SIM卡GPRS模塊知識詳解 淺談SIM卡GPRS之原理模塊

本文主要是關于SIM卡GPRS模塊的相關介紹，并著重對SIM卡GPRS模塊原理進行了詳盡的闡述。

SIM卡

SIM卡是（Subscriber Identification Module ），也稱為用戶身份識別卡、智能卡，GSM數字移動電話機必須裝上此卡方能使用。在電腦芯片上存儲了數字移動電話客戶的信息，加密的密鑰以及用戶的電話簿等內容，可供GSM網絡客戶身份進行鑒別，并對客戶通話時的語音信息進行加密。

SIM卡主要用于GSM網絡、W-CDMA網絡和TD-SCDMA網絡，但是兼容的模塊也可以用于IDEN電話。有人把CDMA2000和cdmaOne的RUIM卡和UIM卡，也稱作SIM卡，雖然兩者作用類似，并遵守了一樣的所有機械、電氣標準和部分軟件標準，但是上層應用并不一定兼容。

SIM由CPU、ROM、RAM、EEPROM和I/O電路組成。用戶使用SIM時，實際上是手機向SIM卡發出命令，SIM卡應該根據標準規范來執行或者拒絕；SIM卡并不是單純的信息存儲器。

2018年，聯通正式在上海、天津、廣州、深圳、鄭州、長沙6座城市率先啟動“eSIM一號雙終端”業務的辦理?！癳SIM一號多終端”意味著可穿戴設備可以和用戶手機共享號碼，無需實體SIM卡。

類型介紹

SIM卡尺寸

SIM的尺寸分為三種： ［2］

標準卡：尺寸為 25mm×15mm×0.8mm；

Micro Sim：俗稱小卡，尺寸為12x15mm×0.8mm；

Nano SIM:12.3mm×8.8mm×0.7mm。

引入標準

Full-size（FF）：ISO/IEC 7810:2003， ID-1

Mini-SIM（2FF）：ISO/IEC 7810:2003， ID-000

Micro-SIM（3FF）：ETSI TS 102 221 V9.0.0， Mini-UICC

Nano-SIM （4FF）：ETSI TS 102 221 V11.0.0

Embedded-SIM：JEDECDesign Guide 4.8， SON-8

SIM卡唯一

SIM卡在GSM系統中的應用，使卡和手機分離，SIM卡唯一標識一個客戶。

一張SIM卡可以插入任何一部GSM手機中使用，

而使用手機所產生的通信費則自己記錄在該SIM卡所唯一標識的客戶帳上。

SIM卡容量

SIM卡容量有8K、16K、32K、64K，其中512k以上的大容量的SIM卡統稱為STK卡。

Micro SIM卡

Micro SIM卡，也叫做3FF SIM卡即第三類規格SIM，

尺寸為12x15mm×0.8mm，

比我們手機中使用的第二類SIM卡規格15x25mm×0.8mm 小了52%，蘋果公司生產的產品（iPhone 4S、iPhone4。）（iPad、iPad2. 3G版本）都是使用Micro SIM卡。

GPRS

1．概述

GPRS（General Packet Radio Service）是通用分組無線業務的簡稱。GPRS是GSM Phase2.1規范實現的內容之一，能提供比現有GSM網9.6kbit/s更高的數據率。GPRS采用與GSM相同的頻段、頻帶寬度、突發結構、無線調制標準、跳頻規則以及相同的TDMA幀結構。因此，在GSM系統的基礎上構建GPRS系統時，GSM系統中的絕大部分部件都不需要作硬件改動，只需作軟件升級。

構成GPRS系統的方法是：

（1） 在GSM系統中引入3個主要組件

GPRS服務支持結點（SGSN， Serving GPRS Supporting Node）

GPRS網關支持結點（GGSN， Gateway GPRS Support Node）

分組控制單元（PCU）

（2） 對GSM的相關部件進行軟件升級

GPRS系統原理如圖1.1所示圖。

圖1.1 GPRS系統原理圖

ETSI指定了GSM900、1800和1900三個工作頻段用于GSM，其中GSM900頻段還有G1（E-GSM）頻段和P頻段。相應地，GPRS也工作于這三個頻段，包括GSM900的G1頻段和P頻段，當然，GPRS可以限制每個小區只工作于P頻段。如表1.1所示了GSM和GPRS的工作頻段。

表1.1 GSM和GPRS的工作頻段

900MHz頻段 G1頻段上行頻率（原E－GSM） 880 --- 890MHz P頻段上行頻率 890 --- 915MHz G1頻段下行頻率（原E－GSM） 925 --- 935MHz P頻段下行頻率 935 --- 960MHz 雙工間隔 45MHz 載頻間隔 200kHz 1800MHz頻段 上行頻率 1710 ---1785MHz 下行頻率 1805 ---1880MHz 雙工間隔 95MHz 載頻間隔 200kHz 1900MHz頻段 上行頻率 1850 ---1910MHz 下行頻率 1930 ---1990MHz 雙工間隔 80MHz 載頻間隔 200kHz

現有的GSM移動臺（MS），不能直接在GPRS中使用，需要按GPRS標準進行改造（包括硬件和軟件）才可以用于GPRS系統。GPRS定義了3類MS：

A類可同時工作于GPRS和GSM；

B類可在GPRS和GSM之間自動切換工作；

C類可在GPRS和GSM之間人工切換工作。

GPRS被認為是2G向3G演進的重要一步，不僅被GSM支持，同時也被北美的IS-136支持。

1.2 GPRS的主要特點

GPRS采用分組交換技術，高效傳輸高速或低速數據和信令，優化了對網絡資源和無線資源的利用。

定義了新的GPRS無線信道，且分配方式十分靈活：每個TDMA幀可分配1到8個無線接口時隙。時隙能為活動用戶所共享，且向上鏈路和向下鏈路的分配是獨立的。

支持中、高速率數據傳輸，可提供9.05 ---171.2kbit/s的數據傳輸速率（每用戶）。GPRS采用了與GSM不同的信道編碼方案，定義了CS-1、CS-2、CS-3和CS-4四種編碼方案。

GPRS網絡接入速度快，提供了與現有數據網的無縫連接。

GPRS支持基于標準數據通信協議的應用，可以和IP網、X.25網互聯互通。支持特定的點到點和點到多點服務，以實現一些特殊應用如遠程信息處理。GPRS也允許短消息業務（SMS）經GPRS無線信道傳輸。 （錄入編輯：電路圖電路網www.dltdl.com）

GPRS的設計使得它既能支持間歇的爆發式數據傳輸，又能支持偶爾的大量數據的傳輸。它支持四種不同的QoS級別。GPRS能在0.5 ---1秒之內恢復數據的重新傳輸。GPRS的計費一般以數據傳輸量為依據。

在GSM PLMN中，GPRS引入兩個新的網絡節點：一個是GPRS服務支持節點（SGSN），它和MSC在同一等級水平，并跟蹤單個MS的存儲單元，實現安全功能和接入控制。節點SGSN通過幀中繼連接到基站系統。另一個是GPRS網關支持節點GGSN，GGSN支持與外部分組交換網的互通，并經由基于IP的GPRS骨干網和SGSN連通。

GPRS的安全功能同現有的GSM安全功能一樣。身份認證和加密功能由SGSN來執行。其中的密碼設置程序的算法、密鑰和標準與目前GSM中的一樣，不過GPRS使用的密碼算法是專為分組數據傳輸所優化過的。GPRS移動設備（ME）可通過SIM訪問GPRS業務，不管這個SIM是否具備GPRS功能。

蜂窩選擇可由一個MS自動進行，或者基站系統指示MS選擇某一特定的蜂窩。MS在重選擇另一個蜂窩或蜂窩組（即一個路由區）時會通知網絡。

為了訪問GPRS業務，MS會首先執行GPRS接入過程，以將它的存在告知網絡。在MS和SGSN之間建立一個邏輯鏈路，使得MS可進行如下操作：接收基于GPRS的的SMS服務、經由SGSN的尋呼、GPRS數據到來通知。

為了收發GPRS數據，MS會激活它所想用的分組數據地址。這個操作使MS可被相應的GGGSN所識別，從而能開始與外部數據網絡的互通。

用戶數據在MS和外部數據網絡之間透明地傳輸，它使用的方法是封裝和隧道技術：數據包用特定的GPRS協議信息打包并在MS和GGSN之間傳輸。這種透明的傳輸方法縮減了GPRS PLMN對外部數據協議解釋的需求，而且易于在將來引入新的互通協議。用戶數據能夠壓縮，并有重傳協議保護，因此數據傳輸高效且可靠。

GPRS可以實現基于數據流量、業務類型及服務質量等級（QoS）的計費功能，計費方式更加合理，用戶使用更加方便。

GPRS的核心網絡層采用IP技術，底層款可使用多種傳輸技術，很方便地實現與高速發展的IP網無縫連接。

1.3 GPRS的業務

GPRS是一組新的GSM承載業務，是以分組模式在PLMN和與外部網絡互通的內部網上傳輸。在有GPRS承載業務支持的標準化網絡協議的基礎上，GPRS網絡管理可以提供（或支持）一系列的交互式電信業務。

1. 承載業務

支持在用戶與網絡接入點之間的數據傳輸的性能。提供點對點業務、點對多點業務兩種承載業務。

a. 點對點業務（PTP）

點對點業務在兩個用戶之間提供一個或多個分組的傳輸。由業務請求者啟動，被接收者接收。包括兩種點到點業務：

b. 點對多點業務（PTM）

點對多點業務是將單一信息傳送到多個用戶。GPRS PTM業務能夠提供一個用戶將數據發送給具有單一業務需求的多個用戶的能力。包括有三種PTM業務：

點對多點廣播（PTM-M）業務---是將信息發送給當前位于某一地區的所有用戶的業務。

點對多點群呼（PTM-G）業務---是將信息發送給當前位于某一區域的特定用戶子群的業務。

IP多點傳播（IP-M）業務---是定義為IP協議序列一部分的業務。

2. 用戶終端業務

GPRS支持電信業務，提供完全的通信業務能力，包括終端設備能力。用戶終端業務可以分為基于PTP的用戶終端業務和基于PTM的用戶終端業務。如表1-1所示。

表1-1 GPRS用戶終端業務分類

基于PTP的用戶終端業務 會話 報文傳送 檢索 遙信 基于PTM的用戶終端業務 分配 調度 會議 預定發送 地區選路

3. 附加業務

GSM第2階段附加業務支持所有的GPRS基本業務PTP-CONS、PTP-CLNS、IP-M和PTM-G的CFU（無條件呼叫轉送）。GSM第2階段附加業務不適用于PTM-M。如表1-2所示。

表1-2 GPRS附加業務的應用

簡稱 名稱 CLIP 主叫線路識別表示 CLIR 主叫線路識別限制 CoLP 連接線路識別表示 CoLR 連接線路識別限制 CFU 無條件呼叫轉移 CFB 移動用戶遇忙呼叫轉移 CFNRy 無應答呼叫轉移 CFNRc 無法到達的移動用戶呼叫轉移 CW 呼叫等待 HOLD 呼叫保持 MPTY 多用戶業務 CUG 封閉式的用戶群 AoCI 資費信息通知 BAOC 禁止所有呼叫 BOIC 禁止國際呼出 BAIC 禁止所有呼入 （錄入編輯：電路圖電路網www.dltdl.com）

1.4 GPRS業務的具體應用

GPRS業務主要有以下應用。

（1） 信息業務

傳送給移動電話用戶的信息內容廣泛，如股票價格、體育新聞、天氣預報、航班信息、新聞標題、娛樂、交通信息等等。

（2） 交談

人們更加喜歡直接進行交談，而不是通過枯燥的數據進行交流。目前因特網聊天組是因特網上非常流行的應用。有共同興趣和愛好的人們已經開始使用非話音移動業務進行交談和討論。由于GPRS與因特網的協同作用，GPRS將允許移動用戶完全參與到現有的因特網聊天組中，而不需要建立屬于移動用戶自己的討論組。因此，GPRS在這方面具有很大的優勢。

（3） 網頁瀏覽

移動用戶使用電路交換數據進行網頁瀏覽無法獲得持久的應用。由于電路交換傳輸速率比較低，因此數據從因特網服務器到瀏覽器需要很長的一段時間。因此GPRS更適合于因特網瀏覽。

（4） 文件共享及協同性工作

移動數據使文件共享和遠程協同性工作變得更加便利。這就可以使在不同地方工作的人們可以同時使用相同的文件工作。

（5） 分派工作

非話音移動業務能夠用來給外出的員工分派新的任務并與他們保持聯系。同時業務工程師或銷售人員還可以利用它使總部及時了解用戶需求的完成情況。

（6） 企業E-mail

在一些企業中，往往由于工作的緣故需要大量員工離開自己的辦公桌，因此通過擴展員工辦公室里的PC上的企業E-mail系統使員工與辦公室保持聯系就非常重要。GPRS能力的擴展，可使移動終端接轉PC機上的E-mail，擴大企業E-mail應用范圍。

（7） 因特網E-mail

因特網E-mail可以轉變成為一種信息不能存儲的網關業務，或能夠存儲信息的信箱業務。在網關管業務的情況下，無線mail平臺將信息從SMTP轉化成SMS，然后發送到SMS中心。

（8） 交通工具定位

該應用綜合了無線定位系統，該系統告訴人們所處的位置，并且利用短消息業務轉告其他人其所處的位置。任何一個具有GPS接收器的人都可以接收他們的衛星定位信息以確定他們的位置。且對被盜車輛進行跟蹤等功能。

（9） 靜態圖像

例如照片、圖片、明信片、賀卡和演講稿等靜態圖像能在移動網絡上發送和接收。使用GPRS可以將圖像從與一個GPRS無線設備相連接的數字相機直接傳送到因特網站點或其他接收設備，并且可以實時打印。

SIM卡GPRS模塊

使用GPRS首先需要打開串口，設置好串口的各項參數。

一、AT+CMGL 讀取所有短信

A、讀取所有的信息：

第一步：at+cmgf=1 如果返回ok則繼續。

說明：AT+CMGF SELECT SMS MESSAGE FORMAT

第二步：at+cmgl=”all”

成功返回OK否則ERROR

+CMGL： 1，“REC READ”，“+8613702936376”，，“05/12/16，09:04:43+00”

test

OK

B、讀取未讀的信息

第一步：at+cmgf=1

如果返回ok則繼續。

第二步：at+cmgl=” rec unread”

成功返回OK否則ERROR

C、讀取已讀的信息

第一步：at+cmgf=1

如果返回ok則繼續。

第二步：at+cmgl=” rec read”

成功返回OK否則ERROR

AT+CMGL參數：

1） If text mode：

“REC UNREAD” Received unread messages （default）

“REC READ” Received read messages

“STO UNSENT” Stored unsent messages

“STO SENT” Stored sent messages

“ALL” All messages

2） If PDU mode：

0 Received unread messages （default）

1 Received read messages

2 Stored unsent messages

3 Stored sent messages

4 All messages

二、AT+CMGR Read SMS message

從X存儲區讀短消息：

第一步：at+cmgf=1 如果返回ok則繼續。

第二步：at+cmgl=x

三、AT+CMGD Delete SMS message

刪除信息：

第一步：at+cmgf=1

如果返回ok則繼續。

第二步：at+cmgd= 數字號

成功返回OK否則ERROR

四、AT+CSCA SMS service centre address（設置短信中心號碼）

設置短信中心號碼：

第一步：at+cmgf=1

如果返回ok則繼續。

第二步：at+csca=”短信中心號碼” （比如+8613800546500）

成功返回OK否則ERROR

五、AT+CMGS Send SMS message （發送信息）

發送信息：

第一步：at+cmgf=1

如果返回ok則繼續。

第二步：AT+CMGS=“+8613xxxxxxxxx”《回車》

》輸入短消息。Crtl+Z結束并發送。

注：此只能發送英文與數字

六、查詢

查詢設備：

命令：AT+CGMI《回車》

返回：SIEMENS

返回：OK

命令：AT+CGMM《回車》

返回：MC35i

返回：OK

命令：AT+CMEE=1《回車》

返回：具體的錯誤代碼

ATZ;E 回車 Echo OFF

ATZ;E1回車 Echo ON

AT+CREG？回車 回答x（X=2脫網，X=1注冊，X=0狀態不明）

AT+COPS？回車 表示SIM卡是否被網絡接受

AT+COPS=？回車 顯示所有可用的網絡。

AT+CREG？回車（是否網絡注冊）

AT+CSQ SIGNAL QUALITY REPORT

AT+IPR=2400 回車（改變RS232口的速率至2400bps）

AT&W 回車 （保存已改參數）

輸入PIN碼：AT+CPIN=“xxxx”

七、網絡是否注冊（AT+CREG？）

命令：at+cmgf=1

返回：at+cmgf=1 返回：OK

命令：AT+CREG？

返回：AT+CREG？ 返回：+CREG： 0，1

注：（ 2脫網， 1注冊， 0狀態不明）

返回：OK

八、SIM卡是否被網絡接受（AT+COPS？）

命令：at+cmgf=1

返回：at+cmgf=1

返回：OK

命令：at+cops？

返回：+COPS： 0，0，“China Mobile”

返回：OK

九、顯示所有可用的網絡（AT+COPS=？）

命令：at+cmgf=1

返回：at+cmgf=1

返回：OK

命令：at+cops=？

返回：+COPS： （2，“China Mobile”，，“46000”），（3，“China Unicom”，，“46001”），，（0-4），（0，2）

返回：OK

十、打電話

Demonstration Syntax Expect Result

Make a voice call ATD6241xxxx; OK MS makes a voice call

Hang up a call ATH OK Call dropped

問題解決

采用sim300發送短信時采用下面的格式

AT+CMGF=1 設置文本格式

AT+CMGS=”13245678912” 注意這塊一定要加上雙引號。否則返回ERROR

另外如果發送不出去，有可能是短信中心號碼設置的不正確。

結語

關于SIM卡GPRS模塊的相關介紹就到這了，如有不足之處歡迎指正。

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