyper-text Transfer Protocol); - TFTP (Trivial File Transfer Protocol) - SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) - TELNET.
Giao tiếp xảy ra trong lớp này là tùy theo các ứng dụng cụ thể và dữ liệu được truyền từ chương trình, trong định dạng được sử dụng nội bộ bởi ứng dụng này, và được đóng gói theo giao thức Transport. Dữ liệu thực để gửi qua mạng được truyền cho lớp ứng dụng, nơi nó được đóng gói theo giao thức lớp ứng dụng. Từ đó, dữ liệu được truyền xuống giao thức lớp thấp tại lớp giao vận. Hai giao thức lớp giao vận thông dụng nhất là TCP và UDP.
Mỗi application sử dụng dịch vụ của một trong hai giao thức trên đều cần có cổng (ports). Hầu hết các ứng dụng thông dụng có các cổng đặc biệt được cấp sẵn: ví dụ như HTTP cổng 80; FTP cổng 21, v. Các thiết bị định tuyến và thiết bị chuyển mạch không sử dụng lớp này nhưng các ứng dụng điều chỉnh thông lượng (bandwidth throttling) thì có dùng. b) Lớp giao vận ( Transport Layer): Trách nhiệm của lớp giao vận là kết hợp các khả năng truyền thông điệp trực tiếp (end-to end) không phụ thuộc vào mạng bên dưới, kèm theo kiểm soát lỗi (error control), phân mảnh (fragmentation) và điều khiển lưu lượng.
Việc truyền thông điệp trực tiếp hay kết nối các ứng dụng tại lớp giao vận có thể được phân loại như sau: - Định hướng kết nối (connection-oriented), ví dụ TCP - Phi kết nối (connectionless), ví dụ UDP Lớp giao vận có thể được xem như một cơ chế vận chuyển thông thường, nghĩa là trách nhiệm của một phương tiện vận tải là đảm bảo rằng hàng hóa/hành khách của nó đến đích an toàn và đầy đủ. 9 do an Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Đình Phú Lớp giao vận cung cấp dịch vụ kết nối các ứng dụng với nhau thông qua việc sử dụng các cổng TCP và UDP. Do IP chỉ cung cấp dịch vụ phát chuyển nỗ lực tối đa (best effort delivery), lớp giao vận là lớp đâu tiên giải quyết vấn đề độ tin cậy. Ví dụ, TCP là một giao thức định hướng kết nối.
Nó giải quyết nhiều vấn đề độ tin cậy để cung cấp một dòng byte đáng tin cậy (reliable byte stream): - dữ liệu đến đích đúng thứ tự - sửa lỗi dữ liệu ở mức độ tối thiểu - dữ liệu trùng lặp bị loại bỏ - các gói tin bị thất lại/loại bỏ được gửi lại - có kiểm soát tắc nghẽn giao thông dữ liệu Tuy các giao thức định tuyến động (dynamic routing protocol) khớp về kỹ thuật với lớp giao vận trong bộ giao thức TCP/IP (do chúng chạy trên IP), nhưng chúng thường được xem là một phần của lớp mạng. Một ví dụ là giao thức OSPF (số hiệu giao thức IP là 89). UDP là một giao thức datagram phi kết nối. Cũng như IP, nó là một giao thức nỗ lực tối đa hay "không đáng tin cậy".