Người báo cáo: Nguyễn Trung Chính Tài liệu: REP02.02 Ngày: 10/9/2009 Trang: 1/25 Report no 02 Gửi đến: Đoàn Hiệp Nội dung: Thu thập liệu qua GPRS MICROSOFT WORD Tóm tắt: Giải thuật cho tập lệnh AT module SIM508 thao tác dùng cho ứng dụng GPRS: – Sơ lược GPRS – Mơ hình hệ thống thu thập liệu qua GPRS – Sơ lược GPRS server – Khởi tạo module SIM508 – Thiết lập kết nối GPRS modem server – Truyền nhận gói TCP modem server – Hủy kết nối GPRS modem server – Một số vấn đề bảo mật xây dựng ứng dụng GPRS dùng cho hệ thống tracking – Truyền nhận gói TCP modem – Kết hợp truyền nhận liệu hai phương pháp: GPRS SMS Các thuật ngữ : Carriage return (0x0D) : Line Feed (0x0A) MT : Mobile Terminal Thiết bị đầu cuối mạng (trong trường hợp modem) TE : Terminal Equipment Thiết bị đầu cuối (máy tinh, hệ vi điều khiển, …) GPRS : General Packet Radio Service Dịch vụ gói vô tuyến chung TCP : Transmition Control Protocol Giao thức điều khiển truyền vận IP : Internet Protocol Giao thức dùng cho mạng internet ISP : Internet Service Provider Nhà cung cấp dịch vụ Internet LAN : Local Area Network Sơ lược vệ GPRS LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Người báo cáo: Nguyễn Trung Chính Tài liệu: REP02.02 Ngày: 10/9/2009 Trang: 2/25 Dịch vụ gói vơ tuyến gói chung GPRS (General Packet Radio Service) cơng nghệ nhằm cung cấp dịch vụ gói IP đầu cuối tới đầu cuối qua mạng GSM, cho phép triển khai cung cấp ứng dụng internet vô tuyến cho số lượng lớn người sử dụng dịch vụ viễn thông di động GPRS phát triển dựa tảng hệ thống mạng GSM Giải pháp GPRS Ericsson thiết kế để đẩy nhanh việc triển khai GPRS mà giữ cho chi phí đầu vào thấp Các khối chức mạng GSM cần nâng cấp phần mềm, ngoại trừ BSC (Base Station Center) phải nâng cấp phần cứng Hai nút mạng giới thiệu, SGSN (Serving GPRS Support Node) GGSN (Gateway GPRS Support Node) nhằm bổ sung chức chuyển mạch gói bên cạnh chức chuyển mạch mạch mạng Hình 1: cấu trúc GPRS phát triển dựa mạng GSM SGSN có nhiệm vụ tạo tuyến quản lí địa IP SGSN với đầu cuối GPRS hình thành kênh truyền logic cho phép việc truyền nhận gói IP GGSN đóng vai trị kết nối đầu cuối GPRS mạng đến ISP (Internet Service Provider) bên ngoài, kết nối mạng GPRS với Các SGSN GGSN liên kết với tạo thành mạng IP xương sống làm tảng cho dịch vụ GPRS LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Người báo cáo: Nguyễn Trung Chính Tài liệu: REP02.02 Ngày: 10/9/2009 Trang: 3/25 Application IP / X.25 IP / X.25 Relay SNDCP LLC SNDCP GTP GTP LLC UDP / TCP UDP / TCP IP IP Relay RLC RLC BSSGP BSSGP MAC MAC Network Service Network Service L2 L2 GSM RF GSM RF L1bis L1bis L1 L1 Um MS Gb BSS Gn SGSN Gi GGSN Hình 2: lớp protocol GPRS tham chiếu triên mơ hình OSI SGSN GGSN dựa đường truyền vô tuyến có sẵn để xây dựng mạng chuyển mạch gói GPRS dựa protocol TCP/IP tương thích với mạng internet thơng dụng, cho phép cung cấp cho thuê bao mạng dịch vụ hấp dẫn Một số đặc điểm GPRS: • Tốc độ liệu: GPRS tận dụng khe thời gian 9.6 Kbps mạng GSM để triển khai dịch vụ, nên tốc độ liệu chậm so với mạng truyền số liệu gói khác Tốc độ thực phụ thuộc vào số khe thời gian dùng cho dịch vụ GPRS • Phương thức tính cước: dựa vào liệu truyền nhận, không dựa vào thời gian kết nối Mô hình hệ thống thu thập liệu qua mạng GPRS Với tính kết nối với hệ thống mạng bên ngồi thơng qua GGSN, GPRS cho phép thiết lập đường truyền từ đầu cuối thuê bao mạng GSM sử dụng dịch vụ GPRS đến đầu cuối hệ thống mạng khác, qua cho phép thiết kế hệ thống thu thập liệu linh động Trong ứng dụng thơng thường, việc phân tích, lưu trữ, vận hành dựa liệu thu thập từ đầu cuối mạng GPRS thực máy tính, thao tác phức tạp đòi hỏi nhiều tài nguyên Do việc thiết lập liên kết đầu cuối mạng GPRS máy tính cần thiết Với lợi hệ thống sở hạ tầng rộng khắp khả truyền nhận liệu tốc độ cao, đáng tin cậy, phương án tối ưu liên kết thơng qua Internet Mơ hình kết nối mơ tả hình sau: LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Người báo cáo: Nguyễn Trung Chính Tài liệu: REP02.02 Ngày: 10/9/2009 Trang: 4/25 Hình 3: Liên kết đầu cuối mạng GPRS đầu cuối mạng Internet Đầu cuối mạng GPRS truyền nhận liệu với máy tính 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 trao đổi đầu cuối th bao GPRS máy tính thơng qua gói IP, dựa protocol TCP/UDP Tùy theo khả hỗ trợ đầu cuối thuê bao GPRS sử dụng protocol lớp ứng dụng cao Với mơ hình đơn giản, nhu cầu xử lý liệu không cao, lựa chọn phương án đơn giản như: • Sử dụng dịch vụ SMS: khơng cần thơng qua GPRS • Truyền nhận liệu đầu cuối GPRS: phương án hồn tồn thực được, nhiên tốc độ liệu thấp, làm tăng chi phí dịch vụ Với đầu cuối mạng GPRS, có nhiều sản phẩm phù hợp với yêu cầu hệ thống Điển hình modem GSM có hỗ trợ GPRS Thiết bị cung cấp nhiều hãng, Sony Ericsson, Nokia, Wavecom, SIMCOM, … Sản phẩm SIMCOM (SIM300, SIM508, …) lựa chọn tính sau: • Hỗ trợ GPRS • Hỗ trợ khả truyền nhận liệu TCP/UDP • Giá thành thấp • Thiết kế phần cứng đơn giản • Được điều khiển tập lệnh AT, cho phép điều khiển dễ dàng Sơ lược GPRS TCP server Đây chương trình máy tính dùng để truyền nhận gói TCP modem GPRS máy tính kết nối với đường truyền internet cơng cộng ADSL LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Người báo cáo: Nguyễn Trung Chính Tài liệu: REP02.02 Ngày: 10/9/2009 Trang: 5/25 Trong thực tế có nhiều lựa chọn cơng cụ để xây dựng chương trình ứng dụng, nhiên công cụ Microsoft Winsock Control lựa chọn nguyên nhân sau: • Độ tin cậy cao • Dễ dàng xây dựng ứng dụng dựa cơng cụ Microsoft Visual Studio • Phù hợp với ứng dụng dựa lớp TCP/UDP Hình 3: Giao diện GPRS TCP Server version 2.1 Chương trình ứng dụng xây dựng lớp TCP cho phép nâng cao tính linh động ứng dụng, khơng phải phụ thuộc vào ứng dụng lớp cao FTP, HTTP, đồng thời cho phép giảm bớt liệu lưu thơng đường truyền, tiết kiệm chi phí trì hệ thống, khơng phải thêm vào protocol tương thích với ứng dụng lớp cao Ngoài ra, module SIM508 hỗ trợ TCP/IP stack đến lớp TCP/IP, việc xây dựng ứng dụng lớp TCP/IP lựa chọn phù hợp LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Người báo cáo: Nguyễn Trung Chính Tài liệu: REP02.02 Ngày: 10/9/2009 Trang: 6/25 Thực có hai lựa chọn đây, TCP UDP Đây hai phương thức truyền nhận liệu phổ biến ứng dụng liên quan đến internet Mỗi phương thức truyền nhận có ưu nhược điểm riêng: TCP Đảm bảo độ tin cậy gói liệu truyền q trình kết nối bắt tay chặt chẽ client (trong trường hợp module SIM508) server Tốc độ truyền nhận chậm so với UDP, phải chờ gói liệu bắt tay gói liệu trước trước gói liệu truyền UDP Độ tin cậy khơng cao Gói liệu truyền mà không cần biết đến trạng thái kết nối client server, không cần biết gói liệu có truyền đến đích hay khơng Tốc độ truyền nhận nhanh, không cần phải chờ gói liệu phục vụ cho q trình bắt tay truyền nhận Các thông tin truyền nhận hệ thống yêu cầu phải kiểm soát liên kết module SIM508 GPRS TCP Server, đồng thời yêu cầu độ tin cậy cao trình truyền nhận, nên TCP lựa chọn phù hợp Sau qui trình cụ thể liên quan đến module SIM508 nhằm thực thành công thao tác truyền nhận liệu module SIM508 GPRS TCP Server Các thao tác với module SIM508 liên quan đến ứng dụng GPRS 5.1 Các chế độ hoạt động module SIM508 5.1.1 Chế độ nghỉ (Sleep mode) TE MT (1) AT+CFUN=0 (2) OK (3) DTR chuyển từ mức >> Hình 4: chuyển từ chế độ hoạt động bình thường sang chế độ nghỉ (sleep mode) (1) AT+CFUN=0 Tắt hết chức liên quan đến truyền nhận sóng RF chức liên quan đến SIM MT khơng cịn kết nối với mạng LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Người báo cáo: Nguyễn Trung Chính Tài liệu: REP02.02 Ngày: 10/9/2009 Trang: 7/25 (2) OK Chuỗi thông báo kết thực thi lệnh thành công, thông thường sau giây kể từ lúc nhận lệnh AT+CFUN=0 (3) Chuyển trạng thái chân DTR từ mức sang mức Module hoạt động chế độ sleep mode 5.1.2 Chế độ hoạt động bình thường TE MT (1) DRT chuyển từ mức >> mức (2) AT+CFUN=1 (3) OK (4) Call Ready Hình 5: đưa module trở trạng thái hoạt động (1) Đưa chân DRT chuyển từ mức xuống mức Module thoát khỏi chế độ sleep (2) AT+CFUN=1 Đưa module trở chế độ hoạt động bình thường (3) MT trả chuỗi OK (4) Module gửi tiếp chuỗi thông báo Call Ready Thời gian kể từ lúc nhận lệnh AT+CFUN=1 đến lúc module gửi thông báo khoảng 10 giây LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Người báo cáo: Nguyễn Trung Chính Tài liệu: REP02.02 Ngày: 10/9/2009 Trang: 8/25 5.2 Khởi tạo cấu hình mặc định cho modem TE MT (1) ATZ ATZOK (2) ATE0 ATE0OK (3) AT+CLIP=1 OK (4) AT&W OK (5) AT+CMGF=1 OK (6) AT+CNMI=2,0,0,0,0 OK (7) AT+CSAS OK (8) AT+CIPMODE=0 OK (9) AT+CDNSORIP=0 OK (10) AT+CIPCSGP=1,”m-wap”,”mms”,”mms” OK (11) AT+CIPHEAD=1 OK (12) AT+CIPSPRT=1 OK (13) AT+CIPSRIP=1 OK (14) AT+CIPSCONT OK Hình 6: Khởi tạo cấu hình mặc định cho module SIM508 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Người báo cáo: Nguyễn Trung Chính Tài liệu: REP02.02 Ngày: 10/9/2009 Trang: 9/25 (1) ATZ Reset modem, kiểm tra modem dã hoạt động bình thường chưa Gửi nhiều lần cho ăn, nhận chuỗi ATZOK (2) ATE0 Tắt chế độ echo lệnh Chuỗi trả có dạng ATE0OK (3) AT+CLIP=1 Định dạng chuỗi trả nhận gọi Thông thường, chế độ mặc định, có gọi đến, chuỗi trả có dạng: RING Sau lệnh AT+CLIP=1 thực thi, chuỗi trả có dạng: RING +CLIP: "0929047589",129,"",,"",0 Chuỗi trả có chứa thông tin số điện thoại gọi đến Thông tin cho phép xác định việc có nên nhận gọi hay từ chối gọi Kết thúc thao tác khởi tạo cho trình nhận gọi Các bước khởi tạo liên quan đến thao tác truyền nhận tin nhắn (4) AT&W Lưu cấu hình cài đặt thiết lập lệnh ATE0 AT+CLIP vào nhớ (5) AT+CMGF=1 Thiết lập trình truyền nhận tin nhắn thực chế độ text (mặc định chế độ PDU) Chuỗi trả có dạng: OK (6) AT+CNMI=2,0,0,0,0 Thiết lập chế độ thông báo cho TE MT nhận tin nhắn Chuỗi trả có dạng: OK Sau lệnh thiết lập, tin nhắn nhận lưu SIM, MT không truyền trở TE thông báo TE đọc tin nhắn lưu SIM trường hợp cần thiết (7) AT+CSAS Lưu cấu hình cài đặt thiết lập lệnh AT+CMGF AT+CNMI (8) AT+CIPMODE=0 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Người báo cáo: Nguyễn Trung Chính Tài liệu: REP02.02 Ngày: 10/9/2009 Trang: 10/25 Lựa chọn phương thức giao tiếp với modem để điều khiển trình truyền nhận liệu GPRS Có hai phương thức: AT+CIPMODE=0: dùng lệnh AT AT+CIPMODE=1: TE truyền nhận liệu trực tiếp với mạng GSM, modem đóng vai trị thiết bị trung chuyển liệu, mà không thực thêm thao tác khác Phương pháp dùng lệnh AT lựa chọn tính đơn giản, dễ điều khiển, thao tác với liệu lớp modem thực thay cho TE (9) AT+CDNSORIP=0 Lựa chọn phương thức định địa cho GPRS server Có hai phương thức: AT+CDNSORIP=0: định dịa trực tiếp địa IP GPRS server AT+CDNSORIP=1: định địa gián tiếp thông qua tên miền GPRS server Địa IP GPRS server truy vấn thông qua hệ thống tên miền DNS (Domain Name Server) Để đơn giản tăng tốc độ kết nối giảm rủi ro, phương thức định địa trực tiếp địa IP lựa chọn (10) AT+CIPCSGP=1,”m-wap”,”mms”,”mms” Thiết lập phương thức thực kết nối GPRS Có hai phương thức kết nối liệu: kết nối thơng qua hệ thống chuyển mạch mạch CSD (Circuit Switch Data) dựa đường truyền vô tuyến mạng GSM (tương tự việc thực gọi data call) phương pháp chuyển mạch gói GPRS CSD có lợi vùng phủ sóng, giá cước đắt (giá cước tính theo thời gian kết nối), tốn băng thơng vô tuyến (chiếm trọn kênh truyền vô tuyến) module SIM508 không hỗ trợ TCP stack cho phương thức kết nối trên, điều gây nhiều khó khăn cho trình truyền nhận liệu Phương thức kết nối GPRS gặp phải hạn chế vùng phủ sóng lại có ưu khác so với CSD Đó nguyên nhân GPRS lựa chọn phạm vi ứng dụng hệ thống Phương thức kết nối GPRS tham số thiết lập tương ứng với tham số dịch vụ GPRS nhà cung cấp dịch vụ mạng di động GSM Mobi Fone Việt Nam Cần thay đổi tham số phù hợp, tương ứng với mạng di động lựa chọn: • Mạng GPRS Mobi Fone: AT+CIPCSGP=1,”m-wap”,”mms”,”mms” • Mạng GPRS Viettel Mobile: AT+CIPCSGP=1,”v-internet”,, (11) AT+CIPHEAD=1 Thêm phần header “+IPDx:” (x số byte liệu nhận được) vào phía trước phần liệu nhận LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Người báo cáo: Nguyễn Trung Chính Tài liệu: REP02.02 Ngày: 10/9/2009 Trang: 11/25 (12) AT+CIPSPRT=1 Thiết lập định dạng cho trình truyền liệu lệnh AT+CIPSEND (13) AT+CIPSRIP=1 Thiết lập định dạng phần header liệu nhận (14) AT+CIPSCONT Lưu lại cấu hình thiết lập dùng cho trình kết nối truyền nhận liệu GPRS Các lệnh cần thực thi lần, sau lưu lại trở thành cấu hình mặc định modem Cấu hình mặc định khơng thay đổi, kể nguồn Phần khởi tạo không liên quan đến trình hoạt dộng sau modem Do khởi tạo riêng trước đưa vào vận hành hệ thống 5.3 Khởi tạo module SIM508 Các lệnh sau không phép lưu vào nhớ module cấu hình mặc định, không giữ nguyên thiết lập module bị nguồn bị reset Do lệnh cần thực thi module bị reset TE MT (1) AT+CMGD=1 Login,29N1234,1234 SEND OK (2) RECV FROM:222.252.96.179:2505 +IPD32:Socket Already login 29N7890 Hình 9: truyền nhận liệu module SIM508 Server (1) AT+CIPSEND=18 Truyền gói liệu có số kí tự cần truyền 18 Số kí tự tối đa truyền gói 160 kí tự Nếu số kí tự cần truyền lớn 160 kí tự, module tự động tách thành hai hay nhiều gói liệu truyền Khi nhận lệnh trên, module trả chuỗi: > Định dạng chuỗi trả “> “, định dạng thay đổi lệnh khởi tạo “AT+CIPSPRT” Sau nhận chuỗi trên, liệu truyền cần đưa vào, module tự động truyền gói liệu sau nhận đủ số kí tự cần truyền (khơng cần kí tự kết thúc chuỗi) Thời gian truyền liệu khoảng đến giây, tùy theo số byte cần truyền Nếu trình truyền liệu thực thành cơng, chuỗi trả có dạng: SEND OK (2) RECV FROM:222.252.96.179:2505 +IPD32:Socket Already login 29N7890 Cấu trúc chuỗi liệu nhận Định dạng thay đổi lệnh khởi tạo “AT+CIPHEAD” “AT+CIPSRIP” Chuỗi liệu gửi đến từ địa IP “222.252.96.179”, port 2505 có tổng số byte liệu 32(+IPD32) chứa nội dung: “Socket Already login 29N7890” Lưu ý có thêm kí tự thêm vào chuỗi phía GPRS server trước GPRS server gửi LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Người báo cáo: Nguyễn Trung Chính Tài liệu: REP02.02 Ngày: 10/9/2009 Trang: 15/25 5.6 Hủy kết nối GPRS modem server Kết nối GPRS module SIM508 GPRS server bị ngắt do: • Module SIM508 chủ động hủy kết nối • GPRS server chủ động hủy kết nối • Hệ thống mạng GPRS chủ động ngắt kết nội để tiếp kiệm tài nguyên mạng Kết nối TCP yêu cầu chặt chẽ trình liên kết truyền nhận liệu, đồng thời đầu cuối phải nhận biết trạng thái kết nối Khi kết nối bị hủy, trạng thái đường truyền thể module SIM508 qua hiệu ứng sau: TE MT (1) AT+CIPSHUT SHUT OK (2) AT+CIPCLOSE CLOSE OK (3) CLOSED Hình 10: hủy kết nối module SIM508 GPRS server (1) (2): module GPRS chủ động hủy kết nối (nên dùng lệnh “AT+CIPSHUT”) Trong thực tế ứng dụng, hai lệnh xem tương đương Lệnh “AT+CIPCLOSE” đưa kết nối GPRS trở trạng thái “STATE: IP CLOSE” Lệnh “AT+CIPSHUT” đưa kết nối GPRS trở trạng thái “STATE: IP INITIAL” (tham khảo lệnh “AT+CIPSTART” để biết thêm chi tiết Khi hai lệnh thực thi, GPRS server nhận biết trạng thái kết nối, hủy kết nối nhằm tiết kiệm tài nguyên đường truyền (3) CLOSED Trường hợp xảy GPRS server hệ thống mạng GPRS chủ động hủy kết nối Module SIM508 nhận biết trạng thái kết nối gửi thông báo vệ phía TE Cả ba trường hợp sử dụng lệnh “AT+CIPSTART” (xem phần 4.4) để khởi tạo lại kết nối GPRS LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Người báo cáo: Nguyễn Trung Chính Tài liệu: REP02.02 Ngày: 10/9/2009 Trang: 16/25 Một số vấn đề xây dựng ứng dụng GPRS bảo mật 6.1 Các vấn đề liên quan đến kết nối GPRS server module SIM508 Sự hạn chế tài nguyên mạng GSM dẫn đến việc dịch vụ GPRS phải chia xẻ khe thời gian với dịch vụ khác mạng dịch vụ thoại, tin nhắn, … Và để tiết kiệm tài nguyên mạng, hệ thống mạng tự động hủy kết nối không cần thiết không hiệu Khi kết nối bị hủy hệ thống mạng GPRS, module SIM508 nhận biết trạng thái đường truyền gửi thông báo “CLOSED” TE Khi dùng lệnh “AT+CIPSTART” để khởi động lại kết nối Nhưng để nguyên trạng thái sau khoảng thời gian, kết nối rơi vào trạng thái “PDP Deactiviated”, phải reset lại module (dùng lệnh “AT+CFUN=0” “AT+CFUN=1”), sau dùng lệnh “AT+CIPSHUT” để ngắt tất kết nối, dùng lệnh “AT+CIPSTART” để khởi động lại kết nối GPRS với GPRS server Thực tế trình khảo sát mạng GPRS hai nhà cung cấp dịch vụ Mobi Fone Viettel Mobile cho thấy, liên kết GPRS thiết lập module SIM508 GPRS server, kết nối bị hủy khoảng thời gian phút khơng có gói liệu truyền nhận kết nối Nhưng có hai gói liệu truyền nhận, thời gian trì kết nối kéo dài lâu (khoảng vài giờ, thời gian không cố định) Có thể dựa vào đặc điểm để kéo dài thời gian kết nối, đơn giản hóa khâu xử lí module SIM508 GPRS server Đồng thời cho phép module SIM508 GPRS server làm chủ kết nối phục vụ cho trình truyền nhận liệu 6.2 Các vấn đề liên quan đến Microsoft Winsock Control Đây công cụ lựa chọn để xây dựng ứng dụng GPRS server Thực tế trình khảo sát cho thấy số hạn chế sau: • Số lượng socket hạn chế: tạm hiểu socket liên kết Khi client thiết lập kết nối với GPRS server, chương trình ứng dụng phải mở socket (hay liên kết) để thao tác với kết nối Do số lượng socket có hạn (65535 socket), bên cạnh số lượng client hệ thống lớn, cần quản lí thật chặt liên kết, hủy bỏ kết nối không hiệu quả, không truyền nhận liệu sau khoảng thời gian ngắn • Thời gian xử lí chậm: phương thức TCP địi hỏi qui trình bắt tay chặt chẽ, gói liệu trước truyền nhận phải chờ thông tin phản hồi gói liệu trước đó, nên thời gian xử lí gói TCP dùng ứng dụng Microsoft Winsock Control lên đến khoảng 200 ms Do cần có cân đối thời gian truyền nhận số lượng liên kết cho phép 6.3 Các vấn đề liên quan đến lớp ứng dụng dựa lớp TCP/IP LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Người báo cáo: Nguyễn Trung Chính Tài liệu: REP02.02 Ngày: 10/9/2009 Trang: 17/25 Có thể hình dụng GPRS mạng LAN sử dụng đường truyền vô tuyến thay cho đường truyền cáp mạng Mọi kết nối với mạng internet bên ngồi thơng qua gateway Do mạng internet bên ngồi khơng thể “nhìn thấy” địa IP thiết bị bên (trong trường hợp module SIM508), mà “nhìn thấy” địa IP gateway mạng GPRS nhà cung cấp dịch vụ Hình 11: GPRS server “nhìn thấy” địa IP gateway nhà cung cấp dịch vụ “203.113.138.98” địa IP gateway GPRS mạng Viettel Như vậy, GPRS server phân biệt module vừa thực kết nối với GPRS server dựa vào địa IP Muốn làm điều đó, sau thực liên kết, module SIM508 phải gửi gói liệu cung cấp thơng tin module cho GPRS server Khi xây dựng hệ thống, để phân biệt thông tin nhận từ module gửi đến, phải qui định cho module “ID”, chẳng hạn biển số xe mà module gắn lên Công việc đồng nghĩa với việc ta xây dựng lớp ứng dụng dựa lớp TCP Qui trình cung cấp thơng tin module cho GPRS server tương tự qui trình “đăng nhập” thường thấy ứng dụng liên quan đến mạng internet Tuy nhiên, module SIM508 lại “nhìn thấy” địa IP GPRS server Khi module SIM508 nhận gói liệu truyền từ GPRS server, địa IP GPRS server hiển thị phần header gói liệu (xem phần 4.5) Thông tin giúp module phân biệt gói liệu nhận có phương thức xử lí phù hợp Về phía GPRS server, dừng lại việc qui định “ID” cho module SIM508 có nhiều chỗ hở vấn đề bảo mật, cần nắm thơng tin ID, thiết bị bên hệ thống xây dựng kết nối, đăng nhập vào GPRS server gây khó khăn cho hệ thống Cần tăng cường phương thức bảo mật thông qua số giải pháp sau: • Xây dựng “tường lửa” (firewall): tức cho phép số địa IP thực kết nối với GPRS server, bao gồm địa IP gateway nhà cung cấp dịch vụ (địa IP mạng Viettel “203.113.138.98”, mạng Mobi Fone “210.245.59.148”), số địa IP nhận biết khơng cho phép địa IP lạ đăng nhập vào hệ thống Hạn chế “tường lửa” không phân biệt thiết bị có thuộc hệ thống hay khơng, ví dụ LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Người báo cáo: Nguyễn Trung Chính Tài liệu: REP02.02 Ngày: 10/9/2009 Trang: 18/25 • • • 6.4 “hacker” sử dụng module SIM508 dùng mạng GPRS Viettel để đăng nhập vào hệ thống, “tường lửa” khơng phân biệt đâu module “hacker”, đâu module hệ thống, hai có chung địa IP mà “tường lửa” cho phép vượt qua, địa IP gateway mạng Viettel, “hacker” vượt qua “tường lửa” cách dễ dàng Xây dựng chế “login”: bước sàng lọc sau “tường lửa” Sau thực kết nối với GPRS server, module phải cung cấp ID password phù hợp để GPRS server nhận diện, mã hóa/giải mã cần thiết Xây dựng protocol riêng cho lớp ứng dụng: chế phục vụ cho q trình sàng lọc thơng tin gửi đến từ module SIM508 Những gói liệu không phù hợp với protocol bị loại bỏ, liệu chắn khơng phải module SIM508 hệ thống gửi đến Xây dựng chế mã hóa giải mã liệu: chế nên sử dụng hệ thống u cầu tính bảo mật cao, tiêu tốn nhiều tài nguyên, tăng gánh nặng xử lí thuật toán cho hệ nhúng sử dụng hệ thống Giải pháp cụ thể cho ứng dụng GPRS Giải pháp đưa từ vấn đề đề cập phần 5.1, 5.2 5.3 Giải pháp cho GPRS server: • Khi có u cầu thực kết nối, kiểm tra địa IP, địa IP lạ hủy kết nối • Nếu địa IP phù hợp, cho phép thực kết nối, bật timer chờ “login” Nếu “time-out” hủy kết nối nhằm tiết kiệm tài nguyên Thời gian “time-out” khoảng phút, kết nối mà khơng truyền nhận liệu để “login” hệ thống mạng GPRS tự động hủy kết nối Nếu sau số lần login khôn thành công, kết nối bị hủy • Login thành cơng cho phép truyền nhận liệu, sau khoảng thời gian không nhận liệu từ kết nối trên, kết nối bị hủy nhằm tiết kiệm tài nguyên Qua thực tế kiểm nghiệm mạng GPRS hành, kết nối bị hủy hệ thống mạng, phía module GPRS server không nhận biết trạng thái đường truyền bị hủy Hơn kết nối tự động bị hủy hệ thống mạng sau thời gian liệu truyền nhận kết nối Thời gian “time-out” cho phép giai đoạn khoảng vài đồng hồ, nhiên tốt nên hủy kết nối sau khoảng thời gian ngắn hơn, khoảng vài phút Thao tác giúp giảm bớt rủi ro liên kết truyền nhận liệu trình vận hành hệ thống LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Người báo cáo: Nguyễn Trung Chính Tài liệu: REP02.02 Ngày: 10/9/2009 Trang: 19/25 • Xây dựng protocol: tùy theo mục đích sử dụng liệu, ta xây dựng protocol phù hợp Đây protocol sử dụng trình thử nghiệm ứng dụng GPRS: _ login,UserID,password: dùng cho thao tác login _ data,UserID,nội dung liệu: dùng cho trình truyền nhận liệu Có thể bổ sung thêm cấu trúc dùng cho thao tác điều khiển, nhận biết trạng thái thiết bị Giải pháp cho module SIM508: • Chú ý thời gian thực thi lệnh đặt thời gian “time-out” hợp lí Đặc biệt ý lệnh “AT+CIPSTART” “AT+CIPSEND” Nếu thời gian thực thi lâu thời gian khảo sát, kết thực thi lệnh chắn thất bại • Do phía GPRS server chủ động liên kết, nên nhận chuỗi “CLOSED”, có nhu cầu tiếp tục truyền nhận thông tin, cần khởi tạo kết nối với GPRS server “login” khoảng thời gian phút kể từ kết nối thực • Nếu trình khởi tạo kết nối gặp khó khăn, nên reset lại module (bằng lệnh “AT+CFUN=0” “AT+CFUN=1”) bắt đầu khởi tạo lại kết nối • Khi nhận chuỗi “+CGREG: 0” thơng báo vị trí module khơng hỗ trợ sóng GPRS, nên tạm thời ngắt kết nối GPRS chuyển đến vị trí có sóng GPRS (nhận biết chuỗi +CGREG: 1), chuyển sang phương pháp truyền nhận liệu khác, chẳng hạn SMS Giải pháp tổng thể cho ứng dụng: • Cân đối số lượng module thời gian cập nhật thông tin cho phù hợp với thời gian truyền nhận gói TCP (khoảng 200 ms) Truyền nhận gói TCP module SIM508 Ngồi giải pháp truyền nhận liệu module SIM508 GPRS server phục vụ cho hệ thống lớn yêu cầu lượng thơng tin lớn, cịn có phương pháp xây dựng ứng dụng GPRS, truyền nhận gói TCP module SIM508 với Trong phương thức này, module đóng vai trị server, module cịn lại đóng vai trị client mạng GPRS Phương thức thực kết nối trình bày phần sau 7.1 Khởi tạo module Các module đóng vai trị khác yêu cầu bước khởi tạo khác Khởi tạo cho module đóng vai trị server LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Người báo cáo: Nguyễn Trung Chính Tài liệu: REP02.02 Ngày: 10/9/2009 Trang: 20/25 TE MT (1) AT+CIPSHUT OK (2) AT+CLPORT=”TCP”,”2505” OK (3) AT+CSTT OK (4) AT+CIICR OK (5) AT+CIFSR=1 10.16.5.153 (3) hello SEND OK Hình 18: module server gửi liệu cho module client (1) AT+CIPCCON=2 Chọn kết nối mà module đóng vai trị server Có thể hình dung tác dụng lệnh qua ví dụ sau: giả sử module server thiết lập hai kết nối: kết nối với GPRS server, kết nối thiết lập module client khác Đối với GPRS server, module server lúc đóng vai trị LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Người báo cáo: Nguyễn Trung Chính Tài liệu: REP02.02 Ngày: 10/9/2009 Trang: 24/25 client, module client, module server đóng vai trị server Khi đó, muốn gửi liệu đến GPRS server, module server phải dùng lệnh “AT+CIPCCON=1” để chọn kết nối mà module server đóng vai trị client, sau truyền liệu lệnh “AT+CIPSEND” Trường hợp ngược lại tương tự, module server muốn gửi liệu đến client, module server phải dùng lệnh “AT+CIPCCON=2” để lựa chọn kết nối mà module đóng vai trị server Giá trị mặc định “AT+CIPCCON” Lệnh cần dùng trường hợp cần lựa chọn kết nối Dữ liệu truyền lệnh “AT+CIPSEND” tương ứng với kết nối lựa chọn lệnh “AT+CIPCCON” (2) AT+CIPSEND=5 Gửi liệu đến kết nối thiết lập, chọn lệnh “AT+CIPCCON” 7.3 Hủy kết nối GPRS module client module server Tương tự kết nối module GPRS server trình bày phần trước, kết nối GPRS module bị hủy trong hai trường hợp sau: • Hệ thống mạng tự động hủy kết nối: khơng có liệu truyền nhận kết nối GPRS thiết lập sau quãng thời gian • Một hai module chủ động hủy kết nối lệnh “AT+CIPSHUT” lệnh “AT+CIPCLOSE” Khi kết nối bị hủy, TE nhận chuỗi thông báo “CLOSED” từ module Việc không chủ động trạng thái kết nối, để kết nối bị hủy hệ thống mạng gây nhiều rủi ro cho đường truyền liệu tương tự trường hợp kết nối module GPRS server (xem phần 5) Module đóng vai trò server phải chủ động xếp, trì kết nối, cập nhật địa IP tổ chức kết nối cách hợp lí 7.4 Ưu nhược điểm Mơ hình truyền nhận liệu module qua mạng GPRS mang lại lựa chọn việc ứng dụng GPRS So với mô hình liên kết module GPRS server, mơ hình liên kết module SIM508 đơn giản hơn, chi phí triển khai hệ thống thấp Tuy nhiên, khả xử lí thơng tin dựa hai mơ hình hạn chế nhiều, khơng có server đầy đủ chức năng, đồng thời số lượng kết nối, thời gian truyền nhận liệu nhiều hạn chế Mơ hình truyền nhận liệu module qua mạng GPRS thích hợp với ứng dụng có qui mơ nhỏ u cầu đơn giản việc xử lí thơng tin LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Người báo cáo: Nguyễn Trung Chính Tài liệu: REP02.02 Ngày: 10/9/2009 Trang: 25/25 Ngồi ra, kết hợp hai mơ hình ứng dụng sử dụng cho yêu cầu đặc biệt ứng dụng Ý tưởng kết hợp hai mơ hình bắt nguồn từ tính module, có khả vừa đóng vai trị server, vừa đóng vai trị client Kết hợp hai phương thức truyền nhận liệu GPRS SMS Ứng dụng GPRS truyền nhận liệu mang lại nhiều ưu so với SMS: • Chi phí trì hệ thống thấp nhiều lần so với SMS • Tốc độ nhanh, dung lượng thông tin cho phép truyền tải lớn • Độ tin cậy cao • Chủ động trạng thái đường truyền • Tương thích với nhiều mơ hình ứng dụng, từ đơn giản đến phức tạp Tuy nhiên thực tế, hạn chế GPRS vùng phủ sóng Các mạng cung cấp dịch vụ GPRS Việt Nam phủ sóng GPRS khu vực trung tâm thành phố Sự kết hợp hai phương thức có khả mang lại giải pháp hồn thiện cho ứng dụng SMS sử dụng để cập nhật địa IP server trường hợp GPRS server khơng có địa IP tĩnh, trường hợp mô hình truyền nhận liệu module đưa vào ứng dụng Ngồi ra, trường hợp vị trí module khơng hỗ trợ sóng GPRS, tạm thời thay đường truyền liệu GPRS dịch vụ SMS Giải pháp vừa tiết kiệm chi phí trì hệ thống, vừa đáp ứng phần nhu cầu cải thiện chất lượng đường truyền qua dịch vụ SMS LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ... thực phụ thu? ??c vào số khe thời gian dùng cho dịch vụ GPRS • Phương thức tính cước: dựa vào liệu truyền nhận, khơng dựa vào thời gian kết nối Mơ hình hệ thống thu thập liệu qua mạng GPRS Với tính... ngồi thơng qua GGSN, GPRS cho phép thiết lập đường truyền từ đầu cuối thu? ? bao mạng GSM sử dụng dịch vụ GPRS đến đầu cuối hệ thống mạng khác, qua cho phép thiết kế hệ thống thu thập liệu linh... cấp cho thu? ? bao mạng dịch vụ hấp dẫn Một số đặc điểm GPRS: • Tốc độ liệu: GPRS tận dụng khe thời gian 9.6 Kbps mạng GSM để triển khai dịch vụ, nên tốc độ liệu chậm so với mạng truyền số liệu gói