Introducción a los dispositivos M2M v83

Tecnología de la Información 6to TICIng. Daniel Esteban Vena

Tecnología de la Información

6° AñoIntroducción a los dispositivos


¿Qué es M2M?

• La arquitectura de comunicación máquina a máquina (M2M) es donde cualquier máquina controlada electrónicamente, habla e imparte la información esencial más rápidamente, con mayor precisión y eficacia que cualesquiera otro dispositivo entre el hábitat de la gente y los sistemas.

• Los dispositivos de M2M brindan soluciones móviles en innumerables segmentos y ambientes por todo el mundo .


Un mercado potencial"para el final de 2010 más de 500 millones de

dispositivos nuevos se conectaran anualmente por todo el mundo. Ellos por si mismos diagnosticaran problemas, se comunicarán con otras máquinas o dispositivos móviles, recibirán la información para un mejor mantenimiento en línea, y proporcionarán medidas en tiempo real del funcionamiento " Source: Harbor Research Inc. – Research Services for M2M and the pervasive Internet, January 2004


Plataforma m2m


MODEM M2M-GSM arquitecturaPC Cards

Automotive and Telemetry

PlatformReference Design

Embedded Modules

Core Layout

Core Layout


Detalles importantes.


Terminal GM28


Aplicaciones Inalámbricas• Fijas

– Usos Industriales de automatización.– Medición y monitoreo.– Exhibición de la información.– Seguridad y vigilancia.– Cuidados de la salud.– Ventas.– Servicios de emergencia.– Control del trafico vehicular.

• Móviles– Sistemas de automóvil.– Fletes y transportes de cargas.– Sistemas Informáticos.


Supervisando variables de control en un proceso productivo

• Los usos industriales de la automatización son aplicaciones típicas de plantas basadas en instalaciones de M2M.

• La conectividad M2M permite que los dispositivos móviles se conecte con los sistemas de la empresa permitiendo acelerar procesos de fabricación, facturación en tiempo real, rápida recolección de datos, y aumento significativo en la eficiencia de todo el proceso productivo.

Ventajas: Instalación barata y rápida.Cobertura en área amplia.Cobertura remota del sistema. Mejorar eficacia del negocio.


Recuperando lecturas de medición y supervisando cables

remotamente • Los dispositivos de radio y los terminales M2M-GSM son ideales para el

uso en aplicaciones basadas en sistemas M2M simplificando al sistema de control en la distribución de energía eléctrica, manejando la transmisión en tiempo real de los datos de medición y analizando más eficientemente de los datos del consumo de energía de toda la red.

Ventajas:Información en tiempo real y exacta. Colección e interpretación de datos. Analizando la facturación de cuentas remotamente. Reducción de los procesos de información en el consumo de energía.


Exhibiendo mensajes importantes o promociónales en la pantallas

gigantes Los carteles exhibidores inalámbricos ofrecen la información en tiempo real y de telecontrol en ambientes no cableados. Los dispositivos de radio y los terminales GSM pueden además proveer las representaciones video y gráficas.

Los terminales actúan como módems permitiendo acceso a la transferencia directa ftp de aplicaciones en la PC.

Ventajas:Flexibilidad de la localización. Publicidad en transito en tiempo real. Coordinando y supervisando la publicidad a través de múltiples pantallas. Expandiendo las oportunidades promociónales.


Controlando amenazas de atentados potenciales.

• Los dispositivos de radio y los terminales M2M-GSM son ideales para el uso en usos de la seguridad y de la vigilancia.

• Soluciones de CDMA y GPRS: permita la ejecución rápida de la localización de las llamadas de emergencia de personas y objetos.

• La tecnología M2M hace que la vigilancia remota sea más fácil y más barata.

Ventajas:Bajo costo. Instalación rápida. Reducción al mínimo de errores de transmisión. Mayor eficiencia en el procesamiento de la detección del delito.Trazado rápido del delito.


Facilitando el cuidado de pacientes a distancia• La asistencia médica a distancia basada en los dispositivos inalámbricos de

comunicación, pronto estarán disponibles ayudando a mejorar la calidad de la vida de los pacientes.

• Ayudando a mejorar la eficacia del centro médico.

• La supervisión médica será más fácil de controlar en pacientes en el hogar o en movimiento.

• Con la detección temprana, de problemas en la salud permitirá actuar mas rápidamente el diagnostico de los pacientes.

Ventajas: Aumento en la movilidad de los paciente. Desocupación más rápida de las camas del hospital. Disminución en el costo del cuidado. Mejorar la calidad de la vida.


Analizando períodos de demanda máxima y manejo de los stocks de la mercaderías.

• Los dispositivos de radio y los terminales M2M-GSM reducen las perdidas de ventas aumentando el funcionamiento de las expendedoras.

• Permite el control de la actividad fraudulenta vía radio móvil. • Permite que los tiempos de las transacciones sean más cortos.

Ventajas: Flexibilidad de la localización. Ahorro del costo operacional.Rédito óptimo. Conveniencia del cliente.


Mejorando el acceso a la información crítica

• Proporciona datos útiles , mientras los pacientes son trasladados en ambulancias al centro asistencial permitiendo a los doctores en los servicios de emergencia realizar en transito un pre-diagnostico, y transmitiendo información vital al hospital.

• Permite una mayor seguridad vial y del vehiculo.

• Optimiza el tiempo real de traslado.

• Proporciona datos útiles sobre el trafico vehicular.

Ventajas: Respuesta rápida. Seguridad del conductor. Un recorrido más rápido y más eficiente.


Eliminando la congestión en los caminos

• Los dispositivos de radio y los terminales M2M-GSM con funcionalidad de GPRS ofrecen soluciones ideales para aplicaciones en el control de tráfico, permitiendo automatizar la supervisión y el control del tráfico, identificando y comunicando los problemas de congestión.

Ventajas: Control mejorado de las rutas y autopistas. Instalación fácil. Infraestructura mínima requerida. Información en tiempo real y acceso a distancia.


Brindando seguridad, comodidad al control del conductor

• Los automóviles se están diseñando actualmente con los nuevos sistemas de información móviles.

• Conexión continua vía los dispositivos de radio y terminales M2M-GSM • Amplia gama de dispositivos para las mas rigurosas prestaciones en el

vehiculo.

Ventajas: Un recorrido más rápido y más eficiente.Información basada en la localización. Ayuda y seguridad al conductor. Advertencias de la congestión del camino.


Manteniendo una sincronización constante en los activos

Los dispositivos de radio y los terminales M2M-GSM/GPRS con GPS son ideales para el uso en el comando y administración, dando solución a los problemas de perdida y robo de mercaderías.

Ideal para el uso en la localización y rastreo en flotas de vehículos en alquiler: análisis y supervisión del kilometraje en uso, análisis del consumo de combustible.

Ventajas: Seguridad y eficacia de la flota. Seguimiento en los transportes de mercaderías. Mantenimiento eficiente.


Conectándose, dondequiera que usted este

Las principales características de las tarjetas M2M para PC son: • Soluciones de oficina móvil, en cualquier momento. • Acceso global inalámbrico.

• Conexión rápida: envíe y reciba los e-mail, SMS, acceso a Internet, transferencia documentos, siempre encendido, siempre disponible.

Ventajas: Conectividad inalámbrica. Conexión dondequiera. Fácil utilizar. Velocidades de datos rápidas.


Modos de conectarlos, “usos” PC’s, y Controlador.

} RS 232

RS 232

PLMNConexión con PC

Conexión con Controlador


Elementos de la red GSMElementos de la red GSM

Mobile Station Mobile Station

operation and maintenance centre

compuesto por operations support system y network

management system

operation and maintenance centre

compuesto por operations support system y network

management system

Base Transceiver

Station

Base Transceiver

Station

Base Station Controller

Base Station Controller

Mobile Switching Centre

Mobile Switching Centre

Gateway MSC

Gateway MSC

Visitant Location Register

Visitant Location Register

Home Location Register

Home Location Register

Short Message Service Centre Short Message Service Centre

Authentication Centre

Authentication Centre

Equipment Identity

Register

Equipment Identity

Register

PLMN


Estructura física de la red GSMEstructura física de la red GSM

La tarea de concentración esta realizada mediante BSC debido al número

limitado de Canales

La tarea de concentración esta realizada mediante BSC debido al número

limitado de Canales

BSC asigna canales libres hacia los

terminales móviles

BSC asigna canales libres hacia los

terminales móviles


Implementación de transmisión de Implementación de transmisión de nodo packet en GSMnodo packet en GSM


Comandos AT.

MODO TEXTO MODO PDU

Diseñado para ser utilizado a través de una consola

por un usuario o por alguna aplicación de alto

nivel

Diseñado para comunicación con otros

dispositivos, generalmente autónomos.

Incomprensible para un usuario en una Terminal.


Comandos AT.Modo texto

AT Standard: AT+<command>[=][<parameter>]<CR>

Ejemplos: AT+comando

AT+comando=parametro1, parametro2…

AT+comando?

AT+comando=?

AT Extended: AT<command>[=][<parameter>]<CR>

Ejemplos: AT*comando (el código * varia según el fabricante)


Ejemplos de aplicación.

• Obtención de datos propios del IMEI,

nombre.

• Obtención de datos de la red, nombre del

proveedor, antena actual, nivel de señal.

• Llamadas recibir, mostrar DTMF.

• Indicadores y avisos.

• SMS envío y recepción.

• GPRS.


Obtención de datos propios del modulo IMEI, nombre.

• ATI: Identificación del modem

• AT+CGMI: Marca del modem

• AT+CGSN: Serial number (IMEI)

• AT+CGMM: Model


Obtención de datos de la red, nombre del proveedor, antena actual, nivel de

señal.

• AT*E2EMM=1: Identificación de celdas

• AT*E2SPN : Nombre del proveedor

• AT*E2SSN : Serie del chip

• AT+CSQ : Nivel de señal


Llamadas y DTMF.

• ATA : Contestar

• ATH : Cortar

• ATD=15612345678; : Llamar

• AT+VTS=“1,2,5,#,5” : Envío de DTMF


Indicadores y avisos

• AT+CIND? : Indicadores: signal, service, sounder, message, call, roam, sms full

• AT+CPAS : Estado del modem: 0,3,4

• AT+CMER=[0,1] : Aviso de cambio en CIND no solicitado


SMS envío y recepción.

• AT+CMGS=“1561234567”;>Hola Mundo! <CTRL+Z>

• AT+CMGC : Envío de mensaje de control

• AT+CMGR=“1” : Leer mensaje 1

• AT+CNMI : como se avisa la recepción de mensajes

• AT+CPMS=<mem1>,<mem2>,<mem3>: opciones: “ME”, “SM”

• AT+CMGL=<OPT>: Listar mensajes del tipo OPT (“ALL”,”RECUNREAD”,”RECREAD”)


Ejemplos de aplicación.Control de un auto por celular

(Estado actual)

Interfaz

GPS


Ejemplos de aplicación.Control de un auto por celular

(Futuro concepto embebido)

+ uC + Interfaz

GPS


Introducción a la Red GPRSIntroducción a la Red GPRS

GPRS: General Packet Radio ServiceLa situación actual en el mercado de las comunicaciones móviles, donde la explotación de los servicios de voz ha llegado casi a su techo y la penetración en los mercados supera el 80%, ha provocado el nacimiento de redes donde la transmisión de datos sea el nuevo objetivo. Con los servicios de datos ofrecidos en GSM, se detectaron ciertas carencias que impidieron su despegue sobre la red 2G:

• Baja velocidad de Transmisión. 9.6 Kbps• La conexión requería un alto tiempo de conexión.• Facturación basada en tiempo de conexión, independientemente

del tráfico generado.


Introducción a la Red GPRSIntroducción a la Red GPRS

Con este panorama nació la Red GPRS, que se fundamenta en una red de conmutación de paquetes superpuesta a la actual red GSM, que permite las siguientes mejoras:

• Conexión y transporte de alta velocidad.

• Conexión permanente: “Always on”.

• Facturación basada en cantidad de tráfico.

transmitido, calidades de servicio, etc.


Ventajas del uso de la red GPRSVentajas del uso de la red GPRS

Para los operadores, se consigue un mejor aprovechamiento del espectro radioeléctrico, pues el enlace radio, solo se utiliza cuando se están recibiendo o transmitiendo datos. Esto implica que varios usuarios pueden compartir el mismo radiocanal, con el consiguiente aumento de eficiencia, y con un bajo coste en implantación en Red a nivel Radio (PCUs en las BSCs).

Con el Sistema GPRS, el usuario podrá acceder a redes públicas y privadas de datos, utilizando protocolos estándar (IP, X25), pudiendo navegar por Internet, descargar su correo, visitar su intranet, hacer ftp, etc, con las ventajas de la movilidad que le proporciona su teléfono móvil.


Aspectos de servicio GPRSAspectos de servicio GPRS

• PTP No orientado a conexión (CNLS Connectionless Network Service): consiste en

el envío de paquetes desde su origen a su destino, de forma independiente, a través

de la red. Equivale al modo datagrama de transmisión por línea. En el Tramo del

servicio de radio, se realiza la transferencia con acuse de recibo para proporcionar la

entrega fiable. Con este servicio, GPRS soporta protocolos IP.

• PTP Orientado a Conexión (CONS Connection Oriented Network Service): Permite

intercambiar múltiples paquetes entre un usuario y un destino. Se entiende entonces

que hay entre ambos una relación que puede durar desde segundos hasta horas. Es

necesario previamente al intercambio de datos establecer una conexión virtual. Con

este tipo de servicios, GPRS, soporta por ejemplo, X25

Desde el punto de vista del servicio, GPRS, proporciona en su fase 1, un solo servicio portador de transmisión de paquetes punto a punto (PTP, Point to Point), con dos posibles opciones:


Elementos de la Red GPRSElementos de la Red GPRS

El mayor peso de los cambios necesarios para incorporar la estructura GPRS a la Red GSM, se soporta sobre el subsistema del Núcleo de Red. Si bien, la parte de acceso, BTS y BSC, los cambios son menores, en el core surgen nuevos nodos que realizarán y soportarán las nuevas funcionalidades ofrecidas por GPRS.

En la figura adjunta, se muestran los nodos adicionales que no existían en la Red GSM:

GMSCMSC/VLR

HLR

External X.25 Network

BTS

GPRS IPBackboneSS7

IP-Backbone Network

Red interPLMN’s

BSC

AUC

EIR

GGSN

SGSN

BGBG

DNS

CG

SGSN: Serving GPRS Support Node

GGSN: Gateway GPRS Support Node CG:

Charging Gateway

CG: Charging Gateway

BG: Border

Gateway

BG: Border

Gateway

DNS: Domain Name

System

DNS: Domain Name

System


Elementos de la Red GPRSElementos de la Red GPRS

Todos estos elementos están interconectados mediante redes de transporte IP. Hay dos tipos de red de transporte en un sistema GPRS:

– La red de transporte Intra-PLMN, que permite la comunicación a los SGSNs y GGSNs de un operador. Dependiendo de la ubicación de los GGSNs puede ser LAN (ambos nodos localizados en el mismo site –interconexión basada en switchs-) o remotamene, mediante una red de transporte (ATM por ejemplo) basada en IP.

– Red de transporte Inter-PLMN permite la intercomunicación de los SGSNs de un operador con los GGSNs de otros operador (Roaming). Red IP que puede estar soportada sobre Internet, en forma de red privada empleando líneas alquiladas, o en la red de un operador de transporte denominado GRX (GPRS Roaming eXchange)

– Opcionalmente, y dependiendo de cada operador, se disponen de servidores DHCP y RADIUS para gestión de los pools de IPs y autenticación de usuarios.


Arquitectura de red con aplicaciones Arquitectura de red con aplicaciones móvilesmóviles

RAS

EDSS1Enhanced Digital Subscriber Signalling No 1

(HS)CSD

SMSCMAP

SMS

ServidorUSSD

USSD

MAP

SGSN

Gi

GPRS

Gn GGSN

LAN

WAPGateway

HLR

MSC

BSS

BSCPCU MSC High Speed

Circuit

Switched Data

ServidorWTA

Servidor de aplicación

VMS

IN

HLR

airline

bank

Servidor de aplicación

Intranet del operador Internet

IntelligentNetwork

Voice Mail Server

Remote Access Server

Short Message Service Center

General Packet Radio Service

Short Message Service

Unstructured Supplementary

Service Data

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