مهاجرت از SIM800 به ماژول E70 LTE

آموزش – توصیه شده – مقالات

25 بازدید

۱۴۰۵-۰۵-۱۹

11 دقیقه

نویسنده: آرویدتک
درباره نویسنده: www.arvidtek.com | گروه مهندسی آرویدتک | فعال حوزه الکترونیک و مخابرات | فروشگاه تخصصی قطعات الکترونیک

مقدمه

در دنیای فناوری‌های IoT و ارتباطات ماشین‌به‌ماشین (M2M)، ماژول‌های GSM قدیمی مانند SIM800 برای سال‌ها به عنوان ستون فقرات پروژه‌های ارتباطی مورد استفاده قرار گرفته‌اند. با این حال، با گسترش شبکه‌های نسل چهارم (4G) و منسوخ شدن تدریجی شبکه‌های 2G در بسیاری از کشورها، توسعه‌دهندگان و سازندگان دستگاه‌ها با چالش‌های فنی و عملیاتی مواجه شده‌اند. از قطعی سرویس‌های 2G تا محدودیت‌های سرعت انتقال داده، همه نشان‌دهنده ضرورت مهاجرت به فناوری‌های مدرن‌تر است.

ماژول‌های نسل جدید مانند E70 نه تنها پاسخی به این چالش‌ها هستند، بلکه با ارائه قابلیت‌های پیشرفته‌تر، بهبود مصرف انرژی، پشتیبانی از پروتکل‌های مدرن و اتصال پایدارتر، انقلابی در طراحی سیستم‌های مبتنی بر IoT ایجاد کرده‌اند. در این مقاله، به بررسی دلایل کنار گذاشتن ماژول‌های قدیمی SIM800 و مزایای مهاجرت به ماژول E70 می‌پردازیم و سپس تفاوت AT Command های آنها را بررسی میکنیم. همچنین، مراحل عملی و ملاحظات فنی این انتقال را به گونه‌ای ارائه می‌دهیم که برای مهندسین و توسعه‌دهندگان قابل پیاده‌سازی باشد.

مهاجرت از SIM800 به ماژول E70 LTE

دلایل اصلی برای جایگزینی SIM800 با ماژول 4G مانند E70:

افزایش سرعت انتقال داده:
پشتیبانی از شبکه‌های LTE با سرعت دانلود و آپلود بسیار بالاتر نسبت به GPRS/EDGE در SIM800.
کاهش مصرف انرژی:
بهره‌وری انرژی بهتر در ماژول‌های 4G جدید به لطف فناوری‌های Power Saving Mode (PSM) و eDRX.
پشتیبانی از پروتکل‌های مدرن:
قابلیت اتصال مستقیم به سرویس‌های ابری از طریق TCP/IP، MQTT، HTTPs بدون نیاز به Gateway اضافه و اپدیت از راه دور FOTA upgrade.
حذف وابستگی به شبکه‌های در حال انقراض:
بسیاری از اپراتورها در حال خاموش کردن شبکه‌های 2G هستند، که باعث از کار افتادن دستگاه‌های مبتنی بر SIM800 می‌شود.
امنیت بالاتر:
پشتیبانی از رمزنگاری پیشرفته‌تر و احراز هویت سخت‌افزاری در ماژول‌های 4G.
پایداری ارتباطی بهتر:
کاهش قطعی ارتباط و تأخیر کمتر (Latency پایین‌تر) در شبکه‌های LTE

در ادامه جدول مقایسه ویژگی این دو ماژول را مشاهده میکنید:

ویژگی	SIM800F (2G)	E70 (4G Cat 1 – EU Version)
تکنولوژی شبکه	2G (GSM/GPRS)	4G (LTE Cat 1)
باندهای فرکانسی	850/900/1800/1900 MHz	B1/B3/B5/B7/B8/B20/B28
حداکثر سرعت دیتا	۸۵.۶ kbps (دانلود و آپلود)	۱۰ Mbps دانلود / ۵ Mbps آپلود (حدود ۱۰۰ برابر سریع‌تر)
ابعاد	۲۴ × ۲۴ × ۳ میلی‌متر	۱۷.۸ × ۱۵.۷ × ۲.۴ میلی‌متر (کوچکتر)
ولتاژ تغذیه	۳.۴ – ۴.۴ ولت	۳.۵ – ۴.۳۵ ولت
مصرف جریان (Sleep)	–	۴ µA در حالت PSM (بسیار بهینه برای اینترنت اشیا)
GNSS (GPS)	خیر (برخی مدل‌ها دارند، SIM800F استاندارد ندارد)	E70G : (GPS, GLONASS, BeiDou, Galileo)
پروتکل‌های اینترنتی	TCP/UDP, HTTP, FTP, MMS, POP3/SMTP	پشتیبانی از پروتکل‌های استاندارد
پکیج (نصب)	SMT (68 پین)	LGA (109 پین)

برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد ویژگی‌های این ماژول از این لینک دیدن کنید.

مقایسه AT Command های این دو ماژول

از آنجایی که عموما توسعه‌دهندگان از طریق AT Command با ماژول‌های ارتباطی تعامل می‌کنند، آشنایی با دستورات ماژول E70 پیش از مهاجرت از SIM800 ضروری است. خوشبختانه، این فرآیند چندان دشوار نیست؛ زیرا اغلب ماژول‌های مخابراتی مبتنی بر استاندارد 3GPP TS 27.007 (و همچنین 27.005) هستند که چارچوب یکسانی برای دستورات پایه‌ای مانند برقراری تماس، مدیریت پیامک، و اتصال داده ارائه می‌دهد. این استاندارد، که توسط پروژهٔ مشارکتی نسل سوم (3rd Generation Partnership Project) تعریف شده است، هدف هماهنگی و سازگاری بین تجهیزات مختلف ارتباطی را دنبال می‌کند و پایه‌ای است که تولیدکنندگان ماژول‌ها از آن تبعیت می‌کنند. با این حال، علیرغم هستهٔ مشترک، ماژول‌های نسل جدید مانند E70 دستورات اضافه‌تری برای پشتیبانی از قابلیت‌های پیشرفته‌تر (مانند اتصال LTE، مدیریت امنیت، و پروتکل‌های اینترنتی) ارائه می‌دهند.

در ادامه، به مقایسه‌ای کلیدی بین دستورات SIM800 و E70 می‌پردازیم تا مهاجرت با حداقل تغییرات ممکن شود. این استاندارد که با عنوان «تکمیل‌کننده‌های (AT) برای تجهیزات کاربر موبایل (UE)» شناخته می‌شود، مجموعه‌ای از دستورات AT پایه را برای کنترل عملکردهای اصلی موبایل مانند مدیریت تماس، پیام‌رسانی SMS، و خدمات داده تعریف می‌کند. هدف اصلی آن، اطمینان از قابلیت همکاری بین تجهیزات مختلف (مانند ماژول‌های ارتباطی) و تسهیل توسعهٔ نرم‌افزاری یکسان در پلتفرم‌های مختلف است. البته، هر سازنده می‌تواند دستورات اختصاصی (Vendor-Specific Commands) را نیز به فراتر از این استاندارد اضافه کند.

بررسی وضعیت ماژول و سیمکارت

برای اطلاع از وضعیت ماژول از دستوراتی استفاده میکنیم که در ادامه آنها را همراه با مقایسه خواهید دید.

کارکرد دستور	دستور در SIM800	دستور در E70
بررسی ارتباط با ماژول	AT	AT
اطلاع از مدل ماژول	AT+CGMM	AT+CGMM
بررسی وضعیت سیم‌کارت	AT+CPIN	AT+CPIN
بررسی قدرت سیگنال	AT+CSQ	AT+CSQ
مشاهده اپراتور شبکه	AT+COPS	AT+COPS
وضعیت ثبت‌نام در شبکه	AT+CREG	AT+CREG

تماس و ارسال پیامک

دستورات مربوط به تماس توسط ماژول E70 پشتیبانی نمیشود اما شما میتوانید با استفاده از ماژول E70-G پیامک ارسال کنید.

کارکرد دستور	دستور در SIM800	دستور در E70-LTE
تنظیم فرمت SMS (Text/PDU)	AT+CMGF	AT+CMGF
ارسال SMS	AT+CMGS	AT+CMGS
خواندن SMS	AT+CMGR	AT+CMGR
لیست SMS‌های ذخیره شده	AT+CMGL	AT+CMGL
حذف SMS	AT+CMGD	AT+CMGD
تنظیم حافظه SMS	AT+CPMS	AT+CPMS

شاید برای شما مفید باشد:

اهمیت تئوری و ریاضیات در برنامه‌نویسی قسمت دوم: کری یا سرریز، کدام؟

اتصال به اینترنت

ساخت کانکشن

کانکشن‌های TCP/UDP از ساده‌ترین و پرکاربردترین روش‌های انتقال داده در شبکه هستند. برای ایجاد این ارتباطات، ابتدا باید ماژول به شبکه دیتای اپراتور متصل شده و پارامترهای لازم مانند APN تنظیم شوند. پس از فعال‌سازی کانکشن اینترنت، می‌توان با استفاده از دستورات AT مربوطه، ارتباط TCP یا UDP را با سرور موردنظر برقرار کرد.

کارکرد دستور	دستور در SIM800	دستور در E70
تنظیم حالت اتصال (تک‌کاناله/چندکاناله)	AT+CIPMUX	AT+CIPMUX
تنظیم پارامترهای APN برای سرویس GPRS	AT+CSTT	AT+QICSGP
فعال‌سازی (برقراری) اتصال GPRS و درخواست IP	AT+CIICR	AT+QIACT
شروع یک اتصال TCP یا UDP به آدرس و پورت مشخص	AT+CIPSTART	AT+QIOPEN
آماده‌سازی ماژول برای دریافت داده جهت ارسال	AT+CIPSEND	AT+CIPSEND
بستن یک اتصال شبکه خاص یا همه اتصالات	AT+CIPCLOSE	AT+QICLOSE
خاتمه دادن کل نشست GPRS و رها کردن IP	AT+CIPSHUT	—

اتصال به سرور MQTT

همان‌طور که می‌دانید، MQTT یکی از مهم‌ترین و پرکاربردترین پروتکل‌ها در پروژه‌های IoT است. این پروتکل به دلیل سربار کم و ساختار publish/subscribe، برای ارتباطات پایدار و کم‌مصرف بسیار مناسب است. در ادامه، دستورات AT موردنیاز برای راه‌اندازی و استفاده از ارتباط MQTT در این دو ماژول بررسی می‌شود.

کارکرد دستور	دستور در SIM800	دستور در E70
پیکربندی پارامترهای اتصال MQTT	AT+SMCONF	AT+QMTCFG
اتصال به بروکر (سرور) MQTT	AT+SMCONN	AT+QMTOPEN, AT+QMTCONN
عضویت (Subscribe) در یک یا چند تاپیک MQTT	AT+SMSUB	AT+QMTSUB
انتشار (Publish) یک پیام در یک تاپیک MQTT	AT+SMPUB	AT+QMTPUBEX
لغو عضویت (Unsubscribe) از یک یا چند تاپیک MQTT	AT+SMUNSUB	AT+QMTUNS
قطع اتصال از بروکر MQTT	AT+SMDISC	AT+QMTDISC

پروتکل امنیتی با SSL

برخی از سرورها و ارتباطات نیازمند تبادل امن داده و استفاده از پروتکل‌های امنیتی مبتنی بر SSL/TLS هستند. در این بخش، دستورات AT مربوط به فعال‌سازی ارتباطات امن، انجام handshake و برقراری کانکشن‌های رمزنگاری‌شده بررسی خواهد شد.

کارکرد دستور	دستور در SIM800	دستور در E70
پیکربندی/تنظیم گواهی‌نامه‌ها و پارامترهای SSL	AT+SSLSETCERT, AT+SSLOPT, AT+SSLSETROOT	AT+QSSLCFG
حذف گواهی‌نامه‌های SSL از حافظه ماژول	AT+SSLDECLI, AT+SSLDEROOT	—
باز کردن (ایجاد) یک اتصال سوکت SSL به سرور	AT+CIPSSL=1, AT+CIPSTART	AT+QSSLOPEN
ارسال داده از طریق اتصال SSL فعال	AT+CIPSSL=1, AT+CIPSEND	AT+QSSLSEND
دریافت داده از طریق اتصال SSL فعال	—	AT+QSSLRECV
بستن اتصال سوکت SSL	—	AT+QSSLCLOSE

ارتباط HTTP/HTTPS

یکی از پرکاربردترین پروتکل‌ها در بسیاری از پروژه‌ها، HTTP و HTTPS است که برای تبادل داده با وب‌سرویس‌ها و APIها استفاده می‌شود. در این بخش، دستورات لازم برای ارسال و دریافت داده از طریق این پروتکل‌ها معرفی می‌شود.

کارکرد دستور	دستور در SIM800	دستور در E70
راه‌اندازی و مقداردهی اولیه سرویس HTTP	AT+HTTPINIT	AT+QHTTPCFG
پایان دادن و آزادسازی منابع سرویس HTTP	AT+HTTPTERM	AT+QHTTPSTOP
تنظیم پارامترهای درخواست HTTP	AT+HTTPPARA	–
تعیین و بارگذاری بدنه داده (Body) برای ارسال به سرور	AT+HTTPDATA	AT+HTTPDATA
تنظیم گواهی‌های SSL/TLS برای اتصال HTTPS	AT+HTTPSSL	–
اجرای درخواست HTTP با متد تعیین شده	AT+HTTPACTION	AT+QHTTPPOST, AT+QHTTPGET, AT+QHTTPGATEX

ارتباط با FTP

برای انتقال فایل‌های حجیم، یکی از روش‌های متداول استفاده از FTP است. در صورت نیاز به ارسال یا دریافت فایل، می‌توان با استفاده از دستورات AT مربوطه، ارتباط FTP را راه‌اندازی و مدیریت کرد.

کارکرد دستور	دستور در SIM800	دستور در E70
پیکربندی اولیه و تنظیم پارامترهای اتصال سرور FTP	AT+FTPSERV, AT+FTPUN, AT+FTPPW, AT+FTPPORT, AT+FTPMODE, AT+FTPTYPE, AT+FTPCID	AT+QFTPCFG
تنظیم جزئیات مسیر و نام فایل برای دانلود	AT+FTPGETPATH, AT+FTPGETNAME	AT+QFTPMDTM
تنظیم جزئیات مسیر و نام فایل برای آپلود	AT+FTPPUTPATH, AT+FTPPUTNAME, AT+FTPPUTOPT	AT+QFTPCWD
انجام عملیات دانلود فایل از سرور	AT+FTPGET	AT+QFTPGET
انجام عملیات آپلود فایل به سرور	AT+FTPPUT	AT+QFTPPUT
دریافت حجم فایل از سرور (بدون دانلود)	AT+FTPSIZE	AT+QFTPLEN

در این پست تلاش شد مهم‌ترین دستورات AT موردنیاز برای راه‌اندازی و استفاده از قابلیت‌های کلیدی ماژول‌های SIM800 و E70 بررسی و مقایسه شود. اگرچه بازنویسی کدهای موجود مبتنی بر SIM800 برای یک ماژول جدید ممکن است در نگاه اول زمان‌بر به نظر برسد، اما این مهاجرت یک سرمایه‌گذاری فنی ارزشمند برای توسعه‌دهندگان محسوب می‌شود. ماژول E70 به‌عنوان یک راهکار نسل جدید، نه‌تنها محدودیت‌های ذاتی SIM800 را برطرف می‌کند، بلکه با پشتیبانی از شبکه‌های 4G، پروتکل‌های ارتباطی و امنیتی مدرن، سرعت بالاتر، پایداری بیشتر و قابلیت توسعه‌پذیری بالاتری را در اختیار طراحان سیستم‌های IoT و M2M قرار می‌دهد.

از آنجا که هر دو ماژول از استانداردهای 3GPP پیروی می‌کنند، ساختار کلی بسیاری از AT Commandها مشابه بوده و فرآیند مهاجرت، با مطالعه مستندات و اعمال تغییرات هدفمند، به‌سادگی قابل انجام است. در نهایت، بازنویسی و بروزرسانی پروژه‌های مبتنی بر SIM800 به E70، نه‌تنها ریسک ازکارافتادن دستگاه‌ها در آینده را کاهش می‌دهد، بلکه مسیر توسعه محصولات پایدارتر، امن‌تر و منطبق با زیرساخت‌های مخابراتی روز را برای توسعه‌دهندگان هموار می‌کند.